老挝帕奔金矿床同位素地球化学特征

韩芳，牛英杰，陈京玉，沈九州，刘智勇



老挝帕奔金矿床同位素地球化学特征

韩芳，牛英杰，陈京玉，沈九州，刘智勇

（天津华北地质勘查局，天津 300170）

对矿床热液成矿期含金方解石中H、O、C稳定同位素测定，探讨主成矿期成矿流体和成矿物质来源，为深入研究帕奔金矿成矿机制、成矿作用提供了新的地球化学资料。含金方解石碳氧同位素13CV-PDB值分布在-4.5‰～-5.2‰之间，18OV-SMOW值分布于20.0‰～20.8‰之间，含金的方解石矿物来源为流体与二叠纪海相碳酸盐岩相互作用产物；含金方解石矿物中包裹体水的δD值在-49‰～-92‰之间，δ18O-H2O的范围为8.32‰~13.42‰，成矿流体来源与岩浆活动存在密切关系。

金矿；方解石；稳定同位素；老挝帕奔

老挝帕奔金矿是近年来在老挝琅勃拉邦地区发现的矿化特征较为特殊的金矿床，该矿床矿石品位较高，明金多见，且多处存在金品位达几十至上百克吨的矿囊。前人[1-4]已对帕奔金矿床进行了大量的研究，并有深入的认识。该文依托该项目研究成果,通过对帕奔金矿床不同方解石氢、氧、碳同位素组成和稀土元素地球化学特征的研究, 探讨成矿溶液中水、碳来源以及成矿溶液的演化问题。

1 成矿地质背景

老挝地处我国西南三江特提斯构造域和华南加里东褶皱带向南或南西的延伸。该区经历多期板块俯冲、碰撞、地壳沉降隆起，沉积演化历史较为复杂。帕奔金矿区位于奠边府-黎府华力西褶皱带(Ⅲ1)中段西侧，北西以奠边府-程逸弧形板块缝合线（琅勃拉邦弧形断裂带F2）为界与丰沙里-帕府中生代拗陷带(Ⅱ)毗邻，南东以普雷山弧断裂带(F3)为界与长山褶皱带拼合[1]。区内出露地层为泥盆系－下石炭统(D-C1)砂质板岩或千枚岩、上石炭统－下二叠统(C2-P1)泥质粉砂岩、灰岩、二叠统（P3）凝灰熔岩、三叠系－侏罗系（T-J）泥质粉砂岩、第四系（Q）。区域断裂主要有琅勃拉邦断裂(F3)和普雷山断裂(F4)，呈北东向平行产出。

图1 老挝北部构造地质单元图

①边缘褶皱带②盆地③褶皱带④岛弧带⑤坳陷带⑥Ⅱ级构造单元界线⑦Ⅰ级构造单元界线⑧帕奔金矿；Ⅰ.景洪-会晒岛弧带；Ⅱ.丰沙里-帕府中生代坳陷带；Ⅲ1.琅勃拉邦-黎府华力西褶皱带；Ⅲ2.呵叻盆地；Ⅲ3.长山褶皱带；Ⅲ4.莫边府-荣市岛弧带；Ⅲ5.莱州-清化断隆带；Ⅲ6.镇元-金平褶皱带；Ⅳ.金平-和平褶皱带；F1澜沧江-班南坎断裂；F2琅勃拉邦断裂；F3普雷山断裂；F4长山-岘港断裂；F5蓝江断裂；F6平江断裂

2 矿区地质特征

矿区地层自晚古生代以来除新近系与古近系外出露比较齐全，从泥盆系至第四系均有分布，地层的缺失和超覆现象较为普遍。可以较完全的反映矿区地层层序与相邻层位的划分标准及其岩性特征。矿区主剖面方向140°,区内出露地层主要为泥盆系－下石炭统（D-C1）、上石炭统－中二叠统（C-P2）、上二叠统（P3）、三叠系－侏罗系（T-J）及第四系（Q），其中矿体主要赋存于二叠系灰岩中。区内岩浆活动强烈，中-基性岩均有出露，火山岩较为发育。

帕奔金矿床目前已控制岩金矿体十多条，呈右行侧幕式排列。主矿体控制长度近700m，平均厚度4.0m，最大控制延深350m，局部具分枝复合及尖灭再现等特征，整体走向335°~355°，倾角45°~65°，品位波动与跳跃现象明显，一般介于1.00×10-6~157×10-6之间。

表1 方解石包裹体水氢氧同位素组成[5]

矿石结构以分离交代结构、压碎结构为主，呈条带状构造、浸染状构造等。主要矿物为方解石、菱铁矿、褐铁矿等。金属硫化物非常少见，矿石矿物多为氧化物，主要载金矿物为方解石等。物相分析结果表明金矿物赋存状态以粒间金为主，次为裂隙金，包裹金含量最低。自然金呈金黄色，多为易浸的板片状和角砾状，以中-细粒为主，偶见粗粒金，民采可见最大自然金粒度达3~4mm。

3 同位素地球化学特征

3.1 H、O同位素地球化学特征

该金矿床方解石碳氧同位素13CV-PDB值主要分布在-4.5‰～-5.2‰之间，18OV-SMOW值分布于20.0‰～20.8‰之间，表明含金方解石矿物为热液流体与二叠纪海相碳酸盐岩相互作用的产物（数据见表1）。该数据显示裹体水的δD值在-49‰～-92‰之间，均值为-82.82‰。成矿流体δ18O H2O的范围为8.32‰~13.42‰，均值为+11.17‰，可以看出该矿床成矿流体的氢氧同位素变化范围与典型的中生代大气降水δD 值为-98‰左右及原生岩浆水δ18O +5.5‰～+8.5‰、δD -40‰～-80‰都存在差异，部分样品δD 值接近滇中地区中生代大气降水的δD 值-80.8‰～-113.0‰。

将成矿流体的δDH2O、δ18O 值投到δDH2O-δ18O组成图上（图2）。样品点都落在原生岩浆水及高岭石风化线附近，表明成矿流体来源与岩浆活动存在密切关系。该金矿含矿脉石矿物包裹体水非典型原生岩浆水，其与地层中封存的古大气降水存在密切关系。古大气降水在沉积岩中经水与岩石中矿物发生氧同位素交换反应，使含矿流体的δ18O 值增高而出现氧同位素漂移。帕奔金矿床成矿流体与岩石的氧同位素交换程度低，流体流动与循环的速度较快，与岩浆活动为背景的较强热液循环驱动力相一致。

图2 包体水氢氧同位素组成[5]

图3 方解石成因13C-18O图解

该矿区金矿体、蚀变灰岩及围岩稀土元素总体含量较低（2.6×10-6～20.6×10-6），远低于世界钙质碳酸岩平均值（ΣREE为3732.70×10-6）。稀土元素表现为弱的铕亏损，较明显的铈异常，轻稀土分馏程度明强于重稀土，金矿体、蚀变灰岩及围岩曲线类似，反映矿石稀土元素来自围岩，推测含矿方解石可能为围岩重溶再结晶的产物。

3.2 C、O同位素地球化学

帕奔金矿床的碳、氧同位素组成分析结果见表2（样品测试在地科院矿产资源研究所同位素实验室）。方解石碳氧同位素值比较均一，分布在-4.5‰ ~-5.2‰之间。前人研究表明，地幔射气δ13CV-PDB变化范围分别为 -5‰～-2‰，岩浆来源碳同位素组成为-9‰～-3‰。沉积岩中碳酸盐岩脱气或含盐卤水与泥质岩相互作用碳同位素组成具有重碳同位素特征, 其δ13CV-PDB变化范围为-2‰～+3‰, 海相碳酸盐δ13CV-PDB大多稳定在0‰左右。各种岩石中的有机碳一般富集12C , 碳同位素组成很低，δ13CV-PDB变化范围为-30‰～-15‰,平均为-22‰。因此，可以认为，本区含矿方解石脉的碳同位素为岩浆来源，显示出帕奔金矿与岩浆作用有一定的联系。

表2 帕奔金矿区含金方解石C、O同位素组成

18OV-SMOW值分布于20.0‰~20.8‰之间，靠近海相碳酸盐岩范围、在因C-O同位素图解中，样品同位素组成投影皆落在海相碳酸盐区域外附近，表现出碳酸盐溶解再次沉淀结晶的特征（图3）。

4 结论

1）帕奔金矿区的成矿作用与燕山早期的岩浆活动密切相关。晚二叠后强烈的移，岩浆流体进入沉积地层，同时混合了盆地热卤水（有下渗地表水参与）。矿床成矿热液流体为混合来源，主要是岩浆水与地层封存的古大气降水混合成因。

2）流体包裹体氢氧同位素研究表明，构造活动引发岩浆沿早期北东向深大断裂向上迁移，在岩浆热能的驱动下开始循环交代围岩并在矿源层萃取成矿物质形成金矿体。

3）热液流体与二叠纪海相碳酸盐岩相互作用的产物，灰岩溶解形成含矿流体重结晶是主要的成矿方式。含金的方解石矿物来源为流体与二叠纪海相碳酸盐岩相互作用产物，成矿流体来源与岩浆活动存在密切关系

4）该矿床为远成低温岩浆热液型金矿。

[1] 赵延朋, 等.老挝典型金矿床地质特征及成矿模式[J]. 矿产与地质，2003.10,(27)增刊：41-46.

[2] 杨海林、牛英杰、辛建伟, 等. 老挝帕奔金矿矿床地质特征及成因研究[R]. 2013.10.30

[3] 张瑞华, 等. 老挝琅勃拉邦省巴乌县帕奔金矿构造变形特征及控矿规律[J]. 地质找矿论丛,2012,27(3):341-348.

[4] 牛英杰, 胡金才, 李孝红. 老挝琅勃拉邦省帕奔金矿地球化学特征[J]. 地质调查与研究, 2013,36(2):92-99.

[5] 童文辉，杨海林, 等.老挝帕奔金矿矿床地质特征及控矿因素[J]. 河南科学，2015.8.：1434-1440.

Stable Isotope Geochemistry of the Phapon Au Deposit in Laos

HAN Fang NIU Ying-jie CHEN Jing-yu SHEN Jiu-zhou LIU Zhi-yong

(Tianjin North China Geological Survey, Tianjin 300170)

This paper deals with stable isotopic compositions of H, O and C for Au-bearing calcite from the Phapon Au deposit in Laos. The δ13C valuesvary from -4.5‰ to -5.2‰,δ18O values vary from 20‰ to 20.8‰. The δD values for inclusions in Au-bearing calcite range from -49‰ to -92‰,The δ18O values from 8.32‰ to 13.42‰. These show that the ore fluids were derived from magmatism.

Au deposit; calcite; stable isotopic composition; Phapon, Laos

P618.51; P575

A

1006-0995（2017）02-0239-03

10.3969/j.issn.1006-0995.2017.02.014

2016-10-25

中央地质勘查基金，国外矿产资源勘查基金（201211B00200006）

韩芳（1982-），女，天津人，工程师、研究方向为水、工、环地质勘查以及物化探研究