邓穆昆,彭建堂,胡诗倩,李玉坤,张婷.2016.湘西合仁坪金矿床硫、铅同位素地球化学[J].矿床地质,35(5):953~965DENG MuKun,PENG JianTang,HU ShiQian,LI YuKun,ZHANG Ting.2016.Sulfur and lead isotope geochemistry of Herenping gold deposit, western Hunan[J].Mineral Deposits35(5):953~965
DOi: 10.16111/j.0258_7106.2016.05.005
湘西合仁坪金矿床硫、铅同位素地球化学
（1 中南大学地球科学与信息物理学院 有色金属成矿预测教育部重点实验室， 中国 长沙 410083； 2 中国科学院地球化学研究所矿床地球化学国家重点实验室， 中国 贵阳5 50002）
第一作者简介邓穆昆， 女， 1989年生， 硕士研究生， 矿物学、岩石学、矿床学专业。 Email： 125011026@csu.edu.cn **通讯作者彭建堂， 男， 1968年生， 博士、教授， 主要从事矿床地球化学研究。 Ema il： jtpeng@126.com
收稿日期2015_03_19；
改回日期2016_05_11
本文得到国家自然科学基金项目（编号： 41073036、41473043）的资助
摘要:湘西柳林汊一带广泛分布钠长石_石英脉型金矿，合仁坪金矿床是其典 型代表。文章对 合仁坪金矿床的硫、铅同位素进行了研究，并与区域石英脉型金矿床进行对比，探讨了该矿 的成矿物质来源，并初步确定了其矿床成因。研究表明，合仁坪金矿床硫化物的δ34 S值范围较窄（-4.8‰～4.4‰），平均为-0.6‰，该矿床的硫为深源硫，由深部变质流 体 带入；铅的同位素组成较均一，并表现出明显的造山带铅的特点。结合区域成矿作用，进一 步 研究揭示，合仁坪金矿床为一典型的造山型金矿，其成矿可能与湘西雪峰山地区加里东期的 造山作用有关。
关键词:
地球化学；硫、铅同位素；成矿物质来源；造山型金矿；合仁坪钠长 石_石英脉金矿；湘西
文章编号： 0258_7106 (2016) 05_0953_13 中图分类号： P618.51 文献标志码：A
Sulfur and lead isotope geochemistry of Herenping gold deposit, western Hunan
（1 School of Geosciences and Info_physics & Key Laboratory of Non_ferrous Metal s Metallogenic Prediction of Ministry of Education, Central South Univer sity, Ch angsha 410083, Hunan, China； 2 State Key Laboratory of Ore Deposit Geochemistry , Institute of Geochemistry, Chinese Academy of Sciences, Guiyang 550002 , Guizhou, China）
Abstract:Albite_quartz lode gold deposits are widespread in the Liulincha belt, western Hunan. Among them, the Herenping deposit is a typical one. Sulfur and lead isoto pic compositions of ores in the Herenping deposit were analyzed in this study, c ompared with the quartz lode gold deposits in western Hunan, the ore_forming mat erials source for the Herenping deposit was investigated, and its ore genesis w as preliminarily ascertained. It is revealed that the δ34S values of sulf ides in ores range narrowly from -4.8‰ to 4.4‰, with an average of 0.6‰, w hich sugg ests that the sulfur in ores was mainly derived from the deep_seated source brou ght by the metamorphic fluids. The lead isotopic compositions in ores are relati vely uniform and display obvious orogenic lead signature. In comparison with oth er gold deposits in western Hunan, it can be further concluded that the Herenpin g lode gold deposit is a typical orogenic gold deposit probably associate d with Caledonian orogeny in the Xuefeng uplift.
Key words:
geochemistry, S and Pb isotopes, source of ore_forming m aterials, orogenic gold deposit, Herenping albite_quartz lode gold deposit, western Hunan
脉型金矿床，是指矿体呈脉状（包括单脉、细脉、网脉和交代脉等）产出的金矿床。据不完 全统计，该类金矿的储量约占世界岩金储量的60%（含南非Witwatersrand型砾岩金矿），占 中国金矿储量的50%。目前世界上已开采的黄金总产量中的1/4以上是来自脉型金矿。在南非 Barberton、西澳Yilgarn、加拿大Abitibi、印度Kolar等地变质地体中，均分布有 大量的 脉型金矿床，构成世界著名的金成矿省；在中国华北的胶东、小秦岭和夹皮沟、以及华南的 雪 峰山等地，也有大量的脉型金矿床产出。正因为脉型金矿床的重要性以及分布的广泛性， 长期以来，脉型金矿床一直是国内外的研究重点(邱元禧等，1999)。
湘西雪峰山一带金矿广泛分布，是华南最重要的金成矿区带之一，湖南省80%金矿床（点） 分布于该区，主要分布有六大金矿带（黎盛斯，1978；彭建堂，1999）（图1）。特别是在 湘西沅陵、桃源、安化一带的前寒武系浅变质岩中，金矿床（点）密集产出，这些金矿主要 为石英脉型，沃溪金矿是其中的典型代表，目前人们已对这类金矿床进行了广泛而深入的研 究（黎盛斯，1978；罗献林等，1984；杨燮，1992；中国人民武警黄金部队黄金指挥部，19 96；彭建堂，1999；彭建堂等，2003；2005；顾雪祥等，2004a；2004b；彭渤等，2006）。
在湘西的柳林汊一带，还存在一类新的脉型金矿，其矿脉主要由石英和钠长石组成，脉体中 的钠长石含量可高达30%～40%。相对于区域上的石英脉型金矿而言，柳林汊一带钠长石_石 英脉型 金矿的研究程度很低（王国强等，2009；张婷等，2014），其成矿物质来源、矿床成因和形 成机理目前均不清楚。因此，
本文 拟在前人工作的基础上，对该区典型的金矿床——合仁 坪金矿进行硫、铅同位素研究，并与区域 上的石英脉型金矿进行对比，以期查明柳林汊一带钠长石_石英脉型金矿的成矿物质来源，初步确定这类脉型金矿的矿床成因，为深入系统 地认识湘西雪峰山一带金矿的区域成矿作用奠定基础。
该区地层从元古代至 新生代皆有出露，但以前寒武纪地层为主，主要出露的地层从下到上有新元古界冷家溪群（ Pt3lj）、新元古界板溪群（Pt3bn）、寒武系（）、奥陶系（O）、志留系 （S）、泥盆系—二叠系（D_P）、白垩系（K）、古近系和第四系（Q）。雪峰隆起区 在不同历史时期不同大地构造环境内发育不同类型的岩浆岩，其分布特征是东部发育，中部 少见，西南部未 见出露。雪峰隆起区位于扬子板块与华南板块的过渡地带，经历了武陵构造变形、加里东构 造变形和印支_燕山叠加构造变形3个主要变形阶段（贾宝华，1994），构造形迹总体表现为 向西北突出的弧形构造带。造山带以临湘_慈利_保靖断裂（江南断裂）为北(西)界，以城步 _新化_沩山_川口_文家市为南西边界（柏道远等，2011），带内西段构造形迹呈NE_NNE 向，东段转为EW向。
合仁坪金矿区出露地层简单，除第四系覆盖外，出露新元古界板溪群马底驿组 和五强溪组（图3）。其中，马底驿组主要分布于矿区中部，由紫红色泥质板岩、绢云母化 褪色板岩以及条带状板岩组成，是该矿床的赋存层位。矿区西北角、东南角和中部局部出露 有五强溪组地层，主要由灰绿色变质石英砂岩、凝灰岩组成，与下伏的马 底驿组整合接触。矿区构造主要为长岭岗复式背斜及次级褶皱，含金矿脉在背斜两翼和核部 均有分布，受构造控制显著（图3）。矿区未见岩浆岩出露。
在合仁坪矿区，矿体主要受层间断裂及次级裂隙的控制，通常呈层状、似层状产出，与地层 产状基本一致，少量呈网脉状，分枝复合现象及角砾岩化现象常见（图4）。矿脉成带分 布，东西长3200 m，宽1300 m（见图3）。已圈定矿脉达52条，单脉矿脉长1950 m，延深126 m，平均厚0.82 m，最厚2.15 m；层间脉走向长10～70 m，平均厚0.24 m。矿脉主要为 含金 的钠长石_石英脉，矿脉中钠长石含量约30%～40%，少数网脉中钠长石含量可高达80%，局部 可见明金产于钠长石矿物颗粒间，其脉体的矿物组成，明显有别于区域上单一的石英脉体。 单脉金品位在4.0×10-6～7.0×10-6之间，层间脉金品位较高，储量大于单 脉状矿体数倍。
矿石具块状构造、脉状构造、条带状构造、浸染状构造和角砾状构造，最常见的为块状 构造和角砾状构造。矿石结构主要有自形_半自形粒状结构、他形粒状结构、交代残余结构 、包含结构、填隙结构、充填结构、固溶体分离结构、共边结构、镶边结构和碎裂结构等（ 图5）。矿石矿物组成简单，金属矿物主要为黄铁矿、自然金、方铅矿、黝铜矿、黄铜矿、 闪锌矿等（图5），非金属矿物主要为石英、钠长石，其次为方解石、绿泥石、白云石和绢 云母，少量高岭石和叶蜡石。其中黄铁矿、石英和钠长石是主要的载金矿物，金主要以裂隙 金的形式存在。围岩蚀变主要为绢云母化（褪色化）、硅化，其次为碳酸盐化、绿泥石化、 黏土化等。
面（TSM）和长岭岗（CLG）3个矿段。在野外观察和室内矿物鉴定的基础上，挑选出有代表 性的样品，并将其磨至40～60目， 使其单矿物解离，在双目镜下精心挑选单矿物颗粒，最后在玛瑙钵中将挑选干净的单矿物研 磨至200目以下。
29件样品的硫同位素测试在中国科学院地球化学研究所的连续流同位素质谱仪（IsoPrime ）上分析完成，测试结果为相对于VCDT的δ34S值，分析精度为±0.2‰。
14件样品的铅同位素测试是在武汉地质矿产研究所实验检测中心的MAT_261固体同位素质谱 仪上完成的。首先将约10～50 mg的硫化物样品浸入丙酮淋滤掉表面污染物，然后用蒸馏水 洗 涤并在60℃下的烘箱中干燥，再用硝酸和氢氟酸混合稀液溶解洗干净的硫化物，根据离子交 换化学，使用磷酸_硅胶发射剂使溶液中的铅加载到铼带上。Pb同位素测试采用的标样为国 际标样NBS981，测量精度为对于1 μg铅，206Pb/204Pb和20 7Pb/204Pb优于万分之五，208Pb/204Pb优于十万分之五 。
用于铅同位素测试的矿物为方铅矿和黄铁矿，其测试分析结果见表2；铅同位素参数的计算 采用了路远发教授设计的Geokit软件。合仁坪金矿床中方铅矿的铅同位素组成为： 206Pb/204Pb=17.270～18.057（平均为17.515），207Pb/ 204Pb=15.462～15.561（平均为15.496），208Pb/204Pb=3 7.664～38.293（平均为37.895）。黄铁矿的铅同位素组成为：206Pb/ 204Pb=17.395～17.665（平均为17.503），
207Pb/204Pb=15.483～15.561（平均为15.526），208 Pb/204Pb=37.879～38.15 1（平均为37.986）。总体而言，黄铁矿铅同位素比值稍高于方铅矿， 由于方铅矿中铅为主量元素，少量的Th、U对其铅同位素组成改变的影响几乎可以忽略，而 铅含量极少的黄铁矿中母体U、Th后期衰变对其铅同位素的影响高于方铅矿，而造成了其铅同位素组成高于方铅矿。
前人对湖南雪峰山地区前寒武纪地层的硫同位素的研究显示（罗献林，1990），冷家溪群地 层中黄铁矿的δ34S为12.9‰～23.5‰（湘西区），湘西板溪群马底驿组和五强溪 组地层中黄铁矿的δ34S分别为-6.3‰～1.9‰和4.4‰～17.2‰。显然，合 仁坪金矿的δ34S范围（-4.8‰～4.4‰）与上覆五强溪组和下伏冷家溪群的地层硫 相差甚远，而与赋矿围岩马底驿组的δ34S（-6.3‰～1.9‰）（罗献林，1990） 部分重叠，亦与幔源岩浆的δ34S重叠。鉴于该矿区范围内未见岩浆岩出露，矿石硫 来源于岩浆的 可能性不大，王国强等（2009）的研究显示，该矿床的钠长石矿物学、地球化学特征，明显 不同于岩浆成因的钠长石，因此，基 本可排除矿石硫为幔源岩浆来源的可能性；此外，围岩蚀变质量平衡计算表明，蚀变围岩中 的S是带入组分，是被成矿流体带入围岩的（张婷等，2014），因此，绝大部分硫元素也不 应是来自马底驿组地层。因而最可能的一个解释是合仁坪金矿的硫来自深部地壳流体，且这 一成矿流体中的硫同位素组成较均一。
雪峰山是一个陆内造山带（邱元禧等，1996），造山作用必然伴随着流体的运移和演化以及 成矿物质的活化与沉淀过程，合仁坪金矿矿石铅为造山带铅的结论也暗示了造山成矿的可能 性（详见后节）。从图7 中可以看出，产于雪峰地区的这些金矿床硫同位素塔式效应显著， 硫同位素峰值与典型造山型脉金矿的硫同位素组成（-3‰～+9‰）(Ridley et al., 2000） 重叠较多，合仁坪金矿的δ34S（-4.8‰～+4.4‰）与其基本一致。造 山 型金矿的这种较窄硫同位素变化范围，被认为是具有均一同位素组成的还原性流体沉淀成矿 造成的（McCuaig et al., 1998），世界上一些超大型造山型金矿（如Ashanti, Homestake , Ballarat, Bendigo）也被证明是从这种具有严格限制范围的还原性流体中沉淀成矿的（G roves et al., 2003) 。然而，合仁坪金矿的δ34S主要集中在-3‰～-1‰，尽管其 与一般造山型金矿硫同位素组成大体吻合，但整体偏低。前人已有的研究表明，这种δ 34S呈负值是流体发生氧化作用所致(Lambert et al., 1984; McNeil et al., 1986; Phi llips et al., 1986; Cameron et al., 1987; Hagemann et al., 1993)，而流体发生氧化 作用有3种可能途径： ① 广泛的水_岩反应促使流体中的还原性S减少并生成黄铁矿(Lamber t et al., 1984)； ② 具有氧化性质的岩浆流体加入(Cameron et al., 1987)； ③ 相分 离/沸腾导致还原性气体（如H2S、CH4和H2）从成矿流体中分离出来(Drummond et al ., 1985)。 如 前所述，该矿成矿流体与岩浆作用关系不大，因此，可以排除第二种机制导致该区硫同位素 偏低的可能性。Yang等（1999）研究认为，湘西紫红色马底驿组
板岩是金聚集的天然地球化学氧化障，而金通常被认为是以S的络合物 形式运移（Ridley et al., 1996），因此， 可以合理推断湘西合仁坪金矿一个可能的成矿机制是还原性成矿流体与紫红色板岩发生氧化 还原反应，导致围岩中的铁与流体中的硫结合形成黄铁矿，流体中还原性S不断减少，导致 金的硫络合物不再稳定、金发生沉淀。近矿围岩普遍发生褪色化的现象也证实了水/岩作用 的广泛存在。此外，对该矿的流体包裹体研究发现（胡诗倩等，2015），显微镜下同一视域 内可见到不同气相分数的包裹体共存的现象，成矿压力变化范围很大，矿区常见液压致裂的 角砾岩也验证了压力变化的存在，这些现象说明成矿流体在成矿过程中发生了沸腾作用。因 此，一个更为可能的流体氧化机制就是：压力骤降导致成矿溶液发生沸腾作用，还原性气体 H2S从流体中跑出，此时金的络合物失去稳定，导致金沉淀，从而也改变了硫化物的 δ34S值。这一成矿机制也被认为是太古宙脉型金矿床中金最主要的沉淀机制之一（R id ley et al., 1996）。最近对湘西沃溪金矿的硫同位素研究也认为，这两种成矿机制是该类 矿床的最 有可能的成因模式（祝亚男，2014）。总之，合仁坪金矿的成矿流体可能主要为一种与造山 作用有关的深部还原性变质流体，水/岩反应与压力骤变引起的相分离可能是导致金沉淀的 主要机制。
本文 将围岩现代铅同位素比值回扣至柳林汊金矿成矿时代(412.46 Ma)时，可得(206 Pb/204Pb)i=1 7.72，(207Pb/204Pb)i=15.59，(208Pb/204 Pb)i=38.39，分别高于矿石铅同位素平均值17.515、15.496和37.895。其中回扣年 龄为柳林汊金矿的成矿年龄（王秀璋等，1999）。因而，可以肯定的是，合仁坪金矿床中的 矿石铅不应是来自板溪群马底驿组地层。
在Zartman的铅构造模式中，合仁坪矿区铅同位素投影点集中在地幔、下地壳演化线和造山 演化线之间（图8），说明该矿的铅可能是下地壳以及更深部循环作用的产物。为了进一步 示踪矿石铅的来源，
本文将合仁坪金矿与区域上典型的石英脉型金矿的铅同位素组成进行了 对比。在铅同位素Δβ_Δγ图解中，合仁坪金矿床、沃溪金锑钨矿床（罗献林，1989）和 铲子坪金矿床（魏道芳，1993）的矿石铅均落入造山带铅的范围（图9）；与合仁坪金矿类 似，沃溪 和铲子坪的矿石铅在206Pb/204Pb_206Pb/ 204Pb图解中
亦落在造山带演化线附近（图10），表明这些金矿床的矿石铅主要为造山 作用中各造山物质循环过程中形成的造山带铅，这与沃溪最新的铅同位素研究成果吻合（祝 亚男，2014）。
矿石铅同 位素研究也证 实了矿床铅落在造山带铅的范围内，因此，合仁坪金矿应属于造山带型金矿。近年来，亦有 人将区域上沃溪等石英脉型金矿床划为造山型金矿（Zhou et al., 2002; Zhu et al., 201 5）。
合仁坪金矿赋存于扬子地台边缘加里东褶断带，加里东期扬子地块东南大陆边缘已开始转化 为陆内造山，是本区一次重要的造山运动，导致了这一时期相关金矿的形成（邱元禧等，19 99；彭建堂等，2000）。王秀璋等（1999）对柳林汊金矿的定年结果为412.46 Ma，也完 全 印证了这一结论。随后，越来越多的年代学工作表明，湘西、黔东南一带变质岩中的脉型金 矿 床均形成于加里东期（彭建堂等，2003；朱笑青等，2006；王加等，2011），晚加里东期 是雪峰山地区最重要的金成矿期。因此，合仁坪金矿应为与加里东造山运动有关的造山型金 矿。该矿的可能成矿模式可概括为：加里东期的陆内挤压、俯冲和顺层滑脱等造山作用导致 了一些深大断裂的形成和变形变质作用的发生，这些变质作用导致深部岩石发生脱水、脱挥 发分，形成含硫的变质流体，流体沿着这些深大断裂向上运移并萃取底部岩石的金，随着区 域地壳的隆升，这些含矿的变质流体迁移至浅部的断裂中，在遇到浅部氧化性围岩（马底驿 组地层）以及断裂裂隙时，流体因与围岩反应或因压力骤降而发生氧化，导致金的络合物失 稳以及流体硫同位素组成发生改变，硫与围岩中的铁结合形成较原始流体富轻硫的黄铁矿， 从而导致金沉淀成矿。
（2） 矿石铅明显不同于赋矿围岩铅的组成，而是表现为造山带铅的特征。
（3） 硫、铅同位素的特征与世界上典型造山型金矿的对比研究表明，合仁坪金矿可能为造 山型金矿，其形成与加里东造山作用有关。
湘西雪峰山一带金矿广泛分布，是华南最重要的金成矿区带之一，湖南省80%金矿床（点） 分布于该区，主要分布有六大金矿带（黎盛斯，1978；彭建堂，1999）（图1）。特别是在 湘西沅陵、桃源、安化一带的前寒武系浅变质岩中，金矿床（点）密集产出，这些金矿主要 为石英脉型，沃溪金矿是其中的典型代表，目前人们已对这类金矿床进行了广泛而深入的研 究（黎盛斯，1978；罗献林等，1984；杨燮，1992；中国人民武警黄金部队黄金指挥部，19 96；彭建堂，1999；彭建堂等，2003；2005；顾雪祥等，2004a；2004b；彭渤等，2006）。
在湘西的柳林汊一带，还存在一类新的脉型金矿，其矿脉主要由石英和钠长石组成，脉体中 的钠长石含量可高达30%～40%。相对于区域上的石英脉型金矿而言，柳林汊一带钠长石_石 英脉型 金矿的研究程度很低（王国强等，2009；张婷等，2014），其成矿物质来源、矿床成因和形 成机理目前均不清楚。因此，
本文 拟在前人工作的基础上，对该区典型的金矿床——合仁 坪金矿进行硫、铅同位素研究，并与区域 上的石英脉型金矿进行对比，以期查明柳林汊一带钠长石_石英脉型金矿的成矿物质来源，初步确定这类脉型金矿的矿床成因，为深入系统 地认识湘西雪峰山一带金矿的区域成矿作用奠定基础。
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图 1湘西雪峰隆起区金矿带分布图（据包正相，1987修改） Fig.1Distribution of gold belts in the Xuefeng uplift, western Hunan（modified after Bao, 1987） |
1区域成矿背景
湘西雪峰山金多金属成矿带的大地构造位置处于扬子陆块江南古陆武陵隆起与雪峰隆起带之 间的次级隆起区内，雪峰隆起具有大陆缘弧陆碰撞造山带的性质，加里东期的陆内俯冲和顺 层滑脱为其主要的地球动力过程和造山作用机制（邱元禧等，1996）。该区地层从元古代至 新生代皆有出露，但以前寒武纪地层为主，主要出露的地层从下到上有新元古界冷家溪群（ Pt3lj）、新元古界板溪群（Pt3bn）、寒武系（）、奥陶系（O）、志留系 （S）、泥盆系—二叠系（D_P）、白垩系（K）、古近系和第四系（Q）。雪峰隆起区 在不同历史时期不同大地构造环境内发育不同类型的岩浆岩，其分布特征是东部发育，中部 少见，西南部未 见出露。雪峰隆起区位于扬子板块与华南板块的过渡地带，经历了武陵构造变形、加里东构 造变形和印支_燕山叠加构造变形3个主要变形阶段（贾宝华，1994），构造形迹总体表现为 向西北突出的弧形构造带。造山带以临湘_慈利_保靖断裂（江南断裂）为北(西)界，以城步 _新化_沩山_川口_文家市为南西边界（柏道远等，2011），带内西段构造形迹呈NE_NNE 向，东段转为EW向。
2矿床地质特征
柳林汊金矿带位于湘西雪峰山金多金属成矿带的西北部，该成矿带大体呈北东60～70°方向 展布，长约40 km，宽2～6 km，目前在该矿带已发现金矿床（点）20余处，这些金矿床主要 分布于柳林汊_万善桥一带（图2）。几乎所有金矿床（点）都赋存于新 元古界板溪群马底 驿组的紫红色绢云母板岩中，矿脉通常呈层状或似层状产出，受NEE向断裂和层间断裂的控 制，明显不同于区域上的石英脉型金矿，该区含金矿脉主要由石英和肉红色的钠长石组成， 钠 长石是一种重要的载金矿物（王国强等，2009）。本次研究的合仁坪金矿是柳林汊 金矿带中 规模最大的金矿床，自北向南包含桐树面、合仁坪和长岭岗3个矿段。该矿采矿历史悠久， 清末民初为采矿的鼎盛时期，是解放前湖南境内四处主要的产金矿山之一。合仁坪金矿区出露地层简单，除第四系覆盖外，出露新元古界板溪群马底驿组 和五强溪组（图3）。其中，马底驿组主要分布于矿区中部，由紫红色泥质板岩、绢云母化 褪色板岩以及条带状板岩组成，是该矿床的赋存层位。矿区西北角、东南角和中部局部出露 有五强溪组地层，主要由灰绿色变质石英砂岩、凝灰岩组成，与下伏的马 底驿组整合接触。矿区构造主要为长岭岗复式背斜及次级褶皱，含金矿脉在背斜两翼和核部 均有分布，受构造控制显著（图3）。矿区未见岩浆岩出露。
在合仁坪矿区，矿体主要受层间断裂及次级裂隙的控制，通常呈层状、似层状产出，与地层 产状基本一致，少量呈网脉状，分枝复合现象及角砾岩化现象常见（图4）。矿脉成带分 布，东西长3200 m，宽1300 m（见图3）。已圈定矿脉达52条，单脉矿脉长1950 m，延深126 m，平均厚0.82 m，最厚2.15 m；层间脉走向长10～70 m，平均厚0.24 m。矿脉主要为 含金 的钠长石_石英脉，矿脉中钠长石含量约30%～40%，少数网脉中钠长石含量可高达80%，局部 可见明金产于钠长石矿物颗粒间，其脉体的矿物组成，明显有别于区域上单一的石英脉体。 单脉金品位在4.0×10-6～7.0×10-6之间，层间脉金品位较高，储量大于单 脉状矿体数倍。
矿石具块状构造、脉状构造、条带状构造、浸染状构造和角砾状构造，最常见的为块状 构造和角砾状构造。矿石结构主要有自形_半自形粒状结构、他形粒状结构、交代残余结构 、包含结构、填隙结构、充填结构、固溶体分离结构、共边结构、镶边结构和碎裂结构等（ 图5）。矿石矿物组成简单，金属矿物主要为黄铁矿、自然金、方铅矿、黝铜矿、黄铜矿、 闪锌矿等（图5），非金属矿物主要为石英、钠长石，其次为方解石、绿泥石、白云石和绢 云母，少量高岭石和叶蜡石。其中黄铁矿、石英和钠长石是主要的载金矿物，金主要以裂隙 金的形式存在。围岩蚀变主要为绢云母化（褪色化）、硅化，其次为碳酸盐化、绿泥石化、 黏土化等。
3样品采集和分析方法
本次用于硫同位素测试的样品为黄铜矿和黄铁矿的单矿物，铅同位素测试的样品为方铅矿和 黄铁矿的单矿物，这些样品分别采自合仁坪（HRP）、桐树
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图 2湘西柳林汊金矿带金矿床（点）分布图（据湖南省1∶20万区域矿产图修编） Fig. 2Distribution of gold deposits in the Liulincha ore belt, western Hunan（ modified after the Mineral Resources Map(1∶200 000) of Hunan Province） |
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图 3湘西合仁坪矿床地质简图(据中国人民武装警察部队黄金指挥部，1996) Fig. 3Geological map of the Herenping gold deposit, western Hunan (after Gold Command of Chinese People s Armed Police,1996) |
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图 4合仁坪金矿中含金钠长石_石英矿脉 a. 层状矿脉； b. 似层状矿脉； c. 网脉状矿脉； d. 角砾岩化矿脉 Fig. 4Gold_bearing albite_quartz veins in the Herenping gold deposit a. Bedded vein; b. Stratoid vein; c. Stockwork vein; d. Brecciated vein |
29件样品的硫同位素测试在中国科学院地球化学研究所的连续流同位素质谱仪（IsoPrime ）上分析完成，测试结果为相对于VCDT的δ34S值，分析精度为±0.2‰。
14件样品的铅同位素测试是在武汉地质矿产研究所实验检测中心的MAT_261固体同位素质谱 仪上完成的。首先将约10～50 mg的硫化物样品浸入丙酮淋滤掉表面污染物，然后用蒸馏水 洗 涤并在60℃下的烘箱中干燥，再用硝酸和氢氟酸混合稀液溶解洗干净的硫化物，根据离子交 换化学，使用磷酸_硅胶发射剂使溶液中的铅加载到铼带上。Pb同位素测试采用的标样为国 际标样NBS981，测量精度为对于1 μg铅，206Pb/204Pb和20 7Pb/204Pb优于万分之五，208Pb/204Pb优于十万分之五 。
4测试结果
除1个样品为黄铜矿外，其余用于硫同位素分析的样品均为黄铁矿。总体而言，合仁坪矿区 中硫化物的硫同位素组成变化不大，δ34S值落在-4.8‰～4.4‰之间（表1），平 均为-0.6‰。硫同位素组成直方图显示，硫同位素组成分布集中，存在一个峰值区间（-3 ‰～-1‰）（图6）。用于铅同位素测试的矿物为方铅矿和黄铁矿，其测试分析结果见表2；铅同位素参数的计算 采用了路远发教授设计的Geokit软件。合仁坪金矿床中方铅矿的铅同位素组成为： 206Pb/204Pb=17.270～18.057（平均为17.515），207Pb/ 204Pb=15.462～15.561（平均为15.496），208Pb/204Pb=3 7.664～38.293（平均为37.895）。黄铁矿的铅同位素组成为：206Pb/ 204Pb=17.395～17.665（平均为17.503），
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图 5矿物组合及金的赋存状态 a. 包含结构； b. 交代结构、固溶体分离结构； c. 充填结构； d. 填隙结构 Qtz—石英； Ab—钠长石； Py—黄铁矿； Ccp—黄铜矿； Td—黝铜矿； Sp—闪锌矿； Gn —方铅矿； Au—自然金 Fig. 5Mineral assemblages and modes of occurrence of gold a. Enclave structure; b. Metasomatic texture, exsolution texture; c. Filling tex ture; d. Fissure_filling texture Qtz—Quartz; Ab—Ablite; Py—Pyrite; Ccp—Chalcopyrite; Td—Tetrahedrite; Sp—Sp halerite; Gn—Galena; Au—Gold |
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表 1合仁坪金矿中硫化物的硫同位素组成 Table 1Sulfur isotopic composition of sulfide in the Herenping gold deposit |
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表 2合仁坪金矿硫化物铅同位素组成及其参数 Table 2The lead isotope compositions of various sulfides and their parameters in the Herenping gold deposit |
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图 6合仁坪金矿硫化物的硫同位素组成直方图 Fig. 6The histrogram of sulfur isotopic compositions for sulfides from the H erenping gold deposit |
5讨论
5.1硫的来源及其对成矿过程的指示意义
已有的研究表明，在热液体系中硫同位素分馏达到平衡时，矿床中共生硫化物34 S的富集程度按从大到小的顺序为：黄铁矿＞闪锌矿＞黄铜矿＞方铅矿（Saikai, 1968）。 从样品HRP_9的两种共生硫化物的分析结果来看，黄铁矿的δ34S值（-1.8‰） 明显高于与其共生的黄铜矿（-3.9‰），因此合仁坪金矿中硫化物应该基本达到了硫同位 素分馏平衡。成矿流体与矿物发生平衡分馏时，沉淀矿物的δ34S值会随着流体的总 同位素组成变化而不同，而成矿流体的温度、氧逸度和pH值决定了S以何种形式存在(Ohmoto et al., 1979; 1997)。鉴于该矿 床的硫化物主要为黄铁矿，未见硫酸盐矿物和磁铁矿，围岩蚀变为酸性蚀变矿物组合：绢云 母_高岭石_绿泥石_叶蜡石_黄铁矿，矿床流体包裹体的均一温度为110～375℃，主要集中在 120～240℃（胡诗倩等，2015），因此，中_低温下的这种简单的矿物共生组合关系表明了 成矿 流体中的S主要为还原硫，且其存在形式为液态H2S（Ohmoto et al., 1979; 1997）。据O hm oto（1972）报道，如果热液中仅存一种含硫物质(或以一种含硫物质占绝对优势, 其余含 硫物质可忽略不计)，且黄铁矿与溶液中的含硫原子团的同位素相对富集系数还很低（如在1 50～350℃间，黄铁矿与H2S的相对富集系数为0.8‰～-0.2‰），则黄铁矿的硫同位素 组成(δ34Spy)就可能与溶液中总的平均总硫同位素组成（δ34SΣ S)相似（Ohmoto, 1972）。所以，本次样品的硫同位素分析结果基本上可以代表合仁坪金 矿成矿溶液的原始硫同位素组成，即该矿成矿流体的原始硫同位素组成δ34S为-4.4 ‰～4.8‰，平均-0.6‰。前人对湖南雪峰山地区前寒武纪地层的硫同位素的研究显示（罗献林，1990），冷家溪群地 层中黄铁矿的δ34S为12.9‰～23.5‰（湘西区），湘西板溪群马底驿组和五强溪 组地层中黄铁矿的δ34S分别为-6.3‰～1.9‰和4.4‰～17.2‰。显然，合 仁坪金矿的δ34S范围（-4.8‰～4.4‰）与上覆五强溪组和下伏冷家溪群的地层硫 相差甚远，而与赋矿围岩马底驿组的δ34S（-6.3‰～1.9‰）（罗献林，1990） 部分重叠，亦与幔源岩浆的δ34S重叠。鉴于该矿区范围内未见岩浆岩出露，矿石硫 来源于岩浆的 可能性不大，王国强等（2009）的研究显示，该矿床的钠长石矿物学、地球化学特征，明显 不同于岩浆成因的钠长石，因此，基 本可排除矿石硫为幔源岩浆来源的可能性；此外，围岩蚀变质量平衡计算表明，蚀变围岩中 的S是带入组分，是被成矿流体带入围岩的（张婷等，2014），因此，绝大部分硫元素也不 应是来自马底驿组地层。因而最可能的一个解释是合仁坪金矿的硫来自深部地壳流体，且这 一成矿流体中的硫同位素组成较均一。
雪峰山是一个陆内造山带（邱元禧等，1996），造山作用必然伴随着流体的运移和演化以及 成矿物质的活化与沉淀过程，合仁坪金矿矿石铅为造山带铅的结论也暗示了造山成矿的可能 性（详见后节）。从图7 中可以看出，产于雪峰地区的这些金矿床硫同位素塔式效应显著， 硫同位素峰值与典型造山型脉金矿的硫同位素组成（-3‰～+9‰）(Ridley et al., 2000） 重叠较多，合仁坪金矿的δ34S（-4.8‰～+4.4‰）与其基本一致。造 山 型金矿的这种较窄硫同位素变化范围，被认为是具有均一同位素组成的还原性流体沉淀成矿 造成的（McCuaig et al., 1998），世界上一些超大型造山型金矿（如Ashanti, Homestake , Ballarat, Bendigo）也被证明是从这种具有严格限制范围的还原性流体中沉淀成矿的（G roves et al., 2003) 。然而，合仁坪金矿的δ34S主要集中在-3‰～-1‰，尽管其 与一般造山型金矿硫同位素组成大体吻合，但整体偏低。前人已有的研究表明，这种δ 34S呈负值是流体发生氧化作用所致(Lambert et al., 1984; McNeil et al., 1986; Phi llips et al., 1986; Cameron et al., 1987; Hagemann et al., 1993)，而流体发生氧化 作用有3种可能途径： ① 广泛的水_岩反应促使流体中的还原性S减少并生成黄铁矿(Lamber t et al., 1984)； ② 具有氧化性质的岩浆流体加入(Cameron et al., 1987)； ③ 相分 离/沸腾导致还原性气体（如H2S、CH4和H2）从成矿流体中分离出来(Drummond et al ., 1985)。 如 前所述，该矿成矿流体与岩浆作用关系不大，因此，可以排除第二种机制导致该区硫同位素 偏低的可能性。Yang等（1999）研究认为，湘西紫红色马底驿组
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图 7雪峰地区部分金锑钨矿床的硫同位素分布 （数据来源张理刚，1985；骆学全，1996；鲍振襄等，1999； 顾雪祥等，2004a；Ridley et al，2000； 本文） Fig. 7Distribution of sulfur isotopic compositions in different gold deposit s in the Xuefeng area |
5.2铅的来源
总体而言，合仁坪矿区硫化物的铅同位素组成范围比较窄（表2），变化率低于0.3%，表明 铅可能来源于一个均一储库或者在成矿前或成矿期间曾发生过铅同位素均一化事件。计算表 明（表2），该矿的矿石铅μ（238U/204Pb）值9.31～9.46（平均9 .41） ；Th/U比值为3.85～4.05（平均4.0）。从计算的μ值和Th/U比值来看，合仁坪金矿的源 区较富Th；与Stacey的二阶段演化模式（Stacey et al., 1975）对比发现，相对于全球平 均地壳铅而言，本区矿石铅略富Th、贫U，这与中国大陆富钍铅的特征(李龙等，2001）相吻 合。因此该矿石铅为均一的高μ值铅，并且与华南地区许多显生宙矿床（206Pb/ 204Pb≈18.3～18.7、207Pb/204Pb≈15.6） 相比，具更低放射成因铅，为典型的扬子铅特征（朱炳泉，1998）。湖南新元古界板溪群马 底 驿组地层铅同位素组成为：206Pb/204Pb=17.674～18.396（平均为 18.022），207Pb/204Pb=15.553～15.705（平均为15.605）， 208Pb/204Pb=37.354～39.971（平均为38.930）（刘海臣 等，1994）。本课题组的微量元素测试结果表明，马底驿组的w(U)、w(Th) 平均为2.063×10-6和11.564×10-6。为消除围岩中U、Th对铅的影响，本文 将围岩现代铅同位素比值回扣至柳林汊金矿成矿时代(412.46 Ma)时，可得(206 Pb/204Pb)i=1 7.72，(207Pb/204Pb)i=15.59，(208Pb/204 Pb)i=38.39，分别高于矿石铅同位素平均值17.515、15.496和37.895。其中回扣年 龄为柳林汊金矿的成矿年龄（王秀璋等，1999）。因而，可以肯定的是，合仁坪金矿床中的 矿石铅不应是来自板溪群马底驿组地层。
在Zartman的铅构造模式中，合仁坪矿区铅同位素投影点集中在地幔、下地壳演化线和造山 演化线之间（图8），说明该矿的铅可能是下地壳以及更深部循环作用的产物。为了进一步 示踪矿石铅的来源，
本文将合仁坪金矿与区域上典型的石英脉型金矿的铅同位素组成进行了 对比。在铅同位素Δβ_Δγ图解中，合仁坪金矿床、沃溪金锑钨矿床（罗献林，1989）和 铲子坪金矿床（魏道芳，1993）的矿石铅均落入造山带铅的范围（图9）；与合仁坪金矿类 似，沃溪 和铲子坪的矿石铅在206Pb/204Pb_206Pb/ 204Pb图解中
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图 8合仁坪金矿铅构造模式图（底图据Zartman et al., 1981） A—地幔； B—造山带； C—上地壳； D—下地壳 Fig. 8Plumbotectonics model of lead isotope in the Herenping gold deposit（bas e map after Zartman et al.，1981） A. Mantle; B. Orogenic belt; C. Upper crust; D. Lower crust |
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图 9湘西地区几个金矿床的Δβ_Δγ图解 （底图据Zartman et al.，1981） 1—地幔源铅； 2—上地壳源铅； 3—上壳与地幔混合的俯冲带铅（3a—岩浆作用； 3b—沉 积作用）； 4—化学沉积铅； 5—海底热水 作用铅； 6—中深变质作用铅； 7—深 变质下地 壳铅； 8—造山带铅； 9—古老页岩上地壳铅； 10—退变质Fig. 9Δβ_Δγ diagram of several gold deposits in western Hunan(base map a fter Zartman et al.，1981) 1—Mantle_derived lead; 2—Upper crust_derived lead; 3—Mixed upper crust_derive d and mantle_derived lead in subduction zones (3a—Magmatism; 3b—Deposition); 4 —Lead from chemical deposition; 5—Lead from submarine hydrothermalism; 6—Lead from medium_ deep metamorphism; 7—Lower crust_derived metamorphism lead ; 8—Oro genic lead; 9—Ancient shale upper crust_derived lead; 10—Retrograde me tamorphism lead |
5.3矿床成因
合仁坪金矿受构造控制明显，呈脉状产出，为典型的后生矿床；成矿时间（以同一金矿带的 柳林汊金矿的412.46 Ma为参考）晚于马底驿组围岩的变质期；赋矿主岩为古老浅绿片岩相 变质岩，矿区未见岩浆岩出露；矿脉主要成分为石英、钠长石，金属矿物为硫化物，主要 为黄铁矿；围岩蚀变主要为黄铁矿化、绢云母化、钠长石化、碳酸盐化和绿泥石化等；成矿 流体主要为富CO2的低盐度流体（胡诗倩等，2015）；以上矿床特征表明其与Groves等提 出 的造山带型金矿的特征十分吻合（Groves et al., 1998; 2003; Kerrich et al., 2000） 。硫同位素研究也表明其成矿流体是深部变质来源的，与造山型金矿的流体来源相吻合，此 外，金矿石中石英和钠长石氧同位素组成δ18O分别为16.4‰～20.5‰和15.4‰～ 17.7‰，石英中流体包裹体δD测定值为-69‰～-55‰，钠长石中流体包裹体的δD测 定值为-67‰～-62‰，δD_δ18OH2O图解亦表明成矿流体落于 变质水和岩浆水的重叠处 及其附近（胡诗倩等，2015），其中δ18O落在国外一般造山型金矿附近，δD 的范围完全落在世界上典型造山型金矿的范围内（Kerrich et al., 2000）。
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图 10 湘西雪峰山地区部分金矿床的铅构造模式图解（底图据Zartman et al.，1981） A. 地幔； B. 造山带； C. 上地壳； D. 下地壳 Fig. 10Plumbotectonics model of lead isotope for several gold deposits in the Xuefeng area，western Hunan (base map after Zartman et al.，1981) A. Mantle, B. Orogenic belt, C. Upper crust, D. Lower crust |
合仁坪金矿赋存于扬子地台边缘加里东褶断带，加里东期扬子地块东南大陆边缘已开始转化 为陆内造山，是本区一次重要的造山运动，导致了这一时期相关金矿的形成（邱元禧等，19 99；彭建堂等，2000）。王秀璋等（1999）对柳林汊金矿的定年结果为412.46 Ma，也完 全 印证了这一结论。随后，越来越多的年代学工作表明，湘西、黔东南一带变质岩中的脉型金 矿 床均形成于加里东期（彭建堂等，2003；朱笑青等，2006；王加等，2011），晚加里东期 是雪峰山地区最重要的金成矿期。因此，合仁坪金矿应为与加里东造山运动有关的造山型金 矿。该矿的可能成矿模式可概括为：加里东期的陆内挤压、俯冲和顺层滑脱等造山作用导致 了一些深大断裂的形成和变形变质作用的发生，这些变质作用导致深部岩石发生脱水、脱挥 发分，形成含硫的变质流体，流体沿着这些深大断裂向上运移并萃取底部岩石的金，随着区 域地壳的隆升，这些含矿的变质流体迁移至浅部的断裂中，在遇到浅部氧化性围岩（马底驿 组地层）以及断裂裂隙时，流体因与围岩反应或因压力骤降而发生氧化，导致金的络合物失 稳以及流体硫同位素组成发生改变，硫与围岩中的铁结合形成较原始流体富轻硫的黄铁矿， 从而导致金沉淀成矿。
6结论
（1） 合仁坪金矿的矿石δ34S值为-4.8‰～+4.4‰，大多落入典型的造 山型金矿范 围，其主要来源于深部而非赋矿围岩，δ34S值相对偏低可能与成矿流体发生氧化作 用有关。（2） 矿石铅明显不同于赋矿围岩铅的组成，而是表现为造山带铅的特征。
（3） 硫、铅同位素的特征与世界上典型造山型金矿的对比研究表明，合仁坪金矿可能为造 山型金矿，其形成与加里东造山作用有关。
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