吉林白山金礦床穩(wěn)定同位素地球化學(xué)特征

邵興坤，李清泉，閆 巖，陳 宇，宋林旭，毛永新

1.中國人民武裝警察部隊黃金第一支隊，黑龍江 牡丹江 157000；2.吉林大學(xué)地球探測科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，吉林 長春 130026

吉林白山金礦床穩(wěn)定同位素地球化學(xué)特征

邵興坤1，李清泉2，閆 巖1，陳 宇1，宋林旭1，毛永新1

1.中國人民武裝警察部隊黃金第一支隊，黑龍江 牡丹江 157000；
2.吉林大學(xué)地球探測科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，吉林 長春 130026

白山金礦是20世紀末21世紀初在吉林南部地區(qū)發(fā)現(xiàn)的一種重要類型——微細浸染型金礦床。礦床賦存在活潑性較高的元古宙老嶺群珍珠門組大理巖中［1］。成礦物質(zhì)具有多元性，硫、金主要來源于深部巖漿，部分來源于古老殼源——早元古代老嶺群碳酸鹽巖；鉛主要來源于早元古代老嶺群碳酸鹽巖，部分來源于深部巖漿；碳、氫、氧主要來源于地下水，部分來源于巖漿水和大氣水。

微細浸染型金礦床；穩(wěn)定同位素；成礦物質(zhì)及來源；吉林南部地區(qū)

0　引言

白山（渾江）金礦儲量70%以上與前寒武紀各種地質(zhì)體有關(guān)；金礦成礦物質(zhì)、成礦熱液來源具有多源性；金礦的成礦作用具有多期多階段性。微細浸染型金礦的發(fā)現(xiàn)又豐富了金礦的成因類型和成礦理論。

1　地質(zhì)概況

白山（渾江）金礦地處我國吉林南部，是近幾年來發(fā)現(xiàn)的又一種重要類型金礦床——微細浸染型金礦。其大地構(gòu)造位置位于華北地臺東北部邊緣的老嶺復(fù)背斜東翼［4］，太古宙龍崗地塊和狼林地塊之間的遼吉元古宙裂谷帶中段，鴨綠江斷裂北側(cè)；隸屬吉林省臨江市葦沙河鄉(xiāng)（圖1）。

礦區(qū)構(gòu)造復(fù)雜，鴨綠江北東向線性構(gòu)造帶與北北西向線性構(gòu)造帶控制礦區(qū)基本構(gòu)造輪廓。三岔溝、板廟子、銀子溝等北東向斷裂與荒溝山、南大坡東西向斷裂縱橫交錯控制礦（化）體產(chǎn)出。出露地層為元古宙老嶺群花山組、大栗子組和珍珠門組。

礦區(qū)巖漿巖以印支-燕山期似斑狀黑云母花崗巖為主體，分布于礦區(qū)北側(cè)老禿頂子、草山溝及西側(cè)梨樹溝等地。

白山（渾江）金礦礦化以微細浸染型為特征，賦存于珍珠門組上段厚層塊狀、角礫狀大理巖之中。含礦帶由南西向北東發(fā)育，長約6 km，寬300 ～500 m；由北向南劃分為松樹崗、南大坡、石灰溝3個礦段，20余個礦體，以南大坡礦段最具工業(yè)意義，工業(yè)儲量達中型以上［1，2］。

圖1　白山（渾江）金礦地質(zhì)圖[1]Fig.1　Geological map of Baishan(Hunjiang) gold deposit

2　硫穩(wěn)定同位素組成

通過對礦區(qū)的容礦大理巖、角閃綠泥片巖、中酸性脈巖、礦石中的硫穩(wěn)定同位素分析（見表1）表明：白山金礦硫穩(wěn)定同位素均以富集重硫為特征。除角閃綠泥片巖外，礦區(qū)40件硫同位素組成塔式明顯，呈明顯左偏移的統(tǒng)計分布特征（圖2），反映礦區(qū)硫決非同一成因形成，而是不同成因硫迭加的產(chǎn)物。

表1　圍巖和礦石硫穩(wěn)定同位素組成Table 1 Sulfur stable isotope composition of surrounding rock and ore

（1）容礦大理巖δ34S組成：在全巖中δ34S變化于+7.3‰～+10.7‰，平均為+9.0‰，在黃鐵礦中變化+9.1‰～+31.3‰，平均+16.0‰；在閃鋅礦中+10.0‰；全部圍巖δ34S變化+7.3～+31.3‰，平均+14.5‰。根據(jù)這些數(shù)據(jù)判斷，該區(qū)當時屬封閉、半封閉還原環(huán)境，硫主要源于海水中硫酸鹽還原作用，局部在后期巖漿活動中有微量巖漿硫混入，導(dǎo)致其分布區(qū)曲線嚴重左偏移特征。

圖2　白山金礦區(qū)不同巖石中δ34S分布樣式對比(n樣品個數(shù))Fig.2　Distribution style of δ34S in Baishan(Hunjiang) gold mining area

（2） 角閃綠泥片巖δ34S組成：在全巖中變化于+5.0‰～+10.0‰，均值為+6.9‰；在黃鐵礦中變化于+2.1‰～+15.2‰，均值+8.2‰。根據(jù)變質(zhì)特征，考慮到角閃綠泥片巖等代表的是大陸拉斑玄武巖及玄武巖類凝灰?guī)r，全巖δ34S以深部巖漿硫來源為主，但受到海水重硫污染；而黃鐵礦則受海水污染更明顯，δ34S明顯高于正?；鸪蓭r。由此可見角閃綠泥片巖中的硫主要源自火山活動深部帶入，部分海水重硫混入。

（3） 中酸性脈巖δ34S組成：在全巖中變化于+3.4‰～+5.9‰，均值為+4.4‰；在黃鐵礦中變化于+2.3‰～+8.1‰，均值+5.2‰，反映脈巖中的δ34S雖有部分地層硫混入，但總體仍為深部來源。

（4） 礦石δ34S組成：δ34S總體變化于—0.8‰～+14.8‰，均值為+5.7‰。其中輝銻礦δ34S符合礦石總體變化，均值為5.3‰；黃鐵礦δ34S變化于2.9‰～9.2‰，均值為6.1‰，閃鋅礦、毒砂、方鉛礦δ34S變化于+2.8～+7.2‰。與圍巖、脈巖對比，遠小于容礦圍巖而與中酸性脈巖硫組成接近。反映礦石中的硫雖有部分地層混入，但總體仍與巖漿活動密切相關(guān)，屬深源巖漿硫。

3　鉛穩(wěn)定同位素組成

對白山金礦區(qū)鉛穩(wěn)定同位素分析結(jié)果整理后（表2）可以看出鉛穩(wěn)定同位素。

（1） 荒山溝鉛鋅礦礦石的鉛同位素特征顯示，除個別樣品外，整體反映礦石中鉛主要來源于古老殼源。

（2） 南岔金礦礦石鉛同位素組成相對分散，整體上反映屬于較古老正常鉛與高μ值放射性成因鉛的混合。

（3） 白山金礦礦石鉛同位素組成與南岔金礦相對比，具有更高的μ值，說明古老殼源鉛被后期高μ值放射性成因鉛污染程度更高，但總體仍然是古老殼源鉛基礎(chǔ)上發(fā)展演化而來的。結(jié)合礦石鉛與圍巖鉛組成相似等特點，可以認為白山金礦礦石中的鉛主要源自圍巖，但礦石和容礦圍巖中的鉛均被較大程度的高μ值（晚期巖漿成因）放射性鉛嚴重污染。

4　碳、氫、氧穩(wěn)定同位素組成

根據(jù)碳、氫、氧穩(wěn)定同位素測試分析結(jié)果（見表3），得出碳、氫、氧穩(wěn)定同位素組成特征。

（1） 容礦大理巖中的碳、氧穩(wěn)定同位素：容礦大理巖中δ18O分布于16.9‰～21.2‰，以富集重氧為特征，與一般沉積成因碳酸鹽巖氧穩(wěn)定同位素特征一致。

（2）花崗巖體的氧同位素：10件花崗巖氧同位素結(jié)果比較接近，δ18O變化范圍為9.0‰～10.3‰，與地殼重熔型花崗巖δ18O一致。根據(jù)石英-水氧同位素分餾系數(shù)與溫度的關(guān)系，即△石英-水=3.42×106T-2-286（張理剛，1983），計算在500～600 ℃時，巖漿析出水的δ18O值為6.1‰～8.7‰。此外，由巖體邊部向中心，其石英δ18O值有逐漸降低的趨勢，反映巖體侵位冷凝時，由于巖漿水與圍巖中加熱水的循環(huán)作用，巖體邊部和圍巖之間進行了氧同位素交換，使得巖體邊部重氧富集。

（3）脈巖中的氧、碳同位素：兩個脈巖中碳酸鹽脈的δ18O為5.1‰～10.6‰，脈巖石英δ18O為14.6‰，δ13C為-0.13‰～0.4‰。根據(jù)△石英-方解石=0.64×106T-2+0.03公式，計算其形成溫度為124℃。屬于中低溫熱液。計算石英平衡水的δ18O為7.1‰～10.2‰（300～400℃），與方解石平衡水的δ18O為-2.1～‰～-7.5‰（150 ℃）。由碳同位素組成看，方解石δ13C具海相碳酸鹽特征，說明脈巖中碳酸鹽脈結(jié)晶時所言的碳質(zhì)主要來自圍巖；方解石的δ18O組成與花崗巖巖體接近，而遠小于圍巖；而與方解石平衡水的δ18O為-2.1‰～-7.5‰，與本區(qū)大氣降水的δ18O值（-9.5‰，理論值）相對接近；石英平衡水的δ18O與巖漿析出水接近。結(jié)合脈巖硫同位素組成特征可以認為脈巖中石英脈形成時期成礦熱液以巖漿水為主，流經(jīng)地下的大氣水次之；而晚期碳酸鹽脈結(jié)晶時的熱水溶液則以流經(jīng)地層的大氣水為主，深源巖漿水比例較小。

表2　白山金礦鉛穩(wěn)定同位素組成Table 2　Lead stable isotope composition of Baishan gold deposit

（4）礦石氫、氧同位素特征：五件礦石石英包裹體中δD變化于-76‰～-100‰，表明在不同成礦階段氫同位素組成分變化不大，平均值-90.4‰，與大氣水δD（-90‰）基本接近，反映礦床形成時成礦熱液成分主要是循環(huán)在圍巖中、被巖漿活動加熱的地下水。各種礦石的氧同位素δ18O變化與10.4‰～18.9‰之間，其中成礦早期為14.0‰；成礦主期平均14.6‰，成礦晚期為11.0‰，全部礦石平均14.8‰，與容礦圍巖（平均20.1‰）相比略富集輕氧同位素。相應(yīng)的與成礦作用對應(yīng)的平衡水氧同位素為-0.3‰～11.1‰（218 ～300 ℃），平均4.2‰（230 ℃）～7.5‰（300 ℃）。與巖漿析出水δ18O（6.1‰～8.7‰）相比，與高溫石英平衡水近于一致，而低溫成礦熱液則明顯富集輕氧同位素，表明在成礦作用早期，成礦熱液中包含部分巖漿水，而成礦作用晚期，則以加熱的大氣水成分為主。

5　結(jié)論

從鉛、硫、碳、氫、氧穩(wěn)定同位素組成特征分析得出：白山金礦成礦物質(zhì)具有多元性，其中成礦礦質(zhì)硫早期來源于海水和古老殼源—早元古代老嶺群碳酸鹽巖，晚期直至成礦作用階段來源于深部巖漿，以晚期來源為主；成礦礦質(zhì)鉛主要來源于早元古代老嶺群碳酸鹽巖，部分來源于深部巖漿，由此推斷成礦礦質(zhì)金主要來源于深部巖漿，部分來源于老嶺群碳酸鹽巖；成礦介質(zhì)碳主要來源于早元古代老嶺群碳酸鹽巖，部分來源于大氣水；氫、氧早期來源于巖漿水，成礦期來源于地下水，成礦晚期來源于大氣水。

表3　白山金礦碳、氫、氧穩(wěn)定同位素組成（‰）Table 3　δ13C, δD and δ18O stable isotope composition of Baishan gold deposit　 ‰

［1］ 楊言辰，王文學(xué)，喬君義.吉林渾江微細浸染型金礦床地質(zhì)特征及成因研究［J］.吉林地質(zhì)，1997，16（3）.

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［3］ 鄭永飛，陳江峰.穩(wěn)定同位素地球化學(xué)［M］.北京：科學(xué)出版社，2000.

［4］ 孟慶潤.吉南珍珠門組含礦建造的地質(zhì)地球化學(xué)特征［J］.地質(zhì)論評，1989.

［5］ 王有維.吉林荒溝山金礦床巖溶成因探討［J］.吉林地質(zhì)1993，（4）.

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［9］ 張秋生.中國早前寒武紀地質(zhì)及成礦作用［M］.長春：吉林人民出版社，1984.

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Stable isotopes geochemical characteristics of gold deposit in
Baishan(Hunjiang), Jilin Province

SHAO Xing-kun1， LI Qing-quan2， YAN Yan1， CHEN Yu1， SONG Lin-xu1， MAO Yong-xin1
1.No.1 Gold Geological Party of Chinese Armed Police Force， Mudanjiang 157000， Heilongjiang， China； 2.College of Geoexploration Science and Technology， Jilin University， Changchun 130026， Jilin， China

The Baishan（Hunjiang） gold deposit is an important type-the micro-disseminated one which was discovered in recent years in the south Jilin Province.The deposit is formed in more active marble of Zhenzhumen Fm.in Proterozoic Laoling Group.Mineralization material has multiple properties.The substances of sulfur and gold mostly rooted in deep magma， partly rooted in age-old the earth′s crust-early Proterozoic Era Laoling Group carbonated rock.The substance of lead mostly rooted in early Proterozoic era Laoling Group carbonated rock， partly rooted in deep magma.The substances of carbon， hydrogen and oxygen mostly rooted in ground water， partly rooted in magma water and atmosphere water.

the micro-disseminated gold deposit； stable isotopes； Ore-forming material and source； the south area in Jilin Province

P618.51

A

1001—2427（2015）04 - 31 -5

2015-09-05；

2015-12-17

邵興坤（1985—），男，山東泰安人，中國人民武裝警察部隊黃金第一支隊助理工程師.