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小秦岭金矿田位于华北克拉通南缘华山-熊耳山地块中西部,其范围西起陕西华山,东至河南省灵宝-朱阳盆地西北边缘,北南以太要断裂和小河断裂为界,呈不规则带状,该地区是我国重要的金生产基地之一。已发现含金石英脉约1000余条,发现大、中、小型金矿床40余处,查明金属储量400吨以上。
杨砦峪金矿床是小秦岭金矿田的重要矿床之一,矿区出露地层为太华群中段(Arb)的中上部,地层总体产状走向近东西向展布,向北倾,倾角南缓(15°~30°)、北陡(35°~50°),层理与片麻理近于一致。太华群岩性主要为各类混合岩和片麻岩类,其中片麻岩为主要的赋矿岩性。矿区褶皱形态简单,断裂构造发育,不同方向、不同期次、不同规模、不同性质的构造形迹,控制着矿区含金石英脉及基性岩脉的分布。其中,老鸦岔背斜和F5韧性剪切带为主控矿构造。矿区岩浆岩比较发育,以基性-酸性岩浆的侵入为特征,其类型有伟晶岩、花岗岩和基性岩脉。
经过野外地质工作和室内岩相学研究,将杨砦峪金矿的成矿作用分为四个阶段,分别为:黄铁矿-石英阶段(M1)、石英-黄铁矿阶段(M2)、多金属硫化物阶段(M3)、碳酸盐阶段(M4)。
流体包裹体研究表明杨砦峪金矿床以含气液两相和含CO2三相包裹体为主,成矿温度主要集中于230℃~340℃之间,盐度主要集中于2~14%(NaCl)之间,为中高温矿床。成矿流体气相成分以H2O、CO2、N2、O2为主,液相成分中阳离子以Na+、K+、Ca2+为主,阴离子以Cl-、SO42-为主,属于Na+(K+、Ca2+)-Cl-(SO42-)体系。
杨砦峪金矿床的δ34S‰变化范围为-6.11~3.8‰,其中M1,M2阶段δ34S‰范围为-2.21~3.75‰,极差为5.96‰,平均值为2.27‰,数值为低正值或绝对值小的负值,在陨石硫范围(-5~5‰)内,具深源硫特征;M3阶段δ34S‰范围为-4.58~-6.11‰,平均值为-5.89‰,偏轻硫,显著不同于前两阶段;太华群变质岩δ34S‰变化范围为-3.9~3.6‰,极差7.5平均0.15;中生代花岗岩δ34S‰变化范围为2.1~11.5‰,平均值6.09,明显富重硫。
在铅同位素增长线图解中,M1阶段和M2阶段铅同位素集中分布在两部分,两部分的分散特征很明显,M3阶段的铅同位素分布比较集中。从整体上看,矿石铅落点全部在造山带铅演化线之下,大部分位于地幔铅演化线附近,少量落在造山带铅演化线和下地壳铅演化线附近;太华群岩石铅分布范围广,跨越不同的铅演化线,反映源区比较复杂;花岗岩钾长石铅主要沿造山带演化线分布;辉绿岩铅主要沿地幔或下地壳铅演化线分布。
氢氧同位素研究表明杨砦峪金矿床的D‰范围为-73.4~-58.2‰,δ18O石英(‰)的范围是9.5~11.2‰之间,以富18O为特征,δ18OH2O‰范围是:0.018~3.367‰。δD-δOH2O图解中,可看出杨砦峪金矿床成矿热液为岩浆水和大气水的混合。
综合分析认为:
1.通过对流体包裹体和氢氧同位素数据的分析,认为成矿热液为岩浆水与大气水的混合,与燕山期花岗岩浆关系密切。
2.硫同位素显示杨砦峪金矿床硫应为燕山期花岗岩和太华群变质岩的混合源。
3.杨砦峪金矿中的矿石铅为混合源,可能为幔源铅在成矿过程中受到壳源铅(可能为太华群)的混染,但与文峪花岗岩和辉绿岩墙相比应为不同来源。
4.杨砦峪金矿床金来自于岩浆流体本身和太华群中低背景值金的多期次迁移富集。杨砦峪金矿区大量发育的断裂裂隙构造为成矿流体的运移提供了必要的通道和就位空间。成矿流体在向上运移的过程中,携带了太华群中初步富集的金,在与大气降水混合时发生流体混合作用、冷却降温作用和强烈的水-岩反应,促使流体中金的沉淀并富集成矿。