青海东昆仑中段五龙沟金矿床地质地球化学特征与成因研究

绪论1.1选题依据及研究意义青海东昆仑中段五龙沟地区有丰富的矿产资源,是非常重要的找金区域,一直以来都有着"金腰带"的美名。五龙沟金矿地理位置位于整个东昆仑地区的中北区域,是青海省发现较早且开采程度较高,地质找矿工作多其次开展累计长达30余年,多次评价、审批、开采使得五龙沟矿区具备了相对完善的开采系统,找矿潜力评价非常高。（2）总结五龙沟集矿区金矿成因及成矿模式为东昆仑中段地区的找矿工作提供新思路，为地质背景相似区域的矿产勘查研究思路和研究方法提供示范意义。1.2研究区交通位置和自然地理条件五龙沟金矿区位于青海省都兰县境内，矿区整体地貌特征地貌上高山耸立，山势陡峭，林木覆盖率高，海拔高度相对较高约在3000--5000m范围内，相对高差平均在750米以上；矿区内气候干燥、空气质量良好。矿区气候归属高原大陆性型气候，也是国内典型的干旱荒漠区域。年平均气温4-5℃；气温最高达到34℃，最低气温是-22℃。降雨量达到每年40mm，主要降水期为每年的6到8月份。研究区内主要产业以开发矿产为主，几乎没有农牧业。现将具体交通位置图展示如下图1.1。图1.1交通位置图Figure1.1trafficlocationmap1.市区；2.乡镇；3.铁路；4.国道；5.水系；6.工作区；7.湖泊；8.县界1.3五龙沟地区工作科研研究现状表1.1五龙沟以往工作表汇总 Table1.1SummaryofpreviousworksheetsinWulonggou表1.2五龙沟以往科研工作汇总表Table1.2SummaryofpreviousscientificresearchworkinWulonggou1.4研究内容及研究方法1.4.1研究内容1.搜集相关文献资料进行分析、研究、总结资料的收集与整理：主要收集关于五龙沟金矿区域地质资料，典型矿山的生产报告、科研报告、相关的学位论文以及科研著作等资料,查阅大量关于该区内岩石矿物的脉岩特征、地球化学特征、围岩矿化特征、成矿联系等多方面的文献资料,为本次工作提供殷实依据。2.脉岩矿化成因分析在对研究区内所采脉岩样品进行野外描述、室内鉴定、镜下处理及必要的化学分析与数据处理,通过分析结果结合前人研究成果探讨脉岩地质特征、地球化学特征和成因研究。3.成因类型以及成矿类型探讨通过数据分析结果结合已有成矿类型特征进行浅析探讨。1.4.2研究方法以成矿系列理论为前提，结合四年所学专业知识，本着产、学、研实用原则，尝试开展综合性研究浅析。在充分了解研究区概况，搜集理解前人研究成果的基础上，有选择性、有目的性地进行野外实地调查采样和室内测试分析，通过对五龙沟金矿地质特征、地球化学特征、成岩成矿构造背景研究，分析数据概括特征，确定矿床成因机制。2区域地质特征2.1区域地质背景五龙沟金矿区位于青海省都兰县境内，更具体的位置在柴达木盆地南部边缘的东昆仑北部断块山区，五龙沟金矿区构造位置属于造山带，金矿形成于印支期旋回拼合阶段的构造环境。前人研究认为在东昆中断裂带和东昆南断裂带发育的两条蛇绿岩带，代表了原特提斯洋和古特提斯洋的存在区位，原特提斯洋和古特提斯洋存在时间分别大致为新元古代-早泥盆世和石炭纪-晚三叠世。详细位置见下图（图2.1）。东昆仑造山带位于青藏高原北部，北邻柴达木陆块，南邻巴颜喀拉—松潘甘孜造山带，东西延1500km，记录着青藏高原拼合的早期历史（图2.2）。区内发育有昆中、昆北、昆南3条大型近东西向的区域性断裂；据此特征将整个区域划分为东昆北带、东昆中带和东昆南带3个次级构造单元。五龙沟矿区就位于东昆中带中的东部区位（图2.2）。图2.1五龙沟金矿床所处大地构造位置示意图Fig.2.1schematicdiagramofthetectoniclocationoftheWulonggougolddeposit图2.2(a)中国区域构造略图;(b)东昆仑地质简图Fig.2.2.(a)RegionaltectonicMapofChina;(b)EastKunlunGeologicalMapaccordingtoYuanetal.2.2区域地层东昆仑造山带的地质构造充满了复杂性，东昆仑三大构造集中带，昆中带与昆北带地层划分可归到一起，昆南带单独划分。昆中昆南昆北所有地层单元，如图2.3所示。2.2.1元古界地质年代五龙沟矿区东昆中、东昆北带元古界的主要地层是古元古代金水口群白沙河组与小庙沟组、冰沟群丘吉东沟组与狼牙山组，岩性为变质岩，昆南带元古界的主要地层万宝沟群苦海杂岩。2.2.2奥陶-志留系地质年代五龙沟矿区东昆中、东昆北带奥陶-志留系的主要地层有滩涧山群；昆南该时代地层纳赤台群哈拉巴依沟组、石炭厂组、水泥厂组，岩性为千枚岩系。2.2.3泥盆系五龙沟矿区东昆中、东昆北泥盆系的主要地层岩相是海陆交互相沉积，东昆中带与东昆北泥盆系的主要地层为牦牛山组，牦牛山组又划分为哈尔孔组和黑山沟组。东昆南没有该时期地层出露。2.2.4石炭系地质年代五龙沟矿区东昆中、东昆北带石炭系地层早晚石炭世打柴沟组、蹄敖苏组、大干沟组、石拐子组；岩性炭质页岩、粉砂岩夹石灰岩。东昆南带石炭系地层为浩特洛洼组；岩性砂岩、灰岩。2.2.5二叠系五龙沟矿区东昆中、东昆北没有二叠系地层，东仑南二叠系地层布青山群马尔争组、树维门科组，两者整合接触，海陆交互相沉积；岩性白云质灰岩、生物灰岩等。地层中现动物化石和燧石条带。2.2.6三叠系五龙沟矿区东昆中、东昆北三叠纪地层有鄂拉山组；东昆仑南三叠纪地层有八宝山组、闹仓坚沟组、洪水川组；沉积类型复杂，接触关系复杂；岩性页岩、灰岩，该地层为主要成矿地层。2.2.7侏罗-白垩系五龙沟矿区东昆中、东昆北侏罗系地层有采石岭组、大煤沟组，两者接触关系整合接触。白垩系地层有犬牙沟组。东昆南侏罗系地层羊曲组；与白垩纪万秀组不整合接触；岩性页岩、碎屑岩。侏罗系地层现膏岩层、煤层。2.2.8新生界五龙沟矿区东昆中、东昆北新生代地层有第四纪七个泉组、新近纪狮子沟组、油砂山组、干柴沟组，七个泉组与狮子沟组不整合接触，其余各组之间为整合接触。东昆南新生代地层曲果组、五道梁组，岩性粉砂岩、砾岩。图2.3东昆仑地层年代划分图2.3区域构造研究区有三大断裂构造集中分布带，三大断裂带分布方向一致，覆盖区域最大的是萤石沟—红旗沟断裂构造集中分布带。长度约为4千米到60千米范围内，宽度小到1千米大到10千米不等。各个分布带内构造发育，矿点分布密集程度不同。既有相似又有不同之处，下文将分别介绍三大断裂构造集中带。2.3.1岩金沟断裂构造集中分布带岩金沟—三窝水一带，岩金沟金矿床是该带代表矿床。断裂集中分布带北西向向条形分布，其主体围岩为片麻岩，长度在10km以上，宽在0.5到1千米及其以上，倾向北东向，倾角65到80°，区内岩石多呈碎裂岩化、糜棱岩化，变质程度高，岩石层序间发育有褶皱、石香肠。2.3.2萤石沟—红旗沟断裂构造集中分布带萤石沟—小泉沟一带，红旗沟-深水潭金矿为该带代表矿床，断裂集中分布带北西向向条形分布，相比另外两条规模明显较大。长度基本在20千米及其以上，宽约1到2千米范围内，倾向北东，倾角54°-78°，该剪切带东西段分别穿插不同岩性，表现特征却有相似之处，被穿过的岩体糜棱岩化，退变质岩化广泛发育，流状、香肠状构造亦随处可见。后期以NW-NNW向为主脆性断裂活动在其上部发育。2.3.3三道梁—苦水泉断裂构造集中分布带三道梁—苦水泉一带，分布有打柴沟金矿、中支沟金矿床和中支沟、淡水沟-红旗沟多个金矿矿床在此断裂集中分布带中发育，断裂集中分布带总体呈NW方向展布，围岩岩体岩性为花岗闪长岩体及钾长花岗岩，长度在12千米以上，宽度在三百到五百米范围内。变质程度相对较高，糜棱岩化花岗岩及构造片麻岩是该剪切带常见岩性。进一步说明糜棱岩化，片麻岩化在此带内发育。2.4区域岩浆岩岩浆活动与金属成矿关系密切，东昆仑地区地处华北陆块与华南陆块交界，受板块裂解、碰撞、挤压等系列地质作用交互，区域内岩浆活动极其强烈，岩浆火山岩发育程度、品相表现不错，且在此区域内大范围分布，基于形成时期可将其细分为六个阶段：一是晋宁期，二是加里东期，三是海西早期，四是海西晚期-印支早期，五是印支晚期，六是燕山期。2.4.1侵入岩五龙沟金矿区位于青海省都兰县境内,更具体的位置在柴达木盆地南部边缘的东昆仑北部断块山区,五龙沟金矿区构造位置属于造山带,金矿形成于印支期旋回拼合阶段的构造环境，Ⅸ含成矿物质破碎带产于这些岩性的岩体中。五龙沟区域的侵入岩形成时期结合造山作用特介绍几个时期侵入岩特征:具有岩浆侵入特征花岗质岩石时期从加里东期-早海西期，东昆北、东昆南、东昆中都有分布，东昆中较多，大格勒岩体、德拉托郭勒岩体、灶火河岩体等多个岩体极具代表性。以大格勒岩体为例属早泥盆世构造岩浆旋回产物。中国地大对红旗沟沟口含萤石的蚀变斜长花岗岩测定其岩浆结晶年龄为485Ma，相当于早奥陶世，因此可能属加里东-早海西期侵入；东昆仑的岩浆活动时期跨度较长，在海西期形成的花岗岩体在东昆中、东昆北都有分布，东昆中出露面积较大，东昆南分布稀少；印支、燕山期形成的花岗岩体比加里东期与海西期都小。岩性二长花岗岩、花岗闪长岩、及花岗斑岩。2.4.2火山岩矿区内火山岩分布位置在XI构造破碎带中心的小型裂谷，火山岩类型主要有为碎屑凝灰岩、晶屑凝灰岩、硅质板岩等中性火山岩岩性，地层单元为奥陶纪祁曼塔格群变火山岩组。矿区内金矿床形成所需要的物质来源、成矿环境以及动力条件都与岩浆岩有着密切的关系，并且矿体周围围岩岩性，也从一定程度上说明极有可能该区的岩浆活动为金矿形成提供热源跟成矿物质。图2.4五龙沟试验区构造简图Fig.2.4structuraldiagramofWulonggouexperimentalarea2.5区域矿产东昆仑造山带区内有30余种矿产种类、140多处矿点，可以说是矿产资源资源丰富、种类繁多。其中包括铁、钴、铜、铅锌、锡、金、钨和锡等矿床分布在造山带内各个区域。如此之多的矿产资源形成成矿期跨度从元古代到燕山期，经历两次大的造山作用以及多批次的岩浆活动和若干次地质构造作用，东昆仑造山带的研究意义重大。矿体分布规律影响因素较多，同一构造带不同矿种成矿时期不同，同一矿种不同构造带也有差异，多类型成矿作用的相互影响。这也是为什么多学者对五龙沟金矿的成因类型产生分歧的原因之一。3矿床地质特征3.1矿区地质五龙沟金矿区东北部岩金沟--无名沟一带区发育岩性为黑云斜长片麻岩、石英片岩、黑云斜长片岩、二长片麻岩的古元古界地层，岩金沟--无名沟区域发育外形呈带状展布。这套地层是一套具中高级变质岩系。但由于后期的岩浆活动对地层层序有一定程度上的影响，导致部分岩浆岩在本套地层有所出露。这套地层完整程度被破坏，地层层序残缺不全，化石年代证据不足。根据其他地层特征，将其列属于金水口群。矿区内地层出露面积最大的要属大格勒，打柴沟，苦水泉一带岩性组成主要为黑云母片岩，黑云母石英片岩、大理岩等的中元古界地层。角闪斜长岩、角闪片岩、片麻岩等岩性岩石在中元古界下部；黑云母石英岩、变粒岩夹斜长角闪片岩等岩性岩石在中元古界上部。上部地层在下部地层的东北方向。图3.1东昆仑五龙沟矿区地质图（据青海省第一地质矿产勘查院2010）Fig.3.1GeologicalMapofWulonggouMiningarea,EastKunlun(accordingtoQinghaiNo.1GeologicalandMineralExplorationInstitute2010)3.2矿区构造研究矿区断裂构造十分发育，分布极为广泛，具一定规模的有五十余条，其中断裂构造有3条最为发育，可见下图（图6），它们是矿区内最重要的三条构造断裂带。本文介绍如下：岩金沟—三窝水一带，岩金沟金矿床是该带代表矿床。断裂集中分布带北西向向条形分布，其主体围岩为片麻岩，长度在10km以上，宽在0.5到1千米及其以上，倾向北东向，倾角65到80°，区内岩石变质程度发育强烈，岩石碎裂岩化、糜棱岩化程度亦广泛存在。层间发育小褶皱及石香肠构造。萤石沟—小泉沟一带，红旗沟-深水潭金矿为该带代表矿床，断裂集中分布带北西向向条形分布，相比另外两条规模明显较大。长度基本在20千米及其以上，宽约1到2千米范围内，倾向北东，倾角54°-78°，该剪切带东西段分别穿插不同岩性，表现特征却有相似之处，被穿过的岩体糜棱岩化，退变质岩化广泛发育，流状、香肠状构造亦随处可见。后期以NW-NNW向为主脆性断裂活动在其上部发育。三道梁—苦水泉一带，分布有打柴沟金矿、中支沟金矿床和中支沟、淡水沟-红旗沟多个金矿矿床在此断裂集中分布带中发育，断裂集中分布带总体呈NW方向展布，围岩岩体岩性为花岗闪长岩体及钾长花岗岩，长度在12千米以上，宽度在三百到五百米范围内。变质程度相对较高，糜棱岩化花岗岩及构造片麻岩是该剪切带常见岩性。进一步说明糜棱岩化，片麻岩化在此带内发育。3.3矿区岩浆岩3.3.1侵入活动及侵入岩五龙沟金矿区岩浆侵入活动主要有三期侵入，晚元古代、泥盆纪及三叠纪。形成岩体岩性二长花岗岩、钾长花岗岩、闪长岩、黑云母花岗闪长岩等，岩浆活动类型特点表现为多期次表现出多期次，以岩浆活动期次做以表述;晚元古代岩浆侵入活动产物石灰沟内的花岗闪长岩及少量似斑状二长花岗岩，晚元古代分金水口群出露于东昆中、东昆北，金水口群内整合接触的小庙沟组与白沙河组。Ⅸ含破碎蚀变带就属于此地层；早泥盆世岩浆侵入活动的产物猴头沟酸性中粗粒二长花岗岩，早泥盆世东昆中带与东昆北泥盆系的主要地层为牦牛山组，牦牛山组又划分为哈尔孔组和黑山沟组。该时期侵入岩以岩基、岩株、岩脉形在与地层接触带附近产出。Ⅺ含矿破碎蚀变带，是区内重的成矿区带；晚三叠世岩浆侵入活动的产物钾长花岗岩。呈分散的岩脉、岩株分布于早期岩体及地层中。区内脉岩发育，主要有闪长岩脉、闪长玢岩脉、花岗岩脉及石英脉，多沿断裂构造带及裂隙带分布。具有岩浆侵入特征花岗质岩石时期从加里东期-早海西期，东昆北、东昆南、东昆中都有分布，东昆中较多，大格勒岩体、德拉托郭勒岩体、灶火河岩体等多个岩体极具代表性。以大格勒岩体为例属早泥盆世构造岩浆旋回产物。中国地大对红旗沟沟口含萤石的蚀变斜长花岗岩测定其岩浆结晶年龄为485Ma，相当于早奥陶世，因此可能属加里东-早海西期侵入；东昆仑的岩浆活动时期跨度较长，在海西期形成的花岗岩体在东昆中、东昆北都有分布，东昆中出露面积较大，东昆南分布稀少；印支、燕山期形成的花岗岩体比加里东期与海西期都小。岩性二长花岗岩、花岗闪长岩、及花岗斑岩。图3.2五龙沟地区五龙沟花岗地质图（据青海省第一地质矿产勘查院2010）Fig.3.2WulonggougraniticgeologicalmapofWulonggouarea(accordingtoQinghaiNo.1GeologicalandMineralExplorationInstitute2010)3.3.2火山活动及火山岩矿区内火山岩分布位置在XI构造破碎带中心的小型裂谷，主要有为碎屑凝灰岩、晶屑凝灰岩、硅质板岩等中性火山岩岩性，地质单元为奥陶纪青白口系祁曼塔格群变火山岩组。矿区内金矿床形成所需要的物质来源、成矿环境以及动力条件都与岩浆岩有着密切的关系，并且矿体周围围岩岩性是花岗岩。也从一定程度上说明极有可能该区的岩浆活动为金矿形成提供热源跟成矿物质。3.4矿石特征东昆仑造山带区内有30余种矿产种类、140多处矿点，可以说是矿产资源资源丰富、种类繁多。其中包括铁、钴、铜、铅锌、锡、金、钨和锡等矿床分布在造山带内各个区域。如此之多的矿产资源形成成矿期跨度从元古代到燕山期，经历两次大的造山作用以及多批次的岩浆活动和若干次地质构造作用，东昆仑造山带的研究意义重大。矿体分布规律影响因素较多，同一构造带不同矿种成矿时期不同，同一矿种不同构造带也有差异，多类型成矿作用的相互影响。矿区矿石特征从矿石类型、金的赋存形式、矿石结构构造、围岩蚀变类型等几方面介绍：矿石类型主要破碎蚀变岩，包括有糜棱花岗岩、矿化石英脉、蚀变大理岩、构造角砾岩等多种岩性。金大多以硫化物形式赋存，脉岩内居多，肉眼可见金常以沙金形式出现，矿区内此种形式存在的金很少。就金的赋存形式来说明金几乎不可能出现在矿区。自然金粒度极小，以毫米百分位为单位，以矿物形式赋存，常见于包裹体、裂隙或者粒间。矿石结构类型有自形-半自形结构、碎裂结构、交代结构。矿石构造构造常见形式有侵染装、细脉状、网脉状、角砾状。围岩主要蚀变类型为硅化和绢云母化，且蚀变强度与矿化呈正比。4地球化学特征4.1样品描述本文研究的二长花岗岩就是五龙沟矿区中段花岗质岩体所采取的样品，依次采集了10件样品（WLG-1WLG-2WLG-3WLG-4WLG-5WLG-6WLG-7WLG-8WLG-9WLG-10具体见图7）。4.2.岩相特征所采样样品颜色呈肉红色，风化面较新鲜面颜色较弱，所采样品都有不同程度的风化，中粗粒结构，由于风化作用所采样品硬度都有所下降，块状构造。主要矿物组成有正长石、斜长石、石英、黑云母，副矿物有锆石、磷灰石等。主要矿物成分比例为正长石40%、斜长石20%、石英30%和黑云母10%，矿物含量副矿物为锆石、磷灰石等（图4.1）。借助图片编辑软件，分析岩石成分命名为二长花岗岩。具体矿物特征：石英它形-半自形、正长石自形到半自形、斜长石半自形、黑云母自形程度较差，镜下特征：石英单偏光下无色，正交偏光下一级灰白到一级黄白干涉色；正长石单偏光下无色，正交偏光下一级灰白；斜长石单偏光下无色，正交偏光下一级灰白干涉色，有明显双晶；黑云母单偏光下黄绿色，多色性明显，正交偏光下干涉色二级-三级。图4.1a.块状构造（野外照片）；b.块状构造（手标本照片）；c—f.自形—半自形晶长石和。Figure4.1a.Blockstructure(fieldphoto);b.)Blockstructure(handspecimenphoto);cf.Self-shaped-semi-self-shapedfeldsparand.注：Pth.条纹长石；Pl.斜长石；Bt.黑云母；Qz.石英。4.3主量元素地球化学岩石样品所测得数据400余条，主量元素成分含量分析结果见表4.1。现将观察10件样品主量元素含量结果进行一个简单的描述。其中，SiO2含量介于73.07％到75.04％之间，平均含量约为74.4％；TiO2含量介于0.16％到0.23％之间，平均含量约为0.19%；Al2O3含量介于12.37％到12.83％之间，平均含量约为12.67％；Fe2O3含量介于1.58％到2.04％之间，平均含量约为1.87％；MnO含量介于0到0.04％之间，平均含量不到0.01％；MgO含量介于0.07％到0.23％之间，平均含量约为0.15％；CaO含量介于0.32％到0.96％之间，平均含量约为0.60％；Na2O含量介于3.28％到3.45％之间，平均含量约为3.38％；K2O含量介于5.08％到5.40％之间，平均含量约为5.30％；P2O5含量介于0.02％到0.0.05％之间，平均含量约为0.03%；全碱(Na2O＋K2O)含量介于8.36％到8.84％，平均含量约为8.66％；Na2O/K2O=0.63到0.65之间。根据各岩石样品化学成分可以明显得出，岩石样品总体呈显出K2O含量高，低TiO2含量低。根据里特曼指数数值不同依次划分为钙碱性、碱性、过碱性三类。钙碱性里特曼指数值小于3.3；里特曼指数数值介于3.3到9属于碱性系列；过碱性里特曼指数数值大于9。二长花岗岩w(K2O)-w(SiO2)地球化学图解，样品点落入高钾钙碱性系列向钾玄岩性系列的过渡区域；在侵入岩TAS图解中，样品点全部落在花岗岩区域内。从测试结果中得到A/CNK值为1.31到1.41，平均值A/CNK＞1，A/NK在1.45到1.48之间,平均值也大于1；A/CNK-A/NK判别图解(图4.4b)显示样点落入过铝质过铝质花岗岩区。绘制哈克图解中，变化趋势没有显示出正负相关特征。表4.1五龙沟二长花岗岩10件样品主量元素测试结果(wt.%)Table4.1WLG1to10principalelements(wt.%)ofWulonggoumonzoniticgranitesamples样品WLG-1WLG-2WLG-3WLG-4WLG-5WLG-6WLG-7WLG-8WLG-9WLG-10岩性二长花岗岩二长花岗岩二长花岗岩二长花岗岩二长花岗岩二长花岗岩二长花岗岩二长花岗岩二长花岗岩二长花岗岩SiO274.6375.0274.4673.0774.7074.2275.0474.6574.7373.09TiO20.160.170.170.190.200.190.190.180.230.21Al2O312.6112.8112.6312.8012.5812.3712.8312.6312.6112.82Fe2O31.581.821.901.962.011.961.841.602.041.98MnO0.000.000.000.010.010.000.020.020.040.03MgO0.110.070.100.190.200.160.090.130.230.21CaO0.630.320.320.940.720.620.340.650.750.96Na2O3.313.433.363.423.383.283.453.333.413.44K2O5.285.325.285.385.195.085.345.305.225.40P2O50.020.020.020.020.020.020.040.040.050.04Total98.3398.9898.2497.9899.0197.9099.1898.5399.3198.18LOI1.671.021.762.020.992.100.821.470.691.82Sc2.993.194.694.593.693.793.213.013.724.61V3.993.994.994.994.993.994.014.015.025.01Cr18.9917.9922.9920.9923.9924.9918.0119.0124.0221.01Co0.590.890.890.990.990.790.910.611.021.01Ni0.790.990.990.991.090.891.010.811.121.01Cu0.691.191.291.291.291.191.210.711.321.31Zn49.9948.9934.9955.9960.9955.9949.0150.0161.0256.01Ga20.2921.8920.6922.3921.2920.6921.9120.3121.3222.41Rb196.99185.99177.99184.99169.99175.99186.01197.01170.02185.01Sr39.1943.4935.6944.6942.2933.2943.5139.2142.3244.71Y41.8941.2932.9934.2938.9938.9941.3141.9139.0234.31Zr66.5967.6962.5971.4974.0975.5967.7166.6174.1271.51Nb9.1911.599.5911.3911.6911.2911.619.2111.7211.41Cd0.030.020.020.030.010.030.040.050.040.05Cs4.483.142.926.624.774.103.164.504.806.64La71.7973.1974.5978.9981.7975.0973.2171.8181.8279.01Ce148.49146.49147.99150.49158.99155.49146.51148.51159.02150.51Pr16.2916.2916.0916.3917.3917.2916.3116.3117.4216.41Nd60.7959.7956.7958.9964.0963.0959.8160.8164.1259.01Sm13.8913.0911.5912.3913.6912.9913.1113.9113.7212.41Eu0.390.290.390.290.390.390.310.410.420.31Gd10.2910.498.699.0910.3910.0910.5110.3110.429.11Tb1.491.591.191.391.591.391.611.511.621.41Dy8.998.996.797.398.598.599.019.018.627.41Ho1.791.791.291.291.691.591.811.811.721.31Er4.494.593.693.894.294.194.614.514.323.91Tm0.690.690.590.490.590.690.710.710.620.51Yb3.993.893.193.093.793.793.914.013.823.11Lu0.690.590.490.490.590.590.610.710.620.51Hf2.892.792.292.692.792.892.812.912.822.71Ta0.610.700.550.610.640.720.720.630.670.63Pb26.2927.2923.1926.8928.3924.2927.3126.3128.4226.91Th18.9918.8918.0918.0920.2920.2918.9119.0120.3218.11图4.1二长花岗岩w(K2O)-w(SiO2)地球化学图解和A/CNK-A/NK图解Fig.4.1GeochemicaldiagramandA/CNK-A/NKdiagramofmonzoniticgranitew(K2O)-w(SiO2) 图4.2二长花岗岩TAS图解 Fig.4.2TASdiagramofmonzoniticgranite a b c d e f图4.3SiO2和氧化物哈克图解(abcdef)4.4微量元素地球化学微量元素在地球化学研究中极其重要，由于其分布规律不同于常量元素，并且不受化学计量的控制，所以其分布规律在微观上只受类质同相控制，在宏观上由于分配系数的限制而显示出某种贫化富集趋势。根据微量元素的特殊性质我们可以将其作为示踪剂应用于地球化学研究，对于研究成岩成矿、物质来源以及演化方式是一种非常行之有效的方法。在长期的地球化学研究中，由于微量元素在结晶相或者残余流体相中的富集差异特征，可将微量元素再划分为相容元素和不相容元素，通常用分配系数(KD)来刻画其相容性。同时，在不相容元素中又存在一种离子半径大而且电荷数高的不易发生类质同相的元素，归为亲石大离子元素，测得样品数据中的亲石大离子元素包括K、Pb、Sr、Ba、Na、W、LREE等。五龙沟地区样品微量元素含量见(表4-3)，尤为值得注意是不相容元素，包括高场强元素(HFSE)Ta、Nb等的变化情况，以及亲石大离子元素(LILE)Rb、Th、Sr、Ba等的变化特点。其中，Ta含量介于0.55-0.72ppm之间，平均值为ppm，Nb含量介于26.25-39.02ppm之间，平均值为32.64ppm；Rb含量介于177.02-218.03ppm之间，平均值为197.52ppm，Th含量介于24.63-45.92ppm之间，平均值为35.28ppm，Sr含量介于458.03-758.03ppm之间，平均值为603.03ppm，Ba含量介于576.03-1502.02ppm之间，平均值为1039.02ppm。表4.210件样品数据微量元素分析结果表Table4.210sampledatatraceelementanalysisresultstable样品号WLG-1WLG-2WLG-3WLG-4WLG-5WLG-6WLG-7WLG-8WLG-9WLG-10样品名二长花岗岩二长花岗岩二长花岗岩二长花岗岩二长花岗岩二长花岗岩二长花岗岩二长花岗岩二长花岗岩二长花岗岩Rb196.99185.99177.99184.99169.99175.99186.01197.01170.02185.01K43813441454381344643430664215344311439794331544809Ba229.99249.99239.99269.99229.99209.99250.01230.01230.02270.01Th18.9918.8918.0918.0920.2920.2918.9119.0120.3218.11U1.632.481.042.102.311.622.121.542.140.74Nb9.1911.599.5911.3911.6911.2911.619.2111.7211.41La71.7973.1974.5978.9981.7975.0973.2171.8181.8279.01Ce148.49146.49147.99150.49158.99155.49146.51148.51159.02150.51Sr39.1943.4935.6944.6942.2933.2943.5139.2142.3244.71Nd60.7959.7956.7958.9964.0963.0959.8160.8164.1259.01P969210010510596179183236192Zr66.5967.6962.5971.4974.0975.5967.7166.6174.1271.51Hf2.892.792.292.692.792.892.812.912.822.71Sm13.8913.0911.5912.3913.6912.9913.1113.9113.7212.41Ti959101910191139119911391139107913791259Y41.8941.2932.9934.2938.9938.9941.3141.9139.0234.31Yb3.993.893.193.093.793.793.914.013.823.11Lu0.690.590.490.490.590.590.610.710.620.514.5稀土元素地球化学稀土元素具有稳定的化学性质，在地质演化过程中基本不发生迁移或迁移微弱。因此人们对于稀土元素的研究和认识随之进入了一个新的阶段。近年来，稀土元素数据分析已经广泛应用于岩石地球化学、矿床学以及矿物学的研究，以探讨岩石形成机理、演化过程、物质来源等问题，以及探讨矿石(床)成因和成矿相关问题。R.L.Cullers曾指出，成矿热液体系中的稀土元素(REE)迁移运动方式可以用相似于岩浆体系所用的方法来研究，也就是说用稀土(REE)模式可以很好的解释概括矿床的成因问题。从10件岩石样品地球化学测试结果稀土元素表(表4-2)中可以看出，稀土总量(∑REE)较高，∑REE=333.37-367.82ppm之间，平均值为346.476ppm，重稀土(HREE)总量=25.92-32.78ppm之间，平均值为30.35ppm，所用样品中主要包括La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu元素；轻稀土(LREE)总量介于307.44-336.34ppm之间，平均值为316.12ppm，其主要包括Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu以及Y、Sc元素。其中，LREE/HREE=9.43-11.86，(La/Yb)N=12.85-18.34，Eu=0.08-0.12，均值为0.09，δCe=1.02-1.06，均值为1.04。即稀土元素总含量较高，并且轻稀土元素与重稀土元素之间的分馏程度很强烈。同时，在轻稀土元素内部由于化学作用不断发生微弱微弱的的分馏作用，这种内部分馏作用在重稀土元素内部也存在而且强烈程度明显高于稀土元素。通过比对轻稀土元素含量与重稀土元素含量，轻稀土元素相比重稀土元素富集，重稀土元素相比轻稀土元素亏损。表4.3稀土元素(×10-6)分析结果表Table4.3AnalysisresultsofrareEarthelements(×10≤6)样品号WLG-1WLG-2WLG-3WLG-4WLG-5WLG-6WLG-7WLG-8WLG-10样品名二长花岗岩二长花岗岩二长花岗岩二长花岗岩二长花岗岩二长花岗岩二长花岗岩二长花岗岩二长花岗岩La71.7973.1974.5978.9981.7975.0973.2171.8179.01Ce148.49146.49147.99150.49158.99155.49146.51148.51150.51Pr16.2916.2916.0916.3917.3917.2916.3116.3116.41Nd60.7959.7956.7958.9964.0963.0959.8160.8159.01Sm13.8913.0911.5912.3913.6912.9913.1113.9112.41Eu0.390.290.390.290.390.390.310.410.31Gd10.2910.498.699.0910.3910.0910.5110.319.11Tb1.491.591.191.391.591.391.611.511.41Dy8.998.996.797.398.598.599.019.017.41Ho1.791.791.291.291.691.591.811.811.31Er4.494.593.693.894.294.194.614.513.91Tm0.690.690.590.490.590.690.710.710.51Yb3.993.893.193.093.793.793.914.013.11Lu0.690.590.490.490.590.590.610.710.51Y41.8941.2932.9934.2938.9938.9941.3141.9134.31ΣREE344.06341.76333.37344.66367.82355.26342.04344.34344.94LREE311.64309.14307.44317.54336.34324.34309.26311.76317.66HREE32.4232.6225.9227.1231.5230.9232.7832.5827.28LREE/HREE9.619.4811.8611.7110.6710.499.439.5711.64LaN/YbN12.9113.516.7718.3415.4814.2113.4312.8518.22δEu0.10.080.120.080.10.10.080.10.09δCe1.061.041.051.031.031.061.041.061.02t11.031.021.03111.041.021.031t30.940.970.941.040.980.950.970.941.04t40.930.9810.880.931.010.980.930.88TE1,30.980.990.991.020.9910.990.991.02TE3,40.940.970.970.950.950.980.970.940.95图4.5稀土元素配分图Fig.4.5Distributiondiagramofrareearthelements4.6成矿构造背景及物质来源 五龙沟经历的造山作用主要与早古生代造山、晚古生代-早中生代造山两个过程相关，本文根据前人研究结果介绍如下：五龙沟10件样品测得的400多条数据中进行选取，利用制图软件绘制出所需要的判别图解。从花岗岩的两个构造环境判别图（图4.6）中得到所采样品可以看到所采的10件花岗岩样品点投于同碰撞花岗岩区和火山弧花岗岩区域过渡区，另一幅图落在了火山弧花岗岩跟板内花岗岩过渡区，在五龙侵入岩岩K2O-Na2O图解中在A型，在A型与I型岗岩SiO2-Y判别图解中落入了I中。依据前人研究结合本区样品数据分析合理推测其构造环境形成于火山弧的挤压，东昆仑造山带演化历史相对复杂程度较高，属于多旋回的复合型造山带。本区复合型造山带归属于“非威尔逊旋回”，陆台的不断裂解拼合周而复始，不断的重复过程中单次过程被命名为威尔逊旋回。（原有陆台裂解形成小型陆台及裂谷，以裂解后的露台为基础裂谷为中心向外扩散发育洋中脊，形成够得上规模的洋盆；拼合阶段为洋盆外侧陆台向内俯冲使得洋盆变小进入重熔阶段又或者发生碰撞直接出现造山带形成新陆台，等候时机开始新的回合。）早古生代造山构造旋回，原有陆台裂解形成小型陆台及裂谷，以裂解后的露台为基础裂谷为中心向外扩散发育洋中脊，形成够得上规模的洋盆；拼合阶段为洋盆外侧陆台向内俯冲使得洋盆变小进入重熔阶段又或者发生碰撞直接出现造山带形成新陆台，等候时机开始新的回合。这些洋盆在此时期以前就已进入拼合造山阶段，开始收缩并伴随发生延北方向的俯冲作用，成矿元素富集就发生在此构造作用中。造山花岗岩类、加里东期剪切带、晚泥盆世磨拉石沉积带等表明昆中洋盆在晚志留纪以前已经闭合，并于晚加里东时期发生陆内俯冲作用碰撞，进入地质旋回末期拼合阶段，岩浆冷凝，矿区内的A型花岗岩形成，为旋回拼合阶段后期地质作用的产物。晚古生代造山构造旋回，东昆仑地区原有陆台遭到巴颜喀拉-特提斯洋俯冲，加上北向地质扩张，在石炭纪时期显露出小型海洋盆地。在华力西晚期-印支早期这些小洋盆再次北向俯冲，导致外部边缘古特提斯洋陆缘不断突起增厚，印支末期，旋回阶段进入到拼合阶段，洋壳俯冲结束，小型褶皱带初步形成。晚三叠世鄂拉山群陆相高钾钙碱性火山岩、造山花岗岩、剪切变形带都标志着拼合阶段结束。印支期增厚造山演化开始。矿区花岗质岩浆岩形成，为造山过程中火山弧岩浆岩，该岩性是由于岩石重熔底侵而形成。 图4.6花岗岩Rb-Yb+Ta、Rb-Y+Nb构造环境判别图解Syn-COLG同碰撞花岗岩；VAG火山弧花岗岩；WPG板内花岗岩；ORG洋脊花岗岩Fig.4.6discriminationdiagramofgraniteRb-YbTa,Rb-YNbtectonicenvironmentSyn-COLGsyncollisiongranite;VAGvolcanicarcgranite;WPGintra-plategranite;ORGridgegranite图4.7五龙侵入岩岩K2O-Na2O图解图4.8A型与I型岗岩SiO2-Y判别图解I型花岗岩：原岩为基性程度高的火成岩或变质火成岩，一般是下地壳硅镁层物质经过重熔而形成的，A型花岗岩：偏碱性的非造山花岗岩。TypeIgranitereferstoigneousrockormetamorphosedigneousrockwithhighbasicity,whichisgenerallyformedbyremeltingofsilicon-magnesiumlayerinthelowercrust.TypeAgranitereferstoalkalinenon-orogenicgranite.5矿床成因探讨5.1矿床成因类型通过前文描述结合成矿构造背景及物质来源认为五龙沟金矿床属于造山型金矿。五龙沟金矿床成因类型划分没有统一的意见，造山型金矿床概念的出现很好地解决了这个问题。各个学者提出的成因类型都可统称为造山型。造山型之所以能够将石英脉型、韧性剪切带型、构造蚀变岩型等容括。是因为造山型金矿形成适用物理条件变化范围比较大，温度压力要求不是特别苛刻，地质体深度范围在0到25千米内都可以经造山作用形成。为了更好的理解何为造山型金矿，与本区五龙沟金矿地球化学特征以及构造背景做出一个简单的对比特别的查阅资料将造山型金矿特征整理如下：1.五龙沟金矿区构造位置属于造山带，金矿形成于印支期旋回拼合阶段的构造环境。2.五龙沟金矿区围岩主要为古元古代地层，地层中围岩与深地幔热源区都是为物质来源。3.五龙沟金五龙沟金矿成矿作用带在昆北断裂与昆中断裂之间，受区域内韧性剪切带中的次级脆性断裂控制，发育石英脉型与围岩界限清楚。通过观察样品、数据分析、特征比对以及对前人所著文献阅读比对概括，虽然细分类型各执不同观点，总体都可视为造山型金矿，所以本文将其归为造山型金矿床。 5.2成矿模式五龙沟金矿成矿作用带在昆北断裂与昆中断裂之间，主要地层为以下元古界金水口群为主要地层，资料显示该地层岩浆活动强烈，活动范围区域较广。从前寒武纪到燕山期岩浆活动多次出现，不同程度的岩浆活动让矿床具有多旋回的