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西秦岭中川地区李坝式金矿地质地球化学特征及找矿思路

更新时间:2016-07-05

0 引 言

西秦岭造山带西连昆仑和祁连构造带,北邻华北板块,南接松潘—甘孜褶皱带和扬子板块,为诸多构造单元的聚合部位。该区自太古宙以来经历了多期造山构造运动,具有复杂的构造演化史(张国伟等,1997;Meng et al.,2000)。西秦岭造山带分为北带、中带和南带,分别以商丹断裂和礼县—山阳断裂为界。商丹断裂以南、礼县—山阳断裂以北的盆地复理石序列,构成了西秦岭造山带的中带,同时也是剪切带型金矿床的容矿围岩,中川地区即位于该造山带中带。

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20世纪80年代以来,一批大、中型金矿床在西秦岭造山带相继被发现,使该区成为我国重要的Au、Pb、Zn、Ag多金属成矿带(冯建忠等,2003;朱裕生等,2013)。许多学者(张复新等,2001;Mao et al.,2002;陈衍景等,2004)对于该造山带中的金矿床成因模式存在分歧,Mao等(2002)按照成矿环境和矿床的基本特点,将带中的金矿床划分为造山型和卡林型两大类(图1)。

图1 西秦岭地区金矿床分布、分类及地质简图 1-三叠系硬砂岩、板岩;2-晚古生代复理石;3-寒武—奥陶系板岩、含炭质沉积岩;4-早古生代岛弧杂岩;5-扬子板块震旦—早三叠纪盖层;6-华北板块震旦纪变质沉积物和变质火山岩盖层;7-三叠—侏罗纪花岗质岩体;8-寒武—奥陶纪花岗质岩体;9-区域断裂带;10-区域逆冲断裂带;11-储量>50 t的剪切带型金矿床;12-储量<50 t的剪切带型金矿床;13-储量>50 t的卡林型金矿床;14-储量<50 t的卡林型金矿床;15-含金矽卡岩型矿床 (据Mao et al.,2002) Fig.1 Simplified geological map and the distribution and classification of the gold deposits in West Qinling area (after Mao et al.,2002)

1 矿床地质特征

近十几年来,位于西秦岭造山带中带的礼县金成矿带地质勘查研究取得许多有指导意义的成果,特别是在中川地区,围绕中川岩体相继发现了多处大中型金矿后,进行了系列研究(Zhu et al.,2013;聂政融等,2014;聂政融2015;杨尚松,2017)。围绕中川岩体外接触带呈圆形分布的、以李坝金矿床为代表的金矿类型目前统称为李坝式金矿(程彧等,2005)。

李坝式金矿自北向南依次有关键—李坝金矿化带、楼底下—崖湾里金矿化带和金山—马泉金矿化带(图2),其地质特征如下。

1.1 造山带型金矿

造山带型金矿容矿围岩以遭受绿片岩相浅变质作用和强烈变形作用的泥盆系为主,少部分为石炭系。在空间上矿床明显受多级构造系统控制,金矿的展布受区域深大断裂控制,具体产出于次级断裂系统中,多数矿床受大型剪切带以及剪切带内或旁侧的褶皱和剪切断裂控制。

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1.2 矿体形态、产状、规模

矿体形态、产状、规模严格受构造控制,与剪切带伴生的断裂-裂隙系统中的矿体,一般呈平行斜列式脉群,剖面上呈“叠瓦式”分布,形态复杂,沿走向和倾向呈尖灭再现或尖灭侧现,多产于由压扭性向张扭性转换的断裂、裂隙部位。如李坝金矿6号矿体产于李坝群中,赋存于F3断裂破碎带内,受断裂和层间地层控制,形态基本呈似层状,沿走向及倾向矿体膨大、收缩、分支复合及尖灭现象明显(图3);赵沟金矿26号矿体产于F29断裂破碎带中。

1.3 矿石类型

秦岭中带各时代地层和李坝群地层中Au含量值与地壳沉积岩中克拉克值较接近,无明显的富集增高趋势。比较三者与Au相关元素Ag、As、Sb、Hg的含量特征,Ag和Sb分别高出沉积岩丰度值1~3倍和1~2倍,具有一定的富集性;As、Hg与沉积岩中克拉克值接近或略低,没有富集性。这表明地层无提供Au、As、Hg的能力,部分Ag、Sb成矿物质来源于容矿地层。资料表明,李坝含矿层(中泥盆统)下伏的(李子园群)寒武—奥陶纪地层中中性、基性火山碎屑岩特别发育,Au平均丰度值高达0.042 g/t,比地壳克拉克值高数十倍,与Au相关的元素Ag、As、Sb分别高出地壳克拉克值1.5~5倍,均高于李坝群地层,具有一定的提供成矿物质的能力,由此可以说明成矿物质Au来源于深部地层。

1.4 矿石结构构造

矿石结构主要具自形半自形晶结构、他形晶结构、斑状结构、包含结构、填隙结构、交代残余结构、千枚(糜)状结构、星散浸染状结构、条带浸染状结构、细脉浸染状结构。

矿石构造主要为浸染状构造、斑点状构造、脉状-网脉状构造、条带状构造、纹层状构造、角砾状构造等。围岩蚀变有黄铁矿化、绢云母化、硅化、黑云母褪色化、碳酸盐化、毒砂化等,各矿床的原生蚀变矿物组合略有不同。

2 主要控矿要素

含矿岩系、断裂构造、岩浆岩及各种岩脉和热液蚀变等因素控制中川地区李坝式金矿床的形成和展布特征。中川地区破碎带蚀变岩型、构造蚀变岩型和石英脉型金矿床和矿点特征见表1。

图2 中川地区金矿床区域地质简图 (据毛景文等,2005) 1-第四系;2-白垩系粉砂岩;3-中石炭统月亮寨组硬砂岩和板岩;4中泥盆统西汉水组变质灰岩和变质粉砂岩;5-中泥盆统李坝群碎屑岩、灰岩和大理岩;6-侏罗纪花岗岩;7-三叠纪花岗岩;8-向斜;9-背斜;10-断层;11-不整合线;12-接触变质线;13-岩金矿床;14-砂金矿床;15-脉状铅、锌矿床;16-脉状铀矿床 Fig.2 Simplified geological map of the gold deposits in Zhongchuan area (after Mao et al., 2005)

2.1 含矿岩系

图3 李坝金矿3线地质剖面图 1-中泥盆统李坝群碎屑岩、灰岩和大理岩;2-煌斑岩脉;3-断裂破碎带;4-金矿体;5-钻孔及编号;6-坑道及编号;7-探槽及编号 Fig.3 Geological profile of the Line 3 in the Liba-type gold deposit

秦岭地槽褶皱带中,志留纪地层Au平均含量为0.004 0 g/t,泥盆纪地层为0.005 5 g/t,石炭纪地层中为0.004 8 g/t,二叠纪地层中为0.004 3 g/t,与地壳中Au克拉克值0.005 1 g/t相当(黎彤等,1965)。但在某些层位和岩性中较为富集,泥盆纪西汉水组碳酸盐岩中Au平均含量为0.010 g/t,泥质岩中为0.006 0 g/t;泥盆纪李坝群地层中的泥质岩Au含量为0.009 0 g/t,砂岩类为0.006 0 g/t;石炭纪中统下加岭组中Au含量为0.004 7~0.008 0 g/t,均略高于西秦岭造山带地壳克拉克值。李坝金矿田范围内千枚状泥质板岩中Au含量达0.017 g/t,灰绿色泥质板岩中为0.012 g/t,斑点状板岩中为0.017 g/t,比地壳中Au克拉克值高2~3倍。

马泉金矿5件水溶液包裹体的tm,ice为-5.7~-8.4 ℃,相应的盐度w(NaCl)eq为8.81%~12.16%;6件CO2-H2O包裹体的tm,clathrate为6.5~9.5 ℃,相应的盐度w(NaCl)eq为0.62%~6.63%。

矿石类型以破碎带蚀变岩型、构造蚀变岩型和石英脉型为主,前二者皆是强烈黄铁绢英岩化蚀变的构造岩,矿石与围岩界线不甚明显;后者为含Au、Ag等硫化物脉,矿石与围岩界线清楚。金矿床矿石矿物种类复杂,矿石矿物以黄铁矿、胶状黄铁矿、白铁矿和毒砂为主,其次为磁黄铁矿、褐铁矿、赤铁矿、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿等;脉石矿物主要有石英、绢云母、黑云母、方解石等。Au的独立矿物主要为自然金、碲金矿和银金矿;除自然金外,黄铁矿和磁黄铁矿是主要载金矿物,呈裂隙金、晶间金和包体金存在。

表1 中川地区李坝式金矿床()点主要特征 Table 1 Major features of the Liba-type gold deposits, mineralization and ore occurrences in Zhongchuan area

名称规模与岩浆活动关系含矿层距中川岩体边界/km接触变质带∗伴生岩脉时代主要容矿岩性控矿构造李坝大型1.5~3.0Ⅱχ、δμ、γδD2Lbphb、ph、mss断裂+层间破碎+节理裂隙金山大型2.5~4.5Ⅱχ、δμ、γδD2Lbphb、ph、pha断裂+层间破碎+节理马泉中小型4.5Ⅱγπ、γ、χC2slb、sb断裂破碎带三人沟小型2.5~3.0ⅡΓπ、γχD2Lb、C2pb、pha、mss断裂破碎带+裂隙崖湾里小型3.0~3.5ⅡγπD2Lbphb、ph、slb断裂+层间破碎带郑沟里矿点0.1~0.5ⅢΓ、γδD2Lbsch、mss断裂破碎带楼底下矿点2.0~2.5Ⅱχ、δμ、γδC2phb、ph、mss断裂破碎带+层间破碎庙山矿点4.0~4.5Ⅱχ、γπD2Lbslb、sb断裂破碎带界牌山矿化点9.0区外χ、γD2Lbphb、pb、mss断裂破碎带+裂隙酒店矿化点2.5~3.0Ⅱ不清D2Lbphb、pb、mss断裂破碎带关键矿化点3.0Ⅱ不清D2Lbphb、pb、mss断裂破碎带斜草山矿化点0.1~0.5Ⅲ不清D2Lbsch、mss断裂+层间破碎+裂隙岗沟里矿化点2.5~3.0ⅡγD2Lbphb、ph断裂+层间破碎柯寨东矿化点1.0~1.5Ⅱ—ⅢΓ、χD2Lbpb、mss断裂破碎带河西沟矿化点0.05~0.3Ⅲ不清C2pb、mss断裂破碎带吴家庄矿化点4.0~4.5ⅡΓ、χD2Xph、mss断裂破碎带石狗山矿化点5.3Ⅱ不清D2Xph断裂破碎带

注:“*”表示接触变质带级别;χ-煌斑岩脉;δμ-闪长玢岩脉;γδ-花岗闪长岩脉;γπ-花岗斑岩脉;γ-花岗岩脉;ph-千枚岩、粉砂质千枚岩;phb-斑点状千枚岩、斑点状粉砂质千枚岩;pha-含钙粉砂质千枚岩;sch-斑点状粉砂质板岩;sb-板岩、粉砂质板岩;slb-斑点状板岩、斑点状粉砂质板岩;mss-变砂岩

2.2 控矿构造

资料研究表明,我国金矿床乃至世界大型金矿床一般均赋存于深大断裂两侧的次级断裂之中,金矿的形成与断裂构造关系极为密切,断裂构造是主要控矿因素。秦岭造山带北部的商丹断裂带和南部的勉略断裂带是2条多期活动的区域性、超壳型断裂,是秦岭微板块的缝合带,是地壳类型转换带、重力梯度带、构造岩浆带和高热流值带,它们切穿了地壳岩石圈,深达60 km以上,是深部物质和热源的供给地带,控制了整个秦岭造山带有色金属和贵金属区域成矿带的展布(图1)。而秦岭造山带中部的礼县—山阳断裂是该造山带中最重要的控矿断裂,但该断裂带本身容矿性较差,因此该断裂带中尚未发现成形矿床,但其中的岩石Au含量明显高于两侧地层中Au元素的含量。从区域上看,成群成带出现的物化探异常均沿此断裂带分布。分布在礼县—山阳断裂附近及其分支断裂中的金矿床和金矿化点占西秦岭造山带中带金矿床的90%,因此该断裂为西秦岭造山带中带极为重要的导矿构造(卢纪英等,2001)。

礼县—山阳深大断裂控制了西秦岭造山带中带的中川地区金矿床的分布,同时也是中川地区李坝式金矿最主要的导矿构造。其在该区最主要的两分支断裂礼县—罗坝—锁龙口断裂和礼县—洮坪—矶子坝断裂在区内通过,前者为礼县—山阳深大断裂的北部分支断裂,发育于石家河坝复式向斜北翼,是区域内的Ⅰ级断裂构造,控制着区域内岩性、岩相分布,并与岩浆活动有关;后者为礼县—山阳深大断裂的南部分支断裂,发育于石家河坝复式向斜南翼,是区域内的Ⅰ级构造,控制岩性、岩相分布,切穿泥盆—石炭—早侏罗纪地层,并与岩浆活动有一定的关系。二者皆具有多期活动特征,且两分支断裂旁侧次级断裂(容矿构造)极为发育(如李坝、金山、马泉、崖湾里等)(图2)。深大断裂为矿液运移提供通道,而次级断裂则为成矿提供沉淀场所,因而该区成矿构造条件极为有利。

中川地区李坝式金矿床、金矿化点均分布在深大断裂带礼县—罗坝—锁龙口断裂和礼县—洮坪—矶子坝断裂内部或旁侧次级断裂发育的地段,矿床展布方向与断裂带走向基本一致。

2.3 围岩蚀变

构造是金矿成矿的首要控制因素,但在许多有利成矿的构造部位并没有金矿化现象,也没有蚀变现象,表明有利的热液蚀变作用是金矿化富集的直接控制因素。在热液蚀变过程中,富金矿源层中矿物或矿物晶格中存在易释放金,如黏土矿物、有机质等本身吸附着微细粒金。热液蚀变过程中伴随交代作用,金可以活化进入溶液,如硅化、绢云母化、碳酸盐化、黄铁矿化-磁黄铁矿化等。当物化条件转变或处于还原环境时,由于金具强亲硅性、亲硫性和亲铁性,便与其结合沉淀,致使石英脉、黄铁矿、磁黄铁矿和毒砂等成为载金矿物。因此,金矿化的强弱,与硅化强度、石英细(网)脉、揉皱石英(网)脉、破碎带发育程度和共生硫化物含量等成正比。

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2.3.1 热接触变质作用 由于中川地区岩浆活动较为强烈,因而热接触变质作用发育较为广泛。热接触变质作用叠加于早期区域变质作用之上,使岩体周围早期形成的区域变质岩变质程度加深,从而形成角岩化带。中川岩体周围岩石接触变质圈由外向内划分为3带(表2)。

表2 中川岩体与围岩接触变质带特征 Table 2 Contact metamorphic features of the rock mass and country rock in Zhongchuan area

变质带离岩体距离/km岩石矿物组合斑点构造变斑状构造矿物成分大小/mm颜色形态平均质量分数/%变斑晶矿物成分质量分数/%Ⅰ绿泥-绢云母带>4.5绢云母、绿泥石、石英Ⅱ黑云母带2.0~4.5黑云母、石英、白云母石英、黑云母、黄铁矿0.2~0.8暗褐色椭圆形5Ⅲ堇青石亚带1.0~2.0堇青石、黑云母、石英堇青石、黑云母0.5~3深灰色椭圆形14堇青石10~40红柱石亚带<1.0红柱石、空晶石、堇青石、黑云母红柱石、黑云母、堇青石 1~8灰黑色柱粒形12红柱石、空晶石、堇青石15~60

2.3.2 围岩蚀变 围岩蚀变可分为原生热液蚀变和次生蚀变两大类:原生蚀变的主要种类有黄铁矿化、绢云母化、硅化,次要种类有绿泥石化、白云母化、黑云母褪色化、碳酸盐化、毒砂化等;次生蚀变有褐铁化、高岭石化、水云母化、白铁矿化、黄钾铁矾化、石膏矿化等。

2.3.3 蚀变与矿化关系 矿化发育于蚀变带中,在空间上与蚀变带基本吻合。矿化程度的高低与蚀变的强弱呈正相关:蚀变越强,矿化程度就越高;蚀变越弱,矿化程度就越低。蚀变带由中心向两侧蚀变程度逐渐减弱,因而其矿化程度也逐渐降低,蚀变带中心部位蚀变最强,通常是矿体的赋存部位。与矿化关系最为密切的蚀变为微细浸染状黄铁矿化、致密块状绢云母化、浸染状硅化(张汉成等,2009),次为脉状黄铁矿化、脉状绢云母化、脉状硅化、白云母化、碳酸盐化及毒砂化,最不密切的蚀变为绿泥石化。矿化带的宽度一般均小于蚀变带的宽度。

2.4 岩浆岩

国内大多数岩金矿床外围(1~5 km)均有大型岩体或火山岩分布,且矿区内均有浅成岩脉如煌斑岩脉、闪长岩脉、细晶花岗岩脉等与矿体伴生产出,说明岩浆活动与金的成矿有某种特定的依存关系,岩浆活动是金成矿的一种有利因素(张良等,2013)。

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区域内岩浆活动强烈,且具有多旋回、多期次特征,形成时间为海西期、印支期和燕山期,岩性从超基性岩—基性岩—中性岩—酸性岩均有,产状包括侵入岩体和喷发岩相。岩石种类有辉长岩、玄武岩、闪长岩、花岗岩等,且以印支、燕山期中酸性侵入岩最为发育,呈基岩状产出,主要岩体有中川岩体、碌础坝岩体、柏家庄岩体、教场坝岩体、矶子坝岩体,其他呈岩枝或岩株状零星产出。

天水幅1∶20万区域化探测量结果显示,围绕中川岩体,Au异常面积达192 km2,浓集带品位达40.0 mg/t。除Au、Ag、As、Sb外,其他元素异常都位于中川花岗岩体内部或接触带附近,为岩体的地球化学反映,岩体富含W、Sn、Bi、Li等元素,反映了典型的酸性岩体地球化学特征,Au、Ag、As、Sb在岩体内为背景含量,浓集带围绕岩体北侧和东侧,距离岩体1~5 km。分析数据显示,礼岷地区花岗岩体Au品位平均值为2.80 mg/t,低于克拉克值4 mg/t(黎彤等,1965),伴生元素Ag、As、Sb、Hg平均含量分别为69.0 mg/t、6.20 g/t、0.84 g/t、72.0 mg/t,区内岩浆岩整体含金量不高,说明早期岩浆活动可能为成矿过程的主要热源。煌斑岩脉中,Au品位达29.0 g/t,与Au密切相关的伴生元素Ag、As、Sb、Hg等含量明显偏高,平均值分别为330 mg/t、80.0 g/t、3.00 g/t、68.0 g/t,说明与煌斑岩脉有关的晚期岩浆热液活动可能为金矿物质来源。

3 成矿流体地球化学特征

流体包裹体是成矿溶液在主矿物生长结晶过程中,由于物理化学条件的改变,或者成矿物质来源和矿质供给等改变以及矿物的不均匀生长,致使成矿溶液被捕获并圈闭在晶体缺陷之中而形成的,是相对封闭的体系,因此流体包裹体是唯一保留在矿物里的古成岩或 (和)成矿流体,所以流体包裹体研究成为矿床成因研究的重要手段之一。

3.1 流体包裹体地球化学

3.1.1 流体包裹体类型和特征 中川地区李坝式金矿成矿流体包裹体总的特点是数量多、类型多、形态复杂、粒径较小,原生、假次生和次生包裹体均有不同程度的发育。包裹体的形态以椭圆状、菱形和三角形、长条状等不规则形状为主,大小介于2~30 μm之间,主要集中于2~15 μm。根据各类型的数量和所占比例,将中川地区原生流体包裹体依次划分为CO2-H2O、富CO2、H2O溶液3种类型包裹体。

(1) CO2-H2O包裹体。此类包裹体长轴长2~20 μm,主要介于6~12 μm之间,是最为发育的一类包裹体,占包裹体总数的80%以上。大多数呈椭圆状、菱形、长条状或弯曲状等不规则状。此类包裹体主要沿晶面、晶棱生长或孤立状随意分布或成群分布,一般为原生包裹体或假次生包裹体。

C、O同位素组成见表4。李坝式金矿床δ13CPDB的值为-3.29‰~-6.43‰,该范围完全落在Rollinson(1993)通过总结碳酸盐岩、金伯利岩和金刚石等的C同位素组成所得出的地幔C同位素值(δ13CPDB=-3.0‰~-8.0‰)范围内,且与其平均值-6.0‰非常接近。这些特征不仅表明李坝式金矿床的炭可能具有相同的来源,同时也表明炭来源于深部,很可能是地幔源。

李坝矿床81件CO2-H2O包裹体的均一温度介于245~475 ℃之间,主要范围在300~420 ℃,峰值为340 ℃;39件H2O溶液包裹体的均一温度范围为208~475 ℃,主要在208~475 ℃之间,以340 ℃为峰值(表3)。

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3.1.2 流体包裹体物理化学参数 (1) 均一温度。马泉矿床51件CO2-H2O包裹体的均一温度介于252~385 ℃之间,主要范围在300~380 ℃,峰值为340 ℃;6件H2O溶液包裹体均一温度介于295~332 ℃之间(表3)。

表3 李坝式金矿床流体包裹体测温结果 Table 3 Measured temperature of the fluid inclusion of the Liba-type gold deposit

矿床包裹体类型tm,ice/℃tm,clathrate/℃th,tot/℃李坝CO2-H2OH2O溶液-4.5~-12.3(40)6.8~8.5(4)245~475(81)208~475(39)金山CO2-H2OH2O溶液-3.2~-7.3(9)7.5~9.3(7)227~385(65)239~332(9)马泉CO2-H2OH2O溶液-5.7~-8.4(5)6.5~9.5(6)252~385(51)295~332(6)

注:括号“()”内为所测包裹体数量;tm,ice表示H2O-NaCl包裹体的冰点温度;tm,clathrate表示CO2-H2O包裹体中CO2水合物的溶化温度;th,tot表示均一温度(毛景文等,2005)

(3) H2O溶液包裹体。此类包裹体长轴长2~15 μm,平均4~8 μm,气液比为5%~15%,个别可达30%以上。其数量最少,约占5%~10%。该类包裹体多数呈圆形及椭圆形,沿愈合裂缝分布,以次生包裹体为主。

金山矿床65件CO2-H2O包裹体均一温度介于227~385 ℃之间,主要范围为280~370 ℃,峰值为315 ℃;9件H2O溶液包裹体的均一温度介于239~332 ℃之间(表3)。

图4给出了X射线垂直入射本文模型时,前向散射电子和背向散射电子在θ方向上的角分布情况。可见,发射电子的概率密度正比于cosθ,与理论规律吻合较好。计算还发现,该θ方向的角分布规律在能量低于100 keV的X射线作用下具有较好的普适性,即不仅在射线垂直入射时,而且在不同入射角度下,背向散射的电子概率密度均与cosθ成正比,前向散射电子的概率密度与cosθ的绝对值成正比。

从以上资料可知,中川地区李坝式金矿床流体包裹体的均一温度范围略有差异,但温度的峰值基本一致,约为340 ℃,成矿温度从早到晚逐渐降低。

H、O同位素组成见表5。李坝式金矿矿石中石英的δD值为-63‰~-92‰,δ18OSMOW值为11.10‰~17.90‰,计算δO(H2O)值为4.9‰~11.72‰,范围涉及大气降水、变质水和岩浆水区域,但主要集中在变质水和岩浆水区域附近。

金山金矿7件CO2-H2O包裹体的tm,clathrate为7.5~9.3 ℃,相应的盐度w(NaCl)eq为1.43%~4.87%;9件水溶液包裹体的tm,ice为-3.2~-7.3 ℃,相应的盐度w(NaCl)eq为5.20%~10.90%;4件盐度总体上以8.00%为峰值。

与Au相关的元素Ag在千枚状泥质板岩、灰绿色泥质板岩、斑点状板岩中含量为0.14~0.29 g/t,高于地壳克拉克值2~4倍;Sb为1.27~2.47 g/t,高于地壳克拉克值1~2.5倍;Hg为0.73~0.79 g/t,高于地壳克拉克值3~10倍;As为26.4~97.2 g/t,高于克拉值3~10倍。区内成矿地球化学背景良好。

3.2 同位素组成特征

(2) 富CO2包裹体。此类包裹体长轴长2~20 μm,但大多数小于10 μm,占包裹体总数的10%~15%。主要呈圆形和椭圆状等规则状,主要为原生包裹体。

表4 李坝及外围矿床()各类地质体中CO同位素组成 Table 4 Isotope compositions (carbon and oxygen) of geological bodies of mineral deposits (occurrences) in Liba and its peripheral areas

矿区样品号矿物δ18OPDB/‰δ13CPDB/‰分值变化范围平均值分值变化范围平均值SI⁃C方解石-18.61-3.29李坝TO⁃18方解石-14.34-18.61~-14.34-16.56-4.10-5.93~-1.91-3.76PD⁃11方解石-15.70-5.39ZK16⁃4方解石-15.57-1.91金山ZK7⁃1方解石-14.68-14.68~-14.39-14.54-6.01-6.41~-6.01-6.21ZK15⁃1方解石-14.39-6.41三人沟Sm75⁃1方解石-16.67-16.67-6.43-6.43中川岩体ZC⁃R方解石-26.72-26.72-2.37-2.37

注:据王祥文,1999

(2) 流体包裹体的冰点、水合物熔化温度及其对应的盐度。李坝金矿40件水溶液包裹体的tm,ice为-4.5~-12.3 ℃,相应的盐度w(NaCl)eq为7.17%~16.24%;4件CO2-H2O包裹体的tm,clathrate为6.8~8.5 ℃,相应的盐度w(NaCl)eq为3.00%~6.12%。盐度总体上以10.00%为峰值。

4 稀土及微量元素特征

中川地区李坝式金矿床及中川花岗岩稀土元素组成特征分别见表6、图4。通过对李坝金矿床和金山金矿床围岩、矿化体、载金矿物黄铁矿以及中川花岗岩的稀土元素含量的分析和对比可知,李坝式金矿床矿化体以及载金矿物黄铁矿与中川花岗岩整体上具有相似的配分模式(具Dy负异常和Ho正异常)。已有的研究表明,在热液体系中存在强烈的Y/Ho分异,在含氟溶液体系中,与氟络合使得Y/Ho比值大于28(Bau et al.,1995;Gramaccioli et al.,1999)。

观众席上响起掌声。主持人问:两位谁先谈谈?苏穆武率先举起手,杰克按了发言键。主持人对苏穆武:对不起,杰克先生,您先说。杰克站起来:我和苏老先生,N O,我和我岳父的分歧主要是要不要生小孩的问题。我和我妻子在婚前就商量好了,我们结婚后不要小孩。我觉得要不要小孩是我和妻子的事情,与外人无关。可我岳父认为,我既然是苏家女婿,要不要小孩就是苏家人的事情,并要苏家人举手表决。观众席上发出笑声,苏穆武急了,连续按键,主持人转过头:苏老先生,您请讲。

由上所述流体包裹体特征可知,李坝式金矿床的成矿流体富含CO2,这正是Ho元素正异常的原因,并且这种现象被认为是岩浆分异演化过程中含水相的出溶并与熔体作用或岩浆-热液蚀变作用的指示(Irber et al.,1997;Irber,1999)。

5 讨论与结论

(1) 位于西秦岭造山带中带的中川地区金矿床以脉状矿床为主,受构造尤其是剪切带构造控制明显。成矿流体富含CO2,呈现粒度相对较粗的自然金、无脱钙化和变质环境等表现出造山型金矿床的特征(Groves et al.,1998)。根据金矿床的成矿物理化学条件以及区域构造演化和岩浆活动的特点,中川地区金矿床的成矿机制可概括为与印支晚期西秦岭地区碰撞造山后出现的伸展作用有关。区域上东西向大规模走滑和近南北向伸展为成岩成矿提供了良好的空间和通道,在此过程中,大量花岗岩岩浆同熔或重熔作用生成及上侵定位伴随深部流体向上运移,与其他来源的流体汇合,在流体运移过程中,金不断得到活化、迁移,当携带大量成矿物质的流体进入有利的成矿构造部位时,随着温压等物理化学条件的改变,最终形成了中川地区李坝式金矿成矿系统。

表5 李坝金矿床氢氧同位素组成 Table 5 Isotope compositions (hydrogen and oxygen) of the Liba-type gold deposit

序号样品号矿物δD/‰δ18OSMOW/‰δO(H2O)/‰均一温度/℃114⁃3石英-6314.79.50356238⁃2石英-7111.15.80356359石英-9213.48.003484ZK80⁃7石英-8313.44.902605ZK112⁃1石英-8415.26.702606Lb⁃1石英-8018.010.002717Lb⁃19石英-8117.911.553158Lb⁃20石英-8117.710.512929Lb⁃27石英-8317.311.6733910Lb⁃29石英-8317.99.5126211Lb⁃35石英-7717.611.7233112Lb⁃41石英-7417.611.1131213Lb⁃49石英-8017.89.24259

注:序号1—5数据据黄杰等,2000;序号6—13数据据冯建忠等,2004

图4 李坝式金矿床及中川花岗岩稀土元素配分模式图 (虚线代表金山金矿,实线代表李坝金矿) 1-中川花岗岩;2-围岩;3-矿化体;4-黄铁矿;5-围岩;6-矿化体;7-黄铁矿 Fig.4 REE distribution pattern of the Liba-type gold deposit and Zhongchuan granites (the dotted line respresenting Jinshan gold deposit; the solid line respresenting Liba gold deposit)

表6 李坝式金矿床及中川花岗岩稀土元素组成及特征值 Table 6 REE compositions and characteristic values of the Liba-type gold deposit and Zhongchuan granites

矿床样品名称样品数/件LaCePrNdSmEuGdTbHoDyEr李坝围岩333.0459.636.4826.845.391.154.410.740.854.222.43矿化体332.4857.315.6024.194.630.923.640.620.763.722.13黄铁矿618.1237.113.8415.222.970.552.220.370.401.951.09金山围岩140.8872.408.1954.276.821.305.680.971.095.443.10矿化体256.68103.7210.6844.118.151.525.961.021.335.993.80黄铁矿10.622.080.220.860.240.0500.230.0300.0300.130.080中川花岗岩533.6861.076.2624.264.780.753.320.492.460.451.14矿床样品名称样品数/件TmYbLuΣREELa/YbCe/Ybδ(Eu)Sm/NdLa/SmGd/Yb李坝围岩30.402.470.37148.4213.3824.140.710.206.131.79矿化体30.342.080.30138.7215.6227.550.660.197.021.75黄铁矿60.171.070.2085.2816.9334.680.680.206.102.07金山围岩10.503.120.46204.2213.1023.210.620.135.991.82矿化体20.523.730.58247.7915.2027.810.650.186.951.60黄铁矿10.0100.0500.0104.6412.4041.600.690.282.584.60中川花岗岩50.181.090.16140.0830.8255.870.570.207.043.03

注:元素含量单位为g/t。李坝和金山矿床数据据程彧等,2001;中川花岗岩数据据戴天富,1980

(2) 中川地区李坝式金矿床明显受到岩体和断裂构造控制,利用李坝式金矿床地质地球化学特征,在中川地区寻找同类矿床应沿印支—燕山期岩体周围断裂构造发育的热接触变质带进行,范围距岩体1.0~4.5 km。目前所发现的金矿床具一定的分布规律,如大部分金矿床都分布在黑云母带(Ⅱ带),该带是区域找矿的有利部位(温志亮等,2008),只有极少数分布在堇青石-红柱石带(Ⅲ带),在绿泥石-绢云母带(Ⅰ带)未发现矿化体,因此,找矿过程中需重点注意黑云母接触变质带,其次为堇青石-红柱石带。由于断裂等构造控制矿体的形态、规模和分布,因此需特别注意礼县—山阳深大断裂的南部分支断裂即礼县—洮坪—苇子坝断裂及其与不同方向韧脆性断裂相互交切部位,因为断裂产状变化处是矿体富集的有利部位。

笔者组织学生参加了由工业和信息化部、教育部和江苏省人民政府举办的中国“软件杯”大学生软件设计大赛,获得二等奖3 次,三等奖4 次;组织学生参加的由教育部高等学校计算机类专业教学指导委员会组织的中国大学生计算机设计大赛,获得一等奖2 次,二等奖2 次;组织学生参加的华北五省计算机应用大赛,获得一等奖2 次,二等奖5 次,三等奖8 次的成绩。从多年来学生参加大赛的情况来看,对组织参赛的高校和大赛组委会提出以下几点建议。

(3) 中川岩体在与围岩接触带常形成Au-Ag-As-Sb等异常,金矿勘查经验表明异常与金矿床、金矿点等吻合程度较好,在大多数异常区发现了金矿体,所以地球化学异常是寻找金矿的重要标志。据统计(陈衍景等,2004),在整个西秦岭地区泥盆系中的金矿床占54%,因此找矿地层应以泥盆系为主,但对石炭系也不能忽视,找矿岩性应以泥质碎屑岩为主。

综上,在西秦岭中川地区寻找该类金矿床应把握构造、岩体(各种岩脉)、接触变质蚀变带、地球化学异常、地层“五位一体”的特征,在这一找矿模式的基础上形成初步的找矿方向和找矿思路。

展望未来,保加利亚公司愿做“一带一路”倡议与农业“走出去”战略的践行者、“16+1”合作的推动者,积极履行社会责任,为推动“一带一路”建设作出新的贡献!

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刘国文,吴志强,赵俊哲,何世平
《地质学刊》 2018年第01期
《地质学刊》2018年第01期文献

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