火山—侵入巖型熱液金礦床—二道溝金礦床的成礦模式

程培起，高永釗，石 林，吳子杰，陳佩佩

（遼寧省地質(zhì)勘查院，遼寧大連116100）

火山—侵入巖型熱液金礦床—二道溝金礦床的成礦模式

程培起*，高永釗，石 林，吳子杰，陳佩佩

（遼寧省地質(zhì)勘查院，遼寧大連116100）

凌源—北票金成礦帶，其圍巖主要巖性英安流紋質(zhì)火山巖、英安流紋質(zhì)熔結(jié)角礫巖、火山角礫巖、流紋質(zhì)凝灰?guī)r、似斑狀中粗?；◢弾r，塊狀硫化物脈的產(chǎn)出嚴(yán)格受北西向及東西向2組斷裂構(gòu)造的控制，從火山—侵入巖的稀土元素配分圖看出各類巖石具有過渡性地殼同熔型巖石特點，從地質(zhì)演化歷史看，本區(qū)金成礦作用可分為3個相互聯(lián)系的火山噴發(fā)階段、次火山—淺成侵入活動階段、礦化階段。

凌源—北票；斷裂構(gòu)造；地殼同熔型；火山噴發(fā)；次火山—淺成侵入；礦化

1 成礦地質(zhì)背景

北票二道溝金礦位于華北陸塊與內(nèi)蒙—吉黑造山系[1]的交接地帶，在遼寧成礦區(qū)劃上處于凌源—北票金成礦帶（綜合成礦區(qū)劃為凌源—舊廟鐵、金、銅、鉬、鎳成礦帶）中，礦區(qū)南鄰奎德素—阜新—沙河深斷裂[2]，總體走向北東東，向南南東傾，具長期多次活動歷史，該斷裂以南主要出露新太古代片麻雜巖，內(nèi)含富鐵鎂質(zhì)片麻巖、斜長角閃巖夾磁鐵石英巖的上殼巖包體；斷裂以北屬內(nèi)蒙—吉黑造山系的奎德素—魏家溝構(gòu)造巖漿帶，廣泛發(fā)育華力西晚期及燕山早期的花崗巖類侵入體，其上角度不整合著張家口組英安質(zhì)—流紋質(zhì)火山巖系。斷裂構(gòu)造除上述深斷裂外，還有東西向、北東向與北西向斷裂，北西向斷裂構(gòu)造控制了二道溝上迭式盆地張家口組中酸性火山巖的分布。二道溝金礦即位于張家口組火山巖盆地邊緣的淺成相的花崗閃長巖與花崗閃長玢巖小巖株的周圍。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

地層：礦區(qū)內(nèi)出露地層僅有上侏羅統(tǒng)張家口組，出露于二道溝斷陷盆地中，為一套英安流紋質(zhì)火山巖，按巖性、巖相可分上、下2部分，上部為灰紫、灰黃色流紋巖，球粒流紋巖夾流紋質(zhì)角礫熔巖。下部由英安流紋質(zhì)熔結(jié)角礫巖、火山角礫巖、流紋質(zhì)凝灰?guī)r組成，是金礦脈的主要圍巖。

侵入巖：新太古代變質(zhì)深成巖零星出露于礦區(qū)西部，為華力西期花崗巖中的捕虜體，巖性為閃長質(zhì)片麻巖。

燕山期侵入巖分布于樓上—東對面溝一帶，主要巖性有石英閃長巖、片麻狀二長花崗巖、中細(xì)?；◢忛W長巖、花崗閃長斑巖。片麻狀二長花崗巖北側(cè)與太古界片麻巖接觸帶為細(xì)脈浸染型銅礦的主要礦化帶，巖體中段的內(nèi)蒙小西溝—西對面溝間巖石鉀長石化、絹云母化、硅化蝕變強(qiáng)烈，裂隙脈狀銅礦化普遍；晚侏羅世火山噴發(fā)—侵入活動晚期侵入的花崗閃長斑巖與本區(qū)金礦化有密切聯(lián)系。

控礦構(gòu)造：以北西向、近東西向斷裂為主，次為南北向，北東向控礦礦斷裂。

北西向控礦斷裂：為礦區(qū)主要控礦斷裂。走向310°～330°，傾向北東,個別為南西，傾角70°～80°，屬壓扭性。東西向控礦斷裂：是古老東西向構(gòu)造在燕山運動的復(fù)活。一般傾向10°～30°，傾角65°～80°，沿走向與傾斜均呈舒緩波狀，并具壓性特征。近南北向斷裂：形成時間較晚，表現(xiàn)為切割礦脈，為平移斷層。

3 礦床地質(zhì)特征

（1）礦體的空間分布及產(chǎn)狀規(guī)模。礦區(qū)范圍內(nèi)金礦脈及礦化蝕變帶絕大多數(shù)分布于對面溝中細(xì)?；◢忛W長斑巖巖株體周圍1～3km區(qū)域內(nèi)。已發(fā)現(xiàn)礦脈60條，受斷裂控制多呈北西向及東西向，若將各主礦脈兩端連線，可構(gòu)成一個環(huán)形金、銀礦帶。脈長一般為150～500m，大于1000m者僅3條；厚0.5～0.7m，最厚1.65m，礦脈延深不一，主礦脈（5-1）傾斜延深超過720m，延深淺者100～150m。有側(cè)向分枝復(fù)合現(xiàn)象。主礦脈賦存于延長遠(yuǎn)、延深大、具有多次活動性質(zhì)的斷裂帶中。

（2）礦石礦物。各主礦脈礦石礦物組合基本相似。礦石中金屬礦物以黃鐵礦為主，次為黃銅礦、閃鋅礦、黝銅礦、方鉛礦、金礦物，含少量—微量輝銅礦、斑銅礦、銅蘭、磁黃鐵礦、白鐵礦、赤鐵礦、自然銀，次生氧化礦為孔雀石。脈石礦物以石英為主，次為絹云母、方解石、綠泥石等。石英呈暗灰色，細(xì)脈狀或透鏡狀，分布不連續(xù)。黃鐵礦是主要載金礦物，而黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦生成晚于黃鐵礦，是次要載金礦物。

（3）圍巖蝕變。以硅化、絹云母化為主，次為綠泥石化與碳酸鹽化。黃鐵礦既是金礦石中的主要礦物，也常呈浸染狀分布于蝕變圍巖中。硅化早期常表現(xiàn)為不規(guī)則與團(tuán)塊狀硅質(zhì)巖，晚期則為細(xì)脈狀與塊狀，絹云母呈細(xì)小鱗片狀與石英緊密伴生，是主成礦期中溫?zé)嵋何g變的主要類型；綠泥石呈薄膜狀分布于片理面上，居于硅化、絹云母化蝕變巖的外側(cè)；碳酸鹽化蝕變巖主要為微細(xì)脈狀方解石與石英伴有少量浸染狀硫化物，常呈網(wǎng)脈狀或細(xì)脈群，分布于礦脈兩側(cè)或一端，也可以迭加于前期蝕變巖之上。蝕變巖以礦脈為中心作對稱帶狀分布，蝕變強(qiáng)度與礦化強(qiáng)度呈正相關(guān)。

4 礦床地球化學(xué)特征

（1）礦石主元素與伴生元素。礦石中主要有用組分為Au、Ag，伴生有用組分為Cu、Pb、Zn、S、Mo、Sb，其中Cu、Pb、Zn、S可綜全利用，伴生有害組分為As。

（2）根據(jù)模擬仿真結(jié)果，發(fā)現(xiàn)以往習(xí)慣操作下的補(bǔ)澆冒口僅能起到補(bǔ)充首次澆注時鋼液量的不足，如果想通過補(bǔ)澆實現(xiàn)增加冒口模數(shù)和減弱冒口下偏析的目的，則需要使用多次補(bǔ)澆方案并適當(dāng)延長時間間隔，以及采取措施避免冒口頂層鋼液過早凝結(jié)成殼。

（2）稀土元素。從火山—侵入巖的稀土元素配分圖[3]（圖1）上可以看出各類巖石為向右傾的平滑曲線，無Eu異常，具有過渡性地殼同熔型巖石特點。因輕重稀土總量的差異，曲線又分成兩束，燕山早期火山—侵入巖（包括溢流相流紋巖、淺成相石英閃長巖和次火山相閃長玢巖），其重稀土總量偏高，在32.97～28.49PPm，組成上部曲線束；燕山晚期淺成侵入巖（包括對面溝片麻狀二長花崗巖、中細(xì)?；◢忛W長巖和花崗閃長斑巖），它們的重稀土總量普遍偏低，為18.15～17.18PPm，故在圖上出現(xiàn)下部曲線束，2個曲線束代表2個階段巖漿巖活動的產(chǎn)物，且二道溝金礦礦石稀土配分曲線與下部曲線束一致，說明金礦成礦與燕山晚期淺成侵入巖有關(guān)。

（3）硫同位素。二道溝礦區(qū)含金硫化物δS34值很小， 多數(shù)變化在+2‰～-2‰間，平均值為0.8‰，緊靠0值軸線，硫同位素組成塔式效應(yīng)明顯，說明礦石硫來自地殼深部，具地幔硫特征。樣品中不同硫化物δS34值符合黃鐵礦＞閃鋅礦＞方鉛礦的遞變規(guī)律，表明含金硫化物是在硫同位素達(dá)到完全平衡的條件下沉淀的。金廠溝梁金礦區(qū)黃鐵礦δS34值變化在+1‰～-1‰間，極限值僅3.4‰，說明硫同位素均一化程度較高，成礦環(huán)境穩(wěn)定，同樣為地幔硫[3]特征。與成礦有關(guān)的花崗巖株δS34值也較小，變化在+3.4‰～-2.2‰間，平均為1.5‰，極差值5.6‰，巖體中硫同位素組成與二道溝、金廠溝梁2礦區(qū)的礦石硫同位素組成極為相似，說明二者的硫化物屬同一來源。

（4）鉛同位素。二道溝、金廠溝梁兩礦區(qū)的鉛同位素基本一致，206Pb/204Pb在16.84～17.51，207Pb/204Pb在15.72～15.741，208Pb/204Pb在37.005～38.3（圖2），三項比值范圍很窄，均在1%以內(nèi)，顯示鉛同位素組成穩(wěn)定，來源單一。礦石鉛屬于單階段演化的正常鉛，其模式年齡基本接近，鉛與鈾、釷分離形成鉛礦化的時間大致在797～892Ma[3]，這一年齡值遠(yuǎn)大于金成礦時間（121.5～72.9Ma）[3]，因此認(rèn)為金礦石中的鉛是初始礦源層中的老鉛，是經(jīng)燕山運動晚期構(gòu)造巖漿活動后轉(zhuǎn)入成礦溶液的。

（5）氧同位素。據(jù)李福元等（1988）利用4個石英樣品的δO18測定值和均一溫度數(shù)據(jù)計算得本區(qū)成礦溶液水 δO18值變化在-5.2‰～+1.7‰間，平均值為-3.7‰。初步確定成礦溶液中水的性質(zhì)為“巖漿水加熱雨水”即含礦氣液流體自巖漿源中分鎦出來后，在運移過程中又有地下熱雨水的加入，使之成為混合水。

（6）礦物包裹體測溫。與硫化物密切共生的石英，具環(huán)帶構(gòu)造，其核部含少量氣液包體，一部分包體沿生長層（環(huán)帶）分布。石英內(nèi)環(huán)帶較寬，外環(huán)帶較窄，各部位形成溫度不同，核部溫度最高在300℃～290℃，內(nèi)環(huán)帶溫度在270℃～250℃，外環(huán)帶形成溫度低，在210℃～150℃間，由核部向外溫度逐漸降低，推測金礦形成于中—低溫環(huán)境。

5 礦床成因及成礦模式

以礦床地質(zhì)特征、主要控礦因素、金礦時空分布為背景，以地質(zhì)歷史發(fā)展，構(gòu)造—巖漿巖活動分階段演化為主線，將與成礦作用相關(guān)的多種地質(zhì)因素綜合、概括為一個成礦模式圖[4]（圖3）。

從地質(zhì)演化歷史看，本區(qū)金成礦作用可分為以下3個相互聯(lián)系的發(fā)展階段：

（1）火山噴發(fā)階段。在早燕山旋回晚期（晚侏羅世）的構(gòu)造運動中，樓上—東對面溝北西向斷裂活動，誘發(fā)了中酸性—酸性巖漿噴發(fā)[5]與次火山侵入活動形成了二道溝斷陷盆地內(nèi)的英安流紋質(zhì)火山巖系。近火山中心形成隱爆角礫巖和侵入角礫巖，主火山通道為熔結(jié)角礫巖所充填。寄生火山通道侵入次火山—淺成相流紋斑巖及石英閃長巖。

（2）次火山—淺成侵入活動階段：在晚侏羅世火山噴發(fā)—侵入活動的晚期，火山噴發(fā)活動減弱，次火山—淺成侵入活動增強(qiáng)，深部的殘余巖漿沿火山通道近側(cè)上沖侵位，主期侵入了中細(xì)?；◢忛W長巖（160.5Ma, K-Ar）。伴隨巖漿上侵，周圍巖塊隆起，形成對面溝侵入穹窿構(gòu)造與其配套的放射狀斷裂系統(tǒng)，后者為而后成礦溶液的充填、滲透提供了有利的空間。稍后于穹窿構(gòu)造中心再度侵入了花崗閃長斑巖體，因巖漿源于上地幔本身含金豐度高，且在上升運移中又從圍巖主要是新太古代片麻雜巖中萃取了大量金質(zhì)，使之進(jìn)一步富化，因此花崗閃長斑巖為金的同源巖體。

（3）礦化階段：隨著花崗閃長質(zhì)殘余巖漿固結(jié)成巖，最終分異出了富含Au、Ag、Cu、Mo等成礦元素的氣水熱液，在再次構(gòu)造作用下，氣水熱液沿構(gòu)造裂隙上升，在適宜的溫度壓力和物化環(huán)境下充填交代形成不同類型的礦床及礦化，在花崗閃長斑巖體旁側(cè)300～500m范圍內(nèi)形成斑巖型銅鉬礦化，在斑巖體外側(cè)1～3km的圍巖沿構(gòu)造裂隙形成了本區(qū)脈狀金礦床。

根據(jù)礦床形成機(jī)制的構(gòu)想，確定本區(qū)金礦床為與侏羅紀(jì)中酸性火山活動有關(guān)的火山—侵入巖型中溫?zé)嵋航鸬V床。在國內(nèi)可與吉林延邊地區(qū)五鳳—五星山金礦床，小西南岔火山熱液型金、銅礦床相對比。

確定為火山—侵入型金礦床的地質(zhì)依據(jù)有以下幾點：

與金銅成礦密切有關(guān)的“斑巖”體，屬早燕山旋回晚期火山—侵入活動未期的產(chǎn)物，巖石斑狀結(jié)構(gòu)明顯，基質(zhì)微—細(xì)粒級，淺成相特征明顯。成巖與成礦時間接近，巖體與礦體空間分布和物質(zhì)成分有一致性。

礦脈與閃長玢巖、正長斑巖、石英鈉長斑巖脈伴生。巖石具細(xì)?！[晶結(jié)構(gòu)外，尚含氣孔與杏仁構(gòu)造。巖脈與礦脈形成時間接近，但巖脈稍早于成礦，處于同一斷裂空間，為不同演化階段的產(chǎn)物，具有同源關(guān)系。

主礦脈中常見“熱液角礫”礫間為含金硫化物、石英所膠結(jié)，其形成機(jī)制為：當(dāng)金礦硫體自深部運移至“地下水位”時，因外壓驟減、內(nèi)壓增強(qiáng)，發(fā)生“沸騰作用”，沖碎圍巖，在這一過程中，大量含金硫化物迅速沉淀形成富礦體。

礦石礦物組合和礦石人工重砂中，除常見含金黃鐵礦、方鉛礦、黃銅礦、閃鋅礦、黝銅礦外，時常見輝銻礦、辰砂、脈石礦物中可見到螢石，后者是本類型金礦床的標(biāo)志礦物。

含Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Hg八種元素，其中As、Sb、Hg元素普遍存在，是火山熱液型金銀礦床[6]的特征之一。 參考文獻(xiàn)：

[1]程裕淇，等.再論礦床的成礦系列問題[J].中國地質(zhì)科學(xué)院報，1983（6）:25-29.

[2]遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)局，長春地質(zhì)學(xué)院.遼東半島早期地殼與礦床[M].北京：地質(zhì)出版社,1988.

[3]李富元，等.二道溝金礦床典型礦床研究[E].1989.

[4]遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)局.遼寧省區(qū)域地質(zhì)志[M].北京：地質(zhì)出版社,1989.

[5]張耀華，等.阜新排山樓金礦金的賦存狀態(tài)[J].遼寧地質(zhì), 1993（2）:25-29.

[6]遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局.遼寧省區(qū)域礦產(chǎn)總結(jié)[E].1995.

P611.1

A

1004-5716(2015)06-0178-05

2014-06-26

2014-06-30

程培起（1971-），男（漢族），山東濰坊人，高級工程師，現(xiàn)從事區(qū)域地質(zhì)調(diào)查工作。