遼東金礦圍巖-圍巖蝕變、成礦譜系變化的地質(zhì)內(nèi)涵和堿交代-構(gòu)造碎裂蝕變巖的深部找礦意義

于寶山，王黎明，劉長明

（核工業(yè)240研究所，遼寧 沈陽 110032）

1 遼東金礦圍巖、圍巖蝕變及成礦譜系變化的地質(zhì)內(nèi)涵

遼東古元古代坳拉裂谷系成生以來經(jīng)歷了復(fù)雜的地質(zhì)演化過程，不同成礦系列或不同成礦類型的金礦對應(yīng)于不同的構(gòu)造階段：

新太古代，以古坳拉裂谷邊緣太古宙綠巖帶為基礎(chǔ)，主要是新太古界鞍山群底部角閃斜長片麻巖、黑云斜長片麻巖、斜長角閃巖等鐵鎂質(zhì)巖系的構(gòu)造活化金遷移，并在鉀長石化-砂糖粒狀石英-硅化組合的堿交代-構(gòu)造碎裂蝕變巖容-儲構(gòu)造空間成礦，有明顯的巢狀 “窩子礦”特點(diǎn)。例如，古坳拉裂谷南緣莊河—丹東金-銅成礦聚集區(qū)西部諸多金礦（例如，新房金礦）。

古元古代變質(zhì)碎屑巖建造金礦成礦圍巖以古元古代遼河群大石橋組和蓋縣組底部偏上的矽線石榴黑云母片巖和灰黑色黑云絹云千枚巖、灰綠色綠泥絹云千枚巖及石英絹云千枚巖為主。金成礦熱液以變質(zhì)與同構(gòu)造巖漿的堿性混合熱液水為主，在韌-皺性古構(gòu)造層內(nèi)就位。例如，華巖寺銅金礦、白云金礦、新甸金礦和貓嶺金礦等。

古生代是這種熱液型金礦的主要地質(zhì)時代，古裂谷內(nèi)同構(gòu)造花崗巖［1］（圖1）產(chǎn)生了新的高鉀富堿巖石——粉紅色二長花崗巖、中細(xì)粒鉀長混合巖或混合花崗巖巖體邊部的鉀交代-構(gòu)造碎裂蝕變巖（圖2）。例如莊河地區(qū)出露的二長花崗巖、混合花崗巖等。野外剖面及深鉆巖心和室內(nèi)研究認(rèn)為，裂隙包含顆粒金的同世代晶粒狀黃鐵礦（圖3）呈中細(xì)粒浸染狀出現(xiàn)于其中或邊部的硅質(zhì)脈內(nèi)。由于金礦源于部分熔融并有大量地幔物質(zhì)的加入，就位于呈EW向排列的前寒武系韌-皺性古構(gòu)造層中，故該期堿交代-構(gòu)造碎裂蝕變巖控制的金礦既具有巖控性，也有層控特征。

該熱液型金礦圍巖以蝕變的閃長巖、輝綠巖或煌斑巖脈堿交代-構(gòu)造碎裂蝕變巖為主。例如，遼東三股流、南口前、石棚峪、雙塔鎮(zhèn)和臥龍泉等早期片麻狀混合巖、混合花崗巖、石英二長閃長巖和二長花崗巖等巖體構(gòu)造薄弱部位出現(xiàn)的，中基性脈巖型五龍、四道溝以及隈子等多個礦床中的脈狀富礦。

遼東金礦的圍巖從太古宙混合巖化綠巖→元古宙混合巖化綠片巖-混合巖、混合花崗巖→印支期二長花崗巖、石英二長閃長巖→燕山期中基性巖類的轉(zhuǎn)變，顯示了礦源由淺到深及成礦熱液中強(qiáng)堿金屬離子K＋由殼源到殼-幔混合源的多元性。

“金”與 “鈾”的成礦作用［2］一樣：同一構(gòu)造區(qū)帶內(nèi)的不同構(gòu)造部位，由于具體地質(zhì)條件、成礦環(huán)境的差異，也有礦石類型、礦物組合和 “成礦譜系”以及成礦時代、蝕變類型、成礦品質(zhì)的不同：

（1）成礦圍巖以太古代鞍山群海相火山-沉積變質(zhì)巖為主巖的金礦，礦石類型以銅為主，礦物組合簡單。例如，受太古代鞍山群通什村組（表1）紅透山混合巖化-綠巖帶控制的金礦，礦石礦物組合有：黃鐵礦、磁黃鐵礦、黃銅礦和閃鋅礦，銀金礦、磁鐵礦，偶見方鉛礦和輝鉬礦；非金屬礦物有石英、綠泥石和白云石、方解石及少量螢石；圍巖蝕變主要有絹云母化、透閃石化、堇青石化、綠泥石化和碳酸鹽化，見有黝簾石、尖晶石和蛇紋石等蝕變礦物。通過分析以透閃石化、絹云母-硅化為主的近礦圍巖蝕變類型得出，太古宙海相間歇性、中酸性火山噴發(fā)提供的成礦元素銅與金，在太古宙晚期綠片角閃巖相區(qū)域變質(zhì)作用和韌性剪切-堿交代作用等構(gòu)造疊置、置換過程中發(fā)生了構(gòu)造重就位。初始礦源層內(nèi)成礦物質(zhì)銅與金等被激發(fā)活化向溫-壓梯度減弱的構(gòu)造薄弱空間遷移并富集成礦。

表1 含金堿交代-構(gòu)造碎裂蝕變巖的主要化學(xué)組分Table 1 Main chemical components of gold-bearing alkali-metasomatic rock and structural cataclastic altered rock wt%

（2）以古元古代遼河群沉積變質(zhì)-混合巖為主巖的金礦，礦床礦石類型亦屬銅-金為主的硫化物型，礦石礦物仍很簡單，但是礦石金屬礦物卻有增加。例如，受古元古代遼河群大石橋組二段矽線石黑云母片巖、黑云變粒巖、淺粒巖和透閃變粒巖控制的白云金礦。衍生在含金碎屑-黏土巖層中的金與銅等成礦元素經(jīng)區(qū)域變質(zhì)、變形作用再一次通過變質(zhì)-巖漿-大氣混合熱液水而被重新活化，并通過相應(yīng)的構(gòu)造通道遷移至適宜的儲礦構(gòu)造空間內(nèi)富集成礦。該成礦期的礦石礦物組合中增加了自然金、斑銅礦、鏡鐵礦和白鎢礦，特別是原生硫化物經(jīng)過分解-氧化-再還原成因的次生礦物輝銅礦和非金屬礦物鉀長石的出現(xiàn)，更說明衍生礦源成礦和圍巖蝕變的堿交代機(jī)制。

（3）成礦圍巖以同印支構(gòu)造期深部斷裂（裂隙）帶重熔富金巖漿巖為母巖的重熔巖漿熱液型金礦，礦石礦物開始變得復(fù)雜起來，金的硫化物以硫鐵礦為主。除自然金、黃銅礦、磁鐵礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦、輝銅礦、斑銅礦、鏡鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦和白鎢礦外，還出現(xiàn)了輝鉍礦、自然銀。非金屬礦中的螢石和方解石等碳酸鹽類礦物也開始有明顯增加。圍巖蝕變則以更強(qiáng)的堿交代，即鉀化為主。

（4）成礦圍巖以燕山期火山-潛火山作用疊加的同熔富金中基性巖漿巖脈為母巖的金礦，礦石類型以金-石英-硫化物為主，金屬礦物中又增加了碲金礦、黑銅礦、斑銅礦、孔雀石、銅藍(lán)、白鐵礦、赤鐵礦和褐鐵礦等，非金屬礦物組合中，綠簾石所占比例增加，還出現(xiàn)了重晶石。圍巖蝕變顯示了多階段復(fù)合疊加成因等特點(diǎn)：鉀長石化最強(qiáng)，鈉長石化、硅化和絹云母化分布廣泛，并出現(xiàn)了標(biāo)志著礦后期的以白云石、方解石為主組成的網(wǎng)狀細(xì)脈和熱液碳酸鹽脈。

（5）喜山期以來以第四系底部古代—現(xiàn)代殘積-坡積-沖積-沉積砂礫及松散碎屑物為成礦圍巖的砂金礦，其分布受太古界—元古界富鎂鐵質(zhì)變質(zhì)巖出露區(qū)的制約，礦床大都具有一定的條帶狀展布和面型-似層狀占位特點(diǎn)。成礦機(jī)理除傳統(tǒng)的水動力分選作用下的碎屑成因觀點(diǎn)外，筆者認(rèn)為砂金晶粒的形成與酸-堿交代作用相關(guān)的自養(yǎng)細(xì)菌等微生物直接參與、間接催化和細(xì)菌的復(fù)合浸出關(guān)系密切。

地質(zhì)史上經(jīng)歷了動→靜構(gòu)造演化的遼寧地塊在金礦床礦體形態(tài)由巢狀、似層狀逐漸演變到復(fù)雜的脈狀，又到較單一的金面型-似條帶狀；成礦譜系由銅-金雙元素型到銅-銀-金三元素型、銅-銀-金-鉛-鋅（或有鉬）五元素型以致砂金。

2 堿交代作用及堿交代-構(gòu)造碎裂蝕變巖

堿交代作用是富含強(qiáng)堿金屬離子K＋、Na＋或 Li＋、 Rb＋和 Cs＋的熱液與成礦圍巖發(fā)生化學(xué)變化及置換的一種蝕變作用，也是一種堿帶入、酸帶出的成礦作用。堿的帶入促使成礦元素活化與遷移，同步產(chǎn)生鉀長石化、鈉長石化或鋰云母化、天河石化和銫云母化等堿交代蝕變礦物；酸的帶出導(dǎo)致銅-金等金屬硫化物富集成礦，并成生在硅化、黃玉化、螢石化或黏土礦化等酸性交代蝕變體中。

金礦相關(guān)的堿交代-碎裂蝕變巖通常被認(rèn)為鉀化＋硅化組合的蝕變巖。是含礦透巖漿流體沿著韌-皺性古構(gòu)造層與構(gòu)造-巖漿巖帶疊合制約的構(gòu)造結(jié)遷移就位的多孔隙-碎裂蝕變巖。具有明顯的交代殘留結(jié)構(gòu)，具有特征清楚的韌性剪切構(gòu)造遺跡。黑云斜長片麻巖的蝕變巖鏡下照相，重熔-交代、凈邊以及溶蝕-溶離等蝕變巖結(jié)構(gòu)清楚，如圖4所示。巖石中出現(xiàn)絹云母、綠泥石微脈，石英＋金屬硫化物細(xì)脈和方解石脈。顯然，新的多孔隙結(jié)構(gòu)和碎斑、裂紋構(gòu)造已經(jīng)構(gòu)成可以容礦或儲礦，并導(dǎo)致礦體定位的最佳成礦空間。蝕變巖和被交代的原巖，其化學(xué)組分，特別是K、Na和Si含量具有明顯的變化特征。由于K-Na存在不相容性，交代蝕變中存在K、Na更替的變化趨勢（表1）。

區(qū)內(nèi)，富Si、Au的花崗-綠片巖和貧Si而富Mg的碳酸鹽巖或富Mg、Fe的基性-超基性巖等原巖的堿交代蝕變巖，其SiO2、Au的含量總體趨勢是：前者被貧化，后者被富集。尤其值得注意的是，印支期以來，幔源基性-超基性巖漿在通過韌性剪切-破碎帶的過程中，含礦透巖漿流體中大量的K＋、Na＋離子被帶入到圍巖后，由于K＋、Na＋離子和H＋濃度的分別減弱與增加，導(dǎo)致了成礦熱液的堿性降低，酸性增強(qiáng)，并逐漸過渡到硅化，產(chǎn)生了堿交代-構(gòu)造碎裂蝕變巖，以及硫-砷-鉍-碲化等脫酸作用［3］的賦礦巖脈。

3 堿交代-構(gòu)造碎裂蝕變巖對應(yīng)的深部熱源環(huán)形構(gòu)造

堿交代-構(gòu)造碎裂蝕變巖發(fā)育區(qū)的放射性同位素40K測量值呈環(huán)-弧形面狀增高，對應(yīng)TM及航空影像遙感地質(zhì)解譯被判定為深部熱源環(huán)形構(gòu)造，它是地球內(nèi)部各種熱源活動的結(jié)果，也是深部礦源活動——成礦熱動力在地殼表層的一種表現(xiàn)形式。它們的產(chǎn)出與礦床的分布有極為密切的依存關(guān)系，一些重要礦床，特別是與巖漿和火山作用有關(guān)的礦床，往往分布于熱源環(huán)形構(gòu)造或熱源環(huán)形構(gòu)造群中［4］。

筆者以遼東莊河寇半溝—隈子—新甸熱源環(huán)形構(gòu)造（圖5）為例，探討并認(rèn)為諸多熱源環(huán)形構(gòu)造區(qū)深部堿交代-構(gòu)造碎裂蝕變巖發(fā)育，成礦的源、導(dǎo)、容和閉條件良好，是金礦深部找礦首選靶區(qū)。

3.1 富Au地層和巖體發(fā)育，礦源豐富

寇半溝—隈子環(huán)形構(gòu)造區(qū)太古宙花崗-綠片巖帶和元古宙花崗-綠片巖帶富Au地層、巖體以及印支—燕山期富Au巖漿巖體發(fā)育，初始礦源層及衍生礦源層發(fā)育（表2、3）。

3.2 熱源活動強(qiáng)烈

寇半溝—隈子 “熱源環(huán)形構(gòu)造”衛(wèi)星、航空遙感圖像解譯特征清楚；地表露頭巖性不十分復(fù)雜，有混合巖、混合花崗巖、混合-花崗片麻巖及石英二長閃長巖和呈帚-弧形放射狀展布的閃長玢巖、輝綠巖及煌斑巖等脈巖，鉀化-硅化-蛇紋石化-硫化物礦化和碳酸鹽化等堿交代-構(gòu)造蝕變碎裂巖帶亦呈帚-弧形放射狀展布；深部鉆探揭露的次火山巖巖石薄片見鎂鋁榴石、尖晶石和透輝石等火山通道相的礦物；轉(zhuǎn)角樓水庫北東方向的姜家嵐子溝谷即 “熱源環(huán)形構(gòu)造”中心區(qū)零星揭露出火山爆落相 “渣”狀浮巖。呈渣體梨狀紡錘形，多見細(xì)晶粒狀黃鐵礦及其褐鐵礦化蝕孔。

故推測，鴨綠江深大斷層及其上盤 （遼東）次級構(gòu)造體系制約的構(gòu)造區(qū)塊有過火山活動，并導(dǎo)致高溫、高壓富氣體揮發(fā)分的幔源與殼源重-同熔巖漿，即高鉀堿性 “熔融體”急劇沖破構(gòu)造薄弱部位零星地噴出地表，可見熱源活動十分強(qiáng)烈。

3.3 隱爆作用與含金硅質(zhì)脈的團(tuán)點(diǎn)狀富礦

表2 區(qū)域前寒武系地層遙感特征及其主要礦產(chǎn)表Table 2 Remote sensing features and main mineral resources of Precambrian regional strata

表3 區(qū)域巖漿巖Au含量表Table 3 Gold contents of regional magmatite

區(qū)內(nèi)近EW向展布且不同程度混合巖化的遼河群蓋縣組層狀巖石經(jīng)歷了前寒武紀(jì)多期次的韌性剪切-堿交代構(gòu)造蝕變作用后，印支—燕山期被NNE向構(gòu)造-潛火山-巖漿巖帶的遷就復(fù)合，由于強(qiáng)烈的擠壓-滲透式堿交代作用，于構(gòu)造應(yīng)力集中地段成生了表現(xiàn)為鉀化和含金硅質(zhì)脈（圖6）的堿交代-構(gòu)造碎裂蝕變巖帶。蝕變帶淺部多見強(qiáng)硅質(zhì)的 “馬牙石”和黃鐵礦、砷黃鐵礦、白鐵礦等硫化物結(jié)晶礦物，褐鐵礦化、紅化清楚。局部富 “團(tuán)點(diǎn)”狀金屬硫化物塊樣測試含金，品位極不穩(wěn)定。深部鉆探發(fā)現(xiàn)多層收縮膨脹-尖滅再現(xiàn)-分枝復(fù)合的，受似層狀韌性剪切-堿交代-碎裂蝕變巖脈嚴(yán)格控制的金礦（化）。特點(diǎn)是品位低（0.n～ng/t）， 厚度變化大（0～0.nm）， 長度大。巖石光片見粒度≥0.074（d/mm）黃鐵礦 “包體金”（圖3）以及含銀自然金、碲金銀礦、碲銀金礦、碲金礦、碲銀礦、銀金礦、自然銀和輝銀礦。礦物化學(xué)成分復(fù)雜，其中含有Au、Ag、 Cu、 Fe、 Pb、 Zn、 Mo、 Te、 Bi 和 As等。依據(jù)礦化部位巖石化學(xué)組分（表1、4）及w（∑LREE）/w（∑HREE）、 w（La）/w（Nd）等相關(guān)值的分析認(rèn)為，堿交代-碎裂蝕變巖為輕稀土元素強(qiáng)富集和金礦化的深源性特點(diǎn)；成礦作用深度大，明顯有韌性剪切-褶皺-碎裂帶中含堿氣-熱-水作用的參與。由于深部氣、熱和水的體積膨脹作用，增強(qiáng)了多孔隙結(jié)構(gòu)的堿交代-碎裂蝕變巖進(jìn)一步隱爆式碎裂，增大碎斑間隙，并形成較地表團(tuán)點(diǎn)密集，似網(wǎng)脈狀金礦（圖7）。

表4 含金堿交代-構(gòu)造碎裂蝕變巖的主要稀土元素組分Table 4 Main REE components of gold-bearing alkali-metasomatic rock and structural cataclastic altered rock/（μg·g-1）

結(jié)合五龍、四道溝和隈子等金礦深部勘探在－500～－750 m有更好的新發(fā)現(xiàn)等信息，認(rèn)為鴨綠江斷裂帶左盤（下降盤）的遼東金成礦在深部，特別是熱源環(huán)形構(gòu)造區(qū)內(nèi)深部的堿交代-構(gòu)造蝕變碎裂巖的找礦前景看好，例如遼東寇半溝—隈子地區(qū)。認(rèn)為應(yīng)該進(jìn)一步加強(qiáng)區(qū)域成礦條件、成礦地質(zhì)背景和深部成礦理論的研究，深入探討深部堿交代作用與過程的3D模擬，強(qiáng)化勘查區(qū)相關(guān)數(shù)據(jù)整合與庫的建立，在強(qiáng)調(diào)深部金礦成礦模式和找礦模式建立的同時應(yīng)該進(jìn)行區(qū)域放射性同位素40K的測量以及遙感地質(zhì)、圍巖蝕變和礦石礦物 “成礦譜系”的研究。

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