马来半岛地区New Discovery金矿地球化学特征及意义

郭辉　邹海洋　陈磊　陈侃

摘要：本文对马来半岛中央金成矿带北段的New Discovery金矿地球化学特征进行了分析。主要得出：主量元素特征表明该矿床火山碎屑岩为钙碱性铝过饱和系列岩石。微量元素表明可将13种元素分成4个组合：Cr、Co、Cu、Sc、W、Ba；Ph、Ag、Zn；Sb、Ni；Bi、Mo。第一组合为成矿成晕组合，第二组合为多金属矿化组合，第三组合为硫化物蚀变组合；元素组合也对应于不同的矿化阶段。稀土元素分析结果表明，该岩石属轻稀土富集型，铕弱负异常。稀土配分曲线为平缓的右倾。New Discovery金矿床的原岩为中性火山岩，且形成于岛弧——活动大陆边缘区域。

关键词：金矿床 地球化学 构造环境 New Discovery

Sokor金矿位于马来西亚吉兰丹州西北部，Kota Bahru西南约70公里，Tanan Meran西约32公里处。2008年，CMNM公司获批该矿区为期10年的采矿权证，经过5年的努力，取得了一定的成果，获得了丰富的地质及化探资料，但对地球化学特征方面的研究比较薄弱。为此，本文以地质研究为基础，从地球化学的角度来研究New Discovery金矿的构造环境及火山岩的成因，以期对找矿勘探有所帮助。

1 矿区地质概况

马来西亚吉兰丹州Ulu Sorkor金矿田大地构造位置位于印支陆块（亲华南型）中的东马来西亚微陆块中，西侧以文冬——劳勿结合带为界与中缅马苏陆块相邻（亲冈瓦纳型）。区内构造以断裂构造为主导，区域上源于南北向Bentong-Raub深大断裂的F1断裂成为控制矿区构造格局最主要的断裂构造。该断裂在本区延伸近20km，自北而南纵贯矿区中部，该断裂总体倾向东，倾角约50°；北东东向断裂构造是矿区主要的次级成矿和控矿构造，走向NE10°-30°左右，倾向SSE，倾角40°～68°，为F₁断裂的次级断裂。矿区内最大的北东东向断裂主要有F₂断裂和F₃断裂。矿区北西向断裂主要为F₄断裂，位于矿区北部，走向NW320°左右，倾向NE，倾角40°，发育构造角砾岩，铁锰质胶结。

矿区及周边出露地层主要为二叠——三叠系一套海相中——酸性火山沉积岩系，岩性主要有凝灰岩、凝灰质千枚岩、钙泥质千枚岩夹少量含炭质千枚岩、大理岩等。受区域构造运动影响，地层片理化、揉皱现象普遍发育，导致地层产状变化复杂不清，但地层总体走向近南北向。东部地层产状较为平缓，总体向东倾；西部地层产状较陡，倾向西，倾角由向西向东逐渐变缓。根据地质踏勘以及钻孔揭露，矿区出露地层自下而上大致可分为三层，分别为凝灰岩层、凝灰质千枚岩层和钙泥质千枚岩层。

矿区内的岩浆岩主要为石英斑岩脉，沿F₁断裂旁Sg.Ketubong河东岸边出露，出露地表长约50m，脉宽5m～15m。石英斑岩脉沿F₁断裂的次级断裂展布，脉岩与地层呈侵入接触关系，斑岩脉中普遍发育黄铁矿化。该脉体下盘局部裂隙发育，沿裂隙发育微弱的硅化、绢云母化等蚀变，及少量黄铁石英细脉。

2 元素地球化学特征

在钻孔中采集了典型围岩样品6件，并对其主量元素、微量元素和稀土元素进行了分析。

2.1岩石化学特征

由表1可知：除N₂（含钙质灰岩）外，其他岩石SiO₂、Al₂O₃均较高，这与岩石的矿物组成组要是长石、石英相符。SiO₂含量的变化范围比较小，为53.1%-68.3%之间，平均约61.82%，反映了岩浆分异过程中的一致性，也显示了中酸性火山岩的特征；Al₂O₃为14.68%～20.84%；K₂O+Na₂O为4.19%～7.97%；岩石里特曼指数[σ=（K₂O+Na₂O）₂/（SiO₂-43）]介于0.19-0.48之间，其中N1号样品里特曼指数最低，为0.19，且Al₂O₃>CaO+Na₂O+K₂O，为钙碱性铝过饱和系列岩石（见图1）。一般钙碱性系列多处于板块的边缘，推测矿区内火山岩形成的构造环境为板块的减带。同时所有样品的碱度率A.R值均在1.01～2.22之间，显示了岛弧火山岩特征。

2.2微量元素地球化学特征

2.2.1微量元素分布特征

元素的含量变化及数据结构特点可以反映矿区微量元素的地球化学特征，而元素的平均值和标准差反映了矿区范围内及不同类型岩石中元素的分配特征。各样品的微量元素分析结果见表2。数据显示，样品中明显相对富集Rb、Sc、Th等大离子亲石元素，而明显亏损Nb、Ta、Ti等元素。此外，与上地壳相比，Ag、Sb、Pb等元素的含量要高出许多。

2.2.2微量元素R型聚类分析

由于微量元素变化细微、灵敏，直接从表2数据中无法看出元素之间和元素与样品之间的关系及其变化规律，因而只能通过聚类分析等数理统计方法加以有效识别。在地质学中一般采取R型聚类分析，其原理是以变量之间的相似程度为基础，将变量分成不同级别的类或点群，从而指明元素在成矿活动中地球化学行为相似程度的一种有效方法。为此，选取表2其中的13种元素作R型聚类分析和相关系数矩阵，得到图2和表3。从图2和表3中可以清楚地看到各个元素之间的相似程度和在成矿作用中的相互关系。在γ（相关系数）=10的相似性水平上，微量元素组合明显分为4组。分别为：

①Co、Cu、Sc、Cr、W、Zn、Ba聚成一类，可能代表一组来源于地壳的元素。其中Co和Cu的相关系数高达0.989，Sc和Cr、W的相关系数分别为0.972、0.936。它们的相关性均较为密切。

②Ag、Pb、Zn为一个元素组合，反映出一个多金属矿化阶段，说明了Ag与方铅矿、闪锌矿为同一时期生成，其中Ag和Ph的生成关系最为密切，相关系数为0.983。Ph为中低温生成矿物，说明该矿物组合形成于中低温环境；

③Mo、Bi为一个元素组合，相关系数为0.768；

④Ni、Sb为一个元素组合，相关系数为0.833；③、④的元素组合与前面组合的相关性不大。Ni除与Sb呈明显的正相关关系外，与其他元素基本呈负相关关系。

2.2.3微量元素因子分析

因子分析是查明因素之间联系、确定元素组合的常用多元分析方法，分析结果列于表4。根据因子结构最简原则，以因子中最大因子载荷的50%为阀值确定不同因子的元素组合。可得出4个主因子：

F₁主因子由Cr、Co、Cu、Sc、W、Ba组成。Cr、Co和W为亲铁元素，是岩浆活动阶段的代表性元素。在岩浆演化阶段，Co和W主要以类质同象的形式进入造岩矿物和副矿物的晶格中；在岩浆结晶作用晚期以络合物形式从岩浆熔体中分离进入到气成热液中。Cr在热液成矿作用中在成矿阶段早期析出，是矿体或成矿地球化学晕的下部指示元素。Cu在成矿热液演化的后期硫化物阶段富集沉淀，形成铜的硫化物。Sc和Ba为亲石元素。亦可称其为成矿成晕因子，这一因子的相关性比较密切，方差贡献达37.15%。

F₂主因子由Pb、Ag、Zn组成，为多金属矿化因子，是岩石中多金属矿物出现的客观反映，也是银铅锌矿化阶段存在的元素组合反映。这一因子的方差贡献达22.71%。

F₃主因子由Sb和Ni元素组成，Sb为典型的亲硫元素，Ni虽为亲铁元素，但具明显的亲硫性，都能以不同的形式存在于硫化物相中。Sb和Ni在岩浆演化过程中，经岩浆熔离合分异作用进入不混溶的硫化物熔体中，是早期岩浆热液活动的产物。Ni在岩浆晚期与硫化物一起转入到岩浆热液中，并以硫的络合物的形式搬运。该因子为硫化物蚀变因子，方差贡献为18.57%。

F₄主因子由Bi和Mo组成。一般认为Bi、Mo通常集于岩浆结晶分异作用晚期以络合物形式通过结晶分凝和射气分离从岩浆熔体中分离到气成热液中。F4为成晕因子，该因子的方差贡献为16.26%。

2.3稀土元素地球化学特征

对New Discovery金矿主要围岩的稀土元素分析结果见表5。结果显示，浅变质岩∑REE在55.3×10^-6～159.60×10^-6之间，平均为93.51×10^-6左右，稀土含量较高；δEu为0.48～0.96，平均为0.79，具不同程度的Eu负异常；δce为0.8～0.99，无明显的Ce异常；LREE/HREE值介于4.30-13.32之间，属轻稀土富集型；（La/Yb）_N值介于3.53-14.35之间，平均在7.1×10^-6左右。稀土元素球粒陨石标准分布形式（图3）为右缓倾型，各浅变质样品的稀土配分曲线大致相互平行。

由表5和图3可知：New Discovery金矿轻稀土元素（LREE）相对富集，重稀土元素（HREE）出现相对亏损和分馏不明显的特征，并具有弱的Eu负异常。弱的Eu负异常可能受控于长石，矿区火山碎屑岩来源于长英质岩浆，二价的Eu可以被斜长石和钾长石所容纳。因此，在岩浆部分熔融或分离结晶时长石的存在必然引起熔浆的Eu负异常，矿区火山碎屑岩长石晶屑的存在表明岩浆演化过程中存在分离结晶作用。各样品曲线形态基本相似，表明它们具有近似一致的原岩组成和成岩方式，岩浆来源为同源岩浆。

3 矿区火山岩成因

研究区原岩为一套以中性为主导的火山凝灰岩，伴随有不等量的粘土质沉积物的掺杂混合而成的细火山碎屑岩，原岩中粘土质沉积物的含量按千枚岩——含晶屑凝灰质千枚岩——变晶屑凝灰岩的顺序逐渐递减，而本区结晶灰岩和大理岩是沉积的碳酸盐岩变质的产物。其地球化学特征表明，火山岩大离子亲石元素（LILE）正异常和轻稀土元素（LREE）相对富集，而高场强元素（HSE）负异常和重稀土元素相对亏损，显示地壳混染特征。微量元素的富集和亏损受不同因素的控制，Sr、Rb、K、Th和Pb的富集可能显示陆壳和火山弧特征，而Sr的亏损则显示陆壳性质。极度富集Pb而亏损Nb、P和Ti，具有大陆地壳特征，亏损Nb、Ta，富集Pb具有大陆下地壳的性质。前人根据大量岩石微量元素实验数据统计得出，微量元素Nb、Ta、Ti较相邻K、La等元素出现亏损，是代表岛弧构造环境的重要指标。在TFeO-MgO-Al₂O₃构造环境判别图（见图4），New Discovery火山岩落入岛弧及活动大陆边缘区域，部分变质岩的原岩因有粘土质沉积物质混入而使样品的Al₂O₃含量较高，主要落于岛弧及活动大陆边缘区域与扩张中心岛弧的界限附近。因此，New Discovery矿区火山岩应起源于下地壳（可能为初生地壳的古老变质基底）熔融，并受到了上地壳的混染。此外，New Discovery火山岩具有弱的Eu负异常，同时火山碎屑岩中长石晶屑的出现都说明火山岩岩浆曾经历过结晶分异作用。

这些特征均显示本区除结晶灰岩以外的浅变质岩的原岩主要形成于活动大陆边缘——岛弧环境，这与马来半岛印支板块和中缅马苏板块碰撞拼合的大地构造背景相吻合。

4 结论

New Discovery金矿的地球化学特征表明：

（1）主量元素特征表明New Discovery金矿床的原岩SiO₂含量为53.1%-68.3%之间，显示了中酸性火山岩的特征。岩石里特曼指数介于0.19-0.48之间，且Al₂O₃>CaO+Na₂O+K₂O，为钙碱性铝过饱和系列岩石。

（2）根据微量元素相关分析、聚类分析和因子分析的结果，可将13种元素分成4个组合：Cr、Co、Cu、Sc、W、Ba：Pb、Ag、Zn；Sb、Ni；Bi、Mo。第一组合为成矿成晕组合，代表一组来源地壳的元素；第二组合为多金属矿化组合，与第二、三矿化阶段相对应；第三组合为硫化物蚀变组合；与第一、二、四阶段相对应。

（3）稀土元素特征表明岩石属轻稀土富集型，铕弱负异常。稀土配分曲线为右倾缓型，且配分曲线大致相互平行，反映了矿区围岩具有近似一致的原岩组成和成岩方式，岩浆来源为同源岩浆。且弱的Eu负异常和火山碎屑岩中长石晶屑的出现都说明火山岩岩浆曾经历过结晶分异作用。

（4）矿区火山岩应起源于下地壳熔融，并受到了上地壳的混染，主要形成于活动大陆边缘——岛弧环境。