寬城縣東梁金礦礦床成因分析

任玉成　張立陽(yáng)　王玉和

摘 要 寬城縣東梁金礦礦床賦存于花崗斑巖體與圍巖的接觸帶內(nèi)，受近弧狀的斷裂破碎帶控制。礦床形成時(shí)的成礦環(huán)境為中溫、低壓、弱堿性、弱還原環(huán)境，礦質(zhì)來(lái)源主要來(lái)自巖體本身，并受成礦前期斷裂構(gòu)造控制。

關(guān)鍵詞 金礦 礦床成因

中圖分類(lèi)號(hào)：P618.51 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1地理位置

東梁金礦區(qū)位于河北省寬城滿(mǎn)族自治縣北東方向，直線距平泉、寬城兩縣交界處18km，行政區(qū)劃隸屬寬城縣。距北京248km。北距錦（州）-承德鐵路小寺溝車(chē)站30km，有村村通公路與礦區(qū)相連，由礦區(qū)至黨壩鎮(zhèn)15km。有簡(jiǎn)易公路與青（龍）-平泉公路連通，交通比較方便。

2區(qū)域地質(zhì)背景

東梁金礦位于天山～陰山緯向構(gòu)造帶與新華夏系構(gòu)造帶在平泉斜接復(fù)合部位的南側(cè)，興隆～寬城拗陷的東南邊緣部位、燕山孤形構(gòu)造帶向東北方向彎曲地帶及龍須門(mén)中生代斷陷盆地的北東邊緣，即永安-東梁-毛家溝構(gòu)造-巖漿巖活動(dòng)帶的金多金屬成礦帶的中段。

2.1地層

區(qū)域上出露的地層主要是太古宙遷西群和八道河群；元古界長(zhǎng)城系、薊縣系、青白口系；中生界三迭系、侏羅系及新生界第四系。

太古界由老到新劃分出遷西群和八道河群。

2.1.1遷西群

包括上川組和三屯營(yíng)組。

（1）上川組（Arc）：以二輝麻粒巖為主，夾斜長(zhǎng)角閃巖和少量的磁鐵石英巖?；旌蠋r化特征為均質(zhì)紫蘇花崗質(zhì)混合巖化為主，其厚度大于1500m，絕對(duì)年齡為3055百萬(wàn)年（Pb-Pb法）。

（2）三屯營(yíng)組（Ars）：以黑云紫蘇斜長(zhǎng)片麻巖為主，夾透輝麻粒巖和二輝斜長(zhǎng)角閃巖，并常伴有磁鐵石英巖?；旌蠋r化特征為均質(zhì)或條帶紫蘇花崗質(zhì)混合巖化為主。其厚度約為1250m，絕對(duì)年齡為2502百萬(wàn)年（U-Pb法）。

2.1.2八道河群

包括王廠組、灣杖子組和三門(mén)店組。

（1）王廠組（Arw）：分布較廣，自金廠峪-八道河-木頭橙一帶均有出露。以透輝斜長(zhǎng)角閃巖為主，下部常有角閃石英巖夾磁鐵石英巖?；旌蠋r化特征為均質(zhì)長(zhǎng)英質(zhì)混合巖化為主，也可見(jiàn)到條帶混合巖化，其厚度約為2250m，絕對(duì)年齡2500百萬(wàn)年（U-Pb法）。王廠組是區(qū)域上重要的賦礦地層，金廠峪金礦床就產(chǎn)在該組地層中，區(qū)域上有近200個(gè)金礦點(diǎn)產(chǎn)在該組地層中。

（2）灣杖子組（Arw）：主要巖性為斜長(zhǎng)角閃巖夾少量變粒巖或淺粒巖。混合巖化特征為條帶或條紋狀長(zhǎng)英質(zhì)混合巖化為主，其厚度約為1600m，絕對(duì)年齡2552百萬(wàn)年（Rb-Sr法）。

（3）三門(mén)店組（Ars）：以黑云斜長(zhǎng)變粒巖為主，夾有斜長(zhǎng)角閃巖和角閃斜長(zhǎng)變粒巖，以及磁鐵石英巖?；旌蠋r化特征為條帶狀或條紋狀長(zhǎng)英質(zhì)混合巖為主，厚度約為8850m，絕對(duì)年齡為2494百萬(wàn)年（U-Pb法）。

礦區(qū)周?chē)植荚沤玳L(zhǎng)城系、薊縣系、青白口系及中生界侏羅系地層，與下伏太古界變質(zhì)巖系地層呈斷層或不整合接觸。

2.2構(gòu)造

對(duì)燕山期巖漿活動(dòng)與成礦起控制作用的是燕山孤形構(gòu)造帶，即由一系列的短軸背、向斜褶皺構(gòu)造格架。礦區(qū)處于龍須門(mén)中生代斷陷盆地東北部邊緣。

本區(qū)構(gòu)造基本上有三次較大構(gòu)造事件發(fā)生。

（1）早期東西向構(gòu)造是遷西運(yùn)動(dòng)所表現(xiàn)出的構(gòu)造線方向，此時(shí)形成一些寬緩的褶皺，如馬蘭峪～太平寨背形，擂鼓臺(tái)～建昌營(yíng)向形和遷安背形。早期的斷裂構(gòu)造也較為發(fā)育，如盧龍～沙河驛古斷裂帶，擂鼓臺(tái)～樓子山斷裂帶，喜峰口～木頭橙斷裂帶等。

（2）中期南北向構(gòu)造形成于阜平運(yùn)動(dòng)，由于東西向水平擠壓，在區(qū)域上表現(xiàn)出以塑形變形為主，造成一系列近南北向緊密同斜褶皺構(gòu)造及局部地區(qū)剪切帶，這期構(gòu)造置換并疊加在早期東西向構(gòu)造上，形成不同巖性層間的透入性接觸。

（3）晚期北東向構(gòu)造屬新華夏構(gòu)造體系，主要以斷裂構(gòu)造為主，它常與先存的東西向和南北向構(gòu)造聯(lián)合，并改造先存構(gòu)造線方向，呈北北東向展布。

2.3巖漿巖

受區(qū)域構(gòu)造控制，以中酸性侵入巖最為發(fā)育，活動(dòng)頻繁，多屬燕山期產(chǎn)物。區(qū)內(nèi)火山熔巖（體）出露面積也較大，主要分布在龍須門(mén)～韓杖子和黨壩～黃砬子一帶，在成因上可能與中酸性侵入體存在一定的內(nèi)在聯(lián)系。

區(qū)域內(nèi)巖漿巖較發(fā)育，主要有呂梁期和燕山期巖漿活動(dòng)。

（1）在青龍縣出露有呂梁期的都山花崗巖體，其巖性為細(xì)粒黑云母花崗巖和中粗粒黑云母花崗巖。

（2）燕山期的巖漿活動(dòng)主要在礦區(qū)西部青山口和西北部賈家山一帶，它們是同期不同階段的侵入產(chǎn)物。早期侵入相主要是細(xì)粒黑云母石英閃長(zhǎng)巖和中細(xì)粒閃長(zhǎng)巖；中期侵入相主要是中粗粒黑云母花崗巖和似斑狀花崗巖；晚期主要是規(guī)模不大的中細(xì)粒斜長(zhǎng)花崗斑巖，即馬鞍山雜巖體。此外，在礦區(qū)及其外圍常有一些基性和酸性巖脈侵入。

2.4區(qū)域地球化學(xué)

1：5萬(wàn)土壤異常測(cè)量發(fā)現(xiàn)了環(huán)繞火山巖體分布的多個(gè)金異常，具有以下特征。

（1）異常形態(tài)規(guī)則，總體呈環(huán)狀分布，單個(gè)異常走向以北東及南北向?yàn)橹?，異常中心高值達(dá)320ppm，濃集中心較明顯，大部分具備內(nèi)中外三帶。

（2）在礦區(qū)南側(cè)31線向南、向西至67線地帶分布兩個(gè)異常區(qū)，兩異常形態(tài)與②號(hào)主礦體的走向吻合程度高，異常帶長(zhǎng)軸長(zhǎng)約500m，短軸100m。

（3）異常濃集中心由金（礦）化體中心部位向水系下游位移，從礦區(qū)北部及南部異常區(qū)的濃集中心位移情況分析，異常中心多位于溝底，與主礦體有近50-100m的偏東位移。

3礦床成因

3.1成礦物質(zhì)來(lái)源

3.1.1圍巖的含礦性

從上表中得知，區(qū)內(nèi)各類(lèi)巖石中的金豐度值均高于克拉克值。巖體的基底巖石角閃斜長(zhǎng)片麻巖金豐度值達(dá)克拉克值的8倍，花崗斑巖中金豐度值也高于克拉克值的5倍，它不僅為礦床提供了熱源，同時(shí)也為礦床提供了礦源。由此可見(jiàn)礦床圍巖對(duì)成礦是有利的。

3.1.2穩(wěn)定同位素特征

（1）硫同位素特征。

礦區(qū)金屬硫化物礦物的硫同位素 S34值的變化范圍-2.10～+4.3‰，平均值為+2.55‰，極差6.4‰，各種數(shù)值見(jiàn)表（表3.2、3.3）。

可看出，礦床 S34‰的特征為靠近隕石硫的低正值（正編態(tài)），符合典型的巖漿硫（ S34+6～4%）的特點(diǎn)。

（2）鉛同位素特征。

由上表得知，這幾種產(chǎn)狀的礦石鉛同位素組成特征及模式年齡，除PD516-②號(hào)樣品外，基本上是一致的，說(shuō)明：有相同的物質(zhì)來(lái)源。按單階段演化求得模式年齡為10～11億年，屬古代鉛并且也有燕山期巖漿活動(dòng)時(shí)鉛的迭加。這也表明鉛和金的原始來(lái)源為古老地層，部分來(lái)自巖漿熱液，經(jīng)后期巖漿的活化、遷移、迭加、富集成礦。

礦區(qū)內(nèi)鉛同位素的特征見(jiàn)表（表3.4）。

（3）氫、氧同位素特征。

礦床氫、氧同位素組成特征見(jiàn)表（表3.5）。礦石中 D值與火山一次火山巖型金礦床 D值（-64.3～108‰）是相符的， O18值與標(biāo)準(zhǔn)巖漿水（+5.5～+10.0‰）的值相比有一個(gè)樣品值偏高。結(jié)合礦床的產(chǎn)出地質(zhì)特征推斷：成礦熱液主要來(lái)自火山～次火山巖，在成礦過(guò)程中有大氣降水的加入。

（4）礦化劑Cl的來(lái)源

包裹體成分析表明，Cl-的含量不高，而F-及SO42-則相對(duì)較高，陽(yáng)離子中K+、Na+含量豐富，成礦熱液類(lèi)型為Na+、K+、Cl-、SO42-型（表3-6）。其中Na+/K+（原子數(shù)）為：0.09～0.22， Cl-/SO42-（原子數(shù)）為：0.06～0.22，顯然都是很小的，與正常的熱液來(lái)源即巖漿熱液或火山熱液很相符。說(shuō)明Cl-來(lái)源于巖漿，而來(lái)源于基底變質(zhì)巖的可能性是特別小的。

包裹體的氣、液相成分特征表見(jiàn)表3.6。

綜上所述，成礦物質(zhì)來(lái)源為：

①Au的來(lái)源為多源，既可來(lái)自巖漿巖，又可來(lái)自基底變質(zhì)巖和其它圍巖。

② S34‰表明硫來(lái)自巖漿巖。

③鉛同位素特征表明，鉛主要為古代鉛，來(lái)自古老地層。

④成礦熱液主要是巖漿水，并且大氣降水的加入。

⑤礦化劑Cl～等來(lái)自巖漿后期的分異產(chǎn)物。

3.2成礦的物理?xiàng)l件

3.2.1溫度

對(duì)石英包裹體進(jìn)行了均一溫度的測(cè)試（表3-7）。武漢地院楊庭棟等人對(duì)礦物包裹體爆裂溫度的測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表（表3-8）。基建工程兵508團(tuán)對(duì)該區(qū)試驗(yàn)測(cè)得成礦溫度為：244€?。?0€?。?/p>

從上述包體測(cè)溫結(jié)果，結(jié)合礦物以銀金礦、浸染狀黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦及大量石英為主并含有少量砷黝銅礦的礦物共生組合特點(diǎn)來(lái)分析，成礦溫度為中等溫度條件。

3.2.2壓力

巖體為次火山巖，屬超淺成巖體。此外圍巖中碳酸鹽的石灰化大量存在，亦為巖體侵位淺的佐證。

由于巖石中水壓不同，巖石中飽和水含量存在差異，因此利用巖石化學(xué)分析的H2O數(shù)值可以估計(jì)巖石的水壓條件。當(dāng)水飽和時(shí)其水壓與總壓力相符。

將礦區(qū)巖石的C、I、P、W標(biāo)準(zhǔn)礦物特征參數(shù)Ab、Or、Q換算后投影在Ab-Qr-Q相圖上表明，巖石最大侵入壓力不超過(guò)500MPa（Ib=105Pa）將花崗斑巖基質(zhì)中三個(gè)礦物體積百分比換算為重量百分比投影，其位置小于50MPa，按30～40MPa/km換算，巖石基質(zhì)結(jié)晶深度小于1.5km。

3.2.3介質(zhì)的PH及EH值

由包裹體的汽液相成分特征（表3-7）可知，陰離子以SO42～為主，F(xiàn)-、Cl-次，陽(yáng)離子以Na+、K+為主，且K+ 大于Na+ ，并高出一個(gè)數(shù)量級(jí)。這種富鉀、缺Ca2+、少M(fèi)g2+的組分特征反映出火山熱液型礦床特點(diǎn)。Na+、K+為強(qiáng)堿性元素，對(duì)于SO42-的出現(xiàn)也說(shuō)明成礦時(shí)堿性環(huán)境，可用下列反應(yīng)式表示：

H2S+4H2O=SO42-+10H++8e-或

HS-+4H2O=SO42-+9H++7e-

對(duì)于稍晚的碳酸鹽化，也是堿性環(huán)境的可靠依據(jù)。

根據(jù)圍巖存在的綠泥石化、黃鐵礦化，推斷為弱還原環(huán)境。

石英包裹體中含量H2O、CO2以及少量還原性氣體如H2、CO、N2、CH4等，將這些還原性氣體克分子數(shù)總和除以CO2克分子數(shù)總和所得的還原參數(shù)為0.09和0.08。說(shuō)明礦體屬弱還原環(huán)境，這與金礦石中礦物共生組合中多以低價(jià)鐵的硫化物產(chǎn)出，未見(jiàn)高價(jià)態(tài)鐵的礦物出現(xiàn)是相符的。

通過(guò)以上分析表明，礦床中金和硫化物沉淀的物理、化學(xué)條件為中溫、低壓、弱堿性和弱還原環(huán)境。

3.2.4成礦條件的模擬實(shí)驗(yàn)

為了查明礦床的成礦機(jī)理，明確找礦方向和找礦標(biāo)志，在礦區(qū)進(jìn)行科研工作中用高溫高壓三軸實(shí)驗(yàn)的手段對(duì)成礦條件進(jìn)行了模擬實(shí)驗(yàn)研究工作。

（1）樣品的構(gòu)造位置及代表性。

垂直與礦區(qū)構(gòu)造線（北-南）方向，按一定間距取一套14件樣品，樣品包括圍巖和礦石樣品，圍巖樣要求無(wú)任何蝕變塊狀構(gòu)造樣品，礦石樣品要求礦化蝕變由弱到強(qiáng)，金含量由低到高。

（2）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

實(shí)驗(yàn)分四個(gè)方面進(jìn)行：

①采取不同溫度段，不同差應(yīng)力值及圍壓值，分別對(duì)樣品進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)。

②通過(guò)顯微鏡，研究含礦母巖蝕變花崗斑巖內(nèi)礦物顯微變形特征。

③分析成礦期花崗斑巖的力學(xué)性質(zhì)。

④研究應(yīng)力因素在成礦過(guò)程中的作用。即應(yīng)力與成礦物質(zhì)的遷移和富集關(guān)系。

（3）結(jié)論與找礦條件分析。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與野外地質(zhì)調(diào)查資料，對(duì)礦床形成分析如下：

①成礦溫度。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，成礦溫度條件可分為兩個(gè)階段：一是金元素遷移階段：這個(gè)階段的溫度大致在750℃～800℃。這時(shí)金的賦存狀態(tài)從其力學(xué)狀態(tài)說(shuō)應(yīng)是一種塑性較高易于發(fā)生流變狀態(tài)，各其它伴生元素一起在差應(yīng)力的作用下遷移。二是金元素沉淀階段：這個(gè)階段的溫度大致在350℃～400℃或稍低一些，這時(shí)金元素開(kāi)始沉淀富集，在有利部位形成有用的金礦體。

②成礦深度。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)條件，換算出礦床成礦深度大致在1.5～2.5km（按30-40MPa/km）。這與斑巖及其它礦物標(biāo)志是一致的。

③金礦與差值應(yīng)力（ 1- 3）的關(guān)系。

實(shí)驗(yàn)表明在溫度400℃、圍壓100MPa的條件下，樣品在 1- 3大致為100-120MPa的條件出現(xiàn)破裂，產(chǎn)生宏觀斷裂，在這前，首先發(fā)現(xiàn)的是剪切破裂。這個(gè)條件也是金元素開(kāi)始成礦條件，金元素和其它伴隨元素運(yùn)移方向完全是從高壓力區(qū)向低壓力區(qū)發(fā)展，最后在一些裂隙邊部成礦。這完全可以說(shuō)明金元素在特定構(gòu)造部位的形成是受壓力的控制，在空間位置上有規(guī)律的分布。依實(shí)驗(yàn)破裂的有序性及成礦條件可知道金礦應(yīng)富集于一些剪切裂隙中。

該區(qū)內(nèi)存在一個(gè)火山機(jī)構(gòu)，其先存的放射狀裂隙和后期的北北東（新華夏）體系的一組剪切面在不同的部位可能產(chǎn)生不同復(fù)合特征。

3.3礦床的控礦構(gòu)造條件

礦床的控礦構(gòu)造為沿二長(zhǎng)斑巖體分布的弧形構(gòu)造，走向以南北向?yàn)橹鳎瑑A向西，傾角30-60€??？筇逯饕賾氚哐姨宓哪諭飩喲ゴ植??？

礦體在內(nèi)帶角礫巖中分布廣泛，角礫成分主要為巖體成分，角礫既有磨圓度極好的圓形角礫，也有棱角明顯的角礫。此構(gòu)造角礫帶內(nèi)黃鐵礦化普遍，呈較稠密的浸染狀，在角礫巖帶兩側(cè)有后期小石英脈貫入。在外帶中則主要分布在蝕變白云巖中。

4成礦期和礦化階段

礦床的礦化期可分為二期，即熱液期和表生期，現(xiàn)分述如下：

4.1熱液期

由于礦床賦存在巖體中，成礦物質(zhì)除來(lái)自巖漿熱液外，尚可從圍巖中淬取了部分成礦物質(zhì)，由于構(gòu)造作用的多期活動(dòng)，形成了礦化的多期性和多階段性。本成礦階段可分為三個(gè)成礦階段。

（1）黃銅礦-黃鐵礦階段：為礦床早期金礦化階段，以銀金礦、黃鐵礦、黃銅礦、斑銅礦及石英等形成穩(wěn)定的礦物共生組合。

（2）黃鐵礦階段：礦化范圍廣而發(fā)育，為重要的金礦化階段，以銀金礦、浸染狀黃鐵礦-方鉛礦～閃鋅礦、黃銅礦和石英組成典型的共生組合。形成重要的浸染狀（或塊狀）硫化物金礦石。

（3）硫化物-石英階段：為金礦化的晚期階段，與前期成礦階段間隔短，成礦物理化學(xué)條件相近，其礦物共生組合也相似。以銀金礦、斑點(diǎn)狀黃鐵礦-方鉛礦及大量石英為主，還伴生有黃銅礦、砷黝銅礦及少量輝銅礦。形成細(xì)脈狀石英-硫化物礦石，或迭加在前階段礦化上。由于這種迭加作用，形成相對(duì)富集部位。

4.2表生期

在地表及淺部裂隙發(fā)育部位，常發(fā)生表生氧化作用，形成蜂窩狀、多孔狀和膠狀構(gòu)造的礦石。

根據(jù)本區(qū)成礦作用特點(diǎn)和礦石礦物間的穿插、交代及其成生聯(lián)系，劃分出它們的生成順序。

通過(guò)上面幾個(gè)方向的分析，表明礦床形成時(shí)的成礦環(huán)境為中溫、低壓、弱堿性、弱還原環(huán)境，礦質(zhì)來(lái)源主要來(lái)自巖體本身，并受后期構(gòu)造控制。

綜上所述，東梁金礦床成因類(lèi)型為：中溫?zé)嵋核瓢邘r型礦床。

5賦存規(guī)律和找礦標(biāo)志

5.1礦化賦存規(guī)律

據(jù)礦床地質(zhì)條件、成礦特征，礦床金礦化有如下富集特征。

（1）由于金屬硫化物在地表已氧化，在雨水的作用下造成地表金的部分流失，致使地表金相對(duì)貧化。

（2）礦體賦存部位呈現(xiàn)自北東向南西方向逐漸降低的趁勢(shì)。

（3）角礫巖類(lèi)型的礦體可形成較厚大礦體，而單獨(dú)石英脈類(lèi)型礦體均為較薄的礦體，二者迭加可使金進(jìn)一步富集。

（4）裂隙構(gòu)造中或其兩側(cè)強(qiáng)硅化蝕變巖中，金屬硫化物密集地段為金的富集區(qū)。

5.2找礦標(biāo)志

（1）礦床位于火山環(huán)形構(gòu)造四周的接觸帶中，巖性、構(gòu)造控礦特征明顯，礦體受小裂隙構(gòu)造及蝕變巖控制。硅化、絹英巖化、黃鐵礦化發(fā)育地段對(duì)找礦有利，金屬硫化物呈細(xì)脈、網(wǎng)脈及稠密浸染部位則是礦體賦存部位。

（2）地表氧化帶內(nèi)小裂隙中褐鐵礦發(fā)育處是找礦直接標(biāo)志。

（3）物、化探異常區(qū)內(nèi)凡是有Au、Ag、Cu、Pn、Zn、As、Sb、Hg等元素的組合異常，均是金富集地段。