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1、江西大背坞金矿床成因探讨 陈柏林董法先王平安刘建民(地矿部地质力学研究所)沈庭远(江西地质矿产勘查开发局 916 地质大队)摘 要从硫同位素 、 铅同位素 、 硅同位素 、 碳同位素及稀土元素特征等方面资料反映出大背坞金矿成矿物质来源具有双桥山群地层为主 、 并有燕山期岩浆物质加入的双重特征 ; 从成矿流体包 裹体特征分析表明成矿流体主要来源于岩浆水 ; 成矿蚀变矿物的铷 锶同位素获得等时线年龄为118Ma ; 结合构造演化与构造控矿规律提出了大背坞金矿床成因新认识 : 即属于受构造控制的中高 温岩浆热液矿床 。关键词大背坞金矿床 成因 燕山期 中高温岩浆热液矿床 江西1引言大背坞金矿位于赣东
2、北景德镇市浮梁县境内 , 区域构造分区属于弋阳 玉山台陷区内的九岭 高台山台拱与萍乡 乐平台陷区东段的交界部位 ,障公山东西向复式倒转背斜南翼1 。大背坞地区出露的地层为中元古代双桥山群浅变质碎屑岩 ,主要岩性有变质细砂岩 、 变质 粉砂岩 、 粉砂质板岩和板岩 。并有燕山期鹅湖花岗岩体的侵位 。金矿体赋存于北东向韧性剪切带内的含石英脉挤压带中 2 1 , 矿带围岩为双桥山群变质岩 ,矿体直接围岩为糜棱岩 ,矿石属少硫化物 ( 2 %5 %) 石英脉 蚀变糜棱岩型 。 结合本区的找金工作 ,江西九一六地质队相继开展了 1 5 万化探扫面 “、彭山 鹅湖一带金 、 汞重砂异常矿物学数学地质分析和
3、金矿预测” 、“1 5 万鹅湖幅和峙滩幅区调” 、“江西省景 德镇大背坞 瑶里一带金矿成矿条件研究及靶区优选” 等勘察和科研专题 ,提出金矿成因属于 变质热液成因 , 成生于晋宁期 。然而 , 对金矿成因和成矿时代的认识涉及到大背坞外围乃至 赣东北及皖南地区战略找矿等重要问题 ,引起了笔者的重视 ,并进行了详细的研究工作 。2 成矿物质来源分析2. 1 双桥山群变质岩的含金性据江西地质矿产勘查开发局 916 地质大队资料 , 双桥山群变质岩含金丰度为 ( 2. 966. 90) 10 - 9 ,平均 3. 94 10 - 9 , 与地壳克拉克值持平或略高 ; 但第二岩组平均丰度最高 ,是其第一
4、作者为研究员 收稿日期 : 1997 03 31 本文系地矿部定向研究项目 ( 直科定 9309) 研究内容的一部分 江西地矿局 916 地质大队 1 江西省景德镇大背坞瑶里一带金矿成矿条件研究及靶区优选 ( 内部) 119931它岩性组和地壳丰度的 2 倍多 , 该组正是区内大背坞金矿床的直接赋矿围岩 。从微量元素来看 , 与 A u 成矿关系密切的 A s 、Sb 、B 含量在双桥山群中达到地壳丰度的 1023 倍 , 而这些元 素在第二岩组又是双桥山群变质岩平均值的 1. 21. 8 倍 。因此 , 从 A u 及相关元素的含量上 看 ,具有提供成矿物质的必要条件 。 华仁民 ( 199
5、3 ) 、 梁祥济 ( 1995) 等从不同角度进行了相关实验研究 ,证实了双桥山群浅变质岩具有提供成矿物质和转移成矿物质的能力3 。212 矿床同位素地质特征及其示踪效应、4据江西地质矿产勘查开发局 916 地质大队 ( 1992) 内部资料 , 大背坞金矿床矿石中所测黄铁矿的34 S 值变化范围为 - 4. 9 - 7. 1 , 平均值为 - 6. 0 。 因在该矿床中未发现硫酸盐 矿物的发育 ,含硫矿物以黄铁矿和毒砂为主 ,因而成矿热液发生强烈硫同位素分馏的可能性不 大 , 仅存在早期和晚期热液沉淀所形成的硫化物之间的硫同位素分馏 。根据该矿床围岩蚀变 类型以绢云母化为主 ,伴有绿泥石化
6、和硅化来看 ,引发围岩蚀变的流体介质应为弱酸性环境 。而一般在中性 弱酸性条件下 , 由同一溶液中早期和晚期晶出的黄铁矿的34 S 值相差不大 ( 1 2 ) , 而在碱性介质条件下其差值则可达 15 , 大背坞金矿的黄铁矿同位素特征与前者 相近 。综合上述特征 , 所测黄铁矿的34 S 值可以近似代表矿床中整体黄铁矿 (主要硫化物) 的 34 S 值 。同时 , 推测大背坞矿床成矿热液的总硫同位素组成与黄铁矿34 S 平均值应是相近似 的 , 即为 - 6. 0 左右 。该值与地球沉积壳中地槽或大洋壳的黄铁矿平均硫同位素组成 (地槽 为 - 5. 6 , 大洋壳为 - 9. 2 ,据 B .
7、 A . 格里年科和 . . 格里年科 ,1980) 相近 ,故初步认为 大背坞金矿床的硫主要来自本区的地槽沉积物 ,即双桥山群浅变质海相沉积岩系 。本次工作对与金矿化有关的石英样品进行了氢氧同位素的测定 ,其中 ,氢是根据石英中流 体包裹体中的水测定的 。 现将测试结果列于表 1 。 表中同时列出了前人所测石英及方解石的氧 同位素资料 , 并根据本次工作所得成矿温度计算了相应的水的氧同位素组成 。从表 1 可以得 知 , 大背坞金矿床中石英的18 O 为 + 14. 75 + 16. 9 SM O W , 平均为 + 16. 1 SM O W , 高于花岗岩及伟晶岩的18 O 值范围 ( +
8、 7 + 13 SM O W , G. 福尔 ,1986) 。 与之相应的包裹体水的氢同位素D 值为 - 55 - 65 SM O W 。Cla yto n 等 ( 1972) 给出了石英 水体系 中氧同位素分馏随温度变化的关系式 : 1 000L na = A 106 T - 2 + B (在 200500 范围内 A 为3. 38 , B 为 - 3. 40) 。 关于温度 T 的取值 ,计算时采用三件样品的平均捕获温度 ,即 323 。 通 过计算得到大背坞金矿床中与石英平衡的成矿流体中水的 18O 值为 + 9. 98 + 10. 78 ( SM O W)表 1大背坞金矿床脉石英氧同位
9、素及包裹体水氢同位素测定结果2矿 物样 号取样位置1 8 O Q ( ) SMO W1 8 O H O ( ) SMO WD ( ) SMO W备注石 英 方解石石 英 石 英 石 英PD 11 - 1PD 7 - 30F 29 - 5Z K1104( M 59 , H60) Z K1104( M 59 , H60)PD 11 - 1PD 7 - 30+ 14. 75+ 15. 92+ 16. 8+ 16. 1+ 16. 98. 63+ 10. 68+ 9. 98+ 10. 78- 65- 55- 60江 西 地 勘 局 916 地 质 队 ,1992 ( 内部资料)本文 ( 由地矿部矿床 所
10、测式)第 3 期陈柏林等 : 江西大背坞金矿床成因探讨9( 表 1) 。将这些数值与其相应的D H O 值 一 并 标 于图 6 上D 18 O1 )( 图从图 1 中可见 , 大背2坞金矿床 成 矿 流 体 中 水 的 氢 、氧 同 位 素 组 成 投 影 点 位 于 岩 浆 水 区 及 紧 邻 的 变 质 水 区 , 这说明组成成矿流体的 水 是 一 种 岩 浆 水 和 变 质 水的混合流体 。 这与该矿床位 于 而 鹅 湖 花 岗 岩 体 外 围 中 元 古 代 双 桥 山 群 浅 变 质 岩图 1成矿流体水的18 O - D 关系图中的地质事实是吻合的 。虽然这种混合流体中每种组分对整
11、个成矿流体的贡献比例目前还无法确定 , 但据氢 、 氧同位素资料 , 大气降水不可能是主要成分 , 同时 , 结合后文流体 盐 度 、密度和成分资料可以认为大背坞金矿床成矿流体中岩浆来源占有主导 ( 或重要) 地 位 。值得注意的是 , 与国内外许多热液矿床 ( 据张理刚 , 1985) 7 相比较 , 大背坞金 矿 床 矿 物18 O 值 是 相 当 高 的 。这 与 容 矿 岩 石 双 桥 山 群 变 质 海 相 沉 积 岩 中 含 较 多 碳 酸 盐 矿 物 有 关 , 因海相碳酸盐的 1 8O 甚高 , 可达 + 20 + 30 SM O W 。可 能 的 解 释 是 : 由 岩 浆
12、水 (18 O = + 6 + 8 SM O W ) 和雨水 (18 O = - 60 0 SM O W ) 组成的热流体在对 流 循环过程中与双桥山群变沉积岩中的含氧矿物发生氧同位素交换反应 ,并优先与其中的碳酸 盐矿物发生交换 , 从而最终导致了该矿床具高18 O 值的组成特征 。矿 石 中 石 英 和 围 岩 双 桥 山 群 地 层 中 的 千 枚 状 斑 点 板 岩 的30 Si 值 分 别 为 - 0. 5 和- 4 ( 据江西地勘局 916 地质大队 , 1992 内部资料) 。二者较为接近 , 故可以认为矿床中 的硅质源于围岩地层 。从近矿围岩蚀变类型 ( 绢云母化 、 绿泥石化
13、 、 硅化) 也证实 , 热液 与 围岩地层发生反应可使地层中的硅质进入热液系统中去 。据江西地勘局 916 地质大队 ( 1992 ) 内部资料 , 大背坞金矿床矿石中方解石的13 C 为- 5. 27 (PDB) , 介于海相碳酸盐岩 ( 13C0 PDB) 和深成岩浆源碳 (13 C = - 7 PDB) 之 间 , 并更接近于后者 , 说明成矿流体中的碳主要源于花岗岩浆 , 一部分来源于地层中的海 相沉积碳酸盐矿物 。根 据 大 背 坞 金 矿 床 中 热 液 蚀 变 矿 物 的 R b - Sr 等 时 线 得 到 成 矿 热 液 的 初 始 锶 比 值(87 Sr / 86 Sr
14、) i 为 0. 711 279 , 而鹅湖花岗岩中的初始锶比值( 87 Sr/86 Sr) i 为 0. 716 20. 721 4 , 二者非常接近 , 且均大于 01710 , 这一方面说明二者均与地壳来源有关 , 是壳源产物 , 另 一 方面 , 说明成矿热液中的部分物质来自于燕山期花岗岩 。2. 3 稀土元素配分模式及其示踪效应图 2 为大背坞金矿区的矿石 , 双桥山群变质岩和鹅湖岩体的稀土元素配分模式对比图 。 从图 2 中可以看出 ,大背坞金矿床的容矿地层、 矿石及花岗岩的稀土元素配分具有如下特征 :( 1) R E E 表现为在地层中最高 , 达 182. 33 10- 6 ;
15、 矿石中最 低 , 为 139. 59 10 - 6 和120. 07 10- 6 ,平均 129. 83 10- 6 ; 而花岗岩 略高于矿石 ,为138. 05 10 - 6 。( 2) 地层与矿石的稀土配分 曲线具有完全相似的形态 , 说明 矿 石 与 地 层 的 物 质 来 源 具 有 相 似性或一致性 , 或者说 , 矿石的 物质来源与地层有关 , 甚至来源 于地层 。( 3) 与地层及矿石相比 , 花 岗 岩 R E E 特 征 介 于 二 者 之 间 , R E E 与矿石相近 , 但曲线分馏 较地层及矿石强烈 , 反映出花岗岩 可 能 是 在 地 层 部 分 熔 融 基 础图 2大背坞金矿床矿石 、 地层 、 花岗岩稀土元素配分模式对比图11 板岩 ; 21 含金石英脉 ( 矿石) ; 31 多金属硫化物矿石 ; 41 花岗岩上分异演化而形成 ,同时 ,矿石中部分成矿物质可能来源于花岗岩 。综合上述同位素及稀土元素的特征表明 , 赋矿围岩 中元古代双桥山群浅变质岩系中 的某些组分 , 受成矿热液活动影响 , 可以发生活化 1 转移并随热液迁移到含矿构造带内 。而 A u 及其它伴生成矿元素伴随着这种迁移进入含矿构造带也成为可能 。因此说 , 双桥山群变 质岩系是大背坞
