甘肃阳山金矿成矿流体来源的碳氧及惰性气体同位素示踪

魏佳　张平昕　王金玉

摘 要：本文研究了阳山金矿的C-O及惰性气体同位素组成，据碳酸盐的C-O同位素测试数据，推断成矿流体主要来源于碳酸盐地层（或相似岩石建造）、岩浆热液及大气降水。矿物流体包裹体的惰性气体同位素研究结果显示3He/4He≤0.1Ra，具有低含量3He的特点，表现出成矿流体与地幔无关。结合40Ar/36Ar及其它惰性气体同位素测试数据分析得出，成矿物质主要来源于地层与大气降水的混合。

关键词：阳山金矿；成矿流体来源；碳、氧同位素；惰性气体同位素

引言

甘肃省文县阳山金矿位于川陕甘交界地带，地理坐标为：东经104°39′27″-104°40′50″，北纬33°02′27″-33°03′06″[1]，1997年武警黄金十二支队在进行水系沉积物测量时发现了阳山金矿[2]，探明黄金储量已达308t，平均品位4.74g/t，是目前我国地质勘探储量最大的独立金矿床。关于阳山金矿的稳定同位素研究，前人[2～5]曾对阳山金矿的氢氧同位素进行了探讨，认为成矿流体由岩浆水和大气降水两个端元组分构成；而李晶等[6]研究了成矿流体的碳氢氧同位素地球化学特征，认为成矿流体主要来自变质水，晚阶段演化为大气降水。又如，齐金忠等[3，5]依据硫化物硫同位素研究认为矿石硫来自地层和岩浆，但主要来自岩浆。

本文对阳山金矿个别矿床成矿晚阶段的碳酸盐进行了碳、氧同位素测定。并结合透明矿物流体包裹体的惰性气体同位素测试结果，尝试厘定阳山金矿成矿流体的来源。

1 区域地质概况

阳山金矿位于白龙江复背斜的东南部，控制本区的主要构造为文县弧形构造，它由一系列近东西向的褶皱和断裂构造组成（图1）。矿带全长近30km，其中矿带中部的安坝矿段为成矿富集区，目前共发现40条矿脉，其地质地球化学特征复杂、独特，兼有卡林型金矿和造山型金矿的部分特征[7]。区域出露的地层主要有下古生界碧口群、古生界泥盆系、石炭系、二叠系、中生界三叠系、侏罗系，以及地表大量第四系沉积。

2 实验结果及讨论

阳山金矿碳酸盐样品碳氧分析测试数据见表1所示，黄铁矿与石英流体包裹体惰性气体同位素分析测试数据见表2所示。

2.1 碳酸盐碳氧同位素

阳山金矿热液碳酸盐样品中δ13C的值主要集中在-5‰附近，落入地幔所在区域内，低于海相碳酸盐的δ13C（=0），接近淡水碳酸盐（图2），而高于其它类型碳储库（距离-5‰较远）。因此推测成矿流体C可能来源为地幔和/或淡水碳酸盐或多种来源混合-至少是碳酸盐（碳酸盐的δ13C=0，而除幔源类物质外的其它地质体的δ18C都<-5‰，要得到δ13C近于-5‰的结果，必须有沉积碳酸盐的参与）。

已知标准海水δ18O=0，大气降水δ18O<0，东秦岭中生代大气降水的δ18O为-15±1‰，而六组样品δ18O的值介于-12.631‰与-13.0064‰之间，平均值为-12.7451‰，与大气水十分相近，且与其它地质体的氧同位素值相差较远（图3），表明大气降水是重要的流体来源。但因为样品δ18O值落在大气与其它地质体之间，表明成矿流体为混合来源。另一方面，因为所测数据较集中，表示成矿流体种类不很复杂或主要源物质所占比重较大。因此判定大气为主要成矿流体来源，同时有少量的其它物源混入。

2.2 黄铁矿及石英流体包裹体的惰性气体同位素

从表2中可以看出，3He/4He值介于0.03296-0.0.0809Ra之间，近于地壳3He/4He（0.01-0.05Ra），与地幔值（6-9Ra）存在很大差距，推测主要来源于地壳而无幔源物质加入，但可能有少量大气（3He/4He=1Ra）混入；40Ar/36Ar的值均接近地壳值，高于大气（295.5）且明显低于地幔（一般比较高，常>10000），与3He/4He测试结果相吻合。

黄铁矿4He/20Ne的平均值为631.9939395，与地壳、大气及地幔的4He/20Ne值均有较大不同，推测同位素来源于不同端元混合，而石英的4He/20Ne值为16.20与14.88，同样具有混源特征，但与黄铁矿存在差异；4He/40Ar值为介于大气（0.0058）与地壳（>20）之间，也体现了混源特征。

3 结束语

综上所述，阳山金矿的流体初始来源主要为具有较高δ13C值（约为0）的沉积碳酸盐地层，在后来的造山作用过程中，具有较低δ13C值（约为-5‰至-7‰）的岩浆热液侵入，导致碳酸盐矿物交代溶蚀而释放出具有较高δ13C值的CO2进入流体系统，使得碳酸盐δ13C低于正常沉积碳酸盐的值，流体在有利的构造部位中富集成矿，而在含矿岩系遭受变形改造与变质的过程中，随着时间的推移及矿化的完全，成矿深度变浅、流体系统开放程度增加以及围岩压力降低等，大气降水混入增多，从而表现出低的δ18O值。而晚阶段流体系统以大气降水热液为主。

参考文献

[1]齐金忠，袁士松，李莉，等.甘肃省文县阳山金矿床地质地球化学研究[J].地质与勘探，2007，43（3）：24-31.

[2]罗锡明，齐金忠，袁士松，等.甘肃阳山金矿床微量元素及稳定同位素的地球化学研究[J].现代地质，2004，18（2）：203-209.

[3]秦艳，周振菊.甘肃省阳山超大型金矿床的有机地球化学特征研究[J].岩石学报，2009，25（11）：2801-2810.

[4]刘伟，范永香，齐金忠，等.甘肃省文县阳山金矿床流体包裹体的地球化学特征[J].现代地质，2003，17（4）：444-452.

[5]齐金忠，杨贵才，李莉，等.甘肃省阳山金矿床稳定同位素地球化学和成矿年代学及矿床成因[J].中国地质，2006，33（6）：1345-1353.

[6]李晶，陈衍景，李强之，等.甘肃阳山金矿碳氢氧同位素与成矿流体来源[J].岩石学报，2008，24（4）：817-826.

[7]李晶，陈衍景，李强之，等.甘肃阳山金矿流体包裹体地球化学和矿床成因类型[J]岩石学报，2007，23（9）：2144-2154.

作者简介：魏佳（1990-），女，四川内江人，硕士研究生，研究方向：矿床地球化学。