江西石塢金礦床地球化學特征及形成機制

曾慶友，潘世語，張連湘，彭蜀濤，丁 亮

(江西有色地質礦產勘查開發院，南昌 330001)

石塢金礦位于欽杭東段成礦帶之金山金礦田內北緣，是礦田內目前發現的第二大礦床，查明的Au資源量為大型規模，礦區地質找礦成果顯著，對金礦床地質特征認識較深[1]，但對礦床地球化學特征及成因方面的研究較淺，通過開展礦區不同巖石的主微量、稀土地球化學特征的分析研究，從礦床的地球化學特征入手，對其成礦物質的來源、礦床的形成機制進行分析探討，旨在為該區的金礦找礦、地質研究工作提供指導和借鑒。

1 礦區地質特征

石塢金礦大地構造位于華夏板塊北緣、欽杭結合帶、宜豐—德興混雜疊覆帶之萬年推覆地質體內，屬欽杭東段成礦帶之萍鄉—德興銅金銀多金屬成礦亞帶之金山金礦田的重要組成部分[2]。

1—第四系；2—新元古界張村巖組上段第二亞段；3—新元古界張村巖組上段第三亞段；4—輝綠巖；5—變余安山玄武巖；6—初糜棱巖—石英、絹云母、白云石化帶界線及代號；7—金山—朱林剪切帶(石塢段)超糜棱巖、糜棱巖—石英、黃鐵礦、鐵白云石化、金礦化帶界線及代號；8—千糜巖巖石—綠泥石、方解石、絹云母化帶及代號；9—正斷層及編號；10—金礦體及編號；11—礦權界線圖1 石塢金礦區地質略圖Fig.1 Simplified geological map of Shiwu gold deposit

2 礦床地質特征

礦體主要產于金山—朱林韌性剪切帶(石塢段)中心的超糜棱巖、糜棱巖、千糜巖金礦化蝕變帶中。礦體呈層狀、似層狀，沿走向、傾向均呈舒緩波狀延伸展布，局部具膨大縮小。受背斜構造的影響，東部礦體走向NW—SE，傾向NE，傾角較緩，平均傾角13°，西部礦體走向NE—SE，傾向NW，傾角明顯變陡，平均傾角30°。礦石類型主要由超糜棱巖—糜棱巖型、千糜巖型組成，見少量石英脈型。礦石結構種類繁多，以超糜棱結構、糜棱結構、初糜棱結構、自形—半自形結構、他形粒狀結構、壓碎重結晶結構、碎裂結構為主，次為包含結構、固溶體分解結構等。礦石礦物成分簡單，有用礦物僅自然金一種，主要金屬礦物為黃鐵礦，其次為毒砂、黃銅礦、閃鋅礦、方鉛礦等，自然銀、輝銀礦、黝銅礦、斑銅礦、銅藍、白鐵礦和針鐵礦等礦物含量甚微。脈石礦物主要為石英，次為長石、絹云母、綠泥石、白云石和鐵白云石，此外還有少量的方解石、白云母、冰長石、碳質、磷灰石、鋯石、銳鈦礦、綠簾石等。

3 地球化學特征

本次工作采取圍巖和礦石樣品共計16件，分析測試工作由江西有色地質測試研究院完成，其主量、微量及巖石稀土元素分析結果及特征值如表1所示。

表1 石塢金礦主量元素(×10-2)、微量和稀土元素含量(×10-6)及特征值

3.1 主量元素

從圍巖千枚巖→含礦千糜巖→糜棱巖→超糜棱巖，礦區主量元素SiO2的含量逐漸增高，TFeO、Al2O3、TiO2、MgO、Na2O、K2O、P2O5等含量逐漸降低，而CaO、MnO的含量變化并不明顯，說明圍巖千枚巖更接近原巖的組分。在成礦作用的過程中，SiO2為帶入組分，FeO、Al2O3、TiO2、MgO、Na2O、K2O、P2O5等為帶出組分，也與礦區內強硅化現象相吻合。

3.2 微量元素

礦區圍巖千枚巖→含礦千糜巖→糜棱巖→超糜棱巖，微量元素含量呈降低趨勢，在微量元素蛛網圖中(圖2)，均顯示出富集高場強元素Th、U、La、Ce、Zr、Hf，虧損大離子親石元素Sr、Ba等特點，此與金山金礦田內含金巖石的微量元素特征相似。

圖2 石塢礦區不同巖性微量元素蛛網圖Fig.2 Spidergram of the rocks from Shiwu gold deposit

3.3 稀土元素

礦區圍巖千枚巖的稀土元素總量較低，∑REE介于(133.485～216.15)×10-6，LREE介于(122.55～165.65)×10-6，HREE介于(10.93～16.40)×10-6。稀土元素球粒隕石標準化曲線呈右傾型(圖3a)，且輕重稀土元素分餾較為明顯，(La/Yb)N介于9.59～12.63，(La/Sm)N介于3.15～3.39，(Gd/Yb)N介于1.63～2.11；δEu值介于0.56～0.67，顯示具較明顯的Eu負異常。

含礦千糜巖的稀土元素總量較低，∑REE介于(144.55～206.10)×10-6，LREE介于(131.93～191.81)×10-6，HREE介于(12.62～15.96)×10-6。稀土元素球粒隕石標準化曲線呈右傾型(圖3b)，且輕重稀土元素分餾較為明顯，(La/Yb)N介于10.83～14.16，(La/Sm)N介于3.10～3.47，(Gd/Yb)N介于1.90～2.17；δEu值介于0.53～0.65，顯示具較明顯的Eu負異常。

圖3 石塢礦區不同巖性稀土元素配分曲線(球粒隕石數據源于文獻[3])Fig.3 REE patterns of the rocks from Shiwu gold deposit

含礦糜棱巖的稀土元素總量較低，∑REE介于(84.41～135.57)×10-6，LREE介于(77.63～125.92)×10-6，HREE介于(6.78～9.65)×10-6。稀土元素球粒隕石標準化曲線呈右傾型(圖3c)，且輕重稀土元素分餾較為明顯，(La/Yb)N介于11.92～14.73，(La/Sm)N介于3.18～3.71，(Gd/Yb)N介于1.87～2.40；δEu值介于0.63～0.67，顯示具較明顯的Eu負異常。

含礦超糜棱巖的稀土元素總量較低，∑REE介于(16～72.72)×10-6，LREE介于(14.32～65.30)×10-6，HREE介于(1.67～7.42)×10-6。稀土元素球粒隕石標準化曲線呈右傾型(圖3d)，且輕重稀土元素分餾較為明顯，(La/Yb)N介于8.53～11.64，(La/Sm)N介于2.79～3.45，(Gd/Yb)N介于1.73～2.35；δEu值介于0.55～0.81，顯示具較明顯的Eu負異常。

4 討論

4.1 成礦物質來源

新元古界張村巖組為區域含金礦源層[4]，從稀土元素特征可知，礦區巖石的稀土元素配分曲線均呈右傾型，具弱Eu的負異常，由千枚巖→千糜巖→糜棱巖→超糜棱巖，隨巖石蝕變、變形作用的加強，稀土元素總量∑REE呈現遞減的趨勢，且具有平行下移的特征。稀土元素常易于在堿性環境下形成絡陰離子，與碳酸鹽、硫酸鹽和氟化物等結合形成絡合物，隨流體發生遷移。金山金礦田成礦流體為弱酸性—堿性[5-13]，有利于稀土元素的活化、遷移，故而隨著蝕變程度的加強，∑REE遞減，且超糜棱巖中見強烈的碳酸鹽化，亦解釋了超糜棱巖中∑REE的劇烈減少。稀土配分曲線具有平行下移的特征，此說明含礦巖石與圍巖具有一定的繼承性，且應具有相同的流體來源及一定的成因聯系。上述稀土元素特征與金山金礦田內的金山金礦[14-18]、朱林西金礦[19]以及雙橋山群[20](現定名為張村巖組)的稀土元素特征相似，說明石塢金礦區與金山金礦、朱林西金礦具有相同的成礦流體，均來源于新元古界張村巖組，且該組地層在德興地區具有相對較高的Au元素豐度值，為金礦成礦提供了豐富的物源。

在(La/Yb)N-∑REE巖石成因分類判別圖解中(圖4)，千枚巖全部落入鈣質泥質沉積巖與大陸拉斑玄武巖的疊加區域，千糜巖兩個樣品落入鈣質泥質沉積巖與大陸拉斑玄武巖的疊加區域，兩個樣品落入鈣質泥質沉積巖區，糜棱巖、超糜棱巖均落入鈣質泥質沉積巖區，說明石塢金礦物源的原巖應為富集火山物質的火山沉積巖系，而礦區內出露的變安山玄武巖(數據未發表)以及金山金礦田內出露的鎂鐵質巖石，均形成于島弧拉張環境下，證實了石塢礦區中—新元古代存在島弧火山活動，為新元古界張村巖組火山泥砂質濁積巖的形成提供了豐富的物質基礎。

圖4 石塢金礦不同巖性(La/Yb)N-∑REE圖解(據文獻[21]修)Fig.4 (La/Yb)N-∑REE diagram of the rocks from Shiwu gold deposit

4.2 形成機制

晉寧運動早期，由于前寒武紀克拉通的裂解，華南洋的形成，致使華夏古陸從揚子古陸分離，形成揚子古板塊和華夏古板塊，此時，石塢金礦區處于揚子古板塊的南緣；隨著華南洋的形成，華南洋沿萍鄉—廣豐深大斷裂一線由北向南俯沖至華夏古板塊之下，使礦區處于大洋島弧大地構造背景之下，海相火山噴發并沉積，形成富含火山物質的沉積建造，即為Au元素的初始聚集階段；隨著晉寧運動的發展，華南洋沿宜豐-景德鎮深大斷裂由南向北俯沖至揚子古板塊之下，并消亡，致使揚子板塊與華夏板塊最終碰撞拼合，期間礦區遭受強烈的褶皺、變形作用，使基底地層發生區域變質和韌性變形作用，即為Au元素進一步富集階段；加里東運動強烈的逆沖推覆作用使礦區內地層遭受強烈的韌性變形作用，主要表現為韌性剪切變形帶以及塑性變形的產生，該期亦是主成礦期，巖石在“變形分解+液體致裂+構造泵吸”[22]的聯合作用下，形成含Au的變質流體，于富Na+、K+的熱液中遷移，在弱酸-堿性、較為還原以及中-低溫壓的環境下分離沉淀出來，從而形成韌性剪切帶強應變中心的金礦體。

5 結論

1)石塢礦區巖石從千枚巖、千糜巖、糜棱巖到超糜棱巖，SiO2為帶入組分，Al2O3、TiO2、MgO、Na2O、K2O、P2O5為帶出組分；微量元素顯示出富集高場強元素Th、U、La、Ce、Zr、Hf，虧損大離子親石元素Sr、Ba等特點；稀土元素配分曲線均呈右傾型，具明顯Eu的負異常的特征，與金山金礦、朱林西金礦稀土元素特征相似。

2)石塢礦區千枚巖→千糜巖→糜棱巖→超糜棱巖，其主量、微量和稀土元素均具有相似的地球化學特征，表明了石塢礦區圍巖與礦體具有相同的物質來源，應源于新元古界張村巖組，該時期應處于島弧拉張的背景。