西秦岭阳山金矿床地质特征及成矿物质来源研究

[摘要]阳山金矿床热液成矿过程为四个阶段：贫矿化石英-黄铁矿阶段、石英-黄铁矿-毒砂阶段、石英-辉锑矿阶段以及石英-碳酸盐阶段，金矿化主要发生在中间两阶段。

矿脉中黄铁矿、辉锑矿及毒砂硫同位素值δ34S为-4.7‰～-0.5‰，平均值为-1.77‰，均以较小的负值为特征，接近于岩浆流的特征。成矿过程可能存在多个S源；206Pb/204Pb、207Pb/204Pb和208Pb/204Pb分别为17.552～18.759，平均18.316、15.538～15.928，平均15.663和37.894～39.293，平均39.094，与赋矿围岩三河口群、碧口群及花岗斑岩的对比表明成矿物主要来自赋矿围岩三河口群和碧口群。

[关键词]同位素地球化学 成矿物质来源 阳山金矿

[中图分类号] P612 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2014）-2-44-3

阳山金矿床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″（杜子图等，1998）。是我国重要的Au-Ag-Hg-Sb-Ba和Au-Ag-Pb-Zn-Cu成矿带，被称之为中国的“西北金三角”。自20世纪70年代中国发现卡林型金矿以来，在该地区发现一大批卡林型金矿床，使得该地区成为金矿尤其是中国卡林-类卡林型金矿床重要产地。

1区域地质概况

大地构造位置上阳山金矿处于扬子板块以北、中朝板块以南、松潘-甘孜褶皱系以东的三角区内，属西秦岭南亚带（齐金忠等，2003），该区为金及有色金属矿富集区，阳山金矿位于松潘-摩天岭成矿带中，是西秦岭金矿的代表性矿床之一（图1-1）。

区域上出露的地层主要有：碧口群，为一套巨厚的浅变质火山-沉积岩建造，火山岩主要由细碧岩、石英角斑岩及相应的火山碎屑岩组成，沉积岩主要为泥质岩石和碎屑岩；泥盆系三河口群，为一套浅变质碎屑岩系列；石炭系，主要由碳酸盐岩组成，夹少量碎屑岩，底部夹豆状赤铁矿透镜体；二叠系，由海相碳酸盐岩、正常沉积碎屑岩组成；三叠系，主要由滨海-浅海相陆源碎屑岩组成，夹少量碳酸盐岩；侏罗系，为一套沉积的砾岩、砂岩及泥灰岩等。

区域上岩浆岩出露面积较少，类型繁多，超基性、基性、中酸性火山岩和侵入岩均有出露，规模一般较小，多呈小岩株或岩脉产出。

区域构造由一系列近东西向的摺皱和断裂构造组成，矿区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。

2矿区地质特征

阳山金矿床西起泥山、汤卜沟，东至张家山一带，全长近30km，基本沿安昌河-观音坝断裂分布。现已发现6个矿段，即葛条湾矿段、安坝矿段、高楼山矿段、阳山矿段、张家山矿段和泥山矿段（图2-1）。

矿区内出露的地层有中泥盆统三河口群、白垩系以及第四系，其中与矿化关系密切的主要为三河口群第三岩性段、第四岩性段（D2s43、D2s44），第三岩性段位于无价山及其西侧，以薄层、中厚层灰岩为主，夹灰黑色板岩、千枚岩，局部夹碳质千枚岩，第四岩性段为一套灰黑-灰白色千枚岩为主，局部有灰岩、含碳千枚岩、红色石英（硅化）砂岩夹层，岩石破碎较强烈，局部褐铁矿化较强，为矿区主要赋矿围岩。

阳山金矿带出露于三河口群逆冲岩片叠置区，该带夹持于南部白马-临江断裂及北部松柏-黎坪断裂之间，沿安昌河-观音坝断裂分布，为矿带的主控构造。

矿区内岩浆活动相对较弱，仅有部分酸性岩脉及小岩脉出露。本区出露的岩浆岩主要有斑状斜长花岗岩、斜长花岗斑岩、黑云斜长细晶岩、黑云花岗细晶岩等。

成矿作用总体经历了成岩期、热液成矿期和表生氧化期3期，根据脉体之间的穿切关系、矿石组构和矿物组合及其特征，确定阳山金矿热液成矿过程为四个阶段：（Ⅰ）早阶段主要形成贫矿化石英-黄铁矿组合；（Ⅱ）石英-黄铁矿-毒砂阶段；（Ⅲ）石英-辉锑矿阶段；（Ⅳ）晚阶段主要形成石英-碳酸盐脉，其中Ⅱ、Ⅲ阶段为主要成矿阶段，上述成矿期的特点表明阳山金矿带经历了多期成矿的演化阶段。

3成矿物质来源

本文测试了7件硫化物的硫同位素组成，分别为石英脉中的黄铁矿、毒砂、辉锑矿和蚀变斑岩中的黄铁矿。测试了2件硫化物中铅同位素组成。

矿石硫、铅同位素分析在中国地质科学院矿产资源研究所完成。

3.1 硫同位素

本文7件样品硫同位素分析，其余数据均引用前人发表的。从样品分析结果（表3-1）中可见，本文矿脉中黄铁矿、辉锑矿及毒砂硫同位素值δ34S为-4.7‰～-0.5‰，平均值为-1.77‰，均以较小较小的负值为特征（除样品YS-GYB-GL-05为9.7‰），接近于岩浆硫的特征。

结合前人及本文对阳山金矿带的硫同位素研究，从表3-2可知：（1）石英脉中的黄铁矿的δ34S值为-4.7 ‰ ～-0.7‰，平均为-1.9‰，矿化斑岩中的黄铁矿δ34S值为-1.7‰～2.1‰，平均为0.13‰，辉锑矿中δ34S为-4.7 ‰ ～ -2.1‰，平均为-3.2‰，毒砂中δ34S值为-2.9‰～-0.5‰，平均为-2.1‰，这些矿石矿物中的硫同位素组成值δ34S均以较小的负值和正值分布在0的两边，接近于岩浆流（δ34S接近于0）。（2）矿区三河口群中沉积成因的黄铁矿（草莓状集合体）中δ34S为5.1‰～10.9‰，平均为6.84‰，具有较高的正值，以富集重硫为特征。（3）矿化千枚岩的δ34S为9.56‰～13.23‰平均为11.39，也具有较高值。通过上述数据和分析说明阳山金矿至少存在两种硫源，一种为地层中的沉积硫，一种为成矿期的岩浆流，从图3-1不同类型硫化的S同位素特征直方图可以看出硫δ34S数值离散性较大为特征（δ34S值为-4.7‰～13.23‰），一般认为这种S同位素组成较分散，成矿过程可能存在多个S源，但以地层硫和岩浆流为主。

3.2铅同位素

本文选取了两件矿石样品中黄铁矿和辉锑矿进行了普通Pb同位素的测定，再通过前人对矿区广泛发育的花岗斑岩、泥盆系地层、以及区域上的碧口群基底的Pb同位素的研究，将它们进行了对比（表3-3，图3-2）。

从表3-3赋矿地层三河口群的206Pb/204Pb、207Pb/204Pb和208Pb/204Pb的比值分别为18.16～18.759、15.643～15.822和38.29～39.194；碧口群分别为17.376～18.384、15.458～15.909和37.785～39.609；花岗斑岩为17.702～18.110、15.554～15.654和38.046～38.519；硫化物为17.552～18.759、15.538～15.928和37.894～39.293。硫化物铅同位素组成变化范围较大，说明硫化物铅同位素来源复杂，在Zartman铅同位素构造模式图中（图3-2），大部分硫化物落在造山带和上地壳演化线之间及上地壳演化线之上，反映矿石主要来源于上地壳。

通过Stacey-Kramers两阶段演化模式计算的μ值范围是9.46 ～10.06，平均为9.65，较高的μ值反映了矿石主要来自上地壳。

三河口群为主要赋矿地层，其铅同位素组成与硫化物铅同位素组成不同，尤其是206Pb，如果是由赋矿地层淋滤提供铅来源，则硫化物应该具有比地层更高的铅同位素比值，因为放射性成因铅更容易被流体淋滤出来，由表3-3同位素比值平均值得出阳山金矿硫化物比值总体低于三河口群地层，因此：（1）赋矿地层三河口群不是矿石铅的主要来源，至少不是唯一来源；（2）如果赋矿地层是矿石铅的主要来源之一，至少还需另一个具有较低铅同位素比值的源区与之同位素平衡。结合其它同位素和成矿流体的结论分析，认为是第二种情况。

从表3-3可以看出，中生代花岗斑岩和碧口群的铅同位素均值均低于硫化物，符合作为另一端元物源区的条件。但中生代花岗斑岩有如下特征：（1）各种铅同位素比值变化范围小，与矿石硫化物铅同位素铅同位素比值离散性强的特点不一致；（2）花岗斑岩与三河口群二元混合无法解释个别硫化物的铅同位素比值低于花岗斑岩的现象，也无法解释部分硫化物同位素比值高于三河口群的现象。相反，碧口群的各种铅同位素比值变化范围较大，不但具有矿石硫化物铅同位素比值离散性强的特点，而且具备与硫化物相似或更宽的同位素比值范围（图3-2），完全可以解释矿石硫化物铅同位素比值的变化。而碧口群206Pb/204Pb比值低于矿石硫化物，恰恰可与另一物源端元的三河口群进行206Pb/204Pb比值平衡。由上分析得出，虽然铅同位素比值不能排除中生代花岗斑岩作为成矿物质来源的可能性，但确证碧口群和三河口群是最重要的成矿物质和流体的来源，且二者在成矿过程中发生了二元混合。

在图3-3中，阳山金矿带的矿石硫化物全部落在上地壳和壳幔混合的岩浆作用区，而中生代花岗斑岩全部落在壳幔混合的岩浆作用区，三河口群赋矿地层大部分落在上地壳区，而碧口群分布范围较大，地幔、壳幔混合岩浆作用、造山带、上地壳均有点落入，这不但与各质体的性质吻合，即属于上地壳沉积物的三河口群和部分碧口群沉积地层以及属于壳幔混合的碧口群岩浆岩和个别含矿的中生代花岗斑岩。且与前面得出的认识一致，矿石铅主要来自赋矿围岩三河口群（上地壳）和碧口群（含较多火山岩）。

4结论

硫同位素显示阳山金矿至少存在两种硫源，一种为地层中的沉积硫，一种为成矿期的岩浆流，不同类型硫化物的S同位素特征直方图可以看出硫δ34S数值离散性较大为特征（δ34S值为-4.7‰～13.23‰），一般认为这种S同位素组成较分散，成矿过程可能存在多个S源，但以地层硫和岩浆流为主。矿石铅同位素显示铅主要来自赋矿围岩三河口群和碧口群，花岗斑岩可能提供部分成矿物质。

综上所述，阳山金矿地质特征和S、Pb同位素分析结果得出阳山金矿成矿物质主要来源于赋矿围岩三河口群和碧口群，花岗斑岩提供部分成矿物质。