甘肃大水金矿微量元素地球化学特征及地球化学意义*

杨　斌　彭秀红　倪师军　罗　杨　马康熙

(1.成都理工大学地球科学学院；2.地学核技术四川省重点实验室)



甘肃大水金矿微量元素地球化学特征及地球化学意义*

杨斌1,2彭秀红1,2倪师军1,2罗杨1,2马康熙1,2

(1.成都理工大学地球科学学院；2.地学核技术四川省重点实验室)

摘要在分析甘肃大水金矿区域地质特征、矿床地质特征的基础上，结合该矿富矿岩石、贫矿岩石样本微量元素测试结果，对该矿床微量元素地球化学特征进行了详细研究，并对其地球化学意义进行了深入探讨。结果表明：①灰岩的Au含量较其他岩石高，金矿的形成与硅化有关，W、Ag与金矿床形成关系密切；②Sc、Ni、Cr、Ta含量表明该矿床的成矿物质来源于幔源，后期有壳源物质混入；③脉岩微量元素含量特征进一步证明该矿床的成矿物质在后期有元素的迁入和迁出，即成矿热液与上部岩石发生了混合岩化作用，在一定程度上反映了大水金矿的成矿机制，对于大水金矿的成矿理论研究具有重要意义。

关键词微量元素地球化学特征地球化学意义成矿物质成矿机制成矿理论

甘肃大水金矿是1988年甘肃省地矿局第三地质矿产勘查院于甘肃省南部西倾山地区发现的世界上十分罕见的富赤铁矿硅质岩型金矿床。目前，有关大水金矿的成矿原因，学术界尚未有统一定论。研究大水金矿的微量元素地球化学特征，可在一定程度上解释大水金矿的成矿物质来源，对于进一步探讨大水金矿的成矿机制具有重要意义。

1区域地质特征

大水金矿位于西秦岭褶皱带和松潘—甘孜—印支褶皱带的结合部，往北以大水—忠曲断裂带为界，往南以玛曲—南坪—略阳结合带为界[1]。该区可划分为加里东旋回、海西—印支旋回、燕山旋回及喜马拉雅旋回构造，出露的最老地层为志留系，往上依次为泥盆系、石炭系、二叠系等。该区岩浆活较频繁，可划分为3个构造-岩浆时间，即加里东—华力西拉张裂陷期、印支造山期和燕山陆内造山期，其中，燕山期岩浆活动与大水金矿的形成具有密切关系[2-3]。该区变质作用以接触变质为主。

2矿床地质特征

大水金矿床主要赋存于三叠系中统马热松多组的灰岩、白云质灰岩以及花岗闪长岩中，矿体数量多但不连续，呈囊状、似层状、脉状等形态，主要集中分布于98#～110#勘探线，68#～78#勘探线以及80#～84#勘探线中。大水金矿的矿石种类较多，其中，赤铁矿化硅化碳酸盐岩交代似碧岩是大水金矿的主要矿石类型。条带状、晶簇等构造是矿石的主要构造，自形—半自形—他形、草莓状以及碎裂-角砾状为矿石的主要结构。大水金矿的金以独立自然金为主，不规则，粒小，石英、赤铁矿是主要的载金矿物，金成色较高[4]。大水金矿以中—低温蚀变为主。

3微量元素地球化学特征

3.1岩(矿)石微量元素特征

本研究在矿区选择代表性的中段、剖面和地表采场露头进行取样(共取样110余件)，从中选择了有代表性的矿(岩)石样品54件进行了微量元素测试分析。为便于分析，本研究将大水金矿床金矿石分为富金矿石(w(Au)>3 g/t)、贫金矿石(w(Au)<3 g/t)2类，测试结果分别见表1、表2。

表1　大水金矿富矿岩石微量元素分析结果

续表

表2　大水金矿贫矿岩石微量元素分析结果

续表

由表1、表2可知：①灰岩w(Au) 3.73～122.00 μg/g，平均44.15 μg/g，与其他岩石相比，灰岩的金品位较高，其中，硅化灰岩w(Au)最高可达122.00 μg/g，说明大水金矿Au的形成可能与硅化有关，彭秀红[5]认为，大水金矿的Au可能是以金硅络合物的形式进行迁移，从另一方面进一步证明了金矿形成与硅化有关；②大水金矿富金矿石的W、Ag含量较高，w(W)平均92.29 μg/g，w(Ag)平均5.37 μg/g，均高于其在地壳中的含量；③从总体上看，富金矿石的W、Au含量高于贫金矿石，即便如此，贫金矿石的W、Au含量仍高于其在地壳中的含量，其他元素在该二类矿石中的含量大体与其在地壳中的含量相接近或略低于他们在地壳中的含量；④一般来说，金矿中Au与Ag伴生产出，因此，金矿中Au与Ag的含量成正相关关系，大水金矿中Au与Ag也存在该关系；⑤大水金矿富金矿石中Pb、Ni的含量低于贫金矿石，即在Au含量高的矿石中，Pb、Ni含量低，在Au含量低的矿石中，Pb、Ni含量高，表明Au含量与Pb、Ni含量成负相关关系；⑥在内生、表生条件下生成的同一矿石中，Co、Ni含量不一致，可用矿石w(Co)/w(Ni)值确定矿床的成矿物质来源，大水金矿富金矿石w(Co)/w(Ni)值大于0.5，表明富金矿石的成矿物质来源可能与深部热液有关。

由大水金矿矿石微量元素R型聚类谱系图(图1)可知：

图1　大水金矿矿石微量元素R型聚类谱系

(1)取水平标尺为23，矿石的微量元素可分为3类：①Sc、Ni、Cr、Ta等聚为一类，据前人研究可知，Ni、Cr为地幔的组成成分，Ta、Sc、Cs为上地壳的组成成分，在一定程度上说明该矿床的成矿物质来源于地球深部，在温度、压力以及地质应力的作用下，向地球上部运移，在运移过程中可能与上部岩石发生了混合岩化作用，上部岩石的一些组分进入了成矿热液；②U、Mo、Sr聚为一类，靠近Au，表明该类微量元素与大水金矿的形成具有一定的关系；③W、Ag等聚为一类，与大水金矿Au的形成关系最为密切，进一步佐证了本研究对于W、Ag含量与Au含量成正相关的分析。

(2)取水平标尺为17，矿石微量元素可分为5类：①Sc、Ni、Cr、Ta等聚为一类；②Sr聚为一类，Sr在确定成矿物质来源方面具有重要意义[7]，大水金矿的Sr含量较高，据大水金矿同位素分析结果可知，大水金矿硅化灰岩w(87Sr)/w(86Sr)值高于三叠系古海水，表明该矿床的成矿物质在运移过程中混入了壳源物质；③Mo、U聚为一类，两者相关性系数一致，Mo与U具有高度的同源性，U与成矿后期热液叠加作用有关，也证明了成矿物质后期与热液活动有关；④Ag、Au聚为一类，两者相关性最佳，表明两者可能为伴生关系；⑤W、Co、Sb聚为一类，相较于Ag，该3种元素与Au的相关性稍差，但相较于其他元素，该3种元素与金矿的形成关系较密切。

3.2脉岩微量元素地球化学特征

由大水金矿微量元素ORG标准化蛛网图(图2)可知：大水金矿脉岩中，Rb、Ba分布模式有一定的差别，其余微量元素的分布模式较相似，表明大水金矿的微量元素来源一致，据元素地球化学理论，Ba、Rb离子半径大，离子电荷低，易溶于水，地球化学活动性强，因此在成矿热液与岩石相互作用过程中，易被迁入和迁出，故而两者的分布模型存在差别。

图2　大水金矿微量元素ORG标准化蛛网图

4微量元素地球化学意义

微量元素地球化学是地球化学理论科学的一个重要组成部分，被广泛应用于成矿成岩环境的研究。在成矿机制理论中，微量元素的示踪作用对于研究成矿物质来源具有重要意义。同时，微量元素在地壳中的地球化学行为，也可灵敏地反应出成矿的物理化学条件，对于成矿构造环境的研究，微量元素也发挥了重要作用。甘肃大水金矿的微量元素地球化学特征表明，成矿物质早期来源于地幔，可能与岩浆活动有关，成矿热液在向上运移的过程中，与上部岩石发生了化学反应，热液中的一些组分被迁出，岩石中的一些组分被迁入，表明整个成矿过程不可能是一个封闭体系，成矿后期应是一个开放的体系。

5结论

(1)大水金矿灰岩的Au含量较高，其中，硅化灰岩的Au含量特别高，表明金矿的形成可能与硅化关系最为密切。

(2)Ag、Au的含量相关性最佳，两者伴生关系最佳，W、Co、Sb与Au的相关性次之，表明该3种元素与金矿的形成有一定的关系。

(3)大水金矿床的成矿热液可能来自于地幔，运移至上部后，与上部岩石发生了混合岩化作用，即有壳源物质混入成矿热液。

参考文献

[1]杨斌，彭秀红，钟炎良.甘肃大水金矿Au-As共生分异机理研究[J].现代矿业，2014(6)：47-49.

[2]杜子图，吴淦国.西秦岭地区遥感地质解译、区域构造演化及金成矿规律[J].国土资源遥感，1998(4)：59-66.

[3]冯小明，刘东晓.贡北金矿床地质特征及找矿远景浅析[J].甘肃地质，2001(2)：66-73.

[4]韩春明，袁万明.甘肃省玛曲大水金矿床地球化学特征[J].地球学报，2004(2)：127-132.

[5]彭秀红.甘肃大水金矿成矿规律与成矿模式[M].北京:科学出版社，2011.

(收稿日期2016-04-11)

Geochemical Characteristics and Geochemical Significance of the Trace Elements of Dashui Gold Deposit,Gansu Province

Yang Bin1,2Peng Xiuhong1,2Ni Shijun1,2LuoYang1,2Ma Kangxi1,2

(1.College of Earth Science, Chengdu University of Technology;2.Key Laboratory of Applied Nuclear Techniques in Geoscicence Sichuan)

AbstractBased on analyzing the regional geological characteristics and deposit geological characteristics of Dashui gold mining area in Gansu province, combing with the test results of the trace elements of the samples of the rich ore rocks and lean ore rocks of Dashui gold mining area, the geochemical characteristics of the trace elements of Dashui gold mining area are studied in detail,besides that the geochemical significance of the trace elements of Dashui gold mining area is also discussed in depth. The results show that:①the Au contents of limestone is higher than other rocks,the formation of gold deposit is related to the silicide, W and Ag are closely associated with the formation of gold deposit in Dashui mining area;②contents of Sc、Ni、Cr、Ta show that the metallogenic materials of the gold deposit are derived from the mantle source,the crust-derived material is mixed in the late of gold mineralization;③the trace elements contents characteristics of the dike rock further show that some elements are immigrated and emigrated to the metallogenic material of the gold deposit in the late of gold mineralization,that is to say, the migmatization of metallogenic hydrothermal and upper rocks is conducted, which is indicated that the metallogenic mechanism of Dashui gold deposit,it is of great significance for the study of Dashui gold metallogenic theory.

KeywordsTrace element, Geochemical characteristics, Geochemical significance, Metallogenic material, Metallogenic mechanism, Metallogenic theory

*国家自然科学基金项目(编号：41103025)；成都理工大学中青年骨干教师培养计划项目(编号：2012)。

杨斌(1986—)，男，博士研究生，610059 四川省成都市成华区二仙桥东三路1号。