浅谈地球化学在八卦庙金矿床的应用

后勤部长 · 发表于 2011-12-1 17:19

八卦庙金矿是20世纪90年代在秦岭凤县－太白矿田发现的大型金矿，许多学者对该矿床进行了一系列的研究。而金矿床的研究，大致离不开以下几个步骤：矿床类型的初步判断，成矿年龄的卡定，矿源的研究，构造的控制，最终是找矿预测。地球化学在金矿研究中的运用，基本集中在成矿年龄的卡定、矿源的研究这两方面。

一、金矿床的地球化学分类

金矿床的划分有许多种，对于八卦庙金矿床，根据金矿床矿体形态分类，属于细脉浸染型矿床；按矿床的成矿温度和深度分类，则属于浅成中温矿床；若强调金矿床矿物组合的分类，则归为金－石英－硫化物细脉浸染矿石建造；以其他依据，还可划分为内生矿床、含金石英－碳酸盐矿脉型矿床、热水沉积－构造改造型层控金矿床等等。但建立在地质环境和地球化学环境基础上的金矿分类，能最客观地说明金矿产在哪些类型的岩石里和哪些构造环境中，把这点搞清楚后，结合矿床的地球化学情况，就可能确定金矿的成因。而更重要的是，就可以预测可能找到类似金矿的环境。根据博伊尔(1917)提出的分类，可以把金矿分成以下9大类，八卦庙矿床应属于地球化学金矿床分类的第6类：火成岩、侵入岩、火山岩和沉积岩中的浸染状和网脉状金－银矿床。

二、成矿年龄的测定与分析

成矿年龄的测定，不仅是为了敲定金矿形成的准确时间，同时也是为了能更准确的在时间空间上，将其成矿作用与地质背景相联系。

测定成矿年龄的方法非常多，同位素测年是重要的组成部分。目前，常用的方法有K－Ar法、U－Pb法Rb－Sr法，后来又陆续推出了Sm－Nd法和Ar－Ar法。由于矿床大部分存在多期叠加作用，因此上述一切测试方法和矿物的选取，都应该基于在野外细心观察而划定的期次上，确定各期次该采用何种方法。为了更科学合理的定年，各种测年方法之间应相互补充、相互验证。

三、成矿地质体－来源的研究

对成矿物质的来源，主要是从物质成分的角度，通过测定矿石、脉石、围岩及所假设矿源岩各自的成矿元素及硫、铅、碳、氧、锶等同位素、稀土元素、微量元素，以及所计算的各种元素对或元素组合比值、勾绘的稀土配分曲线的对比等，来进行分析和判断。

（一）全岩化学分析

对八卦庙进行岩石化学全分析时，在所以元素整体把握的基础上，通过对FeO的含量与铁白云石的含量，标志元素B、F、Au、As、Sb进行进一步对比，并作出TFe2O3－MnO相关关系图解、以及将样品分别投影在Bostom (1983)提出的热水沉积物与水成沉积物Fe－Mn－(Co＋Ni＋Cu)×10三角图、现代海洋不同类型沉积物的P2O5(WB%)－Y(×10－6)图解、Taylor，等(1985)的Th－Hf－Co三角判别图进行分析研究，最终判断八卦庙特大型金矿床的含矿建造为：发育在秦岭微板块伸展背景下的与同生伸展断裂伴生的海底热水喷流同生沉积形成的热水混合沉积细碎屑岩建造。而岩石中的载金矿物，主要为钠长石－中长石系列、黑云母、铁云母、黄铁矿、磁黄铁矿等，表明金在沉积成岩过程中已得到了初始富集形成矿源层。

（二）稀土元素分析

经专家学者的测试研究，八卦庙稀土模式表现出以下主要特征：①八卦庙的围岩的稀土模式与大陆地壳、北美页岩非常相似，而且富轻稀土和具Eu负异常，表明围岩性质以壳源为主，属扬子地台北缘被动大陆边缘浅海相的沉积岩，而与活动大陆边缘沉积特点有别。②本区围岩和部分金矿石具Ce亏损，说明原岩形成于干燥气候的浅海环境。③含金石英脉和含金硫化物为向右平缓过渡型，轻重稀土分异不显著，说明是一种原始的深源产物。④酸性岩脉为右倾斜型，与地壳花岗岩平均值一致，具浅源性，可能对成矿只提供热源。⑤地层中的黄铁矿与围岩相似，矿石的Py、Po含金与不含金有区别，Sm：Nd<0.3，说明形成的深度较浅。

于学元等学者(1996)通过对八卦庙金矿床稀土元素在三角图分布特征及稀土等位线计算分析得出结论为：金的成矿物质主要来自深部金的矿源层；围岩也参与了金的成矿作用，但提供成矿物质的程度很小；岩脉在金的成矿过程中提供了热源，促进了金的活化迁移。

（三）同位素分析

八卦庙的同位素研究已经很全面了，氢、氧、碳、硫稳定同位素及铅、硅同位素均有涉及，研究深度和解析都非常到位，在此就不累赘了。通过各学者的分析结果（见表1）进行比较可以得知，从稳定同位素认为八卦庙成矿流体具有深源特征，包裹体氢氧同位素组成业可以说明。成矿流体主要由大气降水构成，并可能有部分深源热流（或岩浆水）以及少量区域浅变质作用形成的变质水共同构成混合流体。

表1 八卦庙金矿床同位素分析结果一览表

所研究的同位素	研究结果	资料来源
H、O、C同位素	八卦庙金矿具有相对稳定的同位素组成，成矿流体具有深源特征	郑作平(1994)
H、O、C同位素	是一套热水喷流岩，结合泥盆纪凤－太盆地的地质构造特点，认为这些喷流岩最大可能是直接来自于深大断裂活动的地壳深部	吴烈善等（1999）
H、O同位素	本区成矿流体主要由大气降水构成，在成矿的第Ⅱ阶段有深源热流（或岩浆水）及区域浅变质作用形成的变质水加入，构成混合流体	何鸿等(2006)
S同位素	矿石强烈富集重硫，显示深源及壳源硫特点，而围岩中等富集重硫，显示沉积硫特点	郑作平(1994)
S同位素	认为八卦庙金矿床与双王金矿床的物源更为相近，具有深源特征	吴烈善等(1999)
Pb同位素	表明八卦庙金矿床的铅来源较复杂，主要来自上地壳（地层），并有深源（包括海底热水、中下地壳、深部流体或岩浆）铅的混染	韦龙明(2003)
Si同位素	可能说明顺层石英脉与热水沉积有成因联系和硅质来源的继承性	韦龙明(2003)
Si同位素	矿床受NW向剪切断裂、NE向断裂与解理密集带交汇部控制，硅同位素组成有两组，分别与热水沉积物和中酸性岩浆岩相近，表明成矿流体早期以地层源为主，晚期以岩浆源为主	朱宏洲(1998)
He、Ar同位素	He、Ar同位素比值显示，成矿流体第一阶段印支期为地壳来源，第二阶段燕山期为壳幔混合来源，但地壳来源仍占主要部分	何鸿等(2006)

（四）成矿流体

八卦庙在成矿流体方面的研究日渐深入，前人已经给了我们很多宝贵的资料和经验：

1、通过测试大致确定八卦庙金矿主成矿阶段的流体温度在260℃左右；流体压力范围33. 4～50.7×106Pa;并推算出的成矿深度约1.3～2km。根据以上特征，说明八卦庙金矿属于浅成中温热液矿床。

2、成矿温度换算的中性值约为5.6～5.8，矿床形成时的溶液属于弱酸性。

3、成矿流体是一种高硫逸度、低氧逸度、高盐度、中温、偏碱性的NaCl型成矿热液。成矿流体由深部向浅部运移，从成矿深部到浅部，成矿流体具有由弱酸性到很弱的酸性或偏中性；由氧化环境到还原环境的变化趋势。

对八卦庙金矿床流体包裹体的进一步研究，大致有两方面：包裹体岩相学与有机气体组分、成矿流体中有机物质与矿化剂等无机物质组成密切联系起来研究，探讨矿床形成过程有机－无机物质，特别是有机质和矿化剂对金元素的原始聚集、活化、迁移、分离、沉积、后生富集成矿的地球化学行为；通过流体包裹体研究和有机质、矿化剂在成矿流体演化，以及大规模成矿中的意义与作用探讨，继而揭示成矿流体大规模运移在形成超大型矿床中的作用过程中有机质和矿化剂的地球化学动力学模型。

四、找矿方法与找矿标志

金在化探中过去并未广泛作为指示元素应用，主要是因为在野外测定金很困难。因此，八卦庙金矿床在地化找矿方面不算活跃，在某些方面有待发现。但是，金是各自类型矿床极有用的标志，因此应得到更多的利用。韦龙明(2003)在前人土壤吸附烃找矿研究基础上，首次开展岩石有机烃找矿研究，并取得重要成效；应用“遥感TM图像矿化蚀变弱信息多层次分离提取技术”开展找矿研究，取得效果；尝试性地开展八卦庙金矿区原生叠加晕研究，拓展了该找矿方法的运用领域。

最后必须强调的是，金矿床的研究，地化的作用是不可忽略，但必须与大地构造、地质背景等紧密结合，方可更全面更透彻的了解该矿床，更清晰的把握找矿方向，为找矿做出正确有效的指导。