老挝爬奔金矿床稳定同位素、稀土元素地球化学特征

牛英杰，刘　威，高亚龙，刘智勇，杨海林，于文修

（1.昆明理工大学国土资源学院，昆明6500932；天津华勘矿业投资有限公司，天津300171）

老挝爬奔金矿床稳定同位素、稀土元素地球化学特征

牛英杰1，2，刘威2，高亚龙2，刘智勇2，杨海林1，于文修1

（1.昆明理工大学国土资源学院，昆明6500932；天津华勘矿业投资有限公司，天津300171）

爬奔金矿位于丰沙里-帕府（泰国）中生代拗陷带与琅勃拉邦－梨府（泰国）华力西褶皱带的交接部位，属于岩浆期后低温热液型矿床。文章通过对爬奔金矿床含金方解石氢、氧、碳同位素组成和稀土元素地球化学特征的研究，探讨成矿溶液中水、碳来源以及成矿溶液的演化问题。研究表明，热液流体来源主要是岩浆水与地层封存的古大气降水。矿石中方解石的碳、氧同位素13CV-PDB（‰）值分布在-4.5～-5.2之间，18OV-SMOW（‰）值分布于20.0～20.8之间，表明含金方解石矿物为热液流体与二叠纪海相碳酸盐岩相互作用的产物。

地球化学；稳定同位素；稀土元素；PHAPUN金矿；老挝

爬奔金矿是近年来在老挝北部山区发现了一个矿化特征非常特殊的中-大型金矿床，该矿床矿石品位较高，多见明金，且多处存在金品位达几十至上百克吨的富矿囊。前人［1-6］已在矿床学、矿物学和构造学等方面对爬奔金矿床虽做了大量的研究，但在成矿物质来源与演化方面未达预期效果。2012-2014年度笔者所在团队与昆明理工大学科研人员在本区开展“老挝爬奔金矿地质特征及成因分析”项目专题，本文依托该项目研究成果，通过对爬奔金矿床含金方解石水、氢、氧、碳同位素组成和稀土元素地球化学特征的研究，探讨成矿溶液中水、碳来源以及成矿溶液的演化问题。

1　区域地质背景

老挝位于冈瓦纳大陆与劳亚大陆的交接部位，北西部分与我国云南“三江”造山带相连。在大地构造位置上，爬奔金矿在大地构造位置上处于琅勃拉邦弧形断裂带，属于琅勃拉邦一黎府（泰国）华力西褶皱带，位于琅勃拉邦一黎府成矿带的中部（图1）［2］。

图1　老挝北部构造分区图［2］Fig.1 Structura ldistributionmap o f north Laos

区内出露地层为泥盆系-下石炭统（D-C1）的灰绿色致密安山岩、泥质粉砂岩、砂质板岩或千枚岩，上石炭统-下二叠统（C2-P1）的紫红色中粒砂岩、泥质粉砂岩、灰岩，二叠统（P3）的灰绿色安山质凝灰熔岩，三叠系-侏罗系（T-J）的紫红色泥质粉砂岩以及第四系（Q），其中矿体赋存地层为下二叠统灰岩。区域断裂主要有琅勃拉邦断裂（F2）和普雷山断裂（F1），这两处断裂呈北东向平行产出。其中普雷山断裂（F1）是琅勃拉邦岛弧带（Ⅲ1）东南部的边界断裂，沿该断裂发育了数千米宽的构造混杂带，并具明显的多金属矿化。

区域内酸性侵入岩以花岗闪长岩、英云闪长岩为主，伴有二长岩、闪长岩、石英二长岩。侵入体呈岩枝、岩株状产出，直径l～10 km不等。拉瑟雷（1972）在沙纳坎获得255±10Ma（二长岩）、264±10Ma（花岗闪长岩）的钾-氩法同位素测年值［7］，时代属中二叠世-晚二叠世。结合本带大地构造演化特征分析，酸性侵入岩可能形成于早三叠世-中三叠世，属岛弧环境产物。金、铁、铜为优势矿种，其中金矿类型多属砂金、石英脉型金矿，较为重要的金矿（矿点）为帕莱金矿、富洛金矿［4］。

2　矿床地质特征

爬奔金矿区内出露地层主要为泥盆系-下石炭统、上石炭统-下二叠统、二叠统、三叠系-侏罗系、第四系地层等，其中矿体主要赋存于二叠系灰岩中。该区北东向褶皱带构成了主体构造格架，控制了岩浆火山岩带及灰岩透镜体分布，北北西向断裂控制金矿体产出。区内岩浆活动强烈，中-基性岩均有出露，火山岩较为发育［5-6，8-9］。

目前爬奔金矿床发现岩金矿体10条，红土型金矿体11条，在平面上呈雁列式分布（图2）。主矿体控制长度650m，平均厚度3.36m，最大控制延深340m，局部具膨大、夹缩、分枝、复合及尖灭再现等特征，产状260～270°＜40～65°，品位介于1.00×10-6～157×10-6之间，品位有波动跳跃现象。

矿石结构以分离结构、交代结构、压碎结构为主，呈浸染状构造、条带状构造、块状构造、胶状角砾状构造。主要矿物为方解石、白云石、菱铁矿、褐铁矿等。矿石矿物几乎全部为氧化物，金属硫化物非常少见，主要载金矿物为方解石、褐铁矿等。物相分析结果表明金矿物赋存状态以粒间金为主，次为裂隙金，包裹金含量最低。自然金呈金黄色，多为易浸的板片状和角砾状，以中-细粒为主，偶见粗粒金，民采可见最大自然金粒度达3～4mm［6］。

3　样品采集和分析方法

图2　爬奔金矿地质简图Fig.2 Geo logica l ske leton map o f the Phapun Au deposit

3.1稀土元素分析方法

本研究样品主要采自矿区采坑M 0（Ⅴ号矿体）及Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ号矿体。

将要测定的样品粉碎、研磨至200目以下粉末备用。样品处理前采用酸溶法，分析仪器为加拿大ELAN DRC-e四级杆型电感耦合等离子体质谱，以Rh作为内标元素监控漂移，分析精度可达10-9，为避免半金属元素（Ge As Sn Sb）的电离效率较低及多原子团35Cl40Ar会叠加75As质量峰，实验实测一瓶1200×10-6［Ba］+20×10-6［Pr］的纯溶液，并以标准样品和重复测试的样品数据控制分析质量，对测试结果进行BaO PrO扣除，报告中的Eu、Gd浓度数据，均是扣除后的结果，测试分析工作在中科院贵阳地球化学研究所完成。

3.2稳定同位素分析方法

此次工作分析了爬奔金矿岩石、矿石代表性样品H、O、C同位素组成。所有同位素分析均在中国地质科学院矿产资源研究所MAT-251EM型质谱计上完成。碳酸盐样品采用正磷酸的方法（McCrea法）［10］，将不同碳酸盐岩矿物与100%的H3PO4在不同的温度下反应产生H2O和CO2气，并通过恒温震荡使之达到氧同位素平衡，收集CO2气体，分析精度均为±0.2‰。C和O相对标准分别为V-PDB和V-SMOW。选取40～60目的纯净方解石，在150℃低温下真空去气4小时以上，以彻底除去表面吸附水和次生包裹体水，然后在400℃高温下爆裂取水，并与金属锌反应生成H2，分析精度为±2‰，相对标准为V-SMOW。

4　分析结果及讨论

4.1稀土元素地球化学特征

稀土元素分析数据及其特征值见表1，稀土元素的球粒陨石标准化采用Boynton数据［11］，配分曲线如图3所示。

图3显示矿体、蚀变灰岩、围岩稀土配分曲线极为相似，轻微的右倾型，轻、重稀土分馏特征一致，其它各种稀土元素比值也基本一致。

表1围岩（灰岩）方解石的稀土总量ΣREE为3.63×10-6～20.64×10-6，变化范围较大；LREE为1.88×10-6～16.59×10-6，HREE为 0.75×10-6～4.05×10-6，LREE/HREE为1.83～4.09，LaN/YbN为2.56～9.02，δEu为0.58～0.82，δCe为0.23～0.71，Eu 和Ce具有弱负异常。

表1　方解石的稀土元素丰度及特征参数（WB/10-6）Tab le 1 Ra re ea rth e lem en t abundance and cha rac te ristic pa ram e te rs o f ca lcite

蚀变灰岩方解石的稀土总量ΣREE为2.60×10-6～6.34×10-6，变化范围较小；LREE为1.84×10-6～4.51×10-6，HREE为0.76×10-6～1.82×10-6，LREE/ HREE为2.43～3.97，稀土配分模式呈平坦型；LaN/ YbN为3.03～7.96，δEu为0.54～1.32，δCe为0.26～0.55，具有弱负Eu和弱负Ce异常。

图3　稀土元素球粒陨石标准化分布型式图Fig.3 Chond rite-norma lized REE distribution patterns for the PHAPUN Au depositand rock

金矿体方解石的稀土总量EREE为2.62×10-6～10.41×10-6，变化范围较大。LREE为1.86×10-6～8.13×10-6，HREE为0.76×10-6～2.28×10-6，LREE/ HREE为2.44～3.57，稀土配分模式呈右倾型；LaN/ YbN为4.09～6.21，δEu为0.67～0.89，δCe为0.31～0.53；有弱的Eu亏损，较明显的Ce异常，轻稀土分馏程度明强于重稀土（La/Sm）N＞（Gd/Yb））N。

总体演化趋势是从围岩到蚀变围岩和矿体，稀土总量有所降低，变化范围变小。这与岩石成分的复杂程度有关。围岩为泥晶灰岩，含除碳酸盐钙成分外，有一定的泥质、铁质、硅质等。蚀变围岩中泥质等其它矿物减少，主要是方解石。矿体中矿物成分主要为方解石，其次是少量菱铁矿、铁白云石和白云石。围岩、蚀变岩、矿体总的稀土特征相似，反应物质组分的继承性。

从上述数据及稀土元素配分曲线可看出，金矿体、蚀变灰岩及围岩稀土元素总体含量较低（2.6×10-6～20.6×10-6），远低于世界钙质碳酸岩平均值（ΣREE为3 732.70×10-6），也低于中国东部碳酸盐岩平均值（ΣREE为25.58×10-6）。根据其配分特征发现其明显富集轻稀土元素，三者LREE/HREE值大于2，具有弱铕亏损，较明显铈异常，轻稀土分馏程度强于重稀土，金矿体、蚀变灰岩及围岩曲线类似，反映矿石稀土元素来自围岩，推测含矿方解石可能为围岩重溶再结晶的产物［12-13］。

4.2稳定同位素地球化学特征

4.2.1氢、氧同位素地球化学

爬奔矿床方解石矿物的氢氧同位素测定结果（表2）表明，其包裹体水的δD值在-49‰～-92‰之间，均值为-82.82‰。与滇西温泉的δD值域（-80.8～-113.0）‰［14］不一致，与滇中地区中生代大气降水的δD值为-98‰左右［15］存在差异。利用包裹体温度将矿物的氧同位素组成换算为成矿流体的氧同位素组成（表2）。爬奔矿床成矿流体δ18O H2O范围为+8.32‰～+13.42‰，均值为+11.17‰，矿床成矿流体的氢氧同位素变化范围与典型的中生代大气降水及原生岩浆水δ18O+5.5‰～+8.5‰［16］，δD-40‰～80‰都存在差异，部分样品δD值接近滇中地区中生代大气降水的δD+50‰～500‰，δ18O+10‰～+55‰。

表2　方解石包裹体水氢氧同位素组成Tab le 2 Hyd rogen and oxygen isotopic com positiono f the inc lusion in the ca lcite

将成矿流体的δDH2O、δ18O值投到δDH2O-δ18O组成图上（图4）。样品点都落在原生岩浆水及高岭石风化线附近，表明成矿流体来源与岩浆活动存在密切关系，爬奔矿床含矿脉石矿物包裹体水非典型的原生岩浆水，其与地层中封存的古大气降水亦存在密切关系，古大气降水在沉积岩中经水与岩石中矿物发生氧同位素交换反应，使流体的δ18O值增高而出现氧同位素漂移。

图4　包体水氢氧同位素组成Fig.4 Hyd rogen and oxygen isotopic com position o f the inc lusion o fw a te r

分析结果表明爬奔矿床成矿流体与岩石的氧同位素交换程度低，流体流动与循环的速度较快，与岩浆活动为背景的较强热液循环驱动力相一致。

综合分析认为爬奔矿床成矿热液流体为混合来源，主要是岩浆水与地层封存的古大气降水混合成因。

4.2.2 C、O同位素地球化学

爬奔金矿床碳、氧同位素组成分析结果见表3。方解石碳氧同位素值比较均一，分布在-4.5‰～-5.2‰之间。前人研究表明，地幔射气δ13CV-PDB变化范围分别为-5‰～-2‰，岩浆来源碳同位素组成为-9‰～-3‰。沉积岩中碳酸盐岩脱气或含盐卤水与泥质岩相互作用碳同位素组成具有重碳同位素特征，其δ13CV-PDB变化范围为-2‰～+3‰，海相碳酸盐δ13CV-PDB大多稳定在0‰左右。各种岩石中的有机碳一般富集12C，碳同位素组成很低，δ13CV-PDB变化范围为-30‰～-15‰，平均为-22‰。因此，可以认为，本区含矿方解石脉的碳同位素为岩浆来源，显示出爬奔金矿与岩浆作用有一定的联系。

18OV-SMOW值分布于20.0‰～20.8‰之间，靠近海相碳酸盐岩范围。在因C-O同位素图解中（图5），样品同位素组成投影皆落在海相碳酸盐区域外附近，表现出碳酸盐溶解再次沉淀结晶的特征。

综上分析，爬奔金矿床成矿流体的H、O、C同位素地球化学特征以及岩石、矿石稀土元素地球化学特征反映出成矿作用与岩浆作用有一定关系。

表3　爬奔金矿区含金方解石C、O同位素组成Tab le 3 Carbon and oxygen isotope determ inations o f carbonate rocks from the Phapun Au deposit，Laos

矿体和矿石特征的综合研究表明，本区矿化有两种类型，一种是蚀变岩型，金矿化与铁镁碳酸盐化、硅化、褐铁矿化关系密切。铁镁碳酸盐化主要是菱铁矿化、铁白云石化、白云石化。另一种是方解石脉型。包体测温揭示这两种矿化的共同特点是成矿温度低，一般为100～250℃。矿体中经常存在溶洞和褐铁矿，脉体中大量发育孔洞和自型晶簇状方解石，矿体形成于近地表开放环境。另外，爬奔金矿矿石中硫化物很少，仅见微量的黄铁矿。同位素、稀土地球化学和成矿地质特征综合研究表明，爬奔金矿为与岩浆作用有关的远成浅成低温热液矿床。

图5　δ13C-δ18O图解Fig.5δ13C-δ18O Diagram

4　结论

（1）构造控矿明显，北东向韧脆性断裂控制了火山岩及灰岩透镜体空间分布，北北西向断裂控制金矿体的空间展布。

（2）矿化有交代型和充填方解石脉型两种类型，其中交代型矿石矿化与铁镁碳酸盐化和硅化关系密切。

（3）稀土元素表现为弱的铕亏损，较明显的铈异常，轻稀土分馏程度明强于重稀土，金矿体、蚀变灰岩及围岩曲线类似，反映矿石稀土元素来自围岩，推测含矿方解石可能为围岩重溶再结晶的产物。

（4）流体包裹体氢氧同位素研究表明，矿床成矿热液流体为混合来源，主要是岩浆水与地层封存的古大气降水混合成因。

（5）矿体中方解石碳、氧同位素研究表明，方解石矿物为流体与二叠纪海相碳酸盐岩相互作用的产物，灰岩溶解形成含矿流体重结晶是主要的成矿方式。

（6）综上所述，爬奔金矿为远成低温岩浆热液型金矿，矿体和矿石特征及围岩蚀变表现了热液脉状矿床的基本特征。

致谢：唐文龙高工认真审阅了本文，就文章的内容提出了宝贵的修改意见，使本文得以完善；在成文过程中天津华勘矿业投资有限公司总工程师刘学武教授、专家冯建忠博士给予了指导帮助，在此一并表示感谢。

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Abstract：Breakthrough in gold exploration isoutstanding in themargin areasof the Mesozoic basins in Jiaodong Peninsulawhere a batchofm id-large gold deposits are successively discovered like Jinzhuang and Songjiagou in Muping，Pengjiakuang and Xilaokou in Rushan，Guocheng in Haiyang，Dazhuangzi in Pingdu，Xilin and Hushan in Qixia，and Dujiaai in Fushan.Judging from theoccurrence features，this area possesses twogold metallogenic types，namely the Pengjiakuang type-（the alteration complex gold deposits in the slip-detachmentbelts along the basin margins）and the Songjiagou type-（the alteration conglomerate gold deposits in the fissure-abundant belts inside the basins）.In accord w ithother areas'metallogenic age in Jiaodong，the isotopic ageof the gold deposits in the basinmargins drops into128.49～115Ma，and themetallogenicmaterial is characterized by them ixtureof crustandmantle derived substances.From the study and analysisof localmetallogenic regularities，thisarticle defines five significantmetallogenic areasw ith tremendousprospecting potential.

Key words：Mesozoic basinmargin；alteration gold deposit；metallogenic regularitie；prospecting potential；Jiaodong Peninsula

Geochem icalCharacteristicsof Stable Isotopesand REE at the PHAPUNGold Deposit in Laos

NIUYing-jie1，LIUWei2，GAO Ya-long2，LIU Zhi-yong2，YANGHai-lin1，YUWen-xiu1

（1.Kunm ing Universityof scienceand technology，Kunm ing 650093，China；
2.Tianjin Huakan Mining InvestmentCo.，Ltd，Tianjin 300171，China）

The PHAPUN gold deposit，located at the intersection siteof the Fengshali-Pafu（Thailand）Mesozoic depression belt and Luangprabang（Laos）-Lifu（Thailand）Hercynian fold belt，belongs topost-magmatic epithermal type gold deposit.Through a detailed studyon characteristicsof hydrogen，oxygen，carbon isotopic compositions and the REEdistribution patternsofore-bearing calcites in PHAPUN gold deposit，we try tofigureout the resourcesof H2O and C in theore-form ing fluids and evolutionofore-form ing fluids.The results reveal that ore-form ing fluids aremainly derived from magmatic water and ancientmeteoric water.The C and O isotopic compositionsof The13CV-PDB（‰）and18OV-SMOW（‰）of calcites inores range from-4.5～-5.2 and 20.0～20.8，respectively，which show thatore-bearing calciteswere the interacted productsof hydrothermal fluidsand the Permianmarine carbonate rocks.

geochem istry；stable isotope；rareearth element；PHAPON gold deposit；Laos

Gold Metallogenic Featuresand Prospecting in theM argin of the M esozoic Basins，Jiaodong Peninsula

ZHANG Pi-jian，LIUDian-hao，LIGuo-hua，DING Zheng-jiang，LIYong，YANGGuo-fu，LIPing

（Shandong No.3Exploration Instituteof Geology and M ineralResources，YantaiShandong 264004，China）

P618.51；P595

A

1672－4135（2016）01－0277-07

2015-09-26

中央地质勘查基金，国外矿产资源勘查基金（201211B00200006）

牛英杰（1982-），男，工程师，昆明理工大学国土资源学院在职工程硕士，长期于国外从事资源勘查工作，Email: 365466312@qq.com。