龙头山金矿床稀土元素地球化学特征及意义*

黄 秋 陈远荣 王开朗 刘奕志 刘 巍

(1.桂林理工大学地球科学学院;2.湖南省有色地质勘查局二四七队)

龙头山金矿位于广西贵港市北部龙头山一带，地处南华准地台大瑶山凸起龙山复背斜的西南倾伏端，矿区面积约4 km2。1981年由广西第六地质队发现，随之众多专家学者对其作了大量的地质研究工作，积累了丰富的地质资料。本研究在前人工作成果的基础上，通过对龙头山金矿不同地质体的稀土元素进行系统分析，对其成矿物质来源进行探讨，查明它们之间的成因关系，为今后的勘查找矿提供依据。

1 成矿地质背景及矿床地质概况

龙头山金矿区域上处于华南准地台—大瑶山隆起—龙山复背斜的南西倾伏端翼部的次火山岩体中，也是广西山字型构造前弧东翼［1］。龙山复背斜地质构造复杂，先后经历了加里东运动、印支运动、燕山运动等多次地质构造运动，岩浆活动强烈，金矿与次火山岩密切相关。可见众多金、银、铅、锌、铋、毒砂矿矿点，是贵金属、有色多金属矿化集中区［2-3］。

矿区内出露的地层主要为寒武系、泥盆系地层，两者呈角度不整合接触。寒武系地层为一套复理式碎屑岩建造，是本区的基底构造层，可见细砂岩、板岩、碳质板岩;泥盆系下统莲花山组上部为石英砂岩夹细砂岩，中部为石英砂岩，底部为底砾岩、含砾粗砂岩［4-6］。

矿区地质构造错综复杂，基底寒武系为加里东构造层，被上覆泥盆系莲花山组地层覆盖，呈NEE向紧闭褶皱，单斜展布，局部挠曲和层间滑动。

矿区内岩浆活动频繁，主要为龙头山火山岩岩体和酸性岩脉。燕山早期为不规则的岩株，是大平天山细粒花岗闪长岩－黑云母花岗岩复式岩体。燕山晚期为花岗斑岩、流纹斑岩、石英斑岩、霏细斑岩、角砾熔岩、电英岩脉，在龙头山、大平天山西部狮子头、狮子尾一带均可见。

矿区内有岩体的蚀变和部分围岩蚀变，主要有硅化、钾长石化、电气石化、高岭土化、绿泥石化、黄铁矿化，局部见透闪石化、阳起石化以及碳酸盐化、角岩化。从岩体中心向外部，各种蚀变略具分带。火山岩体的中部，花岗斑岩主要为绢云母化、高岭土化、长石化;火山岩体周围的角砾岩、流纹斑岩以及内外接触带主要为硅化、电气石化;岩体边缘和外接触带主要有绿泥石化、透闪石化、阳起石化、碳酸盐化。黄铁矿化普遍发育，在内外接触带最为强烈。霏细斑岩、石英斑岩以及钠长斑岩多表现为绢云母化、高岭土化。

2 稀土元素特征

2.1 样品采集与分析

本研究采集了矿区内不同地质体的样品，包括矿体、花岗斑岩、流纹斑岩、石英斑岩、霏细岩、角砾岩及砂岩，样品具有代表性及全面性。

样品分析在有色金属桂林地质测试中心完成，采用GB/T 17417.1—1998的方法分析测试样品稀土元素的组成。主要的方法是:用氧化钠熔融样品后，经水提取，稀土元素形成氢氧化物沉淀，再加入三乙醇胺掩蔽铁、铝，EGTA络合钙、钡，最后过滤。用2 mol/L盐酸溶解稀土元素氢氧化物沉淀，经强酸性阳离子交换树脂分离富集后，再用3.5 mol/L盐酸洗涤。蒸发定容后，使用等离子质谱法(ICPMS)快速测定15个稀土氧化物含量。

2.2 稀土元素分析

稀土元素是一组特殊的微量元素，具有相同或相近的原子结构和离子半径，但其原子结构、晶体化学和化学性质上仍然存在一些差异，从而使它们在地质－地球化学作用过程中发生分馏，其分馏特征能够灵敏地反应地质－地球化学作用的性质，有良好的示踪作用［7-12］。稀土元素分馏及配分模式特征不同是由不同的条件导致。因此，通过相互对比其配分曲线位置的高低(稀土元素总量)、倾斜程度(轻重稀土元素含量比值)、δ(Eu)和δ(Ce)以及曲线总体形态来进行成因和物源分析。

本研究工作主要采集龙头山金矿区不同地质体稀土样品7件，其中矿体、花岗斑岩、流纹斑岩、石英斑岩、霏细岩、角砾岩及砂岩各采样1件。样品标准化采用泰勒(Taylor)球粒陨石［8］标准。各样品原始数据见表1，稀土元素配分模式见图1。

表1 龙头山金矿床不同地质体稀土元素分析数据 10－6

图1 龙头山金矿床不同地质体稀土元素配分模式

金矿体w(REE)为52.19×10－6，δ(Eu)和δ (Ce)分别为0.74、0.87，未见明显异常;w(LREE)/ w(HREE)为3.48，w(La)/w(Rb)为7.85。

花岗斑岩w(REE)为154.42×10－6，δ(Eu)和δ (Ce)分别为0.48、1，见明显负Eu异常;w(LREE)/ w(HREE)为3.38，δ(La)/δ(Rb)为6.83。流纹斑岩w(REE)为111.16×10－6，δ(Eu)和δ(Ce)分别为0.68、0.93，见明显负Eu异常;w(LREE)/w (HREE)为1.92，δ(La)/δ(Rb)为4.43。霏细斑岩w(REE)为248.75×10－6，δ(Eu)和δ(Ce)分别为0.44、0.95，见明显负 Eu异常;w(LREE)/w (HREE)为4.8，δ(La)/δ(Rb)为14.43。石英斑岩w(REE)为35.65×10－6，δ(Eu)和δ(Ce)分别为1.24、0.86，未见明显异常。w(LREE)/w(HREE)为2.28，δ(La)/δ(Rb)为4.77。

角砾岩w(REE)为54.89×10－6，δ(Eu)和δ (Ce)分别为 0.81、0.89，未见明显异常。w (LREE)/w(HREE)为1.55，δ(La)/δ(Rb)为2.36。砂岩w(REE)为142.42×10－6，δ(Eu)和δ(Ce)分别为 0.95、0.86，未见明显异常。w(LREE)/w (HREE)为3.74，δ(La)/δ(Rb)为9.55。

从稀土配分模式曲线图上看，各地质体稀土配分模式为平缓右倾型，轻稀土稍微富集，重稀土分异不明显。

3 讨论

从稀土元素总量上看，霏细斑岩稀土含量最高，为248.75×10－6，其次为花岗斑岩、砂岩、流纹斑岩;矿体、石英斑岩、角砾岩三者稀土含量相当，分别为52.19×10－6、35.65×10－6、54.89×10－6。显然，区内的金矿与石英斑岩、角砾岩有密切关系。

从稀土配分模式上看，矿体、石英斑岩、角砾岩除铕异常外，配分模式较一致，为缓右倾模式，轻稀土较重稀土略微富集，重稀土分异不明显，说明区内金矿体与石英斑岩、角砾岩有明显的继承关系。霏细斑岩、花岗斑岩、流纹斑岩具有相似的配分模式，都为右倾型，轻稀土富集，重稀土亏损，以显著铕负异常为特征;相似的稀土含量、相似的配分模式，应为同源岩浆分异结晶的结果。砂岩为右倾型，富集轻稀土，重稀土亏损，无明显的Eu异常;砂岩的稀土含量和异常模式符合世界砂岩的平均含量和配分模式，可见砂岩未受到热液蚀变作用明显影响。

从轻重稀土含量比值上看，各类地质体的轻重稀土含量比值相差较大，δ(La)/δ(Rb)反映了稀土元素的分异程度，这个数值越大，表明重稀土越亏损，其中金矿体为3.48，砂岩为3.74，角砾岩为1.55，花岗斑岩为3.38，流纹斑岩为1.92，石英斑岩为2.28，霏细斑岩则为4.8，δ(La)/δ(Rb)也较高，显示轻稀土元素富集，轻、重稀土元素分馏明显。

从具有特殊指示意义的Eu异常方面看，砂岩基本无Eu异常，角砾岩Eu有微弱负异常，花岗斑岩、流纹斑岩、霏细斑岩有明显Eu负异常，石英斑岩Eu有微弱的正异常，金矿体Eu有微弱负异常。

总之，矿体、石英斑岩、角砾岩相似的稀土含量和配分模式，说明矿体在成因上与石英斑岩和角砾岩有密切联系。而前人认为成矿与燕山期花岗斑岩、流纹斑岩有密切关系，可见燕山期花岗斑岩、流纹斑岩虽然在成矿空间上与矿体有关系，但从稀土配分模式图上看没有任何成因联系，反而在成因上与石英斑岩密不可分。花岗斑岩、流纹斑岩等相当于普通的围岩，其矿化主要是石英斑岩浅成侵入晚期的成矿溶液充填交代造成的。在构造运动下，花岗斑岩与流纹斑岩由于其岩性不同，在两者接触带破裂成角砾岩;角砾岩及其所在的地质界面成为热液活动的主要通道和热液充填交代的对象，从而使得角砾岩显示出与矿体相似的配分模式。

4 结论

(1)不同类型的岩石和矿体的稀土元素总量差异显著。最高者为霏细斑岩，其次为花岗斑岩、流纹斑岩、砂岩;矿体、石英斑岩、角砾岩三者稀土含量相当。

(2)不同地质体的稀土元素配分模式曲线都属右倾斜的轻稀土富集型，矿体、石英斑岩、角砾岩除Eu异常外，配分模式较一致，为缓右倾模式，轻稀土较重稀土略微富集，重稀土分异不明显，说明区内金矿体与石英斑岩、角砾岩有明显的继承关系。

(3)霏细斑岩、花岗斑岩、流纹斑岩具有相似的配分模式，都为右倾型，轻稀土富集，重稀土亏损，以显著Eu负异常为特征;相似的稀土含量和配分模式，应为同源岩浆分异结晶的结果。

(4)通过对比各类地质体的稀土元素配分曲线，发现目前所探明的金矿体虽然在成矿空间上与花岗斑岩、流纹斑岩有关系，但在成因上两者没有必然联系，反而跟石英斑岩有密切关系。在空间上，石英斑岩主要分布于岩体内外接触带的断层或裂隙中，而岩体边缘的次级断裂和裂隙都为张性断裂，该类型断裂在空间上具有上宽下窄的特点，从而限定了本区矿体将会是上大尾小的特征;从热源上来讲，石英斑岩伴随着岩浆演化较晚的阶段，温度较前期下降较大，以中、低温为主。因此，龙头山金矿今后进行找矿预测和勘查时，应真正依据中低温次火山期后热液型金矿的成矿特点开展，除了在斑岩体内找矿外，还有必要注意在其他有利构造区段找矿。

［1］ 广西壮族自治区地质矿产局.广西壮族自治区区域地质志［M］.北京:地质出版社，1985:1-96.

［2］ 刘志乾，唐德驰.广西贵港龙山矿田金矿床地质特征及成因探讨［J］.甘肃冶金，2007，29(5):30-33.

［3］ 曾南石，张春鹏，徐文炘，等.广西龙头山斑岩金矿成矿岩体的岩石学、岩石地球化学及热液蚀变作用特征［J］.桂林理工大学学报，2011，31(1):1-10.

［4］ 陈业清.广西龙头山次火山热液型金矿地质特征及成矿条件探讨［J］.贵金属地质，1992，2(3):153-157.

［5］ 朱桂田，朱文风.广西大瑶山古里脑和龙头山金矿岩浆期后断裂成矿作用及找矿意义［J］.矿产与地质，2006，20(3):214-218.

［6］ 朱桂田.广西龙头山金矿床地质特征及成因研究［J］.矿产与地质，2002，16(5):266-272.

［7］ 韩吟文，马振东.地球化学［M］.北京:地质出版社，2007: 189-201.

［8］ 陈德潜.实用稀土元素地球化学［M］.北京:冶金工业出版社，1990:50-94.

［9］ 胡云沪，黄永平，尹意求.江西岿美山金矿床地质地球化学特征［J］.地质与勘探，2001，37(3):7-10.

［10］ 顾雪祥，刘建明，Oskar S，等.湖南沃溪金－锑－钨矿床成因的稀土元素地球化学证据［J］.地球化学，2005，34(5):428-433.

［11］ 冯建之.小秦岭金矿田稀土元素地球化学特征［J］.矿产与地质，2011，3(25):217-226.

［12］ 张 强，汪雄武，苟正彬，等.陕西青山金矿矿床稀土元素地球化学［J］.矿物学报，2009(S1):357-358.