黑河市三道湾子石英脉型金矿稀土元素特征及矿床成因

　　摘要：三道湾子石英脉型金矿床位于松嫩陆块北缘、大兴安岭中段华力西褶皱系北东段，中生代火山盆地边部。石英脉金矿体赋存于晚侏罗世塔木兰沟组中基性安山岩中，与围岩硅化安山岩、安山岩稀土元素总量具明显的递减规律。安山岩δEu值小于1.0，稀土模式表现为负异常，硅化安山岩、含金石英脉δEu值大于1.0，稀土模式表现为正异常，轻重稀土分馏较明显，分馏指数较接近，各稀土配分曲线平滑缓右倾，空间上安山岩→硅化安山岩→含金石英脉呈上、中、下梯度关系，暗示了稀土元素由围岩安山岩→硅化安山岩→含金石英脉方向上的淋失、迁移。同时反映出含金石英脉与围岩并非同源岩浆演化的产物，这种变化与成矿流体演化有关，硅化及金矿化作用是由岩浆热液引起的。
　　关键词：三道湾子；含金石英脉；稀土元素；硅化安山岩；成矿流体；
　　
　　黑河市三道湾子岩金矿位于黑龙江省东北部，是我院通过区域地质调查发现的岩金矿床，随着近几年对该矿床的普查、详查工作的开展，获得的了许多精确有价值的地质资料。本文意在通过对矿区地球化学资料的分析探讨，以揭示岩金矿床的成因。
　　1．矿区地质概述
　　矿床位于松嫩陆块北缘，大兴安岭中段华力西褶皱系北东段[1]，出露的地层主要有中生界上侏罗统塔木兰沟组（图1），岩性主要为安山岩、安山质火山角砾岩，；侵入岩主要为晚三叠世三道湾子单元中粒二长花岗岩。塔木兰沟组火山岩呈不整合覆盖于三道湾子中粒二长花岗岩之上。主要构造线呈北西向，其次为北东向，北西向断裂控制着矿化带及矿体的分布，而且在成矿前后表现出多期活动的的特征，导致一些矿体被错断。与之平行的多条次级张裂隙呈雁列式展布，北东向断裂与成矿作用不明显，表现成矿后断裂。矿区内发育一些闪长玢岩、辉绿玢岩等脉体。围岩蚀变主要有硅化、黄铁矿化、高岭土化、绿泥石、绿帘石化、绢云母化、碳酸盐化。硅化与成矿作用关系密切。主矿体呈脉状沿北西向张裂隙分布，倾向NE，倾角60°左右，矿体向深部呈变薄趋势。
　　2、样品采集与测试
　　样品采集以含金石英脉矿体为中心依次向两侧硅化安山岩、安山岩采取，即含矿岩体→硅化岩体→无蚀变岩体（图2）。样品严格按照与矿体有关的硅化蚀变进行划分采集。样品均采自新鲜岩石，重量均不少于1Kg。样品做全岩REE分析，由天津地质测试研究所，测试结果见表1。
　　3、稀土元素地球化学特征
　　由稀土元素分析数据，可以得出如下规律：
　　⑴．稀土元素总量：含金石英脉的稀土总量较低，变化幅度不大，为8.72×10-6-12.24×10-6；硅化安山岩的稀土总量较高，变化幅度较大，为45.49×10-6-75.3×10-6，安山岩的稀土总量最高，变化区间大，为94.56×10-6-119.71×10-6。安山岩→硅化安山岩→含金石英脉的稀土总量逐步降低减少。
　　⑵．铕、铈异常：δEu安山岩为弱负异常，硅化安山岩、含金石英脉δEu呈较大正异常，且含金石英脉出现一高铕正异常。正异常的普遍出现，可能是环境变化及热液硅化蚀变引起的，而含金石英脉、硅化安山岩富δEu正异常，原因可能有两个：一是石英脉形成时，出现对Eu有特殊亲和性的矿物相，二是喷溢出的成矿热液由于物化环境的改变，使喷出热液有利于Eu优先进入亲和性矿物相[2]。δEu变化从负异常→正异常，反映流体作用于围岩而使其Eu出现分馏有关[3]。δCe异常在含金石英脉及硅化安山岩中大多呈现出负异常，安山岩中呈现为弱正异常，这与硅化强弱有一定的关系，是硅质富集所致。
　　⑶．稀土元素的分镏特征：由表1看出，LREE/HRE为6.55-15.45，(La/Sm)N为1.61-4.06，(Sm/Nd)N为0.43-0.80，(La/Yb)N为5.3-11.7仅一个样品达27.8，(Gd/Tb)N为1.30-5.12，安山岩、硅化安山岩，含矿石英脉各参数比值较接近，变化相差不大，一方面反映了含矿岩石、与围岩硅化安山岩、安山岩轻重稀土元素分镏程度较均等的特性，另一方面反映出含金石英脉、硅化安山岩、安山岩成因上的关联性及就地分异改造的特点。可见，在成矿过程中，安山岩、硅化安山岩、含金石英脉的REE组成虽受到热液活动的影响，但轻重稀土元素未发生显著分馏。在还原条件下，Eu以Eu2+形式存在，与其它稀土元素发生分馏；在氧化重要条件下，Eu以Eu3+形式存在，不发生分馏。δEu值的异常特征表明矿区地质环境的变化，后期处于氧化环境，成矿期氧化系数增大。
　　⑷．稀土元素配分曲线反映的信息：稀土模式曲线安山岩Eu显示为负异常，硅化安山岩、含金石英脉显示为正异常，但稀土元素的配分曲线总体上表现为形态相近（图3）、各曲线斜率较基本一致、分镏程度较均等的特性，表明硅化及金矿化作用显然是由岩浆热液引起的。安山岩、硅化安山岩、含金石英脉配分曲线呈上、中、下三个层次梯度。这种特征暗示了稀土元素由围岩安山岩→硅化安山岩→含矿石英脉方向上的淋失、迁移。同时反映出含金石英脉与围岩并非同源岩浆演化的产物，可能幔源中基性岩浆在喷溢出地表的同时，与下渗地表水混合流体发生组分扩散作用的结果。这可作为中生代中基性安山岩寻找火山热液—石英脉型金矿石的直接标志。
　　
　　
　　表1稀土元素分析结果(10-6)
　　Table1REEelementanalysesresults
　　样品 安山岩 硅化安山岩 含金石英脉
　　样号 TC1 TC2 TC3 CM4 CM5 TC6 CM7 CM8 TC9 TC10 CM11 CM12
　　La 19.50 23.70 18.00 20.10 21.10 7.95 11.80 13.00 1.92 1.42 1.55 1.19
　　Ce 43.20 56.80 39.70 43.10 48.60 13.70 23.20 30.10 3.60 2.87 3.75 2.84
　　Pr 4.62 5.16 4.30 4.96 5.81 1.75 2.67 3.60 0.48 0.47 0.62 0.38
　　Nd 17.20 20.50 17.60 20.40 25.50 7.62 11.30 14.00 1.93 2.23 2.81 1.75
　　Sm 3.66 4.10 3.50 3.92 5.20 1.93 2.30 1.95 0.35 0.44 0.50 0.45
　　Eu 0.83 0.96 0.87 0.92 0.81 0.76 0.92 0.83 0.99 0.14 0.16 0.24
　　Gd 2.23 2.65 3.30 3.69 4.58 1.63 1.94 1.75 0.29 0.35 0.45 0.36
　　Tb 0.40 0.39 0.49 0.48 0.56 0.24 0.24 0.21 0.03 0.03 0.06 0.04
　　Dy 2.05 2.44 2.80 2.63 2.92 1.32 1.35 1.26 0.14 0.19 0.33 0.23
　　Ho 0.42 0.45 0.54 0.51 0.55 0.26 0.27 0.25 0.02 0.03 0.06 0.03
　　Er 1.01 1.09 1.50 1.45 1.49 0.74 0.80 0.84 0.05 0.07 0.18 0.08
　　Tm 0.16 0.16 0.23 0.22 0.22 0.11 0.13 0.13 0.01 0.01 0.03 0.01
　　Yb 1.08 1.17 1.50 1.43 1.42 0.75 0.90 0.95 0.04 0.06 0.17 0.06
　　Lu 0.14 0.14 0.23 0.22 0.20 0.10 0.13 0.15 0.02 0.01 0.03 0.01
　　∑REE 96.50 119.71 94.50 104.03 118.96 45.49 64.67 75.30 10.37 9.07 12.24 8.72
　　LREE 89.01 111.22 83.97 93.40 107.02 33.71 52.19 63.48 9.27 7.57 9.39 6.85
　　HREE 7.49 8.49 10.59 10.63 11.94 5.15 5.76 5.54 0.60 0.75 1.31 0.82
　　LREE/HREE 11.88 13.10 7.93 8.79 8.96 6.55 9.06 11.46 15.45 10.09 7.17 8.35
　　δCe 1.04 1.16 1.03 0.99 1.02 0.83 0.94 1.02 0.86 0.82 0.89 0.97
　　δEu 0.83 0.84 0.77 0.74 0.50 1.29 1.31 1.36 9.32 1.06 1.02 1.78
　　(La/Sm)N 3.25 3.52 3.13 3.13 2.47 2.51 3.13 4.06 3.34 1.97 1.89 1.61
　　(Sm/Nd)N 0.66 0.62 0.62 0.60 0.63 0.79 0.63 0.43 0.56 0.61 0.55 0.80
　　(La/Yb)N 10.49 11.77 6.97 8.17 8.63 6.16 7.62 7.95 27.89 13.75 5.30 11.52
　　(Gd/Yb)N 1.46 1.60 1.55 1.82 2.28 1.54 1.52 1.30 5.12 4.12 1.87 4.24
　　分析单位：天津地质测试研究所
　　
　　4．稀土元素的示踪作用
　　安山岩、硅化安山岩、含金石英脉间稀土元素组成、配分曲线特征明显，表明稀土元素对于金成矿物质的来源具有明显的指示意义，与成矿作用有一定的联系。
　　硫同位素分析结果表明[4]，δ34S值为-1.1-1.7%，极差2.8%，均值为0.11%，均一化程度较高，分布范围集中，接近陨石硫，具有明显的幔源硫同位素组成特点，说明矿体中硫来源于深部岩浆，预示着金成矿与岩浆热液有密切的关系。黄铁矿δ34S值变化于-0.9‰～-1.8‰，显示出与围岩原岩有关的幔源流特点。硫同位素组成的范围较窄，反映出是由深部具有岩浆硫特征的地质体或流体所提供的。
　　氢氧同位素测试结果显示[4]，δ18OV-SMOW‰变化范围：－2.3‰～－0.2‰，δDV-SMOW‰变化范围：－110‰～－85‰。采用分馏方程计算获得氧同位素δ(18O水)分布在－15.3‰～－9.9‰间，与大气降水[δ(18O水,SMOW)-40‰—+10‰]的性质相近。所有氢同位素δDV-SMOW均低于－85‰，在大气降水[（δ(D)为-340‰—+50‰）]范围内，含矿石英脉的氢氧同位
　　较大。在δDSMOW－δ18O水关系图上,投影点落在大气降水与岩浆水之间靠近大气降水一侧，表明成矿流体主要来源于大气降水，而岩浆水在一定程度上参与了成矿作用,与火山热液型素地球化学研究结果表明成矿热液以大气降水为主，这反映了成矿流体受大气降水的影响金矿化流体基本为大气降水为主一致[5]。
　　由上述可以看出，与有关Au来源的矿床地球化学研究极其相似，研究结果与笔者所获得的稀土元素地球化学性质相同，说明Au主要来自地幔深部的中基性火山岩浆热液。成矿热液、挥发分（F、Cl、P、S等）及碱金属（Na、K、Li等）都非地壳本身所能全部供应，幔源岩浆活动伴随地幔流体活动，因而地幔流体成矿作用往往伴随幔源岩浆活动，强烈的火山喷发活动直接带来幔源成矿物质[6]。
　　5．结论
　　由上述特征，可得出如下结论：
　　（1）由围岩安山岩→硅化安山岩→含矿石英脉，REE变化与含矿热液的演化过程有关，其曲线模式一定程度上反映了成矿热液的系统的演化过程，属于火山热液—石英脉型成因。
　　（2）ΣREE较低、稀土元素配分曲线呈缓右倾、围岩安山岩Eu负异常，含金石英脉Eu正异常的模式可作为火山热液—石英脉型金矿床的地球化学标志之一。
　　（3）强烈的中基性火山喷发活动直接带来幔源成矿物质，成矿流体来自大气降水，但不排除来自岩浆热液的可能性。
　　参考文献
　　[1]黑龙江省地质矿产局,1993.黑龙江省区域地质志[M].北京:地质出版社.
　　[3]凌其聪,刘丛强.2001.水—岩反应与稀土元素行为[J].矿物学报,21（1）:107～114.
　　[4]吕军,王建民,岳帮江,等.2005.三道湾子金矿床流体包裹体及稳定同位素地球化学特征[J].地质与勘探,41（3）:33～37.
　　[5]楼亚儿,戴自希.2004.火山岩型金矿床的地质特征及勘察准则[J].现代地质,18（1）:18～23.
　　[6]申玉科,邓军,徐叶兵.2005.煌斑岩在玲珑金矿田形成过程中的地质意义[J].地质与勘探,41（3）:45～49.

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