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  • CN 62-1112/TF 
  • ISSN 1005-2518 
  • 创刊于1988年
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黄金科学技术, 2023, 31(3): 423-432 doi: 10.11872/j.issn.1005-2518.2023.03.128

矿产勘查与资源评价

海南富文金矿床矿石、围岩及地层元素地球化学特征及地质意义

崔文玮,1, 晁会霞,1, 何虎军1, 杨兴科1, 杨俊杰1, 朱昊磊1, 吴旭2

1.长安大学地球科学与资源学院,陕西 西安 710054

2.中国地震局地球物理研究所,北京 100081

Element Geochemical Characteristics and Significance of Ore,Wall Rock and Stratum in Fuwen Gold Deposit,Hainan

CUI Wenwei,1, CHAO Huixia,1, HE Hujun1, YANG Xingke1, YANG Junjie1, ZHU Haolei1, WU Xu2

1.School of Earth Science and Resources, Chang’an University, Xi’an 710054, Shaanxi, China

2.Institute of Geophysics, China Earthquake Administration, Beijing 100081, China

通讯作者: 晁会霞(1979-),女,河南南阳人,讲师,从事矿相、矿床及矿产资源预测研究工作。chaohuixia1@163.com

收稿日期: 2022-09-27   修回日期: 2023-02-09  

基金资助: 新北京垚鑫矿业公司委托项目“海南定安金矿成矿背景、控矿条件和勘查靶区研究”、陕西省自然科学基金项目“地质大数据挖掘与智能预测找矿靶区实验研究”.  2023-JC-YB-261
“利用飞秒激光质谱研究钨矿蚀变带的微量元素分异及找矿标志——以南秦岭棋盘沟钨矿为例”.  2023-JC-YB-276

Received: 2022-09-27   Revised: 2023-02-09  

作者简介 About authors

崔文玮(1997-),女,山西晋城人,硕士研究生,从事矿产勘查研究工作869934539@qq.com , E-mail:869934539@qq.com

摘要

海南富文金矿床位于华南褶皱系五指山褶皱带北缘,主要出露早白垩世鹿母湾组(K1l)含砾碎屑沉积岩。金矿体呈脉状和似层状赋存于鹿母湾组砂岩层间破碎带中。为进一步探讨富文金矿的成矿物质来源,对石英脉型矿石、赋矿围岩鹿母湾组碎屑沉积岩及岩浆岩进行主量、微量和稀土元素测试分析。结果显示:矿石与围岩地层、岩浆岩具有相似的微量元素变化趋势以及相似的稀土配分模式,预示着成矿与地层、岩浆岩关系密切。早白垩世石英闪长岩、细粒花岗岩和碎屑沉积岩均为矿体的形成提供了成矿物质,矿床类型为岩浆热液型金矿。

关键词: 物质来源 ; 地球化学 ; 微量元素 ; 稀土元素 ; 岩浆热液型金矿 ; 富文金矿

Abstract

The Fuwen gold deposit is located in Fuwen County,central and northern Hainan Province,and also in the northern margin of the Wuzhishan fold belt of the South China fold system.The Early Cretaceous Lumuwan Formation (K1l) is mainly exposed in the ore district.The structure in this area is developed,the magmatic volcanic movement is more frequent,the gold mineralization points are more,and the metallogenic geological conditions are better.Geological and mineral work was carried out earlier in the area,including geophysical exploration,geochemical exploration,mineral exploration,etc.,but these works focused on the ore fabric characteristics,sulfide characteristics,ore-forming fluid characteristics and isotope date of the deposit,and the research methods of element geochemical testing of gold deposits are less involved.In order to further explore the source of ore-forming materials of Fuwen gold deposit,this paper analyzed the main,trace and rare earth elements of quartz vein type ore,clastic sedimentary rock and magmatic rock of Lumuwan formation.The chemical analysis of the main components of the clastic sedimentary rocks in Lumuwan Formation shows that the weathering and alteration of the source area are weak,which reflects that the sedimentary rocks were first deposited in the active tectonic belt,and the provenance is mainly felsic rocks.The results of chemical analysis of rare earth elements show that REE is characterized by enriched LREE,lost HREE,and right-inclined normalized curve patterns,and the standardized distribution curves of REE in each sample are basically the same.It is inferred that the ore has homology with strata and rock masses.The results of trace element chemical analysis show that the ore,Lumuwan Formation strata and rock mass (quartz diorite,fine-grained granite) are significantly lost in Ba,Nb,Sr,Hf and enriched in Rb,Th,U,Pb,Sm,and their distribution trends are similar.Comprehensive analysis shows that the formation of Fuwen gold ore body in Hainan is closely related to Lumuwan strata and rock mass.Both of them provide ore-forming materials for the formation of ore bodies,and the deposit type is a magmatic hydrothermal deposit.

Keywords: material source ; geochemistry ; trace element ; REE ; magmatic hydrothermal gold deposit ; Fuwen gold deposit

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本文引用格式

崔文玮, 晁会霞, 何虎军, 杨兴科, 杨俊杰, 朱昊磊, 吴旭. 海南富文金矿床矿石、围岩及地层元素地球化学特征及地质意义[J]. 黄金科学技术, 2023, 31(3): 423-432 doi:10.11872/j.issn.1005-2518.2023.03.128

CUI Wenwei, CHAO Huixia, HE Hujun, YANG Xingke, YANG Junjie, ZHU Haolei, WU Xu. Element Geochemical Characteristics and Significance of Ore,Wall Rock and Stratum in Fuwen Gold Deposit,Hainan[J]. Gold Science and Technology, 2023, 31(3): 423-432 doi:10.11872/j.issn.1005-2518.2023.03.128

前人在海南岛多次开展地质勘探,先后发现了富文、抱板和王下等金矿(周岳强,2015),使海南岛金矿资源呈几何倍数增加,金矿已成为海南省的重要矿产资源。其中,定安县富文金矿资源丰富,金矿化点较多,具有良好的成矿前景,因此对富文金矿展开研究具有重要的理论和找矿实践意义。

富文金矿位于海南省中北部富文县内。张小文等(2007)对该矿床矿石特征进行了总结;吴传军等(2011)指出富文金矿为热液脉型金矿,并总结了该金矿的成矿作用过程;吴旭(2017)对该区主要金属硫化物进行了硫同位素测试并对石英脉流体包裹体进行研究,认为金的成矿物质主要来自于深部岩浆,该金矿为浅成低温热液型矿床。上述工作侧重于研究矿床的矿石组构、硫化物和成矿流体特征等方面,对金矿床微量和稀土元素地球化学特征缺少深入研究(魏军等,2018)。随着分析测试技术的快速发展,微量和稀土元素地球化学特征被广泛应用于成矿物质来源、成矿过程和矿床成因的研究。鉴于此,本文通过对富文金矿石英脉型矿石、地层围岩及岩体进行主量、微量和稀土元素测试分析,为进一步研究矿床成因提供科学依据。

1 区域地质背景

海南岛地处中国大陆的南缘,是我国环太平洋构造—岩浆—成矿带的重要区段(廖香俊等,2005)。

海南岛出露地层主要有:长城纪峨文岭组(Che),岩性为片岩、石英岩类,与上覆古生代及中生代地层呈不整合接触;早志留世陀烈组(S1t),岩性为板岩、千枚岩和粉砂岩;早二叠世峨查组(P1e),岩性为千枚岩、板岩、粉砂岩和细砂岩;早白垩世鹿母湾组(K1l),岩性为砂砾岩、含砾长石石英砂岩和粉砂岩;晚白垩世报万组(K2b),岩性为砾岩和粉砂质泥岩等;第四纪更新统(Qp),岩性为玄武岩等。

区内断裂发育。海南岛在经历了多期构造运动后,地层和岩体遭受了不同程度的构造变形。其中,EW和NE向断裂最为发育,NW和SN向断裂规模较小。这些断裂构成了海南岛的基本构造格架,控制着区内各个时期的岩浆活动、变质作用和地形地貌。研究区发育的断裂主要为王五—文教深大断裂,该断裂在印支期时已经形成,花岗岩因印支期强烈的活动而侵入;燕山期断裂带的强烈活动致使幔源岩浆侵入;喜马拉雅期,断裂带继续活动导致深部玄武岩喷溢地表,从而形成玄武质熔岩(图1)。

图1

图1   富文地区地质简图(修改自张小文等,2007晁会霞等,2016

1.第四系;2.白垩系;3.长城系;4.白垩纪花岗闪长岩;5.三叠纪二长花岗岩;6.正断层;7.断层;8.地层界限;9.地层不整合接触;10.金矿脉;11.矿区范围

Fig.1   Geological map of Fuwen area(modified after Zhang et al.,2007Chao et al.,2016


区内岩浆岩发育,主要为花岗岩类岩石,形成于华力西—印支期和燕山期,各期花岗岩在空间和成因上与金矿关系密切。燕山期侵入岩发育(钟东球,1994),主要为花岗闪长岩;喷出岩主要为第四纪玄武岩。

2 矿床地质特征

2.1 矿区地层

矿区出露地层简单,主要为下白垩统鹿母湾组(K1l),岩性为砂砾岩、泥岩、粉砂岩和含砾长石石英砂岩等。地层与上覆报万组呈整合接触,底界的砂砾岩与下伏花岗岩呈侵入接触关系。矿区内有多处小侵入体呈椭圆形出露,岩性主要为角闪石英闪长岩(图2)。

图2

图2   富文矿区地质图(修改自吴旭,2017

1.第四纪中更新世气孔状橄榄玄武岩;2.早白垩世鹿母湾组碎屑岩;3.晚侏罗世花岗岩;4.早白垩世石英闪长岩;5.晚白垩世花岗岩;6.矿体及编号;7.产状;8.断层及编号;9.采样位置及编号

Fig.2   Geological map of Fuwen mining area (modified after Wu,2017


2.2 矿区构造

矿区内断裂发育,按其走向划分为NW、EW和NNW向断裂。矿区主要控矿构造为NW向断裂,是一组层间滑动产生的层间断裂;次一级赋矿构造为EW向断裂,是一组张扭性裂隙;NNW向断裂由多条相互平行或断续出现的断层破裂带构成,且纵贯全区(张小文等,2007)。目前矿区有7条断层,其中对矿脉有较大影响的为F2正断层(图2),已控制长度为440 m,破裂带宽度为1~5 m,倾向为230°,倾角为78°,断层破碎带内主要由石英脉充填,局部黄铁矿化和硅化较强,金品位较高。

2.3 矿体特征

研究区金矿体呈脉状和似层状赋存于下白垩统鹿母湾组砂岩层间裂隙、斜切地层的裂隙和岩体裂隙中。层间矿脉产状稳定,走向NW,倾向NE,如V17矿体,产状61°∠18°,金平均品位为31.62×10-6;受斜切地层控制的矿体产状不太稳定,如V15矿体,产状65°∠20°,金平均品位为87.86×10-6

2.4 矿石特征

研究区矿石类型可划分为3种:灰白色黄铁矿化石英脉、灰白色带浅烟灰色黄铁矿化石英脉和烟灰色黄铁矿化石英脉。矿石矿物主要有黄铁矿、毒砂、方铅矿、闪锌矿、黄铜矿和白铁矿(图3)等,毒砂是主要的金属硫化物,石英为主要的非金属矿物,含少量石英颗粒,可见自然金包裹体。

图3

图3   富文金矿矿石显微照片

Py-黄铁矿;Gn-方铅矿;Apy-毒砂;Sp-闪锌矿;Ccp-黄铜矿;Mrc-白铁矿

Fig.3   Microphotographs of ores in Fuwen gold mine


矿石结构较复杂,主要有自形—半自形—他形晶粒状结构[图3(b)、3(e)]、碎裂和骸晶结构[图3(e)]、固溶体分离结构[图3(c)、3(d)]等;构造主要有块状、脉状、团块状和浸染状。

围岩蚀变以硅化和黄铁矿化为主,其次为绢云母和绿泥石化。黄铁矿化、硅化与区内金矿富集关系密切,一般黄铁矿化和硅化越强烈,则金矿越富集,品位越高。金以自然金和含金矿物形式出现,且以裂隙金、粒间金和包裹金形式嵌布在矿石中,裂隙金是金的主要赋存形式。

3 试验方法及测试结果

3.1 试验方法

将在野外及鹿母湾组钻孔岩芯所采集的样品进行挑选,最终选出16件样品(细粒花岗岩、石英闪长岩和石英脉型矿石各1件,鹿母湾组钻孔岩芯13件)。主量、微量和稀土元素分析测试工作在长安大学成矿作用及其动力学实验室完成。主量元素含量采用日本3080E型X荧光光谱仪测定;微量和稀土元素含量采用美国Thermo-X7电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)测定。以上测试分析的准确度和精度均优于10%。

3.2 主量元素试验结果

富文金矿鹿母湾组碎屑沉积岩的主量成分化学分析结果见表1。长石石英杂砂岩具有相对集中的主量成分含量,其中:SiO2含量为63.61%~69.76%,平均值为66.71%;TiO2含量为0.51%~0.68%,平均值为0.57%;Al2O3含量为10.26%~14.33%,平均值为12.19%;TFe2O3含量为4.27%~8.31%,平均值为5.20%;MnO含量为0.05%~0.16%,平均值为0.11%;MgO含量为1.60%~2.61%,平均值为2.06%;CaO含量为2.97%~13.17%,平均值为6.85%;Na2O含量为0.43%~3.13%,平均值为1.67%;K2O含量为1.85%~3.58%,平均值为2.87%;P2O5含量为0.07%~0.15%,平均值为0.12。总体来看,这些样品的平均化学成分与上地壳平均值(Taylor et al.,1995)较为接近。

表1   鹿母湾组碎屑沉积岩主量元素含量及比值

Table 1  Contents and ratios of major elements in clastic sedimentary rocks of the Lumuwan Formation

岩性样品编号SiO2TiO2Al2O3TFe2O3MnOMgOCaONa2OK2OP2O5
无矿化长石石英杂砂岩GH164.100.6613.518.310.052.345.091.113.110.15
GH267.090.5312.264.630.101.607.031.543.330.12
GH366.620.5714.335.030.112.463.613.132.470.13
GH469.250.6812.935.090.102.612.971.523.310.15
GH563.610.5810.264.820.161.9313.172.092.070.14
GH667.190.5212.144.960.121.886.923.001.850.12
黄铁矿化砂岩GH766.020.5310.394.470.121.8310.320.433.220.07
GH869.760.5111.674.270.081.835.660.513.580.08
平均值66.710.5712.195.200.112.066.851.672.870.12
上地壳平均值66.000.6515.204.500.082.204.203.903.400.15
岩性样品编号H2O+TotalAl2O3/TiO2K2O/Na2OFe2O3/K2OSiO2/Al2O3CIAPIAICV
无矿化长石石英杂砂岩GH11.4699.8920.472.802.674.7471.7182.411.23
GH21.689.9123.132.161.395.4765.6774.351.07
GH31.4499.9025.140.792.044.6562.1465.451.17
GH41.3099.9119.012.181.545.3667.0675.991.14
GH51.1099.9317.690.992.336.2062.1466.211.32
GH61.2099.9023.350.622.685.5360.7363.171.25
黄铁矿化砂岩GH72.3099.7019.607.491.396.3571.8089.291.05
GH82.06100.0122.887.021.195.9871.7388.800.96
平均值1.5799.8921.413.011.815.4766.6275.711.15
上地壳平均值---------

注:主量元素含量单位为×10-6,其他为比值;CIA=[A12O3/(A12O3+CaO*+Na2O+K2O)]×100,PIA=[(A12O3-K2O)/(A12O3+CaO*+Na2O-K2O)]×100,ICV=(Fe2O3+K2O+Na2O+CaO*+MgO+TiO2)/A12O3。其中 CaO*为硅酸盐中的CaO,即全岩中的CaO扣除化学沉积的CaO摩尔数,CaO*的计算校正=CaO/(10/3×P2O5),校正后的CaO摩尔数≤Na2O摩尔数时,采用CaO值;CaO摩尔数>Na2O摩尔数时,采用Na2O值(McLennan et al.,1995);本文所引用的数据中CaO摩尔数校正后均大于Na2O,因此用Na2O值进行计算,氧化物为摩尔百分含量;大陆上地壳平均值引自Taylor et al.(1985)

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3.3 稀土元素试验结果

富文金矿鹿母湾组沉积岩及岩浆岩样品的稀土元素化学分析结果及相关参数见表2

表2   富文金矿岩(矿)石样品稀土元素含量及参数

Table 2  Content and parameters of rare earth elements in rock (ore) samples of Fuwen gold mine

岩性样品编号LaCePrNdSmEuGdTbDyHoErTmYb
石英闪长岩D043-135.4667.699.0034.075.811.756.420.834.550.892.530.362.15
细粒花岗岩D043-232.1460.338.0130.025.281.515.910.794.460.892.610.412.37
石英脉型矿石D050-219.7535.654.4515.592.480.532.550.261.410.250.790.120.70
碎屑沉积岩ZK1102-XT129.6857.817.6528.655.131.535.690.764.260.822.390.352.10
碎屑沉积岩ZK1503-XT124.6747.935.6922.883.990.924.210.422.870.531.560.231.29
碎屑沉积岩ZK1902-XT124.6248.786.0724.244.190.944.380.453.090.551.670.241.34
碎屑沉积岩ZK1903-XT138.5283.659.5737.957.101.667.640.975.891.033.240.452.65
碎屑沉积岩ZK2704-XT131.3858.777.1227.064.570.774.900.583.600.692.010.311.83
岩性样品编号LuY∑REELREEHREEL/HδEuδCe(La/Yb)N(La/Sm)N(Gd/Yb)N(Sm/Yb)N
石英闪长岩D043-10.3422.91171.86153.7918.078.510.870.8711.143.842.422.90
细粒花岗岩D043-20.3923.03155.13137.317.837.700.820.869.163.832.022.39
石英脉型矿石D050-20.117.0084.6478.456.1912.670.640.8619.075.012.953.80
碎屑沉积岩ZK1102-XT10.3421.65147.14130.4416.707.810.860.889.553.642.202.62
碎屑沉积岩ZK1503-XT10.2115.96117.4106.0811.329.370.680.9212.923.892.643.32
碎屑沉积岩ZK1902-XT10.2217.45120.78108.8411.949.120.660.9212.423.702.653.35
碎屑沉积岩ZK1903-XT10.4429.63200.76178.4522.318.000.681.009.823.422.342.87
碎屑沉积岩ZK2704-XT10.3020.05143.89129.6714.229.120.500.8911.594.322.172.68

注:稀土元素含量单位为×10-6,其他为比值

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区内鹿母湾组砂岩稀土总量分布范围为117.40×10-6~200.76×10-6,平均值为145.99×10-6,轻稀土富集明显,接近大陆地壳平均值(146.67 μg/g),δEu值在0.50~0.86之间,平均值为0.68,低于上地壳平均值0.7,显示中等到弱的负Eu异常。δCe在0.88~1.00之间,平均值为0.92,呈现弱负Ce异常。负Eu异常和负Ce异常反映成矿环境为较强的还原环境。LREE/HREE比值为7.81~9.37,平均值为8.68,表明相对富集轻稀土。(La/Yb)N为9.55~12.92,平均值为11.26,表明轻、重稀土元素分异较大。(La/Sm)N为3.42~4.32,平均值为3.79;(Gd/Yb)N为2.17~2.65,平均值为2.40,表明轻稀土分馏程度较高,而重稀土分馏程度相对较低。

在稀土元素球粒陨石标准化配分模式图(图4)中,曲线呈中等右倾型,分布曲线在轻稀土部位斜率大,重稀土部位较平缓,说明轻稀土间的分异相对显著,重稀土间的分异不显著,属于轻稀土富集型,重稀土相对亏损型。

图4

图4   稀土元素球粒陨石标准化配分模式图(底图据Taylor et al.,1985

Fig.4   Standardized distribution pattern diagram of rare earth element (REE) chondrites (base map after Taylor et al.,1985


3.4 微量元素试验结果

富文金矿鹿母湾组沉积岩、石英脉型矿石及岩体的微量元素化学分析结果及相关参数,见表3

表3   富文金矿岩(矿)石样品微量元素含量及参数

Table 3  Content and parameters of trace elements in rock(ore) samples of Fuwen gold mine

样品编号LiBeScVCrCoNiCuZnGaRbSrYZrNbCd
D043-18.062.0721.31189.3069.7053.4419.2314.55103.8023.47156.821092.6022.91125.9911.710.29
D043-28.662.2113.9890.8642.2359.3916.172.7371.2520.77359.79486.8623.03190.8410.810.39
D050-297.792.062.8035.469.1447.439.7503.6159.2713.42205.5127.097.0064.444.320.52
ZK1102-XT17.411.8315.90143.9029.4330.7211.7411.9880.2419.82205.42669.7121.65181.099.880.37
ZK1503-XT14.611.886.3871.8235.3824.4713.927.1459.1013.71330.50103.0115.96153.388.530.83
ZK1902-XT124.151.5811.66111.4038.9329.1814.1244.9252.1514.14208.77489.2117.45145.228.340.29
ZK1903-XT15.502.6019.3199.8957.2217.6135.223.4347.0324.73519.13259.3429.63148.0413.600.28
ZK2704-XT15.791.696.76101.4033.2821.4413.139.1381.8715.41289.55179.9120.05148.609.471.02
样品编号CsBaLaSmHoHfTaBiThUY/HoTh/UTh/ScCr/ZrNb/Ta
D043-11.83615.9335.465.810.894.001.020.039.051.5725.845.760.420.5511.51
D043-25.54847.9632.145.280.895.481.150.2013.594.4225.913.070.970.229.38
D050-23.99196.3019.752.480.251.980.600.117.801.8628.224.192.790.147.21
ZK1102-XT14.60415.1829.685.130.825.120.970.1413.222.8626.554.620.830.1610.17
ZK1503-XT14.86493.2824.673.990.534.600.961.8210.482.9130.123.611.640.238.90
ZK1902-XT14.83469.8124.624.190.554.160.950.3410.412.5631.734.070.890.278.76
ZK1903-XT111.01704.0638.527.101.034.611.570.2817.734.6128.763.840.920.398.67
ZK2704-XT14.440429.4431.384.570.694.461.110.0515.453.3629.064.592.290.228.53

注:微量元素含量单位为×10-6,其他为比值;D043-1为石英闪长岩,D043-2为细粒花岗岩,D050-2为石英脉型矿石,其余为碎屑沉积

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样品的Rb(156.82×10-6~519.13×10-6,平均值为284.44×10-6)、Cs(1.83×10-6~11.01×10-6,平均值为5.14×10-6)、Ba(196.30×10-6~847.96×10-6,平均值为521.49×10-6)和Sr(27.09×10-6~1092.62×10-6,平均值为413.47×10-6)含量变化范围大,尤其是Sr含量(表3)。Rb、Cs和Sr的平均含量均高于大陆上地壳平均值(112×10-6,3.7×10-6,350×10-6),而Ba平均含量稍低于大陆上地壳平均值(550×10-6)。石英闪长岩(D043-1)具有最低的Rb含量(156.82×10-6)和最高的Sr含量(1 092.62×10-6),石英脉型矿石(D050-2)具有最低的Sr含量(27.09×10-6)。样品的Zr(64.44~190.84,平均值为144.70)、Hf(1.98~5.48,平均值为4.3)、Nb(4.32~13.60,平均值为9.58)、Ta(0.60~1.57,平均值为1.04)、Y(7.00~29.63,平均值为19.71)、Th(7.8~17.73,平均值为12.22)和U(1.57~4.61,平均值为3.02)的平均值均接近上地壳平均值。

石英脉型矿石(D050-2)具有最高的Li含量(97.79×10-6),可能是因为石英脉充填胶结岩石破碎裂隙形成构造角砾,并使外围沉积地层发生热蚀变,产生大量绿泥石。绿泥石族矿物中金属阳离子含有Li元素,因此使得该样品的Li元素含量显著高于其他样品。

采用Sun et al.(1989)原始地幔标准化微量元素数据,绘制得到鹿母湾组与石英闪长岩、细粒花岗岩、石英脉型矿石样品微量元素蛛网图(图5)。由图5可以看出其微量元素分布趋势基本一致,具有相似性,均显著亏损Ba、Nb、Sr和Hf,富集Rb、Th、U、Pb和Sm。

图5

图5   微量元素原始地幔标准化蛛网图(底图据Sun et al.,1989

Fig.5   Normalized spider diagram of trace elements in primitive mantle (base map after Sun et al.,1989


4 讨论

4.1 物源区风化作用

碎屑沉积岩的化学组成受源区岩石组成和外生地质作用的影响,如化学风化作用、搬运分选作用和沉积成岩作用,但碎屑沉积岩的地球化学研究仍被广泛应用于解释源区的矿物组成及其风化作用特征等研究领域(Nesbitt et al.,1982Taylor et al.,1985McLennan et al.,1995Gao et al.,1999Bhat et al.,2001)。研究表明,化学蚀变指数(CIA)、斜长石蚀变指数(PIA)、成分变异指数(ICV)及相关微量元素比值均可以判别物源区岩石遭受风化作用的强弱。

以往研究(Nesbitt et al.,1984Fedo et al.,1995)表明,显生宙页岩的CIA值通常为70~75,反映源区内存在白云母、伊利石和蒙托石矿物,并揭示出中等程度的化学风化作用。而富文金矿碎屑沉积岩CIA为60.73~71.80,平均值为66.62,其ICV值为0.96~1.32,平均值为1.15,反映出源区的化学风化作用和物质成熟度相对较低(图6)。新鲜岩石PIA指数为50,而黏土矿物,如高岭石、伊利石及蒙托石的PIA指数接近100(Fedo et al.,1995),碎屑沉积岩PIA指数较低,为63.17~89.29,平均值为75.71,表明源区物质比较新鲜,碎屑中斜长石风化蚀变作用较弱(鹿母湾组碎屑沉积岩相关指数计算结果见表1,各指数的计算方法详见表1的注释)。

图6

图6   鹿母湾组碎屑沉积岩CIA-ICV指数图解(底图据Nesbitt et al.,1982Cox et al.,1995

Fig.6   CIV-ICV diagram of clastic sedimentary rocks of the Lumuwan Formation(base map after Nesbitt et al.,1982Cox et al.,1995


4.2 源区岩石类型

主量成分的氧化物含量经常应用于砂岩的地球化学分类中。其中,SiO2/Al2O3比值反映石英、黏土矿物以及长石类矿物成分的富集程度,Fe2O3/K2O比值指示砂岩在风化过程中铁镁质矿物的稳定程度(Herron,1988)。鹿母湾组碎屑岩样品SiO2/Al2O3比值为4.74~5.98,Fe2O3/K2O比值为1.19~2.68,分析结果表明鹿母湾组砂岩可能经历了相对近源或较为快速的成岩过程。在lg(Fe2O3/K2O)-lg(SiO2/Al2O3)沉积岩分类图(图7)上,富文金矿鹿母湾组碎屑岩样品基本都落入杂砂岩区域。

图7

图7   鹿母湾组碎屑沉积岩分类图(底图据Herron,1988

Fig.7   Classification map of clastic sedimentary rocks of the Lumuwan Formation(base map after Herron,1988


由于黏土矿物常具有较低的成因分异指数ICV值(Cox et al.,1995),所以一般认为低ICV值的碎屑沉积岩来自成熟的并含有大量黏土矿物的沉积源区,可能经历了再沉积作用或强烈风化条件下的初始沉积(Cullers et al.,2002),指示被动构造环境下沉积物的再循环(Van de Kamp et al.,1985)。相反,ICV值高的碎屑沉积岩则指示活动构造环境下的沉积物的初次循环(Van de Kamp et al.,1985)。鹿母湾组碎屑沉积岩ICV值介于0.96~1.32,平均值为1.15,该值相对较高,说明黏土矿物较少,认为其可能来自于不成熟的物质源区,源区物质新鲜,风化蚀变作用较弱,显示活动构造环境碎屑沉积初次循环的特征,沉积物源并非来自稳定的克拉通地区(图6)。

Girty et al.(1996)认为,沉积物中Al2O3/TiO2比值小于14时,沉积物可能来源于铁镁质岩石;当Al2O3/TiO2值在19~28之间时,沉积物可能来自于安山质和流纹质(或花岗闪长岩和英云闪长岩)岩石。研究区碎屑岩样品Al2O3/TiO2比值为19.69~25.14,平均值为21.41,表明其物源主要为长英质岩石。

4.3 成矿物质来源

微量元素蛛网图如图5所示,可以看出鹿母湾地层与石英闪长岩、细粒花岗岩、石英脉型矿石均显著亏损Ba、Nb、Sr和Hf,富集Rb、Th、U、Pb和Sm,且分布趋势相似,反映矿石与地层及岩浆岩在成因方面的密切联系。稀土元素球粒陨石标准化配分模式曲线如图4所示,可以看出区内地层、围岩和矿石属于轻稀土富集型,重稀土相对亏损且配分曲线分布趋势相似,由此推测地层、围岩和岩浆岩为同一物质来源,且矿体与岩浆岩稀土配分模式基本一致,显示成矿物质与岩浆热液具有一定的同源性,这与前人得出该金矿为浅成低温热液型矿床的结论一致。综上,推测研究区出露的早白垩世晚期石英闪长岩边部和内部产出有含金矿脉,矿体形成与早白垩世石英闪长岩和细粒花岗岩密切相关,二者与碎屑沉积岩均为矿体形成提供了主要物质来源。

5 结论

(1) 鹿母湾组碎屑沉积岩的主量成分化学分析说明其源区风化蚀变作用较弱,反映了沉积岩是在活动构造带的首次沉积,其物源主要为长英质岩石。

(2) 石英脉型矿石、碎屑沉积岩、石英闪长岩和细粒花岗岩稀土配分模式基本一致,均属于右倾轻稀土富集,重稀土相对亏损型,δEu均具负异常,反映矿石与地层、岩体关系密切。

(3) 微量元素化学分析结果显示,矿石与鹿母湾组及岩浆岩体(石英闪长岩、细粒花岗岩)显著亏损Ba、Nb、Sr和Hf,富集Rb、Th、U、Pb和Sm,且微量元素分布趋势基本一致,具有相似性。

(4)海南富文金矿体的形成与矿区鹿母湾组及岩浆岩体密切相关,二者均为矿体形成提供了成矿物质,矿床类型属于岩浆热液型。

http://www.goldsci.ac.cn/article/2023/1005-2518/1005-2518-2023-31-3-423.shtml

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