小營盤金礦床黃鐵礦LA-ICP-MS原位微區(qū)元素測定及其對礦床成因的指示意義

付芳芳，昝敏杰，趙禹喆，張雙燕，郭 鵬

（1.保定理工學(xué)院，河北 保定 071000；2.河北地質(zhì)大學(xué)，石家莊 050031）

小營盤金礦是張家口市大型金礦床，前人對其礦床成因仍然存在很大分歧[1-3]。在區(qū)域變質(zhì)和重熔混合巖化作用下，通過研究圍巖崇禮群地層各類元素的活化-遷移-沉淀規(guī)律，俞傳平認(rèn)為礦床類型屬于層控重熔改造混合熱液含金石英脈型[2]；從成因礦物學(xué)、包裹體、元素地球化學(xué)及硫、氧同位素等方面研究含金石英脈的地質(zhì)特征、成礦溫度等物理化學(xué)特征，胡小蝶判斷礦床類型屬于與混合巖化密切相關(guān)的變質(zhì)熱液型[3]。該礦床成因認(rèn)識上的巨大分歧也制約了人們對區(qū)域成礦規(guī)律的認(rèn)識。本文采用LA-ICP-MS分析方法對河北省張家口市小營盤金礦中不同類型的黃鐵礦進(jìn)行原位微量元素分析，探討有用金屬的賦存狀態(tài)、微量元素組成及比值，從而為其礦床成因提供重要的指示作用。

1 地質(zhì)概況

尚義—赤城深斷裂帶是本區(qū)一級金礦控礦帶，西起尚義二道背，東至赤城東卯，綿延200 km，是我國北東部金礦控礦帶的重要組成部分。小營盤金礦位于尚義—赤城大斷裂帶與水泉溝二長雜巖體南側(cè)，以北為谷咀子花崗巖。礦區(qū)與水泉溝二長雜巖體之間廣泛分布二長巖演化晚期生成的裂隙型混合巖、長英質(zhì)脈和鉀化帶。

2 樣品特征與測試方法

通過礦脈穿插關(guān)系以及詳細(xì)的礦相學(xué)研究，筆者將成礦階段劃分為鉀長石—石英階段、石英—多金屬硫化物階段、碳酸鹽階段。本次研究取樣來自多金屬硫化物階段。根據(jù)晶體形態(tài)和礦物組合，黃鐵礦被分為三種類型[4-5]。一是自型（見圖1（a））、膠狀黃鐵礦（見圖1（b）），簡稱PyⅠ，自型黃鐵礦晶型以{100}為主，顆粒大小集中在0.8～1.0mm，少數(shù)顆粒達(dá)4 mm，在背散射鏡下，自型黃鐵礦內(nèi)部無明顯包裹體，膠狀構(gòu)造黃鐵礦表面粗糙，局部呈不規(guī)則球粒狀集合體。二是自型環(huán)狀（見圖1（c））、中部自型外部多孔黃鐵礦（見圖1（d）），簡稱PyⅡ，自型環(huán)狀黃鐵礦內(nèi)部通常為它形，外部為晶型較完好的環(huán)帶，顆粒一般較小，多數(shù)集中在0.05～0.10 mm，多孔的黃鐵礦常被方鉛礦所交代，顯示交代殘余結(jié)構(gòu)（見圖1（e）），初步判斷為熱液成因。三是碎裂狀黃鐵礦（見圖1（f），簡稱PyⅢ，可能由于后期的擠壓而發(fā)生變形呈現(xiàn)破碎形態(tài)。圖1（a）礦相是在掃描電鏡下觀察，圖1（b）至圖1（f）的礦相均是在顯微鏡下觀察。

圖1 小營盤金礦不同類型黃鐵礦礦相學(xué)特征

3 試驗(yàn)結(jié)果及分析

PyⅠ以富集Co、Ni、Mo、Pb為特征。相對于PyⅠ，PyⅡ更加富集Co、Mo、Pb元素，Ni含量相對減少，對于其他親銅親鐵、成礦以及Sb、Mo元素，除Zn與As元素含量相對減少，其他元素含量均較PyⅠ更為富集。相對于PyⅠ、PyⅡ，PyⅢ中Co、Mo、Pb元素含量大幅度減少，Ni含量相對PyⅡ變化不大。周濤發(fā)等根據(jù)元素之間的相關(guān)性（Ag與Bi存在一定的正相關(guān)，同時(shí)Au與Ag之間也存在一定的正相關(guān)關(guān)系，而Au與Bi之間的相關(guān)性并不明顯），認(rèn)為Ag的賦存形式有兩種，一種以銀金包裹體的形式存在，另一種可能賦存在含鉍的礦物包體中[6]。Ag與Pb、Sb剝蝕曲線一致，Ag可能以S—Sb化合物（硫銻銀礦）存在方鉛礦中；Bi與Ag、Pb剝蝕曲線一致，指示硫銀鉍以固溶體或包裹體形式存在方鉛礦中[7-9]。

如圖2所示，將本文礦床中3種類型黃鐵礦的Co、Ni含量分別與Bajwah提出的不同成因的黃鐵礦進(jìn)行對比，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：PyⅠCo、Ni值主要落在沉積區(qū)，一個(gè)點(diǎn)落在熱液區(qū)，一個(gè)點(diǎn)落在巖漿區(qū)；PyⅡCo、Ni值主要落在熱液區(qū)，一個(gè)點(diǎn)落在沉積區(qū)，進(jìn)一步驗(yàn)證PyⅡ?yàn)闊嵋撼梢颍籔yⅢCo、Ni值主要落在巖漿區(qū)，其中3個(gè)點(diǎn)落在沉積區(qū)[10]。

圖2 小營盤金礦黃鐵礦Ni-Co成因圖解（底圖據(jù)Bajwah）

黃鐵礦中的微量元素包括兩部分：一是以類質(zhì)同象替代形式進(jìn)入黃鐵礦晶格中，例如，Co、Ni替代Fe，As、Se、Te替代S；二是以機(jī)械混入物形式存在黃鐵礦中，如Cu、Pb、Zn。“不可見金”的賦存形式有兩種：一種是以包裹體金的形式存在；另一種是以“固溶體”（晶格金）形式存在。綜合分析認(rèn)為，小營盤金礦成礦物質(zhì)主要來自地幔，幔枝構(gòu)造在深部物質(zhì)上升過程中起主要作用，成礦流體為以巖漿來源為主，變質(zhì)成因和大氣降水為輔形成的多源混合流體。