黔西南丫他金礦礦化過(guò)程中元素遷移特征研究

吳松洋，劉書生，侯 林

（中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心，四川 成都 610081）

0 引言

卡林型金礦床（Carlin-type gold deposits）因最初由美國(guó)紐蒙特（Newmont）礦業(yè)公司在美國(guó)內(nèi)華達(dá)州大盆地（Great Basin）中卡林地區(qū)發(fā)現(xiàn)而得名，其中以呈帶狀分布的卡林型金礦帶（Carlin Trend）最具有代表性。至此開(kāi)始，內(nèi)華達(dá)州甚至整個(gè)美國(guó)經(jīng)歷了歷史上最大的金礦開(kāi)采高峰。目前卡林型金礦帶上已發(fā)現(xiàn)超過(guò)40 個(gè)大型-超大型金礦床，累計(jì)已探明儲(chǔ)量超過(guò)1.471 億盎司（約4575t），已開(kāi)采約1.078 億盎司（約3353t；Cline et al.，2005；Cline，2018）。美國(guó)現(xiàn)已成為當(dāng)今世界第三大產(chǎn)金國(guó)，其中超過(guò)75%的金的產(chǎn)量來(lái)源于內(nèi)華達(dá)州，且其中最主要來(lái)源于卡林型金礦。

黔西南地區(qū)是我國(guó)最重要的卡林型金礦礦集區(qū)，區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)一批大型-超大型金礦，已探明的金資源已超過(guò)1500t，其中已探明儲(chǔ)量超過(guò)650t，但大部分超大型礦床集中于礦集區(qū)西北部臺(tái)地相區(qū)。黔西南冊(cè)亨縣丫他金礦作為區(qū)內(nèi)西南部盆地相區(qū)代表性金礦之一，累計(jì)查明資源儲(chǔ)量13.94 噸，其中保有資源儲(chǔ)量（122b）＋（333）金屬量12.5 噸，平均品位3.34g／t，且礦山勘查工作一直持續(xù)進(jìn)行。研究者通過(guò)將地質(zhì)、物探、化探、遙感等綜合參數(shù)轉(zhuǎn)換為成礦預(yù)測(cè)要素，利用礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)系統(tǒng)（MRAS），預(yù)測(cè)在丫他金礦在0～2000m 空間仍存在約112.983噸金礦資源潛力（張偉等，2020）。目前針對(duì)丫他金礦雖已進(jìn)行了大量的研究工作，在成礦地質(zhì)背景、賦礦圍巖層位、控礦構(gòu)造及成礦流體性質(zhì)等關(guān)鍵性問(wèn)題上均取得了重要的研究成果（陳懋弘等，2007a，2007b；劉顯凡等，2003；Su et al.，2009a，2009b，2012；王疆麗等，2014；劉平等，2006；Chen et al.，2015a，2015b；吳松洋等，2016；Wu et al.，2019），但是對(duì)于成礦精細(xì)過(guò)程研究相對(duì)較少，尤其是成礦過(guò)程中相關(guān)元素的遷移特征認(rèn)識(shí)不清，制約了對(duì)于丫他金礦成礦作用過(guò)程的全面認(rèn)識(shí)。

等濃度線法是Grant于1986 年所提出，也稱之為Isocon 圖解法，已廣泛運(yùn)用于熱液礦床厘定熱液蝕變前后元素的遷入與遷出情況（Grant，1986；李培等，2011；劉艷鵬等，2015；項(xiàng)新葵等，2015）?；谘舅鸬V研究所存在的問(wèn)題，本文通過(guò)系統(tǒng)采集不同礦化程度的樣品，利用Grant 方程定量計(jì)算，探究與礦化關(guān)系密切的成礦元素以及礦化過(guò)程中元素遷移的變化規(guī)律，同時(shí)結(jié)合已有地質(zhì)資料以及野外地質(zhì)現(xiàn)象，論述元素遷移的原因并進(jìn)而討論礦床成礦過(guò)程。

1 區(qū)域地質(zhì)特征

研究區(qū)位處上揚(yáng)子地塊西南部右江盆地中，北西以彌勒-師宗斷裂、北東以紫云-埡都斷裂與揚(yáng)子板塊相鄰，南東以憑祥大斷裂與華夏地塊相鄰，南西以紅河剪切帶與印支板塊相鄰。區(qū)域南部的越北地塊在構(gòu)造演化過(guò)程中以逆沖推覆的作用為主（圖1）。區(qū)內(nèi)大多數(shù)斷裂從泥盆紀(jì)早期開(kāi)始發(fā)育，在海西期-印支期活動(dòng)最為強(qiáng)烈，地表構(gòu)造格架最終定型于燕山期。右江盆地從早古生代開(kāi)始經(jīng)歷了多次拉張-擠壓的構(gòu)造背景轉(zhuǎn)換，大多數(shù)斷層在拉張階段表現(xiàn)為正斷層，構(gòu)造格架以臺(tái)盆相間的格局呈現(xiàn)。

右江盆地的地層分布于沉積特點(diǎn)顯示出明顯的三個(gè)地層相區(qū)：（1）北西部的以上古生界—中生界淺水臺(tái)地相碳酸鹽巖、不純碳酸鹽巖夾碎屑巖相區(qū)（臺(tái)地相區(qū)）；（2）南東部的以三疊系巨厚的裂陷槽盆相復(fù)理石建造碎屑巖相區(qū)（盆地相區(qū)）；（3）零星分布于兩者內(nèi)的石炭—二疊系孤立臺(tái)地相碳酸鹽巖（孤立臺(tái)地相區(qū)）（圖1）。其中，在臺(tái)地相區(qū)分布的被動(dòng)大陸邊緣淺水碳酸鹽巖沉積夾少量陸源碎屑巖沉積，和在盆地相區(qū)分布的深水碳酸鹽巖、硅質(zhì)巖、以及其后發(fā)展起來(lái)的陸源碎屑濁積巖，均是右江盆地重要的賦金層序。區(qū)域構(gòu)造演化歷史可概括為早期拉張、裂陷、沉降、沉積及晚期的擠壓褶皺造山作用和伸展隆升過(guò)程（項(xiàng)新葵等，2015）。在早古生代的加里東運(yùn)動(dòng)的影響下，研究區(qū)成為華南陸塊的一部分，并形成了華南褶皺系；大規(guī)模地幔物質(zhì)在海西期的拉張斷陷過(guò)程中上侵，海盆持續(xù)凹陷形成了本區(qū)古生界的裂谷沉積建造以及三疊系巨厚的陸源碎屑濁積巖系；晚二疊世，區(qū)域西北部地區(qū)在峨眉山地幔柱的影響下發(fā)生了大規(guī)模的玄武巖噴發(fā)，發(fā)育大陸溢流拉斑玄武巖和輝綠巖，并自西北至東南逐漸尖滅（Xu et al.，2004）；晚三疊世，由于印支板塊向華南板塊俯沖，二者沿SongMa縫合帶發(fā)生碰撞拼接，古特提斯洋關(guān)閉（Metcalfe，2011），同時(shí)區(qū)域的沉積構(gòu)造格局也定型于該時(shí)期；本區(qū)在燕山期經(jīng)歷了從擠壓到伸展的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)過(guò)程，偏堿性基性-超基性巖脈發(fā)生侵位，同時(shí)伴隨大規(guī)模的熱液活動(dòng)以及成礦元素的遷移。研究區(qū)獨(dú)特的大地構(gòu)造位置以及長(zhǎng)期復(fù)雜的構(gòu)造演化歷史，是本區(qū)發(fā)生大規(guī)模成礦作用的重要前提（夏勇等，2009），并形成了獨(dú)具特色的Au-Sb-Hg-Tl-U-Mo-As成礦系列（劉平等，2006）。

圖1 右江盆地區(qū)域地質(zhì)圖（據(jù)Chen et al.，2015a；Hou et al.，2016修改）Fig.1 Regional geological map of Youjiang basin（modified after Chen et al.，2015a；Hou et al.，2016）

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 礦區(qū)地質(zhì)特征

丫他金礦所在地區(qū)的構(gòu)造以東西向的褶皺及斷層發(fā)育為特征（圖2A）。褶皺主要由冊(cè)亨向斜、坡腳背斜、巧馬背斜等褶皺組成近東西向構(gòu)造帶，軸部多為二疊系、三疊系組成；區(qū)內(nèi)主要斷裂經(jīng)過(guò)加里東—燕山期的多期次活動(dòng)，不但對(duì)本區(qū)的成礦具有控制作用，同時(shí)控制形成了南北不同的構(gòu)造背景和沉積相區(qū)，致使產(chǎn)生背斜兩側(cè)發(fā)生地層缺失、新老地層不正常接觸且?guī)r性厚度差異明顯。

區(qū)內(nèi)廣泛出露中三疊世淺水槽盆相和深水槽盆相之類復(fù)理石建造，主要有三疊系中統(tǒng)新苑組（T2x）、邊陽(yáng)組（T2b），是區(qū)內(nèi)重要賦金層位，最厚約500 m（圖2B、C、圖3A）。邊陽(yáng)組根據(jù)巖性特征可分為兩段，邊陽(yáng)組一段（T2b1）上部為灰色薄至中厚黏土巖夾中厚層狀砂巖，下部為灰色厚層至塊狀砂巖夾灰色薄層黏土巖，砂巖和黏土巖中見(jiàn)有星散狀的黃鐵礦，在斷層帶附近的裂隙中常見(jiàn)有石英脈、石英團(tuán)塊；邊陽(yáng)組二段（T2b2）上部為灰色薄至中厚層狀黏土巖與中厚層至厚層至塊狀砂巖互層。其間夾黑色頁(yè)巖，下部為灰色、灰黃色厚層至塊狀砂巖夾灰色薄層狀黏土巖。新苑組同樣也分為兩段，新苑組一段（T2x1）為深灰色薄層泥晶灰?guī)r夾鈣質(zhì)粉砂巖及鈣質(zhì)黏土巖，是礦區(qū)出露最老地層；新苑組二段（T2x2）中、上部以灰色薄至中厚層黏土巖，鈣質(zhì)黏土巖為主，夾少量薄至中厚層細(xì)砂巖或鈣質(zhì)砂巖；下部為深灰色薄層鈣質(zhì)黏土巖夾少量鈣質(zhì)砂巖及薄層或透鏡狀泥灰?guī)r；底部為一層灰黃色鈣質(zhì)細(xì)砂巖。

礦區(qū)構(gòu)造以東西向展布的褶皺及斷層發(fā)育為特征（圖2）。主要褶皺有巧馬復(fù)式背斜（礦區(qū)內(nèi)稱為磺廠背斜），呈東西向穿越礦區(qū)中部，次級(jí)褶皺北有尾勒向斜，南有磺廠向斜，磺梁子背斜，它們相互平行；相伴發(fā)育的斷裂構(gòu)造有東西走向的F1、F2、F3、F4 等控礦斷層以及北西、北東向斷層；褶皺與斷層共同構(gòu)成了丫他金礦的基本構(gòu)造格局，控制了礦區(qū)金礦體群東西向展布，構(gòu)成礦區(qū)內(nèi)金礦成礦帶的方向和范圍。

2.2 礦體及礦石特征

丫他金礦區(qū)金礦體為典型的斷控型礦體，均受控于褶皺斷裂帶，礦體的形態(tài)、規(guī)模、產(chǎn)狀受高角度斷裂帶控制。賦存于規(guī)模大的斷層破碎帶中的礦體形態(tài)一般較復(fù)雜，呈似板狀或透鏡狀產(chǎn)出（圖3B），其厚度無(wú)論沿走向和傾向有增厚減薄現(xiàn)象；受簡(jiǎn)單褶皺和斷裂構(gòu)造控制的礦體，形態(tài)則較簡(jiǎn)單，一般呈透鏡狀或脈狀出現(xiàn)，延伸也不大，礦體產(chǎn)狀和控制成礦的構(gòu)造產(chǎn)狀基本一致（圖2B、C）。已查明的金礦體分布在長(zhǎng)1700m，寬800m 的范圍內(nèi)，礦體規(guī)模、產(chǎn)狀變化較大，礦體沿走向長(zhǎng)度50～690m、傾向沿深20～230m，真厚度0.80～6.25m，平均品位（1.50～10.73）×10-6。其中2 號(hào)礦體是丫他金礦的主要礦體，出露于磺廠背斜南翼，平均長(zhǎng)度690m、傾向延深約181m。礦體形態(tài)為似板狀，賦礦地層為三疊系邊陽(yáng)組；另外20 號(hào)礦體具有小而富的特點(diǎn)，是丫他金礦區(qū)平均品位最高的小礦體，平均厚度2.95m，平均品位為10.73 ×10-6。

圖2 丫他礦區(qū)地質(zhì)圖（A）及典型剖面圖（B、C）（據(jù)Chen et al.，2015a；Hou et al.，2016修改）Fig.2 Geological map（A）and typical section map（B，C）of Yata deposit（modified after Chen et al.，2015a；Hou et al.，2016）

2.3 圍巖蝕變及礦物組合

丫他金礦主要圍巖蝕變有硅化、黃鐵礦化、去碳酸鹽化、白云石化、黏土化等。高品位礦石通常伴隨強(qiáng)烈硅化作用，具體可細(xì)分為石英交代碳酸鹽礦物，形成似碧玉巖（圖3J）；另外還?？梢?jiàn)石英交代基質(zhì)中的鐵白云石。碳酸鹽化一般為成礦后期產(chǎn)物，與金礦關(guān)系不太密切，主要為白云石化和鐵白云石方解石化，以自形-半自形晶的方解石與鐵白云石組合成脈狀充填于斷裂構(gòu)造或褶皺破碎帶中，有時(shí)見(jiàn)重晶石化與之共存。黏土化主要表現(xiàn)在中—高品位礦石中的圍巖中呈細(xì)小鱗片狀的伊利石集合體產(chǎn)出，且常與成礦期黃鐵礦共生。礦區(qū)內(nèi)賦礦圍巖基本上都經(jīng)歷了黏土化，常與金礦化密切相伴。丫他礦石普遍具強(qiáng)烈白云石化，表現(xiàn)為白云石交代方解石等碳酸鹽巖礦物，地球化學(xué)特征上表現(xiàn)為鈣含量明顯減少，鎂含量增加。另外在高品位礦石中，可見(jiàn)大量的白云石交代鐵白云石現(xiàn)象，在鐵白云石中形成交代殘余結(jié)構(gòu)（圖3K）。

丫他金礦中主要的金屬礦物包括黃鐵礦、毒砂、輝銻礦、雄黃、雌黃等。脈石礦物包括石英、白云石、方解石、黏土礦物等。黃鐵礦常是礦區(qū)主要的載金礦物，一般呈浸染狀分布于礦石和近礦圍巖中，不同礦化階段黃鐵礦各有不同，成礦早期的黃鐵礦多為成巖期的黃鐵礦重結(jié)晶而成，呈立方體、不規(guī)則狀或球粒狀等結(jié)合體（圖3E）；成礦期的黃鐵礦多以微細(xì)浸染型分布于礦石中，肉眼很難分辨晶型，鏡下可見(jiàn)明顯分帶，以早期黃鐵礦內(nèi)核生長(zhǎng)（圖3H-J）；晚期黃鐵礦自形程度高，多以自形晶為主，與方解石脈共生（圖3F）。毒砂主要呈針狀、菱形片狀、菱柱狀，浸染狀分布于后期低品位礦石中，且高品位礦石普遍含毒砂較少，常見(jiàn)毒砂包裹成礦后期黃鐵礦（圖3L）。金屬礦物還包括少量黃銅礦以及硫砷銅礦（圖3K）。黏土礦物主要為伊利石為主，其次為高嶺石，常見(jiàn)于高品位礦石中（圖3J）。石英和方解石常共生呈細(xì)脈狀產(chǎn)出，成礦后期石英方解石晶體明顯變大且晶型良好。

圖3 丫他金礦野外地質(zhì)特征及典型礦物手標(biāo)本／鏡下照片A.邊陽(yáng)組地層中存在大量揉皺；B.1 號(hào)采場(chǎng)礦體與圍巖接觸帶；C.礦石手標(biāo)本；D.泥灰?guī)r發(fā)育去碳酸鹽化；E.黃鐵礦毒砂與石英方解石脈共生；F.后期雄雌黃與石英方解石脈共生；G.沉積期草莓狀黃鐵礦；H.黃鐵礦外帶圍繞黃鐵礦內(nèi)核生長(zhǎng)；I.兩期黃鐵礦共生關(guān)系背散射照片；J.黃鐵礦與石英脈共生，圍巖中可見(jiàn)白云石交代鐵白云石以及伊利石；K.黃銅礦與黃鐵礦共生；L.毒砂圍繞后期黃鐵礦生長(zhǎng)Py-黃鐵礦；Py-C-黃鐵礦內(nèi)核；Py-R-黃鐵礦外帶；Apy-毒砂；Cpy-黃銅礦；Qtz-石英；Cal-方解石；Re-雄黃；Orp-雌黃；Dol-白云石；Fe-dol-鐵白云石；ill-伊利石；Fig.3 Photos showing attitude of orebody and ore minerals in Yata gold depositA.Bianyang Formation with widespread folds；B.Boundary between orebody and host rock in No.1 open pit；C.Ore hand specimen；D.Marlstone with decarbonation；E.Quartz and calcite veins coexist with pyrite and arsenopyrite；F.Late ore stage realgar and orpiment coexist with quartz and calcite veins；G.Sedimentation framboidal pyrite；H.Pyrite core overgrowth with pyrite rim；I.BSE image of intergrowth two generation pyrite；J.intergrowth of pyrite and quartz veins，illite and dolomite replace Fe.dolomite can be observed in the host rock；K.intergrowth of pyrite and chalcopyrite；L.arsenopyrite overgrowth with late ore stage pyrite；Py-pyrite；Py-C-pyrite core；Py-R-pyrite rim；Apy-Arsenopyrite；Cpy-chalcopyrite；Qtz-quartz；Cal-calcite；Re-realgar；Orporpiment；Dol-dolomite；Fe-dol-Fe-dolomite；ill-illite

2.4 成礦期次劃分

經(jīng)過(guò)詳細(xì)的野外地質(zhì)調(diào)查以及對(duì)不同品位礦石的手標(biāo)本及薄片鏡下觀察，可將丫他金礦劃分為成礦前期（鐵白云石-黃鐵礦階段）、主成礦期（白云石-黃鐵礦-似碧玉巖-多金屬礦物階段）以及成礦后期（毒砂-雌雄黃-方解石-石英階段）（圖4）。在成礦前期，可見(jiàn)大量發(fā)育鐵白云石、黃鐵礦、伊利石，局部可見(jiàn)發(fā)育磷灰石、高嶺石以及金紅石，故可將成礦前期歸納為鐵白云石-黃鐵礦-石英階段。主成礦期中的鐵白云石被石英交代形成白云石以及似碧玉巖，可見(jiàn)大量交代邊；黃鐵礦發(fā)育含砷環(huán)帶，含砷環(huán)帶經(jīng)過(guò)分析可知同樣也含金，但不可見(jiàn)明金；含金黃鐵礦圍巖中發(fā)育伊利石為代表的黏土礦物；在含砷黃鐵礦周圍也可見(jiàn)黃銅礦以及銅砷銻礦物；方解石礦物僅可見(jiàn)細(xì)脈或是與石英共生，故可將主成礦期歸納為白云石-含砷黃鐵礦-似碧玉巖-多金屬硫化物階段。成礦后期主要發(fā)育低溫礦物，包括雄雌黃、螢石、輝銻礦，石英主要以晶簇狀產(chǎn)出，方解石主要為大脈，故可將成礦后期歸納為毒砂-雄雌黃-方解石-石英階段。相比區(qū)域其他金礦，雄雌黃在丫他金礦中相對(duì)發(fā)育，螢石含量明顯偏少。

圖4 丫他金礦各成礦階段劃分及共生礦物Fig.4 Paragenetic minerals and mineralization stages of Yata gold deposit

3 樣品采集及分析方法

3.1 樣品采集

本次研究共采集29 件組合樣品用于全巖主微量地球化學(xué)分析，均采集于礦區(qū)見(jiàn)主要礦鉆孔ZK84-08 和ZK84-10 中。從丫他勘探線剖面圖中可見(jiàn)（圖2），鉆孔所控制的礦體分布較密，故從淺到深間隔20m進(jìn)行系統(tǒng)采樣，結(jié)合已有鉆孔編錄資料，在控礦地段根據(jù)具體情況加密至5～10m。29 件樣品包括新鮮圍巖5 件，輕微礦化樣品8 件，中等礦化樣品11 件，礦體5 件。

3.2 全巖主微量地球化學(xué)分析

巖石組合樣品碎樣及主量元素和微量稀土元素分析工作均在核工業(yè)北京地質(zhì)研究院分析測(cè)試研究中心進(jìn)行。全巖的研磨在無(wú)污染杯式振動(dòng)磨樣機(jī)P9 中進(jìn)行，磨至200 目以下，在105℃條件下預(yù)干燥2～4 小時(shí)，最后置于干燥容器中冷卻至室溫。

主量元素的分析采用PW2404 型X熒光光譜儀（XRF），F(xiàn)eO和燒失量（LOI）采用標(biāo)準(zhǔn)濕法化學(xué)分析，試樣用無(wú)水四硼酸鋰熔融，以硝酸銨為氧化劑，加氟化鋰和溴化鋰作助熔劑和脫模劑，試樣與熔劑以1∶8 比例分配，在1150～1250℃條件下熔融，制成玻璃樣片。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，額定功率為3.0kW，X射線管電壓為50kV，電流為50mA，元素測(cè)定精度可達(dá)0.01%，分析誤差＜5%。詳細(xì)測(cè)試方法和依據(jù)根據(jù)GB／T14506.28—93（硅酸鹽巖石化學(xué)分析方法X射線熒光光譜法測(cè)定主、次元素量）國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

微量元素采用酸溶法（硝酸＋氫氟酸＋高氯酸敞開(kāi)容器分解法與硝酸＋氫氟酸密閉容器消解法）在電感耦合等離子質(zhì)譜（ICP-MS）儀器上測(cè)定，測(cè)試所用的儀器為德國(guó) Finnigan-MAT 公司生產(chǎn)ELEMENT I型離子體質(zhì)譜儀（HR-ICP-MS），并用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW07106 和GBW07312 進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)控，詳細(xì)的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)可參考DZ／T0223—2001（電感耦合等離子體質(zhì)譜ICPMS方法通則）。微量元素含量大于10μg／g 時(shí)相對(duì)誤差小于5%，小于10μg／g時(shí)相對(duì)誤差小于10%。

4 分析結(jié)果及數(shù)據(jù)處理

4.1 主量元素特征

丫他金礦中所采集的組合分析樣品主量元素分析結(jié)果見(jiàn)表1、圖5。

圖5 丫他金礦主量元素變化趨勢(shì)Fig.5 Variation trends for major elements in Yata gold deposit

從未礦化圍巖到礦體，隨著礦化強(qiáng)度的增加，SiO2平均含量從58.69%上升至62.45%，指示在礦化過(guò)程中硅化蝕變逐漸明顯；CaO含量與SiO2含量趨勢(shì)相反，從未礦化樣品到礦化樣品含量逐步降低，平均值分別為6.47%、5.26%、4.09%、3.88%，指示碳酸鹽礦物在成礦過(guò)程中減少，廣泛發(fā)育去碳酸鹽化，表現(xiàn)為硅質(zhì)礦物交代碳酸鹽礦物，從而形成似碧玉巖。

相比于SiO2和CaO含量，K2O的含量在組合樣品中隨著礦化進(jìn)行有少量的升高，最高為4.24%，最低為3.85%，說(shuō)明礦化與黏土巖化有一定關(guān)系，這與鏡下所觀察到的少量伊利石或高嶺石特征一致；TFe2O3和Al2O3含量在各個(gè)階段巖石中均顯示出較高的平均值，且變化不大。

4.2 微量元素特征

微量元素測(cè)試結(jié)果列于表2。通常認(rèn)為，與Au成礦相關(guān)的元素包括As、Sb、Hg、Tl、Ag、Cu、Zn。這些元素在丫他各類樣品中的平均含量分別為新鮮圍巖（As：54.02μg／g；Sb：4.18μg／g；Hg：0.82μg／g；Tl：1.71μg／g；Ag：80.70μg／g）、輕微礦化（As：325.63μg／g；Sb：6.62μg／g；Hg：2.65μg／g；Tl：1.69μg／g；Ag：71.25μg／g）、中等礦化（As：578.09μg／g；Sb：10.13μg／g；Hg：4.32μg／g；Tl：1.70μg／g；Ag：367.09μg／g）、礦體（As：647.60μg／g；Sb：47.77μg／g；Hg：7.66μg／g；Tl：1.79μg／g；Ag：935.80μg／g）。

4.3 數(shù)據(jù)定量計(jì)算方法

本文采取的計(jì)算方法是Grant 于1986 年所提出的等濃度線法（Grant，1986），也可稱之為Isocon圖解法。該方法是在Gresens于1967 年首先提出的巖石蝕變成分-體積關(guān)系法（Gresens R L，1967）的基礎(chǔ)上加以改良所提出的，相對(duì)于Gresens 法更加簡(jiǎn)潔，且一般不需要考慮巖石的相對(duì)體積質(zhì)量這一參數(shù)，所得出的等濃度圖可以一目了然地看出熱液蝕變前后元素的遷入與遷出情況。

Isocon 圖解法的經(jīng)典公式為△CkO-A＝（MA／MO）×CkA-CkO，其中K為某一組分、C為組分K的含量、M為組分K的質(zhì)量。假設(shè)組分i 在地質(zhì)過(guò)程中為不活動(dòng)組分，即該組份在這一過(guò)程中沒(méi)有質(zhì)量的變化，即△CkO-A＝0，可得到CiA＝（MO／MA）CiO。該公式表現(xiàn)在在CO-CA二元圖上，是一條經(jīng)過(guò)原點(diǎn)的直線，直線的斜率為MO／MA，這條直線就是所謂的Isocon。凡是落在該直線上的組分表示在蝕變過(guò)程中沒(méi)有發(fā)生遷出或者遷入。若落在該直線以下（所得直線斜率小于Isocon），說(shuō)明在蝕變過(guò)程中該元素遷出；若落在該直線以上（所得直線斜率大于Isocon），說(shuō)明在蝕變過(guò)程中該元素遷入。元素遷移的程度可以根據(jù)偏離Isocon的遠(yuǎn)近判斷。另外值得一提的是，通常情況下，一個(gè)體系中會(huì)存在多個(gè)不活動(dòng)組分，如果地球化學(xué)行為不同的幾個(gè)組分能夠表現(xiàn)出相同的遷移程度，即投點(diǎn)形成一條穿過(guò)原點(diǎn)的直線，則代表這幾個(gè)組分在地質(zhì)過(guò)程中都沒(méi)有發(fā)生明顯的遷入和遷出。因此，Grant認(rèn)為如果在處理數(shù)據(jù)的過(guò)程中存在幾個(gè)組分能夠擬合成一條穿過(guò)原點(diǎn)的線，這也可把這條線用作于Isocon（Grant，1986）。在不活動(dòng)組分的選擇上面，需要非常謹(jǐn)慎，要正確認(rèn)識(shí)地質(zhì)過(guò)程以及基于不能違背野外和室內(nèi)觀察的現(xiàn)象。

需要提出的是，為了使得出的二元圖解更為美觀，在進(jìn)行作圖之前，會(huì)重新將新鮮樣品中的不同組分含量適當(dāng)放大或縮小，依次固定逐漸變化值（從72 到0），再根據(jù)實(shí)際的遷出或遷入指數(shù)計(jì)算得出蝕變后樣品中的修正值，最后進(jìn)行Isocon 圖解投圖（表3；圖6）。為了使具體變化一目了然，根據(jù)蝕變?cè)刈兓壤?，進(jìn)行元素-變化比例圖解（圖6）。

圖6 丫他金礦元素遷移特征分析圖Fig.6 Element migration graphics of Yata gold deposit

5 討論

5.1 全球典型卡林型金礦Isocon研究

前人針對(duì)全球卡林型金礦的蝕變礦化過(guò)程進(jìn)行了大量的元素遷移研究工作（表4），已探求在地質(zhì)過(guò)程中具體的不活動(dòng)組分，從而確定Isocon 線。Daliran et al（2018）針對(duì)伊朗Takab地區(qū)的Agdarreh金礦中的硅化礦石-未蝕變灰?guī)r進(jìn)行Isocon 分析，發(fā)現(xiàn)在礦化蝕變的過(guò)程中Al2O3未發(fā)生明顯的遷出遷入，在運(yùn)用Isocon 分析過(guò)程中可作為不活動(dòng)組分看待；Palinkas et al（2018）以馬其頓Vardar 地區(qū)的Allchar金-砷-銻礦床為研究對(duì)象，針對(duì)主要礦化圍巖硅化白云巖以及新鮮白云巖進(jìn)行元素分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)TiO2在反應(yīng)前后未發(fā)生明顯遷移，可作為不活動(dòng)組分；Fithianetal（2018）在美國(guó)Battle Mountain地區(qū)，選取Marigold典型礦床，采集蝕變玄武巖與新鮮玄武巖進(jìn)行Isocon 分析，發(fā)現(xiàn)在蝕變過(guò)程中的不活動(dòng)組分包括Al2O3、TiO2以及Zr，Isocon 可以通過(guò)這三個(gè)組份確定；在相對(duì)早期階段，該方法首先運(yùn)用于內(nèi)華達(dá)典型卡林型金礦的研究中，其中包括Hofstra and Cline（2000）選取內(nèi)華達(dá)中北部的Jerritt Canyon礦床中的蝕變灰?guī)r和新鮮灰?guī)r為研究對(duì)象，發(fā)現(xiàn)Al2O3和TiO2是不活動(dòng)組分；另外，Cail and Cline（2001）針對(duì)同樣是內(nèi)華達(dá)州中北部的Getchell金礦床，采取蝕變礦石-未蝕變圍巖組合樣品，進(jìn)行全巖元素分析，經(jīng)過(guò)蝕變過(guò)程發(fā)現(xiàn)Al2O3、TiO2、Zr、Th四個(gè)成分為不活動(dòng)組分。總的來(lái)說(shuō)，根據(jù)不同卡林型金礦床的分析結(jié)果，可以看出盡管賦礦圍巖類型有所差異，但是不活動(dòng)組分都基本相同，不活動(dòng)主量元素包括Al2O3和TiO2，不活動(dòng)微量元素是Zr 和Th這兩個(gè)高場(chǎng)強(qiáng)元素。

表4 全球典型卡林型金礦蝕變過(guò)程元素遷移Table 4 Element migration during alteration in global typical Carlin-type gold deposits

5.2 元素遷移特征及指示意義

主量元素方面，與大多數(shù)卡林型金礦相同的是，通過(guò)數(shù)據(jù)計(jì)算處理發(fā)現(xiàn)丫他金礦蝕變礦化過(guò)程中Al2O3沒(méi)有發(fā)生明顯的組分遷入和遷出，可用作Isocon分析過(guò)程中的不活動(dòng)組分，作為對(duì)比項(xiàng)分析其他更多組分的變化。SiO2含量的升高以及CaO含量的減少指示了硅化以及去碳酸鹽化是礦化過(guò)程中最重要的熱液蝕變。與內(nèi)華達(dá)典型卡林型金礦不同的是，黔西南典型卡林型金礦的賦礦圍巖包括大量的鐵白云巖，許多研究者認(rèn)為在成礦過(guò)程中酸性偏中性的熱液流體攜帶H2S 與Fe 白云巖發(fā)生水巖反應(yīng)，釋放了圍巖中的Fe且與S結(jié)合形成載金鐵硫化物（例如黃鐵礦），但是由于Fe 釋放以及黃鐵礦沉淀發(fā)生速度較快，所以在Isocon 計(jì)算中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)明顯的遷入和遷出特征。另外，通過(guò)野外工作以及鉆孔樣品觀察，在丫他金礦中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)褐鐵礦或是硫酸鹽，也證實(shí)了丫他金礦含H2S 的中酸性成礦流體的存在以及Au 主要是以Au（HS）0或是Au（HS）2-絡(luò)合物的形式存在于含礦熱液中。在成礦流體與圍巖發(fā)生水巖反應(yīng)形成載金鐵硫化物的同時(shí)，伴隨的硅化（SiO2含量增加）以及去碳酸鹽化（CaO含量降低）造成成礦流體系統(tǒng)的pH值發(fā)生波動(dòng)，是導(dǎo)致丫他金礦Au 沉淀的重要機(jī)制（Bowers T S，1991；Loucks R R and Mavrogenes J A，1999）。

相關(guān)的的化學(xué)反應(yīng)式如下：

反應(yīng)（1）代表了在成礦過(guò)程中伴隨的去碳酸鹽化，導(dǎo)致Ca2＋的減少，隨著伴隨的反應(yīng)（2）、（3）的進(jìn)行，H＋離子逐漸被消耗，并釋放了CO2和H2S，也加速了反應(yīng)（4）、（5）向左進(jìn)行，同時(shí)促使了含砷黃鐵礦和Au從流體中的析出。

微量元素方面，結(jié)合Isocon 圖解和元素變化比例圖解（圖6）可以看出，礦化過(guò)程中伴隨W、As、Sb、Hg、Ag五個(gè)元素遷入，Cd 和Li也表現(xiàn)出遷入特征但程度不高。反之，隨著礦化的逐漸發(fā)生，Mo 明顯遷出。丫他金礦的不同礦化程度的巖石，除了上述的元素表現(xiàn)出明顯的遷移特征之外，其他元素?zé)o明顯的遷出遷入特征，輕微的變化可能是受到圍巖元素本身含量或其他影響因素的影響，無(wú)法確定是否與熱液蝕變礦化相關(guān)。總體來(lái)看，與金礦化密切相關(guān)的元素是As、Sb、W、Hg、Ag、Cu、Zn、Tl，元素隨著成礦流體通過(guò)與圍巖的相互作用成礦過(guò)程中遷入。其中，As、W、Hg是三類礦體成礦過(guò)程中都大量遷入的元素，而Cu、Zn、Ag、Tl 的遷入程度有所波動(dòng)。其他元素在成礦過(guò)程中未觀察到明顯的變化趨勢(shì)，遷入遷出特征波動(dòng)不定，可能是由于受到其他因素的干擾。值得特別說(shuō)明的是，W在熱液成礦系統(tǒng)中屬于中高溫元素，一般不容易與Au 共生，但前人對(duì)美國(guó)內(nèi)華達(dá)Getchell進(jìn)行Isocon 研究時(shí)同樣存在W、Mo 等高溫元素與Au 共生的現(xiàn)象，其解釋為Osgood花崗閃長(zhǎng)巖與圍巖的交代作用所造成。雖然目前黔西南地區(qū)由于沉積蓋層過(guò)厚導(dǎo)致除在泥堡金礦之外未發(fā)現(xiàn)與成礦相關(guān)巖漿巖露頭（Wu et al.，2019），但前人對(duì)于區(qū)內(nèi)典型金礦載金黃鐵礦進(jìn)行了微區(qū)S同位素分析，結(jié)果顯示成礦期黃鐵礦S同位素值位于0 值附近，顯示出明顯的巖漿S特征，認(rèn)為區(qū)域巖漿作用對(duì)于金成礦具有重要貢獻(xiàn)（Hou et al.，2016），故作者認(rèn)為丫他金礦所存在的W 與Au呈正相關(guān)關(guān)系的原因可能與區(qū)內(nèi)深部巖漿作用有關(guān)。根據(jù)針對(duì)丫他含金黃鐵礦微區(qū)微量元素研究可知，As與S呈明顯負(fù)相關(guān)關(guān)系，而Au 和As 呈正相關(guān)關(guān)系（吳松洋，2019），指示含砷黃鐵礦的形成過(guò)程中，主要機(jī)制是熱液中的As取代黃鐵礦中的S。一般來(lái)說(shuō)，As取代S的過(guò)程中，會(huì)造成黃鐵礦內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變形，導(dǎo)致具有較大離子體積的Au＋可以順利進(jìn)入黃鐵礦中形成含金砷黃鐵礦（Deditius et al.，2008），同時(shí)鏡下觀察到黃銅礦、閃鋅礦、硫砷銻汞礦等金屬礦物的存在，代表成礦流體中的Cu、Zn、Ag、Tl、W、Hg等元素主要也是通過(guò)此過(guò)程隨Au 遷入礦化蝕變圍巖。

6 結(jié)論

（1）丫他金礦成礦過(guò)程中，硅化和去碳酸鹽化與礦化關(guān)系最為密切，表現(xiàn)為持續(xù)的SiO2的升高以及CaO含量的降低；K2O和TFe2O3含量雖有變化但過(guò)程中有所波動(dòng)，推測(cè)由于圍巖Fe釋放以及黃鐵礦沉淀發(fā)生速度較快有關(guān)，表現(xiàn)為載金礦物黃鐵礦與黏土礦物的沉淀；TiO2和Al2O3含量在各個(gè)階段巖石中變化不大，且顯示出較高的平均值。

（2）與金礦化密切相關(guān)的元素是As、Sb、W、Hg、Ag、Cu、Zn、Tl，元素隨著成礦流體通過(guò)與圍巖的相互作用成礦過(guò)程中遷入。其中，As、W、Hg 是三類礦體成礦過(guò)程中都大量遷入的元素，而Cu、Zn、Ag、Tl的遷入程度有所波動(dòng)。上述遷入元素在金以Au（HS）0或是Au（HS）2-絡(luò)合物形式進(jìn)入含砷黃鐵礦晶格中的同時(shí)沉淀黃銅礦、閃鋅礦、硫砷銻汞礦等其他金屬礦物。其他元素在成礦過(guò)程中未觀察到明顯的變化趨勢(shì)，遷入遷出特征波動(dòng)不定，可能是由于受到其他因素的干擾。

致謝：野外工作得到了貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局的大力幫助，在此謹(jǐn)致謝意！