孫則朋, 王自翔, 徐 亮, 汪 亙, 覃雨璐, 朱貝爾, 朱深圳, 吳保祥, 王永莉

?

甘肅大橋金礦硅質(zhì)巖地球化學特征及其地質(zhì)意義探討

孫則朋1,2, 王自翔3, 徐 亮1,2, 汪 亙1,2, 覃雨璐4, 朱貝爾4, 朱深圳1,2, 吳保祥1*, 王永莉1

(1. 甘肅省油氣資源研究重點實驗室, 中國科學院 油氣資源研究重點實驗室, 甘肅 蘭州?730000; 2. 中國科學院大學, 北京?100049; 3. 中石化江漢油田分公司, 湖北 武漢?430223; 4. 中石化石油工程地球物理有限公司 河南分公司, 河南 鄭州?450000)

通過對甘肅大橋金礦硅質(zhì)巖野外及巖石學特征、主元素、微量元素及稀土元素等地球化學分析, 研究了該礦區(qū)硅質(zhì)巖的成因特征, 并探討了其地質(zhì)意義。結(jié)果表明, 硅質(zhì)巖化學成分中SiO2含量為75.59%~ 93.00%, Al/(Al+Fe+Mn)平均值為0.82; 大部分微量元素與克拉克值相比處于虧損狀態(tài), 而Au、Ag、As、Sb、Hg等微量元素富集; 稀土元素SREE平均值為88.68 μg/g, 經(jīng)北美頁巖標準化后其Ce值為0.68~1.21,Eu值為0.77~1.32, LREE/HREE值為2.76~23.32, 平均值為14.54, 輕稀土元素富集明顯, (La/Ce)N平均值為1.22, (La/Yb)N平均值為2.33。地球化學數(shù)據(jù)在反映大橋金礦硅質(zhì)巖成因上具有不一致性, 但是通過與國內(nèi)金礦床硅質(zhì)巖的稀土元素地球化學特征對比, 并結(jié)合區(qū)域地層對比, 可以初步判定大橋金礦硅質(zhì)巖沉積環(huán)境靠近大陸邊緣, 使得該套硅質(zhì)巖既受到了海底熱液作用, 同時又受到了陸源沉積作用的影響, 屬于熱水沉積與正常沉積的過渡類型。然而硅質(zhì)巖對于該礦床中金在礦源層形成階段的初步富集所起的作用還需進一步研究。

硅質(zhì)巖; 地球化學特征; 沉積環(huán)境; 成礦地質(zhì)意義; 大橋金礦; 甘肅省

0 引?言

硅質(zhì)巖是一類以隱晶或微晶質(zhì)自生SiO2礦物為主的一類化學沉積巖[1], 同時也是多種礦種的賦存層位和礦源層[2]。由于其結(jié)構(gòu)較為致密、抗風化能力強, 硅質(zhì)巖的地球化學特征對于沉積盆地古地理、古構(gòu)造和古成礦環(huán)境的研究具有重要意義[3–4]。有關(guān)硅質(zhì)巖的成因及其與金屬礦床之間的關(guān)系, 一直是沉積學及成礦學研究的熱點[5–7], 其中硅質(zhì)巖作為金礦的礦源層和賦礦層位等方面的研究對認識金礦床的成礦規(guī)律具有十分重要的意義[8–14]。

大橋金礦位于甘肅省西和縣境內(nèi)(圖1), 地處西秦嶺南側(cè)印支褶皺帶北緣, 夏河-禮縣、迭部-武都以及碌曲-成縣這三個逆沖推覆構(gòu)造帶的結(jié)合部位[17–18]。大橋金礦的研究程度總體較低, 在成因類型認識上早期認為是沉積改造型金礦[17], 之后認為是中-低溫熱液型金礦[19]。該礦區(qū)出露的主要地層為石炭系和三疊系, 該套富礦硅質(zhì)巖系屬三疊系大河壩組下段, 大橋金礦礦體均賦存在該套硅質(zhì)巖及其構(gòu)造改造形成的硅質(zhì)角礫巖中, 礦體產(chǎn)出基本受控于該套地層, 總體呈現(xiàn)出NNE向展布特征(圖1)。

圖1 研究區(qū)區(qū)域構(gòu)造位置及礦區(qū)地質(zhì)簡圖(區(qū)域構(gòu)造位置根據(jù)文獻[15,16]修改)

大橋金礦硅質(zhì)巖層不僅是礦體產(chǎn)出的重要層位, 也是礦區(qū)最好的找礦標志層。然而, 硅質(zhì)巖在大橋金礦成礦過程中的作用問題認識還很不全面, 相關(guān)的資料積累極為有限。早期的工作中發(fā)現(xiàn)硅質(zhì)巖具有極高的金及其他元素背景值, 甚至達到低品位礦石的程度, 在一定程度上成為具有沉積改造特征[17]的重要依據(jù)?；诖? 本文擬對大橋金礦具有代表性的完整硅質(zhì)巖地層剖面展開系統(tǒng)的露頭觀測, 從巖石學特征, 主元素、微量元素及稀土元素等地球化學特征方面對該硅質(zhì)巖建造的成因及沉積環(huán)境進行研究, 并對硅質(zhì)巖在金礦的形成過程中所起的作用進行探討。

1 樣品與分析

大橋金礦礦區(qū)分布的硅質(zhì)巖大體分布有三層, 屬于三疊系大河壩組下段。根據(jù)野外觀測, 三層硅質(zhì)巖分別來自三套沉積旋回, 每個沉積旋回自下而上總體由硅質(zhì)巖、板巖、薄層灰?guī)r互層組成。其中最下部旋回硅質(zhì)巖與熱液和礦化的關(guān)系最為密切, 而上部則沒有明顯的成礦期熱液改造。本次為了盡可能排除后期因素干擾, 選擇上部旋回硅質(zhì)巖進行觀測和系統(tǒng)樣品采集, 采樣位置參見圖1。

樣品主元素分析由甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院地質(zhì)實驗測試中心完成, 微量元素及稀土元素由中國科學院油氣資源重點實驗室采用電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)進行測試, 礦種元素分析由甘肅省有色金屬地質(zhì)勘查局蘭州礦產(chǎn)勘查院中心實驗室完成。其中, 主元素采用X射線熒光光譜儀(XRF)進行分析; 微量元素及稀土元素分析利用英國Nu instruments公司生產(chǎn)的Nu attom型ICP-MS完成, 所測結(jié)果的相對誤差和相對偏差優(yōu)于5%; 礦種元素分析采用質(zhì)譜儀、兩米光柵發(fā)射光譜儀和原子熒光儀進行檢測, 檢測依據(jù)YD1.3.13- 1991等。

2 巖石學特征

巖石學研究是判別硅質(zhì)巖沉積環(huán)境的傳統(tǒng)和重要方法[4]。本文所研究硅質(zhì)巖層系總體厚度約為80 m, 主要呈層狀和似層狀產(chǎn)出。巖石類型以灰黑色塊狀硅質(zhì)巖為主, 發(fā)育水平層理和紋層狀構(gòu)造, 另在層序下部夾灰白色硅質(zhì)角礫巖。鏡下觀察結(jié)果顯示, 塊狀硅質(zhì)巖, 主要由硅質(zhì)、石英、碳質(zhì)物等組成, 此外還含有少量的黃鐵礦, 硅質(zhì)物主要為隱晶質(zhì), 石英為粉砂狀及重結(jié)晶粒狀, 硅質(zhì)成分含量在80%左右(圖2a)。顯微鏡下觀察未發(fā)現(xiàn)任何硅質(zhì)生物。硅質(zhì)角礫巖主要由硅質(zhì)角礫斑塊和膠結(jié)充填物所組成, 硅質(zhì)含量在60%左右, 其中硅質(zhì)角礫主要為粒徑在幾毫米到數(shù)厘米的棱角、次棱角狀的硅質(zhì)塊狀體, 膠結(jié)物主要為碳質(zhì)和泥質(zhì)物(圖2b); 對硅質(zhì)巖的產(chǎn)狀、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造等特征進行觀察表明, 大橋礦區(qū)硅質(zhì)巖主要由沉積作用形成。

3 地球化學特征及沉積環(huán)境

3.1 主元素地球化學特征

大橋金礦區(qū)硅質(zhì)巖主元素分析結(jié)果及其特征值見表1。可以看出, 礦區(qū)硅質(zhì)巖化學成分主要以SiO2為主, 含量分布在75.59%~93.00%之間, 其次為Al2O3、Fe2O3和TiO2, 含量分別為3.65%~15.00%、0.09%~2.89%和0.19%~0.74%, 然而MnO的含量卻很低, 其平均值為0.0032%。

圖2 大橋金礦硅質(zhì)巖正交偏光鏡下照片

(a) 塊狀硅質(zhì)巖鏡下照片; (b) 硅質(zhì)角礫巖鏡下照片(a) Massive chert; (b) siliceous breccia

表1 大橋金礦硅質(zhì)巖主元素含量(%)

由于硅質(zhì)巖中Fe、Mn的富集主要與熱液活動有關(guān), Al的富集主要與陸源物質(zhì)的介入有關(guān), 海洋沉積中Al/(Al+Fe+Mn)值應(yīng)以0.4為界, 小于0.4則為熱液成因, 而碎屑來源的沉積物則大于0.4[20?23]。大橋金礦區(qū)硅質(zhì)巖中FeO、Fe2O3以及MnO的含量相對較低, Al2O3的含量相對較高, Al/(Al+Fe+Mn)值的變化范圍為0.49~0.97, 平均值為0.82(表1), 高于正常海洋中沉積物的比值, 反映出有陸源碎屑來源。依據(jù)Al-Fe-Mn三角圖解[24], 認為熱水沉積的硅質(zhì)巖, 其數(shù)據(jù)落入圖解中的富Fe端, 非熱水沉積的硅質(zhì)巖數(shù)據(jù)落于圖解中的富Al端。對該研究區(qū)硅質(zhì)巖中Al、Fe、Mn元素的分布數(shù)據(jù)進行Al-Fe-Mn三角圖解分析, 發(fā)現(xiàn)3個樣品落在非熱水成因硅質(zhì)巖區(qū), 其他數(shù)據(jù)均落入富Al端(圖3)。此外, 典型的熱水沉積硅質(zhì)巖中Fe/Ti>20、(Fe+Mn)/Ti>20、Al/(Al+ Fe+Mn)<0.35[21]。從表1中可以看出, 該研究區(qū)內(nèi)Fe/Ti值分布在0.50~15.21范圍內(nèi), 平均值為4.07; (Fe+Mn)/Ti值為0.50~15.26, 平均值為4.08, 而Al/(Al+Fe+Mn)平均值為0.82, 這些參數(shù)均不符合典型的熱水沉積硅質(zhì)巖的標準。

3.2 微量元素地球化學特征

硅質(zhì)巖中微量元素的含量及其特征值, 對于判別其沉積環(huán)境及成因也具有重要作用[25?27]。大橋礦區(qū)硅質(zhì)巖樣品中微量元素含量及其與克拉克值的對比結(jié)果如表2所示。微量元素整體上呈現(xiàn)出含量較低的特點, 與克拉克值相比處于“虧損”水平, 其中Co、Ni、Cu、Zn等元素虧損程度較大, 僅為克拉克值的1/10左右, 而Ti、V、Th、Hf、Ta等不相容元素虧損程度較小, 約為克拉克值的1/2。微量元素地球化學特征與主元素中的Fe、Mn等表現(xiàn)出的虧損特征, 表明大橋金礦硅質(zhì)巖在沉積過程中有大量陸源物質(zhì)的混入。

此外, U與Th含量的比值也可以用來判別硅質(zhì)巖的成因類型, 在熱水活動的影響下, U的含量會高于Th的含量, 在熱水沉積區(qū)U/Th>1[29?30]。大橋礦區(qū)硅質(zhì)巖樣品U/Th均小于1, 平均值為0.48, 顯示出正常沉積的特征。

圖3 甘肅大橋金礦硅質(zhì)巖Al-Fe-Mn判別圖解(底圖據(jù)文獻[24])

A為非熱水成因硅質(zhì)巖區(qū); B為熱水沉積硅質(zhì)巖區(qū)

A?Non-hydrothermal chert; B?hydrothermal chert

表2 硅質(zhì)巖微量元素含量(μg/g)

注: 克拉克值數(shù)據(jù)據(jù)黎彤[28]

3.3 稀土元素地球化學特征

硅質(zhì)巖中稀土元素的分餾特征在判別不同時代、不同構(gòu)造背景下硅質(zhì)巖的沉積環(huán)境方面已有廣泛應(yīng)用[24, 31?33]。本次對大橋金礦硅質(zhì)巖稀土元素含量分析及地球化學參數(shù)見表3。

典型的海相熱水沉積物中稀土元素呈現(xiàn)出SREE低, 重稀土元素富集, 且Ce具有明顯的負異常, Eu則表現(xiàn)出正異常等特征[35?36]。硅質(zhì)巖的北美頁巖標準化Ce和(La/Ce)N值可以有效判別硅質(zhì)巖的沉積環(huán)境特征, 洋中脊附近硅質(zhì)巖的Ce的平均值為0.30, (La/Ce)N值在3.5左右; 大洋盆地環(huán)境中硅質(zhì)巖Ce平均值為0.60, 且(La/Ce)N在1.0~2.5之間; 大陸邊緣硅質(zhì)巖的Ce一般表現(xiàn)為弱負異常, 變化范圍為0.79~1.54, 其(La/Ce)N值在0.5~1.5之間[9, 32, 37]。本研究區(qū)中SREE平均值為88.68 μg/g, LREE/HREE值分布在2.76~23.32之間, 平均值為14.54, 輕稀土元素富集明顯。硅質(zhì)巖樣品經(jīng)北美頁巖標準化[34]后, 其Ce值為0.68~1.21, 平均值為0.92,Eu值為0.77~1.32, 平均值為0.99; 硅質(zhì)巖中的(La/Ce)N值為0.89~1.92, 平均值為1.22。

(La/Yb)N值作為表征不同大地構(gòu)造背景下硅質(zhì)巖中輕重稀土元素分異程度的指標, 在受陸源影響的環(huán)境中, (La/Yb)N值比較高(1.1~1.4), 從深海平原到洋中脊, 輕稀土元素逐漸虧損, 洋中脊硅質(zhì)巖的(La/Yb)N值平均為0.3左右[23]。大橋金礦硅質(zhì)巖樣品中(La/Yb)N值為0.31~5.05, 變化范圍較大, 平均值為2.33。

在稀土元素分布模式圖中, 熱水沉積硅質(zhì)巖具有向左傾斜的特征, 且傾斜程度越大表明熱水沉積物所占比例越大[27]。大橋礦區(qū)硅質(zhì)巖樣品經(jīng)北美頁巖標準化和球粒隕石標準化[38]后的稀土元素分布模式如圖4所示。北美頁巖標準化后, 在分布模式上體現(xiàn)出弱Ce負異常, 輕重稀土元素分異不明顯。經(jīng)球粒隕石標準化后的硅質(zhì)巖中, 分布模式圖上顯示出弱Ce負異常和Eu負異常特征, 輕重稀土元素分布呈現(xiàn)出明顯的右傾斜特征。

此外, 可以利用反映氧化-還原條件的Ce/La值與能夠反映分餾情況的La/Yb值圖解, 可以用來輔助討論沉積物的沉積環(huán)境特征[9, 39]。通過圖5可以看出, 本研究區(qū)硅質(zhì)巖樣品中除3個樣品外, 大部分落入深海沉積物區(qū), 有1個樣品落入海底玄武巖及相應(yīng)的巖石區(qū), 表明該區(qū)硅質(zhì)巖可能形成于海水較深的環(huán)境中。

表3 硅質(zhì)巖稀土元素含量(μg/g)和地球化學參數(shù)

注: 表中參數(shù)為北美頁巖標準化參數(shù), 北美頁巖數(shù)據(jù)據(jù)文獻[34]

4 討?論

通過以上對研究區(qū)內(nèi)硅質(zhì)巖室內(nèi)巖石學特征的觀察, 以及對主元素、稀土元素的地球化學特征分析, 結(jié)合Al/(Al+Fe+Mn)、SREE、Ce、Eu、(La/Ce)N和(La/Yb)N等地球化學參數(shù)以及Al-Fe-Mn三角圖解和稀土元素標準化曲線特征, 可以看出, 大橋地區(qū)硅質(zhì)巖的形成過程中有大量陸源物質(zhì)的加入。

然而, 本次研究同時分析了大橋礦區(qū)主要的礦種元素的含量(表4)。結(jié)果顯示硅質(zhì)巖中大部分礦種元素富集, 特別是Au、Ag、As、Sb、Hg和W含量遠遠高于地殼豐度值數(shù)十倍。周永章等[35]通過研究指出, 在熱水沉積硅質(zhì)巖中元素具有超?！案患被颉疤潛p”特征, 這些特征反映出了熱水沉積與正常沉積在物質(zhì)來源上的差異性。Murray.[32]在研究了現(xiàn)代海底熱水沉積后認為, Sb、As和Hg等微量元素在熱水沉積物中的含量高于正常沉積物, 并且這一特征與國內(nèi)其他典型地區(qū)的熱水成因硅質(zhì)巖很相似[40?41]。因此, 該研究區(qū)硅質(zhì)巖中較高的As、Hg等微量元素含量表明該套硅質(zhì)巖可能受到過熱水沉積作用的影響。

此外, 通過對本研究區(qū)硅質(zhì)巖與國內(nèi)金礦床硅質(zhì)巖的稀土元素地球化學特征對比(表5), 發(fā)現(xiàn)大橋金礦硅質(zhì)巖稀土元素參數(shù)特征與云南墨江四十八兩山段硅質(zhì)巖[9]相似, 而四十八兩山段硅質(zhì)巖已證實為熱水沉積和正常沉積作用相互混合的產(chǎn)物[9]。同時, La/Yb-Ce/La圖解表明大橋金礦硅質(zhì)巖樣品可能形成于海水較深的環(huán)境。因此, 本研究區(qū)硅質(zhì)巖也可能為熱水沉積和正常沉積作用相互混合的產(chǎn)物。

由于硅質(zhì)巖中稀土元素主要是從海水中吸收, 其次是從陸源或海底火山等顆粒中繼承稀土元素, 因此硅質(zhì)巖中稀土元素總量取決于其沉積時不同來源的相對貢獻程度[42]。因此, 研究區(qū)硅質(zhì)巖中較高的稀土元素總量可能大部分來自于陸源物質(zhì)的貢獻, 這與主元素和微量元素所表現(xiàn)出的地球化學特征相符。另外, 有研究表明, 在遠離洋中脊的環(huán)境中, 熱水沉積物中Ce負異常特征將會變得模糊[27, 43], 這就解釋了為什么研究區(qū)硅質(zhì)巖樣品中Ce值更加偏向于大陸邊緣沉積特征。

圖4 大橋金礦硅質(zhì)巖稀土元素標準化分布模式

北美頁巖數(shù)據(jù)參考文獻[34]和球粒隕石數(shù)據(jù)參考文獻[38]

The data of North American shales from [34] and the data of chondrites from [38]

圖5 不同巖類La/Yb-Ce/La圖解(底圖據(jù)文獻[39])

A區(qū)為深海沉積物; B區(qū)為鐵錳結(jié)核及鐵鎂巖; C區(qū)為海底玄武巖及其相應(yīng)的巖石

A?Deep-sea sediment; B?ferromanganese nodule and rock; C?sea-floor basalt and related rocks

同時, 區(qū)域地層對比結(jié)果也表明大橋礦區(qū)硅質(zhì)巖可能具有熱水沉積的屬性。大橋地區(qū)硅質(zhì)巖所屬地層可以與三疊系留鳳關(guān)組進行對比。賴旭龍等[44]研究鳳縣留鳳關(guān)組三疊世留鳳關(guān)群濁積巖時發(fā)現(xiàn), 該套濁積巖同時具有大陸島弧型和大洋島弧型的構(gòu)造背景。因此, 不能排除大橋金礦硅質(zhì)巖為熱水沉積成因的可能性。

由于大橋金礦硅質(zhì)巖比較復(fù)雜, 各種地球化學參數(shù)之間具有一定的偏差, 但是通過As、Hg等微量元素和稀土元素地球化學參數(shù), 以及與國內(nèi)金礦硅質(zhì)巖的對比和區(qū)域地層對比, 可以初步判定大橋金礦硅質(zhì)巖可能為熱水沉積和正常沉積作用的混合產(chǎn)物, 并且陸源正常沉積作用貢獻更大。然而, 這只是初步的認識, 需要進一步討論研究。

表4 硅質(zhì)巖礦種元素含量(μg/g)

注: 克拉克值據(jù)黎彤[28]

表5 不同礦區(qū)硅質(zhì)巖稀土元素地球化學特征對比

5 結(jié)?論

大橋金礦含礦硅質(zhì)巖, 主要呈層狀和似層狀產(chǎn)出, 并且具有層理構(gòu)造, 主要由硅質(zhì)和隱晶質(zhì)石英組成, 具有沉積作用所特有的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和礦物成分特征, 表明其主要由沉積作用形成。結(jié)合硅質(zhì)巖的巖石學特征、地球化學特征, 以及與國內(nèi)其他金礦硅質(zhì)巖的對比, 可以初步判定大橋金礦礦區(qū)內(nèi)的硅質(zhì)巖屬熱水沉積與正常沉積的過渡類型, 并且主要受陸源正常沉積作用控制, 然而硅質(zhì)巖對于金在礦源層形成階段的初步富集所起的作用還需進一步研究。

[1] 付偉. 藏南硅質(zhì)巖及富SiO2熱水流體成巖成礦作用研究[D]. 廣州: 中山大學, 2007.Fu Wei. Study on petrogenesis and mineralization of chert formation and SiO2-rich hydrothermal fluids in South Tibet[D]. Guangzhou: Sun Yat-sen University, 2007 (in Chinese with English abstract).

[2] 馮彩霞, 劉家軍. 硅質(zhì)巖的研究現(xiàn)狀及其成礦意義[J]. 世界地質(zhì), 2001, 20(2): 119–123.Feng Cai-xia, Liu Jia-jun. The investive actuslity and mineralization significance of cherts[J]. World Geol, 2001, 20(2): 119–123(in Chinese with English abstract).

[3] 何俊國, 周永章, 楊志軍, 付偉, 李紅中. 藏南硅質(zhì)巖成巖信息多元統(tǒng)計分析[J]. 地質(zhì)通報, 2010, 29(4): 549–555.He Jun-guo, Zhou Yong-zhang, Yang Zhi-jun, Fu Wei, Li Hong-zhong. Multivariate satistical analysis of diagenetic information of chert from southern Tibet, China[J]. Geol Bull China, 2010, 29(4): 549–555(in Chinese with English abstract).

[4] 邱振, 王清晨. 湘黔桂地區(qū)中上二疊統(tǒng)硅質(zhì)巖的地球化學特征及沉積背景[J]. 巖石學報, 2010, 26(12): 3612–3628.Qiu Zhen, Wang Qing-chen. Geochemistry and sedimentary background of the Middle-Upper Permian cherts in the Xiang-Qian-Gui region[J]. Acta Petrol Sinica, 2010, 26(12): 3612–3628(in Chinese with English abstract).

[5] 董維全, 陳先沛, 高計元. 西秦嶺南亞帶太陽頂群硅質(zhì)巖的沉積地球化學及成因研究[J]. 地球化學, 1994, 23(增刊): 145–153.Dong Wei-quan, Chen Xian-pei, Gao Ji-yuan. Sedimentary geochemistry and genesis of Taiyangding group cherts from southern subzone of western Qinling area[J]. Geochimica, 1994, 23(suppl): 145–153 (in Chinese with English abstract).

[6] 陳翠華, 何彬彬, 顧雪祥, 劉建明. 桂西北高龍金礦床含礦硅質(zhì)巖成因及沉積環(huán)境分析[J]. 沉積學報, 2004, 22(1): 54–58.Chen Cui-hua, He Bin-bin, Gu Xue-xiang, Liu Jian-ming. Analysis of genesis and depositional environment of the immediate host siliceous rocks from Gaolong gold deposit in Northwestern Guangxi Province[J]. Acta Sedimentol Sinica, 2004, 22(1): 54–58(in Chinese with English abstract).

[7] 陳永權(quán), 蔣少涌, 周新源, 楊文靜, 韓利軍. 塔里木盆地寒武系層狀硅質(zhì)巖與硅化巖的元素、30Si、18O地球化學研究[J]. 地球化學, 2010, 39(2): 159–170.Chen Yong-quan, Jiang Shao-yong, Zhou Xin-yuan, Yang Wen-jing, Han Li-jun.30Si,18O and elements geochemistry on the bedded siliceous rocks and cherts in dolostones from Cambrian strata, Tarim Basin[J]. Geochimica, 2010, 39(2): 159–170(in Chinese with English abstract).

[8] 應(yīng)漢龍, 蔡新平, 劉秉光. 云南墨江金礦床含金硅質(zhì)巖的地球化學特征和成因[J]. 地球化學, 1999, 28(4): 307–317.Ying Han-long, Cai Xin-ping, Liu Bing-guang. Geochemical features and formation of aurferous cherts in Mojiang gold mine, Yunnan[J]. Geochimica, 1999, 28(4): 307–317(in Chinese with English abstract).

[9] 謝桂青, 胡瑞忠, 方維萱, 漆亮. 云南墨江金礦床硅質(zhì)巖沉積環(huán)境的地球化學探討[J]. 地球化學, 2001, 30(5): 491–497.Xie Gui-qing, Hu Rui-zhong, Fang Wei-xuan, Qi Liang. Geochemistry of depositional environment of siliceous rocks from Mojiang gold deposit in Yunnan Province[J]. Geochimica, 2001, 30(5): 491–497 (in Chinese with English abstract).

[10] 張湖, 李統(tǒng)錦. 微細浸染型金礦床的一種新的亞類——硅質(zhì)巖型金礦[J]. 地學前緣, 2004, 11(2): 361–372.Zhang Hu, Li Tong-jin. A new subtype of sediment-hosted micro-disseminated gold deposits-silicalite type gold deposit[J]. Earth Sci Front, 2004, 11(2): 361–372(in Chinese with English abstract).

[11] 周永章, 何俊國, 楊志軍, 付偉, 楊小強, 張澄博, 楊海生. 華南熱水沉積硅質(zhì)巖建造及其成礦效應(yīng)[J]. 地學前緣, 2004, 11(2): 373–377.Zhou Yong-zhang, He Jun-guo, Yang Zhi-jun, Fu Wei, Yang Xiao-qiang, Zhang Cheng-bo, Yang Hai-sheng. Hydrothermally sedimentary formations and related mineralization in South China[J]. Earth Sci Front, 2004, 11(2): 373–377(in Chinese with English abstract).

[12] 劉志遠, 金成洙. 江西金山礦區(qū)硅質(zhì)巖的發(fā)現(xiàn)及其地質(zhì)意義[J]. 現(xiàn)代地質(zhì), 2005, 19(1): 147–151.Liu Zhi-yuan, Jin Cheng-zhu. Genesis and geological significance of cherts in Jianshan Mine, Jiangxi Province[J]. Geoscience, 2005, 19(1): 147–151(in Chinese with English abstract).

[13] 趙國連. 皖南浙西熱水成因硅巖的含礦性探討[J]. 地質(zhì)與勘探, 2008, 44(1): 55–61.Zhao Guo-lian. Ore potentiality of hydrothermal chert from southern Anhui to eastern Zhejiang[J]. Geol Prospect, 2008, 44(1): 55–61(in Chinese with English abstract).

[14] 梁華英, 喻亨祥, 夏萍, 王秀璋. 粵中三水盆地長坑金礦賦金硅質(zhì)巖特征及形成研究[J]. 地球化學, 2009, 38(2): 195–201. Liang Hua-ying, Yu Heng-xiang, Xia Ping, Wang Xiu-zhang. Characteristics and genesis of Changkeng gold-hosting siliceous rock in the rim of southwestern Sanshui Basin, middle Guangdong Province, China[J]. Geochimica, 2009, 38(2): 195–201(in Chinese with English abstract).

[15] 張國偉, 孟慶任, 于在平, 孫勇, 周鼎武, 郭安林. 秦嶺造山帶的造山過程及其動力學特性[J]. 中國科學(D輯), 1996, 26(3): 193–200.Zhang Guowei, Meng Qingren, Yu Zaiping, Sun Yong, Zhou Dingwu, Guo Anlin. Orogenic process of Qinling Orogen and its dynamic characteristics[J]. Sci China (D), 1996, 26(3): 193–200(in Chinese).

[16] 廖延福, 李鵬飛, 牟銀才, 賈三十. 甘肅寨上金礦床地質(zhì)特征與成因分析[J]. 有色礦冶, 2009, 25(1): 1–8. Liao Yan-fu, Li Peng-fei, Mou Yin-cai, Jia San-shi. The geological characteristics of Zhaishang gold deposit of Gansu Province[J]. Non-ferrous Mining and Meteallurgy, 2009, 25(1): 1–8 (in Chinese with English abstract).

[17] 尤關(guān)進, 張忠平. 甘肅大橋金礦地質(zhì)特征及其發(fā)現(xiàn)的意義[J]. 甘肅地質(zhì), 2009, 18(4): 1–15.You Guan-jin, Zhang Zhong-ping. Geological characteristics of Daqiao gold deposit in Gansu Provinece and its significance in prospecting for gold deposit[J]. Gansu Geol, 2009, 18(4): 1–15 (in Chinese with English abstract).

[18] 徐克紅. 大橋金礦床地質(zhì)特征及找礦標志[J]. 甘肅科技縱橫, 2008, 37(6): 79–80.Xu Ke-hong. The geological characteristics and prospecting criteria of Daqiao gold deposit[J]. Gansu Sci Technol, 2008, 37(6): 79–80 (in Chinese with English abstract).

[19] 劉月高, 呂新彪, 張振杰, 尤關(guān)進, 曹曉峰, 王玉奇, 劉閣. 甘肅西和縣大橋金礦床的成因研究[J]. 礦床地質(zhì), 2011, 30(6): 1085–1099. Liu Yue-gao, Lü Xin-biao, Zhang Zhen-jie, You Guan-jin, Cao Xiao-feng, Wang Yu-qi, Liu Ge. Genesis of Daqiao gold deposit in Xihe County, Gansu Province[J]. Mineral Deposit, 2011, 30(6): 1085–1099 (in Chinese with English abstract).

[20] Bostrom K, Peterson M N. Origin of aluminum-poor ferromanganoan sediments in areas of high heat flow on East Paccific rise[J]. Mar Geol, 1969, 7(5): 424–447.

[21] Bostrom K, Kraemer T, Gartner S. Provenance and accumulation rates of opline silica, Al, Ti, Fe, Mn, Cu, Ni and Co in Pacific. pelagic sediments[J]. Chem Geol, 1973, 11(2): 123–148.

[22] Girty G H, Ridge D L, Knaack C, Johnson D, Al-Riyami R K. Provenance and depositional setting of Paleozoic chert and argillite, Sierra Nevada, California[J]. J Sediment Res, 1996, 66(1): 107-118.

[23] 杜遠生, 朱杰, 顧松竹, 徐亞軍, 楊江海. 北祁連造山帶寒武系–奧陶系硅質(zhì)巖沉積地球化學特征及其對多島洋的啟示[J]. 中國科學(D輯), 2007, 37(10): 1314–1329. Du Yuansheng, Zhu Jie, Gu Songzhu, Xu Yajun, Yang Jianghai. Sedimentary geochemistry of the Cambrian-Ordovician cherts: Implication on archipelagic ocean of North Oilian orogenic belt[J]. Sci China (D), 2007, 37(10): 1314–1329 (in Chinese).

[24] Adachi M, Yamamoto K, Sugisaki R. Hydrothermal chert and associated siliceous rocks from the Northern Pacific, their geological significance as indication of ocean ridge activity[J]. Sediment Geol, 1986, 47(1/2): 125–148.

[25] Kato Y, Nakao K, Isozaki Y. Geochemistry of Late Permian to Early Triassic Pelagic cherts from Southwest Japan: Implications for an oceanic redox change[J]. Chem Geol, 2002, 182(1): 15–34.

[26] 楊海生, 周永章, 楊志軍, 張澄博, 楊小強. 熱水沉積硅質(zhì)巖地球化學特征及意義——以華南地區(qū)為例[J]. 中山大學學報(自然科學版), 2003, 42(6): 111–115.Yang Hai-sheng, Zhou Yong-zhang, Yang Zhi-jun, Zhang Cheng-bo, Yang Xiao-qiang. Geochemical characteristics and significance of hydrothermal cherts: A case study of South China[J]. Acta Sci Nat Univ Sunyatseni, 2003, 42(6): 111–115(in Chinese with English abstract).

[27] 周永章, 付偉, 楊志軍, 何俊國, 聶鳳軍, 李文, 趙文霞. 藏南地區(qū)中生代硅質(zhì)巖的地球化學特征及其成因意義[J]. 巖石學報, 2008, 24(3): 600–608.Zhou Yong-zhang, Fu Wei, Yang Zhi-jun, He Jun-guo, Nie Feng-jun, Li Wen, Zhao Wen-xia. Geochemical characteristics of Mesozoic chert from Southern Tibet and its petrogenic implications[J]. Acta Petrol Sinica, 2008, 24(3): 600–608(in Chinese with English abstract).

[28] 黎彤.地殼元素豐度的若干統(tǒng)計特征[J]. 地質(zhì)與勘探, 1992, 28(10): 1–7.Li Tong. The statistical charactersitics of the abundance of chemical elements in the earth’s crust[J]. Geol Prospect, 1992, 28(10): 1–7 (in Chinese with English abstract).

[29] 陳先沛, 陳多福. 廣西上泥盆統(tǒng)乳房狀燧石的熱水沉積地球化學特征[J]. 地球化學, 1989 (1): 1–8.Chen Xian-pei, Chen Duo-fu. Geochemistry of Upper Devonian Mammiform chert in Guangxi[J]. Geochimica, 1989 (1): 1–8 (in Chinese with English abstract).

[30] 徐萌萌, 徐廣東, 孫祥民, 朱本杰, 劉蘊光, 肖凡, 許榮科, 徐永利, 李寶慶. 湖北嘉魚縣蛇屋山金礦硅質(zhì)巖地球化學特征及成礦環(huán)境約束[J]. 現(xiàn)代地質(zhì), 2012, 26(2): 269–276.Xu Meng-meng, Xu Guang-dong, Sun Xiang-min, Zhu Ben-jie, Liu Yun-guang, Xiao Fan, Xu Rong-ke, Xu Yong-li, Li Bao-qing. Geochemistry of cherts from Shewushan gold ore deposit in Jiayu, Hubei province and its metallogenic environmental constrains[J]. Geoscience, 2012, 26(2): 269–276(in Chinese with English abstract).

[31] Michard A. Rare earth element systematics in hydrothermal fluids[J]. Geochim Cosmochim Acta, 1989, 53(3): 745–750.

[32] Murray R W, Tenbrink M R B, Gerlach D C, Russ P G, Jones D L. Rare earth, major, and trace elements in chert from the Franciscan Complex and Monterey Group, California: Assessing ree sources to fine-grained marine sediments[J]. Geochim Cosmochim Acta, 1991, 55(7): 1875–1895.

[33] 邱振, 王清晨. 廣西來賓中上二疊統(tǒng)硅質(zhì)巖海底熱液成因的地球化學證據(jù)[J]. 中國科學: 地球科學, 2011, 41(5): 725–737.Qiu Zhen, Wang Qingchen. Geochemical evidence for submarine hydrothermal origin of the Middle-Upper Permian chert in Laibin of Guangxi, China[J]. Sci China Earth Sci, 2011, 41(5): 725–737(in Chinese).

[34] Gromet L P, Haskin L A, Korotev R L, Dymek R F. The “North America shale composite”: Its compilation, major and trace element characteristics[J]. Geochim Cosmochim Acta, 1984, 48: 2469–2482.

[35] 周永章, 涂光熾, 盧煥章.粵西古水剖面震旦系頂部層狀硅巖的熱水成因?qū)傩? 巖石學和地球化學證據(jù)[J]. 沉積學報, 1994, 12(3): 1–11.Zhou Yong-zhang, Tu Guang-zhi, Lu Huan-zhang. Hydrothermal origin of Top Sinian chert formation at Gusui, Eestern Guangdong, China: Petrologic and gochemical evidence[J]. Acta Sedimentol Sinica, 1994, 12(3): 1–11(in Chinese with English abstract).

[36] Chen Dai-zhao, Qing Hai-rou, Yan Xin, Li He. Hydrothermal venting and basin evolution (Devonian, South China): Constraints from rare earth element geochemistry of chert[J]. Sediment Geol, 2006, 183(3/4): 203–216.

[37] Murray R W. Chemical criteria to identify the depositional environment of chert: General principles and applications[J]. Sediment Geol, 1994, 90: 213–232.

[38] Wakita H, Rey P, Schmiu R A. Abundances of the 14 rare-earth elements and 12 other trace-elements in Apollo 12 samples: Five igneous and one breccia rocks and four soils[M]//Levinson A A. Proc Second LunarSci Conf. Cambridge: MIT Press, 1971, 2: 1319–1329.

[39] Kundezendori N, Stofeters P, Gwozdz R. Regional variation of REE patterns in sediments from active plate boundaries[J]. Mar Geol, 1988, 64: 191–199.

[40] 周永章. 丹池盆地熱水成因硅巖的沉積地球化學特征[J]. 沉積學報, 1990, 8(3): 75–83.Zhou Yong-zhang. On sedimentary geochemistry of siliceous rocks originated from thermal water in Nandan-hechi Basin[J]. Acta Sedimentol Sinica, 1990, 8(3): 75–83(in Chinese with English abstract).

[41] 趙一陽, 鄢明才. 沖繩海槽海底沉積物汞異常──現(xiàn)代海底熱水效應(yīng)的“指示劑”[J].地球化學, 1994, 23(2): 132–139.Zhao Yi-yang, Yan Ming-cai. Mercury anomaly in sediment of the okinawa trough-an indicator of hydrothermal effect on Moden Sea Floor[J]. Geochimica, 1994, 23(2): 132–139(in Chinese with English abstract).

[42] 丁林, 鐘大賚. 滇西昌寧-孟連帶古特提斯洋硅質(zhì)巖特硅質(zhì)巖稀土元素和鈰異常特征[J]. 中國科學(B輯), 1995, 25(1): 93–100.Ding Lin, Zhong Da-lai. The rare earth element and Ce abnormal features of Paleo-Tethys Ocean cherts in Changning-Menglian, western Yunnan[J]. Sci China (B), 1995, 25(1): 93–100 (in Chinese).

[43] 何俊國. 特提斯構(gòu)造域東段中、新生代硅質(zhì)巖及其沉積環(huán)境研究[D]. 廣州: 中山大學, 2009.He Jun-guo. Study on Mesozonic and Caenozonic chert and its sedimentary environment in Tethyan Domain[D]. Guangzhou: Sun Yat-sen University, 2009 (in Chinese with English abstract).

[44] 賴旭龍, 殷鴻福, 楊逢清. 秦嶺三疊紀古海洋再造[J]. 地球科學, 1995, 20(6): 648–656. Lai Xu-long, Yin Hong-fu, Yang Feng-qing. Reconstruction of the Qinling Triassic paleo-ocean[J]. Earth Sci, 1995, 20(6): 648–656 (in Chinese with English abstract).

Geochemical characteristics and geological significance of chertsfrom the Daqiao gold deposit, Gansu Province

SUN Ze-peng1,2, WANG Zi-xiang3, XU Liang1,2, WANG Gen1,2, TAN Yu-lu4, ZHU Bei-er4, ZHU Shen-zhen1,2, WU Bao-xiang1*and WANG Yong-li1

1.Gansu Provincial Key Laboratory of Petroleum Resources, Key Laboratory of Petroleum Resources Research, Institute of Geology and Geophysics, Chinese Academy of Sciences, Lanzhou?730000, China; 2.University of Chinese Academy of Sciences, Beijing?100049, China; 3. Jianghan Oilfield Branch Company, SINOPEC, Wuhan?430223, China;4. Henan Branch, SINOPEC Geophysical Corporation, Zhengzhou?450000, China

On the basis of field and petrological studies as well as the geochemical characteristics mainly including the major, trace and rare-earth elements (REE) in the collected samples, this paper studied the origin and geological significance of cherts in the Daqiao gold deposit, Gansu province. Through analysis, the cherts are mainly composed of SiO2, of which the contents range from 75.59% to 93.00%, with an average value of 0.82 for Al/(Al+Fe+Mn). In addition, the trace elements in comparison to the Clarke value show a deficit station, while the elements such as Au, Ag, As, Sb and Hg are commonly concentrated in cherts in this study area. The average value of ∑REE is 88.68 μg/g, and the NASC-normalizedCe andEu values are 0.68—1.21 and 0.77—1.32, respectively. Apart from these indices, the values of LREE/HREE range from 2.76 to 23.32, which have a wide span; the average value of this index is 14.54, which shows a concentration of LREE. And the average values of (La/Ce)Nand (La/Yb)Nare 1.22 and 2.33, respectively. In regard to the origin of the Daqiao gold deposit, the geochemical indices present some inconformity. Based on the comparison of REE geochemical characteristics of cherts in different mining areas as well as on the regional stratigraphic correlation, we can preliminarily consider that the depositional setting of the cherts is close to the continental margin, which made the cherts in the area be affected not only by hydrothermal sedimentation, but also by terrestrial materials. So, the cherts in the Daqiao gold deposit belong to the transition type between hydrothermal sedimentation and normal sedimentation, but the role of the cherts in the study area in the formation of source beds which made gold preliminarily be enriched still needs further research.

chert; geochemical characteristic; depositional setting; geological significance; Daqiao gold deposit; Gansu province

P597; P581

A

0379-1726(2016)05-0499-11

2015-09-23;

2015-11-18;

2016-01-11

中國地質(zhì)調(diào)查局勘查區(qū)專項填圖與技術(shù)應(yīng)用示范項目(12120114050001); 中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項(XDB10030404)

孫則朋(1990–), 男, 博士研究生, 地球化學專業(yè)。E-mail: szp0810@163.com

WU Bao-xiang, E-mail: bxwu@foxmail.com; Tel: +86-931-4960885