南北地区不同金矿床稀土元素特征差异分析*

吴 二 陈远荣 蓝妮拉 卢月玲 周 峰 张冠清 廖德好 林立保

(1.广西矿冶与环境科学实验中心;2.桂林理工大学地球科学学院;3.广西隐伏金属矿产勘查重点实验室)

矿床成因的研究方法有许多，而稀土元素是其中之一。由于稀土元素具有相近或相同的原子结构与离子半径，在地质—地球化学作用演化过程中能整体活动，其分馏特征能比较灵敏地反映成矿作用的地质—物理化学条件和过程。因此，可利用稀土元素在地质体中的丰度及分布形式的特征，为示踪矿床成因提供较有用的信息［1-2］。中国金矿丰富，类型多种多样，在全国各地都有不同程度的分布，但是由于其物质来源、成矿物理化学条件、赋矿围岩性质及所处的大地构造背景不同，其成矿特点也有所差异，本研究尝试用稀土元素地球化学特征来阐述南北地区不同金矿床的差异性。

1 不同金矿床产出的地质背景

本次研究的金矿床从南到北依次为海南不磨金矿、广西龙头山金矿、江西金山金矿、河南杨砦峪金矿、山东道北庄子金矿、辽宁白云金矿、吉林夹皮沟金矿、黑龙江乌拉嘎金矿。

海南不磨金矿位于海南隆起西部，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，局部赋存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控制。

广西龙头山金矿处于华南准地台—大瑶山隆起—龙山复背斜的南西倾伏端翼部的次火山岩体中，矿体的形态和产状受火山岩性和断裂构造控制，矿体主要分布在角砾熔岩、流纹斑岩、石英斑岩中，以及岩体内外接触带的断裂、裂隙里。

江西金山金矿大地构造位置处于扬子板块和华夏板块之间的江南古陆(又称扬子准地台)之上，位于赣东北蛇绿构造混杂岩带应变中心上盘金山韧性剪切带推覆变形带中。

河南杨砦峪金矿位于华北地台南缘，老雅岔主背形轴部，是产于太古宙花岗岩—绿岩带中的一个大型金矿床，围岩主要为四范沟片麻状花岗岩。

山东道北庄子金矿位于胶东半岛西北部，其大地构造位置处于华北地台胶东台隆之胶北隆起区，沂沭断裂带东侧，栖霞复式背斜南翼，招平断裂带中段的陡崖曹家—姜家窑断裂带内。

辽宁白云金矿床处于华北地台北缘，辽东裂谷中段，大石桥—草河口断拗与营口—宽甸断窿的衔接地带，赋存于下远古界辽河群中，属石英脉型金矿床。

吉林夹皮沟金矿带位于华北板块北缘东端，天山—兴安东西构造带东端北缘与新华夏第二隆起带张广领南端东缘交接地带，为辉发河华夏式构造与东西构造带的复合部位，是赋存于韧性剪切带中的石英脉型金矿床。

黑龙江乌拉嘎金矿位于天山—兴蒙华力西褶皱带东段，吉黑地槽系内的佳木斯地块北端，区内金矿(化)体主要受次火山岩上部的隐爆角砾岩带控制，在外接触带仅有少量矿体分布，规模小，出露相对集中。

2 矿石中稀土元素地球化学特征

一般情况下，在同一成矿溶液演化作用过程中结晶矿物的稀土元素具有一定相似性，并不因为不同的矿物而出现较大的选择性，其稀土元素往往取决于沉淀时成矿溶液的稀土特征与成矿环境，并且稀土元素属于不活泼元素，在热液体系中，稀土元素的地球化学特征可以十分有效地示踪成矿流体的来源［3］。

采用泰勒(Taylor)球粒陨石作为标准化依据，不同金矿区的矿石稀土元素特征参数表见表1。

表1 不同矿区矿石稀土元素特征参数

一般情况下，稀土元素多为不相容元素，其趋向于较晚的热液期形成富集。因此，在热液流体演化的过程中会发生一定程度上的轻重稀土元素的分馏。相对而言，如果稀土元素总量较低，轻重稀土元素分异较弱，其热液流体可能形成于深部(地幔源)。而在较浅部形成的热液(中上地壳)的稀土总量相对偏高，轻重稀土元素分异较好［4-5］。对于铕异常来说，不仅能反映成矿流体物理化学条件，还能一定程度上显示热液流体结晶分异程度，δEu值越小，铕负异常越大，这有可能表明热液流体结晶分异程度越好。因此，可用稀土元素总量、轻重稀土比值、δEu值与稀土元素配分曲线来定性判断成矿流体来源的深度及成矿时的物理化学条件。

2.1 稀土总量差异分析

从稀土元素总量上看，不同金矿区矿石中的稀土元素总量差异较显著，其中江西金山金矿的稀土总量最高［6］，为166.39×10－6，而后依次为辽宁白云金矿(97.42×10－6)、山东道北庄子金矿(93.70×10－6)、吉林夹皮沟金矿［7］(93.00×10－6)、海南不磨金矿(61.56×10－6)、广西龙头山金矿［8］(47.44×10－6)、河南杨砦峪金矿［9］(34.41×10－6)，最低的是黑龙江乌拉嘎金矿［3］，矿石中稀土元素总量仅为3.47×10－6，与最大者相差了近两个数量级。从中推测，成矿热液来源的深度由浅到深大致为江西金山金矿、辽宁白云金矿、山东道北庄子金矿、吉林夹皮沟金矿、海南不磨金矿、广西龙头山金矿、河南杨砦峪金矿、黑龙江乌拉嘎金矿，其中，江西金山金矿成矿热液来源的深度可能为中上地壳，黑龙江乌拉嘎金矿成矿热液可能来源于下地壳或有地幔源物质的参与。

2.2 轻重稀土比值差异分析

从轻重稀土元素含量比值看，不同矿区中矿石的轻重稀土元素含量比值也明显不一样，从江西金山金矿(13.25)、山东道北庄子金矿(12.12)、吉林夹皮沟金矿(11.52)、辽宁白云金矿(9.57)、海南不磨金矿(8.55)、广西龙头山金矿(4.74)、河南杨砦峪金矿(2.57)至黑龙江乌拉嘎金矿(2.40)，轻重稀土元素含量比值有逐渐减低的变化特点。显然，轻重稀土元素含量比值的变化与稀土总量的变化规律基本相似，这也从一方面显示其成矿热液来源的深度;另一方面，轻重稀土含量比值小，说明轻重稀土分馏不明显，分异程度低，这有可能是成矿溶液沿深大断裂快速上侵，当物理化学条件改变时，在有利地段快速沉淀成矿有关。

2.3 δEu值差异分析

稀土元素具有较相似的地球化学性质，但是，当外界物理化学条件改变时，部分元素又具有各自的组成特征与分配形式。因此，研究矿石矿物中的稀土元素组成特征和分配形式，在一定程度上可以判断成矿时的物化条件。通常情况下，在氧化环境，Eu以Eu3+形式存在，不发生分馏，在还原环境，Eu以Eu2+形式存在，与其他稀土元素会发生分馏。黑龙江乌拉嘎金矿呈较明显的正Eu异常(1.56)，辽宁白云金矿Eu呈弱的正异常(1.04)，海南不磨金矿(0.53)与江西金山金矿(0.60)Eu负异常较明显，山东道北庄子金矿(0.84)、广西龙头山金矿(0.90)与河南杨砦峪金矿(0.95)呈弱Eu负异常。据此推断，黑龙江乌拉嘎金矿的成矿流体形成于离地表较近的氧化条件，而海南不磨金矿与江西金山金矿成矿流体形成于还原条件，流体具弱还原性。

2.4 稀土元素配分曲线差异分析

从配分曲线形式看，吉林夹皮沟金矿与山东道北庄子金矿曲线有较大的相似性，而其他金矿的稀土元素配分曲线则有一定的差异，最为明显的是黑龙江乌拉嘎金矿与河南杨砦峪金矿的矿石中稀土元素的配分曲线都较为平缓，其余的都显示左高右低的特征，属于右倾斜的轻稀土富集型，这也显示出不同地区金矿床中稀土元素的分馏程度，见图1。

图1 不同矿区矿石稀土元素配分模式

3 结语

(1)不同地区金矿矿石中稀土元素总量差异较显著，最高为江西金山金矿，稀土总量为166.39×10－6，最低为黑龙江乌拉嘎金矿，稀土总量为3.47×10－6，说明不同地区金矿床的成矿物质来源的深度是不一样的，江西金山金矿成矿物质来源相对较浅，而黑龙江乌拉嘎金矿的成矿物质来源则较深，可能有幔源物质参与。

(2)海南不磨金矿、广西龙头山金矿、江西金山金矿、山东道北庄子金矿、辽宁白云金矿、吉林夹皮沟金矿的轻稀土元素较明显富集，轻重稀土分异程度较高，稀土配分曲线向右倾斜，但河南杨砦峪金矿与黑龙江乌拉嘎金矿的稀土配分曲线形态较为平缓，轻重稀土分异程度较低，一方面显示不同地区金矿床中成矿溶液的分异程度是不一致的，河南杨砦峪金矿与黑龙江乌拉嘎金矿成矿溶液的分异程度差，其余金矿床则相对较好，另一方面可能为不同大地构造背景下，成矿溶液形成时，沿着深大断裂快速上侵，当物理化学条件突然发生改变，在有利地段快速沉淀成矿有关。

(3)黑龙江乌拉嘎金矿具有较明显的铕正异常，辽宁白云金矿弱的铕正异常，海南不磨金矿与江西金山金矿具较明显的铕负异常，其余几个金矿床具弱的铕负异常，表明不同地区的金矿床的成矿环境是不一样的，黑龙江乌拉嘎金矿成矿流体形成于氧化环境，而海南不磨金矿则为还原环境。

［1］ 韩吟文，马振东.地球化学［M］.北京:地质出版社，2007:189-210.

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