广西平南新坪金矿成矿流体特征及矿床成因初探

李院强，庞保成,2，张青伟,2，吕嘉文，周业泉，赖　昕，李培荣

(1.桂林理工大学 地球科学学院，广西 桂林　541006；2.桂林理工大学 广西隐伏金属矿产勘查重点实验室，广西 桂林　541006)



广西平南新坪金矿成矿流体特征及矿床成因初探

李院强1，庞保成1,2，张青伟1,2，吕嘉文1，周业泉1，赖昕1，李培荣1

(1.桂林理工大学 地球科学学院，广西 桂林541006；2.桂林理工大学 广西隐伏金属矿产勘查重点实验室，广西 桂林541006)

广西新坪金矿地处大瑶山多金属成矿带六岑矿田，矿体主要受新坪复式背斜和近东西向的断裂破碎带控制，赋存于寒武系黄洞口组砂岩、砂泥岩中。石英流体包裹体数据显示，成矿流体为中温低盐度低密度含CO2的流体；流体中阳离子以Na+、Ca2+、Mg2+、K+为主，阴离子以Cl-为主。氢氧同位素分析表明，成矿流体中水可能主要来源于岩浆，并叠加有变质水，且不排除有少量大气水加入的特征；矿石硫化物的硫同位素组成范围较窄，多为距离零轴很近的负值，推断可能是深源硫与地层硫的混合。根据本次分析及结合前人研究表明，Au来源具有多源性，主要来源于寒武系地层，但区内深源岩浆岩也有提供Au的可能性。据以上分析，结合前人对该地区矿床成因的研究，初步认为新坪金矿属于变质-岩浆热液叠加成矿。

稳定同位素；流体包裹体；成矿流体；新坪金矿；平南；广西

图1　新坪金矿地质简图(据*中国冶金地质总局中南局南宁地质调查所. 广西平南县戴屋矿区双计英矿段金矿详查报告. 2009.修改)Fig.1　Geological sketch map of the Xinping gold deposit(after *中国冶金地质总局中南局南宁地质调查所. 广西平南县戴屋矿区双计英矿段金矿详查报告. 2009.)1.第四系；2.下泥盆统莲花山组；3.寒武系黄洞口组第四段中部；4.寒武系黄洞口组第四段下部；5.寒武系黄洞口组第三段上部；6.花岗斑岩；7.金矿脉；8.石英脉；9.地质界线；10.断层及编号

0　引　言

新坪金矿位于广西平南县北部的官成镇与马练乡交界处新坪村一带，是近年在大瑶山多金属成矿带六岑矿田发现的中小型金矿之一。新坪金矿包括戴屋和鸡冠岩两个矿区，其北东方向为六岑金矿、南东方向为马儿山金矿、北西方向为六八矿区(图1)。前人对该矿床的研究主要包括：李楚平[1]对矿区成矿地质特征和成矿规律进行分析，总结了矿区的找矿标志和找矿方向；文明等[2]通过矿区地质特征分析和对矿脉类型进行划分，认为该矿床类型为造山型金矿床；王新宇等[3]根据花岗斑岩年代学分析及在斑岩体接触带发现金矿体，认为金矿体成矿时代晚于奥陶纪，且花岗斑岩与金成矿关系密切。这些研究成果为新坪金矿的成因研究奠定了一定的基础，然而，对该矿床成矿流体特征、成矿物质来源以及岩浆活动对成矿的贡献等问题还需进一步研究。本文在野外地质工作的基础上，主要从流体包裹体物理化学特征、H-O、S同位素等方面，对新坪金矿成矿流体和成矿物质的来源进行探讨，并结合大瑶山地区地质背景对金矿床成因进行初步分析，旨在为该区金矿的找矿勘查提供一定依据。

1　成矿地质背景

新坪金矿位于南岭东西向构造带南亚带——大瑶山复式背斜的南翼，属南华加里东期褶皱带。大瑶山复式背斜主要由长洞—马练背斜和高山顶背斜组成，矿床主要位于长洞—马练背斜的新坪次级复式背斜的南翼及近东西向断裂破碎带和花岗斑岩体的边缘接触带。

区域出露地层为寒武系、泥盆系、白垩系、第三系和第四系，其中寒武系分布最广。寒武系地层主要包括小内冲组、黄洞口组，岩性为浅变质长石石英砂岩、粉砂岩、砂岩，夹有页岩、硅质页岩及硅质岩。矿区出露地层主要为寒武系黄洞口组第三段和第四段(图1)，矿体主要赋存于黄洞口组第四段中部和下部、第三段上部的浅变质砂岩、砂泥岩中。

区域构造活动频繁，断层以近EW向和近SN向最为发育。近EW向为加里东期断裂，有大鹏—大黎—桃花复合断层，主要金矿床(点)均分布于断裂两侧；近SN向的断裂，主要形成于印支期及燕山期，该组断裂近等距离展布，切割东西向的背斜及断裂。矿区褶皱呈NE—SW向，主要为新坪复式背斜，沿近东西向发育次一级向斜、背斜，矿体主要分布于新坪复式背斜的南翼及近东西向断裂破碎带和花岗斑岩体的边缘接触带；断层具多期性，主要发育近EW向、近SN向和NE向断层。矿区裂隙伴随着褶皱、断裂而产生，组数多、分布广，主要包括成矿前、成矿期、成矿后的裂隙，各期裂隙中均可见石英脉贯入(图2)。

区域内岩浆活动频繁，各构造期次都伴有岩浆活动，主要有石英斑岩、石英闪长岩、花岗斑岩。矿区岩浆岩较为发育，主要出露于矿区西侧，以脉状为主，局部呈岩墙状。岩性为花岗斑岩，主要呈灰白色，风化后呈土黄色，具斑状结构，块状构造。斑晶主要为石英、长石和少量黑云母，基质主要为石英、长石、云母等；副矿物为黄铁矿、金红石、白钛石和锆石，可见云英岩化、绢云母化。矿区岩浆岩有2期：K-Ar法年龄分别为311～403 Ma(四矿山)和225 Ma(先锋顶)，分别为加里东期与印支期[4]。

图2　新坪金矿不同期次石英脉Fig.2　Different stages of quartz veins in the Xinping gold depositQ1.成矿前石英脉；Q2.成矿期石英脉；Q3.成矿后石英脉；Py.黄铁矿

矿区内发育有Ⅰ号和Ⅱ号两个含金构造蚀变带，构造蚀变带长500～2 600 m，宽50～700 m。Ⅰ号带分布于矿区东侧，为主矿带，Ⅱ号带分布于矿区西侧。带内矿体呈似层脉状、脉状或透镜状产于寒武系黄洞口组岩层断裂破碎带及其旁侧节理裂隙发育的部位。矿石主要为含细小石英脉及硫化物的浸染型矿石，地层围岩主要为黄洞口组第四段中部和下部、第三段上部的浅变质砂岩、砂泥岩。矿石品位为0.50～10.73 g/t。矿石构造主要为浸染状、细网脉状、块状、碎裂状等。矿石矿物以黄铁矿、毒砂为主，次为褐铁矿、自然金、黄铜矿；脉石矿物以石英为主，次为绢云母、绿泥石、白云石等。主要载金矿物为黄铁矿、毒砂和石英。热液蚀变主要有硅化、黄铁矿化、毒砂化、绢云母化等，其中硅化、黄铁矿化、毒砂化与金矿关系最为密切，这些蚀变均分布在断裂破碎带、节理裂隙带发育的地段及其附近。

2　样品采集及分析方法

本次研究样品主要采集于新坪金矿区民采开采面及矿山公路附近，样品主要包括石英脉、黄铁矿、围岩(砂岩、细砂-粉砂岩和泥岩)、花岗斑岩，样品简要特征及采样位置见表1。

样品处理及分析方法：在详细的手标本和岩相学观察基础上，选择代表性的样品进行破碎，然后在双目镜下挑选，获得纯度较高的石英、黄铁矿及毒砂，每个样品质量5～10 g；新鲜砂岩、细砂-粉砂岩及花岗斑岩做全岩硫同位素分析。样品送至核工业北京地质研究院分析测试研究中心进行分析测试，主要仪器和方法：样品处理系统+气体同位素质谱法(FlashHT+Gasbench+GC/C+MAT251+MAT253)。石英包裹体成分分析在澳实(ALS)同位素实验室进行，主要仪器和方法：弱硝酸提取，多接收器等离子质谱(MC-ICP-MS)测试。流体包裹体显微测温和激光拉曼光谱分析在桂林理工大学广西隐伏金属矿产勘查重点实验室完成。包裹体测温仪器为Linkam THMS-600显微冷热台，其测试精度均为±0.1 ℃，升/降温速率控制在10 ℃/min以内，相变点附近控制在1 ℃/min以内；激光拉曼光谱分析使用仪器为Renishaw System-2000显微共焦激光拉曼光谱仪，激光波长514.53 nm，激光功率20 mW，激光束斑直径1 μm，光谱分辨率1～2 cm-1，流体包裹体以30 s积分时间，一次扫描次数的条件采集光谱。

表1　新坪矿区样品简要特征及采样位置

表2　新坪金矿石英流体包裹体物理化学参数

3　分析结果及其特征分析

3.1包裹体特征及其分析结果

由于成矿后石英脉较细小、制作包裹体片困难及包裹体较小、相态不明显，测试困难，因此，本次研究主要针对成矿前、成矿期的石英包裹体。在常温下观察包裹体，根据相态成分的不同，主要包括2种类型：(1)气液两相包裹体。由液相水和气态水或液态水和气相CO2组成，以液相水和气态水组成为主，气相组成为6%～40%，形状主要为椭圆形，少量长条形、多边形，孤立状或成群分布；长轴为2～7 μm。(2)单一气相或液相包裹体。主要由气相CO2或液相水组成，形状主要为椭圆形，少量长条形、多边形，孤立状或成群分布；长轴为2～6 μm。

由于成矿前和成矿期原生包裹体数量较少、个体较小及相态不明显，测试难度大，获得测试数据较少。流体包裹体物理化学参数见表2，其中盐度计算公式据Hall et al[5]，压力计算公式据Bodnar et al[6]。激光拉曼光谱测试结果显示，成矿期包裹体中的主要成分为CO2、H2O。包裹体成分测试结果显示，流体中阳离子以Na+、Ca2+、Mg2+、K+为主，阴离子以Cl-为主。

3.2氢氧同位素分析结果及其特征

新坪金矿石英中氢氧同位素分析结果见表3。成矿流体的δ18O水用实测的石英的δ18O石英和流体包裹体均一温度进行计算，成矿前和成矿期石英流体包裹体均一温度分别为298.0 ℃和296.8 ℃，校正计算公式据Clayton et al[7]。据表3可知新坪金矿成矿热液中δD为-52.0‰～-71.8‰，平均值为61.9‰；δ18O石英为14.0‰～16.5‰，平均值为15.3‰；δ18O水为6.99‰～9.49‰，平均值为8.24‰。

表3新坪金矿石英H-O同位素组成

Table 3Hydrogen and oxygen isotope composition in the quartz from the Xinping gold deposit

样品编号样品名称δD/‰δ18O石英/‰14XP01-1成矿前石英-52.014.314XP02-1成矿期石英-52.014.014XP05-2成矿期石英-71.816.5样品编号样品名称δ18O水/‰均一温度/℃14XP01-1成矿前石英7.33298.014XP02-1成矿期石英6.99296.814XP05-2成矿期石英9.49296.8

3.3硫同位素分析结果及其特征

新坪金矿黄铁矿中硫同位素分析结果列于表4。黄铁矿的δ34S集中于-4.3‰～-2.4‰，毒砂的δ34S集中于-1.9‰～-1.5‰；由于砂岩、细砂-粉砂岩和花岗斑岩S含量低于检测限，未能检测出S同位素。

表4新坪金矿S同位素组成

Table 4Sulfur isotope composition from the Xinping gold deposit

样品编号样品名称 δ34S/‰14XP01-2黄铁矿-2.414XP02-2A黄铁矿-3.714XP02-2B黄铁矿-4.314XP04黄铁矿-4.014XP05-1黄铁矿-2.814XP07新鲜砂岩-14XP08花岗斑岩-14XP10细砂-粉砂岩-14XP18毒砂-1.514XP19毒砂-1.9

注：-表示S含量低于检测限。

4　讨　论

4.1成矿流体分析

成矿期石英包裹体数据显示，均一温度平均值为296.8 ℃，冰点平均值为-3.3 ℃，盐度平均值为5.38%NaCleqv，密度平均值0.77 g/cm3，压力平均值为19.8 MPa，因此新坪金矿成矿流体为中温低盐度低密度含CO2的流体；流体中阳离子以Na+、Ca2+、Mg2+、K+为主，阴离子以Cl-为主。

从δD-δ18O水同位素组成图(图3)可以看出，新坪金矿中样品全部落入岩浆水区域内，表明成矿前和成矿期流体中水可能主要来源于深部岩浆。由于该地区除了出露有大量加里东期花岗斑岩，还在矿区西边发现有隐爆角砾岩，推断该区域深部可能还有同期隐伏岩体存在[8]。桂林冶金地质学院六岑专题组对六岑矿田含金石英脉中石英氧同位素进行了分析，其δ18O石英范围为13.65‰～14.49‰，平均值为14.13‰，认为其来源于变质岩中的δ18O石英[4]；前人[9-11]和本项目组对大瑶山地区金矿床的δD-δ18O水同位素分析表明该区含矿热流体具有多来源(图3)，为岩浆水、变质水和大气降水的混合热液，表明新坪金矿成矿流体中水很可能主要由加里东期或印支期深部岩浆提供，并叠加有变质水，且不排除有少量大气降水加入的特征。

图3　大瑶山地区δD-δ18O水同位素组成图　　Fig.3　δD vs.δ18Owater isotope composition map of theDayaoshan area●新坪金矿石英；△桃花金矿石英[9]；○湾岛金矿石英(本项目组，未发表)

4.2成矿物质来源分析

桂林冶金地质学院六岑专题组对六岑矿田矿石黄铁矿和毒砂中硫同位素进行了分析，δ34S范围-3.1‰～+3.9‰，平均值为+0.80‰，认为硫主要来自地层中的硫[4]；刘腾飞对六岑矿田矿石黄铁矿中硫同位素进行了分析，δ34S范围为-5.10‰～+6.69‰，平均值为-0.68‰，表明六岑矿田硫主要来自深源岩浆，围岩地层也提供了部分来源[9]；蔡明海通过对大瑶山地区硫同位素分析显示矿石中δ34S以负值为主，表明硫源以深源硫为主，伴有围岩硫的加入[11]。新坪金矿黄铁矿和毒砂硫同位素δ34S范围-4.3‰～-1.5‰，平均值为-2.94‰，表明新坪金矿矿石硫化物的硫同位素组成范围较窄，多为距离零轴很近的负值，推断可能是深源硫与地层硫的混合。这与前人对大瑶山地区的分析结果相似[10-13]。

大瑶山地区金矿主要赋存于寒武系地层中，前人研究表明寒武系地层含金丰度较高，而且金的可释放性较好，是该地区金矿的主要矿源层[10,14-15]。桂林冶金地质学院六岑专题组研究表明，岩脉的原始岩浆含金甚微或不含金[4]，本次研究对矿区花岗斑岩分析也表明其Au含量较低；而部分研究发现新坪金矿附近的六岑花岗斑岩脉普遍含金[16]；新坪金矿戴屋矿区蚀变花岗斑岩金品位为0.1×10-6～0.3×10-6，最高可达0.5×10-6[1]，表明蚀变花岗斑岩具有一定含金量。因此，认为Au来源具有多源性，主要来源于寒武系地层，但区内深源岩浆岩也有提供Au的可能性。

4.3矿床成因与成矿过程浅析

前人研究认为大瑶山地区金矿床成因类型主要有：岩浆热液成因[10]、变质热液成因[17]、变质-岩浆热液叠加改造成矿[18]、斑岩型金矿床*康先济, 杨世义, 付建明, 等. 广西大瑶山地区斑岩体的地质特征及斑岩型金矿找矿前景研究报告[R]. 地质矿产部“八五”科技攻关项目(85-01-007-03-4-1).宜昌:宜昌地质矿产研究所,1994.。通过以上对新坪金矿流体包裹体、H-O同位素、S同位素分析表明，成矿流体中水主要来源于深部岩浆，并叠加有变质水的特征；硫同位素组成均值较小，主要具深源硫的特征，初步认为新坪金矿属于变质-岩浆热液叠加成矿。

新坪金矿成矿过程分析如下：大瑶山地区在寒武纪处于不稳定的被动大陆边缘凹陷环境，沉积形成一套巨厚的类复理石砂页岩、硅质岩建造，主要为杂砂岩、含砾砂岩。前人研究表明该套地层含金丰度较高[10,14-15]，上文分析也表明Au主要来源于寒武系地层。在压实成岩过程中，还原作用形成的HS-将吸附于粘土矿物和有机质中的Au俘获出来，形成络阴离子，络阴离子随着孔隙水形成的流体迁移，由于物理化学条件的改变，Au也随之沉淀，初始富集形成Au矿源层。后期区域变质-岩浆-构造活动形成了一系列褶皱、深断裂及次级断裂，矿区岩浆岩成岩年龄462.9 Ma[3]和225 Ma[4]表明至少有两次深部岩浆沿着深断裂上升侵位。加里东期或印支期岩浆作用形成的岩浆水，与区域构造变质作用形成的变质水(也可能有大气水)混合并使其温度上升，形成中温低盐度低密度混合流体，同时岩浆水可能也含有少量Au等成矿物质(硫同位素分析表明硫源以深源硫为主)。氢氧同位素分析表明成矿流体中水主要由岩浆水提供，并叠加有变质水的特征。混合流体在迁移过程中萃取流经岩石中的Au，特别是先期预富集矿源层中的Au，使Au再次活化迁移并形成含矿热液流体，含矿流体沿深大断裂及次级断裂破碎带等通道上升迁移。由于温度降低、物理化学等条件的改变，含金络合物的稳定性被破坏，含矿流体在次级断裂、挤压破碎带及有利的岩性场所发生矿质卸载，导致Au沉淀、卸载成矿，并使围岩矿化蚀变。

5　结　论

通过对新坪金矿石英流体包裹体、氢氧同位素以及黄铁矿和毒砂硫同位素分析，获得以下认识。

(1)成矿期石英包裹体数据显示，均一温度平均值为296.8 ℃，冰点平均值为-3.3 ℃，盐度平均值为5.38%NaCleqv，密度平均值0.77 g/cm3，压力平均值为19.8 MPa，成矿流体为中温低盐度低密度含CO2的流体；流体中阳离子以Na+、Ca2+、Mg2+、K+为主，阴离子以Cl-为主。

(2)氢氧同位素分析表明，成矿流体中水可能主要由加里东期或印支期深部岩浆提供，并叠加有变质水，且不排除有少量大气水加入的特征；矿石硫化物的硫同位素组成范围较窄，多为距离零轴很近的负值，推断可能是深源硫与地层硫的混合。

(3)本次分析及结合前人研究表明，Au来源具有多源性，主要来源于寒武系地层，但区内深源岩浆岩也有提供Au的可能性。

(4)根据流体包裹体和稳定同位素分析，结合前人对该地区矿床成因类型的研究，初步认为新坪金矿属于变质-岩浆热液叠加成矿。

致谢：野外调研期间，中国冶金地质总局广西地质勘查院领导和工程技术人员给予了帮助；样品处理及实验过程中，桂林理工大学地球科学学院杨锋老师、夏志鹏老师给予了热心帮助；审稿专家对本文提出了宝贵的修改意见。在此一并表示衷心感谢！

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A Preliminary Discussion on Genesis and Ore-forming Fluid Characteristics of the Xinping Gold Deposit in Pingnan County, Guangxi,China

LI Yuan-qiang1，PANG Bao-cheng1,2，ZHANG Qing-wei1,2，LÜ Jia-wen1，ZHOU Ye-quan1，LAI Xin1，LI Pei-rong1

(1.CollegeofEarthSciences,GuilinUniversityofTechnology,Guilin,Guangxi541006,China;2.GuangxiKeyLaboratoryofHiddenMetallicOreDepositExploration,GuilinUniversityofTechnology,Guilin,Guangxi541006,China)

The Xinping gold deposit is located in the Liucen ore field in Dayaoshan polymetallic mineralization belt. The ore bodies, hosted in the sandstone and mudstone of Cambrian Huangdongkou Formation, are related to the Xinping complicated anticline and fracture zone of EW-trending faults.Fluid inclusions in quartz suggest that ore-forming fluids are moderate temperature, low salinity, low density and contain CO2. The cations in fluids are Na+, Ca2+, Mg2+and K+, while main anion is Cl-. The data of hydrogen and oxygen isotopes indicate that the ore-forming fluids are probably derived from magmatic fluids, and superimposed by metamorphic fluids and meteoric water also involved. The sulfur isotope values in sulfides are narrowly ranged negative not far from zero,which infers that sulfur in ore is a mixture of sulfur from deep source and strata. Our study combined with previous research show that Au has multi-sources, it mainly sourced from Cambrian strata, but the deep magmatic rocks in the region may also provide some Au. Based on above study, we conclude that the Xinping gold deposit was superimposed mineralization of metamorphism and magmatic-hydrothermal fluids.

stable isotope; fluid inclusion; ore-forming fluid; Xinping gold deposit; Pingnan County; Guangxi

2015-06-18；改回日期：2015-09-30；责任编辑：楼亚儿。

中国地质调查局地质调查工作项目“广西大瑶山成矿带平南—昭平地区金矿整装勘查区关键基础地质研究”(12120114052501)；国家自然科学基金项目(41362006)；广西自然科学基金项目(2013GXNSFAA019275)。

李院强，男，硕士研究生，1988年出生，矿物学、岩石学、矿床学专业，主要从事矿床学方面的研究。

Email：lyuanqiangr@qq.com。

庞保成，男，教授，1968年出生，矿产普查与勘探专业，主要从事矿产勘查与评价、矿床学研究。

Email：pbc@glut.edu.cn。

P618.51

A

1000-8527(2016)01-0029-07