内蒙古乌中旗图古日格金矿地球化学特征
2018-11-01邵国钰吴丽丽李永
邵国钰 吴丽丽 李永
摘要：本文从图古日格地区金矿地球化学特征为研究对象，从元素的组合特征，H、O、S、Ph的及包裹体特征的研究，来研究矿床形成年龄，成矿流体的来源、运移及其沉积特征，结合矿体特征，为乌拉特中旗北部石英脉型金矿床勘查提供理论依据。
关键词：乌拉特中旗；地球化学；石英脉；金矿
图古日格金矿位于内蒙古自治区乌拉特中旗西北部边境，大地构造位置处在处于华北板块的北缘，兴蒙造山带的西段，属于南造山带。图古日格金矿处在南造山带内的宝音图隆起西侧的向斜构造中，宝音图隆起两侧为中生代、新生代盆地，盆地与宝音图隆起以深大断裂接触。隆起内岩浆活动强烈，北东向断裂为区域主构造。发育有下元古界宝音图群的一套变质地层，岩浆岩发育有志留纪斜长花岗岩、蚀变闪长岩、二叠纪似斑状花岗岩和石英闪长岩。
1.矿床地质特征
矿区出露地层为下元古界宝音图群。侵入岩分布有志留纪斜长花岗岩、二叠纪石英闪长岩和似斑状花岗岩。脉岩为石英脉，石英脉大量侵入到上述地质体中，走向大致为115°～142°，倾向在45°～85°，呈单脉或复脉充填在构造裂隙带中。
矿石根据矿物组合特征的不同分为含金石英脉型、含金碳酸盐一石英脉型和含金多金属硫化物型。围岩蚀变大体分早晚两期，早期围岩蚀变形成于主成矿期以前，是热液前锋对赋矿围岩交代形成的硅化、绿泥石化、黄铁矿化、碳酸盐化及绢云母化；晚期主要为沿含矿断裂构造发育相对不连续呈线性空间分布的硅化、钾长石化、绢云母化、黄铁矿化、绿泥石化等蚀变。根据矿石结构、构造及矿物共生组合等特征，将矿床的形成过程分为热液期和表生期，其中热液期从早到晚分为3个成矿阶段：粗粒黄铁矿一钾长石一石英阶段，多金属硫化物阶段和含铁方解石一石英阶段。表生期发生金元素的迁移，形成局部地段金的富集。
2.元素地球化学特征
2.1主量元素特征
主量元素协变性较差，除普遍富si外，其他主量元素均不同程度地低于地壳丰度值，志留纪蚀变闪长岩还显示富A1、富Na、K特征，含金石英脉动出现了明显的负Ca谷，样品遭受了强烈的氧化作用，元素的带出作用非常明显。
2.2稀土元素特征
区内各类岩石的∑LREE/∑HREE>1，表明他们都是轻稀土富集型，与La/Yb值結果相一致，大部分样品的δEu《1、δCe值》1，显示较强的Eu亏损和Ce富集，可能与成矿溶液有一定的氧化程度有关，正是它促成Ce3+呈Ce4-迁移。闪长岩到似斑状花岗岩，稀土总量有增加的趋势，但是岩石稀土含量相近，说明它们可能来自同一源区。九件样品中只有两件样品Sm/Nd>0.333，其余均小于0.333，也表明样品属于轻稀土富集型，似斑状花岗岩Sm/Nd值高达1.94，说明重稀土巨量富集，闪长岩的值（0.25～0.27）则与地幔值（0.260～0.375）接近，表明他们可能来自上地幔。样品负Eu异常明显。δEu为0.06～0.44，平均为0.25，大部分远离1，表现为铕的亏损。铕异常主要与长石有关，因为三价的Eu不被斜长石和钾长石所容纳，表现为不相容，而二价铕可以被斜长石和钾长石所容纳，所以说Eu受到斜长石分离和氧逸度的影响，又由于侵入岩氡逸度很低，因此判断矿区岩体Eu负异常反映了岩浆来源较深，从野外岩相上来看，石英脉属于后期充填穿插前者。但是酸性岩脉和围岩稀土配分曲线与岩体协变一致，只是稀土总量小于前者，由此表明其源区有一定的继承性。
2.3微量元素特征
矿区岩体微量元素大部分元素丰度值高于原始地幔值，配分曲线有较好的协变性，说明岩浆演化过程中各种作用物理化学过程比较一致。配分曲线出现了Ba、Zr、Au、Sn、Ag、Ob、As、Be、B元素峰，同时也出现了K、Co、Ni、Mo、Ti、Mn元素谷，这些均是陆壳所具有的特征，指示了地壳物质参与了岩浆过程。金矿脉中Au、Ag等元素含量较高，尤其是Au大于地壳平均含量的几百倍，Au、Ag元素的含量变化较大。下元古界宝音图群石英岩的含金性测试，金的含量为60×10-9，从中可以看出该地层含金量远远高于地壳丰度值，具有为金矿成矿提供物源的条件。斜长花岗岩取样平均含金性为0.11×10-6，似斑状闪长岩含金性0.02×10-6，闪长岩样品含金性0.03×10-6。以上分析数据可以看出岩浆岩含金性和岩浆期后热液所形成的石英脉含金性较高。所以图古日格金矿的形成与矿区内部及周边的岩浆岩侵入及期后热液有直接关系，矿区内岩体长轴方向与矿体的走向大致相同，控矿断裂的形成与闪长岩体的主动侵位有直接的成因关系。
2.4同位素特征
2.4.3铅同位素
该区成岩成矿受明显的新华夏系构造控制似斑状花岗岩锆石U-Pb同位素定年加权年龄为299.3±5.3Ma，石英闪长岩加权年龄为266.3±1.9Ma。Au和Ph是重要的亲S元素之一，他们通常以硫的络合物形式迁移。Au和Ph在热液中也可以以氯的络合物形式迁移，金氯络合物的溶解度很大，考虑到成矿热液中络含量较高，Au和Ph均主要呈氯络合物迁移。
3.结论
图古日格金矿床的成矿时代，据分析应为华里西期，有如下几个方面的证据：
（1）矿区内有华力西晚期的似斑状花岗岩体产出，成矿石英脉全部或部分穿插在似斑状花岗岩体，该岩体经测定K-Ar法同位素年龄为290Ma±12Ma。
（2）图古日格金矿的形成与矿区内似斑状花岗岩侵入期后热液有直接关系，闪长岩体侵入冷凝后出现裂隙，热液沿裂隙通道富集成矿，控矿构造的形成与花岗岩体的主动就位有直接的成因关系。
（3）利用K-Ar法测定图古日格金矿石年龄为302Ma±3.0-313Ma±4.6Ma，为华力西期，与华力西晚期花岗闪长岩体年龄（290Ma±12Ma）完全吻合。
综上所述，图古日格金矿床的形成与似斑状花岗岩体侵人为同期地质事件，但矿床的形成应略晚于岩体主体的形成，故推测图古日格金矿床形成于华力西晚期。成矿年龄的跨度（302Ma±3.0-313Ma±4.6Ma）大致反映了热液成矿多期次作用。
综上所述，7号石英脉的稀土特征与幔源特征的煌斑岩脉、斜长角闪岩及闪长岩具有明显的一致性，而且两者的空间分布特征也一致；地幔放气作用，形成大量的地幔流体，这些来自深部的超临界流体富含CO2-H2O的C-H-O流体呈酸一弱酸性，他有两个作用，一是对沿途所经过的岩石进行淋滤作用，使其中的金迁移至流体中，二是促使地壳发生低熔点熔融形成岩浆，其源岩为壳幔混合作用的产物。早先封存于地层中的水在区域变质作用下形成变质水，沿各级断裂裂隙系统与深部的岩浆发生交换作用，而且岩浆本身也发生结晶分异作用，产生富Au、S、Cl等元素的成矿流体，该流体由于受岩浆加热，沿矿区断裂系统循环，可能萃取围岩中的成矿物质。由于温度、压力、pH值等物理化学条件的改变，热液中大量的Au、S络合物分解，形成黄铁矿、方铅矿等硫化物和自然金。由于Au的络合物在低温下相对更稳定，常滞留至黄铁矿、方铅矿等硫化物形成之后，沿其中的微裂隙侵入并沉淀形成含黄铁矿或方铅矿等硫化物的自然金矿物。另外，岩浆热液不断上拱，在与近地表的大气降水流体相汇合地带，由于氧化一还原反应急剧变化，形成大规模的矿化作用。
图古日格金矿床中金的成矿作用主体包括成矿初步富集和主成矿两部分阶段。华力西晚期的花岗岩上拱，岩浆热液沿断层贯入，同围岩发生物质交换，部分成矿物质从围岩迁出，进入矿化破碎带，形成含金构造岩，称之为成矿初步富集阶段；华力西晚期花岗闪长岩沿构造裂隙侵入，成矿物质进一步活化，形成含矿热液流体，这种含矿流体在控矿构造中不断聚集成矿。这一阶段是矿区主要的成矿阶段，成矿作用主要为热液作用。
该区成矿物质来源于地层、岩体和岩浆期后热液，成矿作用受华力西晚期花岗闪长岩的侵位制约，岩浆期后热液沿构造裂隙贯人形成金矿脉，近矿围岩黄铁绢英岩化等热液蚀变，其矿物组合为石英、方解石、绢云母、黄铁矿等，均属中低温热液蚀变矿物。因此，图古日格金矿矿床成因类型总体上可称为沿构造裂隙充填的中低温热液石英脉型金矿床。
