宗 雯，康叢軒，楊獻(xiàn)忠

(1.江蘇省地質(zhì)調(diào)查研究院，江蘇 南京 210018；2.中國地質(zhì)調(diào)查局南京地質(zhì)調(diào)查中心，江蘇 南京 210016；3.河海大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 南京 211100)

0 引 言

錢臺(tái)子金礦床隸屬五河—鳳陽金成礦帶。石英脈蝕變巖型金礦為該區(qū)最為發(fā)育的一種金礦類型，主要分布在皖北五河—鳳陽、張八嶺、宿松、北淮陽等地區(qū)。其中五河—鳳陽地區(qū)先后發(fā)現(xiàn)了一批金礦床和礦化點(diǎn)，如大鞏山、毛山、錢臺(tái)子、朱頂?shù)冉鸬V床(涂蔭玖等，1991,1993；孟憲剛等，1996；曹達(dá)旺，1998；李建設(shè)等，2001；萬仁虎，2004；孔廣林等，2007；劉青，2007；康叢軒等，2021；肖福權(quán)等，2021；張建明等，2021)。前人在該區(qū)的區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造及成礦作用方面進(jìn)行了較多研究。部分研究認(rèn)為，金礦均賦存于西崮堆組巖石中(涂蔭玖等，1992a)，因其含金量高以及與金礦關(guān)系密切被認(rèn)為是該地區(qū)金礦的礦源層(劉青，2007)。脆性-韌性剪切帶較發(fā)育，與金礦的關(guān)系較密切(涂蔭玖等，1991，1992b)，近南北向的韌(脆)性剪切帶控制了金礦(體)的規(guī)模和總體展布(涂蔭玖等，1992b,1993；劉青，2007)，郯廬斷裂帶附近及其次級(jí)斷裂是重要的含礦帶。東西向褶皺與近南北向剪切帶復(fù)合部位對(duì)成礦有利(涂蔭玖等，1992b，1993；曹達(dá)旺，1998；萬仁虎，2004；劉青，2007)，錢臺(tái)子、毛山、大鞏山、朱頂?shù)冉鸬V床均處于這樣的構(gòu)造結(jié)合部位。大鞏山、錢臺(tái)子等金礦成礦熱流體與巖漿熱液有密切關(guān)系，成礦溫度為中等偏高(孟憲剛等，1996；李建設(shè)等，2001)。

前人對(duì)錢臺(tái)子金礦床成因的探討還不夠系統(tǒng)。從錢臺(tái)子金礦床中載金礦物黃鐵礦的顯微特征入手，通過電子探針分析和金屬硫化物的S、Pb同位素研究，為深入討論礦床成礦機(jī)制提供資料，為該區(qū)金礦的找礦方向研究提供思路。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

圖1 錢臺(tái)子金礦床大地構(gòu)造位置圖(a)和區(qū)域地質(zhì)簡圖(b)(據(jù)安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局312地質(zhì)隊(duì)，2016修編)1-豐樂鎮(zhèn)組；2-戚咀組；3-新莊組四段；4-新莊組三段；5-新莊組二段；6-新莊組一段；7-五河群；8-石英二長斑巖；9-花崗閃長斑巖；10-石英正長斑巖；11-閃長斑巖；12-花崗斑巖；13-石英脈；14-金礦點(diǎn)；15-斷裂破碎帶；16-推測/隱伏斷層；17-正斷層；18-研究區(qū)位置Fig. 1 Tectonic location map (a) and regional geological map (b) of the Qiantaizi gold deposit(after No.312 Geological Team of Bureau of Geology and Mineral Exploration of Anhui Province,2016)

研究區(qū)大地構(gòu)造位置處于華北板塊東南緣，區(qū)內(nèi)金礦主要賦礦地層為太古界五河群(圖1)，該賦礦地層為1套以片麻巖、斜長角閃巖、大理巖、淺粒巖為主的中深變質(zhì)巖系。五河群(Ar3Wh)西崮堆組的鋯石U-Pb年齡為2 650 Ma(涂蔭玖等，1992a，1993),莊子里組黑云母的K-Ar年齡為1 952.4 Ma,峰山李組和小張莊組黑云母的K-Ar年齡分別為1 767.1、1 810.3 Ma(安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局312地質(zhì)隊(duì)，2013)。巖組間均以韌性剪切帶接觸，西崮堆組為金礦賦存的最主要層位。

受郯廬深斷裂影響，研究區(qū)含金石英脈受北北東、近南北、北西西和北東向斷裂控制。區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)以燕山晚期中酸性-堿性小巖體為主，巖脈局部出露，另有少量古元古代侵入體分布于懷遠(yuǎn)、蚌埠、鳳陽—五河一帶，呈東西向帶狀侵入五河群(康叢軒等，2021)。古元古代侵入體主要為殼源型片麻狀花崗巖組合，出露莊子里巖體和磨盤山巖體，其U-Pb年齡分別為(2 104±20)Ma、(2 196±190)Ma(楊德彬等，2009)。燕山期侵入巖包括燕山早期荊山—涂山巖體(160～165 Ma)(邱瑞龍等，1999；楊德彬等，2006；李印等，2010)和燕山晚期東蘆山、西蘆山、燕山、錐子山及曹山等巖體(114～121 Ma)(宋利宏等，2016；Kang et al.,2017；康叢軒等，2018a,2018b,2019)。燕山期巖漿期后熱液及巖漿期后同源花崗巖與石英脈-蝕變巖型金礦密切相關(guān)。

2 礦床地質(zhì)特征

錢臺(tái)子金礦位于蚌埠隆起區(qū)東端，安徽五河—鳳陽金礦成礦帶北端。區(qū)內(nèi)第四系和新近系自東向西逐漸增厚，賦礦地層為五河群西崮堆組，分上下2個(gè)巖性部分,下部以黑云斜長片麻巖、角閃斜長片麻巖、淺粒巖為主，上部以黑云斜長片麻巖、斜長角閃巖為主。前人于西崮堆組中獲得了晚太古代的鋯石U-Pb年齡，確定其屬晚太古代變質(zhì)巖建造。

該區(qū)斷裂以北北東和近南北向?yàn)橹?，印支—燕山早期的斷裂活?dòng)伴隨著含金富多金屬硫化物的熱水溶液活動(dòng)，燕山晚期—喜山早期北東向斷裂活動(dòng)為成礦后斷裂。

區(qū)內(nèi)除發(fā)育少量基性-超基性和中酸性脈體外未發(fā)現(xiàn)大的巖體產(chǎn)出。主要圍巖蝕變類型為碳酸鹽化、硅化、絹英巖化及黃鐵礦化。早期黃鐵礦化有金富集構(gòu)成金礦體，晚期金礦化很弱。

近礦圍巖蝕變大體可分為3個(gè)帶：由綠簾石化、綠泥石化及蛇紋石化組成的外帶；由絹英巖化及少量黃鐵絹英巖化組成的中帶；在中帶的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)育硅化、碳酸鹽化的內(nèi)帶，表現(xiàn)形式為含硫化物的石英細(xì)脈及石英-碳酸鹽細(xì)脈，內(nèi)含金，局部富集可形成金礦體。

錢臺(tái)子金礦床由東西I號(hào)及Ⅱ號(hào)礦帶組成，含金石英脈和金礦化體賦存于絹英巖、絹英巖化斜長片麻巖中(圖2)。I-1、I-2、Ⅱ-1礦體為主礦體，其中I-1礦體規(guī)模最大。礦體主要分布在韌性斷裂帶內(nèi)，礦體的形態(tài)、產(chǎn)狀也受其控制，韌性斷裂帶與郯廬斷裂近似平行，說明與郯廬斷裂基本屬同期構(gòu)造，后者為成礦提供了物質(zhì)通道，韌性剪切帶是重要的容礦構(gòu)造。

圖2 錢臺(tái)子金礦床基巖地質(zhì)簡圖(據(jù)安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局312地質(zhì)隊(duì)，2013修編)1-西崮堆組黑云斜長片麻巖段；2-西崮堆組片麻巖段；3-鎂鐵質(zhì)、超鎂鐵質(zhì)段；4-變粒巖段；5-金礦體；6-實(shí)測斷層；7-推測/隱伏斷層；8-地質(zhì)界線；9-剖面位置及編號(hào)Fig. 2 Schematic diagram of bedrock geology of the Qiantaizi gold deposit(modified from No.312 Geological Team of Bureau of Geology and Mineral Exploration of Anhui Province,2013)

礦石結(jié)構(gòu)主要為他形晶粒狀結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)，礦石構(gòu)造主要有致密塊狀、浸染狀等構(gòu)造。礦石中金屬礦物主要有自然金、方鉛礦、黃鐵礦，次要礦物有磁鐵礦、斑銅礦、磁黃鐵礦等；主要脈石礦物為石英、云母、長石等。

錢臺(tái)子金礦床的成礦作用可分為4個(gè)成礦階段：黃鐵礦-石英階段(Ⅰ)、石英-黃鐵礦階段(Ⅱ)、石英-多金屬硫化物階段(Ⅲ)及石英-碳酸鹽階段(Ⅳ)(涂蔭玖等，1992b)。黃鐵礦-石英階段僅生成極少量黃鐵礦，金礦化極微弱；石英-黃鐵礦階段出現(xiàn)大量細(xì)粒他形黃鐵礦，交代于石英裂隙中，該階段為礦床主要成礦階段之一；石英-多金屬硫化物階段以形成較多的方鉛礦、黃銅礦、閃鋅礦為特征，為礦床最主要的成礦階段；石英-碳酸鹽階段金礦化微弱(涂蔭玖等，1992b；安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局312地質(zhì)隊(duì)，2013)。

3 樣品采集與分析方法

在野外進(jìn)行樣品觀察、分類、鏡下鑒定和礦物分析，分別采取各成礦階段樣品進(jìn)行單礦物挑選。

黃鐵礦分析儀器為Shimadzu EPMA-1720H型及JE0L JXA-8230型電子探針顯微分析儀，工作參數(shù)：加速電壓為15 kV，探針電流為200 A，束斑直徑為5、3 μm。

在S、Pb同位素分析中，挑選石英-多金屬硫化物階段的礦石進(jìn)行粉碎，使用雙目顯微鏡挑選黃鐵礦、方鉛礦單礦物，純度>99%。在超聲波清洗掉礦物表面黏附粉塵后，用瑪瑙砵研磨至0.075 mm(200目)后送實(shí)驗(yàn)室測試。S同位素使用S-ISTP01方法，元素分析儀配套S同位素質(zhì)譜儀測定δ34S；Pb同位素采用Pb-IRM01方法，使用Phoenix熱表面電離質(zhì)譜儀，測試精度為±0.2‰。

4 分析結(jié)果

4.1 黃鐵礦成分標(biāo)型

黃鐵礦的化學(xué)式為FeS2，理論上，w(Fe)=46.55%、w(S)=53.45%，S/Fe的摩爾數(shù)比=2。根據(jù)錢臺(tái)子金礦床黃鐵礦電子探針分析結(jié)果(表1)，18個(gè)測點(diǎn)的w(Fe)為44.23%～47.80%，平均值為45.93%；w(S)為50.34%～55.28%，平均值為53.82%，絕大多數(shù)測點(diǎn)在標(biāo)準(zhǔn)值左右。樣品總體表現(xiàn)出Fe、S均虧損(表1)，與焦家、小秦嶺等處相似，說明其形成可能與巖漿期后熱液有關(guān)(涂蔭玖等，1993)，與五河地區(qū)金礦床的黃鐵礦主成分平均值相比富集S和Fe。

黃鐵礦中的微量元素一是以類質(zhì)同象形式進(jìn)入黃鐵礦晶格，如替代Fe的Co、Ni元素和替代S的As、Se、Te等元素；二是以機(jī)械混入物形式存在于黃鐵礦中，如Au、Ag、Cu、Pb、Zn等(Murowchick et al.,1987；張瑞忠等，2016)。不同成礦階段黃鐵礦中的微量元素含量有明顯差異(表1)：As含量在Ⅱ和Ⅲ階段明顯高于Ⅰ和Ⅳ階段；Co和Ni含量在成礦早期和晚期富集，中期相對(duì)減少；Co/Ni含量比也有明顯差異，Ⅱ階段(4.40)>Ⅰ階段(2.50)>Ⅲ階段(1.99)>Ⅳ階段(1.30)，平均值為2.53。

4.2 S同位素

與前人的研究成果對(duì)比(表2)顯示，錢臺(tái)子金礦床硫化物δ34S值在-2.3‰～7.1‰之間，平均值為3.2‰。其中，黃鐵礦δ34S為2.5‰～7.1‰，平均值為5.4‰，方鉛礦δ34S為-2.3‰～6.4‰，平均值為2.0‰。綜合數(shù)據(jù)顯示，錢臺(tái)子金礦床δ34S的值δ34SPy>δ34SGn，表明在成礦過程中硫化物結(jié)晶時(shí)，溶液中結(jié)晶硫化物之間的S同位素已達(dá)到平衡分餾(Ohmoto,1972；Ohmoto et al.,1979；張理剛，1985；沈渭洲等，1987；郝立波等，2004；王允，2020)。

4.3 Pb同位素

對(duì)礦石中的黃鐵礦和方鉛礦進(jìn)行Pb同位素分析(表2)，并結(jié)合前人的研究成果發(fā)現(xiàn)，206Pb/204Pb比值在16.841～17.391之間，207Pb/204Pb比值在15.362～15.825之間，208Pb/204Pb比值在37.265～37.877之間，變化范圍較小。根據(jù)Pb同位素Δβ-Δγ圖解(圖3a)，錢臺(tái)子金礦床Pb同位素在造山帶Pb范圍，1個(gè)測點(diǎn)的黃鐵礦落在上地殼Pb范圍；結(jié)合206Pb/204Pb-207Pb/204Pb圖解(圖3b)，暗示錢臺(tái)子金礦床的Pb來自于下地殼。一般化學(xué)沉積巖和花崗巖富鈾鉛(206Pb/204Pb>18、207Pb/204Pb>15.3)、貧釷鉛(208Pb/204Pb<39)，變質(zhì)巖Pb同位素貧鈾鉛(Chen et al.,2000,張乾等，2002)。從錢臺(tái)子金礦床Pb同位素貧鈾鉛推測，其Pb源可能與變質(zhì)巖關(guān)系較為密切。

表1 錢臺(tái)子金礦床不同成礦階段黃鐵礦電子探針分析結(jié)果Table 1 Electron probe analysis results of pyrite at different mineralization stages in the Qiantaizi gold deposit

表2 錢臺(tái)子金礦床金屬硫化物S、Pb同位素特征Table 2 S and Pb isotopic characteristics of metal sulfide in the Qiantaizi gold deposit

圖3 錢臺(tái)子金礦礦石礦物Pb同位素Δβ-Δγ圖解(a)及Pb同位素206Pb/204Pb-207Pb/204Pb構(gòu)造環(huán)境判別圖(b)(圖a據(jù)朱炳泉等，1998；圖b據(jù)Zartman et al.,1981)1-地幔源Pb；2-上地殼Pb；3-上地殼與地?；旌系母_帶Pb(3a-巖漿作用，3b-沉積作用)；4-化學(xué)沉積型Pb；5-海底熱水作用Pb；6-中深變質(zhì)作用Pb；7-深變質(zhì)下地殼Pb；8-造山帶Pb；9-古老頁巖上地殼Pb；10-退變質(zhì)PbLC-下地殼；UC-上地殼；OIV-洋島火山巖；OR-造山帶；A、B、C、D分別為各區(qū)域中樣品相對(duì)集中區(qū)Fig. 3 Diagram of Δβ-Δγ of Pb isotopes (a) and discriminant diagram of Pb isotopes 206Pb/204Pb-207Pb/204Pb tectonic environment (b) of the Qiantaizi gold deposit(Figure a is after Zhu et al.,1998;Figure b is after Zartman et al.,1981)

5 討 論

5.1 成礦物質(zhì)來源

5.1.1 成礦熱液溫度 錢臺(tái)子金礦床黃鐵礦電子探針數(shù)據(jù)顯示，Co/Ni含量比平均值為2.53且總體介于1～5之間，Co含量在300～3 100 g/t之間，說明成礦熱液具有中高溫性質(zhì)。包裹體測溫結(jié)果顯示，錢臺(tái)子礦區(qū)成礦期均一溫度為330～343 ℃，平均值為337.9 ℃(安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局312地質(zhì)隊(duì)，2013)，表明成礦熱液溫度較高。

5.1.2 硫化物S同位素 硫化物的S同位素可以示蹤金礦床的成礦物質(zhì)來源(沈渭洲等，1987)。S的來源有3種類型：①δ34S值為近于0的不大的正值，該類礦床可能與花崗巖類侵入體有關(guān)，S可能來源于侵入體；②δ34S在20‰左右，與海水特征相似的硫礦床可能與海水以及海相蒸發(fā)巖有關(guān)；③δ34S為5‰～15‰的礦床，S的來源可能為圍巖或混合源(沈渭洲等，1987；郝立波等，2004)。錢臺(tái)子金礦床硫化物的δ34S介于1.3‰～6.8‰之間，平均值為4.4‰，正向偏離隕石硫。

5.1.3 硫化物Pb同位素 錢臺(tái)子金礦床Pb同位素貧鈾鉛μ值為9.22～10.10，平均值為9.41，位于地幔(8.92)和造山帶(10.87)(Doe et al.,1979)值之間,結(jié)合Pb同位素Δβ-Δγ圖解(圖3)，礦石中的Pb來源于深部地殼或者上地幔，成礦作用與巖漿活動(dòng)有關(guān)。ω值為38.55～45.79，平均值為40.24(表2)，成礦物質(zhì)具殼幔混源特征。礦石與圍巖樣品中的Pb具同源性(圖4a、b)，花崗巖類樣品主要取自涂山—荊山二長花崗巖、陶山二長花崗巖、毛山花崗質(zhì)巖脈及磨盤山片麻狀二長花崗巖(安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局312地質(zhì)隊(duì)，2013)，與二者也有相似性。207Pb/204Pb-206Pb/204Pb圖解(圖4a)顯示，圍巖Pb和礦石Pb投影范圍較大，多數(shù)集中在地幔與造山帶之間，部分圍巖和花崗質(zhì)巖類投影點(diǎn)靠近下地殼，反映該區(qū)Pb的多源性；208Pb/204Pb-206Pb/204Pb圖解(圖4b)顯示，幾乎所有的點(diǎn)都落在下地殼和地幔之間，說明礦石Pb和圍巖Pb具有深源性特點(diǎn)，在成礦過程中成礦物質(zhì)可能來源于下地殼和地幔(安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局312地質(zhì)隊(duì)，2013)。

圖4 錢臺(tái)子金礦床圍巖、巖體及礦石Pb同位素增長曲線(據(jù)Zartman et al.,1981)Fig. 4 Pb isotopes growth curves of surrounding rock, rock mass and ore in the Qiantaizi gold deposit(after Zartman et al.,1981)

5.2 成礦機(jī)制

自三疊紀(jì)末期揚(yáng)子陸塊與華北陸塊碰撞、拼接以來，五河—鳳陽地區(qū)經(jīng)歷了復(fù)雜的構(gòu)造變形，產(chǎn)生了一系列的巖漿作用(童勁松等，2008；任紀(jì)舜等，2016；Kang et al.,2017;康叢軒等，2018)。早白堊世期間(112～132 Ma)，含有俯沖板片物質(zhì)的軟流圈熱流上涌，對(duì)巖石圈地幔底部進(jìn)行交代、侵蝕和熔融，形成的巖漿升至地殼底部發(fā)生底侵，引發(fā)地殼底部巖石部分熔融，此時(shí)中生代巖石圈減薄達(dá)到峰期(許文良等，2004；王冬艷等，2005)。對(duì)錢臺(tái)子金礦床5個(gè)礦石樣品中的絹云母進(jìn)行Rb-Sr法同位素測年，結(jié)果為109.03 Ma，顯示主成礦期為燕山晚期(安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局312地質(zhì)隊(duì)，2013)，此時(shí)的華北克拉通巖石圈持續(xù)減薄，區(qū)域殼幔作用強(qiáng)烈。

錢臺(tái)子金礦床賦礦地層為五河群西崮堆組，研究發(fā)現(xiàn)西崮堆組巖石的Au含量顯著高于其他巖組的巖石(孔廣林等，2007)，同位素示蹤也顯示金礦石Pb、S等與圍巖西崮堆組主要巖石具有同源性?；瘜W(xué)擴(kuò)散總是從高濃度區(qū)向低濃度區(qū)發(fā)展，成礦流體和巖漿不能從圍巖中萃取成礦金屬(羅照華等，2009)，因此深變質(zhì)巖是含礦流體中成礦元素向圍巖遷移導(dǎo)致圍巖中成礦金屬豐度增加的圈閉介質(zhì)。

成礦流體活動(dòng)與巖漿活動(dòng)密切相關(guān)。早白堊世晚期巖體與錢臺(tái)子金礦床的主成礦期時(shí)間上的一致性暗示著二者關(guān)系密切，Au豐度較高的變質(zhì)基底地層(五河群)的部分熔融和幔源物質(zhì)的加入，為金礦床的形成奠定了充實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)。雖然錢臺(tái)子金礦主體礦脈主要分布在東西2個(gè)南北向韌脆性剪切帶中(涂蔭玖，1992b)(鉆孔揭示金礦化最好的石英脈均為韌性剪切帶中的破碎石英脈)，但是韌脆性剪切帶僅促使Au在強(qiáng)應(yīng)變域明顯富集且利于成礦熱液運(yùn)移和沉淀，是與相關(guān)巖體同源的下地殼物質(zhì)部分熔融，經(jīng)底侵作用加入幔源物質(zhì)，從而形成初始含礦巖漿。綜合礦床的成礦背景、構(gòu)造環(huán)境、成礦時(shí)代等特征，對(duì)比中國北方典型的造山型金礦(陳衍景，2006；陳衍景等，2007；蔣少涌等，2009)，認(rèn)為錢臺(tái)子金礦床形成于揚(yáng)子克拉通沿北西方向俯沖于華北克拉通之下造山期后的持續(xù)伸展背景下。

6 結(jié) 論

(1)錢臺(tái)子金礦床黃鐵礦Co/Ni含量比平均值為2.53，表明錢臺(tái)子金礦床的黃鐵礦以巖漿熱液成因?yàn)橹?；Co含量為300～3 100 g/t，說明成礦熱液具有中高溫性質(zhì)。

(2)錢臺(tái)子金礦床硫化物δ34S在1.3‰～6.8‰之間，正向偏離隕石硫，S同位素變化較大，顯示多源的特征；Pb同位素μ值為9.22～10.10，平均值為9.41，說明礦石Pb來源于深部地殼或者上地幔。成礦作用與巖漿活動(dòng)有關(guān)，礦石Pb和圍巖Pb具有深源性的特點(diǎn)，在成礦過程中成礦物質(zhì)可能來源于下地殼和地幔。