贵州滥木厂金汞铊矿床地质地球化学特征及其地质意义

李松涛,周光红,刘建中,苑顺发,王泽鹏,杨成富,汪小勇,龙成雄,张兵强,李俊海,郑禄林

(1.贵州师范学院地理与资源学院，贵州贵阳 550018；2.贵州师范学院贵州省流域地理国情监测重点实验室，贵州贵阳 550018；3.自然资源部基岩区矿产资源勘查工程技术创新中心，贵州贵阳 550081；4.贵州省地质矿产勘查开发局，贵州贵阳 550004；5.贵州大学资源与环境工程学院，贵州贵阳 550025；6.贵州省地质矿产勘查开发局 105地质大队，贵州贵阳 550018)

0 前言

黔西南卡林型金矿聚集区是我国重要的黄金资源基地，同时产出一系列砷、锑、汞、铊矿床(Hofstra and Cline,2000;涂光炽,2002;Muntean and Cline,2018)。区域上，金、砷、锑、汞、铊元素成矿带重叠，表现出共生性一面，但在局部，它们又彼此形成独立的矿床(点)，表现为分异性一面(孙国胜等,2003)。就矿床尺度而言，各矿床均具有大致相似的元素组合异常(Au-Sb-Hg-As-Tl)，但成矿元素的矿化中心并不一定重合，常具水平或垂直分带(朱赖民等,2001;Tan et al.,2015)。在矿物尺度上，载金黄铁矿同时富集砷、锑、汞、铊等成矿元素(Xie et al.,2018)；局部地区，这几种元素形成独立矿物，如红铊矿(TlAsS2)、斜硫汞砷铊矿(TlHgAsS3)和硫砷铊汞矿((Cs,Tl)(Hg,Cu,Zn)6(As,Sb)4S12)(安树仁等,1988;张杰等,2007)。

滥木厂矿床是黔西南卡林型金矿聚集区Au(As)、Hg、Tl元素共生富集和分离成矿的典型代表，具有悠久地质勘查历史，并已开展大量科学研究工作。20世纪60年代，滥木厂矿床是我国较早勘查出的一个重要汞矿床；80年代发现了独立铊矿体，使之成为当时全世界首例产出富铊矿体的独立铊矿床。近年来，贵州地矿局105队通过进一步勘查发现了深部独立金矿体①，使其成为汞(大型)、铊(大型)、金(小型)多金属矿床，其汞、铊、金矿体共存的特征在国内外罕见。滥木厂矿床在矿物学、地球化学和矿床学等方面已有较为充分的科研成果积累：安树仁等(1988)和陈代演等(2001)先后在矿床中发现了一些自然界比较罕见的矿物(如斜硫砷汞铊矿、红铊矿和铊明矾)，并阐述其地质意义；李国柱(1996)、张杰等(2007)针对红铊矿和斜硫砷铊矿相继开展了矿物学和矿物化学研究，探讨了汞、铊元素的赋存状态；陈代演和邹振西(2000)、任大银和陈代演(2001)运用构造地球化学模拟实验的手段研究了构造对铊矿体形成的控制作用；张忠等(2006)通过研究矿床中铊的富集机制，强调了生物成矿作用的重要性；邓凡(2010)总结了滥木厂矿床的地质地球化学特征，初步探讨了汞、铊矿的成矿模式；苑顺发等(2018a)着重介绍了矿床中的金矿化特征，并通过构造地球化学弱信息方法有效提取了深部成矿信息。

综上所述，滥木厂矿床是研究卡林型金矿成矿指示元素共生富集与分离成矿机制的理想场所。尤其是近年来金矿体的发现，为进一步综合研究金、汞、铊成矿作用提供了新的视角。然而，由于金、汞、铊矿体发现先后不同，以往研究多按不同矿种孤立分析，缺乏整体系统的研究，对于金、汞、铊的成矿过程仍不清楚。本文系统采集滥木厂矿床金、汞-铊、汞和铊矿体中的矿石及围岩样品，分析其主、微量元素地球化学特征，为进一步认识金、汞、铊元素的共生富集及分离成矿机制提供依据。

1 区域地质背景

研究区位于扬子陆块西南缘与华南褶皱带的接合部位，南盘江-右江成矿区北段之兴(兴仁)-晴(晴隆)-贞(贞丰)成矿带中段(图1)。区域上主要出露泥盆系至三叠系，总厚度万余米。其中，三叠系大致沿关岭、贞丰、安龙及云南罗平一线，呈现明显的台地相和盆地相沉积分界。区域构造变形组合形式复杂多样，在台地相区主要表现为宽缓的向斜或穹窿，在盆地相区形成紧闭的褶皱和高角度逆断层。区域岩浆岩主要有碱性超基性岩、峨眉山溢流玄武岩和偏碱性辉绿岩(张兵强等,2020;王涛等,2021)，相对缺乏中-酸性岩浆岩露头。但是，近期重磁异常研究表明黔西南地区中-酸性隐伏岩体极为发育，岩体埋深约5 km(刘建中等,2017)。区域内矿产资源丰富，分布大量以卡林型金矿为主的金、砷、锑、汞、铊等低温(多为120～250 ℃)热液矿床。

2 矿床地质特征

滥木厂矿床位于灰家堡背斜中部，与水银洞超大型金矿床、紫木凼特大型金矿床、大坝田中型汞矿床共同构成灰家堡金汞铊矿田。矿区出露及钻遇地层有(图1)：三叠系下统夜郎组一段(T1y1)泥灰岩及灰岩夹粉砂质粘土岩，二叠系上统大隆组(P3d)钙质粘土岩夹生物灰岩、长兴组(P3c)含钙质粘土岩及生物灰岩、龙潭组一段(P3l1)粉砂岩夹生物屑砂屑灰岩、龙潭组二段(P3l2)粉砂质粘土岩及硅化含生物屑灰岩夹煤线(层)、龙潭组三段(P3l3)粉砂质或炭质粘土岩及生物碎屑灰岩，区内地表见少量第四系(Q)残坡积物分布。区内断裂构造以北东向最为发育，北西向次之，南北向断层仅有回龙正断层。其中，南北向断层较其它两组断层新，北西向断层最老；南北向和北西向断层断距较大，达几十米乃至百米以上，北东向断裂断距仅为几米至几十米。区内褶皱构造主要为滥木厂背斜，该背斜是灰家堡背斜的次级褶皱，其轴线走向为北东-南西，核部张裂隙发育，展布方向为北东向和南西向，两翼岩层对称，倾角低于15°，背斜延伸范围严格受F1和F3控制。此外，在P2m与P3l不整合界面之间分布由沉积作用、构造作用和热液蚀变作用形成的构造蚀变体(简称SBT，刘建中等,2017)，发育强硅化角砾状灰岩、硅化角砾状粘土岩等构造蚀变岩石。金矿化主要受滥木厂背斜和构造蚀变体控制；汞和铊矿化主要受滥木厂背斜和F1、F2断裂控制，并大致沿背斜轴和断裂走向展布。

图1 黔西南滥木厂矿区地质简图(据苑顺发等,2018b修改)

滥木厂矿床金、汞、铊矿化在空间上存在既重合又分离的特征，即：既可以形成独立的金、汞、铊矿体，又可以相互共生形成汞-铊矿体(图2)。金矿体主要呈层状、似层状赋存在构造蚀变体(SBT)中，其次产于P3l1下部的钙质砂岩和P3l2近底部的生物碎屑灰岩中，矿体平均厚度4.92 m，金平均品位为2.14 g/t，查明金资源量1307 kg(小型<5000 kg)；汞矿体主要呈层状、似层状、扁豆状、透镜状、鞍状产于背斜近轴部的P3l1底部粘土岩、P3l2粉砂岩和P3c+d粘土岩及粉砂岩中，矿体一般厚度2～5 m，最厚达13.8 m，平均为2.23 m，汞品位一般为0.08%～0.3%，最高达1.17%，平均为0.191%，查明汞资源量4874 t(大型≥2000 t)；铊矿体呈层状、似层状、扁豆状、透镜状、马尾状主要产于背斜轴部的P3l2粉砂岩和粘土岩中，其次位于P3c+d的粘土岩及粉砂岩中，空间上部分与汞矿体重合，矿体厚度一般在3～5 m，最厚达19.7 m，平均厚度 3.51 m，铊品位一般为0.01%～0.02%，最高0.117%，平均品位0.0157%，查明铊资源量500余吨(大型≥500 t)。总体来看，成矿元素在垂向上呈现出“上铊(P3c+P3d)、中汞-铊(P3l2)、下汞(P3l1)、底金(SBT)”的成矿分布特征。

图2 滥木厂矿床金、汞、铊、汞-铊矿体赋存示意图(据注释①修改)

金矿石中的矿石矿物主要有黄铁矿和毒砂，其次为辰砂、雄黄、雌黄、辉锑矿，脉石矿物包含石英、高岭石、方解石、白云石、萤石等(图3a,d)。汞矿石的矿石矿物以辰砂和黄铁矿为主，并含少量毒砂、雄黄、雌黄，脉石矿物主要为石英、重晶石、高岭石和方解石(图3b,e)。铊矿石中的矿石矿物主要为红铊矿，并与黄铁矿、雄黄、雌黄共生，脉石矿物主要为石英、高岭石、方解石和滑石(图3c,f)。汞-铊矿石的矿物类型和汞矿石和铊矿石相似，含有较多的辰砂和红铊矿。各类矿石普遍发育石英、黄铁矿和毒砂，其中石英在金矿石中含量最多，在汞矿石与铊矿石中相对较少，毒砂在铊矿石中的含量最少。重晶石含量自金矿石→汞矿石→铊矿石依次减少，但在汞-铊矿石中广泛发育。此外，雄黄和雌黄在汞矿石中的含量较铊矿石少。

图3 滥木厂矿床典型矿石标本及显微特征

研究区内辰砂主要呈它形粒状分布，部分呈细脉状充填于重晶石、高岭石等脉石矿物裂隙中，与黄铁矿、毒砂及重晶石共生，局部交代早期形成的重晶石、黄铁矿及高岭石。红铊矿多以块状集合体产出，与辰砂、黄铁矿密切共生。黄铁矿分为沉积型和热液型两种，沉积型黄铁矿多顺层呈条带状或结核产出，热液型黄铁矿呈细粒浸染状分布，或沿节理、裂隙呈脉状、树枝状产出；在镜下可以观察到黄铁矿脉被重晶石脉错断，表明其形成晚于重晶石，热液型粒状黄铁矿是金的主要载体，通常与毒砂共生。雌黄常以不规则板状集合体产出，局部交代早期黄铁矿和石英。雄黄和雌黄通常共生产出，镜下可见雄黄和雌黄细脉相互穿插切割。石英常呈不规则粒状分布于围岩或辰砂、红铊矿中，部分以石英脉形式产出，镜下可见石英细脉充填于雌黄裂隙。方解石常呈团块状和脉状产出，镜下可见方解石颗粒被石英交代溶蚀，而呈现港湾状形貌。重晶石常呈团块状、细脉状产出，与高岭石、辰砂密切共生。根据矿物组合、结构构造和围岩蚀变等特征，可以将成矿过程初步划分为石英-黄铁矿(Ⅰ)、高岭石-重晶石-石英-红铊矿-辰砂(Ⅱ)、黄铁矿-辰砂-雄黄-雌黄-红铊矿-方解石(Ⅲ)三个矿化阶段。其中阶段Ⅰ中的石英、黄铁矿紧密共生于蚀变围岩，黄铁矿呈微细粒浸染状分布，显微镜下可见环带结构，具有载金黄铁矿的特征；阶段Ⅱ是红铊矿和辰砂形成的主要阶段，红铊矿、辰砂呈星点状或细脉状，有时可切穿重晶石、高岭石；阶段Ⅲ为辰砂、红铊矿的晚期富集阶段，辰砂、红铊矿沿黄铁矿脉边缘充填，并可以组成脉体穿插Ⅰ、Ⅱ阶段的矿物集合体。

3 采样及分析方法

本次采集的样品主要来自滥木厂矿床ZK001、ZK801、ZK901三个钻孔，包含金、汞、铊及汞-铊矿石及围岩样品共17件，其中金矿石样品4件、汞-矿石样品3件、铊矿石样品2件、汞-铊矿石样品4件、围岩样品4件，岩性包括粘土质粉砂岩、粉砂质粘土岩和硅化角砾岩(附表1)。分析测试在贵州省地质矿产中心实验室完成。

主量元素采用X荧光光谱(XRF)分析，样品煅烧后加入包含硝酸锂的助熔剂，充分混合后进行高温熔融，熔融物倒入铂金模子制备玻璃样片，再对样片进行XRF分析，分析得到样品SiO2、Al2O3、TFe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、TiO2、P2O5和MnO的含量，以及样品的烧失量(LOSS)。

微量元素采用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)分析，分析样品用氢氟酸和硝酸分解，用稀盐酸溶解定容，用加入500ng 103Rh的内标溶液标定。分析得到样品中Au、Sb、Tl、As、Sb、Li、Be、Sc、V、Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Sr、Mo、Cd、In、Cs、Ba、W、Pb、Bi、Th、U、Zr、Nb、Hf、Ta、Ag、Sn、Y及14种稀土元素的含量，各元素的分析精度均优于5%。

4 地球化学特征

4.1 主量元素

研究区铊矿石、汞-铊矿石、汞矿石、金矿石与围岩样品的主量元素分析结果见附表1。岩石化学成分与岩性密切相关，粉砂岩类样品表现为典型的Si高、Al低，粘土岩类则相反，表现为Al高、Si低。相对于中国东部粉砂岩(迟清华和鄢明才,2007)，研究区粉砂岩类矿石普遍具有较高的SiO2、TFe2O3、TiO2、P2O5，较低的Al2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、MnO。相对于中国东部泥(页)岩(迟清华和鄢明才,2007)，研究区粘土岩类矿石普遍具有较高的TFe2O3、TiO2、P2O5，较低的SiO2、Al2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、MnO。由于本次采集的样品主要为粘土质粉砂岩、粉砂质粘土岩、角砾岩(角砾成分为灰岩和碎屑岩)，常含大量钙质、粘土质、有机质以及水分，所以本次分析测试中的烧失量都比较大。

4.2 微量元素

微量元素分析结果见附表2，采用地壳元素丰度(黎彤,1976)对各类型样品(金矿石、汞矿石、铊矿石、汞-铊矿石和围岩)的微量元素平均值进行标准化(图4)。砷在围岩、汞-铊矿石、铊矿石和汞矿石中的含量分别为59×10-6～297×10-6(平均72.07×10-6)、362×10-6～1852×10-6(平均1202.25×10-6)、222×10-6～855×10-6(平均538.5×10-6)、94×10-6～619×10-6(平均309.4×10-6)和581×10-6～1091×10-6(平均831×10-6)，Sb分别为0.87×10-6～12.1×10-6(平均3.87×10-6)、1.46×10-6～3.44×10-6(平均2.36×10-6)、1.52×10-6×10-6～1.73×10-6(平均1.636×10-6)、1.79×10-6～3.12×10-6(平均2.33×10-6)和26.6×10-6～87.8×10-6(平均56.18×10-6)，Hg分别为22.7×10-6～179.1×10-6(平均86.81×10-6)、837.1×10-6～5939.94×10-6(平均3654.61×10-6)、371×10-6～605×10-6(平均488×10-6)、1079.25×10-6～2706.67×10-6(平均2017.44×10-6)和14.6×10-6～50.9×10-6(平均38.77×10-6)，Tl分别为59.9×10-6～81.8ppb(平均72.27×10-6)、126×10-6～164×10-6(平均143.33×10-6)、115×10-6～148×10-6(平均131.57×10-6)、30.8×10-6～83.2×10-6(平均59.09×10-6)和31×10-6～56.5×10-6(平均45.73×10-6)。整体来看，金矿石中Sb富集明显，Hg和T1的含量相对较低，并且普遍低于围岩中的Hg、T1含量，显示Sb与Au密切相关，而与Hg、T1呈现分离。此外，Mo、Ag、Cd在金矿石中呈现富集，铊矿石中的Au含量较低(低于检测限)，汞矿石中的As含量偏低。相对于地壳丰度，As、Sb、Hg、T1、W、Bi、Cs和Hf在各类样品中显示富集(图4)。

图4 滥木厂矿床金矿石、汞矿石、铊矿石、汞-铊矿石、围岩微量元素地壳元素丰度标准化蛛网图

对微量元素进行R型因子分析，按累计方差累计贡献值92.34取因子个数，并把表中每列荷载大于0.5的元素作为关联成员(表1)。F1包含Li、Be、Sc、V、Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、In、Cs、U、Zr、Nb、Hf、Ta，是多种不同地球化学性质元素的组合，既有亲石元素又有亲铁元素，既有相容元素也有不相容元素，反映了原岩的地球化学特征，热液活动对元素含量的改变不明显。Tan et al.(2015)通过研究水银洞金矿床元素地球化学特征，发现Li、Ba与Au、As、Sb、Hg和Tl成矿元素呈负相关关系，因此F5(Ba、Sn)和F6(Li、Sr、Cs)这两个因子可能代表了地层。F2、F3和F7分别表征为(-Au、-Sb、-Mo、-Cd、Bi、-Ag)、(-Hg、-Tl、-As、Be、Sc、-Cr、Th)和(Au、Zn)，正负值表示因子对元素荷载的方向，这三个特征因子都代表热液活动的元素组合，反映成矿热液的阶段性和复杂性，并造成成矿元素分异。F4(W、Pb、Bi)代表亲岩浆的元素组合，可能反映了有别于成矿作用的岩浆热液活动。

表1 最大旋转因子载荷矩阵

续表1

Continued Table 1

因子F1F2F3F4F5F6F7Cr0.620.26-0.51-0.080.130.160.01Co0.910.15-0.010.02-0.16-0.23-0.06Ni0.92-0.03-0.01-0.06-0.14-0.14-0.22Cu0.940.060.070.02-0.210.010.14Zn0.68-0.120.04-0.14-0.15-0.070.68Ga0.930.230.140.030.01-0.050.19Sr0.330.240.32-0.01-0.08-0.800.01Mo-0.36-0.88-0.02-0.10-0.19-0.02-0.17Cd-0.24-0.94-0.03-0.050.140.030.09In0.920.250.110.090.000.09-0.01Cs0.710.170.240.15-0.120.530.12Ba-0.09-0.490.370.390.590.040.18W-0.350.230.070.730.120.02-0.01Pb0.320.420.400.540.15-0.31-0.31Bi-0.260.550.420.500.27-0.11-0.19Th0.320.360.750.220.03-0.020.22U-0.74-0.240.180.44-0.040.040.05Zr0.850.42-0.04-0.080.230.13-0.02Nb0.790.370.02-0.160.05-0.010.35Hf0.780.50-0.02-0.050.290.12-0.15Ta0.860.360.08-0.140.040.010.25Ag-0.25-0.90-0.03-0.14-0.080.05-0.09Sn0.03-0.380.12-0.10-0.83-0.060.16Y0.890.190.000.000.120.13-0.25特征值15.315.204.371.901.411.221.06方差贡献46.4015.7513.245.754.273.713.22累计贡献方差46.4062.1575.3981.1485.4189.1292.34

4.3 稀土元素

各类岩石稀土元素含量及特征参数见附表3，稀土元素球粒陨石标准化配分模式见图5(Sun and Mcdonough,1989)。

围岩∑REE=275.52×10-6～297.24×10-6，平均为286.84×10-6；轻稀土富集，∑LREE/∑HREE=10.11～10.65，平均为10.34，LaN/YbN=12.22～14.63，平均为13.53；轻稀土和重稀土均显著分馏，LaN/SmN=3.46～3.88，GdN/YbN=2.18～2.42；Eu负异常，δEu=0.81～0.96，平均值为0.81，Ce具弱正异常，δCe=1～1.03，平均值为1.01。稀土配分曲线比较一致，呈右倾(图5)。

铊矿石∑REE为176.57×10-6、107.88×10-6，∑LREE/∑HREE为11.91、8.88，LaN/YbN为14.41、10.26，LaN/SmN为3.48、3.92，GdN/YbN为2.31、2.25，Eu具正异常，δEu为1.02、1.14，Ce具弱负异常或弱正异常，δCe为0.97、1.03。稀土配分模式属轻稀土富集型，曲线右倾程度大(图5)。

汞铊矿石∑REE介于240.49×10-6～310.93×10-6，平均为279.59×10-6；具有明显的LREE富集特征，∑LREE/∑HREE介于9.73～10.95，平均10.26，LaN/YbN介于12.35～14.74，平均13.58；轻稀土和重稀土都具明显分馏，LaN/SmN为3.38～3.93，平均3.58，GdN/YbN为1.71～2.48，平均2.14；δEu变化范围较大，介于0.82～1.63，平均1.13，表现为明显的负异常至正异常，δCe集中在1附近(0.99～1.02)，反映Ce异常不明显。各样品的稀土元素球粒陨石标准化配分曲线较为一致，呈显著右倾(图5)。

汞矿石∑REE变化范围较大，∑REE 为73.49×10-6～288.3×10-6，平均202.2×10-6；轻稀土显著富集，LREE/HREE为10.54～13.24，平均11.96，LaN/YbN为11.68～16.45，平均14.08；轻稀土和重稀土都明显分馏，LaN/SmN为3.37～4.18，平均为3.76，GdN/YbN为1.46～2.46，平均值为2.08；δEu为0.75～0.99，平均0.87，具明显负异常至弱负异常，δCe为0.96～1.35，平均1.1，表现出明显或轻微的负异常。各样品配分曲线比较相似，表现为轻稀土富集型(图5)。

图5 滥木厂矿床金矿石、汞矿石、铊矿石、汞铊矿石、围岩稀土元素球粒陨石标准化配分图

金矿石稀土总量普遍较低，ΣREE=105.4×10-6～231.41×10-6，平均值为134.5×10-6；轻稀土显著富集，LREE/HREE=8.5～12.07，平均值为10.3，LaN/YbN=11.77～18.21，平均值为14.59；轻稀土和重稀土均为显著分馏，LaN/SmN为2.49～4.74，平均3.1，GdN/YbN为2.27～4.49，平均3.19；δEu为1.02～2.52，平均值为1.58，表现为弱正异常至显著正异常，δCe为0.97～1.23，平均值为1.11，表现出明显的正异常或轻微的负异常。稀土配分曲线比较一致，呈显著右倾(图5)。

5 讨论

5.1 成矿作用探讨

已有研究表明，卡林型金矿成矿系统中的Al2O3/SiO2在成矿流体与赋矿围岩之间不存在明显的迁入迁出(Hofstra and Cline,2010)，因此可以根据二者含量特征确定体系中元素的不迁移基准线。由图6a可以看出，区内所有样品均位于此基准线上方，表明区内可能存在广泛的硅化作用。研究区粉砂岩的SiO2含量明显高于粘土岩，而SBT中金矿石(硅化角砾岩)的硅含量普遍高于其它矿化类型的岩石，反映SiO2含量的高低除了与含矿岩性有关外，还与成矿作用有关，能在一定程度上反映硅化程度的强弱。相对于无蚀变的围岩(粉砂岩、粘土岩)样品，同岩性的汞矿石、铊矿石及汞-铊矿石的SiO2含量显著增加，进一步表明汞、铊矿化过程中普遍伴随硅化作用。此外，无论是粉砂岩类还是粘土岩类矿石，其CaO和MgO含量之和都明显低于同岩性的围岩样品，反映成矿过程中可能存在去碳酸盐化作用，与镜下观察到的碳酸盐矿物被硅质交代的地质事实相符。

依据米德尔顿系数，即Km=(K2O+Na2O)/Al2O3，可以初步判断岩石中K元素的赋存矿物，当Km<0.5时，K与粘土矿物结合，当Km<0.5时，K与钾长石结合(雅诺夫,1980)。计算表明研究区所有样品的Km值均小于0.5，因而区内K元素可能主要赋存在粘土矿物中。从K2O-Al2O3关系图(图6b)可以看出，区内样品的K2O/Al2O3比值主要分布在K-蒙脱石(50%绢云母与50%高岭石的混合物)线下方，并沿着箭头方向(箭头方向显示随着K/Al比值的降低，含K硅酸盐矿物发生粘土岩化形成高岭石)向典型高岭石靠近，反映研究区存在显著的高岭石化。在卡林型金矿成矿系统中，广泛发育的热液高岭石通常与酸性流体和围岩之间的水/岩反应有关(Heitt et al.,2003)。

图6 滥木厂矿床Al2O3-SiO2 (a)和K2O-Al2O3 (b)相关性图解

图7 滥木厂矿床Y-Ho比值箱状图

5.2 成矿环境分析

Y和Ho一般以排他性的三价元素存在，其离子半径(Y3+为90 pm，Ho3+为90.1 pm)极为接近(Shaimon,1976)，所以Y和Ho通常具有相似的地球化学行为(Bau and Dulski,1995)。Y/Ho值在原始流体中一般不发生分离，并维持在28左右(Anders and Grevesse,1989)。但当热液系统中含有氟或者碳酸氢根的络合物时，Y/Ho比值可以发生一定程度的分离，含氟的络合物导致Y/Ho比值>28，而碳酸氢根络合物会使Y/Ho比值<28，此外，在海水、河水等地表水体系中，Y和Ho可以出现显著分离(Bau and Dulski,1995;Bau and Mllerdulski,1997)。滥木厂矿床的Y/Ho比值介于24.55～51，除ZK001H5、ZK801H5、ZK901H7三个金矿石样品高于28之外，其它矿化类型岩石中的比值均低于28，并且自金矿石→铊矿石→汞-铊矿石→汞矿石呈现逐渐降低的趋势，暗示不同矿化类型的流体成分发生了分异，金成矿热液富含氟络合物，汞和铊成矿热液中的氟含量降低而碳酸氢根增加。

稀土元素既受控于物源，又受成矿过程影响，可作为成岩成矿作用的良好示踪剂，有助于揭示成矿环境与物质来源(Mclennan,1989)。矿石和围岩的稀土元素配分模式基本相同(图5)，反映成矿物质可能继承了原岩的稀土配分特征。在稀土总量上，金、汞、汞-铊和铊矿石样品普遍低于围岩样品，赋存于强硅化岩类金矿石中的稀土含量最低，反映各类矿石经历了不同程度的热液蚀变，而蚀变(如硅化、粘土岩化)物质在一定程度上稀释了稀土含量，或者是稀土元素在蚀变过程中发生了带出。围岩、铊矿石、汞-铊矿石、汞矿石和金矿石都具有轻稀土富集特征，暗示矿化岩石可能继承了原岩的稀土富集特征。此外，Michard et al.(1987)研究显示富CO2流体能使沉淀矿物富集轻稀土。

铈和铕是指示成岩成矿环境的重要变价元素。铈常见有+3和+4两种价态，其中Ce3+可溶，Ce4+不可溶，并以CeO2的形式沉淀，形成Ce的异常(German and Elderfieki,1990)。研究区铊矿石、汞-铊矿石、汞矿石和金矿石普遍具有Ce正异常，暗示成矿环境处于相对氧化的状态。一般认为，热液Eu正异常与长石蚀变过程中释放Eu2+有关(王中刚等,1989;夏勇,2005)。研究区铊矿石、汞-铊矿石和金矿石普遍具有Eu正异常，反映成矿流体可能经历过富含斜长石源区的水/岩反应过程，长石分解释放的Eu2+在高温条件下比较稳定，可富集在成矿流体中迁移(夏勇,2005)；当成矿流体运移到含矿岩系，由于温度降低、氧化程度增加，Eu2+转化为Eu3+，从而在岩石中形成Eu正异常(赵平等,2017)。汞矿石呈现轻微的Eu负异常，反映了成矿环境氧化还原状态的波动性。

流体包裹体测温是确定成矿环境最直接的方法之一。邓凡(2010)选择滥木厂矿床汞-铊成矿阶段的重晶石和方解石进行了流体包裹体均一温度的测试，重晶石流体包裹体均一温度集中在110～130 ℃，方解石流体包裹体均一温度集中在113～137 ℃，通过冷冻法获得重晶石盐度为10.7 wt% NaCl eq～11.6 wt% NaCl eq(平均值为11.15 wt% NaCl eq)。与滥木厂矿床相邻的紫木凼金矿床主成矿阶段的流体包裹体均一温度为180～220 ℃，盐度为0.35 wt% NaCl eq～7.45% wt% NaCl eq.(彭义伟等,2012)。成矿总体上属于低温范畴，自金矿化至汞-铊矿化阶段，成矿温度降低、盐度升高。

5.3 成矿物源分析

一般来说，当大气降水热液与岩石发生同位素平衡交换后，氢同位素组成基本上保持不变，但含矿热液δ18O发生漂移，漂移程度受水/岩比值、主岩δ18O值和温度等因素影响(张理刚,1985)。由于滥木厂矿床的赋矿围岩主要为富δ18O的碳酸盐岩，当流体与围岩相互作用发生同位素交换时，会有相当数量的δ18O转入成矿热液中，导致沉淀的热液矿物δ18O值升高而发生右漂移。滥木厂矿床石英和方解石的δDH2O值为-110.4‰～-51.1‰，δ18OH2O值为-5.6‰～11.47‰(邓凡,2010)。如果除去水/岩反应造成的δ18O飘移，滥木厂矿床δ18OH2O值基本位于大气降水的氧同位素范围内，δDH2O值与当地大气降水的δDH2O均值(-85‰)(韩至钧等,1999)比较接近。地球系统中的碳源主要有三种不同的储库：海相碳酸盐岩δ13CPDB值介于0‰～4‰(Hoefs,1997)，深部岩浆的δ13CPDB为-9‰～-3‰或地幔来源的δ13CPDB为-5‰～-2‰(Talyor,1987)，沉积有机物和石墨的δ13CV-PDB普遍低于-20‰(Veizer et al.,1980)。滥木厂矿床方解石δ13C值为-1.23‰～2.49‰(邓凡,2010)，变化范围较窄，与海相碳酸盐岩的范围大体相似。然而，近年来区域上越来越多的碳、氢、氧同位素数据显示成矿流体可能主要来源于深部岩浆流体(Hu et al.,2017;李松涛等,2022)。

在卡林型金矿成矿系统中，硫同位素数据不仅可以指示流体中硫的来源，还可以为成矿物质的来源提供依据(Deditius et al.,2014)。滥木厂矿床粘土质粉砂岩、沉积型黄铁矿和热液期阶段Ⅰ黄铁矿的δ34S平均值分别为-25.2‰、-19.5‰和-7.95‰，远低于二叠系海水硫酸盐(δ34S≈10‰)(陈代演和邹振西,2000;邓凡,2010)，反映了沉积硫源的特征，同时反映成岩环境属于相对封闭的盆地相环境。红铊矿、辰砂和重晶石的δ34S接近滥木厂矿床的δ34S∑S，其δ34S平均值均大于4‰，反映该阶段硫源具有海水硫酸盐的特征(陈代演和邹振西，2000；邓凡，2010)。值得注意的是，近年来许多学者通过分析黔西南水银洞、紫木凼、泥堡等典型卡林型金矿床中载Au(As、Sb、Hg、Tl)黄铁矿原位硫同位素，发现硫源具有十分显著的岩浆属性(刘建中等,2017;Xie et al.,2018;李松涛等,2022)。此外，滥木厂矿床硫化物铅同位素在Pb206/Pb204-Pb207/Pb204图上的投点主要落在造山带与上地壳之间，且彼此十分接近，反映沉积盆地本身对滥木厂矿床的成矿物质来源具有一定贡献(邓凡，2010)。然而，一些学者近来通过研究与滥木厂矿床处于同一矿田范围的水银洞金矿床的汞同位素，直接示踪成矿物质来源，发现汞的来源与岩浆热液相关(Yin et al.,2019;Deng et al.,2020)。总体而言，滥木厂矿床成矿物质来源和成矿流体来源可能都为多元混合，并与岩浆活动有关。

5.4 成矿元素共生分离机制探讨

滥木厂矿床中金、汞、铊矿体在空间上存在既重合又分离的特征，在垂向上呈现“上铊(P3c+P3d)、中汞-铊(P3l2)、下汞(P3l1)、底金(SBT)”的成矿分布规律。各类矿石均富集Au、As、Sb、Hg、T1，其中Sb与Au密切相关，而与Hg、T1呈现分离，反映成矿物质来源的一致性，并在成矿过程中发生了分异。滥木厂矿床C-H-O-S-Pb同位素地球化学特征指示金、汞、铊矿化的成矿物质及成矿流体都具有同源性。苏文超(2009)②采用LA-ICPMS分析区域金、锑矿床成矿流体的定量成分，发现金、锑成矿流体都含有较高含量的Au、As、Sb等成矿元素，表明它们形成于具有相同元素组合的统一流体系统。由于成矿环境的变化和配合物稳定性的差异，这些共生元素通常会在时空上出现分离(朱赖民等,2001)。如前所述，随着成矿过程的演变，滥木厂矿床汞、铊和金矿化在温度、氧逸度、酸碱性及配合物类型等方面可能存在差异，这可能是成矿元素产生分异的重要原因。

6 结论

(1)相对于无蚀变的围岩样品，滥木厂矿床同岩性的各类矿化岩石SiO2含量显著增加，CaO和MgO含量之和明显降低，表明金、汞、铊和汞-铊矿化过程中伴随广泛的硅化和去碳酸盐化作用；K2O-Al2O3投点主要位于高岭石范围，表明研究区存在显著的高岭石化作用。

(2)滥木厂矿床Au、As、Sb、Hg、T1成矿元素在各类矿化岩石中显示富集，但分布于不同的特征因子中，其中Sb在金矿石中显著富集，Hg和T1在金矿石中的含量相对较低，表明Sb与Au密切相关，而与Hg、T1呈现分离。Y/Ho比值除在金矿石中普遍高于28之外，其它矿化类型岩石中的比值均低于28，反映金成矿热液富含氟络合物，汞和铊成矿热液中的氟含量降低而碳酸氢根增加。

(3)铊矿石、汞-铊矿石、汞矿石、金矿石和围岩都具有轻稀土富集特征，并具有相似的配分模式，表明成矿物质可能继承了原岩的稀土富集特征。收集的碳、氢、氧、硫、铅同位素成果指示滥木厂矿床成矿物质来源和成矿流体来源均具有多元混合的特征，并与岩浆活动有关。

(4)研究区铊矿石、汞-铊矿石、汞矿石和金矿石普遍具有Ce正异常，铊矿石、汞-铊矿石和金矿石普遍具有Eu正异常，汞矿石呈现轻微的Eu负异常，表明成矿流体可能经历过富含斜长石源区的水/岩反应，成矿环境处于相对氧化的状态，并具有氧化还原波动性。金、汞、铊矿化在氧逸度、温度、酸碱性及配合物类型等方面的差异可能是成矿元素产生分异的重要原因。

[注 释]

① 贵州省地质矿产勘查开发局105地质大队. 2015. 贵州省贞丰县-安龙金矿普查报告[R].

② 中国科学院地球化学研究所. 2009. 黔西南卡林型金矿与超压流体关系的流体包裹体研究报告[R].