江西石坞金矿床地球化学特征及形成机制

曾庆友，潘世语，张连湘，彭蜀涛，丁 亮

(江西有色地质矿产勘查开发院，南昌 330001)

石坞金矿位于钦杭东段成矿带之金山金矿田内北缘，是矿田内目前发现的第二大矿床，查明的Au资源量为大型规模，矿区地质找矿成果显著，对金矿床地质特征认识较深[1]，但对矿床地球化学特征及成因方面的研究较浅，通过开展矿区不同岩石的主微量、稀土地球化学特征的分析研究，从矿床的地球化学特征入手，对其成矿物质的来源、矿床的形成机制进行分析探讨，旨在为该区的金矿找矿、地质研究工作提供指导和借鉴。

1 矿区地质特征

石坞金矿大地构造位于华夏板块北缘、钦杭结合带、宜丰—德兴混杂叠覆带之万年推覆地质体内，属钦杭东段成矿带之萍乡—德兴铜金银多金属成矿亚带之金山金矿田的重要组成部分[2]。

1—第四系；2—新元古界张村岩组上段第二亚段；3—新元古界张村岩组上段第三亚段；4—辉绿岩；5—变余安山玄武岩；6—初糜棱岩—石英、绢云母、白云石化带界线及代号；7—金山—朱林剪切带(石坞段)超糜棱岩、糜棱岩—石英、黄铁矿、铁白云石化、金矿化带界线及代号；8—千糜岩岩石—绿泥石、方解石、绢云母化带及代号；9—正断层及编号；10—金矿体及编号；11—矿权界线图1 石坞金矿区地质略图Fig.1 Simplified geological map of Shiwu gold deposit

2 矿床地质特征

矿体主要产于金山—朱林韧性剪切带(石坞段)中心的超糜棱岩、糜棱岩、千糜岩金矿化蚀变带中。矿体呈层状、似层状，沿走向、倾向均呈舒缓波状延伸展布，局部具膨大缩小。受背斜构造的影响，东部矿体走向NW—SE，倾向NE，倾角较缓，平均倾角13°，西部矿体走向NE—SE，倾向NW，倾角明显变陡，平均倾角30°。矿石类型主要由超糜棱岩—糜棱岩型、千糜岩型组成，见少量石英脉型。矿石结构种类繁多，以超糜棱结构、糜棱结构、初糜棱结构、自形—半自形结构、他形粒状结构、压碎重结晶结构、碎裂结构为主，次为包含结构、固溶体分解结构等。矿石矿物成分简单，有用矿物仅自然金一种，主要金属矿物为黄铁矿，其次为毒砂、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿等，自然银、辉银矿、黝铜矿、斑铜矿、铜蓝、白铁矿和针铁矿等矿物含量甚微。脉石矿物主要为石英，次为长石、绢云母、绿泥石、白云石和铁白云石，此外还有少量的方解石、白云母、冰长石、碳质、磷灰石、锆石、锐钛矿、绿帘石等。

3 地球化学特征

本次工作采取围岩和矿石样品共计16件，分析测试工作由江西有色地质测试研究院完成，其主量、微量及岩石稀土元素分析结果及特征值如表1所示。

表1 石坞金矿主量元素(×10-2)、微量和稀土元素含量(×10-6)及特征值

3.1 主量元素

从围岩千枚岩→含矿千糜岩→糜棱岩→超糜棱岩，矿区主量元素SiO2的含量逐渐增高，TFeO、Al2O3、TiO2、MgO、Na2O、K2O、P2O5等含量逐渐降低，而CaO、MnO的含量变化并不明显，说明围岩千枚岩更接近原岩的组分。在成矿作用的过程中，SiO2为带入组分，FeO、Al2O3、TiO2、MgO、Na2O、K2O、P2O5等为带出组分，也与矿区内强硅化现象相吻合。

3.2 微量元素

矿区围岩千枚岩→含矿千糜岩→糜棱岩→超糜棱岩，微量元素含量呈降低趋势，在微量元素蛛网图中(图2)，均显示出富集高场强元素Th、U、La、Ce、Zr、Hf，亏损大离子亲石元素Sr、Ba等特点，此与金山金矿田内含金岩石的微量元素特征相似。

图2 石坞矿区不同岩性微量元素蛛网图Fig.2 Spidergram of the rocks from Shiwu gold deposit

3.3 稀土元素

矿区围岩千枚岩的稀土元素总量较低，∑REE介于(133.485～216.15)×10-6，LREE介于(122.55～165.65)×10-6，HREE介于(10.93～16.40)×10-6。稀土元素球粒陨石标准化曲线呈右倾型(图3a)，且轻重稀土元素分馏较为明显，(La/Yb)N介于9.59～12.63，(La/Sm)N介于3.15～3.39，(Gd/Yb)N介于1.63～2.11；δEu值介于0.56～0.67，显示具较明显的Eu负异常。

含矿千糜岩的稀土元素总量较低，∑REE介于(144.55～206.10)×10-6，LREE介于(131.93～191.81)×10-6，HREE介于(12.62～15.96)×10-6。稀土元素球粒陨石标准化曲线呈右倾型(图3b)，且轻重稀土元素分馏较为明显，(La/Yb)N介于10.83～14.16，(La/Sm)N介于3.10～3.47，(Gd/Yb)N介于1.90～2.17；δEu值介于0.53～0.65，显示具较明显的Eu负异常。

图3 石坞矿区不同岩性稀土元素配分曲线(球粒陨石数据源于文献[3])Fig.3 REE patterns of the rocks from Shiwu gold deposit

含矿糜棱岩的稀土元素总量较低，∑REE介于(84.41～135.57)×10-6，LREE介于(77.63～125.92)×10-6，HREE介于(6.78～9.65)×10-6。稀土元素球粒陨石标准化曲线呈右倾型(图3c)，且轻重稀土元素分馏较为明显，(La/Yb)N介于11.92～14.73，(La/Sm)N介于3.18～3.71，(Gd/Yb)N介于1.87～2.40；δEu值介于0.63～0.67，显示具较明显的Eu负异常。

含矿超糜棱岩的稀土元素总量较低，∑REE介于(16～72.72)×10-6，LREE介于(14.32～65.30)×10-6，HREE介于(1.67～7.42)×10-6。稀土元素球粒陨石标准化曲线呈右倾型(图3d)，且轻重稀土元素分馏较为明显，(La/Yb)N介于8.53～11.64，(La/Sm)N介于2.79～3.45，(Gd/Yb)N介于1.73～2.35；δEu值介于0.55～0.81，显示具较明显的Eu负异常。

4 讨论

4.1 成矿物质来源

新元古界张村岩组为区域含金矿源层[4]，从稀土元素特征可知，矿区岩石的稀土元素配分曲线均呈右倾型，具弱Eu的负异常，由千枚岩→千糜岩→糜棱岩→超糜棱岩，随岩石蚀变、变形作用的加强，稀土元素总量∑REE呈现递减的趋势，且具有平行下移的特征。稀土元素常易于在碱性环境下形成络阴离子，与碳酸盐、硫酸盐和氟化物等结合形成络合物，随流体发生迁移。金山金矿田成矿流体为弱酸性—碱性[5-13]，有利于稀土元素的活化、迁移，故而随着蚀变程度的加强，∑REE递减，且超糜棱岩中见强烈的碳酸盐化，亦解释了超糜棱岩中∑REE的剧烈减少。稀土配分曲线具有平行下移的特征，此说明含矿岩石与围岩具有一定的继承性，且应具有相同的流体来源及一定的成因联系。上述稀土元素特征与金山金矿田内的金山金矿[14-18]、朱林西金矿[19]以及双桥山群[20](现定名为张村岩组)的稀土元素特征相似，说明石坞金矿区与金山金矿、朱林西金矿具有相同的成矿流体，均来源于新元古界张村岩组，且该组地层在德兴地区具有相对较高的Au元素丰度值，为金矿成矿提供了丰富的物源。

在(La/Yb)N-∑REE岩石成因分类判别图解中(图4)，千枚岩全部落入钙质泥质沉积岩与大陆拉斑玄武岩的叠加区域，千糜岩两个样品落入钙质泥质沉积岩与大陆拉斑玄武岩的叠加区域，两个样品落入钙质泥质沉积岩区，糜棱岩、超糜棱岩均落入钙质泥质沉积岩区，说明石坞金矿物源的原岩应为富集火山物质的火山沉积岩系，而矿区内出露的变安山玄武岩(数据未发表)以及金山金矿田内出露的镁铁质岩石，均形成于岛弧拉张环境下，证实了石坞矿区中—新元古代存在岛弧火山活动，为新元古界张村岩组火山泥砂质浊积岩的形成提供了丰富的物质基础。

图4 石坞金矿不同岩性(La/Yb)N-∑REE图解(据文献[21]修)Fig.4 (La/Yb)N-∑REE diagram of the rocks from Shiwu gold deposit

4.2 形成机制

晋宁运动早期，由于前寒武纪克拉通的裂解，华南洋的形成，致使华夏古陆从扬子古陆分离，形成扬子古板块和华夏古板块，此时，石坞金矿区处于扬子古板块的南缘；随着华南洋的形成，华南洋沿萍乡—广丰深大断裂一线由北向南俯冲至华夏古板块之下，使矿区处于大洋岛弧大地构造背景之下，海相火山喷发并沉积，形成富含火山物质的沉积建造，即为Au元素的初始聚集阶段；随着晋宁运动的发展，华南洋沿宜丰-景德镇深大断裂由南向北俯冲至扬子古板块之下，并消亡，致使扬子板块与华夏板块最终碰撞拼合，期间矿区遭受强烈的褶皱、变形作用，使基底地层发生区域变质和韧性变形作用，即为Au元素进一步富集阶段；加里东运动强烈的逆冲推覆作用使矿区内地层遭受强烈的韧性变形作用，主要表现为韧性剪切变形带以及塑性变形的产生，该期亦是主成矿期，岩石在“变形分解+液体致裂+构造泵吸”[22]的联合作用下，形成含Au的变质流体，于富Na+、K+的热液中迁移，在弱酸-碱性、较为还原以及中-低温压的环境下分离沉淀出来，从而形成韧性剪切带强应变中心的金矿体。

5 结论

1)石坞矿区岩石从千枚岩、千糜岩、糜棱岩到超糜棱岩，SiO2为带入组分，Al2O3、TiO2、MgO、Na2O、K2O、P2O5为带出组分；微量元素显示出富集高场强元素Th、U、La、Ce、Zr、Hf，亏损大离子亲石元素Sr、Ba等特点；稀土元素配分曲线均呈右倾型，具明显Eu的负异常的特征，与金山金矿、朱林西金矿稀土元素特征相似。

2)石坞矿区千枚岩→千糜岩→糜棱岩→超糜棱岩，其主量、微量和稀土元素均具有相似的地球化学特征，表明了石坞矿区围岩与矿体具有相同的物质来源，应源于新元古界张村岩组，该时期应处于岛弧拉张的背景。