黄金科学技术
GoldScienceandTechnology
Vol.11,No.2Mar.2003
焦家金矿床成矿元素富集及成因分析
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庞绪成1、,王玉平2,郑广玉2,张华东2,许道学2,孙宝晶2(1.成都理工大学,成都 610059;2.山东黄金集团有限公司焦家金矿,山东 莱州 261441)
中深成特点,其主要成矿温度为250~320e,压力800@10-5Pa,fo2=摘 要 焦家金矿床具中温、10-34
~10-36。S、C、Pb同位素分布集中,反映了成矿环境较稳定;成矿金来源以胶东群含金建造为主、
深部物质来源为辅。成矿热液中的水以大气降水为主,岩浆及变质水也有少量加入,反映了成矿的长期性和继承性,同时也说明区域性的深大断裂)焦家断裂对金的成矿控制作用明显。
关键词:金矿床;地球化学;成因;焦家金矿
中图分类号:P618 文献标识码:A 文章编号:1005-2518(2003)02-0015-05
研究成矿物质来源的途径包括对矿体及围岩的化学成分的对比研究,物质迁移过程中的化学平衡研究及流体包裹体及同位素的
研究等,其中同位素的研究对解释成矿物质的来源最为重要。下面以焦家金矿为例,说明如何研究成矿物质的来源。
为金的矿源层,热源来自于岩体本身[1-
5]
。
从区域上看,玲珑及焦家金矿田均对应着胶东金高背景区中规模最大、强度最高的金异常区(图1),其中最著名的大型、特大型金矿床位于异常的浓集中心地带,小型矿床则与局部高值异常相对应[6]。异常带与区域构造带相吻合,说明了胶东地区构造对成矿的控制作用。焦家金矿床围岩蚀变自断裂带(中心)向两侧呈对称分带,自主断面向下盘依次可分为:主裂面断层泥、黄铁绢英岩化带、黄铁绢英岩化碎裂岩带、(黄铁)绢英岩化花岗质碎裂花岗岩带和红化(黄铁)绢英岩化碎裂花岗岩带,其中红化包括钾长石化及受Fe3+浸染的钠长石化。
1 地质概况
焦家金矿床位于鲁东隆起的北缘、郯(城))庐(江)大断裂东侧的次级NE-NNE向断裂)焦家断裂带下盘的花岗岩中。矿体走向一般20~60b,主矿体倾向NW,倾角24~70b,并具上陡下缓的趋势;3#脉群的小矿体倾向SE或NW,倾角在55b以上。与金矿成矿有关的上太古界胶东群斜长角闪(片麻)岩,金的丰度值为10.15@10,约为地球克拉克值的3倍。金的浸出试验证实了胶东群地层中的金具有活化迁移性
[1]-9
2 成矿流体包裹体特征
焦家金矿床的包裹体:含水量在含矿蚀变岩中高,在远矿构造蚀变岩中降低,到未蚀变的花岗岩围岩中最低,反映了成矿流体在破碎带中富集;流体包裹体中阳离子组成比较复杂,除常量元素K、Na等外,Cu
+
+
2+
。玲珑及郭家
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玲等花岗岩类岩石(直接赋矿围岩)和岩体内的胶东群残留体的含金量却只有1.9@10-~6.8@10
-9
,多数研究者认为胶东群地层、
X收稿日期:2002-08-08;修订日期:2002-10-13
作者简介:庞绪成(1963-),男,高级工程师,从事矿床学方面的研究工作.
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黄 金 科 学 技 术 第11卷
Pb2+、Zn2+等元素均有一定含量;蚀变岩中流体包裹体成分以富K+为特征,在钾化阶段含量最高;流体包裹体中阴离子组成富含Cl-;ES在早期钾化阶段含量低,绢英岩化阶段增高,为钾化阶段的3~4倍。黄铁绢英岩化阶段ES又降低(表1)。
矿物包裹体中气相成分CO2和CH4的含量由蚀变早期向后期降低,利用它们的含量以及它们之间的平衡关系计算得出成矿溶液的fo2变化范围在10~10之间,反映矿床中金和其它硫化物是在较低的氧逸度条件下发生沉淀的。同时根据矿物中的包裹体均一温度和CO2的含量,利用H2O-NaCl-CO2体系中CO2的亨利系数图解计算得到矿区中CO2的分压平均为630@10Pa,用克劳修斯-克拉贝龙方程算出的温度是310e(相当矿区中平均矿化温度)时H2O的饱和蒸汽压为165@10-5Pa,由此估算出成矿的总压力800@10Pa(王鹤年等,1991)[8]。反映了焦家金矿的中深中温热液成矿特征。
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-5
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矿物包裹体中气相成分CO2和CH4的含量由蚀变早期向降低,利用它们的含量以及它们之间的平衡关系计算得出成矿溶液的fo2变化范围在10-34~10-36之间,反映矿床中金和其它硫化物是在较低的氧逸度条件下发生沉淀的。同时根据矿物中的包裹体均一温度和CO2的含量,利用H2O-NaCl-CO2
图1 焦家金矿区域地质图
1.第四系;2.元古界粉子山群;3.太古界胶东群斜
长角闪岩;4.花岗岩;5.地质界线;6.断层及产状;7.金异常等值线;8.金矿床
表1 焦家金矿石英包裹体成分
岩石名称(样数)黄铁绢英岩质碎粒岩(3)绢英岩化花岗质碎裂岩(2)绢英岩化碎裂状花岗岩(1)钾长石化碎裂状花岗岩(1)伟晶状钾长石化花岗岩(2)玲珑花岗岩(2)岩石名称(样数)黄铁绢英岩质碎粒岩(3)绢英岩化花岗质碎裂岩(2)绢英岩化碎裂状花岗岩(1)钾长石化碎裂状花岗岩(1)伟晶状钾长石化花岗岩(2)玲珑花岗岩(2)
H2O(mg)1.080.880.890.540.780.39Cu
2+
气体含量(mol)CO2CH47.087.6510.2516.1813.3414.75Pb
2+
阳离子浓度(mol)
Na0.080.120.120.330.412.65Cl
-+
0.380.820.942.423.154.19Zn
2+
K0.400.550.641.121.320.54F
-
+
Ca0.020.030.030.030.010.28ES0.080.120.160.040.040.27
2+
Mg0.00880.00510.020.010.0020.15元素比值Na/K0.200.220.190.290.314.91
+
+
2+
2Fe0.030.030.040.030.0070.38Cl/F11.008.3810.717.715.3811.90
--
阳离子浓度(mol)
0.00150.00110.0040.0060.00120.03
0.00540.00110.00860.00520.00850.06
0.00480.00180.00950.00440.050.04
0.550.670.750.540.481.19
0.050.080.070.070.090.10
第2期 庞绪成:焦家金矿床成矿元素富集及成因分析
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体系中CO2的亨利系数图解计算得到矿区中CO2的分压平均为630@10-5Pa,用克劳修斯-克拉贝龙方程算出的温度是310e(相当矿区中平均矿化温度)时H2O的饱和蒸汽压为165@10-5Pa,由此估算出成矿的总压力800@10-5Pa(王鹤年等,1991)[7]。反映了焦家金矿的中深中温热液成矿特征。
13DC在同一矿床及其间显示出强烈的一致
性,其变化区间为-3.4j~-5.86j之间,表明碳有一充分混合的固定来源。 焦家金矿的Pb同位素比较一致,206Pb/204Pb=17.203~17.370,207Pb/204Pb=15.340~15.462,208Pb/204Pb=37.815~37.890范围内波动,并落于B.R.Doe的铅同位素构造模式图(图2、图3)中的克拉通地壳区及地幔与
9]造山带之间[7、,表明成矿物质来源于胶东
[8]
3 同位素特征
3.1 硫、碳、铅同位素特征
34
焦家金矿同位素测试结果,DS含量较
群及深部。
3.2 氢、氧同位素特征
矿区内采取不同成矿阶段石英包裹体样品7件,其氢氧同位素数据如表2。根据石英-水分馏方程1000lnAx-y=10A/T+B算出的温度区间与成矿温度比较稳定,变化范围在380~260e,其中钾长石化阶段的温度较高,平均330e。黄铁绢英岩化阶段温度又降低至300e左右。
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将这此数据投到DD-DO关系图上,其投影点大都在大气降水和岩浆水一侧,晚期成矿阶段的投影点更接近天水线。结合区域焦家式金矿研究成果,认为成矿热液的水以大气降水为主,成矿过程中有岩浆水和变质水的加入(图4)。结合成矿物质的深部来源,可以认为,区域性的焦家深大断裂,在成
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高,为+9.8j~+10.74j(据南京大学,1984),与陨石硫正向偏离幅度较大,继承了胶东群变质岩和花岗岩硫同位素组成的特点,且成矿环境稳定,热波动也不大。
矿床中方解石、菱铁矿碳氧同位素组成
图2 焦家金矿铅同位素及地质环境
图4 焦家金矿床氢氧同位素在DD-D18O
关系图上的位置
图3 焦家金矿铅同位素特征
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黄 金 科 学 技 术 第11卷
10]
表2 石英包裹体氢氧同位素数据与相邻地区金矿的比较[9、(10-3)
金矿床焦家
D18O石英+10.40+13.74+13.55+13.50
DDH
2
O
DOH2O+3.94+9.69+4.59+4.54+5.01+8.38+5.78-0.97+6.13+1.88
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温度(e)320400250250200320250150320250
备注白色石英脉白色石英脉白色石英脉白色石英脉金)银)石英金属属硫
化物脉
白色石英脉石英)方解石脉白色石英脉白色石英脉
-75.40-32.99-88.90-95.80-75.60-68.30-61.00-72.10-71.30-73.30
三山岛
+13.97+14.58+14.74+11.18
玲珑
+12.33+10.84
矿过程中对热液水的提供起了重要的作用。3.3 稀土元素特征
焦家金矿的稀土元素特征见表3、图5。其特征是金矿石与胶东群地层的稀土含量、配分模式是一致的,均以富集轻稀土为特征,2Ce/2Y为4.70及4.72,反映了金矿形成与胶东群地层的同源性;而与围岩黑云母花岗岩的2Ce/2Y=0.656区分明显,说明金矿成矿与老地层之间有成因联系。3种岩石的稀土总量(2REE)从胶东群地层(125.773)y黑云母花岗岩(114.52)y金矿石(55.
[5]
778)依次降低,也说明从胶东群老地层-黑云母花岗岩-金矿床形成之间的成因演化关系。上述3种地质体的DEu依次为0.93、0.49、1.39,黑云母花岗岩的DEu明显亏损,金矿石本身则有明显的富集,而胶东群老地层则没有明显的富集或亏损,说明在胶东群地层的花岗岩化过程中,部分DEu向矿体转移富集。综合S、Pb、H、O同位素及稀土元素资料,可以判断出成矿物质主要来源于胶东群老地层。
表3 焦家金矿床稀土元素含量及特征参数(10-6)
元素黑云母花岗岩LaCePr
28.8754.904.86
23.6049.386.2823.624.721.4214.300.7374.5850.9642.716
胶东群
金矿石13.6523.472.949.481.830.7881.6110.2671.6820.3511.06
元素TmYbLuYEREEELREEEHREEELREE/EHREE
La/YbCe/YbDEu
黑云母花岗岩胶东群
0.100.390.113.66114.52109.634.9822.4248.6535.820.49
0.4312.6820.36725.00
金矿石0.5161.2680.20510.12
Nd17.90SmEuGdTbDyHoEr
2.430.671.830.321.430.240.47
125.77355.778109.02152.15816.2546.715.804.700.93
6.967.497.094.721.39
第2期 庞绪成:焦家金矿床成矿元素富集及成因分析
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4 结论
焦家金矿床受区域断裂及蚀变带控制。片麻状花岗岩在早期红化蚀变过程中迁入CaO、Na2O、K2O、TiO2、MnO、P2O5组分,迁出SiO2、Fe2O3、FeO、MgO组分,微量元素Au、Pb、Ni有不同程度的迁入,其它元素多为迁出组分,体积损失了7%;由红化花岗岩进一步蚀变为绢英岩时迁入SiO2、Fe2O3、FeO、MgO、K2O、MnO及绝大部分金属成矿元素,迁出CaO、Na2O,期间体积增加了10%。由片麻状花岗岩最终变成绢英岩的过程中体积增加了2%。成分的大范围交换为成矿元素的富集起了极其重要的作用。通过包裹体及同位素研究,确定焦家金矿床属中温、中深成矿床,其主要成矿温度为250-320e,压力800@10-5Pa,fo2=10-34
家断裂对金的成矿控制作用明显。参考文献
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ANALYSISOFORE-FORMATIONANDELEMENTSCONCENTRATIONINJIAOJIAGOLDDEPOSIT
PANGXucheng,WANGYuping,ZHENGGuangyu,
ZHANGHuadong2,XUDaoxue2,SUNbaojing
(1.ChengduUniversityofTechnology,Chengdu,Sichuan,610059China;2.JiaojiaGoldMineofShandongGold(Group)Co.Ltd.,ShandongLaizhou261441,China )Abstract:Jiaojiagolddepositiscontrolledbyregionfaultandalternationzone,theproducingtem-peraturerangesmainlyfrom250eto320e,thepressureis800@105Pa,fo2=10-34~10-36,theconcentrationofsulphur,carbonandleadisotopesreflectthestabilityofgeologicalsettings.ThegoldelementismostlyderivedfromJiaodonggroup,secondlyfromthedepth,hydrothermalismainlycomefrommeteoricwaterandmagneticwater,transformationwater,reflectingthelongandinheritore-formation.
Keywords:Golddeposit;Geochemistry;Origin;ShandongJiaojia
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