南秦岭柞水—山阳矿集区夏家店金矿床黄铁矿微量元素和氢、氧、硫同位素对矿床成因的制约

doi:10.19657/j.geoscience.1000-8527.2021.106

现代地质 ›› 2021, Vol. 35 ›› Issue (06): 1622-1632.DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2021.106

• 秦岭金——多金属成矿作用 • 上一篇下一篇

南秦岭柞水—山阳矿集区夏家店金矿床黄铁矿微量元素和氢、氧、硫同位素对矿床成因的制约

丁坤¹^,²^,³^,⁴(), 王瑞廷²^,³^,⁴(), 刘凯⁵, 王智慧¹, 申喜茂⁶

1.陕西铁路工程职业技术学院,陕西渭南 714099
2.陕西省矿产资源综合利用工程技术研究中心,陕西西安 710054
3.西北有色地质矿业集团有限公司,陕西西安 710054
4.长安大学地球科学与资源学院,陕西西安 710054
5.商洛西北有色七一三总队有限公司,陕西商洛 726000
6.西安西北有色地质研究院有限公司,陕西西安 710054

收稿日期:2020-12-02 修回日期:2021-10-20 出版日期:2021-12-10 发布日期:2022-02-14
通讯作者: 王瑞廷
作者简介:王瑞廷,男,博士,教授级高工,博士生导师,1969年出生,地球化学专业,主要从事矿床研究与矿产勘查工作。Email: wrtyf@163.com。
丁坤,男,博士,讲师,1990年出生,矿产普查与勘探专业,主要从事矿床学研究。Email: 1003492885@qq.com。
基金资助:
国家自然科学基金项目(41603040);陕西铁路工程职业技术学院科研项目(KY2020-42);陕西省教育厅科研计划项目(21JK0581);陕西铁路工程职业技术学院科技创新团队项目(KJTD202001)

Pyrite Trace Element, Hydrogen, Oxygen, and Sulfur Isotope Geochemistry of the Xiajiadian Gold Deposit in Zhashui-Shanyang Orefield, South Qinling Orogen, and Its Metallogenic Constraints

DING Kun¹^,²^,³^,⁴(), WANG Ruiting²^,³^,⁴(), LIU Kai⁵, WANG Zhihui¹, SHEN Ximao⁶

1. Shaanxi Railway Institute, Weinan,Shaanxi 714099, China
2. Shaanxi Provincial Engineering and Technology Research Center for Comprehensive Utilization of Mineral Resources, Xi'an,Shaanxi 710054, China
3. Northwest Geological Exploration for Nonferrous Metals, Xi'an,Shaanxi 710054, China
4. School of Earth Science and Resources,Chang'an University, Xi'an,Shaanxi 710054, China
5. No.713 Geological Team, Northwest Bureau of Geological Exploration for Nonferrous Metals, Shangluo,Shaanxi 726000,China
6. Xi'an Northwest Research Institute of Nonferrous Metals Co.,Ltd., Xi'an,Shaanxi 710054, China

Received:2020-12-02 Revised:2021-10-20 Online:2021-12-10 Published:2022-02-14
Contact: WANG Ruiting

摘要/Abstract

摘要：

为了研究柞水—山阳矿集区夏家店金矿床成因,采用LA-ICP-MS和LA-MC-ICP-MS技术分析夏家店金矿床矿体及围岩样品中黄铁矿原位微量元素及氢、氧、硫同位素组成特征。结果表明,该矿床黄铁矿的Co/Ni 比值为0.11~0.76,说明其与沉积作用有关。矿石中黄铁矿的δ³⁴S值(-9.40‰~7.16‰)与围岩碳质板岩的δ³⁴S值(-8.84‰~10.64‰)接近,黄铁矿的δ³⁴S均值(2.47‰)基本落在岩浆硫的范围内,指示矿石硫可能由地层硫和岩浆硫混合而成。氢、氧同位素测试结果表明,夏家店矿床成矿流体可能主要来自岩浆水,成矿后期有大气降水的加入。综合矿床地质特征、成矿温度、金赋存状态等特征和黄铁矿微量元素、硫同位素组成可知,夏家店金矿床属于卡林型金矿,其成矿流体主要来自岩浆水,成矿后期有大气降水加入;其成矿物质是由深部岩浆与地层混合而成。

关键词: 矿床成因, S同位素, 微量元素, 夏家店金矿床, 柞水—山阳矿集区

Abstract:

To clarify the genesis of Xiajiadian gold deposit in the Zhashui-Shanyang orefield, in-situ trace element, hydrogen, oxygen and sulfur isotope compositions of the ore pyrite and wallrock samples were analyzed by LA-(MC)-ICP-MS techniques. The results show that the pyrite Co/Ni ratio ranges from 0.11 to 0.76, indicating that it is sedimentary pyrite. The pyrite δ³⁴S value (-9.40‰ to 7.16‰) is close to that of the carbonaceous slate wallrock (-8.84‰ to 10.64 ‰), whilst the average pyrite δ³⁴S value (2.47‰) falls within the magmatic sulfur range, suggesting that the ore sulfur may have sourced from the mixing of sedimentary sulfur with magmatic sulfur. The hydrogen-oxygen isotope data show that the ore-forming fluid was principally originated from magmatic water, with meteoric water input in the late-stage mineralization. Evidence from geological characteristics, ore-forming temperature, gold occurrence and pyrite trace elements and sulfur isotopes suggest that the deposit belongs to Carlin-type. The ore-forming fluid may have come mainly from magmatic water with late-stage meteoric water input, featuring a crust-mantle mixed source.

Key words: ore genesis, sulfur isotope, trace element, Xiajiadian gold deposit, Zhashui-Shanyang orefield

中图分类号:

P611.01

丁坤, 王瑞廷, 刘凯, 王智慧, 申喜茂. 南秦岭柞水—山阳矿集区夏家店金矿床黄铁矿微量元素和氢、氧、硫同位素对矿床成因的制约[J]. 现代地质, 2021, 35(06): 1622-1632.

DING Kun, WANG Ruiting, LIU Kai, WANG Zhihui, SHEN Ximao. Pyrite Trace Element, Hydrogen, Oxygen, and Sulfur Isotope Geochemistry of the Xiajiadian Gold Deposit in Zhashui-Shanyang Orefield, South Qinling Orogen, and Its Metallogenic Constraints[J]. Geoscience, 2021, 35(06): 1622-1632.

图/表 11

图1 柞水—山阳矿集区区域地质矿产图[11]

Fig.1 Geologic map of the Zhashui-Shanyang orefield[11]

图2 夏家店金矿床地质简图 [11]

Fig.2 Simplified geological map of the Xiajiadian gold deposit[11]

图3 夏家店金矿床16号勘探线剖面图[11]

Fig.3 Cross-section of No.16 exploration line of the Xiajiadian gold deposit[11]

图4 夏家店金矿区矿石特征及显微照片 (a)含碳质/硅质板岩型矿石;(b)半自形-它形黄铜矿;(c)方解石交代石英脉;(d) 构造角砾岩型矿石;(e) 脉状黄铁矿;(f) 硅化、方解石化;(g)层间断裂中的石英砂岩型矿石;(h)黄铁矿化;(i)石英、方解石呈碎裂状构造。Qz.石英;Cal.方解石;Ccp.黄铜矿;Py.黄铁矿

Fig.4 Photos and microphotographs showing characteristics of the Xiajiadian gold ores

表1 夏家店金矿床黄铁矿微量元素分析结果(10-6)

Table 1 Pyrite trace element compositions of the Xiajiadian gold deposit (10-6)

	Ti	V	Cr	Mn	Co	Ni	Co/Ni	Cu	Zn	Ga	Ge	As
ZD5-1	341	54.8	120	8.83	2.0	17	0.11	941	279	6.36	6.99	11 410
ZD5-2	18 421	116.0	119	3.62	316.7	1 492	0.21	842	189	5.94	5.73	8 765
ZD5-3	2 147	15.2	42	1.91	8.9	28	0.32	256	51	4.68	5.29	4 694
ZD5-4	2 582	30.0	18	2.43	87.3	176	0.50	182	42	1.01	6.95	2 705
ZD5-5	3 244	39.7	15	6.12	142.8	717	0.20	319	71	6.82	6.61	4 799
ZD5-6	3 097	68.9	37	4.17	403.3	531	0.76	418	185	6.53	6.52	5 919
ZD5-7	961	8.4	30	1.53	94.9	219	0.43	181	40	0.61	3.70	2 848
大陆上地壳平均值	-	60	35	-	10	20	-	25	71	17	1.6	1.5
	Se	Mo	Ag	Cd	In	Sn	Sb	Te	Au	Tl	Pb	Bi
ZD5-1	98	9.5	8.0	21.8	0.100	7.8	375	424	323	114.26	38.38	0.42
ZD5-2	81	6.3	6.3	36.8	0.170	7.4	246	365	212	325.73	273.13	1.52
ZD5-3	28	3.3	1.6	16.7	0.080	1.7	123	137	82	25.17	39.43	0.26
ZD5-4	12	2.4	1.1	15.1	0.061	2.3	83	84	58	32.23	48.52	0.33
ZD5-5	45	4.8	2.1	27.4	0.190	5.0	179	155	103	21.98	84.02	0.28
ZD5-6	48	9.0	4.5	23.0	0.200	5.8	241	270	108	43.14	118.94	0.41
ZD5-7	31	3.0	1.6	14.1	0.060	2.1	86	104	61	28.14	19.77	0.19
大陆上地壳平均值	50	1.5	50	0.1	-	5.5	0.2	-	-	0.75	20	0.13

图5 夏家店金矿床黄铁矿Au与其他微量元素变化图解

Fig.5 Binary plots of pyrite Au and other trace elements in the Xiajiadian gold deposit

表2 夏家店金矿床围岩岩矿石黄铁矿的硫同位素组成

Table 2 Pyrite S-isotopic data of the ores and wallrocks from the Xiajiadian gold deposit

样品号	样品描述	测定矿物	δ³⁴S/‰	数据来源
XJ-11-1	围岩	黄铁矿	-0.24	本文数据
XJ-11-2	围岩	黄铁矿	-2.04
XJ-11-3	围岩	黄铁矿	4.66
XJ-11-4	围岩	黄铁矿	0.24
XJ-11-5	围岩	黄铁矿	10.64
XJ-11-6	围岩	黄铁矿	-8.84
Zd8.1	矿体	黄铁矿	7.16	本文数据
Zd5.1	矿体	黄铁矿	5.66
Zd5.2-1	矿体	黄铁矿	6.43
Zd5.2-2	矿体	黄铁矿	5.09
Zd5.3-01	矿体	黄铁矿	5.39
Zd5.3-02	矿体	黄铁矿	4.59
Zd5.4	矿体	黄铁矿	4.70
S5	矿体	黄铁矿	0.5	本项目组内部资料
S10	矿体	黄铁矿	-9.4
F1	矿体	黄铁矿	5.8
F3	矿体	黄铁矿	2.9
F4	矿体	黄铁矿	1.4
F11	矿体	黄铁矿	2.3

图6 夏家店金矿床硫同位素直方图

Fig.6 Sulfur isotope histogram of Xiajiadian gold deposit

表3 夏家店金矿床矿石氢-氧同位素分析结果

Table 3 Hydrogen-oxygen isotope data of the Xiajiadian gold ore

样号	成矿阶段	矿物	δD_V-SMOW/‰	δ¹⁸O_V-SMOW/‰	δ¹⁸ $O H 2 O$ /‰	数据来源
X-53	成矿早阶段	石英	-88	22.8	12.42	本项目组内部资料
X-121-1	成矿早阶段	石英	-99	21.0	8.23
X-105-1	成矿早阶段	石英	-98	23.3	5.37
X-23-2	成矿早阶段	石英	-91	24.4	14.02
X-126	成矿早阶段	石英	-95	22.7	9.86
KT2-27	成矿中阶段	石英	-75.0	25.77	-5.97	文献[6]
KT3-51	成矿中阶段	石英	-69.2	27.97	0.37
KT3-48	成矿中阶段	石英	-74.2	23.85	-1.98
KT2-30	成矿中阶段	石英	-67.6	30.39	-7.86
KT3-64	成矿中阶段	石英	-80.7	21.90	-4.11
H1	成矿晚阶段	石英	-82.9	21.0	-9.60	本项目组内部资料
H2	成矿晚阶段	石英	-77.9	21.5	-9.10
H4	成矿晚阶段	石英	-88.0	21.8	-8.80
H6	成矿晚阶段	石英	-88.8	21.2	-9.40

表3 夏家店金矿床矿石氢-氧同位素分析结果

Table 3 Hydrogen-oxygen isotope data of the Xiajiadian gold ore

样号	成矿阶段	矿物	δD_V-SMOW/‰	δ¹⁸O_V-SMOW/‰	δ¹⁸ $O H 2 O$ /‰	数据来源
X-53	成矿早阶段	石英	-88	22.8	12.42	本项目组内部资料
X-121-1	成矿早阶段	石英	-99	21.0	8.23
X-105-1	成矿早阶段	石英	-98	23.3	5.37
X-23-2	成矿早阶段	石英	-91	24.4	14.02
X-126	成矿早阶段	石英	-95	22.7	9.86
KT2-27	成矿中阶段	石英	-75.0	25.77	-5.97	文献[6]
KT3-51	成矿中阶段	石英	-69.2	27.97	0.37
KT3-48	成矿中阶段	石英	-74.2	23.85	-1.98
KT2-30	成矿中阶段	石英	-67.6	30.39	-7.86
KT3-64	成矿中阶段	石英	-80.7	21.90	-4.11
H1	成矿晚阶段	石英	-82.9	21.0	-9.60	本项目组内部资料
H2	成矿晚阶段	石英	-77.9	21.5	-9.10
H4	成矿晚阶段	石英	-88.0	21.8	-8.80
H6	成矿晚阶段	石英	-88.8	21.2	-9.40

图7 夏家店金矿氢-氧同位素图解(底图据文献[18]修改)

Fig.7 Hydrogen-oxygen isotope plot for the Xiajiadian gold mine (base map modified after reference [18])

图8 夏家店金矿床黄铁矿Co-Ni成因图解(底图据文献[21]) Ⅰ.沉积区;Ⅱ.沉积改造区;Ⅲ.岩浆区;Ⅳ.热液区

Fig.8 Discrimination diagram of pyrite Co-Ni genesis for the Xiajiadian gold deposit (base map revised after reference [21])

参考文献 28

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南秦岭柞水—山阳矿集区夏家店金矿床黄铁矿微量元素和氢、氧、硫同位素对矿床成因的制约

Pyrite Trace Element, Hydrogen, Oxygen, and Sulfur Isotope Geochemistry of the Xiajiadian Gold Deposit in Zhashui-Shanyang Orefield, South Qinling Orogen, and Its Metallogenic Constraints

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