太平洞_紫木凼金矿区同位素和稀土元素特征及成矿物质来源探讨_王泽鹏
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34 探 讨 金 矿 成 矿 物 质 来 源 问 题。 分 析 结 果 显 示， 雄 黄 δ S 值 变 化 为 + 0. 81ɢ 稀土元素地球 化 学 研 究，
+ 3. 03ɢ， 极差为 2. 22ɢ， 均值为 1. 6ɢ， 数据变化较窄， 均一化程度较高， 具有接近幔源硫同位素特征， 指示成
13 8. 473ɢ 矿物质可能主要 来 源 于 深 部。 方 解 石 δ C V-PDB 为13 4ɢ δ C V-PDB 在-
0. 866ɢ， 主 要 集 中 在 2 个 小 的 范 围 内， 一是
13 9ɢ之间， 二是 δ C V-PDB 在 0ɢ附近， 认为金矿床中碳可能为深部幔源碳和地层碳的混合， 而氧
方解石具有 MREE 富集及 Eu 正异常的特征， 暗示成矿流体可能主要来源于深部且经历 主要来自地层。同时， 形成富 Eu 的含矿热液， 在运移过程中， 由于温度、 氧化还原条件等的改变， 形成成矿晚期阶段 过还原的环境， 特征的方解石脉。 关键词：同位素； 稀土元素； 成矿物质来源； 卡林型金矿； 太平洞紫木凼 中图分类号：P595 ；P597 文献标识码：A 1983 年生， mail： wangzepengyu@ 126. com 作者简介：王泽鹏， 男， 硕士研究生， 矿床地球化学先于 1962 年在美国内华达州 ［1 ］ 卡林镇发现 ， 作为一种重要的金矿类型， 在我 国找矿前景巨大。黔西南是我国卡林型金矿的重 要分布区域， 太平洞紫木凼金矿为 20 世纪 80 年 代在我国黔西南地区兴仁县境内发现的一种该型 ［23 ］ ， 金矿 它是灰家堡金矿田上的重要金矿床， 位 于灰家堡背斜西段。 关于太平洞紫木凼金矿前 尤其是紫木凼金矿， 在金 人做了不少的研究工作， 矿床地质特征及成因研究 和金矿岩石矿物特 ［5 ］ 征及金的赋存状态研究 ， 控矿断裂带的特征及 ［6 ］ ［7 ］ 金的富集机制 ， 金矿金砷共生相关性 ， 矿体 的空间组合形式 等方面已有一些研究成果发 表。由于主要载金矿物黄铁矿粒度细小且具有环 带结构， 导致金矿成矿物质来源等问题长期争论 不休， 如前人关于太平洞金矿中硫同位素表现为
94
矿
物
学
报
2012 年
图1
9］ 黔西南灰家堡金矿田地质略图 （ 据文献［ 修编）
Fig. 1. Geological sketch map of the Huijiabao Carlintype gold field in southwestern Guizhou Province，China.
第1 期
王泽鹏等： 太平洞紫木凼金矿区同位素和稀土元素特征及成矿物质来源探讨
95
表1
黔西南灰家堡卡林型金矿载金矿物（ 雄黄和雌黄） 电子探针分析结果 carlintype gold deposit in southwestern Guizhou Province
Table 1. Electron microscopic analysis results of goldbearing minerals （ realgar and orpiment） from Huijiabao
表2 太平洞紫木凼金矿雄黄硫同位素组成 TaipingdongZimudang gold deposit
矿床名称 样品编号 ZMD01 ZMD02 ZMD0202 ZMD03 TPD30 太平洞 TPD73 TPD80 δ34 S / ɢ 1. 18 1. 57 1. 81 1. 55 0. 81 3. 03 1. 25
东起贞丰县者相， 西至兴仁县大山， 长 20 km， 宽 约 6 km， 背斜轴向总体近东西。 灰家堡背斜上发 F101 、 F1 ） 、 育四组断裂： 东西向 （ F105 、 北东向、 南北 。 向及层间断裂 太平洞紫木凼金矿赋存于二叠系和三叠系 地层中， 二叠系龙潭组及“大厂层 ” 中矿体以层控 型为主， 而二叠系长兴组、 大隆组及三叠系夜郎组 中矿体以断控型为主。 层控矿体呈层状、 似层状 产状与岩层产状一致， 断控型矿体产出于背 产出， 斜近轴部缓倾斜逆冲断层中， 严格受断层破碎带 的控制。 矿区内主要的热液蚀变类型有硅化、 白云石 黄铁矿化、 毒砂化、 雄 （ 雌 ） 黄化、 方解石化、 萤 化、 石化等。金矿化与围岩蚀变有明显的依存关系， 金矿体赋存在多期矿化蚀变作用叠加和多期热液 迭加的部位。与金矿化关系密切的热液蚀变主要 是硅化、 黄铁矿化、 毒砂化、 方解石化和雄黄化。 金矿中矿石矿物有黄铁矿、 毒砂、 雄 （ 雌 ） 黄、 辉锑 矿（ 偶见） 、 辰砂（ 偶见） ， 其中以黄铁矿为主， 雄黄 。 、 、 以细脉状分布 脉石矿物有石英 白云石 方解 石、 萤石、 黏土矿物等。这些矿物常形成如下共生 组合： 石英白云石、 石英细粒黄铁矿毒砂、 石英方解石雄 黄雌 黄辉 锑 矿辰 砂、 粗 粒 黄 铁 矿白 铁矿等， 这些组合分别代表了金矿热液成矿不同 阶段的产物。
（ 1. 中国科学院 地球化学研究所 矿床地球化学国家重点实验室 ， 贵州 贵阳 550002 ； 2. 中国科学院 研究生院 ， 北京 100049 ； 3. 贵州省地矿局 105 地质大队， 贵州 贵阳 550018 ； 4. 贵州新恒基矿业公司， 贵州 黔西南 552300 ）
摘要：太平洞紫木凼金矿是黔西南地区灰家堡金矿田上的重要金矿床， 位于灰家堡背斜的西段。 雄黄、 方解石 与金矿关系极为密切。通过对雄黄、 方解石稳定同位素和方解石 分别作为金矿中重要的矿石矿物和脉石矿物，
13 谱仪上进行碳、 氧同位素的测定。 分析结果 δ C 18 以 PDB 为标准， δ O 以 SMOW 为标准。
（ 2 ） 稀土元素分析： 方解石稀土元素测试在 中国科学院地球化学研究所矿床地球化学国家重 点实验室完成。前处理与稳定同位素相同。 分析 仪器采用德国 FinniganMAT 高分辨率电感耦合等 MS） ， 离子质谱仪（ ICP微量元素重复性测试相对 标准偏差小于 10% 。
0503 收稿日期：2011基金项目：国家科技支撑计划课题 （ 批准号： 2006BAB01A13 ） ； 贵 州省地质矿 产 勘 查 开 发 局 地 质 科 研 项 目［黔 地 矿 科 （ 2009 ） 11 ； 矿床地球化学国家重点实验室自主研究课题 号］
［8 ］ ［2 ， 4 ］
地层硫特征
［2 ］
3
结果与讨论
太平洞紫木凼卡林型金矿中， 载金矿物主要
形成卡林型金矿中独特 与金矿的形成密切相关， AsSbHg 元素组合。卡林型金矿单矿物硫 的 Au同位素研究， 前人主要基于对载金矿物黄铁矿的 ［12 ］ 测定 。然而由于卡林型金矿载金黄铁矿粒度 细小且具有环带结构， 热液期黄铁矿主要沿沉积 ［13 ］ 期黄铁矿表层生长 。因此， 所测的黄铁矿硫同 位素组成只能代表沉积期黄铁矿与金矿热液期黄 铁矿混合结果， 由于沉积期黄铁矿所占比例较热 液期黄铁矿大， 导致分析结果仍表现为沉积地层 硫特征。本文中笔者主要以太平洞紫木凼金矿区 与金矿形成密切相关的雄黄作硫同位素测试对象， 测试结果见表 2， 绘制硫同位素直方图（ 图 2） 。
。 通过研究， 一些雄 （ 雌 ） 黄 （ 表 1） ， 成矿期的方解石脉
注： 中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实 验室安宁测试 .
［9 ， 12 ］
与非成矿期的方解石的地球化学特征有明显的 。 因此， 在太平洞紫木凼金矿中， 尤其在断控 雄黄和方解石可以作为探讨金矿成 型的紫木凼， 矿流体 演 化 规 律 及 成 矿 物 质 来 源 问 题 的 理 想 矿物。 3. 1 3. 1. 1 稳定同位素 硫同位素
［10 ］
Table 2. Realgar sulfur isotopic compositions of the
紫木凼
。雄黄石英方解石脉主要为金矿热液成矿
晚期阶段的产物， 方解石、 石英、 雄黄等矿物以裂 隐充填为主， 在此阶段矿化叠加后金矿石品位可 达几到十几克 / 吨 含有一定量的金 差异
［10 ， 12 ］ ［11 ］
， 而本文选取与金矿形成相关的雄
黄和方解石进行同位素和方解石稀土元素地球化 学研究， 探讨太平洞紫木凼卡林型金矿成矿物质 的来源问题， 以获得一些新的认识。
1
区域地质及矿床特征
太平洞紫木凼金矿位于扬子准地台西南缘
与华南褶皱系右江褶皱带西延部分结合部位的灰 家堡背斜西段， 与水银洞、 簸箕田等金矿床一同构 成灰家堡卡林型金矿田（ 图 1 ） 。 区域出露地层主要有泥盆系至三叠系， 以三 叠系分布最广， 二叠系次之， 石炭系、 泥盆系仅见 于少数背斜核部。 出露地层总厚万余米， 显示为 一套浅海陆棚台盆交替沉积的特点。 其中三叠 系大致可分为扬子准地台碳酸盐岩沉积和右江盆 地碎屑岩沉积。泥盆系至二叠系地层发育显示了 浅海陆棚台、 盆相交替的沉积特色。 区域构造轮 廓定型于燕山期， 其构造变形组合形式复杂多样， 表现为背斜紧闭， 向斜宽缓的特征。 灰家堡背斜
第 32 卷 第 1 期 2 0 1 2 年 3 月
矿
物
学
报
ACTA MINERALOGICA SINICA
Vol． 32 ， No. 1 2012 Mar. ，
4734 （ 2012 ） 01009308 文章编号： 1000-
太平洞 -紫木凼金矿区同位素和稀土元素特征 及成矿物质来源探讨
1， 2 1 1 3， 4 3， 4 3， 4 王泽鹏 ，夏勇 ， 宋谢炎 ，游彬 ，郑新华 ，汪小勇
硫同位素组成是示踪成矿流体中 S 来源最直 ［1415 ］ ， 接、 最有效方法 地球上硫有 3 个储存库， 一
34 ［16 ］ 其同位素组成 δ S 为 0ɢ 3ɢ ； 二 是幔源硫， 34 ［15 ］ 是海水硫， 以具有较高的 δ S 为特征 ， 第三种
这种硫同位素组成主要 就是沉积物中的还原硫， ［17 ］ 以具有较大的负值为特征 。因此， 通过测定卡 林型金矿中与金矿形成相关的硫化物的硫同位素 组成， 能够有效地指示矿床中硫的来源及迁移富 集规律。从表 2 、 图 2 可以看出， 太平洞紫木凼金 34 矿雄黄 δ S 值变化为 + 0. 81ɢ + 3. 03ɢ， 极差 为 2. 22ɢ， 均值为 1. 6ɢ， 数据变化范围较窄， 均 一化程度较高， 具有接近幔源硫同位素特征， 指示
+ 3. 03ɢ， 极差为 2. 22ɢ， 均值为 1. 6ɢ， 数据变化较窄， 均一化程度较高， 具有接近幔源硫同位素特征， 指示成
13 8. 473ɢ 矿物质可能主要 来 源 于 深 部。 方 解 石 δ C V-PDB 为13 4ɢ δ C V-PDB 在-
0. 866ɢ， 主 要 集 中 在 2 个 小 的 范 围 内， 一是
13 9ɢ之间， 二是 δ C V-PDB 在 0ɢ附近， 认为金矿床中碳可能为深部幔源碳和地层碳的混合， 而氧
方解石具有 MREE 富集及 Eu 正异常的特征， 暗示成矿流体可能主要来源于深部且经历 主要来自地层。同时， 形成富 Eu 的含矿热液， 在运移过程中， 由于温度、 氧化还原条件等的改变， 形成成矿晚期阶段 过还原的环境， 特征的方解石脉。 关键词：同位素； 稀土元素； 成矿物质来源； 卡林型金矿； 太平洞紫木凼 中图分类号：P595 ；P597 文献标识码：A 1983 年生， mail： wangzepengyu@ 126. com 作者简介：王泽鹏， 男， 硕士研究生， 矿床地球化学先于 1962 年在美国内华达州 ［1 ］ 卡林镇发现 ， 作为一种重要的金矿类型， 在我 国找矿前景巨大。黔西南是我国卡林型金矿的重 要分布区域， 太平洞紫木凼金矿为 20 世纪 80 年 代在我国黔西南地区兴仁县境内发现的一种该型 ［23 ］ ， 金矿 它是灰家堡金矿田上的重要金矿床， 位 于灰家堡背斜西段。 关于太平洞紫木凼金矿前 尤其是紫木凼金矿， 在金 人做了不少的研究工作， 矿床地质特征及成因研究 和金矿岩石矿物特 ［5 ］ 征及金的赋存状态研究 ， 控矿断裂带的特征及 ［6 ］ ［7 ］ 金的富集机制 ， 金矿金砷共生相关性 ， 矿体 的空间组合形式 等方面已有一些研究成果发 表。由于主要载金矿物黄铁矿粒度细小且具有环 带结构， 导致金矿成矿物质来源等问题长期争论 不休， 如前人关于太平洞金矿中硫同位素表现为
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2012 年
图1
9］ 黔西南灰家堡金矿田地质略图 （ 据文献［ 修编）
Fig. 1. Geological sketch map of the Huijiabao Carlintype gold field in southwestern Guizhou Province，China.
第1 期
王泽鹏等： 太平洞紫木凼金矿区同位素和稀土元素特征及成矿物质来源探讨
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表1
黔西南灰家堡卡林型金矿载金矿物（ 雄黄和雌黄） 电子探针分析结果 carlintype gold deposit in southwestern Guizhou Province
Table 1. Electron microscopic analysis results of goldbearing minerals （ realgar and orpiment） from Huijiabao
表2 太平洞紫木凼金矿雄黄硫同位素组成 TaipingdongZimudang gold deposit
矿床名称 样品编号 ZMD01 ZMD02 ZMD0202 ZMD03 TPD30 太平洞 TPD73 TPD80 δ34 S / ɢ 1. 18 1. 57 1. 81 1. 55 0. 81 3. 03 1. 25
东起贞丰县者相， 西至兴仁县大山， 长 20 km， 宽 约 6 km， 背斜轴向总体近东西。 灰家堡背斜上发 F101 、 F1 ） 、 育四组断裂： 东西向 （ F105 、 北东向、 南北 。 向及层间断裂 太平洞紫木凼金矿赋存于二叠系和三叠系 地层中， 二叠系龙潭组及“大厂层 ” 中矿体以层控 型为主， 而二叠系长兴组、 大隆组及三叠系夜郎组 中矿体以断控型为主。 层控矿体呈层状、 似层状 产状与岩层产状一致， 断控型矿体产出于背 产出， 斜近轴部缓倾斜逆冲断层中， 严格受断层破碎带 的控制。 矿区内主要的热液蚀变类型有硅化、 白云石 黄铁矿化、 毒砂化、 雄 （ 雌 ） 黄化、 方解石化、 萤 化、 石化等。金矿化与围岩蚀变有明显的依存关系， 金矿体赋存在多期矿化蚀变作用叠加和多期热液 迭加的部位。与金矿化关系密切的热液蚀变主要 是硅化、 黄铁矿化、 毒砂化、 方解石化和雄黄化。 金矿中矿石矿物有黄铁矿、 毒砂、 雄 （ 雌 ） 黄、 辉锑 矿（ 偶见） 、 辰砂（ 偶见） ， 其中以黄铁矿为主， 雄黄 。 、 、 以细脉状分布 脉石矿物有石英 白云石 方解 石、 萤石、 黏土矿物等。这些矿物常形成如下共生 组合： 石英白云石、 石英细粒黄铁矿毒砂、 石英方解石雄 黄雌 黄辉 锑 矿辰 砂、 粗 粒 黄 铁 矿白 铁矿等， 这些组合分别代表了金矿热液成矿不同 阶段的产物。
（ 1. 中国科学院 地球化学研究所 矿床地球化学国家重点实验室 ， 贵州 贵阳 550002 ； 2. 中国科学院 研究生院 ， 北京 100049 ； 3. 贵州省地矿局 105 地质大队， 贵州 贵阳 550018 ； 4. 贵州新恒基矿业公司， 贵州 黔西南 552300 ）
摘要：太平洞紫木凼金矿是黔西南地区灰家堡金矿田上的重要金矿床， 位于灰家堡背斜的西段。 雄黄、 方解石 与金矿关系极为密切。通过对雄黄、 方解石稳定同位素和方解石 分别作为金矿中重要的矿石矿物和脉石矿物，
13 谱仪上进行碳、 氧同位素的测定。 分析结果 δ C 18 以 PDB 为标准， δ O 以 SMOW 为标准。
（ 2 ） 稀土元素分析： 方解石稀土元素测试在 中国科学院地球化学研究所矿床地球化学国家重 点实验室完成。前处理与稳定同位素相同。 分析 仪器采用德国 FinniganMAT 高分辨率电感耦合等 MS） ， 离子质谱仪（ ICP微量元素重复性测试相对 标准偏差小于 10% 。
0503 收稿日期：2011基金项目：国家科技支撑计划课题 （ 批准号： 2006BAB01A13 ） ； 贵 州省地质矿 产 勘 查 开 发 局 地 质 科 研 项 目［黔 地 矿 科 （ 2009 ） 11 ； 矿床地球化学国家重点实验室自主研究课题 号］
［8 ］ ［2 ， 4 ］
地层硫特征
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结果与讨论
太平洞紫木凼卡林型金矿中， 载金矿物主要
形成卡林型金矿中独特 与金矿的形成密切相关， AsSbHg 元素组合。卡林型金矿单矿物硫 的 Au同位素研究， 前人主要基于对载金矿物黄铁矿的 ［12 ］ 测定 。然而由于卡林型金矿载金黄铁矿粒度 细小且具有环带结构， 热液期黄铁矿主要沿沉积 ［13 ］ 期黄铁矿表层生长 。因此， 所测的黄铁矿硫同 位素组成只能代表沉积期黄铁矿与金矿热液期黄 铁矿混合结果， 由于沉积期黄铁矿所占比例较热 液期黄铁矿大， 导致分析结果仍表现为沉积地层 硫特征。本文中笔者主要以太平洞紫木凼金矿区 与金矿形成密切相关的雄黄作硫同位素测试对象， 测试结果见表 2， 绘制硫同位素直方图（ 图 2） 。
。 通过研究， 一些雄 （ 雌 ） 黄 （ 表 1） ， 成矿期的方解石脉
注： 中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实 验室安宁测试 .
［9 ， 12 ］
与非成矿期的方解石的地球化学特征有明显的 。 因此， 在太平洞紫木凼金矿中， 尤其在断控 雄黄和方解石可以作为探讨金矿成 型的紫木凼， 矿流体 演 化 规 律 及 成 矿 物 质 来 源 问 题 的 理 想 矿物。 3. 1 3. 1. 1 稳定同位素 硫同位素
［10 ］
Table 2. Realgar sulfur isotopic compositions of the
紫木凼
。雄黄石英方解石脉主要为金矿热液成矿
晚期阶段的产物， 方解石、 石英、 雄黄等矿物以裂 隐充填为主， 在此阶段矿化叠加后金矿石品位可 达几到十几克 / 吨 含有一定量的金 差异
［10 ， 12 ］ ［11 ］
， 而本文选取与金矿形成相关的雄
黄和方解石进行同位素和方解石稀土元素地球化 学研究， 探讨太平洞紫木凼卡林型金矿成矿物质 的来源问题， 以获得一些新的认识。
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区域地质及矿床特征
太平洞紫木凼金矿位于扬子准地台西南缘
与华南褶皱系右江褶皱带西延部分结合部位的灰 家堡背斜西段， 与水银洞、 簸箕田等金矿床一同构 成灰家堡卡林型金矿田（ 图 1 ） 。 区域出露地层主要有泥盆系至三叠系， 以三 叠系分布最广， 二叠系次之， 石炭系、 泥盆系仅见 于少数背斜核部。 出露地层总厚万余米， 显示为 一套浅海陆棚台盆交替沉积的特点。 其中三叠 系大致可分为扬子准地台碳酸盐岩沉积和右江盆 地碎屑岩沉积。泥盆系至二叠系地层发育显示了 浅海陆棚台、 盆相交替的沉积特色。 区域构造轮 廓定型于燕山期， 其构造变形组合形式复杂多样， 表现为背斜紧闭， 向斜宽缓的特征。 灰家堡背斜
第 32 卷 第 1 期 2 0 1 2 年 3 月
矿
物
学
报
ACTA MINERALOGICA SINICA
Vol． 32 ， No. 1 2012 Mar. ，
4734 （ 2012 ） 01009308 文章编号： 1000-
太平洞 -紫木凼金矿区同位素和稀土元素特征 及成矿物质来源探讨
1， 2 1 1 3， 4 3， 4 3， 4 王泽鹏 ，夏勇 ， 宋谢炎 ，游彬 ，郑新华 ，汪小勇
硫同位素组成是示踪成矿流体中 S 来源最直 ［1415 ］ ， 接、 最有效方法 地球上硫有 3 个储存库， 一
34 ［16 ］ 其同位素组成 δ S 为 0ɢ 3ɢ ； 二 是幔源硫， 34 ［15 ］ 是海水硫， 以具有较高的 δ S 为特征 ， 第三种
这种硫同位素组成主要 就是沉积物中的还原硫， ［17 ］ 以具有较大的负值为特征 。因此， 通过测定卡 林型金矿中与金矿形成相关的硫化物的硫同位素 组成， 能够有效地指示矿床中硫的来源及迁移富 集规律。从表 2 、 图 2 可以看出， 太平洞紫木凼金 34 矿雄黄 δ S 值变化为 + 0. 81ɢ + 3. 03ɢ， 极差 为 2. 22ɢ， 均值为 1. 6ɢ， 数据变化范围较窄， 均 一化程度较高， 具有接近幔源硫同位素特征， 指示
