青海赛坝沟金矿辉长岩地球化学组成及成因分析

图1 赛坝沟区域矿床分布图（据唐名鹰等，2021修改）

1.第四系；2.沙柳河高压—超高压变质岩；3.滩间山群；4.蛇绿混杂岩；5.中奥陶世花岗岩；6.早志留世花岗岩；7.早石炭世花岗岩；8.中—晚泥盆世牦牛山组；9.辉长岩；10.斜长角闪岩；11.变粉砂岩；12.断层及糜棱岩带；13.地质界线

Fig.1 Distribution map of ore deposits in the Saibagou area（modified after Tang et al.，2021）

图2

图2 柴北缘大地构造位置图（据唐名鹰等，2021修改）

Fig.2 Geotectonic location map of the northern Qaidam Basin（modified after Tang et al.，2021）

2 矿床地质特征

赛坝沟金矿体多数发育在NW向脆—韧性剪切带内，目前矿区共圈定有Ⅱ号、Ⅲ号、Ⅳ号和Ⅴ号等矿体群，共有11条矿体，分别为Ⅱ-1、Ⅱ-2、Ⅱ-3、Ⅱ-4、Ⅲ-1、Ⅲ-2、Ⅳ-1、Ⅳ-2、Ⅳ-3、Ⅴ-1和Ⅴ-2（图3）。矿体呈细脉状、分支脉状、不规则状和透镜状产出，沿走向方向存在矿体的尖灭重现和膨胀夹缩等现象（丰成友等，2002）。同时，矿体产状变化较为剧烈，走向呈NW-SE向，倾向NE，少数矿体受地表重力性蠕变作用的影响，其形态发生弯曲变形，使得矿体靠近地表的部分朝SW向倾斜，深部矿体转为NE向倾斜（童海奎等，2009）。

图3

图3 赛坝沟金矿地质图（据唐名鹰等，2021修改）

1.第四系；2.斜长角闪岩；3.英云闪长岩；4.石英闪长岩；5.辉长岩；6.花岗斑岩；7.二长闪长玢岩；8.闪长岩脉；9.地质界限；10.断层及推测断层；11.逆断层；12.碎裂岩化蚀变破碎带；13.金矿体；14.采样点

Fig.3 Geological map of Saibagou gold deposit（modified after Tang et al.，2021）

金矿石类型主要有2种，分别是石英脉型和构造蚀变岩型（黄铁绢英岩化糜棱岩），且这2类矿石常常表现出空间上的共生性和分带性。矿石矿物主要有自然金、黄铁矿、黄铜矿和银金矿等，脉石矿物主要为石英，含有部分斜长石、绢云母和绿泥石等（图4）。矿石构造多数表现为浸染状特征（唐名鹰等，2016），也发现有条带状和细脉浸染状。金矿物多数以细粒或微粒的自然金形式存在，也赋存有少量明金。自然金多数以细粒或不规则粒状赋存于脉石矿物间隙内，形成粒间金，其粒径范围在0.005~0.025 mm之间；也有部分自然金填充在岩石的裂缝间，形成裂隙金；此外，黄铁矿中也存在少量的包裹金。在赛坝沟金矿中，与金矿体形成具有强烈相关性的围岩蚀变有黄铁矿化、褐铁矿化、硅化和绢云母化（丰成友等，2002）。

图4

图4 辉长岩样品及镜下照片

（a）、（b）赛坝沟金矿发育绿泥石化的块状构造辉长岩；（c）、（d）赛坝沟金矿辉长岩显微镜照片Cal-粒状方解石；Hb-长柱状角闪石；Pl-板状斜长石；Q-他形晶粒状石英；Py-黄铁矿；Lm-褐铁矿

Fig.4 Gabbro samples and microscopic photographs

3 样品采集与测试

本研究样品均采自赛坝沟金矿矿体周围去掉风化层后的新鲜辉长岩，共采集了9件岩石样品。全岩样品由青海省核工业地质局和广东澳实矿物实验室进行主量、微量及稀土元素含量检测，并制成相应的岩矿物光薄片。测试样品采用融离法电感耦合等离子体质谱法（ME-MS81）和射线荧光光谱仪低硫低氟岩石主量分析法（P61-XRF26FsX）进行测试，2种方法的分析精度相对标准偏差（RSP）小于10%，相对误差优于10%。数据分析过程中采用Sun et al.（1989）原始地幔值和Taylor et al.（1985）球粒陨石值对测试数据分别进行微量元素和稀土元素的标准化处理。

岩矿物光薄片观察结果显示，赛坝沟金矿辉长岩岩石组成较为复杂，主要由斜长石、角闪石、钾长石、石英、方解石及少量金属矿物组成，斜长石占岩石总量的50%以上，其次为角闪石、钾长石和石英，可见绿泥石化、纤闪石化和帘石化，同时矿区部分辉长岩可见与石英脉型金矿类似的同期烟灰或灰白色石英脉，且均为后期侵入脉体。金属矿物主要有磁铁矿、黄铁矿、褐铁矿和钛铁矿等，均为微量，具有半自形晶粒结构，黄铁矿均为黄白色，均质，单体粒径小于0.4 mm，其周围与褐铁矿发生交代作用，存在交代残余结构和交代假象结构（图4）。图4（a）和图4（b）是存在不同程度绿泥石化的辉长岩标本照片，说明金矿辉长岩绿泥石化程度是存在差异的，图4（c）是辉长岩脉石矿物的镜下照片，图4（d）是辉长岩金属矿物的镜下照片，可以看出，二者区别比较明显。

4 地球化学特征

4.1 主量元素

赛坝沟金矿9件岩石样品的主量成分分析结果（表1）表明，9件岩石样品的SiO₂含量在44.12%~52.23%之间，平均值为47.36%。全碱含量（K₂O+Na₂O）在1.40%~3.99%之间，平均值为2.18%，其中Na₂O含量普遍高于K₂O含量，一般为2~6倍，有些达到19倍，表现出明显的富钠特质。Al₂O₃含量在11.57%~17.67%之间，平均值为14.39%。碱铝比指数（A/NK）在2.16~7.34之间，铝过饱和度指数（A/CNK）在0.42~0.83之间，属于准铝质岩石（刘飞等，2021）。Fe₂O₃、CaO和MgO含量较高，其中Fe₂O₃含量在5.97%~15.19%之间，平均值为11.11%。CaO含量在7.2%~17.32%之间，平均值为11.37%。MgO含量在4.98%~13.91%之间，平均值为7.96%。TiO₂、MnO、P₂O₅和SO₃含量均未超过1%。

表1 辉长岩主量成分分析结果

Table 1 Analysis results of main components of gabbro

组分	样品编号及分析结果/%
组分	SBG-1	SBG-2	SBG-3	SBG-4	SBG-5	SBG-6	SBG-7	SBG-8	SBG-9
SiO₂	46.98	46.20	45.35	50.89	52.23	48.04	44.12	45.01	47.46
TiO₂	0.37	0.12	0.61	0.36	0.38	1.18	0.81	0.63	1.61
Al₂O₃	13.12	15.28	16.17	13.89	14.64	11.57	17.67	15.06	12.12
TFe₂O₃	11.12	5.97	11.97	10.78	11.28	9.85	13.43	10.43	15.19
MnO	0.18	0.13	0.13	0.19	0.18	0.18	0.22	0.17	0.23
MgO	9.53	13.91	4.98	5.09	5.90	10.48	6.16	9.15	6.42
CaO	11.35	14.01	17.32	10.27	8.15	12.02	11.64	10.37	7.20
Na₂O	1.18	0.89	1.52	1.18	1.58	1.83	1.74	2.33	2.64
K₂O	0.30	0.57	0.08	0.22	0.16	2.16	0.24	0.57	0.44
P₂O₅	0.02	0.01	0.08	0.07	0.07	0.50	0.16	0.12	0.15
SO₃	0.02	0.01	0.01	0.02	0.01	0.05	0.37	0.01	0.09
LOI	5.82	2.89	1.80	7.04	5.42	2.16	3.43	6.16	6.45
Total	99.99	99.99	100.02	100.00	100.00	100.02	99.99	100.01	100.00

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由全碱—硅（TAS）分类图（图5）可以看出，本次测试的9件样品基本均位于碱性辉长岩、亚碱性辉长岩及辉长闪长岩区域内，属于辉长岩大类，与野外初步鉴定结果相符。其中，SBG-6号样品落在碱性辉长岩区域，SBG-4号和SBG-5号样品落在辉长闪长岩区域，其余样品均落在亚碱性辉长岩区域。由Nb/Y-Zr/ P₂O₅图解［图6（a）］中的结果（郭喜运，2021）可知，来自赛坝沟金矿的9件岩石样品均落在拉斑玄武岩区域内。在硅钾图解［图6（b）］中，岩石样品绝大多数位于钙碱性系列和低钾（拉斑）系列内，只有SBG-6号样品落在钾玄岩系列。

图5

图5 全碱—硅（TAS）分类图（Middlemost，1994）

1-橄榄辉长岩；2a-碱性辉长岩；2b-亚碱性辉长岩；3-辉长闪长岩；4-闪长岩；5-花岗闪长岩；6-花岗岩；7-硅英岩；8-二长辉长岩；9-二长闪长岩；10-二长岩；11-石英二长岩；12-正长岩；13-副长石辉长岩；14-副长石二长闪长岩；15-副长石二长正长岩；16-副长正长岩；17-副长深成岩；18-霓方钠岩/磷霞岩/粗白榴岩

Fig.5 Total alkali-silica（TAS） classification diagram（Middlemost，1994）

图6

图6 Nb/Y-Zr/ P₂O₅图解（Miyashiro，1974）和硅钾图解（Artiola，1994）

Fig.6 Nb/Y-Zr/ P₂O₅ diagram（Miyashiro，1974） and silicon-potassium diagram（Artiola，1994）

4.2 微量元素

赛坝沟金矿区9件岩石样品的微量元素测试数据如表2所示，获得的微量元素原始地幔标准化曲线如图7所示。由图7可知，9件岩石样品在蛛网图中的曲线形态大致相同，均强烈富集大离子亲石元素Sr（除SBG-6样品之外），强烈亏损高场强元素Nb，富集Sm等元素。高场强元素Nb的强烈亏损通常被认为是典型的陆壳岩石或俯冲带火山岩形成的重要标志，是由于陆壳物质在岩浆演化进程中在地幔源区产生了混染（肖福权等，2021）。大离子亲石元素Sr的强烈富集通常被认为是橄榄玄武岩、幔源金伯利岩或大陆碱性玄武岩形成的重要标志（谢建成等，2012；任文秀等，2020；余君鹏等，2021）。赛坝沟金矿9件岩石样品同时具有以上2种元素分配特征，暗示着赛坝沟金矿的辉长岩原始岩浆为来自地幔的碱性玄武质岩浆。

表2 辉长岩微量元素分析结果

Table 2 Analysis results of trace element of gabbro

组分	样品编号及分析结果/（×10^-6）
组分	SBG-1	SBG-2	SBG-3	SBG-4	SBG-5	SBG-6	SBG-7	SBG-8	SBG-9
Rb	7.60	39.90	0.90	8.30	8.70	148.00	4.30	8.00	5.40
K	2 500	4 600	700	1 800	1 200	17 700	1 900	4 800	3 700
Ba	182.50	108.00	19.20	77.40	43.60	1 250	92.60	105.50	80.10
Th	0.53	0.16	0.52	0.45	0.59	12.60	0.97	1.37	0.54
U	0.33	0.05	0.64	0.12	0.15	4.00	0.27	0.20	0.35
Nb	0.40	0.30	2.50	1.10	1.20	16.30	3.60	1.40	4.90
Sr	555	187	977	275	297	1 105	534	300	135
P	90	30	340	290	300	2 090	730	520	640
Zr	14	4	44	15	15	484	23	49	112
Hf	0.40	0.10	1.10	0.50	0.50	10.50	0.90	1.30	2.90
Ti	2 120	700	3 610	2 080	2 180	6 850	4 610	3 760	9 360
Y	7.80	4.40	15.90	11.20	11.70	35.10	20.70	18.80	37.60
Yb	0.86	0.46	1.59	1.27	1.22	2.7	2.01	1.74	3.76
Lu	0.14	0.07	0.25	0.21	0.21	0.40	0.30	0.26	0.57
Zn	44	37	38	67	69	97	95	71	118
Sc	49.70	35.00	23.70	45.50	44.50	29.20	42.50	39.20	45.60
Cr	340	1 630	200	80	100	620	20	530	40
Co	45.60	35.60	20.50	26.00	28.40	33.00	38.30	44.30	47.70
Cd	0.03	0.04	0.09	0.09	0.05	0.12	0.08	0.08	0.09
Ag	0.01	0.01	0.01	0.01	0.01	0.01	0.03	0.01	0.16
Be	0.11	0.05	0.52	0.23	0.36	3.19	0.33	0.38	0.42
As	4.90	2.00	2.50	4.40	6.50	3.50	3.30	3.80	4.00
Bi	0.02	0.09	1.15	0.04	0.03	0.21	0.04	0.02	0.01
Cu	125.50	1.50	3.30	109.50	157.00	45.50	154.50	7.00	147.00
Ga	11.55	10.05	27.70	14.35	13.50	18.15	21.30	14.90	19.50
Ge	0.20	0.18	0.18	0.16	0.16	0.32	0.25	0.30	0.27
In	0.043	0.022	0.100	0.058	0.051	0.084	0.073	0.057	0.097
Mo	0.52	0.32	1.70	0.46	0.78	0.45	0.54	0.23	0.29
Zr/Ba	0.076	0.037	2.29	0.20	0.34	0.38	0.25	0.46	1.40

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图7

图7 微量元素原始地幔标准化蛛网图

Fig.7 Standardized spider diagram of the primitive mantle for trace elements

4.3 稀土元素

赛坝沟金矿区9件岩石样品的稀土元素测试数据如表3所示，获得的稀土元素球粒陨石标准化曲线如图8所示。由图8可知，SBG-2和SBG-6样品配分模式的变化趋势与其余样品不同，推测其可能是由后期岩浆热液的淋滤萃取和叠加改造引起的，导致稀土元素分布特征相比其余7件样品发生了明显的偏移。其余7件样品的配分模式表现出良好的相似性，说明配分模式的总体变化趋势是一致的，7件样品全部呈现出微右倾的轻稀土富集特点，La_N/Yb_N比值在1.11~3.60之间，平均值为2.47，LREE/HREE比值在1.95~3.75之间，平均值为3.13，表明赛坝沟金矿区辉长岩轻重稀土存在一定的分异作用，但强度普遍较弱（贺鹏丽等，2020），7件样品稀土总量（∑REE）在19.32~66.78 mg/kg之间，变化范围较大。

表3 辉长岩稀土元素分析结果

Table 3 Analysis results of rare earth element of gabbro

组分	样品编号及分析结果/（×10^-6）
组分	SBG-1	SBG-2	SBG-3	SBG-4	SBG-5	SBG-6	SBG-7	SBG-8	SBG-9
La	3.00	0.90	4.60	4.40	6.50	69.60	9.10	7.40	6.20
Ce	6.00	1.70	9.30	9.30	11.70	155.00	21.70	17.10	17.00
Pr	0.78	0.19	1.33	1.06	1.24	19.60	2.84	2.17	2.49
Nd	3.40	0.90	6.60	4.70	5.50	78.10	13.30	9.70	12.80
Sm	0.94	0.35	1.94	1.31	1.35	14.95	3.49	2.58	4.13
Eu	0.35	0.21	0.75	0.47	0.44	3.22	1.05	0.83	1.49
Gd	1.11	0.53	2.33	1.72	1.77	11.40	3.45	2.68	5.46
Tb	0.19	0.10	0.41	0.28	0.29	1.50	0.57	0.47	0.95
Dy	1.28	0.68	2.55	1.72	1.88	7.16	3.47	2.91	6.11
Ho	0.29	0.16	0.6	0.39	0.42	1.29	0.73	0.64	1.31
Er	0.85	0.46	1.73	1.24	1.15	3.28	2.03	1.85	3.91
Tm	0.13	0.07	0.26	0.19	0.18	0.47	0.30	0.27	0.60
Yb	0.86	0.46	1.59	1.27	1.22	2.70	2.01	1.74	3.76
Lu	0.14	0.07	0.25	0.21	0.21	0.40	0.30	0.26	0.57
∑REE	19.32	6.78	34.24	28.26	33.85	368.67	64.34	50.60	66.78
LREE	14.47	4.25	24.52	21.24	26.73	340.47	51.48	39.78	44.11
HREE	4.85	2.53	9.72	7.02	7.12	28.20	12.86	10.82	22.67
LREE/HREE	2.98	1.68	2.52	3.03	3.75	12.07	4.00	3.68	1.95
La_N/Yb_N	2.36	1.32	1.96	2.34	3.60	17.42	3.06	2.87	1.11
&Eu	1.05	1.49	1.08	0.96	0.87	0.73	0.91	0.96	0.96
&Ce	0.90	0.93	0.87	0.99	0.91	0.97	0.99	0.99	1.01

注：&Eu=2（Eu_岩/Eu_球）/（Sm_岩/Sm_球+Gd_岩/Gd_球）；&Ce=2（Ce_岩/Ce_球）/（La_岩/La_球+Pr_岩/Pr_球）

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图8

图8 稀土元素球粒陨石标准化分布模式图

Fig.8 Standardized distribution pattern diagram of rare earth element spheroidal meteorites

5 讨论

微量元素之间的比值可以合理地解释岩浆的起源，目前公认的较有效的是La/Nb和Zr/Ba比值，岩石圈地幔的岩浆通常会表现出变化的La/Nb比值和小于0.20的Zr/Ba比值，软流圈地幔的岩浆则以较恒定的La/Nb比值（约为0.70）和大于0.20的Zr/Ba比值为主要特征（Depaolo et al.，2000）。赛坝沟金矿辉长岩岩石样品的La/Nb比值为1.27~7.50，变化范围较大，Zr/Ba比值在0.037~2.290之间，大部分在0.20附近（表2），表现出明显的岩石圈地幔来源特点（Shi et al.，2020），说明赛坝沟金矿岩石的岩浆应是来源于岩石圈地幔的岩浆。赛坝沟金矿辉长岩全碱含量较高，Na、Al、Sr元素及轻稀土元素相对富集，亏损Nb、Ti等元素，且在Rb/Y-Nb/Y比值图解（图9）中，样品表现出较弱的地壳混染俯冲带富集特征（Duan et al.，2017；廖宇斌等，2020；肖福权等，2021）。综上，赛坝沟金矿辉长岩类的初始岩浆主要来自于岩石圈地幔，混有少量的地壳物质（Depaolo et al.，2000；章宝月等，2019）。

图9

图9 Rb/Y-Nb/Y比值图解（Duan et al.，2017）

Fig.9 Diagram of the Rb/Y-Nb/Y ratio（Duan et al.，2017）

岩石中La和Sm元素的变化特征，可以有效地判断初始岩浆的上涌演化特点，具有水平分布关系的一般表示为分离结晶作用，表现为正相关的暗示着部分熔融作用的存在。由赛坝沟金矿辉长岩的La-La/Sm图解［图10（a）］可知，样品表现出明显的正相关性，暗示着部分熔融在初始岩浆上涌演变中是存在的。La/Yb-Nb/Ta图解和Th/Nb-Ce/Nb图解则是反映同化混染作用的有效手段，如果样品表现出明显的正相关性，通常可确定有同化混染的发生（邢凤鸣等，1995；刘一鸣等，2018；马承等，2021）。由赛坝沟金矿的La/Yb-Nb/Ta图解［图10（b）］和Th/Nb-Ce/Nb图解［图10（c）］可知，样品表现出明显的正相关性，表明同化混染在初始岩浆的演变进程中是存在的。

图10

图10 La-La/Sm图解、La/Yb-Nb/Ta图解和Th/Nb-Ce/Nb图解（肖福权等，2021）

Fig.10 La-La/Sm diagram，La/Yb-Nb/Ta diagram and Th/Nb-Ce/Nb diagram（Xiao et al.，2021）

由图11可知，赛坝沟金矿辉长岩的SiO₂含量与Al₂O₃、MgO、P₂O₅、CaO、TiO₂、Fe₂O₃大多表现出一定的相关关系，当岩石中SiO₂含量增加时，辉长岩中Al₂O₃、MgO、P₂O₅、CaO、TiO₂和Fe₂O₃含量逐渐下降，表现为负相关性，说明岩浆在演化进程中发生了黑云母、铁的氧化物、磷灰石及斜长石等矿物的结晶分异作用（MacDonald et al.，2001）。哈克图解中，随着SiO₂含量的升高，Al₂O₃和P₂O₅含量逐渐降低，表明岩浆中斜长石和磷灰石的结晶分离（Hoskin et al.，2000），磷灰石是全配分型矿物，通常表现为Eu元素的负异常，其结晶分异可以有效弥补岩浆中由于斜长石分离所产生的Eu元素的亏损，这可能是辉长岩中Eu元素并未出现负异常的重要原因（Hoskin et al.，2000；Liu et al.，2019）。

图11

图11 哈克图解

Fig.11 Harker diagram

综合以上研究认为，赛坝沟金矿的辉长岩初始岩浆可能起源于岩石圈地幔的碱性玄武质岩浆，其在上涌过程中对下地壳发生底侵作用，产生部分熔

融，促使了深部初始岩浆房的形成，且在后续侵位到地壳浅部的演化过程中经历了一定程度的同化混染作用和较强的分离结晶作用。赛坝沟矿区辉长岩发育中等，结合辉长岩岩相学观测结果和该地质体金含量推断，深部初始岩浆房极为可能是后续赛坝沟金矿成矿的物质和动力来源。

6 结论

（1）赛坝沟金矿的辉长岩类主要为碱性和亚碱性辉长岩，绝大多数属于钙碱性系列和低钾（拉斑）系列，但也有少量的钾玄岩系，具有全碱含量较高，Na、Al、Sr元素以及轻稀土元素相对富集，亏损Nb、Ti等微量元素的特征。稀土元素配分模式图表现出向右倾斜的轻稀土富集特点，La_N/Yb_N平均值为4.0，LREE/HREE平均值为3.96，轻、重稀土存在相当程度的分异现象，稀土元素总量变化较为剧烈。

（2）赛坝沟金矿辉长岩的岩浆演化较为复杂，其初始岩浆是起源于岩石圈地幔的碱性玄武质岩浆，其在上涌过程中对下地壳进行底侵作用，产生部分熔融，促使深部初始岩浆房的形成，并在侵位到地壳浅部的演化过程中经历了一定程度的同化混染作用和较强的分离结晶作用。

（3）通过辉长岩的野外调查及岩相学观测结果，并结合其金含量表现为高值的特点推断，促使该地区辉长岩形成的深部初始岩浆房极有可能是后续赛坝沟金矿成矿的物质和动力来源。

http://www.goldsci.ac.cn/article/2022/1005-2518/1005-2518-2022-30-5-664.shtml

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