桂西马雄金矿微量、稀土元素地球化学特征及其成矿指示意义

蒋 剑，陈雪源，李昌明，覃洪锋，叶家辉，，梁国科，尹庭旺，张辰光

(1.中国地质调查局花岗岩成岩成矿地质研究中心，湖北 武汉 430205；2.广西壮族自治区地质调查院，广西 南宁 530023； 3.广西壮族自治区第四地质队，广西 南宁 530031；4.中国-东盟地学合作中心(南宁)，广西 南宁 530023；5.信阳师范学院 地理科学学院/豫南岩矿宝玉石鉴定及加工中心，河南 信阳 464000)

0 引言

右江成矿带是我国重要微细粒浸染型金矿集中区。目前，桂西地区已发现微细粒浸染型金矿床、点近40处，如隆或金矿、马雄金锑矿、坡岩金锑矿、菜家湾金矿、八渡金矿、金牙金矿、者隘金矿、高龙金矿、龙川世加金矿等(图1)，找矿前景良好[1-5]。但关于该成矿带的微细粒浸染型金矿的矿床成因类型及成矿流体和成矿物质来源一直存在争议。成矿流体来源主要存在两种观点：一种认为成矿流体来源于深部，与深源岩浆岩有关系，也是主流观点[2-3，6-7]。第二种认为，滇、黔、桂地区金锑矿的原生成矿流体主要源于上地幔分异，但来自深部的成矿流体在运移过程中不同程度的受到地壳(地层)物质的混染，掩盖了其实质成矿物质来源[8-10]。成矿物质来源主要存在三种观点：一种认为主要的成矿物质源于基性岩浆(辉绿岩、玄武岩)活动[11-14]；另一种认为成矿物质多数源自赋矿地层，辉绿岩提供成矿物质有限[15-16]；第三种观点认为成矿物质大都来源于深部，少量源于地壳，具有同(重)熔岩浆的幔源特征，与辉绿岩和围岩关系不明显[6]。

马雄金矿床作为桂西右江成矿带典型的微细粒浸染型金矿床，前期对其地质特征、矿化富集规律、找矿标志、地质地球化学特征、控矿地质因素、成矿模式及成因等进行了大量研究，取得了丰硕的成果[17-23]。但是，对矿石元素地球化学特征却很少有研究报道，严重制约了区内找矿工作。在野外调查基础上，通过对矿床的微量、稀土元素地球化学特征分析，结合矿床的地质特征，探讨马雄金矿成矿物质和成矿流体来源，为后续找矿方向或同类型矿床的研究提供新资料。

1 地质背景

马雄金矿床位于古特提斯构造域与太平洋构造域的交汇部位，位于华南、印支和思茅地块三者交界的南盘江—右江裂谷盆地桂西北坳陷北部(图1)，马雄背斜核部靠南西翼[21，24-27]。矿区出露地层从老到新有寒武系、泥盆系、石炭系、二叠系(图2)，岩性主要有白云岩夹硅质白云岩、白云质灰岩、灰岩、泥质粉砂岩、炭质粉砂岩、泥灰岩、硅质岩、泥岩、钙质泥岩，局部夹多层火山凝灰岩。其中主要赋矿围岩为下泥盆统郁江组(D1y)泥质粉砂岩夹炭质粉砂岩、泥灰岩。区内褶皱和断裂构造发育，其中NW向断裂和背斜是本区的主要控矿构造。褶皱基底为加里东期褶皱，印支期褶皱为盖层。断层主要以近EW(包括NWW、NEE)为主，如右江断裂北西段—隆林大断裂(包括隆林断层、冷水断层、马雄断层、洞等断层)。区内岩浆岩不发育，以基性岩为主，多沿短轴背斜翼部呈环带状出露，岩性以辉绿岩为主。在二叠系及三叠系地层中均发育有玄武质角砾集块岩、火山角砾岩、凝灰岩等基性火山岩。

根据矿体分布特征，矿区主要由Ⅰ矿段和Ⅱ矿段组成。Ⅰ矿段位于马雄河的南西侧，Ⅱ矿段位于北东侧。Ⅰ矿段延长1350 m，由Ⅰ-1和Ⅰ-2两个矿体组成。Ⅰ-1矿体位于北西端延长450 m，金最高品位为1.40×10-6，最低品位为0.50×10-6，Au平均品位为0.84×10-6。Ⅰ-2号矿体位于南端，延长90 m，平均厚22.89 m；Au平均品位为0.83×10-6。Ⅱ矿段矿体主要呈层状，平均厚1.64 m，延长869 m，矿化连续，品位分布均匀，Au平均品位为2.28×10-6。

矿石类型分原生矿与氧化矿两种(图3a、3b、3c)。目前原生矿石还不能利用，原生矿中黄铁矿和毒砂含量比较高，黄铁矿(含砷黄铁矿)呈四方体星点状分布于岩石中，毒砂以细小短柱状和针状为主。非金属矿物主要有石英、方解石、白云石、绢云母等。目前能开采利用的为上部氧化微细粒型金矿，氧化矿石中金属矿物主要有褐铁矿，次要为少量黄铁矿、磁铁矿等；非金属矿物主要有石英、方解石、黏土矿物等。

矿区内围岩蚀变不强烈，主要有黄铁矿化、毒砂化、硅化、退色化等。①黄铁矿化：呈自形—半自形晶星散状、浸染状分布于蚀变围岩中，蚀变宽度数十厘米至数米不等，在氧化带中表现为褐铁矿及铁质细脉(图3d)，为主要的载金矿物，呈浸染状、团块状及不规则状产出。②毒砂化：呈针状、短柱状自形晶浸染于围岩中，在氧化带中毒砂已氧化成砷华。③硅化：普遍发育于围岩中，弱硅化有利于金的富集。④退色化：粉砂质泥岩普遍有退色化作用，主要发育于断裂破碎带的旁侧。

2 矿床元素地球化学特征

共选取18件有代表性的岩矿石样品进行了稀土元素和微量元素地球化学特征研究，由中国地质大学(武汉)地质研究所测试实验室分析测试，测试方法详见文献[28]。其中 MX01～MX07 样品采自辉绿岩MX08～MX10、MX11～MX13及MX14～MX17分别采自 I-1、Ⅰ-2及Ⅱ-1号矿体，MX18采自围岩(砂岩)。

2.1 微量元素特征

马雄金矿矿石及围岩、辉绿岩微量元素分析结果见表1。矿石中相对富集Rb、Ba等大离子亲石元素，质量分数分别为(26.4～198.5)×10-6、(432～3170)×10-6，Sr明显的亏损，质量分数为(4.6～100.5)×10-6。高场强元素中Zr质量分数为(87～449)×10-6，Y含量次之，Ta和Hf含量较低。Nb/Ta比值介于9.00～14.88之间，平均比值为10.78；Zr/Hf比值在33.46～36.96之间，平均比值为35.98；Rb/Sr比值在1.39～18.00之间，平均比值为4.96；Th/U比值在1.11～5.15 之间，平均比值为3.54；Sr/Ba比值小于1.0。由马雄金矿微量元素蛛网图(图4a)可知，矿石曲线特征整体上相似，相对富集Rb、Zr、Nb、Cs、Ba、W、Th、U等元素，相对亏损Sr元素，Sn、Hf、Y及Ta未见明显富集和亏损。围岩及辉绿岩相对富集Rb、Zr、Nb、Cs、Ba等元素，相对亏损Y、Sn元素，Hf、Ta、W、Th、U未见明显富集和亏损。

表1 马雄金矿微量元素含量特征

2.2 稀土元素特征

马雄金矿的矿石、围岩及辉绿岩的稀土元素测试结果见表2，其中矿石稀土总量为(73.80～237.17)×10-6，平均值为172.20×10-6；围岩稀土总量为230.10×10-6；辉绿岩稀土总量为(103.73～176.40)×10-6，平均值134.89×10-6；矿石稀土总量低于围岩、高于辉绿岩。矿石LREE/REE比值在8.57～15.11之间，平均比值为10.86，相对富集轻稀土；(La/Yb)N比值为6.64～12.17，平均比值为8.66，轻稀土分馏程度较高；δEu异常变化范围为0.57～0.85，平均值为0.65，Eu负异常中等；δCe介于1.02～1.15之间，平均值为1.08，Ce正异常不明显。围岩LREE/HREE比值为18.93，(La/Yb)N比值为11.16，δEu 0.66，δCe 1.03；辉绿岩LREE/HREE比值在7.75～9.35之间，(La/Yb)N比值为6.49～8.70，δEu异常变化范围为0.85～1.04，平均值为0.95，Eu负异常不明显，δCe介于0.93～1.05之间，平均值为1.00，Ce异常不明显。矿石和围岩特征曲线均呈平缓右倾型(图4b)，与辉绿岩稀土特征基本一致，均具轻稀土相对富集，重稀土略微亏损、分馏程度高、Eu中—轻度亏损、Ce无异常或轻微富集的特征。

表2 马雄金矿稀土元素含量特征

3 讨论

3.1 成矿流体来源

马雄金矿矿石和围岩稀土元素特征曲线均呈平缓右倾型，与辉绿岩稀土特征基本一致，均具轻稀土相对富集，重稀土略微亏损、分馏程度高、Eu中—轻度亏损、Ce无异常或轻微富集的特征，表明马雄金矿床的成矿流体来源应该与辉绿岩同源，具有深部来源特征。矿石的稀土配分模式整体非常相似，表明该矿区成矿流体较为稳定。

Y/Ho、Zr/Hf及Nb/Ta元素具有相近的离子半径和电价，其地球化学行为具有紧密的一致性[30]。因此，Y/Ho、Zr/Hf和Nb/Ta比值在同一热液体系中较为稳定，但当体系受到干扰变化时，如发生热液活动和交代作用时，这些元素对会发生明显的分异，表现为不同样品之间同一元素对的比值有较大的变化范围[31-32]。

马雄金矿矿石的Y/Ho比值为25.13～30.56，平均比值为27.77；辉绿岩的Y/Ho比值为26.76～28.63，平均比值为27.53；围岩的Y/Ho比值28.33；均与地幔(Y/Ho比值=25～30)和中国东部大陆地壳(Y/Ho比值=20～35)相似[33]，与地幔Y/Ho比值更为接近。矿石的Zr/Hf比值为33.46～37.4，平均比值为35.98；Nb/Ta比值介于9.00～14.88之间，平均比值为10.78。辉绿岩的Zr/Hf比值为38.30～40.94，平均比值为39.85；Nb/Ta比值介于14.79～16.19之间，平均比值为15.48。围岩的Zr/Hf比值为37.67，Nb/Ta比值12.75，均与地幔(Zr/Hf比值=36.25，Nb/Ta比值=17.39)相近，与大陆地壳值(Zr/Hf比值=33.33，Nb/Ta比值=11.00)相似[34]。Y/Ho比值、Zr/Hf比值和Nb/Ta比值表明马雄金矿的成矿流体与辉绿岩同源，均具壳幔混合特征，同时也表明成矿流体的性质相对稳定。

根据Ce和Eu异常模式可以判定成矿流体的物化性质[10，28]。马雄金矿矿石δEu异常介于0.57～0.85，平均值为0.65；δCe介于1.02～1.15之间，平均值为1.08，显示明显Eu负异常，Ce异常不明显，指示其形成于氧逸度较低相对还原的成矿环境。Th、U的质量比值可反映成岩成矿地质环境的氧化还原特征[35]。马雄金矿矿石Th/U比值介于1.11～5.15之间，平均比值为3.54(大于1.25)，同样表明其成矿地质环境为缺氧的还原环境。

同时，利用稀土和高场强元素关系对成矿流体性质进行判别分析[10，36-37]，马雄金矿的矿石具轻稀土相对富集，Th/La比值、Nb/La比值变化范围分别为0.18～0.38、0.11～0.93，均小于1，Hf/Sm比值除MX09、MX12～MX13及MX15外(分别为1.14、1.30、1.12、1.85)，其余样品比值均小于1。上述特征表明成矿流体主体以富Cl为特征。

3.2 成矿物质来源

据杨怀顺(2007)[27]研究马雄金锑矿床成矿温度为140℃～300℃，属中低温热液矿床。在热液矿床中，稀土元素的地球化学性质在岩浆和成矿作用过程物理化学条件变化时并不发生改变，其稀土组成与母体溶液保持一致，因此热液矿物的稀土元素特征可以示踪成矿热液和成矿物质的可能来源[38-39]。马雄金矿矿石Sr/Ba比值在0.003～0.142之间，均小于1，符合热液矿床的特点[28]。马雄金矿矿石与围岩、辉绿岩的稀土元素球粒陨石标准化配分模式图曲线趋势较为类似，总体呈相同的平缓右倾型，但在某些特征参数上却有明显的区别，指示了其成矿物质有来源于围岩地层及辉绿岩的可能性，表明其物质来源具有相似性。矿石稀土总量低于围岩、高于辉绿岩，暗示辉绿岩不是成矿物质的主要来源，主要成矿物质可能来自富矿围岩或深部流体。

另外，根据微量元素数据，围岩砂岩w(Au)为6×10-9，是中国地壳克拉克值 [w(Au)=2.25×10-9] 的2.67倍，是中国沉积层克拉克值 [w(Au)=1.20×10-9] 的5倍[40]，因此围岩地层可能为成矿作用提供了Au；辉绿岩平均w(Au)=4.3×10-9，比克拉克值高，与世界基性岩的金丰度值(4.0×10-9)相当[41]，因此辉绿岩即便为成矿提供成矿物质，其贡献也是极为有限。

综上所述，马雄金矿床成矿流体可能与辉绿岩同源，可能来源于深部地幔，与深源岩浆岩有关系，成矿流体在运移过程中不同程度的受到地壳(地层)物质的混染，所以显示出壳幔混合特征。

4 结论

通过对马雄金矿床地质特征、微量及稀土元素地球化学特征的研究，得出以下几点结论：

1)马雄金矿矿石微量元素特征相似，相对富集Rb、Zr、Nb、Cs、Ba、W、Th、U等元素，相对亏损Sr元素，Sn、Hf、Y及Ta未见明显富集和亏损。矿石稀土元素特征曲线呈平缓右倾型，与辉绿岩稀土元素特征基本一致，均具轻稀土相对富集，重稀土略微亏损、分馏程度高、Eu中—轻度亏损、Ce无异常或轻微富集的特征。

2)Y/Ho、Zr/Hf 和 Nb/Ta 比值表明马雄金矿成矿流体性质相对稳定，与辉绿岩同源，均具壳幔混合特征；矿石轻稀土及 Th/La、Nb/La、Hf/Sm 比值变化范围特征表明，其成矿流体主体以富Cl为特征；矿石具明显的Eu负异常，Ce异常不明显特征，Th/U 平均比值为3.54，表明其成矿流体体系为还原环境。

3)矿石稀土总量低于围岩、高于辉绿岩，结合围岩和辉绿岩中w(Au)与其地壳克拉克值对比分析，表明马雄金矿主要成矿物质来源可能来自富矿围岩或深部流体，辉绿岩不是成矿物质的主要来源。