遼西溫杖子金礦區(qū)花崗閃長巖地球化學(xué)特征及礦床成因

張國賓 王丞明 蔣玉巖 周楊 韓超 陳興凱

摘要：溫杖子金礦床位于遼寧省建昌縣境內(nèi)，為遼西地區(qū)著名的中型金礦床，礦體主要賦存于破碎蝕變巖中，受斷裂控制明顯。巖石地球化學(xué)研究表明：溫杖子金礦區(qū)花崗閃長巖屬于過鋁質(zhì)高鉀鈣堿性系列巖石，輕稀土元素富集、重稀土元素虧損，具有微弱的負(fù)Eu異常，無或極弱Ce異常，富集大離子親石元素（Rb、K、Ba等）和化學(xué)性質(zhì)活潑的不相容元素（U、Th等），虧損高場強(qiáng)元素（Nb、P、Hf、Zr、Ti等）和重稀土元素（Y、Yb、Lu等），具有與埃達(dá)克巖相似的巖石地球化學(xué)特征，巖漿來源于地殼和地幔物質(zhì)混合源區(qū)，為火山弧花崗巖構(gòu)造環(huán)境，形成于華北板塊由擠壓構(gòu)造體制轉(zhuǎn)化為伸張構(gòu)造體制階段。溫杖子金礦區(qū)成礦作用經(jīng)歷了燕山早期、燕山中期和燕山晚期3個(gè)階段，主成礦期為燕山晚期，其成礦作用與花崗閃長巖侵位相關(guān)，認(rèn)為溫杖子金礦床屬于蝕變巖型金礦床。

關(guān)鍵詞：花崗閃長巖;巖石地球化學(xué)特征;礦床地質(zhì)特征;溫杖子金礦區(qū);遼西

中圖分類號(hào)：TD11 P618.51文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

文章編號(hào)：1001-1277（2020）05-0020-06doi：10.11792/hj20200504

溫杖子金礦床位于華北板塊北緣燕遼褶皺帶的東段。前人對(duì)溫杖子金礦床的礦床成因仍存在一定爭議，王和勝[1]認(rèn)為溫杖子金礦床為與次火山巖—堿性火山相關(guān)的構(gòu)造破碎帶型金礦床;王丹麗等[2-3]認(rèn)為該礦床成因類型應(yīng)為中低溫巖漿熱液型;楊振德等[4]認(rèn)為該礦床為多成因復(fù)合與疊加型金礦床;吳明剛[5]認(rèn)為溫杖子金礦床的形成與燕山期中酸性巖漿熱液活動(dòng)相關(guān)，成因類型為中低溫?zé)嵋盒徒鸬V床;王麗娜[6]認(rèn)為溫杖子金礦區(qū)韌—脆性斷裂發(fā)育，金礦化與構(gòu)造蝕變巖相關(guān)，礦床成因類型為蝕變巖型。雖然溫杖子金礦床在成因類型上具有較大的爭議，但關(guān)于控礦因素的觀點(diǎn)基本一致，即受中生代含金建造、燕山期巖漿巖活動(dòng)和韌—脆性構(gòu)造聯(lián)合控制，燕山期巖漿巖活動(dòng)主要指與隱伏礦體相關(guān)的燕山期花崗閃長巖。因此，本文對(duì)該礦區(qū)燕山期花崗閃長巖進(jìn)行巖石地球化學(xué)研究，分析花崗閃長巖成因、巖漿源區(qū)及成巖構(gòu)造背景，為溫杖子金礦床的進(jìn)一步研究奠定基礎(chǔ)。

1 礦區(qū)及礦床地質(zhì)特征

溫杖子金礦區(qū)位于遼寧省建昌縣，大地坐標(biāo)為E40°25′30″～40°30′00″，N119°33′45″～119°38′30″，大地構(gòu)造位置處于華北板塊北緣中段，山海關(guān)隆起與遼西坳陷接觸部位。

礦區(qū)出露地層主要為上侏羅統(tǒng)土城子組（J3c）、中侏羅統(tǒng)藍(lán)旗組（J2t）。土城子組巖性主要為黃褐色—灰白色砂巖、礫巖和紫紅色含礫粉砂巖、泥巖。藍(lán)旗組分為上、中、下3段，藍(lán)旗組上段（J2t3）以溢流相火成巖為主，巖性為灰綠色英安巖、安山巖，夾有少量火山碎屑巖、玄武巖、流紋斑巖和底礫巖，頂部為凝灰?guī)r，底部為灰紫色凝灰砂巖;藍(lán)旗組中段（J2t2）以沼澤相和河湖相的沉積巖為主，局部夾有灰色安山質(zhì)沉火山角礫巖、灰白色流紋質(zhì)沉火山角礫巖等中—酸性火山碎屑巖;藍(lán)旗組下段（J2t1）分為3層，上層巖性為流紋巖、安山巖和粗安斑巖，中層巖性為灰黑色玄武安山巖，下層巖性為火山角礫巖、破碎蝕變巖和凝灰質(zhì)細(xì)砂巖。藍(lán)旗組下段下層火山角礫巖和破碎蝕變巖是該礦區(qū)的主要賦礦層位。

礦區(qū)構(gòu)造主要表現(xiàn)為斷裂，褶皺不發(fā)育。斷裂走向主要為北西西向和近東西向，其次為南北向、北東向和東西向。北西西向斷裂構(gòu)成了礦區(qū)的主要構(gòu)造格架，是導(dǎo)礦構(gòu)造，近東西向斷裂為成礦提供了良好的儲(chǔ)存空間，為容礦構(gòu)造。

礦區(qū)巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，主體為燕山期巖漿侵入活動(dòng)，主要形成白廟子巖體和各類巖脈、噴出巖。白廟子巖體呈舌狀凸出的部分在該礦區(qū)內(nèi)出露，呈東西走向，出露面積12 km2。該巖體與藍(lán)旗組呈侵入接觸關(guān)系，接觸面向西微傾，傾角10°，巖性主要為花崗閃長巖（γδ25）（見圖1）。巖脈發(fā)育，巖性主要為花崗斑巖（γπ）、石英斑巖（λοπ）、正長斑巖（ξπ）。

礦體位于近東西向斷裂發(fā)育的破碎蝕變巖中，產(chǎn)狀嚴(yán)格受斷裂控制，在斷裂復(fù)合處礦體明顯變大，呈透鏡狀。礦體圍巖為花崗閃長巖、安山巖和安山質(zhì)角礫熔巖。礦區(qū)分為東、西2個(gè)礦段，東礦段控制3條礦體，礦體編號(hào)為102、111、101，分別受102、111、101 3條壓扭性蝕變破碎帶控制。礦體在平面上呈S形彎曲，具有分支復(fù)合現(xiàn)象，礦體在剖面上陡傾，傾角70°左右，長度為40～520 m，寬度為0.32～0.72 m。其中，東礦段102礦體Au、Ag、Cu平均品位分別為28.3×10-6、277.9×10-6、2.0 %。西礦段控制2條礦體，編號(hào)分別為102、101，受102、101蝕變破碎帶控制，為東礦段102、101礦體的南西向延長，長度為45～880 m，寬度為0.41～2.48 m。其中，西礦段101礦體Au、Ag、Cu平均品位分別為5.3×10-6、221.6×10-6、0.9 %。礦石結(jié)構(gòu)主要為（半）自形粒狀結(jié)構(gòu)，其次為不等粒他形粒狀結(jié)構(gòu)、包含結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)和填隙結(jié)構(gòu)。礦石構(gòu)造主要為細(xì)脈狀構(gòu)造和網(wǎng)脈狀構(gòu)造，其次為浸染狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造、團(tuán)塊狀構(gòu)造和斑雜狀構(gòu)造。礦石礦化類型有多金屬硫化物型、石英-多金屬硫化物型、蝕變巖型和次生氧化富集型。金屬礦物主要有自然金、自然銀、黃鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦、黃銅礦、磁黃鐵礦、銀黝銅礦、黑硫銀錫礦，脈石礦物為石英、方解石、重晶石、絹云母、綠泥石、葉臘石、綠簾石等。礦體圍巖蝕變強(qiáng)烈，主要有黃鐵礦化、硅化、絹云母化、鉀化和綠泥石化，蝕變帶寬數(shù)米到十余米不等。

2 巖石地球化學(xué)特征

溫杖子金礦區(qū)花崗閃長巖的全巖巖石地球化學(xué)測(cè)試工作在澳實(shí)分析檢測(cè)（廣州）有限公司完成。樣品的主量元素測(cè)試采用X射線熒光光譜（XRF）法，誤差小于1 %;微量和稀土元素測(cè)試采用電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）法，誤差小于5 %。

2.1 主量元素

溫杖子金礦區(qū)花崗閃長巖主量元素分析結(jié)果及特征值見表1。

花崗閃長巖SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為66.39 %～68.72 %，平均值為67.21 %，屬于酸性巖類;Al2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為14.99 %～15.39 %，平均值為15.25 %;K2O質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.17 %～3.41 %，平均值為3.32 %;Na2O質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.59 %～3.71 %，平均值為3.64 %;w（K2O）/w（Na2O）值為0.88～0.94，平均值為0.91;堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)（w（Na2O+K2O））為6.79 %～7.10 %，平均值為6.96 %;鋁指數(shù)（A/CNK）為1.00～1.08，平均值為1.06;里特曼指數(shù)（σ）為1.79～2.15，表明花崗閃長巖屬于鈣堿性巖石。在TAS圖解（見圖2-a））中，樣品均落入花崗閃長巖區(qū)域內(nèi);在A/CNK-A/NK圖解（見圖2-b））中，樣品均落入過鋁質(zhì)區(qū)域內(nèi);在w（SiO2）-w（K2O）圖解（見圖2-c））中，樣品均落到高鉀鈣堿性系列區(qū)域內(nèi)。由此可知，溫杖子金礦區(qū)花崗閃長巖樣品屬過鋁質(zhì)高鉀鈣堿性系列巖石。

2.2 稀土和微量元素

溫杖子金礦區(qū)花崗閃長巖稀土和微量元素分析結(jié)果及特征值見表2。

從稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分模式圖（見圖3）可以看出：樣品均表現(xiàn)為輕稀土富集、重稀土虧損的右傾型，稀土總量REE為130.85×10-6～148.25×10-6，平均值139.40×10-6，輕重稀土元素分餾程度較強(qiáng)，w（LREE）/w（HREE）值為18.11～20.82，平均值為18.94，w（La）N/w（Yb）N值為25.08～32.22，平均值為28.76，重稀土元素相對(duì)平坦，具有微弱負(fù)Eu異常（δEu為0.82～0.88，平均值為0.85），無或極弱Ce異常（δCe為0.84～1.06，平均值為0.98），負(fù)Eu異常表明巖漿熱液與圍巖發(fā)生部分熔融時(shí)圍巖殘留少量長石礦物，或巖漿熔體在上升運(yùn)移過程中有部分長石礦物從巖漿熔體中分離結(jié)晶[7]。

從微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蜘網(wǎng)圖（見圖4）可以看出：樣品相對(duì)富集Rb、K、Ba、U、Th等元素，相對(duì)虧損Nb、Zr、Hf、P、Ti、Y、Yb、Lu等元素，P、Ti元素虧損由磷灰石和鈦鐵礦分離結(jié)晶作用引起。

3 巖石成因及構(gòu)造環(huán)境

埃達(dá)克巖[9]是在研究阿留申群島火山巖時(shí)提出來的，是指具有特定化學(xué)性質(zhì)的中酸性火山巖或侵入巖，其地球化學(xué)標(biāo)志特征為：w（SiO2）≥56 %，高鋁（w（Al2O3）≥15 %）、w（MgO）<3 %，貧Y和Yb（w（Y）≤18×10-6、w（Yb）≤1.9×10-6），高Sr（w（Sr）>400×10-6），輕稀土元素富集，無Eu負(fù)異常（或具有輕微的負(fù)Eu異常）[10-14]。目前，認(rèn)為埃達(dá)克巖的成因機(jī)制主要有4種：①與俯沖有關(guān)的大洋板塊的部分熔融作用[10，15];②同期玄武質(zhì)母巖漿的地殼混染和分離結(jié)晶作用[16-18];③加厚下地殼的部分熔融作用[15-16，19-20];④拆沉下地殼的部分熔融作用[20-22]。

與典型的埃達(dá)克巖相比，近年來報(bào)道中國東部埃達(dá)克巖相對(duì)富鉀（w（Na2O）/w（K2O）=0.88～1.38），且w（87Sr）/w（86Sr）>0.704，張旗等[23]根據(jù)埃達(dá)克巖特點(diǎn)將其命名為大陸型埃達(dá)克巖，并推測(cè)是由于軟流圈地幔玄武巖底侵到加厚陸殼（>50 km）底部，導(dǎo)致下地殼基性巖部分熔融形成的。溫杖子金礦區(qū)花崗閃長巖具有埃達(dá)克巖的特征：SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為66.39 %～68.72 %（平均值為67.21 %），Al2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為14.99 %～15.39 %（平均值為15.25 %），MgO質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.89 %～1.52 %（平均值為1.13 %），Sr質(zhì)量分?jǐn)?shù)為563.56×10-6～661.68×10-6（平均值為594.55×10-6），Yb質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.69×10-6～0.81×10-6（平均值為0.75×10-6），Y質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7.19×10-6～9.25×10-6（平均值為8.19×10-6），富集輕稀土元素，具有微弱負(fù)Eu異常（δEu=0.82～0.88，平均值為0.85）。在w（La）N/w（Yb）N-w（Yb）N圖解（見圖5-a））中，樣品均落入埃達(dá)克巖中，同時(shí)具有富K（w（K2O）=3.17 %～3.41 %，平均值為3.32 %），貧Mg（鎂指數(shù)（Mg#）為35.00～46.00，平均值為39.00）的特征，屬于高鉀鈣堿性系列巖石，應(yīng)為高鉀鈣堿性埃達(dá)克巖[24]。花崗閃長巖樣品的w（Rb）/w（Sr）值（0.13～0.21）介于地殼（0.35）與上地幔（0.034）之間[8]，w（Zr）/w（Hf）值（31.99～37.89）介于地殼（44.68）與地幔（30.74）之間[25]，w（Nb）/w（Ta）值（14.76～16.46）介于地殼（12.3）與地幔（17.5）之間[9]，且在w（La）N/w（Yb）N-δEu圖解（見圖5-b））中，樣品均落入殼幔型區(qū)域內(nèi)，表明溫杖子金礦區(qū)花崗閃長巖的巖漿來源于殼?；旌显磪^(qū)。

在w（Y+Nb）-w（Rb）圖解（見圖6-a））中和w（Nb）-w（Y）圖解（見圖6-b））中，樣品均落入火山弧或同碰撞+火山弧區(qū)域內(nèi)，表明花崗閃長巖形成于火山弧構(gòu)造環(huán)境?；◢忛W長巖成巖時(shí)代為燕山期，楊振德等[4]測(cè)得溫杖子花崗閃長巖K-Ar年齡為144 Ma，這一時(shí)期正處于華北板塊由擠壓構(gòu)造體制轉(zhuǎn)化為伸張構(gòu)造體制，即由東西向板內(nèi)造山體制轉(zhuǎn)化為北北東向盆嶺構(gòu)造體制，也是中生代早期古亞洲洋構(gòu)造域（華北板塊、西伯利亞板塊和太平洋板塊相互作用區(qū)域）向中晚期太平洋構(gòu)造域轉(zhuǎn)化的時(shí)期[26]。

4 礦床成因

前人對(duì)溫杖子金礦床的成因類型存在爭議，認(rèn)為其成因類型主要為構(gòu)造破碎帶型[1]、中低溫巖漿熱液型[2-3，5]和蝕變巖型[6]3類。王和勝[1]認(rèn)為早白堊世中晚期堿性火山—次火山巖在構(gòu)造應(yīng)力作用下形成壓剪性斷裂和破劈理，形成了礦體的主要賦礦空間，該礦床屬于構(gòu)造破碎帶型金礦床。王丹麗等[2-3]認(rèn)為溫杖子金礦成礦作用與燕山期中酸性巖漿熱液活動(dòng)相關(guān)，該礦床屬中低溫巖漿熱液型金礦床。王麗娜[6]認(rèn)為混有地下水的巖漿熱液與火山-沉積含金建造礦源層發(fā)生水巖交換作用，在斷裂構(gòu)造內(nèi)形成蝕變帶和蝕變巖型金礦體，該礦床屬蝕變巖型金礦床。在總結(jié)前人研究成果基礎(chǔ)上，對(duì)溫杖子金礦床進(jìn)行了系統(tǒng)的調(diào)研，認(rèn)為溫杖子金礦區(qū)礦體主要賦存于北東東向壓扭性—張性斷裂破碎帶中，礦體形態(tài)受斷裂控制，圍巖為花崗閃長巖、安山巖和安山質(zhì)角礫熔巖，金元素來源與賦礦火山-沉積地層和中生代巖漿巖相關(guān)，成礦流體來源于巖漿熱液和大氣降水[6]，成礦時(shí)代為燕山中晚期（129.8～136.2 Ma）[5]。溫杖子金礦區(qū)成礦作用可劃分為3個(gè)階段：燕山早期，遼西地區(qū)爆發(fā)了強(qiáng)烈的構(gòu)造-巖漿作用，把大量的金、銀等成礦元素從太古代幔源基性—超基性金鐵建造中活化遷移出來，形成了藍(lán)旗組安山巖蓋層;燕山中期，該礦區(qū)形成的花崗閃長巖中酸性巖漿發(fā)生大規(guī)模侵位作用，使金、銀等成礦元素進(jìn)一步富集;燕山晚期，即華北板塊構(gòu)造體制轉(zhuǎn)化期，在構(gòu)造應(yīng)力作用下成礦熱液與礦源層發(fā)生水巖交換作用，使金、銀等成礦元素大量富集，并在次級(jí)斷裂中沉淀，形成溫杖子金礦床。因此，認(rèn)為溫杖子金礦床屬于蝕變巖型金礦床。

5 結(jié) 論

1）花崗閃長巖屬過鋁質(zhì)高鉀鈣堿性系列巖石，輕稀土富集，重稀土虧損，具有微弱的負(fù)Eu異常，無或極弱Ce異常，相對(duì)富集Rb、K、Ba、U、Th等元素，相對(duì)虧損Nb、Zr、Hf、P、Ti、Y、Yb、Lu等元素，具有與埃達(dá)克巖相似的巖石地球化學(xué)特征，巖漿來源于殼幔混合源區(qū)。

2）花崗閃長巖形成于火山弧構(gòu)造環(huán)境，形成于早白堊世，這一時(shí)期也是華北板塊由擠壓構(gòu)造體制轉(zhuǎn)化為伸張構(gòu)造體制階段。

3）溫杖子金礦區(qū)成礦作用經(jīng)歷了燕山早期、燕山中期和燕山晚期3個(gè)階段，主成礦期為燕山晚期，與花崗閃長巖侵入作用相關(guān)，屬于蝕變巖型金礦床。

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Abstract：Located in Jianchang County，Liaoning Province，Wenzhangzi Gold Deposit is a renowned medium gold deposit，and its ore bodies mainly host in fragmented altered rocks and are strictly controlled by fractures.Lithogeochemistry characteristics study indicates the granodiorite in Wenzhangzi Gold District are subalkaline peraluminous high potassium calcium alkaline rock series and are characterized by LREE enrichment，HREE depletion，slight negative Eu anomaly，and no or extremely weak Ce anomaly，enrichment of large-ion lithosphile elements （Rb，K，Ba） and incompatible elements（U，Th），depletion of high field-strength elements （Nb，P，Hf，Zr，Ti） and HREE（Y，Yb，Lu）.Granodiorites have similar petrological features of adakite，and their magmas came from crust-mantle mixture origin.The tectonic background is volcanic arc granite tectonic environment，formed in the North China Plate transformation stage from the extrusion tectonic system into the stretching tectonic system stage.The mineralization of Wenzhangzi Gold District experienced three stages：early Yanshanian，middle Yanshanian and late Yanshanian periods.The main mineralization period is the late Yanshanian period，which is related to the intrusion of granodiorite.So Wenzhangzi Gold Deposit is deemed to be an altered rock type gold deposit.

Keywords：granodiorite;lithogeochemistry

characteristics;deposit geological characteristics;Wenzhangzi Gold District;Western Liaoning