牛浩斌，丁 俊，李 俊 ，寧括步 ，王 鵬，任 飛，孫建成

(1.中國地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心， 四川 成都 610081； 2. 中國科學(xué)院大學(xué)， 北京 100039； 3. 中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所， 廣東 廣州 510640)

野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)，北衙礦床礦石中存在大量與磁鐵礦及黃鐵礦、黃銅礦、方鉛礦等緊密共生的菱鐵礦集合體。菱鐵礦和磁鐵礦分別作為還原與氧化環(huán)境的端員指示礦物，可以反映成礦流體的氧化還原環(huán)境的變化，而成為深入揭示成礦過程的理想對(duì)象。因此，本文利用礦物化學(xué)示蹤手段，深入查明了菱鐵礦與磁鐵礦及一系列金屬硫化物之間的共(伴)生關(guān)系，并與早期的磁鐵礦對(duì)比，進(jìn)而探討其成礦過程中金屬沉淀機(jī)制。

1 地質(zhì)概況

北衙礦床是西南“三江”褶皺帶江達(dá)-鶴慶-大理含礦富堿斑巖帶的代表性礦床之一，位于揚(yáng)子陸塊麗江-鹽源臺(tái)緣坳陷內(nèi)(圖1， 李文昌等, 2001; 潘桂棠等, 2003; 侯增謙等, 2004)。

區(qū)內(nèi)出露地層主要為一套平行不整合于晚二疊世峨眉山玄武巖(P3e)之上的三疊紀(jì)地層，包括中窩組(T3z)、北衙組(T2b)碳酸鹽巖及松桂組(T3sg)、青天堡組(T1q)碎屑巖， 其上覆有寶相寺組(E2b)磨拉石與三營組(N2s)河湖相含砂礫粘土、砂礫巖以及更新世殘坡積相灰質(zhì)角礫巖(Q1-2p)。其中，北衙組及其與青天堡組分界處為主要的蝕變和容礦地層；在三營組河湖相沉積局部地段，尚發(fā)育殘坡積型鐵金礦體(和中華等, 2013)。

圖 1 區(qū)域地質(zhì)及北衙金多金屬礦床地質(zhì)簡圖[據(jù)潘桂棠等(2003)、云南黃金礦業(yè)集團(tuán)股份有限公司(2014)云南黃金礦業(yè)集團(tuán)股份有限公司. 2014. 云南省鶴慶縣北衙鐵金礦資源儲(chǔ)量核實(shí)報(bào)告(五期)(內(nèi)部資料).、成都地質(zhì)調(diào)查中心(2015)成都地質(zhì)調(diào)查中心. 2015. 北衙地區(qū)三維地質(zhì)調(diào)查成果報(bào)告(內(nèi)部資料).修改]Fig. 1 Sketch tectonic map and geological map of the Beiya Fe-Au-polymetallic ore concentrated area ( modified after Pan Guitang et al., 2003 , Yunnan Gold Mining Group Co. Ltd., 2014云南黃金礦業(yè)集團(tuán)股份有限公司. 2014. 云南省鶴慶縣北衙鐵金礦資源儲(chǔ)量核實(shí)報(bào)告(五期)(內(nèi)部資料). and Chengdu Center of Geological Survey, 2015成都地質(zhì)調(diào)查中心. 2015. 北衙地區(qū)三維地質(zhì)調(diào)查成果報(bào)告(內(nèi)部資料).)Ⅰ—揚(yáng)子陸塊； Ⅱ—德格-中咱陸塊； Ⅲ—芒康-思茅陸塊； 1—全新世沖洪積相含砂礫粘土； 2—更新世殘坡積相灰質(zhì)角礫巖； 3—中、上新世河湖相含砂礫粘土、砂礫巖； 4—北衙組四段； 5—北衙組三段； 6—北衙組二段； 7—北衙組一段； 8—青天堡組； 9—峨眉山玄武巖； 10—二長花崗斑巖； 11—黑云母二長花崗斑巖； 12—煌斑巖； 13—產(chǎn)狀； 14—角度不整合界線； 15—實(shí)測及推測界線； 16—實(shí)測及推測斷層； 17—隱伏基底斷裂大致位置； 18—KT52礦體； 19—樣品位置/鉆孔位置和樣品編號(hào)：1—8ZK08-279m; 2—79ZK06-240m; 3—79ZK06-156m; 4—DC308-B2-2; 5—86ZK3-412m; 6—90ZK5-373m; 7—64ZK39-447.7m; 8—58ZK23-217.4m; 9—34ZK4-179m; 10—34ZK4-191m; 11—56ZK7-1-B2; 12—56ZK34-207m; 13—56ZK34-225.3 m; 14—56ZK34-226.4 mⅠ—Yangtze block; Ⅱ—Dege-Zhongdian block; Ⅲ—Mangkang-Simao block; 1—Holocene alluvial and proluvial clay containing gravel; 2—Pleistocene elluvium-deluvial calcareous breccia; 3—Miocene and Pliocene fluvial-lacustrine glutenite and clay containing gravel; 4—4th member of the Beiya Formation; 5—3rd member of the Beiya Formation; 6—2nd member of the Beiya Formation; 7—1st member of the Beiya Formation; 8—Qingtianbao Formation; 9—Emeishan basalt; 10—monzogranite porphyry; 11—biotite monzogranite porphyry; 12—lamprophyre vein; 13—attitude; 14—angular unconformity boundary; 15—measured and inferred geological boundary; 16—measured and inferred faults; 17—location of the concealed basement fault; 18—KT52 orebody; 19—sampling location (drill hole position) and sample number

構(gòu)造以SN向?yàn)橹?，自東而西可劃分為松桂-北衙復(fù)式向斜、向東陡傾的馬鞍山斷裂帶和向西緩傾的逆沖褶皺帶(成都地質(zhì)調(diào)查中心，2015)成都地質(zhì)調(diào)查中心. 2015. 北衙地區(qū)三維地質(zhì)調(diào)查成果報(bào)告(內(nèi)部資料).。其中，馬鞍山斷裂帶自南向北控制了焦石硐、紅泥塘、萬硐山、獅子山、鋪臺(tái)山等富堿斑巖體(脈)的縱向產(chǎn)出。物探數(shù)據(jù)表明，區(qū)內(nèi)存在兩條近EW向隱伏斷裂，影響了白沙井、紅泥塘、馬頭灣、干海子、南大坪等與成礦相關(guān)的富堿斑巖體(脈)橫向產(chǎn)出(蔡新平等, 1991a; 葛良勝等, 1999)。北衙礦床即位于東部松桂-北衙復(fù)式向斜南部翹起端的北衙向斜核部及其兩翼，分布在EW向隱伏斷裂與SN向弧形展布的馬鞍山次級(jí)斷裂交匯處的萬硐山、紅泥塘一帶(圖1)。其中，SN向斷裂具多期次壓扭性活動(dòng)特征，局部發(fā)育鐵金角礫巖型礦體，圍巖裂隙內(nèi)充填磁(-赤)鐵礦脈。在紅泥塘礦段，還發(fā)育有巖漿膠結(jié)玄武巖、砂巖、灰?guī)r等角礫巖塊組成的隱爆角礫巖。

富堿斑巖體具有多期次、多階段侵入特征，沿SN向斷裂侵位，局部順近EW向、NE-SW向破礦斷裂成組穿插有煌斑巖、黑云正長斑巖脈等(成都地質(zhì)調(diào)查中心，2015)成都地質(zhì)調(diào)查中心. 2015. 北衙地區(qū)三維地質(zhì)調(diào)查成果報(bào)告(內(nèi)部資料).。其中，萬硐山礦段最為典型，富堿斑巖可劃分為兩個(gè)階段，表現(xiàn)為晚階段的灰白色二長花崗斑巖(存在細(xì)粒、細(xì)脈浸染狀硫化物礦化)呈火焰狀穿插于早階段的黃褐色二長花崗斑巖內(nèi)(存在粒狀、脈狀褐鐵礦及磁鐵礦化)。礦區(qū)深部鉆孔揭露及外圍也見含角閃石二長花崗斑巖(脈)體，具斑狀結(jié)構(gòu)，存在較多(1%～2%)的角閃石及云母斑晶，呈團(tuán)狀、囊狀包裹于二長花崗斑巖內(nèi)(如干海子巖體)，或從外向內(nèi)，由含角閃石二長花崗斑巖逐漸過渡為二長花崗斑巖(如鋪臺(tái)山巖體)(成都地質(zhì)調(diào)查中心，2015)成都地質(zhì)調(diào)查中心. 2015. 北衙地區(qū)三維地質(zhì)調(diào)查成果報(bào)告(內(nèi)部資料).，也表現(xiàn)出多階段侵入特征。

2 蝕變與礦化特征

區(qū)內(nèi)原生礦化及其相關(guān)蝕變總體圍繞萬硐山、紅泥塘斑巖邊部陡緩過渡處和圍巖裂隙、層間破碎帶內(nèi)發(fā)育，主要產(chǎn)于北衙組中下部(T2b1+2)的瘤狀、豹斑狀灰?guī)r和泥質(zhì)灰?guī)r及北衙組上部(T2b3+4)的砂屑白云巖、微晶灰?guī)r內(nèi)及其與青天堡組(T1q)砂巖夾泥巖的巖性界面處。由巖體接觸帶向外，總體具有斑巖-礦體-蝕變-圍巖的分帶特征(牛浩斌等， 2015)，主要為近端的鐵金礦化體，向外逐漸過渡為硅灰石、石榴子石矽卡巖，遠(yuǎn)端則為沿?cái)嗔褞Ъ皟蓚?cè)圍巖發(fā)育的大量金屬硫化物礦化(體)及面型硅化、碳酸鹽化(圖2)。

原生鐵金礦化(體)可分為3類：脈(囊)狀充填型、條帶(透鏡、團(tuán)塊)狀交代型或矽卡巖型以及熱液角礫巖型(圖3a)。主要礦(化)體在平面上呈南北向展布，剖面上受巖體兩側(cè)不同巖性段的層間滑脫帶控制，總體產(chǎn)在F1、F2、F3順層滑脫破碎帶內(nèi)，呈似層狀、透鏡狀，具膨縮、分枝、尖滅特征，厚約0～70 m不等，S-N向延伸超過3 km，走向長度明顯大于傾向長度(圖2)。由主斑巖體近端至遠(yuǎn)端，其礦物組合存在①磁鐵礦+褐鐵礦+金(Mag+Lm+Au)帶、②磁鐵礦+褐鐵礦+金+黃鐵礦+菱鐵礦+方鉛礦+黃銅礦(Mag+Lm+Au+Py+Sd+Gn+Ccp)帶、③金+黃鐵礦+菱鐵礦+方鉛礦(Au+Py+Sd+Gn)帶、④菱鐵礦+方鉛礦(Sd+Gn)帶等高溫向低溫礦物漸變分帶性(圖2)。其中，菱鐵礦化主要以菱鐵礦與方鉛礦等其他金屬硫化物共生的形式在③和④帶內(nèi)產(chǎn)出，②帶內(nèi)局部以菱鐵礦、穆磁鐵礦礦物共生形式產(chǎn)出，并與黃鐵礦、黃銅礦共(伴)生，但規(guī)模極為有限。宏觀上，菱鐵礦化由巖體向外依次有穆磁鐵礦-菱鐵礦組合(Sd1)、(含)黃鐵黃銅礦-穆磁鐵礦-菱鐵礦組合(Sd2)及方鉛礦-菱鐵礦組合(Sd3)3種類型，也表現(xiàn)出規(guī)律性的礦物(組合)分帶特征。

主要礦體中礦物(組合)共(伴)生及其脈體穿插關(guān)系(圖3)顯示，菱鐵礦及金屬硫化物礦化明顯晚于磁鐵礦礦化，硅化、碳酸鹽化晚于矽卡巖化?？傮w上，可劃分為兩個(gè)蝕変-礦化階段：Ⅰ階段，矽卡巖化及磁鐵礦化、磁鐵礦-赤鐵礦化階段，呈團(tuán)狀、條帶狀產(chǎn)于斑巖、圍巖接觸帶附近；Ⅱ階段，硅化、鉀化、碳酸鹽及金屬硫化物礦化階段，多呈脈狀、囊狀產(chǎn)于斑巖、圍巖、鐵礦體內(nèi)以及層間破碎帶及溶蝕坑洞內(nèi)，并在斑巖接觸的矽卡巖邊部形成熱烘烤邊、密集石英細(xì)脈、菱鐵礦及黃鐵礦等金屬硫化物礦化現(xiàn)象(牛浩斌等， 2015)。根據(jù)掃描電鏡分析結(jié)果結(jié)合前人對(duì)金的賦存狀態(tài)研究(云南黃金礦業(yè)集團(tuán)股份有限公司，2011)云南黃金礦業(yè)集團(tuán)股份有限公司. 2011. 北衙鐵金礦區(qū)詳查報(bào)告(內(nèi)部資料).，金以粒間、裂隙自然金形式賦存于黃鐵礦等主要載金礦物之中，整體黃鐵礦整體呈脈狀、囊狀集合體富集于Ⅰ階段磁-赤鐵礦體及圍巖內(nèi)裂隙、孔洞內(nèi)(牛浩斌等， 2015)，均與菱鐵礦同屬Ⅱ階段礦化產(chǎn)物，并與黃鐵礦、方鉛礦、黃銅礦等關(guān)系密切。因此，本文選取菱鐵礦為對(duì)象進(jìn)行系統(tǒng)的礦物化學(xué)研究，可有效示蹤成礦作用過程，有利于查明金的沉淀機(jī)制。

圖 3 北衙鐵金多金屬礦床菱鐵礦礦化特征Fig. 3 Mineral alteration and siderite characteristics of the Beiya Fe-Au-polymetallic deposita—Ⅱ階段菱鐵礦沿磁鐵礦角礫間隙充填膠結(jié)(采自56ZK7-1鉆孔356 m)； b—菱鐵礦與保留赤鐵礦假像的針狀、長柱狀穆磁鐵礦(Ⅱ階段早期)共生，其解理內(nèi)具赤鐵礦殘留(采自56ZK34鉆孔207 m，反射光)； c—Ⅱ階段片狀菱鐵礦自形晶與方鉛礦、(磁)黃鐵礦、黃銅礦等共生(采自72ZK17鉆孔148 m)； d—Ⅱ階段的菱鐵礦與方鉛礦、(磁)黃鐵礦、黃銅礦等共生(采自68ZK30鉆孔440.50 m)； e—Ⅱ階段的菱鐵礦與方鉛礦等金屬硫化礦物共生(采自34ZK4鉆孔179 m，反射光)； f—Ⅱ階段含稠密團(tuán)斑狀方鉛礦的菱鐵礦脈(采自55ZK19鉆孔217.5m，55ZK19鉆孔310 m，透射光); Mag—磁鐵礦； Mgh—磁-赤鐵礦； Lm—褐鐵礦； Gn—方鉛礦； Sp—閃鋅礦； Ccp—黃銅礦； Py—黃鐵礦； Po—磁黃鐵礦； Ccl—硅孔雀石； Grt—石榴子石； Ep—綠簾石； Chl—綠泥石； Qtz—石英； Sd—菱鐵礦； ηγπ1—Ⅰ階段二長花崗斑巖； ηγπ2—Ⅱ階段二長花崗斑巖； KT—礦體a—Ⅱ-stage-siderite cementing magnetite breccia (located at 356 m of 56ZK7-1); b—siderites (located at 226.4m of 56ZK34) and magnetites with the martites, and residual hematites in magnetites’ cleavages (located at 207 m of 56ZK34, reflectivity); c—Ⅱ-stage-siderites of lamellar crystal, gelenites, pyrites (pyrrhotites), chalcopyrites, etc. (located at 148 m of 72ZK17); d—paragenetic characteristics of the Ⅱ-stage siderites, gelenites, pyrites (pyrrhotites), chalcopyrites, etc. (located at 440.50 m of 68ZK30) ; e—Ⅱ-stage paragenetic siderites and the metal sulfide minerals of gelenites (located at 179 m of 34ZK4, reflectivity); f—Ⅱ-stage-siderite-veins within porphyritic gelenites (located at 217.5 m of 55ZK19 and 310 m of 55ZK19， transmissivity); Mag—magnetite; Mgh—magnetic hematite; Lm—limonite; Gn—gelenite; Sp—sphalerite; Ccp—chalcopyrite; Py—pyrite; Po—pyrrhotite; Ccl—chrysocolla; Grt—garnet; Ep—epidote; Chl—chlorite; Qtz—quartz; Sd—siderite; ηγπ1—Ⅰ-stage monzogranite porphyry; ηγπ2—Ⅱ-stage monzogranite porphyry; KT—orebody

3 菱鐵礦礦物學(xué)特征

3種類型的菱鐵礦分別具有以下的礦物學(xué)特征。

(1) 穆磁鐵礦-菱鐵礦共生類型(Sd1型)： 主要表現(xiàn)為乳白色、米黃色的粒狀、自形片狀菱鐵礦集合體與長柱狀、針狀穆磁鐵礦自形晶集合體緊密共生。其中，穆磁鐵礦主要呈鋼灰色、灰黑色，長柱狀、針狀、粒狀，自形-半自形晶，不規(guī)則條帶狀、團(tuán)狀產(chǎn)出，晶徑一般為1～3 mm，含量多>60%，常先于菱鐵礦結(jié)晶沉淀；菱鐵礦一般以晶簇狀、粒狀集合體等充填于穆磁鐵礦集合體間隙內(nèi)(圖3b)。

(2) (含)黃鐵黃銅礦-穆磁鐵礦-菱鐵礦共生類型(Sd2型)： 與穆磁鐵礦-菱鐵礦共生類型特征一致，僅零星伴生有(磁)黃鐵礦、黃銅礦等，自形-半自形晶，多呈浸染狀、團(tuán)斑狀產(chǎn)出(圖3b)。

(3) 方鉛礦-菱鐵礦共生類型(Sd3型)：菱鐵礦與方鉛礦關(guān)系密切，常充填于方鉛礦晶體邊緣或間隙，呈條帶狀、不規(guī)則透鏡狀、脈狀及團(tuán)狀產(chǎn)出(圖3f)；其中，菱鐵礦主要呈乳白色、米黃色的片狀、粒狀集合體產(chǎn)出，具不規(guī)則粒狀(粒徑0.006～0.03 mm)(云南黃金礦業(yè)集團(tuán)股份有限公司，2011)云南黃金礦業(yè)集團(tuán)股份有限公司. 2011. 北衙鐵金礦區(qū)詳查報(bào)告(內(nèi)部資料).、自形片狀(大小約為3～5 mm)晶形(圖3f)，并發(fā)育晶洞、晶簇，含量一般在60%～70%之間；方鉛礦一般為鋼灰色，呈脈狀、條帶狀及團(tuán)狀產(chǎn)出(圖3f)，含量約30%～40%。另外，菱鐵礦集合體內(nèi)常發(fā)育浸染狀、團(tuán)斑狀的黃鐵礦、黃銅礦、毒砂等，多為自形-半自形晶，菱鐵礦則呈塊狀或不規(guī)則粒狀集合體分布在這些硫化物的邊部(圖3c～3f)。

4 樣品采集與測試結(jié)果

4.1 樣品采集

本次采集了14件菱鐵礦樣品，包括13件鉆孔巖芯樣及1件地表露頭樣，分屬萬硐山、桅桿坡、鍋蓋山等礦段。對(duì)于所采集樣品，均分離挑選高純度的菱鐵礦單礦物，采用ICP-MS法對(duì)菱鐵礦進(jìn)行了單礦物的稀土和微量元素含量化學(xué)分析。其中，菱鐵礦單礦物分選工作在河北省廊坊區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所實(shí)驗(yàn)室完成，用常規(guī)方法將巖石樣品粉碎至300 μm左右，經(jīng)淘洗、重選富集，再經(jīng)磁選和密度分選后，在雙目鏡下進(jìn)一步分離和挑選菱鐵礦單礦物，純度達(dá)到98%以上。菱鐵礦單礦物ICP-MS測試在國家地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測試中心完成，分析精度達(dá)10-6。同時(shí)，對(duì)5件樣品中的菱鐵礦進(jìn)行了電子探針測試，分析了52個(gè)測點(diǎn)的主要元素含量。電子探針測試(EMPA)在自然資源部西南礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測中心完成，所用的電子探針分析儀型號(hào)為GHIMADZU EMPA1600，分析精度達(dá)0.01%，加速電壓15 kV，電流20 nA，束斑20 μm。由于Na、Si、Al、K、Ti、Cr含量多在檢出限附近，誤差較大，本次僅選取Mg、Ca、Mn、Fe含量進(jìn)行分析討論。

4.2 測試結(jié)果

主量元素組成電子探針分析結(jié)果顯示，相對(duì)磁鐵礦(成都地質(zhì)調(diào)查中心，2015)成都地質(zhì)調(diào)查中心. 2015. 北衙地區(qū)三維地質(zhì)調(diào)查成果報(bào)告(內(nèi)部資料).，菱鐵礦總體上具有貧Si、Ti、Al、Na、K，富Ca、Mg 、Mn特征(表1)。其中，菱鐵礦礦物內(nèi)SiO2含量0～0.09%，TiO2含量為0～0.02%，Al2O3含量為0～0.05%，較磁鐵礦SiO2(0.19～4.85%)、TiO2(0.01%～0.74%)、Al2O3(0.05%～1.03%)含量平均低1個(gè)數(shù)量級(jí)；Na2O(菱鐵礦： 0～0.15%；磁鐵礦： 0～0.27%)、K2O(菱鐵礦： 0～0.03%；磁鐵礦： 0～0.11%)相對(duì)變化較小，但均接近檢測限。 從Sd1、Sd2到Sd3， MgO含量分別集中變化在1.54%～4.54%(平均2.83%)、2.94%～3.32%(平均3.04%)、1.01%～3.80%(平均2.51%)之間，CaO含量分別集中變化在0.41%～0.77%(平均0.65%)、1.10%～2.35%(平均1.80%)、1.72%～3.49%(平均2.54%)之間，MnO含量分別集中變化在4.33%～6.97%(平均5.16%)、7.38%～7.57%(平均7.51%)、6.31%～9.82%(平均8.05%)之間。除MgO含量略微降低外，CaO、MnO含量總體呈升高的趨勢，并且整體比磁鐵礦MgO(0～0.224%)、CaO(0～0.28%)、MnO(0～0.159%)含量平均高出1個(gè)數(shù)量級(jí)。

稀土元素組成上，Sd1型菱鐵礦ΣREE值變化于5.93×10-6～6.4×10-6之間(表2)，LREE/HREE值為0.35～0.60，(La/Yb)N=0.20～0.28，具輕稀土元素虧損、重稀土元素富集、總體平緩略左傾的REE配分曲線(%)；δEu=1.17～1.22，δCe=0.92～0.98，顯示弱Eu負(fù)異常，無明顯Ce異常，(La/Sm)N=0.86～0.87，(Gd/Yb)N=0.41～0.56，(Y/Ho)N=22.9～25.0，輕稀土元素分餾程度較重稀土元素略強(qiáng)。Sd2型菱鐵礦ΣREE值變化于24.50×10-6～61.88×10-6之間，LREE/HREE值為2.32～9.54，(La/Yb)N=2.10～12.11，略富集輕稀土元素、虧損重稀土元素、具平緩略右傾的REE配分曲線(圖4)；δEu=0.55～0.93，δCe=0.98～0.99，存在弱Eu正異常，無明顯Ce異常，(La/Sm)N=1.26～3.78，(Gd/Yb)N=1.83～2.12，(Y/Ho)N=21.2～24.1，輕、重稀土元素分餾程度總體相似。Sd3型菱鐵礦ΣREE值為5.22×10-6～119.53×10-6，集中變化于14.38×10-6～31.90×10-6之間，LREE/HREE值為2.56～35.11，集中于5.22～20.75，(La/Yb)N值為2.40～89.78，集中在10.04～27.14之間，強(qiáng)烈富集輕稀土元素，虧損重稀土元素，具明顯右傾的REE配分曲線(圖4)；δEu=1.26～86.10，δCe=0.68～0.99，總體存在強(qiáng)烈Eu正異常和弱Ce負(fù)異常，(La/Sm)N=1.38～10.41，(Gd/Yb)N=1.27～6.35，(Y/Ho)N=24.5～36.4(部分樣品Ho低于檢測限，Y/Ho或更大)，輕、重稀土元素分餾程度相似。

表 1 北衙鐵金多金屬礦床菱鐵礦EMPA主量元素組成特征表wB/%Table 1 Major element composition of siderites by EMPA ( electron microprobe analysis ) in the Beiya Fe-Au-polymetallic deposit

注： 相同樣品分析編號(hào)者表示同一樣品多點(diǎn)測試結(jié)果; “-”表示未檢測或低于檢測限值；其中，CO2未列于表中。

表 2 北衙鐵金多金屬礦床菱鐵礦ICP-MS微量元素組成特征表 wB/10-6Table 2 Trace elements composition of siderites by ICP-MS (Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry ) in the Beiya Fe-Au-polymetallic deposit

注： <0.05、 <0.01以“0”計(jì)算，“-”為未檢測； 標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)源自Bontony(1984)。

圖 4 北衙鐵金多金屬礦床菱鐵礦稀土元素標(biāo)準(zhǔn)化圖解Fig. 4 Normalized REE patterns of siderite in the Beiya Fe-Au-polymetallic deposit標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)源于Boyton (1984)； 富堿斑巖、磁鐵礦配分型式引自成都地質(zhì)調(diào)查中心(2015)成都地質(zhì)調(diào)查中心. 2015. 北衙地區(qū)三維地質(zhì)調(diào)查成果報(bào)告(內(nèi)部資料).，石英流體包裹體REE配分型式引自肖曉牛等(2011)Normalized data from Boynton(1984); REE patterns of the alkali-rich porphyries and magnetites after Chengdu Center of Geological Survey, 2015成都地質(zhì)調(diào)查中心. 2015. 北衙地區(qū)三維地質(zhì)調(diào)查成果報(bào)告(內(nèi)部資料)., REE patterns of the quartz fluid inclusions after Xiao Xiaoniu et al., 2011.

其他微量元素方面，菱鐵礦較磁鐵礦均值低1個(gè)數(shù)量級(jí)，強(qiáng)虧損Th、U、Zr、Hf、Nb、Ta等高場強(qiáng)元素(HFSE)與Rb、Ba等大離子親石元素(LILE)，并虧損Cu、Ni、Cr、W、Ag、Ti、V等過渡元素，而Co、Sr、Sc、Zn等元素含量則保持相對(duì)穩(wěn)定，整體上具有相似的趨勢特征和配分型式(圖5)。從Sd1、Sd2到Sd3，菱鐵礦微量元素也存在規(guī)律性的變化(圖5)： Sc含量從3.05×10-6～5.75×10-6漸降為0.18×10-6～2.85×10-6，Yb含量自0.72×10-6～0.98×10-6減少為0.06×10-6～0.53×10-6，而Ag含量則由0～0.025×10-6增加至0.26×10-6～1.55×10-6，Ti/V值從2.33～8.82變化至0.74～>238，Ni/Co值也由1.15～13.14變化至1.13～49.39，總體上反映Ti、Ni含量增高和V、Co含量減少的趨勢特征。

5 討論

5.1 菱鐵礦的成因分析

圖 5 北衙鐵金多金屬礦床菱鐵礦微量元素標(biāo)準(zhǔn)化圖解Fig. 5 Normalized trace elements patterns of siderite in the Beiya Fe-Cu polymetallic deposit標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)源自Wood等(1979); 磁鐵礦數(shù)據(jù)引自成都地調(diào)中心(2015)成都地質(zhì)調(diào)查中心. 2015. 北衙地區(qū)三維地質(zhì)調(diào)查成果報(bào)告(內(nèi)部資料).normalized data from Wood et al., 1979; the data of magnetites after Chengdu Center of Geological Survey, 2015成都地質(zhì)調(diào)查中心. 2015. 北衙地區(qū)三維地質(zhì)調(diào)查成果報(bào)告(內(nèi)部資料).

同樣，從磁鐵礦階段，經(jīng)Sd1、Sd2到Sd3，ΣREE值逐漸增大(磁鐵礦ΣREE=2.81×10-6～13.92×10-6，成都地質(zhì)調(diào)查中心， 2015成都地質(zhì)調(diào)查中心. 2015. 北衙地區(qū)三維地質(zhì)調(diào)查成果報(bào)告(內(nèi)部資料).)，也顯示成礦流體與圍巖間的水巖反應(yīng)在這一過程中扮演著重要的角色。3類菱鐵礦的REE特征參數(shù)及配分型式存在規(guī)律性的變化，若將Sd1、Sd3作為兩個(gè)組成端員，Sd2則具有過渡組成特點(diǎn)，說明各類型菱鐵礦實(shí)為同一成礦體系礦質(zhì)連續(xù)沉淀的結(jié)果，這可能也是菱鐵礦微量元素具有相似的趨勢特征的原因(圖5)。而從Sd1、Sd2到Sd3，Ti、Ni含量增高和V、Co含量減少的趨勢特征，顯示早期熱液交代成礦向晚期充填成礦方式轉(zhuǎn)變過程中成分的變化，特別是Ag含量的增高，表明充填成礦方式可能更有利于礦質(zhì)富集，并形成大規(guī)模的菱鐵礦化。Ti與高場強(qiáng)元素(HFSE)Zr、Hf、Nb、Ta在各類型菱鐵礦間變化較小(圖6)， 并呈一定函數(shù)關(guān)系(Nielsenetal., 1994; Nielsenetal., 2000)，指示不同類型菱鐵礦盡管存在多階段性的成礦過程，但同時(shí)也具有相同的物質(zhì)來源和成因(Nadoll, 2009)。

5.2 成礦作用過程

5.2.1 成礦物質(zhì)的示蹤

圖 6 北衙鐵金多金屬礦床菱鐵礦主量、微量元素組成特征Fig. 6 Major and trace elements diagrams of siderite in the Beiya Fe-Au-polymetallic deposit

另外，稀土元素Y-Ho及高場強(qiáng)元素(HFSE)Zr-Hf、Nb-Ta存在相近離子半徑和電價(jià)，在同一熱液體系中具有比較穩(wěn)定的Y/Ho、Zr/Hf、Nb/Ta值，當(dāng)體系發(fā)生熱液活動(dòng)或水巖反應(yīng)等變化時(shí)，上述元素會(huì)產(chǎn)生明顯的分異，相應(yīng)比值也會(huì)發(fā)生較大變化(Bauetal., 1995； Yaxleyetal., 1998)。Ⅱ階段早中期的Sd1、Sd2菱鐵礦的Y/Ho值總體變化較小(Y/Ho=21.2～25.0，表2)，僅Sd3菱鐵礦的Y/Ho值變化較大(Y/Ho=24.5～36.4)，總體與Ⅰ階段的磁鐵礦(Y/Ho=22.3～28.8)成都地質(zhì)調(diào)查中心. 2015. 北衙地區(qū)三維地質(zhì)調(diào)查成果報(bào)告(內(nèi)部資料).、富堿斑巖(Y/Ho=24.4～31.3)成都地質(zhì)調(diào)查中心. 2015. 北衙地區(qū)三維地質(zhì)調(diào)查成果報(bào)告(內(nèi)部資料).較為一致，表明Ⅱ階段晚期的成礦流體組成、性質(zhì)雖發(fā)生了較大變化，甚至有外來流體加入，但不同類型菱鐵礦與磁鐵礦實(shí)為同一成礦流體分階段演化的產(chǎn)物；同時(shí)，Ti/V、Ni/Co值及高場強(qiáng)元素(HFSE)Zr、Hf、Nb、Ta含量具有相似的變化，與I階段磁鐵礦(Ti/V=0.61～16.93，Ni/Co =1.05～245.3，Y/Ho=18.6～31.2)成都地質(zhì)調(diào)查中心. 2015. 北衙地區(qū)三維地質(zhì)調(diào)查成果報(bào)告(內(nèi)部資料).基本保持一致。

5.2.2 流體性質(zhì)的演變

綜上，富堿斑巖結(jié)晶分異出的富鐵質(zhì)流體在縱向及橫向上運(yùn)移過程中，經(jīng)歷了高溫、氧化向低溫、還原性質(zhì)的轉(zhuǎn)變，并依次形成了巖體邊部及圍巖裂隙內(nèi)的有限矽卡巖化、磁鐵礦、磁-赤鐵礦(Ⅰ階段)和遠(yuǎn)離巖體的碳酸鹽化、方鉛礦、菱鐵礦(Ⅱ階段)，且以穆磁鐵礦及黃鐵黃銅礦等金屬硫化物析出標(biāo)志著成礦流體性質(zhì)關(guān)鍵轉(zhuǎn)變，同時(shí)金以黃鐵礦為主要載金礦物發(fā)生沉淀富集；而菱鐵礦化大范圍發(fā)育，也暗示著成礦流體及金、銀、鉛等礦質(zhì)規(guī)模巨大，顯然具有重要的成礦、找礦意義。

6 結(jié)論

(1) 北衙鐵金礦床發(fā)育穆磁鐵礦型(Sd1)、(含)黃鐵黃銅礦-穆磁鐵礦型(Sd2)和方鉛礦型(Sd3)3種類型的菱鐵礦，其主微量元素組成特征表明各類型菱鐵礦具有一致的成礦物質(zhì)來源和成因，并與早期磁鐵礦一起均為同一源區(qū)含礦質(zhì)流體分階段演化產(chǎn)物。

(2) 從成礦階段Ⅰ到Ⅱ，成礦環(huán)境及富鐵質(zhì)流體由高溫、氧化性環(huán)境逐漸向較低溫、還原性環(huán)境過渡，并以穆磁鐵礦生成為標(biāo)志，出現(xiàn)大量黃鐵礦、黃銅礦等載金礦物和方鉛礦、菱鐵礦，具有由內(nèi)向外的礦化分帶性。

(3) 巖漿熱液為主的成礦流體沿圍巖裂隙交代，氧化還原條件的改變控制了不同類型金屬礦物(氧化物、硫化物、碳酸鹽)及金的富集沉淀，構(gòu)成北衙鐵金多金屬礦床的主要成礦機(jī)制。

致謝野外期間得到了云南黃金礦業(yè)集團(tuán)北衙項(xiàng)目部各位領(lǐng)導(dǎo)、同仁的大力支持；室內(nèi)樣品測試得到了國家地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測試中心馬天芳、李松老師和成都地質(zhì)調(diào)查中心徐金沙、程萬華等老師的熱心幫助；另外，特別感謝兩位審稿人對(duì)本文提出的真知灼見，在此表示由衷感謝！