不磨金矿床稀土元素地球化学特征及其意义*

刘 巍 陈远荣 吴 二 刘奕志 蒋惠俏 黄 秋

(桂林理工大学地球科学学院)

海南戈枕金矿带是20世纪80年代中期以后被发现的与韧性剪切带有关的金矿床(化)带，由北而南由土外山金矿床、抱板金矿床、北牛金矿床、红甫门岭金矿床、不磨金矿床及众多金矿(化)点组成。不磨金矿是戈枕金矿带内一个重要的金矿床，查清该矿床的成因和物质来源特征对矿区下一步地质工作具有重要的现实指导意义。本研究通过对不磨金矿床内金矿体、花岗碎裂岩、片岩、花岗岩脉、石英岩脉的稀土配分模式进行对比，分析其成因关系，为今后的找矿勘查提供参考。

1 成矿地质背景

不磨金矿床在区域上位于海南隆起西部，区域性北东向戈枕断裂(韧性剪切带)南端的西北侧。

矿区内出露的地层主要有中元古界抱板群(Pt2bb)的片岩、千枚岩、绢云母石英粉砂岩，受加里东期运动影响，岩层大部分发生混合岩化作用，形成混合片麻岩、注入混合岩及混合岩化片岩;晚古生代石炭系石岭组(C2sh)的中厚层状灰岩夹薄层泥质灰岩，岩石经区域变质作用形成浅变质的结晶灰岩和大理岩;新生代第四系(Q)的泥砂质松散沉积层。

矿区内发育北东向、北西向、东西向及北西西向断裂，其中北东、北西向断裂形成较早，东西向为成矿期形成的断裂，北西西向断裂形成最晚，控制上述各方向断裂。矿区内岩浆活动不甚发育，仅分布有少量脉岩，主要为伟晶岩脉、闪长斑岩脉和闪长玢岩脉，单脉呈棱形分布在矿区的东部、北部和东南部，西部和西南部少见。这些脉岩主要受矿区北东向、北西向、东西向构造带控制，延伸长度170～280 m，宽度1～10 m。其中东西向脉岩在成矿期形成，北东向脉岩在成矿前形成。

不磨矿区金矿床产于中元古界抱板群变质岩中，矿体(含金石英脉)主要产于条纹状混合岩中，局部于石英白云母片岩中或局限于这两种岩性的接触带，与围岩面理产状一致;矿体以脉状产出为主，受戈枕断裂带北西侧的次级裂隙和褶皱构造的控制。矿区内含金石英脉根据其产状可分为北西向、近东西向、近南北向及北东向4组。上述4组矿脉成群成带产出，自北至南可划分为4个含金脉带，组成呈北东向展布的金矿成矿带。

矿石矿物种类较多，组合较复杂，矿石矿物有自然金、银金矿、闪锌矿等，脉石矿物有石英、绢云母、白云母等。矿石结构主要有他形粒状结构、半自形粒状结构、包含结构等。矿石构造常见的有浸染状构造、细脉状构造。

2 稀土元素地球化学特征

稀土元素是一组具有独特地球化学特征的微量元素，它们在地壳各岩石中广泛分布，具有相同或相近的离子半径和原子结构;在地质演化过程过程中往往作为一个整体活动;除经受岩浆熔融外，其他地质活动很难破坏它们的整体组成特征［1-2］。因此稀土元素在地质体中的丰度及分馏特征与地质体的物源组成密切相关，是一定的地质、物理化学环境的反应，稀土元素地球化学特征能良好地反映成矿作用的条件和过程，并为示踪矿床成因提供有用的信息。正因如此，稀土元素地球化学在岩石成因、成矿物源、成岩成矿物理化学条件、天体的形成和演化等研究中得到广泛应用［3-6］。

本次共收集了10件用于稀土研究的样品，包括矿体2件、片岩2件、花岗碎裂岩2件、花岗岩脉2件、石英岩脉2件，用泰勒(Taylor)［7］球粒陨石的REE丰度来作为标准化依据将数据标准化。原始数据见表1，有关统计参数见表2。

表1 各样品稀土元素含量

表2 稀土元素统计数据

(1)金矿体的稀土元素组成及分布类型。不磨金矿金矿体稀土元素的总量为(50.98～93.24)×10－6，轻重稀土含量比值为2.95～3.68，w(La)/w (Yb)为8.55～20.89，δ(Eu)为0.51～0.54，铕呈负异常，钇呈正异常，且两个样品的稀土总量有较大区别，可能是成矿热液的分异造成的。在稀土元素标准化配分模式图中，属向右倾斜的轻稀土富集型。

(2)花岗碎裂岩的稀土元素组成及分布类型。不磨金矿矿区花岗碎裂岩稀土元素的总量为(299.73～326.13)×10－6，轻重稀土含量比值为3.08～3.24，w(La)/w(Yb)为9.41～13.48，δ(Eu)为0.44～0.52，铕呈负异常，钇呈正异常。在稀土元素标准化配分模式图中，属向右倾斜的轻稀土富集型。

(3)片岩的稀土元素组成及分布类型。不磨金矿矿区所片岩稀土元素的总量为(234.81～326.13)×10－6，轻重稀土含量比值为3.14～3.68，w(La)/w(Yb)为4.79～10.34，δ(Eu)为0.42～0.48，铕呈负异常，钇呈正异常，其中6#样稀土总量较大。在稀土元素标准化配分模式图中，属向右倾斜的轻稀土富集型。

(4)花岗岩脉的稀土元素组成及分布类型。不磨金矿矿区花岗岩稀土元素的总量为(378.45～418.71)×10－6，轻重稀土含量比值为3.18～3.27，w(La)/w(Yb)为9.15～9.82，δ(Eu)为0.44～0.45，铕呈负异常，钇呈正异常。在稀土元素标准化配分模式图中，属向右倾斜的轻稀土富集型。

(5)石英岩脉的稀土元素组成及分布类型。不磨金矿矿区石英岩脉稀土元素的总量为(3.88～6.92)×10－6，轻重稀土含量比值为2.47～3.41，w (La)/w(Yb)为4.79～10.34，δ(Eu)为0.88～0.89，铕负异常很弱。在稀土元素标准化配分模式图中，属向弱右倾斜的轻稀土富集型。

3 讨论

通常，在同一地质作用过程中形成地质体的稀土元素配分模式非常相似，并不因为不同的矿物或不同岩性而出现很大的差异性，其稀土元素配分模式取决于沉淀时成矿溶液的稀土元素特征及成矿环境。

从矿区REE总量来看，不同岩性之间差异显著，且从花岗岩脉、花岗碎裂岩、片岩、金矿体、石英岩脉有逐渐降低的特点，石英岩脉的稀土元素仅为5.40×10－6，且配分曲线与大洋拉斑玄武岩类似，低于其他地质体两个数量级，根据REE在地壳中的丰度从下地幔到上地幔再到地壳不断增高的分布规律［1］，石英岩脉可能是来自下地壳，而花岗岩则可能是片岩在地壳深部重熔而成。

从轻重稀土的比值上看，各类地质体的轻重稀土比值相差不大(2.47～3.68);从w(La)/w(Yb)上看，金矿体为8.55～20.89，花岗岩脉为9.15～9.82，片岩为10.56～21.44，花岗碎裂岩为9.41～13.48，石英岩脉为4.79～10.34，可看出石英岩脉的分馏程度不是很明显;从δ(Eu)上看，石英岩脉为0.88～0.89，很接近于1，铕呈很弱的负异常。通常，由于轻稀土元素与岩浆岩主要矿物常量元素之间的不相容性，它们往往在较晚热液期富集，所以与岩浆活动有关的绝大部分金属矿床往往具有轻稀土相对富集的右倾斜型稀土配分模式，而本区中石英岩脉(可能为花岗斑岩)的轻稀土显著偏低，因此，其仅可能为成矿提供了热源，而与矿体之间不存在直接的成因联系。

通过对比不磨金矿矿区金矿体、花岗碎裂岩、片岩、花岗岩脉的稀土元素配分模式曲线，发现金矿体、花岗碎裂岩、片岩、花岗岩脉的配分模式相似，都属于左高右低，具有铕负异常的向右倾斜的轻稀土富集型，说明区内金矿体与片岩、花岗碎裂岩、花岗岩脉有明显的继承关系，见图1。这有可能是片岩在地壳深部部分熔融形成花岗质岩浆，然后经过结晶分异，成矿溶液沿着次级断裂，裂隙充填交代成矿。这也说明了成矿溶液的来源属于壳源型。

图1 各地质体稀土配分模式

4 结论

不同类型的岩石和矿体的稀土元素总量差异显著。最高者为花岗岩脉，w(REE)为398.58×10－6;最低者为石英岩脉，w(REE)为5.40×10－6。金矿体、花岗碎裂岩、片岩、花岗岩脉的LREE明显富集，稀土配分曲线呈右倾型，稀土分异程度较高，唯有石英岩脉稀土配分模式相平缓，稀土分异程度最低。除石英岩脉铕异常不明显，其余地质体铕呈负异常。金矿体、花岗碎裂岩、片岩、花岗岩脉的配分模式相似，都属右倾型，具有铕负异常的REE富集型，这说明它们在漫长的地质作用过程中具有继承性演化且具有密切的成岩成矿关系，致使其稀土配分模式相似，稀土各参数发生有规律的演变。石英岩脉与矿区其他地质体的稀土配分模式曲线相差较大，w(REE)最低，可能来源于下地壳，在成矿过程中提供了热源。后期的变质过程引起中元古界抱板群元素的活化、迁移，为金矿床的矿源层;后期花岗岩脉抱板群岩石在地壳深部部分熔融形成的。

［1］ 韩吟文，马振东.地球化学［M］.北京:地质出版社，2007: 189-201.

［2］ 陈德潜.实用稀土元素地球化学［M］.北京:冶金工业出版社，1990:50-94.

［3］ 胡云沪，黄永平，尹意求.江西岿美山金矿床地质地球化学特征［J］.地质与勘探，2001，37(3):7-10.

［4］ 顾雪祥，刘建明，付绍洪，等.湖南沃溪金－锑－钨矿床成因的稀土元素地球化学证据［J］.地质化学，2005，34(5):428-433.

［5］ 冯建之.小秦岭金矿田稀土元素地球化学特征［J］.矿床与地质，2011，25(3):217-226.

［6］ 张 强，汪雄武，苟正彬，等.陕西青山金矿矿床稀土元素地球化学［J］.矿物学报，2009(S1):357-358.

［7］ 杨元根，吴学益.海南二甲金矿的地质地球化学研究［J］.黄金科学技术，1995，3(3):19-25.