小秦岭地区文峪和东闯石英脉型金矿床铅及硫同位素研究

小秦岭地区文峪和东闯石英脉型金矿床铅及硫同位素研究提要小秦岭地区文峪和东闯金矿床均是华北地台南缘的大型金矿床，金和金(铅)矿化主要在太古宙太华群变质岩层内呈脉状产出，并且同中生代燕山期花岗岩类具密切的时空分布关系。文章对文峪金矿床，东闯金(铅)矿床、花岗岩类侵人岩和变质岩地层的硫和铅同位素组成进行了系统研究。对不同地质体的硫和铅同位素变化特征进行了详细讨论。研究结果表明：中生代花岗岩体起原于太古宙变质岩的重熔和岩浆结晶分异作用。金的成矿作用发生在中生代燕山期。成矿物质主要来自花岗岩类侵人岩，岩浆热流体对太古宙变质岩地层的淋滤作用亦为金矿床的形成提供了部分物质来源。主题词小秦岭文峪金矿床东闯（铅）矿床硫和铅同位素矿床成因小秦岭金矿田位于豫陕交界处的灵宝和渔关一带，是我国第二大岩金产地，其年产量仅次于胶东金矿田。在平面上小秦岭金矿田呈东西向延长的眼球状，东西长约40～60km,南北宽约6～8km，分布面积约500km2(图1)。尽管本区黄金开采历史可迫朔至1451年，但是较系统的黄金地质科研和找矿勘查工作始于20世纪50年代初期。迄今为止，已发现各种规模的含金石英脉约1000余条，探明金矿床40余处，其中特大型金矿床2处(文峪和东闯)，大、中型矿床多处（如四范沟、金确岔、东桐峪、大湖、竹峪、抢马峪、和尚峪、樊家岔和金渠沟等)，累计探明黄金储量约500t。关于小秦岭地区金矿床的成因，目前主要存在2种认识:一石英脉型金矿床为中低温岩浆热液矿床(王享治,1987;栾世伟等,1990;周作侠等、1993;黎世美等,1996);二，石英脉型金矿床是区域变质或变形作用的产物(沈阳地质矿产研究所,1989;胡正国等,1994;沈保丰等，1994)。尽管众多学者在金矿床形成过程、物质来源和成矿时代上存在不同的看法，但均认为深人细致的同位素地质研究将有助于揭开本区金矿床成因之谜。为了深人探讨小秦岭地区金矿床的成因，进面为该区隐伏金矿床找矿勘查提供理论依据，本文在详细的矿床地质研究基础上，对文峪金矿床和东闯金(铅)矿床含矿石英脉、斜长角闪岩、斜长片麻岩和花岗岩类进行了系统的硫、铅同位素侧定，结合岩(矿)石岩〔矿)相学和地球化学证据，详细讨论了文峪与东闯矿床的成矿物质来原和演化历史，旨在建立小秦岭地区金矿床成矿模式和确定隐伏金矿床找矿勘查方向。1地质背景小秦岭金矿田位于华北克拉通南缘隆起区、传统构造地质学将其划为“华北地台西南缘豫西断隆华文台拱”，习称“小秦岭复背斜”。区内出露的地层主要为太古宙太华群变质岩(河南省地质矿产局，1989;陕西省地质矿产局，1989)。根据岩性组合和构造特征，太华群自下而上大体可划分为5个岩组，即蒲峪组、焕池峪组、闾家峪组、观音堂组和抢马峪组，各组之间均为整合接触。蒲峪组为本区出据的最古老的岩性单元，主要由黑云斜长片麻岩组成，厚度约为375。。该组之上为焕池峪组，主要由金云母一透辉石大理岩、透闪石一透辉石大理岩和黑云斜长片麻岩组成，厚约375m。闾家峪组是本区最重要的金矿床容矿围岩，其内产出的含金石英脉多达750条。主要岩石类型为斜长角闪片麻岩、斜长角闪岩、黑云斜长片麻岩、条带状和均质混合岩，局部地段见有麻粒岩和大理岩夹层，厚约1700m。闾家峪组之上为观音堂组、其主要岩性为磁铁石英岩、石英岩、矽线黑云斜长片麻岩、斜长角囚片麻岩和条痕状混合岩，厚约约600m，太华群最上部的岩层为抢马峪组.主要由斜长角闪片麻岩、黑云斜长角闪片麻岩、黑云斜长片麻岩和条带状混合岩组成，局部地段见有麻粒岩，岩层总厚度约为680m。太华群变质岩全岩铷一锶和锆石铀一铅同位素年龄值主要分布在2000－2500Ma(沈保丰等，1994;罗镇宽，2000).反映了其复杂的演化过程。研究区内褶皱和断裂构造形迹复杂，其中小秦岭复背斜和矿田南北侧断裂构造是金矿化带和金矿床的重要控矿构造(图1)。小秦岭复背斜主要由3个近东西向的背、向斜所构成.从南到北依次为:老鸦岔背斜、七星坪一雷家坡向斜和理村背斜，含金石英脉大多沿上述背、向斜的轴部产出，其空间展布形态受轴部东西向断裂构造的控制。小秦岭金矿田南北两侧断裂构造发育，并且以切割深和活动历史长为特点。北界断裂为太要－故县－阳平断裂，东西长约105km.其东侧为渭河地堑东延部分:南界断裂为寻马道－小河－朱阳断裂.东西长约175km，其南侧为元古宙褶皱带，出露有蓟县系和晚白垩世沉积岩〔物)〔王亨治，1987;罗镇宽，2000)。小秦岭金矿田范围内各种规模和不同类型的侵入岩分布广泛，其中出露面积最大和常见的岩体主要为元古宙二长花岗岩和中生代燕山期花岗岩类。中元古代桂家峪角闪二长花岗岩、小河花岗岩和石母峪二长花岗岩主要出露于金矿田的南部地区，呈岩基(或岩株)状产出，其同位索年龄值分别为(1642士30)Ma(全岩Rb-Sr等时线法)、(1748土25)Ma(锆石U－Pb法)和(1563士15)Ma(锆石U-Pb法)(王亨治，1987;中国人民武装警察部队黄金指挥部，1997;罗镇宽，2000)。小秦岭金矿田内最为发育的侵入岩是燕山期花岗岩类，从东至西依次为娘娘山、文峪和华山黑云母二长花岗岩体，其出露面积分别为33㎞2、65km2和130km2，并且具有极为相似的矿物组合和化学成分(黎世美等,1996;河南省地质矿产局.1989;陕西省地质矿产局，1989；中国人民武装警察部队黄金指挥部，1997)。娘娘山、文峪和华山三个岩体的全岩Rb-Sr同位素等时线年龄分别为((135士4)Ma,(179士6)Ma和(166±51Ma)。黑云母和正长石的40Ar-39Ar或K-Ar年龄值分别为102－104Ma、165－172Ma和85-124Ma(中国人民武装警察部队黄金指挥部。1997)4城地球化学调查结果表明，矿田范圈内的金矿床(点)和异常区(或点)严格围绕文峪和娘娘山岩体分布，并且具有一定的分带特征，暗示了燕山期花岗岩类岩浆活动与金矿化的关系。2矿床地质特征已在小秦岭金矿田发现了含金石英脉1500余条，其中长度大于200m的脉体约占总数的1/4，长度大于1000m的脉体有45条，最长者(如505号和60号脉)可达4200m(王李治，1987。黎世美等,1996;沈阳地质矿产研究所，1989;中国人民武装警察部队黄金指挥部，1997）。脉体厚度变化较大，一般0.3一2m，最厚者达7.7m,延深一般为100一500m，最深可达810m。从空间分布上看，含金石英脉多沿背斜轴部呈单脉产出，容矿围岩为太古宙太华群闾家峪组斜长角闪岩和斜长片麻岩，矿脉的展布形态和规模受局部韧一脆性断裂构造控制。野外地质调查和找矿勘探结果表明，具有工业价值的含金石英脉多集中分布在杨寨峪一文峪一带，其次为大湖峪一灵湖地区，少量在矿田中部的金集地区产出。根据硫化物的种类和含量，含金石英脉大体可划分为两类，即黄铁矿型和多金属硫化物型。尽管前者约占全部含金脉体数量的80%，但大型和特大型金矿床多由多金属硫化物型含金石英脉组成，文峪和东闯金矿床即是最典型的实例。2.1文峪金矿床文峪金矿床地处小秦岭金矿田中部。文峪岩体南侧约5.5km处，矿床由一系列含金石英脉组成，容矿围岩为太古宙太华群斜长角闪岩(Jiang,2004)。迄今为止，在文峪金矿区共发现和圈定含金石英脉40条。其中505,512和530号矿体规模最大，并且具重要工业意义。505号脉东西(局部地段为NW6O或NE)长约4200m〔见图2A1，南倾，倾角44一55,矿脉厚约4.2-8m，垂向延深400m。512和530号脉东西延伸长度分别为4000m和1600m,厚度为0.1-4m。其倾向和倾角与505号脉相类似。详细的钻探结果表明，文峪金矿床含金石英脉主要呈单脉产出。局部地段膨胀、收缩、分支和复合特征明显。富矿体多在走向或倾向发生变化的扩张处产出。矿体形态一般呈脉状、透镜状和豆荚状。根据金矿石的结构构造、矿物组合和矿脉穿切关系。含金脉体大体可划分为3种类型（黎世美等，1997;jiang,2000)贫金石英一黄铁矿脉，主要由乳白色块状石英(94%)和粗粒自形黄铁矿(5%)组成，局部地段见有少量磁铁矿和黑钨矿;②富金多金属硫化物一石英脉，主要由烟灰色他形石英(44%--50%)、黄铁矿、黄铜矿、方铅矿和闪锌矿(50%－60%)组成，金主要与黄铜矿和黄铁矿中的方铅矿包裹体伴生;③贫金碳酸盐一石英脉，主要由方解石(或白云石)（80%－90%)、细粒石英(10%一20%)和细粒他形黄铁矿(1%)组成。一般来讲，多金属硫化物一石英脉是最重要的含金脉体，而①和③类脉体的金含量相对较低。金大多呈自然金形式产出，少部分为银金矿。局部地段见有含金碲化物。一般来讲，自然金含有10%左右的银。银金矿含有70%的金，含金碲化物组分主要为30%的金、7%的银和63%的碲。详细的矿物学研究还揭示出金矿石中大约有90%的自然金和银金矿在黄铁矿中呈细微粒包体或裂隙充填物产出.少量分布在黄铜矿、方铅矿、闪锌矿和石英内。金品位与硫化物含量呈正相关关系。一般来讲。多金属硫化物－石英脉中黄铁矿的含金量最高。达76×10－6，石英－黄铁矿脉中的黄铁矿含金13×10－6，而碳酸盐一石英脉中黄铁矿的金含量仅有4,暗示了含金流体演化的阶段性，含金脉体旁侧的热液蚀变主要有黄铁绢英岩化、碳酸盐化、黑云母化、钾长石化和绿泥石化，其中黄铁绢英岩化分布广泛。并且与金矿化关系最为密切(图2A)。2.2东闯金（铅)矿床东闯金(铅)矿床位于文峪金矿床东侧2km处，矿床由一系列含金(铅)的多金属硫化物－石英脉所组成，容矿围岩为太古宙太华群花岗质片麻岩(斜长片麻岩)(中国人民武装警察部队黄金指挥部，1997)。迄今为止，在东闯矿区共发现含金多金属硫化物一石英脉20余条，其中以507号、504号、503号.505号,501号、502号和540号脉体规模较大，并且具有重要的工业意义。目前，从这7条矿脉中共探明黄金储量75t,铅31万吨和银376t,矿石的平均品位分别为金4g/t,铅4%和银70g/t.507号脉是东闯地区规模最大的含金(铅)矿脉，其金属含量约占该矿区总储量的72%。这条矿脉长约5000m,厚1-3m，最厚约为13m,矿脉走向265°一250°,局部354°,总体为275°，大多数脉体南倾，倾角25°－65°，最大斜深1500m，507、505、504和501号脉的长度大于2000m,540、502和503号脉体长度较小，但也都在1000m以上。所有这些矿脉的厚度变化范围为0.8--12m,其走向、倾向和倾角与延深均与507号脉相似。需要提及的是大多数矿脉严格受近东西向压扭性断裂构造控制。呈舒级波状分布，局部地段膨胀、收缩、分枝和复合特点明显(图2B)。富矿体多呈似板状、透镜状或豆荚状在控矿构造转折部位或分支复合处产出，其中心地段金含量较高，并且相对稳定。相比之下，矿体边缘部位金含量较低，且呈跳跃式变化。根据金矿石的结构、构造和矿物组合特征，该矿床金矿化类型大体可划分为:①石英脉型金矿石。主要由黄铁矿、自然金和石英以及少量黑钨矿和磁铁矿组成，偶见方铅矿和黄铜矿，此类矿石约占矿石总量13%；②石英脉型铅矿石，主要由方铅矿、石英及少量磁铁矿和方解石组成，此类矿石约占矿石总量的8％③多金属硫化物石英脉型金(铅)矿石。主要由黄铁矿、方铅矿、黄铜矿、自然金和石英以及少量白钨矿、闪锌矿和菱铁矿组成，此类矿石分布广泛，约占矿石总量的45%;④蚀变岩型金(铅)矿石，主要产于含金(铅)石英脉顶、底板蚀变围岩中，矿物组合为黄铁矿、方铅矿、绢云母、黑云母.绿泥石和方解石，此类矿石约占矿石总量的25%。详细的矿物学研究结果表明，金大多呈自然金形式产出，约占金矿物总量的90%，其次为银金矿和碲金矿，局部地段为碲金银矿，自然金大多在硫化物(黄铁矿、方铅矿、磁黄铁矿)和石英晶体的内部、裂隙之中或在矿物粒间呈粒状、片状、乳滴状、树枝状和细脉状产出，其中包体金约占所有金矿物的15.2%,裂隙金为31.7％,粒间金为53.1％自然金与银金矿的成色变化范围为720－980。方铅矿是东闯金(铅