遼寧省清原縣南龍王廟金礦地質(zhì)特征與成礦

劉桂香

（沈陽(yáng)地質(zhì)礦產(chǎn)研究所，遼寧沈陽(yáng)110034）

0 引言

南龍王廟金礦位于遼寧省清原縣枸乃甸鄉(xiāng)南龍王廟村（草廟村）熊家溝－夾皮溝一帶，該礦發(fā)現(xiàn)于上世紀(jì)80年代，圈定了46個(gè)小礦體，為一小型金礦.張秋生等開(kāi)展了金礦研究，并提出該礦為“受地層、片理化帶和變質(zhì)作用等控制的層控變質(zhì)綠巖型金礦”［1-3］.劉連登等?劉連登，等.渾北太古宙綠巖帶金礦類(lèi)型及找礦遠(yuǎn)景評(píng)價(jià).1989.在對(duì)南龍王廟金礦外圍進(jìn)行1∶5萬(wàn)地質(zhì)圖修測(cè)基礎(chǔ)上，對(duì)該礦床進(jìn)行了系統(tǒng)的礦床成因研究工作，提出了“同韌性剪切帶變生熱液”觀點(diǎn).看來(lái)，對(duì)該金礦成礦條件、礦床形成機(jī)制和成礦地球化學(xué)特征方面研究尚不夠深入.本文對(duì)此作一初步探討.

1 地質(zhì)背景與控礦條件

南龍王廟金礦位于渾北花崗－綠巖區(qū)大荒溝－稗子溝綠巖帶的中間部位，處于大荒溝－南龍王廟向形褶曲的東南端（圖1）.綠巖帶由紅透山巖組下部斜長(zhǎng)角閃巖段和上部黑云變粒巖段組成［4-6］，沿向斜核部位置發(fā)育一條韌性剪切帶，北西向延伸，寬1.5～2 km，長(zhǎng)度大于5 km，南龍王廟金礦即產(chǎn)于此帶內(nèi).

1.1 容礦圍巖

南龍王廟金礦區(qū)出露地層為太古宇紅透山巖組上巖段——黑云變粒巖段，主要巖石類(lèi)型有黑云變粒巖、磁鐵角閃石英巖、淺粒巖、綠簾黑云變粒巖和角閃黑云變粒巖、斜長(zhǎng)角閃巖、角閃變粒巖.最主要容礦圍巖為黑云變粒巖和磁鐵角閃石英巖.

磁鐵角閃石英巖：在本區(qū)組成復(fù)雜，變化多樣，由角閃石、石英、磁鐵礦、黑云母、綠簾石、綠泥石、斜長(zhǎng)石、石榴石、磁黃鐵礦等礦物組成.根據(jù)礦物成分的不同，可以包括角閃石英巖、磁鐵石英巖、石英黑云角閃巖、角閃黑云片巖、黑云磁黃鐵石英巖等.巖石以條帶狀構(gòu)造為特征，由淺色的石英條帶和暗色的角閃石條帶構(gòu)成.條帶寬度變化于0.1～3.5 cm之間，一般1～2 cm.條帶密度變化也較大，在10 cm厚的垂向上可以出現(xiàn)10～25條之多的條帶，亦可以在更大的范圍內(nèi)沒(méi)有條帶出現(xiàn).磁鐵角閃石英巖呈“多層狀”產(chǎn)出，與圍巖呈層狀整合接觸關(guān)系.

在這套巖石中發(fā)現(xiàn)有變余韻律層理，夾有赤鐵礦石英巖，原巖為噴氣沉積巖，環(huán)境為氧化－還原過(guò)渡部位.化學(xué)成分上Al2O3和CaO含量較高，原巖為火山沉積巖.

磁鐵角閃石英巖出露規(guī)模不大，厚度也較小（幾十厘米至幾米，最厚不超過(guò)10 m），為最重要的容礦圍巖，南龍王廟金礦區(qū)主要礦體皆位于其中.可能原因有二：其一，巖石內(nèi)鐵（Fe2+和Fe3+）和硫含量很高，有利于含金流體交代成礦；其二，巖層為典型非均質(zhì)體，在韌性剪切作用過(guò)程中由于巖石塑性差異易于形成低壓擴(kuò)容空間，利于含金流體聚集成礦.

黑云變粒巖：是礦區(qū)分布最廣的巖石類(lèi)型，也是金礦直接的容礦圍巖.它與淺粒巖、角閃變粒巖和磁鐵角閃石英巖呈漸變過(guò)渡關(guān)系.其主體組成為黑云母、斜長(zhǎng)石（更—鈉長(zhǎng)石）、石英和綠簾石，次為角閃石、白云石、方解石、綠泥石、石榴石等.由于組成成分的差異，巖石變種為二云變粒巖、角閃黑云變粒巖、綠簾黑云變粒巖等.巖石為鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu)，片麻狀、條帶狀和條紋狀構(gòu)造，可見(jiàn)變余組構(gòu).原巖為英安巖、英安質(zhì)凝灰?guī)r和凝灰質(zhì)沉積巖.礦化較好的主要是條紋狀含星散狀黃鐵礦黑云變粒巖.

淺粒巖：礦物組成與黑云變粒巖相似，只是暗色礦物含量少，不含角閃石.脈石礦物主要為更長(zhǎng)石、石英，及少量黑云母、微斜長(zhǎng)石、白云母.金屬礦物以黃鐵礦為主，有少量磁鐵礦、自然金和微量黃銅礦、方鉛礦.

1.2 容礦圍巖地球化學(xué)特征

巖石化學(xué)分析結(jié)果，大多數(shù)樣品SiO2含量變化于48.75%～76.43%之間，屬鐵鎂質(zhì)—長(zhǎng)英質(zhì)巖石范圍，其原巖為安山巖－英安巖－流紋巖，屬鈣堿系列火山巖.多數(shù)樣品還原指數(shù)（FeO/Fe2O3）大于1，反映火山噴發(fā)作用是在還原到略氧化環(huán)境中發(fā)生的；K2O/Na2O比值小于1，反映火山巖的富鈉貧鉀特征.其中磁鐵角閃石英巖平均成分SiO2為59.6%，F(xiàn)eO為18.1%，與鞍山地區(qū)貧鐵礦相似，但其Al2O3（9.3%）和CaO（3.62%）含量較高，雜質(zhì)成分較多，可能為化學(xué)沉積物中摻雜火山成分的緣故.

容礦圍巖稀土元素總量變化于58.678×10-6～226.4×10-6，其中各類(lèi)巖石稀土平均含量為：變粒巖113.565×10-6，黑云角閃磁鐵石英巖 99.99×10-6，變質(zhì)斜長(zhǎng)花崗斑巖78.282×10-6，磁鐵角閃石英巖44.13×10-6.顯示了從火山巖、晚期次火山巖到化學(xué)沉積巖，稀土元素含量呈現(xiàn)逐漸遞減的趨勢(shì)?沙德銘，等.遼東地區(qū)銅鉛鋅礦成礦規(guī)律研究.2007..在稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化圖（圖2）上，稀土配分曲線平緩右傾，一致性較好，顯示輕稀土富集、重稀土虧損、Eu異常不明顯特點(diǎn)，說(shuō)明圍巖有著相似的物質(zhì)來(lái)源.

2 控礦構(gòu)造

南龍王廟金礦產(chǎn)于斗虎溝-南龍王廟韌性剪切帶及相關(guān)構(gòu)造帶內(nèi)，金礦成礦與韌性剪切帶關(guān)系密切.

2.1 韌性剪切帶空間分布

南龍王廟韌性剪切帶寬1.5～2 km，長(zhǎng)度大于5 km.其東南端為紅石砬子花崗巖體侵位切割，向西北一直延伸到大荒溝和文家屯一帶（圖1）.

2.2 變形特征

南龍王廟韌性剪切帶發(fā)育一系列宏觀到微觀的特征的韌性變形組構(gòu).

宏觀構(gòu)造包括褶皺構(gòu)造、條紋條帶構(gòu)造、糜棱面理、線理、石香腸構(gòu)造等.褶皺構(gòu)造在磁鐵角閃石英巖內(nèi)發(fā)育，形態(tài)復(fù)雜，見(jiàn)有鞘褶皺、不對(duì)稱(chēng)褶皺、片內(nèi)鉤狀褶皺及復(fù)式褶皺，褶皺軸面大致與糜棱片理產(chǎn)狀一致.條紋條帶狀構(gòu)造是礦區(qū)常見(jiàn)的構(gòu)造類(lèi)型，可分為兩類(lèi)：一類(lèi)為強(qiáng)烈改造的沉積條紋條帶，常在磁鐵角閃石英巖內(nèi)見(jiàn)到；另一類(lèi)為變質(zhì)分異作用發(fā)生物質(zhì)分異作用而形成者，大部分見(jiàn)于長(zhǎng)英質(zhì)巖石中.

微觀構(gòu)造包括變余糜棱巖、重結(jié)晶結(jié)構(gòu)等，不同變形強(qiáng)度其表現(xiàn)不同：在弱變形帶中，變晶糜棱巖內(nèi)礦物定向明顯，黑云母等呈板狀、片狀組成片麻理，石英有局部集中現(xiàn)象；在中等強(qiáng)度變形帶中，長(zhǎng)英質(zhì)糜棱巖內(nèi)出現(xiàn)Sc面理和Ss面理，礦物變形強(qiáng)烈，角閃石、黑云母等定向排列；在強(qiáng)變形帶中，礦物嚴(yán)格定向，暗色礦物定向構(gòu)成片理，石英等拔絲拉長(zhǎng)，構(gòu)成糜棱葉理.

3 金礦床地質(zhì)

3.1 礦體特征

南龍王廟金礦礦體數(shù)量有46個(gè)之多（撫順地質(zhì)隊(duì)，1983），但規(guī)模小（圖3）.單個(gè)礦體厚度一般小于1 m，最厚不超過(guò)3 m，延長(zhǎng)最大可達(dá)200 m，延深最大可達(dá)300 m.礦體呈透鏡狀、“似層狀”、脈狀產(chǎn)于韌性剪切帶中，平行剪切帶方向分布，未見(jiàn)斜交剪切帶者.

金礦體主要可分為兩類(lèi)：浸染－細(xì)脈狀含金黃鐵礦礦體和含金黃鐵礦石英脈礦體，二者在空間上或獨(dú)立產(chǎn)出或構(gòu)成組合礦體.礦體與圍巖漸變過(guò)渡，沒(méi)有嚴(yán)格界線.

浸染－細(xì)脈狀含金黃鐵礦礦體是南龍王廟金礦最主要礦體類(lèi)型，礦體寬度較大，一般1～2 m，最寬可達(dá)3 m以上，且變化較小，延深和延長(zhǎng)也相對(duì)穩(wěn)定.該類(lèi)型礦石含金品位較低，一般在1×10-6～3×10-6之間.金屬礦物有兩個(gè)組合：磁鐵礦＋磁黃鐵礦＋黃鐵礦±黃銅礦±赤鐵礦和黃鐵礦＋黃銅礦±閃鋅礦±自然金，且后一組合交代前一組合.產(chǎn)出特點(diǎn)上，細(xì)脈狀黃鐵礦大多數(shù)平行置換條帶分布，或分布于小褶曲核部，少數(shù)情況下分布于剪切石香腸兩端低壓區(qū)或平行糜棱片理分布.凡此種種，都說(shuō)明是同韌性剪切作用的產(chǎn)物.

含金黃鐵礦石英脈礦體在礦區(qū)分布廣泛，但規(guī)模有限，寬度從不足1 cm到60 cm，一般20 cm左右，延伸小，呈串珠狀、透鏡狀產(chǎn)出，尖滅再現(xiàn).按石英脈形態(tài)及其與剪切帶的關(guān)系，可分為3類(lèi)：1）形變前石英脈，完全平行剪切面理分布的透鏡狀石英脈體，有明顯的韌性變形組構(gòu)發(fā)育；2）相變期石英脈，亦呈透鏡體狀分布，但規(guī)模小，大部分平行剪切片理分布；3）形變后石英脈，切割糜棱巖葉理的不規(guī)則石英脈，組成單一，少含硫化物，不含金.

3.2 礦石特征

3.2.1 礦物組成

南龍王廟金礦礦石礦物主要為黃鐵礦、磁黃鐵礦、磁鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦、自然金，其次有赤鐵礦、輝鉬礦、方鉛礦、銅藍(lán)、斑銅礦等.脈石礦物有石英、斜長(zhǎng)石、白云母、黑云母、角閃石、綠簾石、方解石、綠泥石、鉀長(zhǎng)石、石榴石、電氣石、磷灰石、鋯石等.

自然金是南龍王廟金礦發(fā)現(xiàn)的唯一金礦物，呈粒狀、板狀、片狀和樹(shù)枝狀等.金成色較高（946.1）.

黃鐵礦是本區(qū)分布最廣的礦石礦物，可分為3類(lèi)：1）受變質(zhì)黃鐵礦（PyⅠ），主要分布在條帶狀磁鐵角閃石英巖中，呈星散狀、條帶狀、條紋狀；2）熱液型黃鐵礦（PyⅡ），廣泛發(fā)布于礦化圍巖和形變前、形變中石英脈中，呈浸染狀、脈狀、斑雜狀、網(wǎng)脈狀；3）微細(xì)脈狀黃鐵礦（PyⅢ），受節(jié)理控制，呈小于0.1 mm的微細(xì)脈沿礦物裂隙和礦物間隙產(chǎn)出，薄膜狀.其中PyⅠ、PyⅢ兩期黃鐵礦基本不含金，主要含金黃鐵礦是PyⅡ.

磁黃鐵礦：分布僅次于黃鐵礦，主要分布在磁鐵角閃石英巖中，與黃鐵礦共生，也常與黑云母、斜長(zhǎng)石、角閃石和石英共生.在變形較弱部位，呈典型的靜態(tài)重結(jié)晶組構(gòu)，而在強(qiáng)變形部位，磁黃鐵礦內(nèi)部出現(xiàn)波狀消光、變形雙晶等，同時(shí)與造巖礦物黑云母、斜長(zhǎng)石、角閃石、石英等平衡共生，未見(jiàn)交代關(guān)系.

3.2.2 礦石組構(gòu)

南龍王廟金礦礦石組構(gòu)特點(diǎn)復(fù)雜，列入表1.

3.2.3 礦化蝕變

表1 南龍王廟金礦礦石組構(gòu)及成因意義Table 1 Structures of the ore from the Nanlongwangmiao gold deposit

南龍王廟金礦近礦圍巖均有明顯的蝕變，但強(qiáng)度不大，范圍也有限.主要蝕變類(lèi)型有硅化、絹云母化（白云母化）、方解石化、綠泥石化、綠簾石化、黑云母化和電氣石化.不同類(lèi)型礦體蝕變有一定差別.

含金黃鐵礦石英脈礦體，在含金石英脈附近，硅化、絹云母化十分明顯，次有黑云母化、綠簾石化和方解石化.且由石英脈向外，可見(jiàn)不甚明顯的蝕變分帶：石英黑云母化→二云母化→硅化.蝕變帶范圍較小，一般1～10 cm，但沿石英脈方向蝕變比較連續(xù)，可以作為重要的找礦標(biāo)志.

浸染－細(xì)脈狀含金黃鐵礦礦體，可見(jiàn)明顯的綠泥石化、綠簾石化和方解石化，硅化、絹云母化不發(fā)育，蝕變特點(diǎn)復(fù)雜，不均勻，無(wú)規(guī)律.

3.2.4 礦石品位和伴生元素相關(guān)性

南龍王廟金礦礦石金含量變化于1.02×10-6～6.05×10-6，一般變化于 1×10-6～3×10-6，含金品位較低.

伴生元素中，與Au密切相關(guān)（同步強(qiáng)烈富集）的元素有 Ag、Cu、S、Se、Te，相關(guān)（有富集）的元素有 Zn、Pb，不相關(guān)的元素有 W、Mo、Co、Ni、V，而 Sb、Hg 則明顯虧損.低溫元素Sb、Hg的虧損，可能代表了本區(qū)成礦溫度較高.

4 穩(wěn)定同位素特征

4.1 硫同位素

南龍王廟金礦黃鐵礦硫同位素組成見(jiàn)表2.硫同位素組成從1.61‰～3.19‰，在一個(gè)很小的范圍內(nèi)變化，塔式效應(yīng)較明顯.這一特點(diǎn)反映硫的來(lái)源是單一的.其值為很小的正值，極差小，接近隕石硫同位素組成，說(shuō)明來(lái)源于深部.不同成礦期黃鐵礦硫同位素組成變化很小，早期黃鐵礦δ34S值為2.39‰，中期黃鐵礦δ34S值2.53‰，晚期δ34S值3.04‰，略有增加的趨勢(shì)，分餾作用不突出.與外圍容礦巖系硫同位素組成對(duì)比，基本相近，說(shuō)明其與綠巖的關(guān)系密切.

4.2 鉛同位素

表2 南龍王廟金礦礦石黃鐵礦硫同位素組成Table 2 S isotopes of pyrite in the ore from Nanlongwangmiao gold deposit

南龍王廟金礦黃鐵礦鉛同位素具有較大的變化范圍，不夠穩(wěn)定，其中206Pb/204Pb變化于15.0774～19.0556，207Pb/204Pb 變化于 15.2520～15.7089，208Pb/204Pb變化于34.9156～39.7767.

南龍王廟金礦黃鐵礦U/Pb值為8.66～10.24，比正常鉛（8.686～9.238）明顯偏高，說(shuō)明黃鐵礦含鈾較高.Th/Pb 值為 32.92～48.66，Th/U 值為 3.17～3.72，其中Th/U比值與太古宙礦床（Th/U值3.6～3.8）相似，由此推斷南龍王廟金礦鉛源自綠巖.

4.3 氫氧同位素

南龍王廟金礦礦化期石英氧同位素組成是：早期石英（QⅠ）氧同位素為6.098‰，相似或略高于石英巖中者（5.7‰），反映二者之間可能存在的內(nèi)在聯(lián)系.即韌性剪切作用初期，硅質(zhì)成分從圍巖中分凝出來(lái)，并經(jīng)受了韌性變形的改造.主成礦期石英脈（QⅡ）氧同位素組成為9.3‰～12.3‰，平均10.67‰，較母巖發(fā)生了明顯的18O的富集.這種富集與變質(zhì)作用過(guò)程中“變質(zhì)巖更富16O，與之相平衡的水更富18O”（Taylor，1963）有關(guān).根據(jù)水－石英體系平衡方程計(jì)算得到的包裹體水氧同位素組成變化較小，為4.26‰～5.82‰，位于Taylor（1979）的變質(zhì)水范圍內(nèi)（5‰～25‰）.石英包裹體氫同位素組成變化較大，從－61.5‰～－94.8‰，小于Taylor的變質(zhì)水變化范圍（－20‰～－75‰）.氫氧同位素組成在Taylor圖解上處于變質(zhì)水和大氣降水之間，并非典型的變質(zhì)水，而是有較多的大氣降水進(jìn)入，顯示成礦流體可能的混合意義的特點(diǎn).

4.4 成礦時(shí)代討論

南龍王廟金礦屬后生礦床，其成礦晚于圍巖.據(jù)可靠同位素資料，太古宙綠巖形成年齡為2986±10 Ma（40Ar/39Ar）［7］.可見(jiàn)，金礦形成年齡要小于 2986 Ma.又據(jù)礦區(qū)內(nèi)穿切韌性剪切帶和金礦體的白云母斜長(zhǎng)偉晶巖內(nèi)白云母的測(cè)年結(jié)果，其Rb-Sr年齡為2409 Ma?遼寧冶金地質(zhì)勘探局101隊(duì)、研究所.紅透山式銅鋅礦床控礦因素及找礦方向研究.1981.，推斷金礦床形成年齡大于2409 Ma.綜上而言，南龍王廟金礦礦化年齡在2986～2409 Ma之間.

5 討論與結(jié)論

概括起來(lái)，南龍王廟金礦具有的主要成因特征可以表述如下.

（1）礦床產(chǎn)于一定的巖性層內(nèi)，宏觀上具有“層控性”特點(diǎn)

南龍王廟金礦位于紅透山巖組第二巖性段黑云變粒巖段內(nèi)，直接容礦圍巖為黑云變粒巖、淺粒巖、磁鐵角閃石英巖、綠簾黑云變粒巖等.其中磁鐵角閃石英巖實(shí)際上呈互層或夾層存在，是與海底火山作用相關(guān)的海底噴氣和噴流作用的結(jié)果，代表了成礦物質(zhì)的初始聚集和富集的方式和過(guò)程，為后續(xù)含礦熱液的形成、活動(dòng)和成礦作用的發(fā)生奠定了物質(zhì)基礎(chǔ).

（2）成礦空間上位于韌性剪切帶內(nèi)，受韌性剪切帶控制

剪切帶對(duì)金礦的控制主要表現(xiàn)在：①金礦體沿剪切帶片理方向分布，呈透鏡狀、脈狀、似層狀、網(wǎng)脈狀“順層”展布，有規(guī)律性的側(cè)伏現(xiàn)象；②礦體、礦化體特別是早期礦化載體，具有一定程度韌性變形改造的宏觀和微觀特征，顯示同構(gòu)造成礦的特點(diǎn)；③礦化蝕變現(xiàn)象存在，但發(fā)育程度和強(qiáng)度不大，與圍巖變晶糜棱巖沒(méi)有嚴(yán)格界線，呈現(xiàn)漸變過(guò)渡的關(guān)系；④礦體、礦化體與圍巖漸變過(guò)渡，顯示同時(shí)形成之特征.

（3）成礦作用的“同韌性剪切帶”特點(diǎn)

礦體、礦化體的“同韌性剪切帶”屬性：主要體現(xiàn)在礦體的“順層”產(chǎn)出、不同程度“韌性變形”特征、礦化、蝕變的漸變過(guò)渡關(guān)系等等.

成礦流體的“變質(zhì)-大氣水混合熱液”屬性：包裹體氫氧同位素測(cè)定結(jié)果，處于變質(zhì)水或大氣水接近變質(zhì)水范圍，混合熱液特征明顯.

綜合上述，確認(rèn)南龍王廟金礦為同韌性剪切帶變質(zhì)-大氣水混合熱液型金礦.建立成礦模式如圖4所示.

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