吉林白山金矿床稳定同位素地球化学特征

邵兴坤，李清泉，闫 岩，陈 宇，宋林旭，毛永新

1.中国人民武装警察部队黄金第一支队，黑龙江 牡丹江 157000；2.吉林大学地球探测科学与技术学院，吉林 长春 130026

吉林白山金矿床稳定同位素地球化学特征

邵兴坤1，李清泉2，闫 岩1，陈 宇1，宋林旭1，毛永新1

1.中国人民武装警察部队黄金第一支队，黑龙江 牡丹江 157000；
2.吉林大学地球探测科学与技术学院，吉林 长春 130026

白山金矿是20世纪末21世纪初在吉林南部地区发现的一种重要类型——微细浸染型金矿床。矿床赋存在活泼性较高的元古宙老岭群珍珠门组大理岩中［1］。成矿物质具有多元性，硫、金主要来源于深部岩浆，部分来源于古老壳源——早元古代老岭群碳酸盐岩；铅主要来源于早元古代老岭群碳酸盐岩，部分来源于深部岩浆；碳、氢、氧主要来源于地下水，部分来源于岩浆水和大气水。

微细浸染型金矿床；稳定同位素；成矿物质及来源；吉林南部地区

0　引言

白山（浑江）金矿储量70%以上与前寒武纪各种地质体有关；金矿成矿物质、成矿热液来源具有多源性；金矿的成矿作用具有多期多阶段性。微细浸染型金矿的发现又丰富了金矿的成因类型和成矿理论。

1　地质概况

白山（浑江）金矿地处我国吉林南部，是近几年来发现的又一种重要类型金矿床——微细浸染型金矿。其大地构造位置位于华北地台东北部边缘的老岭复背斜东翼［4］，太古宙龙岗地块和狼林地块之间的辽吉元古宙裂谷带中段，鸭绿江断裂北侧；隶属吉林省临江市苇沙河乡（图1）。

矿区构造复杂，鸭绿江北东向线性构造带与北北西向线性构造带控制矿区基本构造轮廓。三岔沟、板庙子、银子沟等北东向断裂与荒沟山、南大坡东西向断裂纵横交错控制矿（化）体产出。出露地层为元古宙老岭群花山组、大栗子组和珍珠门组。

矿区岩浆岩以印支-燕山期似斑状黑云母花岗岩为主体，分布于矿区北侧老秃顶子、草山沟及西侧梨树沟等地。

白山（浑江）金矿矿化以微细浸染型为特征，赋存于珍珠门组上段厚层块状、角砾状大理岩之中。含矿带由南西向北东发育，长约6 km，宽300 ～500 m；由北向南划分为松树岗、南大坡、石灰沟3个矿段，20余个矿体，以南大坡矿段最具工业意义，工业储量达中型以上［1，2］。

图1　白山（浑江）金矿地质图[1]Fig.1　Geological map of Baishan(Hunjiang) gold deposit

2　硫稳定同位素组成

通过对矿区的容矿大理岩、角闪绿泥片岩、中酸性脉岩、矿石中的硫稳定同位素分析（见表1）表明：白山金矿硫稳定同位素均以富集重硫为特征。除角闪绿泥片岩外，矿区40件硫同位素组成塔式明显，呈明显左偏移的统计分布特征（图2），反映矿区硫决非同一成因形成，而是不同成因硫迭加的产物。

表1　围岩和矿石硫稳定同位素组成Table 1 Sulfur stable isotope composition of surrounding rock and ore

（1）容矿大理岩δ34S组成：在全岩中δ34S变化于+7.3‰～+10.7‰，平均为+9.0‰，在黄铁矿中变化+9.1‰～+31.3‰，平均+16.0‰；在闪锌矿中+10.0‰；全部围岩δ34S变化+7.3～+31.3‰，平均+14.5‰。根据这些数据判断，该区当时属封闭、半封闭还原环境，硫主要源于海水中硫酸盐还原作用，局部在后期岩浆活动中有微量岩浆硫混入，导致其分布区曲线严重左偏移特征。

图2　白山金矿区不同岩石中δ34S分布样式对比(n样品个数)Fig.2　Distribution style of δ34S in Baishan(Hunjiang) gold mining area

（2） 角闪绿泥片岩δ34S组成：在全岩中变化于+5.0‰～+10.0‰，均值为+6.9‰；在黄铁矿中变化于+2.1‰～+15.2‰，均值+8.2‰。根据变质特征，考虑到角闪绿泥片岩等代表的是大陆拉斑玄武岩及玄武岩类凝灰岩，全岩δ34S以深部岩浆硫来源为主，但受到海水重硫污染；而黄铁矿则受海水污染更明显，δ34S明显高于正常火成岩。由此可见角闪绿泥片岩中的硫主要源自火山活动深部带入，部分海水重硫混入。

（3） 中酸性脉岩δ34S组成：在全岩中变化于+3.4‰～+5.9‰，均值为+4.4‰；在黄铁矿中变化于+2.3‰～+8.1‰，均值+5.2‰，反映脉岩中的δ34S虽有部分地层硫混入，但总体仍为深部来源。

（4） 矿石δ34S组成：δ34S总体变化于—0.8‰～+14.8‰，均值为+5.7‰。其中辉锑矿δ34S符合矿石总体变化，均值为5.3‰；黄铁矿δ34S变化于2.9‰～9.2‰，均值为6.1‰，闪锌矿、毒砂、方铅矿δ34S变化于+2.8～+7.2‰。与围岩、脉岩对比，远小于容矿围岩而与中酸性脉岩硫组成接近。反映矿石中的硫虽有部分地层混入，但总体仍与岩浆活动密切相关，属深源岩浆硫。

3　铅稳定同位素组成

对白山金矿区铅稳定同位素分析结果整理后（表2）可以看出铅稳定同位素。

（1） 荒山沟铅锌矿矿石的铅同位素特征显示，除个别样品外，整体反映矿石中铅主要来源于古老壳源。

（2） 南岔金矿矿石铅同位素组成相对分散，整体上反映属于较古老正常铅与高μ值放射性成因铅的混合。

（3） 白山金矿矿石铅同位素组成与南岔金矿相对比，具有更高的μ值，说明古老壳源铅被后期高μ值放射性成因铅污染程度更高，但总体仍然是古老壳源铅基础上发展演化而来的。结合矿石铅与围岩铅组成相似等特点，可以认为白山金矿矿石中的铅主要源自围岩，但矿石和容矿围岩中的铅均被较大程度的高μ值（晚期岩浆成因）放射性铅严重污染。

4　碳、氢、氧稳定同位素组成

根据碳、氢、氧稳定同位素测试分析结果（见表3），得出碳、氢、氧稳定同位素组成特征。

（1） 容矿大理岩中的碳、氧稳定同位素：容矿大理岩中δ18O分布于16.9‰～21.2‰，以富集重氧为特征，与一般沉积成因碳酸盐岩氧稳定同位素特征一致。

（2）花岗岩体的氧同位素：10件花岗岩氧同位素结果比较接近，δ18O变化范围为9.0‰～10.3‰，与地壳重熔型花岗岩δ18O一致。根据石英-水氧同位素分馏系数与温度的关系，即△石英-水=3.42×106T-2-286（张理刚，1983），计算在500～600 ℃时，岩浆析出水的δ18O值为6.1‰～8.7‰。此外，由岩体边部向中心，其石英δ18O值有逐渐降低的趋势，反映岩体侵位冷凝时，由于岩浆水与围岩中加热水的循环作用，岩体边部和围岩之间进行了氧同位素交换，使得岩体边部重氧富集。

（3）脉岩中的氧、碳同位素：两个脉岩中碳酸盐脉的δ18O为5.1‰～10.6‰，脉岩石英δ18O为14.6‰，δ13C为-0.13‰～0.4‰。根据△石英-方解石=0.64×106T-2+0.03公式，计算其形成温度为124℃。属于中低温热液。计算石英平衡水的δ18O为7.1‰～10.2‰（300～400℃），与方解石平衡水的δ18O为-2.1～‰～-7.5‰（150 ℃）。由碳同位素组成看，方解石δ13C具海相碳酸盐特征，说明脉岩中碳酸盐脉结晶时所言的碳质主要来自围岩；方解石的δ18O组成与花岗岩岩体接近，而远小于围岩；而与方解石平衡水的δ18O为-2.1‰～-7.5‰，与本区大气降水的δ18O值（-9.5‰，理论值）相对接近；石英平衡水的δ18O与岩浆析出水接近。结合脉岩硫同位素组成特征可以认为脉岩中石英脉形成时期成矿热液以岩浆水为主，流经地下的大气水次之；而晚期碳酸盐脉结晶时的热水溶液则以流经地层的大气水为主，深源岩浆水比例较小。

表2　白山金矿铅稳定同位素组成Table 2　Lead stable isotope composition of Baishan gold deposit

（4）矿石氢、氧同位素特征：五件矿石石英包裹体中δD变化于-76‰～-100‰，表明在不同成矿阶段氢同位素组成分变化不大，平均值-90.4‰，与大气水δD（-90‰）基本接近，反映矿床形成时成矿热液成分主要是循环在围岩中、被岩浆活动加热的地下水。各种矿石的氧同位素δ18O变化与10.4‰～18.9‰之间，其中成矿早期为14.0‰；成矿主期平均14.6‰，成矿晚期为11.0‰，全部矿石平均14.8‰，与容矿围岩（平均20.1‰）相比略富集轻氧同位素。相应的与成矿作用对应的平衡水氧同位素为-0.3‰～11.1‰（218 ～300 ℃），平均4.2‰（230 ℃）～7.5‰（300 ℃）。与岩浆析出水δ18O（6.1‰～8.7‰）相比，与高温石英平衡水近于一致，而低温成矿热液则明显富集轻氧同位素，表明在成矿作用早期，成矿热液中包含部分岩浆水，而成矿作用晚期，则以加热的大气水成分为主。

5　结论

从铅、硫、碳、氢、氧稳定同位素组成特征分析得出：白山金矿成矿物质具有多元性，其中成矿矿质硫早期来源于海水和古老壳源—早元古代老岭群碳酸盐岩，晚期直至成矿作用阶段来源于深部岩浆，以晚期来源为主；成矿矿质铅主要来源于早元古代老岭群碳酸盐岩，部分来源于深部岩浆，由此推断成矿矿质金主要来源于深部岩浆，部分来源于老岭群碳酸盐岩；成矿介质碳主要来源于早元古代老岭群碳酸盐岩，部分来源于大气水；氢、氧早期来源于岩浆水，成矿期来源于地下水，成矿晚期来源于大气水。

表3　白山金矿碳、氢、氧稳定同位素组成（‰）Table 3　δ13C, δD and δ18O stable isotope composition of Baishan gold deposit　 ‰

［1］ 杨言辰，王文学，乔君义.吉林浑江微细浸染型金矿床地质特征及成因研究［J］.吉林地质，1997，16（3）.

［2］ 杨言辰，于性贤，辛国才.吉林浑江金矿床的形成条件与成矿机制研究［J］.黄金，1997，5（18）.

［3］ 郑永飞，陈江峰.稳定同位素地球化学［M］.北京：科学出版社，2000.

［4］ 孟庆润.吉南珍珠门组含矿建造的地质地球化学特征［J］.地质论评，1989.

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［7］ 王有维.吉林荒山沟金矿床岩溶成因探讨［J］.吉林地质1993，（4）.

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Stable isotopes geochemical characteristics of gold deposit in
Baishan(Hunjiang), Jilin Province

SHAO Xing-kun1， LI Qing-quan2， YAN Yan1， CHEN Yu1， SONG Lin-xu1， MAO Yong-xin1
1.No.1 Gold Geological Party of Chinese Armed Police Force， Mudanjiang 157000， Heilongjiang， China； 2.College of Geoexploration Science and Technology， Jilin University， Changchun 130026， Jilin， China

The Baishan（Hunjiang） gold deposit is an important type-the micro-disseminated one which was discovered in recent years in the south Jilin Province.The deposit is formed in more active marble of Zhenzhumen Fm.in Proterozoic Laoling Group.Mineralization material has multiple properties.The substances of sulfur and gold mostly rooted in deep magma， partly rooted in age-old the earth′s crust-early Proterozoic Era Laoling Group carbonated rock.The substance of lead mostly rooted in early Proterozoic era Laoling Group carbonated rock， partly rooted in deep magma.The substances of carbon， hydrogen and oxygen mostly rooted in ground water， partly rooted in magma water and atmosphere water.

the micro-disseminated gold deposit； stable isotopes； Ore-forming material and source； the south area in Jilin Province

P618.51

A

1001—2427（2015）04 - 31 -5

2015-09-05；

2015-12-17

邵兴坤（1985—），男，山东泰安人，中国人民武装警察部队黄金第一支队助理工程师.