数学地质方法在南秦岭汉阴黄龙金矿中的应用

图1 黄龙金矿区域构造位置图^[20]

Fig.1 Tectonic location map of Huanglong gold deposit^[20]

1.新生界；2.古生界（西部包括三叠系）；3.过渡性基底；4.结晶基底陆块；5.中生代花岗岩；6.商丹构造带；7.勉略构造带；8.主要断裂带；9.研究区

黄龙金矿区内主要出露下志留统梅子垭组（S₁m）（图2），岩性主要为绢云石英片岩和黑云母变斑晶绢云石英片岩，矿区地层呈NWW-NW向展布。矿区内发育脆—韧性剪切带，带内断层破碎带发育^[21,22,23]，断层产状总体倾向NE，走向NW，次级揉皱和层间小褶皱发育。岩石发生多期面理置换和改造，总体可划分出3期面理，其中原始层理S₀和后期面理S₁少见，仅局部地段发育，岩石多数被S₂、S₃期面理或节理置换和改造。S₁面理大致形成于晚古生代—早中生代，S₂面理大致形成于晚三叠世至早—中侏罗世，S₃面理形成于晚侏罗世至早—中白垩世^{[23,24,25,26,27]}。岩浆岩均以小规模岩脉沿主构造期面理产出，主要岩性为花岗闪长岩和煌斑岩，岩脉宽度为0.5～2.0 m。

黄龙金矿床包括金沟、硝磺硐、王家湾、水地沟和茶园沟矿段，金矿体主要呈似层状，产状与围岩基本一致。含碳绢云石英片岩和黑云母变斑晶绢云石英片岩是主要的赋矿岩性。矿体走向285°~305°，倾向NE-NEE，倾角35°~75°，并具有向西侧伏的规律。矿体沿走向长度变化较大（100~876 m），厚度变化系数较大，真厚度在1~15 m之间，工程控制深度为55~160 m。矿石类型主要为蚀变岩型，石英脉型次之，矿石矿物主要为黄铁矿、磁黄铁矿和钛铁矿，还有少量自然金和银金矿等，脉石矿物主要为石英、绢云母和黑云母等。矿石结构主要为自形—半自形—他形粒状和鳞片粒状变晶，矿石构造为片状和细脉浸染状。黄龙金矿金品位为1×10^-6~4×10^-6，是一个低品位金矿床。黄龙金矿区观音河花岗闪长岩脉形成时间为（180.2±3.6）Ma，为早侏罗世^[23]，可能代表着成矿作用发生时间。

图2

图2 黄龙金矿区地质简图

Fig.2 Geological diagram of Huanglong gold deposit

S₁m₃-绢云石英片岩和二云石英片岩；S₁m₄-碳质绢云石英片岩和含碳变砂岩；S₁m₅-含碳黑云母变斑晶石英片岩；S₁m₆-含碳绢云石英片岩、含碳变砂岩、碳质硅质岩和黑云母变斑晶石英片岩（各岩性段分界面为S₂面理）；1.矿体及编号；2.脆性断层；3.S₂面理产状

2 矿区脆—韧性剪切带及围岩蚀变特征

据前人研究资料^[27]和本次野外填图调研可知，矿区内岩石变形变质普遍发育，岩石受塑性变形和韧性剪切作用的痕迹明显，糜棱面理和岩石片理化较明显，在韧性剪切带内同时发育有大量脆性断层和节理等构造（图3），绝大部分与韧性剪切带的产状相近或保持一致，只有少数构造与韧性剪切带呈截切关系，表明矿区内地层岩石遭受过较强烈的脆—韧性剪切变形作用。

图3

图3 黄龙金矿区脆—韧性剪切带宏观和微观照片

Fig.3 Macro-microscopic photos of brittle-ductile shear zone in Huanglong gold deposit

（a）在韧性剪切作用下岩石发生塑性流变，硅质细脉沿S₂面理析出；（b）石英透镜体塑性变形显示左行剪切作用，围岩发育强片理化（S₂面理）；（c）金属矿物顺S₂面理拉伸呈拔丝状；（d）脉石矿物顺S₂面理拉伸变形，定向发育；q-石英脉；Q-石英；Ser-绢云母；Bi-黑云母；Py-黄铁矿；Gn-方铅矿注：S₂面理是研究区主变形期第二期次形成的面理，形成于晚三叠—早侏罗世，为南秦岭陆内造山期形成，与脆—韧性剪切带及成矿关系密切

在含矿脆—韧性剪切带内及其两侧，岩石发生了不同程度的蚀变，主要有黄铁矿化、硅化、黑云母变斑晶化、碳化、石榴子石化和磁黄铁矿化，其中黄铁矿化、磁黄铁矿化与金矿化关系密切。

黄铁矿化岩石呈灰黑和黄褐色，是主要的载金矿物，大致可划分为2期：①矿体和围岩中的拔丝状黄铁矿、磁黄铁矿发育，宽度为1~3 mm，基本顺S₂面理产出［图4（e）］，并同S₂期面理同步弯曲变形，金往往赋存于本期黄铁矿中；②黄铁矿呈颗粒状、团块状集合体，晶型较好，不含金矿化。

绢云母化在矿区内普遍发育，为区域变质阶段产物，岩石呈浅灰黑—灰黄色，鳞片变晶结构，片状构造，主要矿物为石英（约占50%）、绢云母（约占35%）、黑云母（约占10%）和少量暗色矿物，镜下可见矿物颗粒明显沿S₂面理定向排列。

黑云母变斑晶化表现为在区域变质作用过程中或变质晚期，随着韧性剪切带的形成和发育，产生了动力热流变质流体和成矿热液，岩石在动力热液作用下又叠加了热接触变质作用，形成了矿区特殊的黑云母变斑晶化。黑云母变斑晶化与金成矿具有密切关系，无论是赋矿岩石还是蚀变围岩都发生了黑云母变斑晶化。黑云母变斑晶绢云石英片岩呈灰黑色，主要矿物为石英（约占30%）、绢云母（约占55%）、黑云母（约占15%）和少量长石，黑云母变斑晶粒径为3~5 mm，大多沿S₂定向排列或稍有斜跨的现象［图4（b）］，其成因与区域脆—韧性剪切带（DSZ2或RF4）的活动及区域变质作用晚期叠加的热接触变质作用密切相关^[1]。

矿区内硅化较发育，主要表现为顺片岩S₂面理发育拔丝状石英细脉（宽度为1~3 mm），其次还有少部分岩石受硅质热液作用，岩石中石英含量高［图4（c）］，硬度大，呈致密块状，在矿区内少见，硅化岩石呈浅灰黑和浅灰色，主要矿物有石英（约占85%）、黑云母、绢云母（约占10%）和不透明矿物（约占5%）。硅化是岩石在高温高压动力作用并叠加热液作用下^[28]，硅质成分析出，充填于S₂面理或裂隙，形成交代硅质岩和石英细脉密集带。石榴石化以片岩中出现石榴子石矿物为特征，通常伴随着黑云母变斑晶的发育，同样与区域变质晚期叠加的热液变质作用有关，与成矿关系也较为密切，岩石呈灰黑色，主要矿物为石英（约占60%）、黑云母（约占30%）和石榴子石（5%左右），还含有少量绢云母、长石和不透明矿物等，石榴子石呈粒状、自形—半自形结构，浅褐色，粒径在0.34~2.00 mm之间［图4（a）］。

图4

图4 黄龙矿区主要蚀变岩显微特征

Fig.4 Microscopic characteristics of major altered rocks in Huanglong gold deposit

（a）石榴石化；（b）黑云母变斑晶化；（c）硅化；（d）碳化；（e）黄铁矿化

Qz-石英；Bi-黑云母；Gt-石榴子石；S₂-主构造期（S₂）面理；Ser-绢云母；Py-黄铁矿

碳化蚀变岩相带片岩中碳质含量普遍较高，岩石呈灰黑和黑色，易污手，主要矿物有石英（约占45%）、绢云母（约占35%）、碳质和少量不透明矿物，碳质呈黑色，不透明，主要分布在绢云母周围，与绢云母形状相同，呈条带状和不规则状［图4（d）］，含量高达20%。矿区内蚀变岩相带与脆—韧性剪切带存在密切的时空关系，蚀变岩发育在剪切带内部，而在剪切带边部各主要蚀变减弱或逐渐消失。

3 主量元素地球化学特征

本次测试样品采自黄龙矿区各矿段金矿石及与金矿化相关的各类蚀变岩，共18件，尽量在包含矿化带的一定范围内采集样品，取蚀变围岩和矿化岩石，以形成系统取样。所采集的岩石新鲜无风化或弱风化。蚀变岩石种类包括黑云母变斑晶化、黄铁矿化、石榴子石化和碳化绢云石英片岩。岩石样品主量成分分析在长安大学西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室完成。所采样品无污染，先将样品粉碎至200目，然后采用X射线荧光光谱分析（XRF）法进行主量元素测试，分析测试精度优于5%。各蚀变岩和金矿石主量元素含量如表1所示。

表1 黄龙矿区各蚀变岩相带主量元素含量^[29]

Table 1 Content of main elements of altered lithofacies in Huanglong gold deposit（%）^[29]

蚀变	SiO₂	TiO₂	Al₂O₃	TFe₂O₃	MnO	MgO	CaO	Na₂O	K₂O	P₂O₅	LOI	TOTAL
硅化（1）	82.43	0.58	8.13	3.02	0.07	1.09	0.73	1.68	1.24	0.08	1.29	100.34
黑云母变斑晶化（2）	60.99	1.01	17.96	8.04	0.08	2.91	0.41	1.03	3.82	0.16	3.40	99.81
金矿石（3）	55.33	0.99	21.95	8.23	0.26	2.29	0.30	1.14	5.98	0.22	3.62	100.31
黄铁矿化（4）	55.46	0.80	14.78	7.56	0.36	5.47	1.54	0.85	3.94	0.10	7.84	98.70
碳化（5）	64.73	0.73	14.92	6.33	0.16	3.28	0.50	0.40	3.96	0.11	3.72	99.18
石榴子石化（6）	63.30	0.74	14.59	7.24	0.10	3.12	0.46	1.79	2.40	0.21	4.30	98.25

注：表中（1）~（6）表示相对应的蚀变岩

硅化带中SiO₂含量最高，可达82.43%，碳化带次之，金矿石、黄铁矿化带和黑云母变斑晶化带中SiO₂含量最低；Al₂O₃含量在金矿石和硅化带中分别达到最高值（21.95%）和最低值（8.13%），且在以下矿化蚀变带中Al₂O₃含量依次升高，分别为石榴石化带—黄铁矿化带—碳化带—黑云母变斑晶化带；TFe₂O₃和Al₂O₃含量在不同蚀变岩中的变化规律相似；与Al₂O₃相似，K₂O含量在金矿石和硅化带中分别达到最高值和最低值。黑云母变斑晶化绢云石英片岩中K₂O富集，这是因为黑云母是一种富钾矿物，SiO₂含量在硅化带岩石中达到最高值，硅化带在矿区主要表现为富硅质流体对围岩的交代作用，硅化带中顺S₂面理发育有密集的石英细脉和石英团块。TFe₂O₃含量在金矿石、黑云母变斑晶化和黄铁矿化带岩石中相对较高，并随着金矿化的富集，黄铁矿化和黑云母变斑晶化增强，表现为近矿蚀变岩和金矿石中黑云母变斑晶含量逐渐增多、粒径逐渐变大，顺S₂面理发育的黄铁矿和磁黄铁矿密集度逐渐变大，相应的主量元素变化表现为从近矿围岩蚀变到矿化富集中心，K₂O、TFe₂O₃和Al₂O₃含量逐渐升高。

采用SPSS17.0软件对矿化岩石和各蚀变带岩石样品的主量元素进行分析，运用系统聚类（Q型聚类分析）方法，将主量元素含量数据标准化后计算出各蚀变带岩石样品欧氏距离矩阵（表2），再绘制谱系图进行样品聚类分析。由欧氏距离矩阵和谱系图（图5）可知，剪切带内断层泥与蚀变岩型金矿石样品距离最近，其次为黑云母变斑晶化蚀变岩，表明剪切带内断层泥和黑云母变斑晶化蚀变岩的主量元素含量与蚀变岩型金矿石较为接近，可能为同一构造—热液成矿期的产物。综上，剪切带内断层破碎带是矿区内重要的控矿构造，黑云母变斑晶化蚀变是重要的矿化蚀变，非剪切带内断层、硅化与蚀变岩型金矿石关系不大。以上分析与野外观察到的控矿断裂,以及与蚀变岩型金矿密切伴生的蚀变特征相一致。

表2 各蚀变岩石与金矿石样品欧氏距离矩阵

Table 2 Euclidean distance matrix of each altered rocks and gold ore samples

	1	2	3	4	5	6	7	8
1	0	5.005	6.245	6.138	4.422	4.086	7.928	7.394
2		0	2.394	3.877	2.467	2.470	3.547	4.118
3			0	4.170	3.590	3.409	1.808	3.280
4				0	3.120	4.284	4.829	4.220
5					0	3.384	4.764	4.523
6						0	4.995	5.113
7							0	3.342
8								0

图5

图5 各蚀变岩与金矿石样品Q型聚类谱系图

Fig.5 Q-type clustering pedigree diagram of each altered rocks and gold ore samples

金矿石、剪切带内断层泥和黑云母变斑晶化中TFe₂O₃、TiO₂、Al₂O₃、K₂O含量较高，由表3可以看出，TFe₂O₃与TiO₂、Al₂O₃、K₂O相关系数较大，黄铁矿化与黑云母变斑晶化之间的关系较紧密，与金成矿密切相关，野外可见黑云母变斑晶化和黄铁矿化叠加出现，叠加带往往是金矿化的有利区域。

表3 各蚀变岩相主量元素相关系数矩阵（值向量的余弦）

Table 3 Correlation coefficient matrix （cosine of the value vector） of main elements of each altered rocks

	SiO₂	TiO₂	Al₂O₃	TFe₂O₃	MnO	MgO	CaO	Na₂O	K₂O	P₂O₅
SiO₂	1	-0.842	-0.909	-0.966	-0.768	-0.383	-0.274	0.570	-0.904	-0.709
TiO₂		1	0.950	0.845	0.459	0.056	-0.059	-0.400	0.880	0.730
Al₂O₃			1	0.900	0.571	0.037	0.035	-0.477	0.961	0.826
TFe₂O₃				1	0.623	0.283	0.303	-0.523	0.850	0.784
MnO					1	0.482	0.509	-0.571	0.718	0.276
MgO						1	0.105	-0.306	0.068	-0.201
CaO							1	-0.410	0.171	0.016
Na₂O								1	-0.633	-0.044
K₂O									1	0.693
P₂O₅										1

4 成矿元素地球化学特征

据《陕西石泉—旬阳金矿成矿规律研究与矿产资源预测报告》^[24]和矿区蚀变岩中与金相关元素分析^[4]（表4），黑云母变斑晶化蚀变岩带中Au元素含量最高，平均值为5.09×10^-9，从碳化带到石榴子石化带再到黄铁矿化带，Au元素平均含量依次降低，在绢云母化带中Au元素含量降至最低，测试结果表明矿区内与金矿化相关的蚀变岩带关系密切，这与野外地质调查结果一致，黑云母变斑晶绢云石英片岩和含碳黑云母变斑晶绢云石英片岩是黄龙金矿主要的赋矿岩石。Cu、Zn、Bi、V元素在黄铁矿化带、黑云母变斑晶化带、石榴子石化带和碳化带中的含量相对较高，而在硅化带和绢云母化带中的含量较低。Hg、Pb、Sb元素在硅化带、黑云母变斑晶化带、黄铁矿化带和石榴子石化带中的含量较其他蚀变带高，暗示了较为强烈的水岩反应过程。

表4 黄龙金矿主要蚀变岩相带金相关元素含量

Table 4Content of gold related elements in the main alteration rock facies of Huanglong gold deposit

蚀变	元素测试结果/（×10^-6）
蚀变	Au^*	Ag^*	Cu	Zn	Bi	V	Mo	Pb	Sb	Hg^*
硅化（1）	1.10	0.34	14.53	59.09	0.10	60.34	1.21	20.54	1.09	17.62
黑云母变斑晶化（2）	5.09	0.10	58.75	125.89	0.22	152.15	1.92	21.64	0.13	10.83
黄铁矿化（3）	1.16	0.32	84.06	117.34	0.34	151.51	6.85	20.60	0.40	2.55
石榴子石化（4）	2.15	0.09	73.20	180.97	0.42	188.29	1.59	31.12	0.17	0.80
碳化（5）	3.17	0.33	46.90	180.00	0.38	101.00	0.99	20.80	0.44	6.82
绢云母化（6）	1.03	0.17	50.00	0.10	0.07	0.19	7.50	25.15	0.40	2.29

注：带^*元素含量单位为×10^-9

依据金相关成矿元素对各蚀变岩进行Q型聚类分析，并在标准化原始数据后计算出样品欧氏距离矩阵，然后绘制出相应的样品聚类谱系图。从距离矩阵（表5）和谱系图（图6）可以看出，黑云母变斑晶化与碳化、石榴子石化、黄铁矿化关系最密切，与野外观察到的这几种蚀变叠加伴生现象一致，在蚀变叠加带部位往往出现金矿化。黑云母变斑晶化、石榴子石化、黄铁矿化同样可能代表了矿区内一期或多期热液活动形成的蚀变—矿化岩石组合。

表5 蚀变岩欧氏距离矩阵

Table 5 Euclidean distance matrix of altered rock

	1	2	3	4	5	6
1	0	5.090	5.139	6.494	4.080	4.580
2		0	4.031	3.738	3.001	4.729
3			0	3.950	3.098	3.955
4				0	3.859	5.270
5					0	4.773
6						0

图6

图6 各蚀变岩Q型聚类分析谱系图

Fig.6 Pedigree diagram of Q-type cluster analysis for each altered rocks

野外可见围岩受热液作用的烘烤褪色现象，黑云母变斑晶和石榴子石斑晶出现在矿化岩石或近矿围岩中，粒径为2~5 mm，显微镜下也能够观察到黑云母变斑晶、石英等颗粒的重结晶现象。结合区域构造演化史，根据前人研究资料^[1,23,28,30]和本次研究成果，黑云母变斑晶化、碳化、黄铁矿化和石榴子石化应属于区域变质阶段后期热液蚀变阶段的产物，大致为晚三叠世至早—中侏罗世（T₃-J_1-2），绢云母化应是区域变质阶段的产物，硅化则可能是石英脉型金矿的有利部位。

由相关系数矩阵（表6）可以看出，Au与Cu、Zn、Bi、V、Hg元素呈弱正相关性，从金相关成矿元素R型聚类分析谱系图（图7）中可以看出，当截取距离系数D=0.3时，Zn、Bi、V、Cu、Au、Mo和Pb元素聚为一类，Hg、Sb和Ag元素聚为一类。Cu、Zn、Pb和Au元素为典型的亲硫、热液成矿元素组合，Mo、Bi和V元素多富集于酸性岩体中，Cu、Zn、Pb、Au、Mo、Bi和V元素为一套中低温元素组合；Hg、Sb为低温元素，迁移能力强，Ag元素多与断裂或岩浆活动有关^[15]，表明金成矿可能经历了多期热液活动，并与断裂和岩浆热液活动有关。

表6 金相关成矿元素相关系数矩阵（值向量的余弦）

Table 6 Correlation coefficient matrix of gold-related metallogenic elements （cosine of the value vector）

	Au	Ag	Cu	Zn	Bi	V	Mo	Pb	Sb	Hg
Au	1	-0.435	0.116	0.506	0.257	0.446	-0.519	-0.116	-0.545	0.188
Ag		1	-0.377	-0.080	-0.057	-0.303	0.015	-0.717	0.725	0.366
Cu			1	0.423	0.652	0.644	0.413	0.355	-0.800	-0.813
Zn				1	0.931	0.834	-0.601	0.183	-0.437	-0.196
Bi					1	0.816	-0.298	0.294	-0.517	-0.495
V						1	-0.366	0.264	-0.531	-0.231
Mo							1	-0.021	-0.150	-0.539
Pb								1	-0.462	-0.593
Sb									1	0.698
Hg										1

因子分析是依据各自变量之间的某种内在联系，运用数学方法将关系复杂的多个自变量合成几种新的变量，这些新的合成变量提取了原来大量自变量的主要信息，从地球化学角度分析，这些新的合成变量中每一个变量都代表了一定的化学元素组合，相对合理的化学元素组合所形成的新的合成变量必然反映或暗示了一定的地质地球化学信息，从而可进行找矿、地质等研究^[12]。

图7

图7 金相关成矿元素R型聚类分析谱系图

Fig.7 Pedigree diagram of R-type cluster analysis of gold-related metallogenic elements

采用R型因子分析法（主成分分析法），并以累计方差贡献率大于85%为标准，对各蚀变岩石中与Au相关元素进行因子提取（表7），首先得到因子分析的初始解，在选取累计方差贡献率大于85%并得到3个因子的情况下（表7和表8），前3个特征值占全部特征值总和的87.04%，所以前3个主因子能够较好地反映各变量的变化情况。第一主因子方差贡献率为46.785%，第二主因子方差贡献率为25.627%，第三主因子方差贡献率为14.628%。在全部10个元素中，除了Pb元素的信息损失量较大外，其他变量共同度均在75%以上，总体表明提取后信息损失量较少，该提取结果较为合理，但可解释性较差。因此，对初始因子载荷矩阵进行正交旋转后，得到正交旋转因子载荷矩阵，其反映的化学元素组合更具合理性和可解释性。最终采用正交旋转因子载荷矩阵来划分与Au相关元素组合（表9），矿区蚀变岩石与金相关10种元素归结为3个因子。

正交旋转因子载荷矩阵中，F1代表Cu、Zn、Bi、V组合，F2代表Ag、Sb、Pb组合，F3代表Mo、Au、Hg组合。F1中Cu、Zn和Bi为亲硫元素，V为亲氧元素，为中低温热液组合元素；F2中Sb、Pb为亲硫元素，具有较强的迁移能力，Ag元素通常富集于断裂或岩浆活动中，可能代表金矿化的前缘或构造热液活动区；F3中Au为矿区主成矿元素，Hg与Au元素密切相关，Mo为中高温元素，常富集在酸性岩体中，可能代表本区酸性岩浆活动。

表7 因子分析特征值和累计方差贡献

Table 7 Factor analysis eigenvalue and cumulative variance contribution table

成分	初始特征值
成分	合计	方差贡献率/%	累计贡献率/%
F1	4.678	46.785	46.785
F2	2.563	25.627	72.412
F3	1.463	14.628	87.040

表8 公因子方差

Table 8Common factor variance

	初始	提取		初始	提取
Au	1	0.756	V	1	0.844
Ag	1	0.980	Mo	1	0.877
Cu	1	0.912	Pb	1	0.565
Zn	1	0.974	Sb	1	0.888
Bi	1	0.969	Hg	1	0.938

表9 正交旋转因子载荷矩阵

Table 9 Orthogonal rotation factor loading matrix

	F1	F2	F3		F1	F2	F3
Au	0.280	-0.368	0.736	V	0.853	-0.252	0.231
Ag	0.039	0.972	-0.183	Mo	-0.271	-0.153	-0.883
Cu	0.662	-0.499	-0.474	Pb	0.130	-0.726	-0.145
Zn	0.919	-0.060	0.356	Sb	-0.467	0.816	0.067
Bi	0.979	-0.105	-0.008	Hg	-0.406	0.549	0.687

综合分析认为，F1、F2可能代表了矿区中低温热液活动，与脆—韧性剪切带—变质热液活动有关。F3中Mo、Au组合暗示着本区金成矿可能与岩浆岩活动有关。Au在F1、F2上均有一定的载荷，所以金的成矿作用可能贯穿于脆—韧性剪切作用和岩浆活动的整个过程，可能存在多期叠加成矿作用。

5 讨论

5.1 脆—韧性剪切带与矿化蚀变之间的关系

黄龙金矿区内构造线、蚀变岩带的展布与地层走向方向大致相同，为NWW-近EW向（图8）。运用聚类分析法和因子分析法对矿区内金矿石和主要蚀变岩样品地球化学数据进行处理分析后，认为蚀变岩型金矿化与脆—韧性剪切带内断层和黑云母变斑晶化蚀变关系密切，金成矿作用可能经历了多期热液叠加，与岩浆热液有关。野外通常可见各种蚀变岩带发育在脆—韧性剪切带内，蚀变岩变形蚀变强度向剪切带边部逐渐减弱，表现出典型的与脆—韧性剪切变形作用相关的动力变质叠加热液变质作用的特征^{[1,2,28,29,30,31]}。

图8

图8 黄龙金矿区1/10 000构造—蚀变岩相图

Fig. 8 1/10 000 structure-altered lithofacies diagram in Huanglong gold deposit

1.黑云母变斑晶化；2.碳化；3.硅化；4.黄铁矿化；5.石榴子石化；6.绢云母化；7.矿体及编号；8.断层；9.脆—韧性剪切带及编号；10.S₂面理产状；11.S₂面理走向

5.2 金矿化垂向分带特征

据剪切带自深部至地表的变形与Au元素的迁移富集关系，可将成矿区划分为深部韧性或超韧性变形的成矿元素分异迁移区和中浅层次韧—脆性或脆性变形的成矿元素富集沉淀区^[32,33]，在此基础上，成矿元素富集沉淀区可划分为3个亚区，分别对应3种不同类型金矿化：（1）在韧—脆性转换带的高温高压环境下，剪切变形导致的岩石糜棱岩化作用强烈，形成大量的构造片岩，成矿热液受化学位差、构造应力和温压因素的控制，沿C面理或微裂隙向温压降低、构造应力释放的区位运移，并与围岩发生强烈的水岩反应，形成蚀变糜棱岩型金矿化，表现为含矿石英细脉或黄铁矿呈拔丝状构造顺面理发育；（2）在韧—脆性转换带以上、脆性变形域以下，剪切变形的产物主要是微定向的碎粉岩或碎粒岩，成矿热液运移至该变形带，形成构造蚀变岩型金矿化；（3）在地表浅层次，剪切变形主要形成脆性断层或节理裂隙，成矿热液沿断层或节理裂隙充填，形成石英脉型金矿化（图9）。

图9

图9 剪切带变形域与金矿化类型关系^[32,33]

Fig.9 Relationship between deformation domain of shear zone and gold mineralization^[32,33]

1.蚀变糜棱岩型矿化；2.构造蚀变岩型矿化；3.石英脉型矿化

黄龙金矿金沟矿段在海拔600 m附近以韧性构造变形为主，岩石片理化（S₂面理）非常发育，石英脉型金矿化少见，主要的矿化蚀变类型为蚀变糜棱岩型金矿化；在硝磺硐矿段海拔800 m附近及以上，脆性构造占据主导地位，发育有断层破碎带和节理等，并出现大量规模不等的石英脉，主要金矿化类型以石英脉型为主（图9）。而在韧性变形与脆性变形过渡部位，即韧—脆性转换带，石英脉型金矿化与构造蚀变岩型金矿化共存，与陈柏林^[32]提出的剪切带变形域和金矿化类型关系模式基本一致。主量元素Q型聚类分析显示，蚀变岩型金矿化与硅化相关性最差，与黑云母变斑晶化、碳化相关性较好，而硅化可能与石英脉型金矿化关系密切，代表着矿区脆—韧性剪切带型的2种矿化类型。

5.3 岩浆期后热液对金成矿的叠加改造

岩浆岩Au元素化学分析显示，黄龙矿区观音河花岗闪长岩脉中2件样品Au元素含量分别为0.20×10^-6和0.11×10^-6，冯明伸等^[2]、白龙安^[5]和高怀雄等^[24]分别对该区及邻区产出的岩浆岩脉进行了Au元素化学分析，结果显示岩浆岩脉均有不同程度的矿化。赵进江等^[31]对黄龙矿区邻区长沟矿区金矿石中的黄铁矿S同位素和含矿石英脉H、O同位素进行了研究，黄铁矿S同位素δ³⁴S为6.3×10^-3和1.4×10^-3，均值为3.3×10^-3，接近岩浆硫，表明岩浆热液可能参与了该区的金成矿作用。H、O同位素测试结果显示，样品落在大气降水范围内，有个别点落在岩浆水范围内，表明岩浆流体提供了物源或热源，对金矿的后期叠加富集产生了积极影响。

金相关成矿元素正交旋转因子载荷矩阵中，F1中Cu、Zn和Bi为亲硫元素，V为亲氧元素，为中低温热液组合元素；F2中Sb、Pb为亲硫元素，具有较强的迁移能力，Ag一般富集于断裂或岩浆活动中，可能代表金矿化的前缘或构造热液活动区；F3中Au为矿区主成矿元素，Hg与Au元素具有密切关系，Mo为中高温元素，常富集在酸性岩体中，可能代表本区酸性岩浆活动。综合分析认为，F1、F2可能代表了矿区中低温热液活动，与脆—韧性剪切带—变质热液活动有关。F3中Mo、Au元素组合暗示着本区金成矿可能与岩浆岩活动有关。Au在F1、F2上均有一定的载荷，所以金的成矿作用可能贯穿于脆—韧性剪切作用和岩浆活动的整个过程。

5.4 成矿演化模式

已有的区域脆—韧性剪切带内黑云母⁴⁰Ar-³⁹Ar测年数据显示，本区控矿的脆—韧性剪切带形成于222~161 Ma，为晚三叠世至早—中侏罗世，对应晚印支—早燕山期^{[24,25,26,27,28,29,30]}，表明本区韧性剪切作用具有多阶段且长期活动的特征，矿区存在多期热液叠加成矿作用。2017年获得的黄龙金矿西北部观音河花岗闪长岩脉和邻区沈坝金矿区柳坑矿段黑云母花岗细晶岩的LA-ICP-MS单颗粒锆石U-Pb年龄加权平均值分别为（180.2±3.6）Ma和（176.0±1.9）Ma，2件样品锆石年龄接近，均为早侏罗世，属于早燕山期。然而，有关本区的成矿年代数据鲜有报道，高怀雄等^[24]对黄龙金矿区西部羊坪湾金矿的载金黄铁矿进行了Rb-Sr同位素年龄测试分析，结果显示其形成年龄为（208±0.88）Ma，为晚三叠世，属于晚印支—早燕山期，若该年龄与黄龙金矿成矿年龄相近，则早燕山期花岗岩类岩脉稍滞后于成矿。因此，黄龙金矿可能的成矿模式为：在韧性剪切带活动的同时，动力变质热液混合其他类型热液流体（大气水和岩浆热液等）^[1]，混合流体顺构造裂隙流动，并萃取围岩中的相关成矿元素，趋向于韧性剪切带中温压降低的区带流动，即韧性变形向脆性变形的转换带，同时伴有成矿流体与围岩的强烈水岩反应，形成了矿区广泛发育的黄铁矿化、黑云母变斑晶化和硅化带等蚀变岩相带^[1,3,4,5,7]。石榴子石和黑云母变斑晶电子探针温压计分析结果显示，黑云母变斑晶化和石榴子石化蚀变岩的形成温度较高，在360~500 ℃之间^[21]，该温度不利于Au元素的沉淀成矿，但有利于Au元素的活化迁移，最终在脆—韧性转换带中的脆性断层破碎带（即减温降压扩容带）沉淀成矿。

因此，下一步找矿方向或工程布置应选择矿区外围或深部脆—韧性剪切作用、岩石片理化作用强烈及与金相关的蚀变带发育或蚀变叠加部位，即应力构造—热液活动—水岩反应集中部位，具有较好的找矿前景。

6 结论

（1）主量元素Q型聚类分析结果显示，蚀变岩型金矿化与脆—韧性剪切带内断层具有密切关系，与黑云母变斑晶化蚀变关系密切。主量元素R型聚类分析结果显示，TFe₂O₃与TiO₂、Al₂O₃、K₂O相关系数较大，所以黄铁矿化与黑云母变斑晶化的关系较紧密，金矿化往往出现在黑云母变斑晶化和黄铁矿化叠加带中。

（2）金相关元素Q型聚类分析表明，黑云母变斑晶化、碳化、黄铁矿化和石榴子石化蚀变相关性高，其叠加带是蚀变岩型金矿的有利部位，应为区域变质晚期热液蚀变阶段的产物。R型聚类分析表明，Au与Cu、Zn、Bi、V、Hg元素呈弱正相关性，表明金成矿作用可能经历了多期热液叠加，并与岩浆热液有关。

（3）R型因子分析表明，3个主成分因子F1、F2、F3分别代表了构造—热液作用和岩浆热液作用的存在，Au元素在3个因子上都有一定的载荷，表明矿区金成矿可能贯穿于本区脆—韧性剪切带和岩浆岩活动过程，成矿具有多期叠加的可能。

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