小秦岭金矿成矿物质来源的探讨

【摘要】通过对基底变质岩和花岗岩的含金性进行分析，以及小秦岭地区金矿床的成矿特征进行分析，认为：本区金矿成矿物质主要来自以幔源物质为主的太华群变质岩，其岩性主要为斜长角闪岩和片麻岩。

【关键词】金矿；物质；来源

截至目前，在小秦岭金矿田中（河南部分），已查明大型金矿5处，中型10处，小型20余处。其总资源储量达数百吨。矿床类型绝大多数为石英脉型，个别为破碎蚀变岩型。这些金矿集中分布于面积为480km2的花岗—绿岩带中，主要集中于相距约15km的文峪和娘娘山两个花岗岩体之间。这些矿床的矿物成分，矿石中金属元素，矿化剂元素，S、Pb及O、δD等同位素具有极大的相似性，以上充分显示了金矿成矿的同源性。同时也指出了研究矿源层的重要性。

1、基底变质岩及其含金性

小秦岭花岗岩—绿岩带出露的新太古代变质岩系，包括下基底变质基性表壳岩和侵入其中的变TTG岩系（杨寨峪灰色片麻岩、四范沟片麻状花岗岩）；上基底观音堂组（变粒岩、浅粒岩、黑云斜长片麻岩），焕池峪组（大理岩、透辉（透闪）石大理岩）

1.1金的丰度

小秦岭太华群作为小秦岭金矿带最重要的赋矿围岩，历年来曾有众多学者对其中Au的丰都进行过研究（表1）。

表中数据表明，不同作者之间Au的丰度差异较大。造成这种现象的原因主要有：采用资料来源不统一；所采样品存在明显空间位置差异或不同类型样品代表性差异（如不同地区或近矿化地段样品等）；各测试单位所提供存在的时间、批次、测试方法的不同以及不同实验室存在的分析误差，数据统计计算方法的差异等。但分析时间较早或用化学斑点法分析的数据，Au的丰度通常偏高。80年代之后，采用化学光谱法测定的Au丰度有所降低。小秦岭太华群Au丰度为0.6～2.46×10-9。陕西省太华群Au的丰度相对河南偏高[1]。

我们根据37件有代表性的变质岩样品测得Au丰度为0.98×10-9。最小值0.16×10-9，最大值37.22×10-9，变异系数3.55，其分布形式为多重母体（图1），为3个母体，他们的众值依次为0.53×10-9，2.0×10-9，8.38×10-9。其中最主要的第一母体众值为0.53×10-9，远低于背景平均值。其多垂母体的分布，则反映了不同岩石类型Au丰度的差异。

1.2金的分配

Au在各类岩石中的分配很不均匀，以黑云斜长片麻岩为最高（1.69×10-9），大理岩和石英岩中最低（分别为0.48和0.56×10-9）（表2）。

为了直观反映表2特征，将其用图2表示。

图2显示，Au丰度最高的黑云斜长片麻岩、变粒岩和片麻状花岗岩，其分异程度也最高。含量低的大理岩和石英岩其分异程度也最低（表3）。

如果按照小秦岭变质岩自下而上的层序考虑，杨寨峪灰色片麻岩丰度最高（1.28×10-9），焕池峪组大理岩类最低（0.48×10-9），（表3）。其变异系数以观音堂组变粒岩类最高（49.06），其次为四范沟片麻状花岗岩（2.89），焕池峪组最低（0.66）。

2、花岗岩及其含金性

区内岩浆活动频繁，岩浆岩具多岩类、多成因，多其次活动特点。约占本区总平积的二分之一。其中以燕山期花岗岩浆活动最强烈，与本区金矿成矿关系密切。

阜平期主要有早期粒斑玄武岩及其后的TTG岩系。均已变质构成杨寨峪及四范沟岩石组合的主体。

中岳—五台期主要形成桂家峪角闪二长花岗岩呈岩株状产出。

熊耳期主要形成小河黑云二长花岗岩，主体分布于小河断裂南侧。同时产出伟晶岩脉。

加里东—印支期以脉岩为主体，形成辉长辉绿岩和灰绿（玢）岩，分布广泛。

燕山期主要有文峪岩体和娘娘山岩体，岩性为黑云二长花岗岩，为岩株。均为多期次侵入的岩体。其成因类型为壳慢质重熔型花岗岩，主要由太华群及其下部岩石重熔岩浆形成。

2.1岩浆岩的金含量特征

通过区内主要岩浆岩类的统计，Au的背景含量为0.64×10-9，最小值为0.18×10-9，最大值8.63×10-9，变异系数2.24，说明岩浆岩中Au丰度低，其含量平均值大致相当变质岩Au平均含量的2/3。变异系数大、呈强分异型分布，但分异程度大大低于变质岩。

在Au含量分布直方图中，为两重母体分布（图3）。两个母体的强度比较接近，第一个母体的众值为0.25×10-9，第二母体众值为2.0×10-9，且缺少右支。

2.2不同岩浆岩（体）中Au的分配

根据不同岩浆岩及不同岩体的统计，区内主要脉岩含Au高，岩体中以文峪花岗岩最高（表4）。

闪长岩脉和桂家峪岩体最低。文峪和娘娘山花岗岩大体相当于岩浆岩的平均值。在侵入岩中，辉长辉绿岩Au含量最高，变异系数也较大，而含Au低的闪长岩脉和桂家峪岩体则变异系数也最小。

2.3燕山期花岗岩与成矿的关系

2.3.1 元素地球化学异常空间分布特征

区内形成以Au为主的综合地球化学异常，异常元素组合为Au、Ag、Pb、Cu、W、Zu、Cd、Mo等。异常主体分布于太华群中。其形态为半环状围绕文峪岩体分布。面积达332km2。

这种分布特征反映了异常的形成与文峪花岗岩的密切关系。截至现在已查明的全矿基本均出现在地球化学异常之中。因此，全矿床也围绕文峪岩体分布。根据全矿床的测温资料，矿床形成温度，由岩体向外逐渐降低。因此，文峪岩体不但控制着Au地球化学异常，也控制着全矿床的分布。

3、金矿成矿物质来源的分析

3.1全矿床分布规律

在世界范围内，有人统计约有25%的金矿储量集中在太古庙变质岩区。在我国，与太古代地层有关的金矿床占有重要地位[3]。

小秦岭成矿区文峪、东闯、杨寨峪、大湖等金矿床，围岩为新太古代太华群。翼东成矿区金厂峪等金矿床，围岩为新太古代迁西群。夹皮沟成矿区二道沟金矿床，围岩为新太古代夹皮沟群。乌拉山成矿区哈达门沟等金矿床，围岩为新太古代乌拉山群。宣化—赤城成矿区东坪小营盘等金矿床，围岩为新太古代桑干群。胶东成矿区玲珑、焦家、望儿山等金矿床，围岩为新太古代胶东群。豫西地区除小秦岭地区金矿外，还有：熊耳山成矿区上宫、祁雨沟、康山、星星阴、虎沟等金矿床，围岩主体为太华群。

崤山成矿区申家窑等金矿床，围岩为太华群。同时，在熊耳山—外方山地区，有些金矿赋矿围岩为太华群上覆火山岩—熊耳群的下部岩组，如萑香洼、庙岭、前河、店房、窑沟等金矿床，（甚至包括上宫金矿床）。多数人认为这些金矿的形成，依然与太古代太华群有关。这种宏观上的分布格局，绝不是偶然的，而是与金的成矿存在联系。

3.2Au在地球圈层中的分配

Au在地球各圈层的丰度，从地壳（0.0035×10-6）上地幔（0.005×10-6）下地幔（0.005×10-6）地核（2.6×10-6）是逐渐增加的。在地核中达到极大值，其丰度高于地球金含量（0.8×10-6）的3倍。如果按照地球金的总量考虑，地壳金含量仅占地球总金量的0.002%。从这一点上来说，金的成矿具有深源性。就地壳而论，太古界是最接近地幔的层位。

3.3太华群变质岩金的丰度特征

小秦岭变质岩系的演化历史说明，本区经历了三次大规模深源贯入（Ar3、Pt12、Pz2—M2）；四次以趁机作用为主导的物质重新组合和再分配（Ar3、Pt2-3、P21，M2-K2）；在其演化过程中发生了三次以热动力为主的均一化改造[4]（阜平期、五台—中岳期、印支燕山期）。

多数研究者认为，现代陆壳至少有70-75%以上的质量是由2500ma以前的岩浆作用形成的，而且在以后的发展历程中还程度不同的加入了深源组分。小秦岭地区的花岗—绿岩带属于陆壳最下部的层位，应该是以陆壳最下部或上地幔物质为主体的，因此其化学组成在很大程度上受上地幔的影响，这可能是其Au含量高的原因。黎世美等（1996）曾采得新鲜的辉长辉绿岩和辉绿玢岩样品，测得其Au含量为16.9×10-9和5.3×10-9，与上地幔的Au丰度相当或高于上地幔Au丰度。这种金含量很可能与花岗岩—绿岩带的原始含金量相当。现在岩石中测得的Au含金量应是易溶Au释放之后留下的不易释放Au，因而不代表其原始Au含量。

3.4小秦岭花岗—绿岩中金的赋存状态

从矿源的角度看，岩石中的Au一般分为两类，即易容Au（易释放Au）和难溶Au（难释放Au），易溶Au赋存于硫化物矿物，有机质、炭质、造岩矿物颗粒之间和矿物表面吸附Au；难溶Au固定于硅酸盐或氧化物类矿物之中。

Keays等（1976）通过大泽光武岩研究证明，从成岩期开始Au已发生流失，在劈理发育的变质初期阶段就有10.5%的Au和S等从岩石中释放出来。

有实验说明，黄铁矿与纯水加热到250°C时即释放Au和大量H2S、HS等。这对于Au的洛合物的形成和迁移显然是理想的条件。

太华群花岗—绿岩中的Au主要为易释放Au，故在构造—岩浆及变质作用过程中，多数Au被活化、迁移，并部分富集于金矿床中。从而造成现在岩石中Au贫化。

在Au和常量元素及金属元素的聚类分析图中Au与锌硫元素Cu，Ag等密切相关。当岩石中没有硫化物时，Au和绝大多数储量元素之间没有相关性。表明花岗—绿岩中主要为与硫化物矿物有关的易释放Au。

3.5同位素特征

太华群地层的δ34S‰值变化范围为-5.4～10.5（均值3.0）；文峪花岗岩δ34S‰值为2.1～3.4（均值3.1）；矿石δ34S‰值为-12.5～11.5（均值1.31），三者均值接近，为低正值，为统一硫源，具有深源硫特征。

铅同位素组成在地层、花岗岩和矿石中具有接近的特征，除少数含放射性成因铅较高的异常铅外，大多数为含放射性成因铅不高的异常铅。在投影图上三者主要分布于地幔铅与造山带铅平均演化线之间和下部地壳与造山带铅之间，及其附近克拉面化地壳铅范围内外，应属深源铅。三者投影点相对集中，显示它们之间有内在成因联系。

已有资料说明，本区成矿Fo2较高（10-32～10-27Pa），pH为6左右，在这种较高的Fo2和变化不大的pH条件下，矿物的δ13c应接近热液的δ13c。

本区矿床碳酸盐矿物的δ13C值变化范围为-6.44～7.59%之间，平均为-6.00‰，变化范围不大，与岩浆结晶分异派生水流体的δ13C值（-8.5～3.19‰）及混合岩浆水流体的δ13c（-9.5～4‰）和深层岩浆碳酸盐的δ13C值（-8～2‰）接近，具有深层碳同位素组成特征，应主要来自重熔太华群及下地壳形成的岩浆。

综合上述，本区金矿成矿物质硫、铅、碳主要来自深层，而以已成地壳的以幔源物质为主的太华群及其以下地壳最重要。

3.6稀土元素对成矿的指示

稀土元素地球化学性质极为相似，在地质溶化过程中整体活动，其分馏情况能灵敏的反映地质作用的性质，具良好的示踪作用。

总体来看岩石与矿石在图中分布比较分散，特别是大湖钼金矿，与其他金矿差异显著。杨寨峪和文峪两个金矿的轻重稀土比值特征；而大湖金矿则显示与片麻岩类比较接近。

所有矿床的稀土特征与燕山期花岗岩差异较大，很可能反映金钼的成矿与燕山期花岗岩没有成矿物质联系，成矿物质主要来自斜长角闪岩和片麻岩类。

4、结论

综合上述可以认为：本区金矿成矿物质来自深部，主要来自已变为地壳的以幔源物质为主的太华群变质岩，特别时其中斜长角闪岩和片麻岩。燕山期花岗岩类基本不提供成矿物质。

参考文献

[1]晁援等.1989.陕西小秦岭金矿控矿条件及脉体评价标志、中国金矿主要类型区域成矿条件文集（3）、豫陕小秦岭地区.北京：地质出版社

[2]陈衍景.1992.豫西金矿成矿规律.北京：地震出版社

[3]冯建之等.2010.小秦岭深部金矿成矿规律与成矿预测.北京：地质出版社

[4]胡文宣等.2001.金矿成矿流体特点及深—浅部流体相互作用成矿机制.地学前缘.第8卷