多宝山铜钼金成矿带永新金矿床黄铁矿微量元素地球化学特征研究

摘要：

永新金矿床位于多宝山铜钼金成矿带南部，为了揭示矿床的成因和找矿信息，对载金矿物黄铁矿进行了稀土元素、微量元素和同位素等研究。研究结果表明，其化学成分特征为：稀土元素整体呈轻稀土元素富集、重稀土元素亏损，右倾型稀土元素配分模式，富集U、Th、Zr和Hf高场强元素，亏损Ba和Sr大离子亲石元素。w（Hf）/w（Sm）值、w（Nb）/w（La）值和w（Th）/w（La）值等反映成矿流体含Cl多于F；负Eu异常，无Ce异常，表明成矿流体形成于还原环境；w（Y）/w（Ho）值、w（Zr）/w（Hf）值和w（Nb）/w（Ta）值反映成矿过程没有混入外来热液物质，未发生交代作用，成矿流体与地幔和地壳关系密切；硫同位素特征表明成矿物质来源较深；w（Co）/w（Ni）值和w（Fe）/w（S+As）值等成因标型特征反映该矿床为中浅成火山热液成因。结合岩浆成因、构造背景、成岩-成矿时代、成矿作用、地球化学特征和本区域代表性金矿床主要特征认为，该矿床属斑岩成矿系统，为早白垩世形成的中浅成相对含Cl弱还原性金矿床。

关键词：黄铁矿；稀土元素；微量元素；矿床成因；永新金矿床；多宝山；铜钼金成矿带；斑岩成矿系统

中图分类号：TD11P618.51文章编号：1001-1277（2024）10-0032-08

文献标志码：Adoi：10.11792/hj20241005

引言

多宝山铜钼金成矿带位于中亚—蒙古斑岩铜矿带东部［1］，是国家级重点整装勘查区。该带内发现了大量大型铜、金、铁等矿床。近年来，在多宝山铜钼金成矿带南部陆续新发现了多个大中型金、银矿床。其中，永新金矿床是最新发现的一处大型金矿床。该矿床自2009年至今，已完成大量物化探测量和槽探、钻探工程，有关学者对矿区内的成岩成矿时代、成矿流体特征、成矿物质来源，以及形成构造背景进行了初步研究，并取得了一定成果［2-4］。由于该矿床位于北东向嫩江—黑河构造混杂岩带中，根据矿石类型、矿床地质特征和韧性剪切带与金矿化关系，有学者认为该金矿床为韧性剪切带型金矿床［5］；但是，也有学者通过对与成矿关系密切的火山岩和岩脉进行岩石学等研究，认为该金矿床为斑岩型成矿系统的产物［6-8］。

黄铁矿作为永新金矿床最主要的载金矿物，其标型特征能够反映成矿物质的组成和变化。通过对黄铁矿标型特征进行系统研究，可推测成矿过程及矿床成因［9-10］。本次在系统分析成矿地质背景和成矿特征的基础上，对永新金矿床黄铁矿开展稀土元素、微量元素分析，通过对其标型特征研究，剖析成矿物质来源和成矿流体特征，限定矿床的成因类型，为找矿预测提供理论基础。

1成矿地质背景

永新金矿床位于黑龙江省黑河市西南约115 km处，距嫩江市东北约75 km。2009年，黑龙江省自然资源调查院在实施“黑龙江省多宝山地区远景调查”项目时发现该矿床。截至2018年底，探明金资源量18.259 t。

矿区大地构造处于松嫩地块与兴安地块碰撞缝合带附近［11-12］（见图1-A）。矿区出露地层主要为下白垩统火山岩，侵入岩主要为中侏罗世花岗闪长岩和晚石炭世—早二叠世花岗岩（见图1-B），变质岩主要为晚石炭世糜棱岩，岩脉发育，岩性主要为闪长玢岩、微晶闪长岩、花岗斑岩和石英。

下白垩统火山岩地层主要包括龙江组和光华组。其中，光华组出露在矿区北部，岩性为英安岩、流纹岩、流纹质凝灰岩和火山角砾岩；龙江组主要分布在矿区中部偏北，以安山岩为主，少量安粗岩、英安岩和火山碎屑岩。中侏罗世花岗闪长岩在矿区中部少量出露，晚石炭世—早二叠世花岗岩主要分布在矿区中部和西部。花岗质糜棱岩和千糜岩分布在矿区东南部。早白垩世闪长玢岩、微晶闪长岩和花岗斑岩呈北东向脉状展布，与矿体走向平行，密切伴生。

2成矿特征

从空间分布看，矿床与断裂关系密切。矿区以北东向区域性深大断裂（控矿构造）为主，次级北西向断裂成为容矿空间。携带成矿元素的流体沿深大断裂，由深部迁移至浅部次一级断裂聚集、沉积，形成脉状、层状、似层状和透镜状矿体。永新金矿床位于北东向断裂与北西向断裂的交会部位，矿体主要赋存在晚石炭世—早二叠世花岗岩与晚石炭世糜棱岩结合部位。

截至目前，永新金矿床圈定2条金（银）矿带，矿体走向北东，倾向北西，倾角20°～30°（见图2），地表主矿体长度约600 m，宽5～75 m，沿倾向最大延伸约1 620 m。

矿石类型主要为蚀变构造碎裂角砾岩型，其次为蚀变岩型和糜棱岩型。金属矿物以黄铁矿为主，少量方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、自然金、银金矿和碲化物等，脉石矿物主要有石英、绢云母、绿泥石、长石和方解石（见图3）。

根据矿脉穿插关系和矿物共生组合，永新金矿床可分为4个成矿阶段（见表1）：黄铁绢英岩阶段（Ⅰ）、黄铁矿-石英阶段（Ⅱ）、石英-多金属硫化物-自然金阶段（Ⅲ）和石英-碳酸盐阶段（Ⅳ）。其中，Ⅱ和Ⅲ阶段为主成矿阶段。

3样品采集与测试

本次研究在永新金矿床主勘探线170勘探线—190勘探线的8个钻孔中采集样品10件，均为厚大主矿体的主成矿阶段矿石及围岩，金品位在0.3～3 g/t，其中3件为矿体底板围岩糜棱岩中的黄铁矿。

首先，对矿石和围岩样品进行分选、破碎和过筛提纯，在显微镜下挑选黄铁矿单矿物，使得黄铁矿单矿物纯度达到95 %以上，再用玛瑙砵研磨至200目。在澳实分析检测（广州）有限公司，采用电感耦合等离子体质谱法测定黄铁矿的稀土元素、微量元素，本方法精密度小于10 %，准确度小于10 %。

4测试结果

4.1稀土元素

永新金矿床黄铁矿稀土元素、微量元素分析结果及特征值见表2。由表2可知：稀土元素总量为9.32×10-6～54.58×10-6，w（LREE）/w（HREE）值较稳定，为1.21～5.16；w（La）N/w（Yb）N值为3.04～12.89，集中在3.04～9.47，平均值为6.70；w（La）N/w（Lu）N值为2.47～10.33，集中在2.47～8.34；w（Ce）N/w（Yb）N值为2.49～10.17，反映黄铁矿的轻稀土元素和

重稀土元素分馏较弱；w（La）N/w（Sm）N值为2.87～5.86，w（Gd）N/w（Yb）N值为0.74～1.54，反映轻稀土元素的分异程度高于重稀土元素；δEu值为0.57～0.99，平均值为0.8；δCe值为0.96～1.01，平均值为0.99。稀土元素球粒陨石标准化配分模式图（见图4-a））显示，各样品的分布趋势大致相同，轻稀土元素中等富集，重稀土元素略有亏损，整体具有右倾特征，呈现弱负Eu异常，无Ce异常。

4.2微量元素

由表2可知：w（Hf）/w（Sm）值为1.00～5.81，集中在1.00～3.64；w（Nb）/w（La）值为0.11～0.39，平均值0.28；w（Th）/w（La）值为0.22～1.06，平均值0.65；w（Y）/w（Ho）值为25.9b2a2a79132c4db964b4eb52ae098fdb6da031a322db6733281c36281c903d3d50～32.73；w（Zr）/w（Hf）值为31.25～37.20；w（Nb）/w（Ta）值为3.00～13.00，集中在7.50～10.00；w（Sr）/w（Ba）值为0.02～0.52，平均值0.20。微量元素原始地幔标准化蛛网图（见图4-b））显示，各样品分布趋势大致相同，相对富集U、Th、Zr和Hf高场强元素，亏损Ba和Sr大离子亲石元素。

5讨论

5.1成矿物质来源

根据前人资料，永新金矿床不同成矿阶段黄铁矿硫同位素δ34S变化范围较小，21件黄铁矿粉末样品δ34S值为2.3 ‰～5.4 ‰，平均值3.1 ‰，极差3.1 ‰，具有变化范围窄，极差值小的特点［4，12］。研究发现，成矿流体中的硫有3个主要来源，δ34S值各不相同：幔源或岩浆来源为0±3 ‰；海洋/海水来源约20 ‰；沉积岩中的还原硫<0［12］。永新金矿床δ34S最接近幔源或岩浆来源，在黄铁矿硫同位素组成直方图（见图5）中可以看出，δ34S分布具有明显的塔式效应，表明成矿物质来源较深，应来源于深部地幔。

Y和Ho离子在地质作用过程中显示相似的地球化学特征和行为，其w（Y）/w（Ho）值在地质作用过程中一般不发生变化，保持较为稳定的比例关系。当热液体系中的平衡发生变化时，Y和Ho元素也会发生分异，不同样品的w（Y）/w（Ho）值会出现较大范围的变化。研究发现，地球上大部分碎屑沉积物和岩浆岩与球粒陨石w（Y）/w（Ho）值为28左右，中国东部大陆地壳w（Y）/w（Ho）值为20～35，地幔w（Y）/w（Ho）值为25～30［12］。永新金矿床黄铁矿w（Y）/w（Ho）值为25.50～32.73（见表2），与中国东部大陆地壳完全重合，同时与中国东部大陆地幔部分重合（见图6），同样显示成矿流体与地幔和地壳的关系密切。

综上所述，永新金矿床成矿物质主要来源于地壳，加入部分地幔物质。

5.2成矿流体特征

稀土元素离子在成矿流体中可以与F-、Cl-、NO-3、CO2-3和SO-4等多种阴离子络合，形成氟化物、氯化物、硝酸盐、碳酸盐和硫酸盐型络合物，并且普遍认为Cl优先配分轻稀土，F易与重稀土结合［12］。永新金矿床黄铁矿稀土元素球粒陨石标准化配分曲线显示为右倾，富集轻稀土元素，亏损高场强元素，表明成矿流体富含F和Cl。

研究表明，富F热液富集高场强元素，w（Hf）/w（Sm）值、w（Nb）/w（La）值和w（Th）/w（La）值等

一般大于1；而富Cl热液则富集轻稀土元素，w（Hf）/w（Sm）值、w（Nb）/w（La）值和w（Th）/w（La）值等一般小于1［8］。永新金矿床主成矿阶段黄铁矿w（Hf）/w（Sm）值、w（Nb）/w（La）值和w（Th）/w（La）值大部分小于1（w（Nb）/w（La）=0.11～0.39；w（Th）/w（La）=0.22～1.06，平均值0.65，只有1件样品大于1；w（Hf）/w（Sm）=1.00～5.81）。通过上述判断，永新金矿床成矿热液主要由相对含Cl的流体组成。

Eu离子在还原环境下主要为二价形式（Eu2+），易与三价稀土离子发生分离，从流体中分离；而在氧化环境下，主要以三价形式（Eu3+）存在，与其他稀土元素共存于流体中。Ce离子在还原环境下，主要以三价形式（Ce3+）存在，与其他稀土元素共存于流体中；而在氧化环境下，Ce离子主要以Ce4+存在，易被氢氧化物吸附，从而自流体中分离［13-14］。黄铁矿稀土元素存在较弱负Eu异常，无Ce异常（见图4-a）），通过上述判断，表明成矿流体形成于还原环境。

Y-Ho、Zr-Hf和Nb-Ta具有两两相近的电价和离子半径，在同一热液体系中，其比值变化较小；当热液发生混合或交代等变化时，各元素将高度分异，比值则会出现较大变化范围［12］。永新金矿床黄铁矿w（Y）/w（Ho）值为25.50～32.73、w（Zr）/w（Hf）值为31.25～37.20、w（Nb）/w（Ta）值主要集中在7.50～10.00（见表2），具有相对较小的变化范围，表明该矿床成矿流体的初始环境比较稳定，成矿过程中，初始成矿流体未出现外来热液流体混合，也没有发生交代作用。

综上所述，永新金矿床成矿流体为相对富含Cl的弱还原性热液，且未发生外来流体混合与交代作用。

5.3矿床成因类型

永新金矿床位于晚石炭世—早二叠世花岗岩和晚石炭世糜棱岩的构造接触带中。矿区内大面积分布的下白垩统光华组和龙江组中酸性火山岩，覆盖在矿体和花岗岩之上；花岗斑岩和闪长玢岩等次火山岩与矿体侧向相伴。之前的研究表明，火山—次火山岩的成岩年龄为113.7～115.2 Ma［6］，而成矿年龄为114.6 Ma［15］，显示白垩系火山—次火山岩与矿体之间存在密切成因关系。永新金矿床与处于同一构造带中的东安、团结沟和三道湾子金矿床（与火山作用密切相关），在地质背景、成矿时代［16］、硫和铅同位素［17］、矿石矿物组成和围岩蚀变特征等方面都有很好的相似性，均显示白垩系火山活动控矿的特征［18］。

黄铁矿w（Co）/w（Ni）值可用于示踪硫化物矿床成因，其中火山成因型黄铁矿w（Co）/w（Ni）值为5～22，热液成因型w（Co）/w（Ni）值为1.17～5，沉积成因型w（Co）/w（Ni）值一般小于0.63，岩浆成因型w（Co）/w（Ni）值为0.09～12［12，19］。永新金矿床主成矿阶段黄铁矿的8个样品w（Co）/w（Ni）值为1.80～11.39，平均值为3.73［4］，从成矿早期到晚期的10个样品w（Co）/w（Ni）值则为2.17～69，平均值为16.83［12］。整体显示永新金矿床黄铁矿主成矿阶段更具有热液成因，而整个成矿阶段则为火山成因（见图7），间接显示了火山与成矿的关系，总体显示矿床具有火山-热液成因特点。

w（Fe）/w（S+As）值与黄铁矿成矿深度有较好的相关性，相关系数为0.878，其中，w（Fe）/w（S+As）值在深部为0.846、中部为0.863、浅部为0.926［20］。永新金矿床黄铁矿w（Fe）/w（S+As）值与其产出部位的关系见表3。永新金矿床主成矿阶段14个黄铁矿w（Fe）/w（S+As）值为0.863～0.893，平均值为0.876［4］；从成矿早期到晚期17个黄铁矿w（Fe）/w（S+As）值为0.863～0.876，平均值为0.869［12］；综合31个黄铁矿的w（Fe）/w（S+As）值为0.863～0.893，平均值为0.873，均为苏联统计金矿的中部与浅部比值（0.863～0.926）内，据此推测永新金矿床黄铁矿形成于中浅成环境。

综上所述，永新金矿床应为早白垩世中浅成斑岩型成矿系统金矿床。

6结论

1）永新金矿床发育4个成矿阶段：黄铁绢英岩阶段（Ⅰ）、黄铁矿-石英阶段（Ⅱ）、石英-多金属硫化物-自然金阶段（Ⅲ）和石英-碳酸盐阶段（Ⅳ）。

2）黄铁矿稀土元素球粒陨石标准化配分曲线显示明显的右倾特征，富集轻稀土元素、亏损高场强元素。w（Hf）/w（Sm）值、w（Nb）/w（La）值和w（Th）/w（La）值显示成矿热液相对富含Cl元素；负Eu异常，无Ce异常，表明成矿流体形成于还原环境；w（Y）/w（Ho）值、w（Zr）/w（Hf）值、w（Nb）/w（Ta）值变化范围较小，说明成矿流体来源较深，与地幔和地壳关系密切，且成矿过程中未混入外来热液物质，也未发生交代作用。

3）结合矿区内火山岩和岩脉的年龄、地球化学数据，综合认为，永新金矿床属斑岩型成矿系统，为早白垩世形成的中浅成相对含Cl弱还原性金矿床。

［参 考 文 献］

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Geochemical characteristics of micro-elements in pyrite from Yongxin Gold Deposit

in Duobaoshan Cu-Mo-Au metallogenic belt

Wang Zhuo1，Yang Wenpeng2，Fu Anzong2，Zheng Bo2，Wang Tao3，Yang Yuanjiang2，Zhao Zhonghai4

（1.Fifth Geological Exploration Institute of Heilongjiang Province;

2.Natural Resources Survey Institute of Heilongjiang Province;

3.Zhejiang Nonferrous Metals Geological Survey Institute;4.College of Mining，Liaoning Technical University）

Abstract：Yongxin Gold Deposit is located in the southern part of Duobaoshan Cu-Mo-Au metallogenic belt.To understand the genesis of the deposit and provide exploration insights，a study was conducted on the rare earth elements，micro-elements，and isotopic composition of gold-bearing pyrite.The results indicate that the chemical composition of pyrite shows enrichment in light REEs and depletion in heavy REEs，with a right-sloping REE distribution pattern.The pyrite is enriched in high-field-strength elements such as U，Th，Zr，and Hf，and depleted in large-ion lithophile elements like Ba and Sr.Ratios such as w（Hf）/w（Sm），w（Nb）/w（La），and w（Th）/w（La） suggest that the ore-forming fluid contained more Cl than F.A negative Eu anomaly and the absence of a Ce anomaly indicate that the ore-forming fluid formed under reducing conditions.Ratios like w（Y）/w（Ho），w（Zr）/w（Hf），and w（Nb）/w（Ta） suggest that the mineralization process did not involve external hydrothermal fluids，nor did metasomatism occur，with the ore-forming fluid closely related to both mantle and crustal sources.The sulfur isotopic characteristics indicate that the ore-forming materials originated from deeper sources.Genetic indicators such as w（Co）/w（Ni） and w（Fe）/w（S+As） suggest that the deposit is of a meso-epithermal volcanic hydrothermal origin.Based on the magmatic origin，tectonic setting，diagenesis-mineralization age，metallogenic process，geochemical characteristics，and the main features of representative gold deposits in the region，it is concluded that Yongxin Gold Deposit belongs to a porphyry metallogenic system，forming during the Early Cretaceous as a meso-epithermal，relatively Cl-rich，weakly reducing gold deposit.

Keywords：pyrite;rare earth elements;micro-elements;deposit genesis;Yongxin Gold Deposit;Duobaoshan;Cu-Mo-Au metallogenic belt;porphyry metallogenic system