李 雙 ,孫賽軍 ,楊曉勇,孫衛(wèi)東

(1.中國(guó)科學(xué)院 廣州地球化學(xué)研究所 礦物學(xué)與成礦學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣東 廣州 510640;2.中國(guó)科學(xué)院大學(xué),北京 100049;3.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 地球和空間科學(xué)學(xué)院,安徽 合肥 230026)

0 引 言

烏溪金礦床位于安徽省涇縣榔橋鎮(zhèn),介于長(zhǎng)江中下游多金屬成礦帶與華南成礦帶之間,屬于江南造山帶,是該區(qū)金礦找礦工作的新突破。烏溪金礦床的礦體賦存于志留系砂巖中,由斷裂構(gòu)造嚴(yán)格控制的多金屬硫化物脈+蝕變巖組成。礦區(qū)已經(jīng)完成了詳細(xì)的化探、物探和地質(zhì)勘探,初步掌握了烏溪礦區(qū)物化探異常分布特征、礦床控礦因素及控礦規(guī)律、礦脈的分布特征、礦體賦存特征,地質(zhì)–地球化學(xué)–地球物理指標(biāo)顯示該區(qū)具有良好的多金屬資源成礦遠(yuǎn)景和潛力。烏溪礦區(qū)的土壤地球化學(xué)高異常區(qū)多存在斑巖脈或者硅化構(gòu)造破碎帶,與已發(fā)現(xiàn)的礦脈,礦化帶相吻合。由于新的礦體不斷被發(fā)現(xiàn),烏溪礦區(qū)已經(jīng)發(fā)展成為中型規(guī)模的以金為主的多金屬礦床。因此對(duì)烏溪礦區(qū)花崗斑巖鉆孔樣品進(jìn)行詳細(xì)的地球化學(xué)以及定年測(cè)試,尤其對(duì)巖芯樣品中成礦金屬元素的分析,對(duì)確定該礦區(qū)巖體的蝕變分帶,以及進(jìn)一步的礦床勘查具有重要的指示意義。

1 區(qū)域地質(zhì)特征

烏溪金礦位于揚(yáng)子地臺(tái)江南古陸北側(cè),江南大斷裂與東西向周王斷裂交匯部位的南側(cè),北北東向湯口斷裂束分支在區(qū)內(nèi)通過(guò)。礦區(qū)內(nèi)出露地層主要為志留系粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖和泥盆系石英細(xì)砂巖;礦區(qū)內(nèi)主要發(fā)育近南北向主干斷裂構(gòu)造及受其控制的北東向次級(jí)斷裂構(gòu)造(圖1)。烏溪金礦的主要賦礦圍巖榔橋巖體位于該礦區(qū)東南部,為燕山期花崗閃長(zhǎng)巖體(李雙等,2014)。礦區(qū)內(nèi)大量發(fā)育花崗斑巖脈,同時(shí)深部鉆探結(jié)果表明礦體深部隱伏巖漿巖為蝕變花崗斑巖。

1.1 礦床地質(zhì)特征

烏溪金礦是在皖南地區(qū)新發(fā)現(xiàn)的斑巖型礦床,是賦存于志留系砂巖中、由斷裂構(gòu)造嚴(yán)格控制的多金屬硫化物脈+斑巖型礦床。該礦床形成于中生代燕山期,受區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)的影響,該區(qū)形成了密集發(fā)育的帶狀、束狀斷裂帶,呈北東向展布,巖漿期后熱液沿?cái)嗔殉涮钚纬傻V體,所以該區(qū)礦(化)體在平面上呈帶狀、束狀、羽狀分布。在靠近榔橋巖體表現(xiàn)為銀鉛鋅礦化,遠(yuǎn)離榔橋巖體(>3 km)表現(xiàn)為金銀多金屬礦化(圖1)。

圖1 安徽省涇縣烏溪金礦礦區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖(據(jù)271地質(zhì)隊(duì)資料)Fig.1 Geological map of the Wuxi gold deposit in Jingxian county,Anhui province

該金礦礦區(qū)內(nèi)共圈定7個(gè)金礦化帶和1個(gè)銀礦化帶(圖1)。在Ⅰ號(hào)金礦化帶內(nèi),礦體在平面上呈羽狀分布,延伸穩(wěn)定,長(zhǎng)度 40～438 m;在垂向上礦體呈斜列式分布,最深控制標(biāo)高+1 m,礦體嚴(yán)格受斷層控制,產(chǎn)狀與之一致;礦體形態(tài)呈似板狀、脈狀,與圍巖界線清晰;主要元素金、銀、銅、鉛、鋅的富集表現(xiàn)為中上部金銀含量高、兩端及深部銅鉛鋅含量較高的富集規(guī)律。Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ號(hào)金礦化帶及附近的銀礦化帶,每個(gè)礦帶中均已發(fā)現(xiàn)多個(gè)礦(化)體,成礦地質(zhì)條件與Ⅰ號(hào)礦化帶相同,同屬于一個(gè)成礦構(gòu)造和熱力系統(tǒng),斷裂構(gòu)造發(fā)育,與礦化關(guān)系密切的花崗斑巖巖脈發(fā)育,熱液活動(dòng)強(qiáng)烈,土壤地球化學(xué)異常明顯,與礦(化)體、蝕變帶吻合較好,具有良好的成礦條件。

1.2 蝕變分帶與礦化特征

烏溪金礦床具典型的斑巖礦床蝕變分帶,由中心向外依次為硅化帶、鉀化帶、絹英巖化帶、青磐巖化帶。硅化帶位于蝕變帶的最內(nèi)部,以強(qiáng)硅化為特征,形成大量的石英變斑晶。鉀化帶位于硅化帶之外,蝕變巖形成大量的鉀長(zhǎng)石。絹英巖化帶位于鉀化帶外緣,該帶發(fā)育強(qiáng)烈的絹云母化、硅化,花崗斑巖中的斜長(zhǎng)石和鉀長(zhǎng)石不同程度的被絹云母、白云母以及石英所交代,但仍保留斑巖結(jié)構(gòu)。青磐巖化帶位于斑巖體的最外緣,以青磐巖化為特征,在該帶中發(fā)育強(qiáng)烈青磐巖化蝕變礦物(綠泥石、黃鐵礦等)交代現(xiàn)象,并伴有碳酸鹽化蝕變。

本文重點(diǎn)觀察了ZK7301,ZK7001兩個(gè)鉆孔,并繪制了ZK7301的剖面圖(圖2)。該孔深度為1000 m,在采自鉆孔ZK7301(海拔0～ –1000 m)的巖芯樣品中,花崗斑巖以脈體的形式侵入到上覆志留系的砂巖、粉砂巖。從鉆孔淺部到深部,花崗斑巖體廣泛發(fā)育黃鐵礦化、輝鉬礦化;在–400～ –550 m層位中,發(fā)育大量的隱爆角礫巖;在–750～ –900 m層位中,泥質(zhì)粉砂巖具有強(qiáng)烈的碳酸鹽巖化蝕變和絹云母化蝕變,并且伴有強(qiáng)烈的Pb-Zn礦化、黃銅礦化。在采樣深度與巖石金屬元素含量的分布圖解(圖3)中,Au、Cu、Mo、W出現(xiàn)輕微的礦化,Pb、Zn元素出現(xiàn)明顯的礦化。

2 烏溪花崗斑巖巖相學(xué)特征

烏溪花崗斑巖具有明顯的蝕變,巖石泥化、硅化強(qiáng)烈(圖4a、c),同時(shí)在蝕變斑巖中發(fā)育浸染狀和塊狀的黃銅礦、黃鐵礦以及輝鉬礦(圖4b、d)。烏溪蝕變花崗斑巖斑晶主要由石英、斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石、黑云母組成(圖4e、f、h),石英斑晶具有溶蝕結(jié)構(gòu),呈磨圓狀、港灣狀,斜長(zhǎng)石發(fā)育強(qiáng)烈的絹云母化蝕變(圖4e),部分薄片中具有細(xì)粒石英脈(圖4g)?；◢彴邘r基質(zhì)具有顯微晶質(zhì)結(jié)構(gòu)(圖4f、h)。

圖2 烏溪金礦鉆孔ZK7301剖面圖Fig.2 Section of drill ZK7301 in the Wuxi gold deposit

3 分析方法

3.1 主、微量元素分析方法

挑選新鮮的、無(wú)風(fēng)化面的全巖樣品破碎到<1 cm大小的碎塊,用2 mol/L的HCl溶液浸泡2～3 h,然后用蒸餾水洗凈,待完全干燥后,用無(wú)污染瑪瑙球磨機(jī)研磨至 200目以下,用來(lái)進(jìn)行元素含量測(cè)試。全巖的主量元素、微量元素和稀土元素在廣州澳實(shí)礦物實(shí)驗(yàn)室完成。

主量元素采用X-射線熒光融片法進(jìn)行含量測(cè)定,儀器型號(hào)為 ME-XRF06。微量元素和稀土元素分析用ICP-MS測(cè)定,使用的儀器型號(hào)為PE Elan6000型電感耦合等離子質(zhì)譜計(jì)。具體的操作方法和原理見劉穎等(1996)。微量元素分析精度為優(yōu)于 5%(除 Ni為 11%)。

3.2 LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年

圖3 烏溪金礦金屬元素含量分布圖Fig.3 Diagrams showing the distribution of metal elements in the Wuxi gold deposit

圖4 烏溪金礦蝕變礦化類型與花崗斑巖巖相學(xué)Fig.4 Photos showing the major types of alteration and mineralization and petrolography of the granite porphyry in the Wuxi gold deposit

將新鮮的巖石樣品粉碎至60目以下,用人工淘洗和電磁選方法使鋯石晶體富集,再在雙目鏡下挑選晶形較好的鋯石顆粒。將挑選的鋯石放入環(huán)氧樹脂中固結(jié)制靶,拋光。鋯石陰極發(fā)光圖像在中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)理化科學(xué)實(shí)驗(yàn)中心掃描電鏡實(shí)驗(yàn)室用FEI公司Sirion200型電鏡完成。鋯石 U-Pb年齡在中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所 LA-ICP-MS實(shí)驗(yàn)室測(cè)試完成。激光剝蝕系統(tǒng)為新式的ResolutionM-50型,193 nm的ArF準(zhǔn)分子激光器,由美國(guó)Resonetics公司生產(chǎn)。ICP-MS是由美國(guó) Agilent公司生產(chǎn)的Agilent7500a四級(jí)桿等離子體質(zhì)譜。測(cè)試時(shí)采用Ar和He作為剝蝕物質(zhì)的載氣,激光束斑直徑采用31 μm。參考物質(zhì)為 NIST SRM610,鋯石 U-Pb年齡用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)鋯石TEMORA作為外標(biāo)校正。具體的操作方法和原理見Liang et al.(2009b);涂湘林等(2011)。鋯石年齡的元素含量,年齡計(jì)算以及諧和圖用 ISOPLOT(Ludwig,2003)來(lái)完成。

3.3 磷灰石元素分析方法

兩件磷灰石樣品采自烏溪礦區(qū) ZK7001鉆孔。磷灰石的分選以及制靶與鋯石相似。樣品的電子探針?lè)治鲈谥袊?guó)科學(xué)院-中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)殼幔物質(zhì)和環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的電子探針室完成。所用儀器為日本島津的 EPMA1600,電壓 15 kV,電流 15 nA,電子束直徑5 μm。磷灰石的LA-ICP-MS分析在中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所 LA-ICP-MS實(shí)驗(yàn)室測(cè)試完成。儀器測(cè)試條件與鋯石測(cè)試相似。參考物質(zhì)為 NIST SRM610、NIST SRM612 (Danyushevsky et al.,2003;Pearce et al.,1997),并且以Ca作為內(nèi)標(biāo)元素來(lái)進(jìn)行元素含量的計(jì)算。具體的操作方法和原理見Danyushevsky et al.(2003);Flem and Bedard(2002);張樂(lè)駿等(2011)。

4 分析結(jié)果

4.1 主、微量元素分析結(jié)果

4.1.1 主量元素

烏溪金礦成礦花崗斑巖的主量、微量和稀土元素測(cè)試結(jié)果見表1(因數(shù)據(jù)較多,表略,具體數(shù)據(jù)表見本刊網(wǎng)站電子版:http://www.ddgzyckx.com/)。該區(qū)花崗斑巖的SiO2含量為66.17%～72.58%,MgO含量為 0.43%～2.16%,全堿 K2O+Na2O 含量為2.35%～4.66%,Al2O3含量>14.37%,K2O>Na2O。Mg#偏低,為 23～62,鋁飽和指數(shù) A/CNK為 1.60～3.92,CIPW標(biāo)準(zhǔn)礦物中出現(xiàn)剛玉,屬于過(guò)鋁質(zhì)巖石(表1)。巖石分異程度中等,分異指數(shù)DI值(Thornton and Tuttle,1960)(標(biāo)準(zhǔn)礦物石英+正長(zhǎng)石+鈉長(zhǎng)石)為69.84～83.3。在主量元素對(duì)SiO2的協(xié)變圖解(圖5a、b)可以看出CaO、MgO與SiO2具有明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系,表明花崗斑巖在演化過(guò)程中經(jīng)歷了明顯的結(jié)晶分異作用。

4.1.2 微量元素

原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖(圖6a)表明烏溪花崗斑巖具有富集大離子親石元素(Rb,Th,U,Pb),相對(duì)虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素(Zr,Hf)以及重稀土元素(Dy,Yb,Lu)的特征,微量元素分布與大陸地殼相似,呈右傾的形態(tài);巖石 Sr/Y比值<24,與埃達(dá)克巖石具有明顯的區(qū)別。在微量元素對(duì)SiO2的雙變量協(xié)變圖解中(圖5c,d,e,f),Ce,Th,Y元素與Si呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,表明烏溪花崗斑巖在成巖過(guò)程中發(fā)生磷灰石的分離結(jié)晶,同時(shí)該區(qū)花崗斑巖具有較低的 Sr含量(<250×10–6),與殼源花崗巖相似(Deniel et al.,1987;Stern and Kilian,1996;Vidal et al.,1982;陳斌等,2002);巖石中 Sr含量與 Ba含量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,表明在巖漿演化過(guò)程中發(fā)生斜長(zhǎng)石的分離結(jié)晶。

4.1.3 稀土元素

烏溪花崗斑巖的稀土元素總量(∑REE)為96.03×10–6～178.67×10–6,含量較低。稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化分布圖(圖6b)表明該區(qū)花崗斑巖輕重稀土元素發(fā)生顯著的分異(LREE/HREE為 12.39～20.46),配分模式呈右傾形態(tài),重稀土元素總量(∑HREE)為 6.21×10–6～10.36×10–6,比大陸地殼平均值低;同時(shí)具有輕微Eu負(fù)異常(δEu=0.65～1.00)。

4.2 LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡

烏溪花崗斑巖(樣品WXZK7301-2、ZK7001-1、10WX-1)的鋯石無(wú)色透明,粒徑40～100 μm,晶體呈自形長(zhǎng)柱狀,長(zhǎng)寬比多數(shù)為 2∶1～4∶1,具有清晰的振蕩環(huán)帶 (圖7)。3個(gè)樣品的鋯石U-Pb定年結(jié)果見表2(表略,同表1處理),U-Pb年齡諧和圖見圖8。

采自鉆孔ZK7301的樣品WXZK7301-2中鋯石Th、U 含量較高,Th含量為 168.7×10–6～590.6×10–6,U含量為 463.4×10–6～1590.7×10–6,Th/U 比值>0.28。16顆鋯石的206Pb/238U表面年齡為134.6±2.2 Ma～143.8±2.2 Ma,加權(quán)平均年齡為139.6±1.7 Ma (MSWD=2.0),屬于早白堊世。

采自鉆孔ZK7001的樣品ZK7001-1中鋯石的 Th、U 含 量 分 別 為 108.2×10–6～806.6×10–6,245.3×10–6～1467.5×10–6,Th/U 比值>0.37。22 顆巖漿鋯石的206Pb/238U表面年齡為 130.2±2.3～142.1±2.8 Ma,加權(quán)平均年齡為137.3±1.6 Ma (MSWD=2.0)。該樣品中一個(gè)繼承鋯石的Th、U含量分別為33.7×10–6、109×10–6,Th/U比值為0.31。206Pb/238U表面年齡為2590±40 Ma,屬于新太古代。

圖5 涇縣烏溪金礦花崗斑巖Harker圖解Fig.5 Haker diagrams for the granite porphyry in the Wuxi gold deposit,Jingxian county

圖6 涇縣烏溪金礦花崗斑巖微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖(a)和稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分型式圖(b)Fig.6 Primitive mantle-normalized trace element spider diagram (a),and chondrite-normalized REE patterns (b)for the granite porphyry in the Wuxi gold deposit,Jingxian county

圖7 涇縣烏溪金礦花崗斑巖鋯石陰極發(fā)光圖像Fig.7 Cathodoluminescence (CL)images of representative zircons from the granite porphyry in the Wuxi gold deposit,Jingxian county

采自花崗斑巖出露巖體的樣品10WX-1中鋯石Th、U 含量較高,分別為 107.2×10–6～630.4×10–6,和 306.4×10–6～956.2×10–6,Th/U 比值為 0.34～0.89。18顆鋯石的206Pb/238U 表面年齡為 133.2±2.6～141.2±2.3 Ma,加權(quán)平均年齡為137.3±1.1 Ma (MSWD=1.0)。

4.3 磷灰石元素分析結(jié)果

烏溪花崗斑巖中磷灰石的電子探針主量元素和LA-ICP-MS微量元素分析結(jié)果見表3(表略,同表1處理)。表中可以看出兩個(gè)磷灰石樣品中CaO和P2O5含量分別為53.31%～55.56%,40.72%～43.05%;同時(shí)磷灰石中含有較高的F(2.18%～4.11%),介于沉積巖(2.21%)和火成巖型(4.06%)氟磷灰石平均值之間(王璞等,1987),屬于氟磷灰石。磷灰石中含有少量Cl元素。

本次實(shí)驗(yàn)選定了41種元素進(jìn)行LA-ICP-MS分析,該區(qū)花崗斑巖中磷灰石的微量元素特征為:磷灰石含有較高的 Mg、Si、Sc、V、Mn、Fe、Zn、Sr、Y、Zr、Ba、REE、Pb、Th和 U,其余元素的含量均低于儀器的檢測(cè)限(圖9)。Sr的含量為460.50×10–6～670.49×10–6,Y 含 量 為 456.45×10–6～765×10–6,Zr含量為 0.20×10–6～1.32×10–6,Ba 含量為6.58×10–6～12.06×10–6,La 含 量 為 586.53×10–6～1175.19×10–6,Yb 含量為 31.21×10–6～50.27×10–6,Th含量為 35.55×10–6～81.00×10–6,U含量為16.14×10–6～28.12×10–6。稀土元素總量(∑REE)為 3527.93×10–6～6665.14×10–6,LREE/HREE 比值為 7.58～12.73,δEu值為0.43～0.60。

5 討 論

5.1 烏溪花崗斑巖形成時(shí)代及對(duì)成礦時(shí)代的限定

圖8 涇縣烏溪金礦花崗斑巖鋯石 LA-ICP-MS U-Pb年齡諧和圖Fig.8 U-Pb concordia diagrams of zircon analyses from the granite porphyry in the Wuxi gold deposit,Jingxian county

烏溪成礦花崗斑巖鉆孔樣品以及地表出露巖體的鋯石定年結(jié)果一致,分別為 139.6±1.7 Ma(ZK7301)、137.3±1.6 Ma(ZK7001)、137.3±1.1 Ma(10WX-1),表明該巖體形成時(shí)代為燕山期早白堊世,與該礦床的賦礦圍巖榔橋巖體形成時(shí)代一致(李雙等,2014)。因此烏溪花崗斑巖與榔橋巖體可能由同一巖漿作用形成。在烏溪花崗斑巖鋯石樣品中發(fā)現(xiàn)新太古代繼承鋯石核,表明該巖體在成巖過(guò)程中受到少量新太古代地殼物質(zhì)的混染。在烏溪隱伏花崗斑巖中發(fā)育大量的隱爆角礫巖,并且存在黃銅礦化、鉛鋅礦化含礦角礫,表明烏溪礦體與花崗斑巖巖體可能同時(shí)形成。同時(shí)烏溪礦體受到該區(qū)斷裂構(gòu)造的嚴(yán)格控制,也支持該觀點(diǎn)。

圖9 涇縣烏溪金礦磷灰石LA-ICP-MS微量元素分析值及儀器檢測(cè)限(圖中灰色區(qū)域)對(duì)照?qǐng)DFig.9 LA-ICP-MS analytical results of apatite from the Wuxi gold deposit comparing with detection limits of the instrument

5.2 烏溪花崗斑巖巖石成因

烏溪花崗斑巖地球化學(xué)分析表明該巖體屬過(guò)鋁質(zhì),具有富集大離子親石元素,虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素以及重稀土元素的特征,其輕重稀土分異顯著,且具有輕微Eu負(fù)異常。通過(guò)具有指示意義的協(xié)變圖解可以反映成巖過(guò)程以及成巖作用規(guī)律。在Ta-Ta/Sm圖解中(圖10a),樣品呈線性分布,說(shuō)明在成巖過(guò)程中部分熔融作用的影響;在Ce-Ce/Yb圖解中(圖10b),樣品具有傾斜演化的趨勢(shì),表明巖漿在演化過(guò)程中發(fā)生受到地殼物質(zhì)的混染。

圖10 涇縣烏溪金礦花崗斑巖Ta-Ta/Sm(a)和Ce-Ce/Yb(b)圖解Fig.10 Ta vs Ta/Sm (a),and Ce vs Ce/Yb (b)diagrams for the granite porphyry in the Wuxi gold deposit,Jingxian count

圖11 涇縣烏溪金礦磷灰石微量稀土元素判別圖解Fig.11 Discrimination diagrams of apatite based on trace elements and REE in the Wuxi gold deposit,Jingxian county

磷灰石微量元素的變化特征對(duì)確定磷灰石及其巖石的成因、礦床成因具有一定的意義;前人通過(guò)對(duì)不同類型巖石中磷灰石的微量元素和稀土元素進(jìn)行分析,總結(jié)出從基性到酸性巖石中磷灰石中部分元素含量的變化特征(Belousova et al.,2001;張樂(lè)駿等,2011),利用稀土元素、Sr、Y等的關(guān)系圖解可以判別磷灰石來(lái)源。在 δEu-Y 圖解(圖11a)中,磷灰石樣品投點(diǎn)于花崗質(zhì)巖與基性巖的重疊區(qū),在 Y-Sr圖解(圖11b)中,樣品全部投點(diǎn)在花崗質(zhì)巖的區(qū)域內(nèi),表明該區(qū)磷灰石是由巖漿分異形成的。張紹立等(1985)根據(jù)磷灰石稀土元素地球化學(xué)特征將華南花崗巖劃分為以殼源物質(zhì)為主的南嶺系列花崗巖和以幔源物質(zhì)為主的長(zhǎng)江系列花崗巖。其中長(zhǎng)江系列花崗巖中磷灰石的稀土元素含量為 4333×10–6～17706×10–6,LREE/HREE 比值為 4.78～29.48,δEu 值為 0.2～0.52。烏溪花崗斑巖中的磷灰石與長(zhǎng)江系列花崗巖磷灰石稀土特征相似(圖12),表明該區(qū)磷灰石的稀土元素特征受到幔源巖漿流體活動(dòng)的影響;同時(shí)本區(qū)磷灰石 δEu值為 0.43～0.60,相對(duì)偏高,說(shuō)明巖漿在演化過(guò)程中處于相對(duì)開放的構(gòu)造環(huán)境并且具有較高的氧逸度條件(聶鳳軍等,2005)。

圖12 涇縣烏溪金礦磷灰石球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分曲線Fig.12 Chondrite-normalized REE patterns of the apatite

多數(shù)巖漿-熱液 Cu-Au礦床與高氧逸度的鈣堿性侵入巖相關(guān)(Audetat et al.,2004;Blevin and Chappell,1992;Candela,1992;Gustafson and Hunt,1975;Hedenquist and Lowenstern,1994;Liang et al.,2006;Liang et al.,2009a;Mungall,2002;Sun et al.,2007)。鋯石δEu-Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)比值是判斷巖漿氧逸度的有效方法,斑巖型 Cu礦化一般與鋯石Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)>300,δEu>0.4 的巖體相關(guān)(Ballard et al.,2002;Liang et al.,2006)。根據(jù)鋯石-熔體中稀土的分配來(lái)計(jì)算鋯石 Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)比值不會(huì)受到鋯石分離結(jié)晶作用或者堆晶作用的影響,同時(shí)也不受富輕稀土礦物(如磷釔礦和獨(dú)居石)結(jié)晶分異作用的影響(Hinton and Upton,1991;Philpotts,1970)。烏溪花崗斑巖的3個(gè)樣品(10WX-1,ZK7301-2,ZK7001)中鋯石的 Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)比值變化范圍大,主要集中在200～1500之間,δEu值主要集中在0.4～0.6之間(表3),與智利富礦斑巖相似(圖13,Ballard et al.,2002;Liang et al.,2006),表明該區(qū)花崗斑巖在形成過(guò)程中具有較高的氧逸度,有利于Cu、Au等成礦元素富集沉淀成礦。

圖13涇縣烏溪金礦花崗斑巖鋯石微量元素的δEu-Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)氧逸度判別圖解Fig.13 δEu vs Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)oxygen fugacity discrimination diagram of zircons for the granite porphyry in the Wuxi gold deposit,Jingxian county

在(Y+Nb)-Rb圖解上(圖14a),烏溪花崗斑巖投點(diǎn)在碰撞花崗巖區(qū)域,而在 Rb/30-Hf-3×Ta構(gòu)造判別圖解(圖14b)中,該區(qū)樣品點(diǎn)則投在同碰撞花崗巖、火山弧花崗巖及后碰撞花崗巖區(qū)域的重疊部分,因此烏溪花崗斑巖可能受到碰撞作用的影響。中國(guó)東部從侏羅紀(jì)開始處于匯聚板塊的構(gòu)造背景下,進(jìn)入濱太平洋構(gòu)造域,其主要地質(zhì)活動(dòng)與太平洋板塊對(duì)歐亞大陸的俯沖碰撞密切相關(guān)(Li and Li,2007;Maruyama et al.,1997;Sun et al.,2007;Zhou and Li,2000)。烏溪花崗斑巖位于江南造山帶,該區(qū)域在燕山中晚期(<145 Ma)受到古太平洋板塊對(duì)歐亞大陸的俯沖碰撞作用的影響,整個(gè)區(qū)域處于擠壓環(huán)境,從而產(chǎn)生了大規(guī)模的侵入巖漿活動(dòng),形成大量的花崗巖體、斑巖體(周濤發(fā)等,2004)。

5.3 烏溪斑巖型金礦成因與展望

在烏溪 ZK7301鉆孔中,花崗斑巖中 S含量為1.23%～2.33%,在絹英巖化帶和硅化帶中,圍巖砂巖、粉砂巖中硫含量相對(duì)較高,強(qiáng)烈礦化樣品中 S含量可達(dá)到 8.55%,比大陸上地殼的 S含量平均值高 (Succ=621×10–6,Rudnick and Gao,2003)。Au 是豐度值很低的元素,其性質(zhì)受硫的控制。Cu是親硫元素,在巖漿中易進(jìn)入硫化物相,在硫化物飽和的巖漿中為相容性,在硫化物不飽和的巖漿中為不相容性(Jugo et al.,1999,2005;Lynton et al.,1993),S可以活化并萃取Cu、Au等親硫元素進(jìn)入成礦流體(Ulrich et al.,1999)。因此,含水氧化巖漿有利于斑巖銅礦床的形成(Cline and Bodnar,1991;Pasteris,1996)。

圖14 烏溪花崗斑巖大地構(gòu)造判別圖解(據(jù)Pearce et al.,1984;Pearce,1996;F?rster et al.,1997)Fig.14 Tectonic setting discrimination diagrams for the granite porphyry in the Wuxi gold deposit,Jingxian county

Au在陸殼中的平均豐度只有2×10–9,要富集成金礦需要成礦流體大量萃取、富集Au,然后集中釋放。而破碎可以提供流體運(yùn)移通道,由于破碎,壓力突然降低,流體的性質(zhì)會(huì)發(fā)生很大的改變,如 S,SiO2,CO2等的溶解度突然大幅度下降,產(chǎn)生一系列的含金石英脈,從而成礦。在Au、S被活化的同時(shí),其他親硫元素 Hg、Cu、Pb、Zn等低溫元素,Hg、As、Sb等元素常常與金礦共生(Sun et al.,2003,2007,2012;孫衛(wèi)東等,2010)。在烏溪兩個(gè)鉆孔樣品中,Pb、Zn出現(xiàn)明顯的礦化,Au含量相對(duì)大陸地殼略高,在強(qiáng)烈礦化的樣品金含量可達(dá)106×10–9(圖3)。同時(shí)烏溪金礦礦區(qū)內(nèi)發(fā)育的大量斷裂構(gòu)造為成礦流體提供了充分的運(yùn)移通道,有利于金礦的形成。進(jìn)一步的野外勘測(cè)以及地球化學(xué)工作對(duì)烏溪礦區(qū)礦床勘查工作具有重要的指示意義。根據(jù)本次勘察可以預(yù)測(cè)烏溪金礦遠(yuǎn)景資源總量如下:礦石量 607萬(wàn)噸,金28.034噸,銀 2034噸,銅 44523噸,鉛 127146噸,鋅105286噸。

6 結(jié) 論

(1)烏溪金礦床含礦花崗斑巖形成時(shí)代為燕山期早白堊世,巖體主要受斷裂構(gòu)造控制,在成巖過(guò)程中受到少量新太古代地殼物質(zhì)的混染。巖體中發(fā)育大量的隱爆角礫巖,以及礦化角礫,表明烏溪金礦床的礦體與花崗斑巖巖體可能同時(shí)形成。烏溪礦體受到該區(qū)斷裂構(gòu)造的嚴(yán)格控制,也支持該觀點(diǎn)。

(2)烏溪金礦花崗斑巖為過(guò)鋁質(zhì),具有富集大離子親石元素,虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素以及重稀土元素的特征,其輕重稀土分異顯著,且具有輕微 Eu負(fù)異常。

(3)烏溪金礦花崗斑巖中的磷灰石與長(zhǎng)江系列花崗巖中磷灰石的稀土特征相似,表明巖漿源區(qū)受到幔源巖漿流體活動(dòng)的影響。同時(shí)磷灰石δEu值較高,說(shuō)明在巖漿演化過(guò)程中處于相對(duì)開放的環(huán)境,并且具有較高的氧逸度條件。

(4)鋯石氧逸度計(jì)算表明烏溪花崗斑巖在形成過(guò)程中具有較高的氧逸度,有利于Cu、Au等成礦元素富集沉淀成礦。

(5)烏溪含礦巖體中 Pb、Zn出現(xiàn)明顯的礦化,Au、Cu、Mo、W出現(xiàn)輕微的礦化,礦區(qū)內(nèi)發(fā)育的大量斷裂構(gòu)造為成礦流體提供了充分的運(yùn)移通道,有利于金礦的形成。進(jìn)一步的野外勘測(cè)以及地球化學(xué)工作對(duì)烏溪礦區(qū)礦床勘查工作具有重要的指示意義。

致謝:衷心感謝鄧江紅、何韜同志在野外的大力幫助。感謝兩位審稿人對(duì)本文修改及完善提出的寶貴意見和建議。

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