湖北蛇屋山红土型金矿床PSDs特征及其意义.doc

湖北蛇屋山金矿床含金碳酸盐岩风化成矿过程高帮飞1，2 ，江少卿3 ， 周迎春4( 1 中铁资源集团地质勘查有限公司，北京 100039;2 中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室，北京 100083;中国地质科学院，北京100037; 4海南省地质调查院，海南海口570206 )3摘 要为阐述含金碳酸盐岩的风化成土过程，以湖北蛇屋山红土型金矿 床 为 例，系 统 开 展 了 元素地球化学 和 矿 物 学 研 究。研 究 发 现，从风化壳腐泥层 杂 色 粘 土 带，碱 金 属、FeO、MnO、有 机 碳( Morg) 、稀土元素( REE) 和高场强元素( HFSE) 等元素，以及钾长石、斜长石和黄铁矿等矿物的含量逐 渐降低。质量平衡计算表明，风化过程中 Si、Fe、Al 发生了不同程度的迁移，溶解在流体中的碱金属亦会 在风化壳特定层位富集，形成自生粘土矿物。研究认为，碳酸盐岩风化成土与金迁移富集均受风化强度 制约。早期氧化阶段，风化较弱，以黄铁矿氧化和碳酸盐岩溶解，Ca、Mg 大量淋失为特征，环 境 显 中 碱 性，金以硫代硫酸盐络合物形式迁移。晚期水解阶段，风化较强，强烈的水 岩相互作用，导致不溶硅酸 盐矿物水解，伴随着硅酸盐矿物中 K、Na 等碱金属的进一步淋失和高岭石的生成; 最终，风化彻底时，粘 土矿物中 SiO2 和 Al2 O3 发生分离，形成典型的红土。此阶段，环境从中碱性缓慢过渡到中酸性，金以胶体或氯化物络合物形式迁移。金沉淀富集主要与表生矿物吸附和岩 土界面附近被大量 Fe2 + 、Mn2 + 还 原有关。关键词碳酸盐岩 风化 腐泥层 红土型金矿 蛇屋山中图分类号P611 2 + 1文献标识码A 文章编号0495 5331(2011)03 361 09Gao Bang fei，Jiang Shao qing，Zhou Ying chun Weathering and laterite formation proces-ses of gold bearing carbonate rocks in the Shewushan gold deposit，Hubei ProvinceJ Geology andExploration，2011，47(3):361 369简单运用化学风化蚀变理论或元素分布特征，难以引言碳酸盐岩风化涉及地表大气圈、水圈、生物圈与0准确反 映风化强度和元素迁移规律 ( 冯 志 刚 等，2002;高帮飞等，2006a) 。本文研究即运用水 岩岩石圈的相互作用 ( Brady黄 镇 国，反应和质量平衡理论，综合常量、微量和稀土元素地球化学和矿物学约束，探讨含金碳酸盐岩风化成土 过程中元素迁移、富集规律及其对金成矿的控制。et al ，1994;1996) ，有着重要的资源和环境效应( Wang et al ，1999;朱立军等，2004) 。分布在中国南方的众多红土型金矿床的形成，也被认为与基底含金碳酸盐岩地质概况湖北蛇屋山金矿是我国第一个大型红土型金矿 床( 李松生，1994) 。矿床由热液蚀变的 O 碳酸 盐岩风化改造而成( Hong，2000 ) 。碳酸盐岩风化1的风化成土作用有关 ( 曹新志，1998;Hong，2000;王砚耕等，2000; 饶文波等，2001 ) 。由于碳酸盐岩风化发生在地表开放环境，水 岩反应过程中，不仅 有元素的淋滤带出，同时也存在着交代作用( 朱立 军等，1996) 和物质的带入( 冯志刚等，2002; 杨元根 等，2004) ，使得风化壳物质组成及其复杂。因此，壳呈明显分带特征，由上至下一般包括: 表层红土、残留硅化构造岩带、杂色粘土带、黑色腐泥层。矿体收稿日期2010 08 10;修订日期2011 03 09;责任编辑郝情情。基金项目地质过程与矿产资源国家重点实验室开放基金资助( GPMR200647) 。第一作者高帮飞( 1981 年 ) ，男，2008 年毕业于中国地质大学( 北京) ，获博士学位，工程师，主要从事矿产勘查工作，E mail: bang- feigao 163 com。一般呈层状、似层状产于杂色粘土带中，其形态受古岩溶面和构造破碎带控制。矿区周边由断层和碎屑 岩构成，形成准封闭式岩溶洼地( 图 1) 。存在两套黑色腐泥层，且腐泥层上都发育类似的杂色粘土带( 图 2) 。分别对腐泥层及杂色粘土带取块 样，将样品放入聚乙烯塑料袋中保存。样品常量、微 量和稀土元素分析在中国地质科学院廊坊物化探研 究所进行，矿物 XRD 分析在中国石油勘探开发研究 院实验中心完成。图 1 蛇屋山金矿床地质略图(底图据胡立山，2000)Fig 1 Sketch geological map of Shewushan gold ore deposit (base map fromHu，2000)1 第四系; 2 风化壳表土层; 3 风化壳残留硅化构造岩带;4 T3 S1 泥、页岩; 5 S1 页岩; 6 实测逆断层及编号; 7 推测 逆断层及编号; 8 推测平移断层及编号; 9 水系; 10 勘探线及编号; 11 采样位置; 12 埋藏矿体水平投影1 Quaternary; 2 soil; 3 residual silicified structural zone; 4 T3 S1 mud and shale; 5 S1 shale; 6 actual measurement thrust and its number; 7 induced measurement thrust and its number; 8 induced strike slip fault and its number; 9 drainage; 10 explo- ration line and its number; 11 sampling locations; 12 horizontalprojection of buried ore body图 2 蛇屋山金矿床红土剖面取样位置Sampling location in the lateritic section ofShewushan gold ore deposit( a) 剖面下部; ( b) 剖面上部( a) lower section; ( b) upper sectionFig 2结果常量元素分析结果表明，除 SiO 、Al O3 相对基底碳酸盐33 122岩较富集外，风化壳中其余各元素都发生不同程度的亏损( 表 1) 。CaO 和 Na2 O 呈现从黑色腐泥层向 杂色粘土带( SH 8 SH 6 以及 SH 5 SH 3 )2采样与分析研究剖面位于 5 线采场，矿体北边缘。与前人不断减少，MgO 和 K O 除在 SH 4 样品中存在明显2富 集 外 ，整 体 也 与 CaO 和 Na2 O 有着类似的规律 。的 研究剖面不同的是，笔者观察到风化壳不同标高表 1 蛇屋山金矿红土剖面常量元素分析结果( 10 2 )Table 1 Major elements compositions of lateritic section of the Shewushan gold ore deposit ( 10 2 )SiO2Al2 O3Fe2 O3Na2 OK2 OP2 O5TiO2H2 OCO2Fe3 + / Fe2 +FeOMgOCaOMnOMorgCIASH 365 2622 141 800 080 300 080 031 010 000 140 218 560 790 1217 4094 47SH 467 7016 434 530 061 010 090 053 310 000 240 655 200 670 3858 4881 05SH 555 5714 534 051 030 350 090 081 550 020 180 626 621 775 723 0487 99SH 673 1710 376 510 060 400 120 031 330 000 130 444 240 560 2484 0885 83SH 7SH 8BM77 4257 7146 7510 0516 7514 195 112 816 700 060 992 520 360 521 440 130 149 500 070 170 181 372 253 950 020 060 070 240 271 490 460 690 603 917 210 220 600 115 4866 052 202 0684 5784 94CIA = Al2 O3 / ( Al2 O3 + CaO3 + Na2 O + K2 O) 100( % ) ，其中 CaO3 仅代表硅酸盐矿物中的 Ca 组分( Nesbitt et al，1982 ) 。BM 为基底蚀变碳酸盐岩样品( 据胡立山，2000) 。风化壳中，Fe3 + / Fe2 + 比值以及 MnO、FeO 含量，可较为直观地反映成矿环境的氧化还原条件。腐泥层向 上，Fe3 + / Fe2 + 整体呈现低高的变化，而 MnO、FeO 则呈高低的改变。表明腐泥层处于弱氧化环境， 向风化壳上部，环境趋于氧化。一般认为，风化氧化 程度越高，有机质越不易保存。从风化剖面残留的 有机碳( Morg) 来看，两套黑色腐泥层的含量最高， 均大于 5% ; 向上 Morg 呈现明显变低趋势，也证实 了风化壳从底部到顶部氧化作用逐渐增强。风化壳 化学蚀变指数( CIA) 为 81 05% 94 47% ，反映了 中 强风化程度( Nesbitt et al ，1982) 。3 2微量元素微量元素分析结果见表 2。Au 及伴生的 Ag 在黑色腐泥层中含量较低，而在杂色粘土带中富集。与之相反，Co、Hf、Nb、Ni、Ta、Th、Zn、U 和 Zr，整体在腐泥层相对富集，而向杂色粘土带含量逐渐降低。Nb / Ta 和 Zr / Hf 比值较稳定，分别从 12 00 13 82和 36 36 40 91，显示了其惰性特征。稀土元素风化壳相对基岩明显富集轻、重稀土元素( 表3 33) 。其中 LREE 相对基岩富集了 4 6 13 6 倍，HREE 富集 2 4 8 1 倍，REE 则富集了 5 1 14 5倍。风化壳样品 La / Lu 比值从 83 57 246 25，大 于基岩的 75 50，表明风化壳中轻、重稀土元素分异 作用增强。风化壳 Ce 为 0 74 0 95，Eu 为 0 69 0 96，继承了原岩的负 Ce、Eu 异常特征。蛇屋山金矿红土剖面微量元素分析结果(Au 10 9 ，Ag 10 9 ，其余 10 6 )Trace elements composition of lateritic section of the Shewushan gold ore deposit(Au 10 9 ，Ag 10 9 ，and else 10 6 )表 2Table 2AuAgCoHfMoNbNiPbSnSrTaThUWZnZrNb / TaZr / HfSH 354 42180 41 100 691874 214 120 31 49632 50 355 25 81 4657 926 412 0038 34SH 4136496 11 102 3533 212 16 928 62 129790 888 98 43 2722 686 713 7536 91SH 510 2222061 006 17794 31481 832 52 05526 21 0410164 1379 5224 413 4636 36SH 61534432 31 701 86128 48 44 55812 278380 688 614 34 3893 670 712 3538 02SH 7330193 67 304 9819 59 850 724 62 874740 7710 27 63 03395 7203 612 7340 91SH 84 71105 618 15 2129 818 154 637 12 68879 31 31139 13 59851 9200 213 8238 41蛇屋山金矿红土剖面稀土元素分析结果( 10 6 )表 3Rare earth elements compositions of lateritic section of the Shewushan gold ore deposit( 10 6 )Table 3LaCePrNdSmEuGdTbDyHoErTmYbLuLREEHREE REE La / LuCe EuSH 3 19 737 8519 23 540 762 060 281 250 190 4940 080 450 08 86 004 8890 88 246 25 0 79 0 96SH 4 3469 38 6431 85 751 083 80 482 010 320 8930 160 920 14 150 578 72159 29 242 86 0 84 0 79SH 5 42 281 7 10 32 38 16 841 285 040 773 980 73 2 1185 0 382 260 37 180 4415 65196 09 114 05 0 82 0 74SH 6 17 339 1 4 23152 230 461 910 352 080 39 1 1305 0 211 210 2 78 327 4885 80 86 50 0 95 0 76SH 7 35 160 2 8 22 31 65 571 324 480 84 670 86 2 4035 0 452 620 42 142 0116 70158 71 83 57 0 74 0 90SH 8 53104 4 13 57 49 98 311 335 230 713 520 66 1 9665 0 352 040 33 230 5114 81245 32 160 61 0 81 0 69BM 3 02 7 08 0 91 3 050 680 140 610 110 580 120 29 0 050 250 04 16 932 0516 93 75 50 0 89 0 74BM 为基底蚀变碳酸盐岩样品( 据胡立山，2000) 。矿物含量风化壳矿物组成主要为石英和粘土矿物，其次 为钾长石、斜长石和黄铁矿( 表 4) 。粘土矿物主要 由伊利石和高岭石构成，其总量为 33 2% 70. 1% ，且具有从 SH 8SH 6 逐渐降低，而 SH 5SH 3 增加的趋势。钾长石、斜长石和黄铁矿主要出现在 黑色腐泥层或相近层位，显示了这些层位风化和氧化 程度较低，而碱性较强。此外，SH 6 样品中还检测3 4到重晶石，可能代表了较强的氧化环境。表 4 红土剖面壳矿物含量( 10 2 )Table 4 Contents of minerals in laterite section( 10 2 )亦发生迁移) 的情况缺少考虑，易导致计算结果的反常( 冯志刚等，2002 ) 。蛇屋山风化壳样品中 SH 4 和 SH 7 样品的 CIA 低值( 表 1 ) ，可能分别与K 的迁入和 Al2 O3 的迁出有关。4 2元素迁移石英 钾长石 斜长石 黄铁矿 重晶石 伊利石 高岭石 粘土SH 3SH 4SH 5SH 6SH 7SH 829 944 140 164 466 238 10 035 413 628 922 323 370 119 036 84 311 533 670 154 450 433 233 856 9从表 1 可 以 看 出，从基岩到风化 壳，Fe2 O3 、1 51 7FeO、MgO、CaO、Na2 O、K2 O、MnO 和 P2 O5 含量明显减少，整体显示淋失特征。尤其是 CaO 含量从基底 的 9 5% ，降低到 0 08% 。这可能同基底蚀变碳酸 盐岩中方解石溶解，造成 Ca 的大量迁移有关。为 准确刻画风化成土过程中元素真实的迁移规律，本 文引入质量平衡计算( Gresens，1967 ) 。质量平衡 计算常用于风化作用过程中物质质量迁移( Condie16 82 41 73 3讨论风化强度风化壳样品的 SiO2 40% ，Fe2 O3 30% ，SiO2 /44 1et al ，1995;高帮飞等，2006a) ，计算的关键是不活动元素的选择。表生过程中，Ti、Nb、Ta、Zr、Hf 等高场强元素被认为是典型的守恒元素( Schwarz et al ，( Al2 O3 + Fe2 O3 ) 比值在 0 5 4 5 之间，整体表现为风化程度不高( 饶文波等，2001 ) 。SiO2 Fe2 O3 Al2 O3 均一化图解也证实，蛇屋山金矿风化壳脱硅 富铁( 铝) 作 用 不 彻 底 ( 高 帮 飞 等，2006b ) 。 这 与 CIA 指数所揭示的中 强的风化程度基本一致。但 由于 CIA 指数是建立在 Al2 O3 残余富集( 不发生迁 移) 而硅酸盐中 K、Na、Ca 等碱金属元素风化淋失 ( Nesbitt et al ，1982 ) 的前提条件之上，对存在碱金 属带入和风化晚阶段 SiO2 和 Al2 O3 发生分离( Al2 O31997;Sergeev et al ，2001) 。蛇屋山风化壳样品的Hf Zr、Ta Nb 和 Zr / TiO2 Hf 图解也都显示良好的线性关系( rHf Zr = 0 99，rTa Nb = 0 99，rZr / TiO Hf =20 88) 。表明这些高场强元素在风化作用过程中基本呈惰性而不发生明显迁移( 张可清等，2002) 。本 文即以 Ti 为不活动组分，来讨论常量元素的迁移特 征。计算结果见表 5。表 5 常量元素质量平衡计算Table 5 Mass balance calculation of major elementsSiO2Al2 O3Fe2 O3Na2 OK2 OP2 O5H2 OCO2FeOMgOCaOMnOMorgSH 5SH 3SH 5SH 4SH 8SH 6SH 8SH 7138 089 2151 161 191 280 29 0 79 0 970 530 620 150 000 01 0 031 451 61 0 02 0 020 250 0518 78 1 650 58 1 13 5 36 5 3658 07 0 337 49 0 900 120 05 0 12 0 15 0 06 0 07 0 500 29 5 1159 59 1 524 94 0 900 030 05 0 06 0 17 0 020 09 1 29 0 27 5 31计算发现，风化成土过程中 SiO2 和 Fe2 O3 有不同程度的带入，Al2 O3 既有带入也有带出，这可能与 它们在风化壳中以胶体形式迁移有关( 杨守业等，1999) 。李景阳和冯志刚( 李景阳等，2001; 冯志刚 等，2002) 也分别利用元素地球化学分析和淋滤实验研究证实，那些传统认为在风化作用中不活动的Fe、Si、Al 亦会产生一定程度的迁 移。 风 化 壳 中 Al2 O3 迁出，能很好解释为什么原本风化作用较强 的 SH 7 样品，其 CIA 值却比 SH 8 样品低。此 外，计算结果显示，FeO、MnO 和 Morg 有一定程度的 带出。样品中 FeO 转化为 Fe2 O3 ，部分导致了 FeO的带 出 和 Fe2 O3 的 带 入。MgO、CaO、Na2 O、K2 O、P2 O5 以带入或少量带出为特征，可能同自生粘土矿物生成有关。如 SH 4 样品中 K2 O 的带入就可能 与伊利石的生成有关( 表 4，表 5) 。稀土元素在风化壳中的循环和分布受风化强度、粘土矿物吸附、风化介质 pH 值等因素影响( Kevin etal ，1996) 。从蛇屋山金矿稀土元素配分曲线可以看 出，稀土元素整体呈现出从风化作用较强的杂色粘土 带腐泥层 REE 含量增加的特点( 图 3) 。这可能同 风化剖面向下 pH 值的升高，表生矿物吸附稀土元素的能力增强有关( 林传仙等，1994;Liu et al ，2002;马英军等，2004) 。正因如此，风化壳下部样品( SH 8SH 6) 相对上部样品( SH 5SH 3) 具有更高HREE 和低的 La / Lu 比值( 表 3) 。石和黄铁矿而与其它风化壳层位相区别，显示了弱风化、偏还原、碱性的特征。腐泥层的组成部分继承 了基岩特征，可以与酸不溶物( Wang et al ，1999 ; 孙承兴等，2002 ) 相类比。因此可将其作为岩 土 界面的标志，代表风化作用前锋。初步研究认为，矿 体北缘双层腐泥层的形成，可能同构造( F2 ) 的推覆 作用有关( 将另文讨论) 。4 5风化成土阶段 不同学者对碳酸盐岩的风化成土阶段有不同认识。主要包括: 早期碳酸盐岩风化阶段和晚期酸不 溶物风化阶段( 周德全等，2005 ) ，氧化阶段和水解 阶段( 陈履安，2000; 高帮飞等，2006b) ，脱钙、脱碱 基、初级脱硅富铝富铁阶段( 杨元根等，2004 ) 等观 点。尽管表述不同，但都认为成土阶段同风化强度 密切相关。早期风化较弱，以 MnO、FeO( FeS2 ) 氧化 和碱金属元素( 碳酸盐岩中主要为 Ca、Mg 组分) 淋图 3 蛇屋山金矿床红土剖面稀土配分模式Fig 3 Distribution patterns of REE of lateritic section of the Shewushan gold ore deposit失为特征; 晚期风化较强，强烈的水 岩相互作用，稀土元素 Ce、Eu 负异常继承了基岩的特征。更重要的是，Ce 较其他轻稀土稳定，发生迁移富集 的量远远小于 La，Nd 等轻稀土元素，导致 Ce 在底 部富集时相对于其他轻稀土 元素发生强烈亏损 ( Kevin et al ，1996 ) ; 而斜长石的风化分解和粘土 矿物的交换吸附被认为是导致 Eu 异常主要因素( Condie et al ，1995) 。4 3矿物演化 风化壳矿物特征和组合规律受风化成土环境和过程的影响( 朱立军等，2004) 。研究区样品中矿物 组成从腐泥带( 紫) 红色粘土带黄灰( 绿) 色粘 土带呈现明显变化规律: ( 1) 相对基岩，碳酸盐矿物 几乎完全分解，风化壳中以硅酸盐矿物和石英为主;( 2) 钾长石和斜长石从腐泥层向上明显减少; ( 3) 黄 铁矿只在弱风化的腐泥层出现，重晶石则仅存在于 强风化层。风化壳矿物组成的这种变化，可能同风 化成土过程中 Ca、Mg、K、Na 等碱金属大量淋失有 关。腐泥层向杂色粘土带，硫化物转变为硫酸盐 ( 表 4) ，则反映环境不断趋于氧化。导致不溶硅酸盐矿物水解，伴随着矿物中 K、Na 等碱金属的进一步淋失和高岭土等不含碱金属粘土矿 物的生成( SiO2 、Al2 O3 和 Fe2 O3 的聚集) ; 最终，风 化彻底时，粘土矿物中 SiO2 和 Al2 O3 发生分离，SiO2 被淋失而仅残留 Al2 O3 和 Fe2 O3 ，形成典型的红土。 本文利用相对不活动元素 Ti 来考察其它元素 的变化，力图揭示碳酸盐岩风化成土规律。由图 4 可以看出，风化成土过程主要包括氧化和水解两个 阶段，后者根据元素活动规律不同进一步分为水解成土和水解迁移两种不同形式。氧化阶段，即从基岩腐泥层( 酸不溶物) 的演化，伴随着碳酸盐岩溶解，Ca、Mg、K 等淋失( 图 4e，f) 和 FeO、MnO 的氧化( 图 4d) 。TiO2 MnO，TiO2 CaO 和 TiO2 K2 O 图解上，MnO、CaO 和 K2 O 含量 均表现为不同程度的降低。而不活动元素 TiO2 ( 图4af) 和 SiO2 、Al2 O3 含量因碳酸盐岩大量溶解淋失 呈相对富集趋势( 图 4a，b) 。氧化阶段 Fe2 O3 的亏损，可能由 Fe 以胶体形式迁移所导致。水解阶段，由于水动力条件和元素活动性的差 异，物质组分的变化相对较复杂。FeO、MnO 继续被 氧化( 表 5，图 4d) ，硅酸盐中的碱金属进一步产生 水解迁移( 图 4d，e，f) 。研究表明，在水体不畅的条4 4岩 土界面岩 土界面处风化产物在矿物成分、常量、微量元素、pH 等方面均表现为明显的突变( 孙承兴等，2002) 。前已述及，蛇屋山金矿黑色腐泥层具有高 有机碳、REE，富 FeO、MnO、碱金属和高场强元素等 特征。向杂色粘土带，风化作用增强，元素分布呈现 规律性变化。矿物组成上，腐泥层以富钾长石、斜长件下，溶解了的碱金属还可以再次在风化壳中沉淀，形成自生粘土矿物( 周芳等，1994) 。SH 4 样品中K 的水解成土作用( 图 4f) 即为沉淀了自生伊利石图 4 风化成土阶段主要常量元素的迁移和富集规律Fig 4 Migration and enrichment rules of major elements during weathering，Shewushan gold ore deposit( a) TiO2 SiO2 图解; ( b) TiO2 Al2 O3 图解; ( c) TiO2 Fe2 O3 图解; ( d) TiO2 MnO 图解; ( e) TiO2 CaO 图解; ( f) TiO2 K2 O 图解; 米字符为基底碳酸盐岩样品，实心标志表示腐泥层样品，空心标志代表杂色粘土带样品，实线代表氧化阶段，虚线代表水 解阶段( a) TiO2 SiO2 diagram; ( b) TiO2 Al2 O3 diagram; ( c) TiO2 Fe2 O3 diagram; ( d) TiO2 MnO diagram; ( e) TiO2 CaO diagram;( f) TiO2 K2 O diagram ; * represents the basement altered carbonate sample，the full symbol represents the saprolite layer samples，the open symbol represents the mottle layer samples，the full line represents the oxidation phase and the dotted line represents the hydrolyzation phase的结果。由 TiO2 SiO2 和 TiO2 Al2 O3 图解可以看出，水 解 阶 段 SiO2 呈成土明显趋势 ( 图 4a ) ，而Al2 O3 Al2 O3 既有富集成土趋势，又部分发生水解迁移( 图 4b) 。SiO2 和 Al2 O3 变化的不一致，可能指示了 硅酸盐中硅、铝发生了一定程度的分离。Fe2 O3 整体呈现成土趋势，也发生了部分水解迁移( 图 4c) 。硅、铝和铁等主要元素的水解成土( 带入) ，使不活动的TiO2 含量相对降低( 图 4af) 。综上研究认为，蛇屋山红土型金矿床碳酸盐岩风 化成土作用不彻底，硅、铝未完全分离，尚处于风化水解作用的中晚阶段。4 6风化成土过程金的富集机理 赋存在黄铁矿中金的活化、迁移和沉淀作用都受风化成土作用过程制约:1) 金的迁移。风化作用不同阶段，释放不同的 常量元素，风化壳显示不同的 pH、Eh 环境。地表富 氧条件下，黄铁矿氧化所释放的离子有利于硫代硫酸 的产生，但酸性流体与基岩发生 水 岩 反 应，Ca2 + 、 Mg2 + ( 次要有 K + 、Na + ) 首先进入到流体体系( 周芳 等，1994) ，中和了地表流体中的 H + ( Craw D，2000) ，流体以富 HCO32 +为特征，显中碱性。 Ca Na3 此情况下，金溶解并主要以 Au( S2 O3 ) 2迁移( 李志群，1999; 王燕等，2002) 。水解阶段硅酸盐矿物发生水解作用，释放 K+等碱性离子，形成高岭石等、Na粘土矿物; 随着风化水解作用的进行，显弱酸性的大气降水补给，Cl 不断增加，水/ 岩比增大，成矿流体性质由中碱性缓慢过渡到中酸性条件 ( 戚 国 庆 等，2004) 。此阶段，金以胶体或氯化物络合物形式迁移( Zang et al ，1993) 。2)金的富集。矿物吸附是金沉淀的主要机制，电镜分析( Hong，2000; 杨元根等，2004) 和吸附实验研究( 关广岳，2000; 王燕等，2003) 表明表生矿物吸 附对金的富集起重要作用。粘土矿物应为金的主要 载金矿物，其次为褐铁矿，其中裸露金主要吸附在粘 土矿物中( 胡立山，2000) 。沉淀富集受氧化还原界面 控制，风化剖面下部，尤其是在岩 土界面附近被大量 Fe2 + 、Mn2 + 还原而导致金的沉淀 ( 高 帮 飞 等，2006b) ，蛇屋山金矿赋矿红土相对于腐泥层具高 Fe3 + / Fe2 + 比值和低 MnO、FeO 含量很好地说明了这 一点。17 32Feng Zhi gang，Wang Shi jie; Sun Cheng xing 2002 Discussion on possible causes of increase in Si / Al ratio in surface layers of some lat- eritic profilesJ Geology geochemistry，30(4):7 14(in Chinese with English abstract)Gao Bang fei，Deng Jun，Wang Qing fei，Zhou Ying hua 2006a Study on mechanism of elements migration and gold enrichment during weathering process:an example from critical lateritic gold deposits in- ternationalJ Gold，27 (5 ):9 12 ( in Chinese with English ab- stract)Gao Bang fei，Wang Qing fei，Liu Yan，Xu Hao 2006b Metallogenic series of lateritic gold deposits in the south China: An overviewJ Geology and Prospecting，42(3):1 7 (in Chinese with English ab- stract)Gresens R L 1967 Composition volume relationships of metasomatismJ Chemical Geology，2:47 55Guan Guang yue 2000 Oxide zone microbial geochemistry in metal de- positM Beijing: Science Press:1 223(in Chinese)Hong H L 2000 Behaviour of gold in the weathered mantle at Shewushan，Hubei，ChinaJ Journal of Geochemical Exploration，68 :57 68Hu Li shan 2000 Study on the structure and elemental geochemical be- haviour of weathering crust and the geological prospecting model of Shewushan gold deposit，Hubei，ChinaD Beijing:China University of Geosciences:1 115(in Chinese with English abstract)Huang Zhen guo，Zhang Wei qiang，Chen Jun hong 1996 Red resid- uum in South ChinaM Beijing:Ocean Press，1 312(in Chinese)Kevin H J，Klaus J S，Vernon F H 1996 Rare earth element complexation behavior in circumneutral pH groundwaters: Assessing the role of car- bonate and phosphate ionsJ EPSL，139:305 319Li Jing yang，Liang Feng，Zhu Li jun，Chen Tong 2001 Leaching ex- periment on residual weathering crust of carbonate rock:A case study of Pingba and Zunyi profiles of GuizhouJ Carsologica Sinica，9 (3):167 173(in Chinese with English abstract)Li Song sheng 1994 The first large gold deposit of red clay type in ChinaJ Gold，15(4):1 3(in Chinese with English abstract)Li Yan li，Wang Shi jie，Sun Cheng xing，Liu Xiu ming 2005 The characteristics of Ce anomalies in weathering crusts of carbonate rocks and its formation mechanismJ Journal of Mineralogy and Petrology，25(4):85 90 (in Chinese with English abstract)Li Zhi qun 1999 Primary study on laterite gold deposit in YunnanJ Gold，20(3):1 4(in Chinese with English abstract)Lin Chuan xian，Zheng Zuo ping 1994 Experimental studies on metal- logenetic mechanism of weathering crustleaching REE deposits in southern ChinaJ Geochimica，23(2):189 198 ( in Chinese with English abstract)Liu Cong qiang; Wu Jia hong，Yu Wen hui 2002 Controls of interac- tions between iron hydroxide colloid and water on REE fractionations in surface waters:Experimental study on pH controlling mechanismJ Science in China(Ser D)，45(5):449 458Ma Ying jun，Huo Run ke，Xu Zhi fang，Zhang Hui，Liu Cong 结论本文通过风化剖面系统的地球化学和矿物学研 究，认为风化壳元素迁移、富集和矿物演化整体受风 化强度制约。研究取得以下主要认识:51)基岩黑色腐泥层杂色粘土带，元素和矿物组成发生明显变化。相对基岩，风化壳以常量元素大量淋失、Au、REE 的富集，以及继承基岩稀土配分 特征但 La / Lu 比值增大为特征。黑色腐泥层具有高 有机碳、REE，富 FeO、MnO、碱金属和高场强元素的组 成，可以与酸不溶物相类比，而作为风化作用岩 土 界面的标志。腐泥层向上，碱金属、FeO、MnO、Morg、 REE 和 HFSE 等微量元素，钾长石、斜长石和黄铁矿 等含量逐渐降低，反映风化强度和氧化作用的增强。2) 以 Ti 为不活动元素的质量平衡计算表明，常 量元素 SiO2 、Al2 O3 和 Fe2 O3 也可以发生不同程度的 迁移; 从硅酸盐重活化了的碱金属( 如 K) 还可以再次 在风化壳中沉淀，形成自生矿物( 伊利石) 。3)碳酸盐风化成土作用过程可