现８７０代地质２０３年ｄｍｆｙＷｆｄＲＥＥｄｍｆｙｙｄｙｋｍｆＬｍｄｙｙｄｙｋ３４ＳｖｆｙｍｄｍｍｙｄｍｖＹＴ δ ｄｙｆｍ６９５５ｗｍｆ２３Ｔｄｍｗｙ８ｆｗｄｍｆｈｗ

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侦谅明
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1 现代地质 GEOSCIENCE 第 27 卷第 4 期 2013 年 8 月 Vol 27 No 4 Aug 2013 河南罗山成矿物质来源探讨刘洪 1,2, 吕新彪 2,3, 尚世超 2, 王玉奇 2,4, 李春诚 2, 刘阁 2,5, 杨永胜 3, 胡二红 2,4 2,5, 黄基汉 (1 中国地质调查局成都地质矿产研究所, 四川成都 ;2 中国地质大学资源学院, 湖北武汉 ; 3 中国地质大学地质调查研究院, 湖北武汉 ;4 内蒙古地质矿产勘查开发局第八地质矿产勘查开发院, 内蒙古乌海 ;5 新疆维吾尔自治区地质矿产勘查开发局, 新疆乌鲁木齐 ) 摘要 : 河南省位于桐柏商城韧性剪切带南部大别山西北侧矿床赋存于中元古界苏家河群浒湾岩组变质岩中在详细分析地质特征的基础上, 研究共生的微量元素稀土元素地球化学特征, 共生石英的氧同位素共生石英流体包裹体中 CO 2 的碳同位素及共生黄铁矿的硫铅同位素组成特征, 并与老湾金矿和燕山晚期灵山花岗岩体对比研究发现, 本区的稀土配分曲线和微量元素蛛网图与灵山花岗岩体几乎完全重叠, 稀土元素和微量元素特征参数较为一致, 结合区域资料推断本区与矿体共生的来源于燕山晚期岩浆活动黄铁矿 δ 34 S 值变化范围为 -6 9 ~5 5, 均值为 2 3, 与区域上地层和岩浆岩硫同位素对比, 认为金城矿床载金黄铁矿的硫主要来源于浒湾岩组围岩载金黄铁矿铅同位素和浒湾岩组地层铅同位素范围相当, 均有下地壳铅源的特征, 结合硫同位素分析, 认为载金黄铁矿的铅主要来源于浒湾岩组围岩 δ 18 O SMOW 变化范围为 5 5 ~ 11 4, 极差为 5 9, 均值为 8 4, 具有岩浆热液石英的特征 ;δ 18 C PDB 变化范围为 -6 3 ~ -2 8, 极差为 3 5, 均值为 -4 4, 具有岩浆源或深部源碳 (-7 ) 和沉积碳酸盐岩来源碳 (0) 混合的特征 ; 综合研究表明, 本矿床成矿物质主要来源于浒湾岩组含金岩石建造, 部分来源于燕山晚期岩浆热液活动关键词 : 桐柏大别 ; 金城金矿 ; 稀土元素 ; 微量元素 ; 同位素 ; 河南罗山中图分类号 :P618 5 文献标志码 :A 文章编号 : (2013) DiscusiononMaterialSourcesofJinchengGoldDeposit, LuoshanCounty,HenanProvince LIUHong 1,2,L Xin biao 2,3,SHANGShi chao 2,WANGYu qi 2,4,LIChun cheng 2, LIUGe 2,5,YANGYong sheng 3,HUEr hong 2,4,HUANGJi han 2,5 (1 ChengduInstituteofGeologyandMineralResources,ChinaGeologicalSurvey,Chengdu,Sichuan ,China; 2 FacultyofEarthResources,ChinaUniversityofGeosciences,Wuhan,Hubei ,China; 3 InstituteofGeologicalSurvey,ChinaUniversityofGeosciences,Wuhan,Hubei ,China;4 InnerMongoliaNo 8GeologicalMineral ExplorationInstitute,BureauofGeologyandMineralExplorationandDevelopmentofInnerMongolia,Wuhai,InnerMongolia ,China; 5 BureauofGeologyandMineralExplorationandDevelopmentofXinjiangUygurAutonomousRegion,Urmqi,Xinjiang ,China) Abstract:TheJinchenggolddeposit,intheLuoshanCounty,HenanProvince,liesinsouthofTongbai Shangchengductileshearzone.Theoredeposit,whichoccursintheeastsideofLingshangraniticmas,is hostedinthelowerstratumofhuwanformationcomplexintheupperproterozoic.basedonthegeologicfeature, weconductedthecomparativestudyonreeandtraceelementcharacteristicsofgranite porphyrydykeand Lingshangraniticmas,moreoverwefurtherinvestigatedtheoxygenisotopecompositionsoftheparagenous quartzandthecarbonisotopecompositionsoffluidinclusionswithinparagenousquartz,aswelasthesulfurand 收稿日期 : ; 改回日期 : ; 责任编辑 : 戚开静基金项目 : 中国有色金属工业协会鑫达金银开发中心项目河南罗山鑫恒金矿找矿综合研究与成矿预测作者简介 : 刘洪, 男, 硕士,1987 年出生, 矿产普查与勘探专业, 主要从事矿产勘查研究 cugliu@foxmail com 通信作者 : 吕新彪, 男, 教授, 博士生导师,1962 年出生, 矿床学专业, 主要从事矿产勘查研究 lvxb_01@163 com

2 现８７０代地质２０３年ｄｍｆｙＷｆｄＲＥＥｄｍｆｙｙｄｙｋｍｆＬｍｄｙｙｄｙｋ３４ＳｖｆｙｍｄｍｍｙｄｍｖＹＴ δ ｄｙｆｍ６９５５ｗｍｆ２３Ｔｄｍｗｙ８ｆｗｄｍｆｈｗｆｍｍｘＴ δ Ｏｖ３ｆｍ５５４ｗｍｆ２３ δ ＣＣＯ２ＰＤＢｖｆｆｄ８３Ｏｗｑｚｆｍ６３２８ｗｍｆ４４Ｔ δ δ ＣｆｄｍｙｍｆｍｍｍｙｄｍｆｄｗｆｍｍｆｍｗＡｄｗｄｆｍｍｍｙｄｖｄｆｍＨｗｆｍｍｘｄｄｙｄｖｄｆｍｍｍｙｄｍｖＹＫｙｗｄＴＤＪｄｄＲＥＥｍＬＨＰｖ桐柏山大别山地区独特的构造位置和丰富分隔华北板块和扬子板块桐柏山大别山的矿产资源被众多地质学家所关注７金城金地区位于秦岭大别山碰撞造山带东部经历了矿床位于河南省罗山县山店乡南部湖北省大悟多旋回的伸展闭合演化２形成了一系列近县宣化店镇北侧通过对的地质东西向不同期次不同尺度的深大断裂带体系特征地球化学组成特征的分析来探讨矿床的成主要分布有栾川明港固始断裂Ｆ龟山矿物质来源对认识该矿床的成因有参考价值梅山断裂Ｆ２桐柏商城断裂Ｆ３和晓天磨子潭断裂Ｆ４等图区域地质背景桐柏商城断裂Ｆ３横跨桐柏山大别山地秦岭大别山碰撞造山带呈近东西向展布图区总体呈北西西走向是多期活动的韧性剪切图桐柏山大别山地区区域地质简图据杨泽强３２００７修改３ＦＳｍｆｄｍＴＤｍｄｆｄｆｍｙＺｑ２００７ｚ３龟山岩组Ｐ南湾组Ｄ４浒湾岩组Ｐ５秦中新生代地层ＫＥ２二郎坪岩群Ｐ３Ｐ２２岭岩群Ｐ６桐柏大别变质杂岩Ａ７红安岩群Ｐ８榴辉岩９白垩纪火山岩Ｋ０燕ｑ３Ｐ３山期花岗岩晋宁期花岗岩２地质界线３断裂及编号４大别山造山带边界５金矿床位置 Ⅰ 华北地块 Ⅱ 大别造山带 Ⅲ 扬子地块Ｆ栾川明港固始断裂Ｆ２龟山梅山断裂Ｆ３桐柏商城断裂Ｆ４晓天磨子潭断裂Ｆ５勉略襄樊广济断裂带Ｆ６大悟涩港断裂Ｆ７陡山河断裂Ｆ８商城麻城断裂

3 第 4 期刘洪等 : 河南罗山成矿物质来源探讨 871 带, 是这一地区金银成矿的主要控矿构造经过长期的地质演化,F 3 的形成发展及演化受华北扬子两大板块相互作用的制约区内岩浆活动发育, 以燕山晚期活动为主该断裂带附近出露的地层主要有中元古界龟山岩组 (Pt 2 g) 和浒湾岩组 (Pt 2 h) 等老地层, 这两套相似的岩石建造主要由基性中性海相火山岩 ( 碎屑 ) 岩变质而成该区域及附近分布有老湾歇马岭破山银洞坡薄刀岭 ( 凉亭 ) 等众多金银矿床 ( 点 )( 图 1) 金城金矿位于桐柏大别山碰撞造山带中部大别山西北侧 ( 图 1), 北邻桐柏商城韧性剪切带, 西邻燕山晚期灵山岩体, 矿床赋存于苏家河岩群 (Pt 2 sj) 浒湾岩组 (Pt 2 h) 变质岩中 2 矿床地质特征金城金矿区围岩主要为浒湾岩组 (Pt 2 h)( 云母 ) 斜长角闪 ( 片 ) 岩石榴子石黑云片麻岩二云石英片岩, 局部夹薄层大理岩等变质岩层总体呈北西西走向, 倾向北东大多岩性段沿走向和倾向变化很快, 多呈岩块或岩片状, 有些呈透镜状分布断裂主要有两组, 主断裂产状呈北西西向 (F 101,F 102, 图 2) 分布, 被后期的北西向 (F 201, F 202 ) 构造切穿 ( 图 2) 主断裂隶属于桐柏商城韧性剪切带, 是矿床的控矿容矿构造, 整体向北倾斜北西向构造为脆性构造, 切穿了早期的北西西向断裂和金矿体赋矿围岩表现出明显的韧性变形特征, 发育强烈变糜棱岩化强片理化矿区位于燕山晚期灵山花岗岩体东约 4km 处 ( 图 1), 矿区内虽无大型岩体出露, 但发育大量及石英斑岩脉钻孔工程显示, 在矿区深部大量连续发育金城金矿区内主要有 2 条工业矿体, 它们严格受北西西向构造断裂带控制 ( 图 2), 矿体与围岩接触关系不明显 Ⅰ 号金矿体呈雁列式透镜状分布产出, 赋矿岩石为蚀变大理岩硅化蚀变角砾岩脉, 沿 F 101 断裂向深部延伸 ;Ⅱ 号金矿体呈似层状串囊状透镜状产于 F 102 断裂附近的蚀变斜长角闪片岩蚀变二云母片岩与蚀变薄层大理岩互层的地段, 沿走向和倾向呈现膨大缩小分支复合现象主要载金矿物为黄铁矿, 自然金 [4]12 图 2 金城金矿一中段平面示意图 Fig 2 TheNo 1levelplanofJinchenggolddeposit (modifiedfromliuhongetal,2013 [4] andreference1 and2) 1 二云母斜长片麻岩 ;2 白云石大理岩 ;3 斜长角闪岩薄层大理岩石榴子石黑云母片麻岩互层 ;4 条带状大理岩 ; 5 黑云母片麻岩变粒岩 ;6 ;7 断裂及编号 ; 8 矿体及编号主要以显微包裹体金的形式赋存在黄铁矿中, 同时可见少量产于黄铁矿裂隙中的显微裂隙金 ( 图 3 (a)) 矿石中的金属矿物还包括少量黄铜矿方铅矿 ( 图 3(b)) 闪锌矿毒砂( 图 3(i)) 磁铁矿金红石等非金属矿物主要有石英白云母黑云母石榴子石萤石绿泥石方解石及少量硅灰石根据矿物共生组合特征脉体穿切关系, 可将的热液成矿期可分 3 个成矿阶段 : 石英 - 黄铁矿阶段 (Ⅰ) 发育石英粗粒自形 - 半自形黄铁矿 ( 图 3(a)) 黄铜矿毒砂自然金 ( 裂隙金 ); 石英 - 多金属硫化物阶段 (Ⅱ) 发育石英稠密细粒它形黄铁矿 ( 图 3(f)) 毒砂自然金 ( 显微包裹体金 ), 闪锌矿, 方铅矿 ; 石英 - 碳酸盐矿物阶段 (Ⅲ) 发育石英萤石方解石稀疏细粒自形 - 半自形黄铁矿 ( 图 3(g)) 与金矿化最为密切的是石英 - 黄铁矿阶段和石英 - 多金属硫化物阶段, 早阶段形成的产物常被晚阶段的产物切割叠加交代包裹, 不同阶段形成的矿物叠加产出矿石构造以角砾状 ( 图 3 (c)) 细脉状( 图 3(d)) 浸染状为主矿石结构主要有自形 - 半自形粒状结构 ( 图 3(a)) 裂隙充填结构残余骸晶结构假象结构乳滴状结构 ( 图 3(e)) 等 1 辽宁省有色地质局勘查总院. 山店萤石矿金矿生产补充勘查报告罗山鑫恒矿业有限责任公司. 金城金矿矿山生产勘探资料.2012.

4 现８７２代地质２０３年图３金城金矿手标本及矿石显微照片Ｆ３ＰｄｍｆｆＪｄｄ自然金产于第一世代黄铁矿裂隙中具流动特征的方铅矿黑色部分为拉长的三角空隙角砾状矿石载金黄铁矿分布于胶结物中ｄ细脉状矿石黄铜矿呈乳滴状分布在闪锌矿中闪锌矿交代黄铁矿留下黄铁矿的残余骸晶ｆ第二世代的黄铁矿呈稠密浸染状产出定向排列第三世代的黄铁矿毒砂与第二世代的黄铁矿共生自形晶或半自形晶细粒针状结构的毒砂Ａ自然金Ｐｙ黄铁矿Ｇ方铅矿Ｃ黄铜矿Ｓ闪锌矿Ａｙ毒砂３采样及测试方法主要通过对比研究的微量元阶段载金黄铁矿样品以及３件共生石英样品进行同位素测试黄铁矿样品硫同位素分析测试工作委托中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点素和稀土元素特征各成矿阶段载金黄铁矿硫实验室和核工业北京地质研究院完成分析仪器铅同位素特征以及各成矿阶段共生石英的氧同位为ＭＡＴ２５型质谱仪黄铁矿铅同位素分析测素和共生石英流体包裹体中ＣＯ２的碳同位素特征试工作委托核工业北京地质研究院完成测试仪来示踪成矿物质来源器为ＩＳＯＰＲＯＢＥＴ热电离质谱计石英矿物样品微量元素及稀土元素地球化学分析样品主要氧同位素和石英包裹体中ＣＯ２的碳同位素分析测采自坑道及钻孔中的新鲜首先进行试工作委托核工业北京地质研究院完成测试仪显微薄片和光片研究再挑选相应的样品进行测器为ＭＡＴ２５３质谱仪在样品处理中首先通试分析测试在湖北省地质矿产勘查开发局鄂东过显微镜薄片研究和流体包裹体研究分别选出黄北实验室完成仪器为ＯＰＴＩＭＡ２００ＤＶ型电感耦铁矿和石英样品再在双目镜下挑选得到纯度大合等离子发射光谱仪此外我们选取了６件各于９９的单矿物颗粒送至实验室分析具体分析

5 第 4 期刘洪等 : 河南罗山成矿物质来源探讨 873 过程如下 : 成的 CO 2 气体, 然后进行质谱测试硫同位素分析 : 将挑选的黄铁矿样品研磨至碳同位素分析 : 通过真空热爆法打开流体包 200 目, 干燥后将黄铁矿单矿物与氧化亚铜在真空裹体, 收集 CO 2 气体, 用高纯氦气将收集的 CO 2 状态下加热, 进行氧化反应, 生成二氧化硫, 收气体带入质谱仪测试 C 同位素组成集的 SO 2 进行同位素质谱分析, 其准确度由标准以上测试结果以 V-PDB 标准报出碳同位素物质的分析结果间接给出组成, 以 V-SMOW 标准报出氧氢同位素组成, 铅同位素分析 : 将黄铁矿粉末样品放置于低以 V-CDT 标准报出硫同位素组成 ; 测试精度分压密闭溶样罐中, 用混合酸 (HF+HNO 3 +HClO 4 ) 别优于 0 1 ( 13 C),0 2 ( 18 O),0 2 ( 34 S) 溶解 24h 待样品完全溶解后, 再蒸干, 加入 HCl 4 测试结果及数据分析溶解转为氯化物, 蒸干用 HBr 溶解, 离心分离, 清液加入阴离子交换柱, 用 HBr 溶解淋洗杂质, 4 1 稀土元素微量元素组成特征及分析用 HCl 溶解解析铅于聚四氟乙烯的烧杯中, 蒸干全岩样品的稀土元素用磷酸硅胶将样品点在铼带上, 用静态接受方式特征及微量元素特征与离矿区不远的燕山晚期灵测量铅同位素比值山岩体非常相似 ( 表 1, 图 4) ΣREE( 不含 Y 值 ) 氧同位素分析 : 将挑选的石英样品研磨至 200 变化范围为 ~ ( 由表 1 计目, 干燥后取样品于 550~700 与纯 BrF 5 恒温反算得出, 未列入表 1),LREE/HREE 比值为 8 38 应而获得氧气, 用组合冷阱分离 SiF 4 BrF 3 等杂 ~10 89,(La/Yb) N 比值为 6 46~8 54, 反映花质组分获得纯净的 O 2 将纯化后的氧气在 700 岗岩总体为轻稀土富集, 轻重稀土分馏明显铂催化作用下与碳棒逐级反应, 逐一收集反应生在 REE 球粒陨石标准化配分模式图 ( 图 4 右 ) 上, 表 1 花岗斑岩微量元素和稀土元素含量 (w B /10-6 ) Table1 ThetraceelementandREEcharacteristicvaluesofgranite porphyryfrom Jinchenggolddeposit 岩脉样号 Rb Ba Th U K Ta Nb Sr P Zr Hf Ti B BN B 灵山岩体 DB 岩脉样号 La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm B BN B 灵山岩体 DB 岩脉样号 Yb Lu Y LREE/HREE (La/Yb) N δeu δce Nb/Ta Zr/Hf Rb/Sr U/Th B BN B 灵山岩体 DB 注 : 灵山岩体据周红升等 [6],2009

6 874 现代地质 2013 年岩体的所有样品均显示略具右倾的海鸥型, 具有较明显的 Eu 弱负异常特征 (δeu 为 0 33~ 0 52), 铈异常不明显 (δce 为 0 85~1 13) 关于微量元素特征,w(Nb)/w(Ta) w(zr)/w(hf) 大部分为 10 0~20 0,w(Rb)/w(Sr) 在 5 0 左右, w(u)/w(th) 值较低在微量元素蛛网图 ( 图 4 左 ) 上,Ba Sr P Ti 负异常明显,Hf 正异常明显 ; 相对于原始地幔,P Ti 亏损明显 4 2 稳定同位素组成特征及分析两个成矿阶段 10 件样品的 δ 34 S 值只有 1 个为负值, 变化范围为 -6 9 ~5 5, 极差为 12 4, 均值为 2 3 ( 表 2), 极差小, 变化范围窄, 均一化程度比较高, 说明两个成矿阶段硫源具有较高的一致性 ( 表 2) 本区无重晶石等硫酸盐矿物, 而毒砂黄铜矿等含硫金属矿物含量极少, 黄铁矿在含硫矿物中占绝对优势, 因此黄铁矿的 δ 34 S 值应与热液的总 δ 34 S 值相近, 可近似代表热液的总硫值据前人研究 [8-12], 成矿热液的硫同位素主要为 4 个来源 : 深源硫的 δ 34 S=0 左右, 变化范围小, 多认为是上地幔源或地壳深部均一化的结果 ; 各类地壳岩石的硫同位素变化很大, 变质岩 δ 34 S 值为 -20 ~+20, 沉积岩 δ 34 S 值为 -40 ~ +50 ; 大洋海水 δ 34 S 值为较大正值, 可达 20 左右, 以富 34 S 为特征, 多认为来源于海水或沉积地层 ; 生物成因的 δ 34 S 为较大负值, 以富 32 S 为特征图 4 金城金矿与灵山岩体微量元素原始地幔标准化蛛网图 ( 左 ) 及稀土元素球粒陨石标准化配分模式图 ( 右 ) Fig 4 Primitivemantlenormalizedtraceelementsspiderpatern(L)andchondrite normalizedreepatern(r)ofgranite porphyry DB08 灵山岩体 ; 其他金城金矿表 2 黄铁矿中硫同位素组成 Table2 Thecompositionsofsulfurisotopeinpyrite 样品编号测试物质 δ 34 S CDT / 备注来源 ST-1 第一期粗粒黄铁矿 +4 5 据柯昌辉等 [5],2012 ST-2 第一期粗粒黄铁矿 +4 0 据柯昌辉等 [5],2012 极差 :4 3 ST-3 第一期粗粒黄铁矿 +2 8 据柯昌辉等 [5],2012 均值 : 第一期粗粒黄铁矿第一期粗粒黄铁矿 +1 1 极差 :12 4 ST-4 第二期细粒黄铁矿 +5 5 均值 : +2 3 据柯昌辉等 [5],2012 S-5 第二期细粒黄铁矿 +5 5 S-6 第二期细粒黄铁矿 +5 5 极差 :12 4 均值 : +1 9 N4-1 第二期细粒黄铁矿第二期细粒黄铁矿 +0 1 老湾金矿矿体 +4 6 据张宗恒等 [7],2002 老湾金矿龟山岩组围岩 +3 8 据张宗恒等 [7],2002 地幔 +1~+2 韩吟文等 [8],2003 变质岩 -20~+20 韩吟文等 [8],2003 沉积岩 -40~+50 韩吟文等 [8],2003 富硫的长英质岩浆岩 +7 0 OhmotoH [9],1986

7 第 4 期刘洪等 : 河南罗山成矿物质来源探讨 875 表 3 金城金矿和老湾金矿铅同位素组成 Table3 TheleadisotopiccompositionsinJinchenggold depositandlaowangolddeposit 编号测试物质 206 Pb/ 204 Pb 207 Pb/ 204 Pb 208 Pb/ 204 Pb 数据来源图 5 硫同位素频数分布直方图 Fig 5 Histogramofsulfurisotopeinpyrite B480 3 金城金矿黄铁矿 B780 1 金城金矿黄铁矿 N4 1 金城金矿黄铁矿 B782 5 金城金矿黄铁矿浒湾岩组和龟山岩组在产出世代产出位置和岩石矿物组合均十分相近由于未搜集到浒湾石英微片岩全岩 2007 [14] 岩组地层的硫同位素资料, 我们通过对比老湾金矿赋存的龟山岩组地层来探讨载金黄铁矿硫的来源从表 2 可以看出, 金城金矿矿石老湾金矿矿石龟山岩组围岩硫同位素组成接近, 均具有深源硫 ( 地幔或下地壳 ) 并混有少量大洋海水硫的特征, 这与围岩的海相火山沉积环境有关而部分数据偏离 0 值较远, 可能与地壳再循环组分有关结合区域地质特征及构造演化推测, 载金黄铁矿的硫主要继承于浒湾岩组中基性原岩形成时携带的深源硫, 并混有少量的浅部地 [7,13] 壳硫, 这也与前人对老湾金矿的研究一致从表 3 可以看出,4 件金城金矿载金黄铁矿的 206 Pb/ 204 Pb 207 Pb/ 204 Pb 208 Pb/ 204 Pb 分别为 ~ ~ ~ ~ ~ 矿石黄铁矿和浒湾岩组的铅同位素组成相似, 且铅同位素比值变化比较小在铅同位素构造模式图 ( 图 6(a),(c)) 上, 金城金矿矿石中黄铁矿及浒湾岩组围岩铅同位素组成相差不大, 数据点落在下地壳与造山带演化线之间, 并十分靠近下地壳演化线在图 6(b) 和 (d) 上, 数据点主要落在下地壳区域, 少数样品靠近造山带区域这些特征说明产于浒湾岩组的金城金矿矿石中黄铁矿与浒湾岩组围岩的铅来自稳定的可能相同的铅源, 它们的铅应主要来自下地壳, 并有少量的造山带来源的组分, 即本矿床载金黄铁矿的铅应主要来源于浒湾岩组围岩原岩 ( 中元古代海相基性火山岩建造 ) 形成过程中携带的下地壳铅, 并混合地壳演化 [14] 据李红梅资料, 浒湾岩组的 206 Pb/ 过程中的造山作用及岩浆岩侵入有关的浅部地 204 Pb 207 Pb/ 204 Pb 208 Pb/ 204 Pb 分别为 ~ 壳铅 TB03 TB19 浒湾岩组白云母据李红梅, 石英片岩全岩 2007 [14] 浒湾岩组黑云母据李红梅, 表 4 石英中氧同位素组成 Table4 Thecompositionofoxygenisotopeinquartz 样品号矿物 δ 18 O SMOW / 成矿阶段备注来源 QY-1 石英 +8 4 石英 - 黄铁矿阶段 LTS-2 石英石英 - 黄铁矿阶段 LTS-3 石英石英 - 黄铁矿阶段极差 : +3 6 均值 : +9 4 据刘洪等 [16],2012 据刘洪等 [16],2012 据刘洪等 [16],2012 S1-1 石英 +9 2 石英 - 黄铁矿阶段 S1-2 石英 +7 8 石英 - 黄铁矿阶段 QY-2 石英 +7 7 石英 - 多金属硫化物阶段据刘洪等 [16],2012 QY-3 石英 +7 8 石英 - 多金属硫化物阶段极差 : +2 6 据刘洪等 [16],2012 LTS-4 石英 +5 6 石英 - 多金属硫化物阶段均值 : +7 3 据刘洪等 [16], 石英 +8 0 石英 - 多金属硫化物阶段石英 +10 0~+12 1 老湾金矿极差 :+2 1 均值 :+11 2 据陈良等 [13],2009

8 876 现代地质 2013 年图 6 金城金矿铅同位素构造模式图 ( 底图据 ZartmanandDoe,1981) Fig 6 TectonicmodelforleadisotopeinJinchenggolddeposit(BasemapmodifiedfromZartmanandDoe,1981) 氧同位素测试结果见表 4 石英单矿物的 δ 18 O SMOW 变化范围为 +5 6 ~+11 4, 均值为 +8 4, 数据集中, 变化区间窄其中石英 - 黄铁矿阶段石英 δ 18 O SMOW 变化范围为 +8 4 ~ +11 4, 均值为 +9 4 ; 石英 - 多金属硫化物阶段石英 δ 18 O SMOW 变化范围为 +5 6 ~+8 0, 均值为 +7 3 前人研究表明 [17-18], 不同成因石英的 δ 18 O 值值 (δ 13 C 值平均 -25 [8] ), 具有岩浆源或深部源碳 (δ 13 C 值 -7 [8] ) 的特征, 并可能混有其他来源的碳, 反映了本区成矿流体因主要来源于岩浆活动, 并可能混有其他来源 ( 如地下水 ), 这一结果与氧同位素研究结论一致表 5 金城金矿石英包裹体中 CO 2 的 δ 13 C PDB Table5 Theδ 13 C PDB valuesinfluidinclusionsfrom Jinchenggolddeposit 分布范围不同 : 火成石英的 δ 18 O 值分布范围是样品 δ 13 C 测试物质 PDB / 编号 +8 3 ~+11 2, 平均为 +9 ; 热泉华石英成矿阶段备注的 δ 18 石英包裹体石英 - 黄铁矿 O 值分布范围是 ~+23 6 ; 成岩 S 中 CO 2 阶段数据测试石英 δ 18 O 值分布范围是 +13 ~+36, 平均值工作委托石英包裹体石英 - 黄铁矿为 +22 ; 现代海滩石英 δ 18 O 值分布范围是 S 核工业北中 CO 2 阶段京地质研 ~+12 5, 平均为 +12 ; 本矿床两石英包裹体石英 - 多金属个成矿阶段的石英矿物的 δ 究院完成 O 值及老湾金矿石英中 CO 2 硫化物阶段矿物的 δ 18 O 值 (+10 0 ~+12 1 [13] ) 分布范围都接近火成石英范围, 表明成矿热液石英主要来源于岩浆热液石英 - 多金属硫化物阶段 δ 18 O 值整体较火成石英 δ 18 O 值低, 部分样品偏离火成石英的区域, 可能是成矿热液混有其他成分的结果 3 件共生石英流体包裹体样品中 CO 2 的 δ 13 C 值 ( 表 5) 变化范围为 -6 3 ~ -2 8, 极差为 3 5, 均值为 -4 4, 高于有机物还原碳的 δ 13 C 5 讨论及结论 5 1 的来源从新县大悟幅 (H-50-1)1 20 万区域地质调查报告可知, 本区域的岩浆活动主要为燕山晚期岩浆活动, 侵入体主要以中小酸性岩体和酸性斑岩脉的形式产出燕山晚期灵山花岗岩体在西约 4km 处 ( 图 1), 矿区内虽无大型岩

9 第 4 期刘洪等 : 河南罗山成矿物质来源探讨 877 体出露, 但发育大量, 其产状和矿体体之一 [21], 研究硫的来源对研究成矿物质来源和及控矿构造产状一致, 与矿化往往密切伴生, 说矿质的运移有重要的意义硫同位素研究表明, 明与成矿作用关系非常密切从稀土载金黄铁矿的硫主要继承于浒湾岩组元素和微量元素特征 ( 图 4, 表 1) 可以看出, 金城中基性海相火山岩原岩形成时携带的深源硫并混金矿与矿区附近的燕山晚期灵山花岗入大洋海水硫从硫同位素研究的结果看, 本矿岩体相似, 灵山花岗岩体全岩与本区床主要成矿物质来源于浒湾岩组围岩的全岩稀土配分曲线和微量元素蛛网图几乎完全不同放射性成因铅同位素反映不同地质环境重叠, 稀土元素和微量元素特征参数较为一致, 和物质组成, 可作为物质来源的示踪计 [15], 铅同说明本区与灵山岩体花岗岩具有同源位素被认为是反映矿石物源的最好途径, 相比较性, 即共生的可能为燕山于轻稳定同位素, 铅同位素不受物理分馏作用影晚期岩浆热液活动的产物响铅同位素研究表明的铅主要来源 5 2 成矿流体来源于浒湾岩组围岩原岩 ( 中元古代海相基性火山沉积氧同位素研究表明, 成矿热液石英主要来源建造 ) 形成过程中携带的下地壳铅, 并混合地壳演于岩浆热液 ( 表 4, 图 7), 早期 ( 石英 - 黄铁矿阶化过程中的造山作用及岩浆岩侵入带来的浅部地段 ) 完全在岩浆热液石英的范围内, 晚期 ( 石英 - 壳铅, 这可能与燕山晚期岩浆活动有关多金属硫化物阶段 ) 略向更小的数值偏移, 表明金基于前面建立的成矿流体和物质来源分析认城金矿床成矿流体主要来自岩浆热液活动, 并逐为, 初始成矿流体主要来自岩浆热液, 渐有其他成分的加入其中携带了少量深源的成矿物质, 并沿深大断裂上升至浅部 ; 岩浆在运移过程中可萃取浒湾岩组地层的成矿元素, 同时岩浆活动也促进了地层中地下水循环 ; 晚阶段随着地下水 ( 大气降水 ) 的不断加入, 地层围岩中的成矿物质被更多地下水淋滤作用萃取, 和岩浆中的成矿物质一起作为成矿物质来源, 即成矿物质主要来自浒湾岩组含金岩石建造, 同时, 燕山晚期岩浆热液活动也提供一部分成矿物质致谢 : 野外工作得到罗山鑫恒矿业有限责任公司的大力支持与帮助 ; 论文撰写期间得到项目组老师和同学的热心帮助 ; 部分数据测试工作在图 7 石英 δ 18 O 图解 ( 底图据 SavinSM [18],1970;ClaytonR 中国地质大学柯昌辉毛荣威同学和湖北省地质 N [17],1986; 冯彩霞等 [19],2009) Fig 7 δ 18 Odiagram ofthequartz(thebasemapreferencedfrom SavinSM [18],1970;ClaytonRN [17],1986;FengCaixiaet al. [19],2009) 矿产勘查开发局鄂东北实验室付胜波戴伟峰同志的热心帮助下完成 ; 在此一并表示衷心的感谢! 参考文献 : 碳同位素研究表明, 成矿流体中 CO 2 主要为岩浆热液来源, 并混有地层来源成分, 反映了本区成矿流体主要来源于岩浆活动, 并可能混有地下水成分已有研究表明 [16,20], 本矿床的成矿流体具有岩浆热液和地下水混合的特征综上所述, 我们认为的初始成矿流体为岩浆热液, 并逐步混入地下水 ( 大气降水 ) 成分 5 3 成矿物质来源硫元素是中低温金矿成矿物质搬运的主要载 [1] 郭华, 吴正文, 柴育成, 等. 大别山造山带中生代逆冲推覆构造系统 [J]. 现代地质,2002,16(2): [2] 吴利仁, 徐贵忠. 东秦岭大别山碰撞造山带的地质演化 [M]. 北京 : 科学出版社,1998: [3] 杨泽强. 河南省商城县汤家坪铂矿成矿模式研究 [D]. 北京 : 中国地质大学,2007:84. [4] 刘洪, 吕新彪, 李春诚, 等. 河南罗山成矿条件与深部找矿前景分析 [J]. 地质与勘探,2013,49(2): [5] 柯昌辉, 吕新彪, 王玉奇, 等. 河南省罗山县金城金矿黄铁矿标型特征及其意义 [J]. 岩石矿物学杂志,2012,31 (2):

10 878 现代地质 2013 年 [6] 周红升, 苏华, 马昌前. 灵山岩体的形成时代构造背景及其 A 型花岗岩的厘定 [J]. 信阳师范学院学报 : 自然科学版,2009,22(2): [7] 张宗恒, 方国松, 侯海燕, 等. 河南桐柏老湾金矿床地质特征及成因探讨 [J]. 黄金地质,2002,8(3): [8] 韩吟文, 马振东. 地球化学 [M]. 北京 : 地质出版社, 2003:45-48, [9] OhmotoH.Stableisotopegeochemistryoforedeposits[J].Re viewsinmineralogyandgeochemistry,1986,16: [10] OhmotoH.Systematicsofsulfurandcarbonisotopeinhydrother maloredeposits[j]. EconomicGeology, 1972, 67: [11] RyeRO,OhmotoH.Sulfurandcarbonisotopesandoregene sis:areview [J].EconomicGeology,1974:69(6): [12] JochenH.StableIsotopeGeochemistry[M].NewYork:Spring er Verlag,2009: [13] 陈良, 戴立军, 王铁军, 等. 河南省老湾金矿床地球化学特征及矿床成因 [J]. 现代地质,2009,23(2): [14] 李红梅. 河南省桐柏县主要金银多金属矿床的成矿物质来源研究 [D]. 北京 : 中国地质大学,2007: [15] ZartmanR E, DoeB R. Plumbotectonics:themodel[J]. Tectonophysics,1981,75: [16] 刘洪, 吕新彪, 刘阁, 等. 河南罗山金城金矿成矿流体性质及演化 [J]. 矿物岩石,2012,32(3): [17] ClaytonRN.Hightemperatureisotopeefectsintheearlysolar system [J].ReviewsinMineralogyandGeochemistry,1986, 16: [18] SavinSM,EpsteinS.Theoxygenisotopiccompositionsofcoarse grainedsedimentaryrocksandminerals[j].geochimicaetcos mochimicaacta,1970,34(3): [19] 冯彩霞, 刘家军, 刘遷, 等. 渔塘坝富硒硅质岩成因及沉积环境探讨 : 硅氧碳和硫同位素证据 [J]. 岩石学报, 2009,10(4): [20] 刘洪. 河南罗山成因与深部外围预测 [D]. 武汉 : 中国地质大学,2012: [21] 胡庆成, 吕新彪, 高奇, 等. 热液金矿金的溶解和迁移研究进展 [J]. 地球科学进展,2012,27(8): 檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪殎檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨殎现代地质稿约公告现代地质期刊已入编中国学术期刊网 ( 光盘版 ) 万方数据数字化期刊群科技部西南信息中心重庆维普咨讯有限公司中国科技期刊数据库台湾华艺 CEPS 中文电子期刊服务思博网作者文章著作权的使用费与本刊稿费一次性付清, 不再另付其他报酬凡不同意入编的稿件, 请作者在投稿时声明殎檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨殎