遼東岫巖地區(qū)金家東溝金多金屬礦床地質(zhì)特征、成礦物質(zhì)來源及成礦模式

陳麗芳，王曉亮，劉永俊，丁志剛

（1.遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)研究院有限責(zé)任公司，遼寧沈陽 110032；2.遼寧省第二水文地質(zhì)工程地質(zhì)有限責(zé)任公司，遼寧大連 116037）

0 引言

遼東岫巖地區(qū)金家東溝金多金屬礦床位于華北克拉通北緣東段、遼吉古元古造山帶的南段。遼吉古元古造山帶呈向北凸出的弧形分布，北緣以遼陽-通化斷裂為界，與龍崗地塊相接；南側(cè)以鴨綠江斷裂為界，與朝鮮的狼林地塊相鄰（秦亞等，2013；王曉亮等，2019）。行政區(qū)劃隸屬遼寧省岫巖縣石廟鎮(zhèn)，地理坐標(biāo)位置為40°38′51″N，123°32′35″E。區(qū)內(nèi)晚三疊世侵入巖、構(gòu)造十分發(fā)育，巖石類型復(fù)雜多樣，發(fā)育有中性巖、中酸-酸性巖，其中以酸性巖為主。礦床位于遼東-吉南成礦帶，營口-長白Pb-Zn-Fe-Au-Ag-U-硼-菱鎂礦-滑石礦成礦亞帶上，與岫巖境內(nèi)的廟溝鉛鋅礦（呂行等，2019）同處于青城子多金屬礦集區(qū)的外圍。前人對于青城子鉛鋅礦集區(qū)研究較多（劉國平和艾永富，1998；劉先利等，2000；陳江，2002；張森等；2012；馬玉波等，2013；王玉往等；2017），而對于其外圍的小型多金屬礦床或礦點研究較少，故本文依托中國地質(zhì)調(diào)查局沈陽地質(zhì)調(diào)查中心遼東-吉南成礦帶永吉-鳳城地區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查二級項目采取野外地質(zhì)調(diào)查、物化探綜合剖面測量、槽探以及巖相學(xué)、巖石地球化學(xué)、巖漿巖年代學(xué)、同位素示蹤等多重技術(shù)研究手段，對位于青城子礦集區(qū)外圍的金家東溝金多金屬礦床地質(zhì)特征、成礦物質(zhì)來源及成礦模型進行了初步研究，豐富了青城子礦集區(qū)外圍的多金屬礦床的研究資料，具有一定的研究意義。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

區(qū)域出露地層包括古元古界遼河巖群、古生界及中生界。巖漿巖極其發(fā)育，巖石類型以中酸性為主，中性巖石少量，時代主體為中生代。斷裂構(gòu)造多為北東向、北北東向，其次為北西向，具有明顯的控巖控礦作用，在航衛(wèi)片上線影像明顯。航磁場為線形正負異常突變帶，同時還是重力梯度帶。印支期和燕山期斷裂活動強烈，多為壓性-壓剪性。

區(qū)域上總體為北西低重力區(qū)，反映構(gòu)造巖漿巖活動帶的發(fā)育地區(qū)；南西和北東則表現(xiàn)為高重力的特征，反映基底出露區(qū)。航磁場呈現(xiàn)出正負磁場相間變化特征，異常帶走向以北西向和近東西向為主，顯示印支-燕山運動對基底的構(gòu)造改造的特點，局部出現(xiàn)的強磁場預(yù)示著磁鐵淺粒巖的存在。區(qū)域上低、負磁場說明該地區(qū)中生代的巖漿活動強烈，是內(nèi)生金屬礦產(chǎn)成礦的主要場所。

區(qū)域上位于營口大石橋市-鳳城市通遠堡Pb、Ag、Zn、Au、Cu 多金屬地球化學(xué)區(qū)，岫巖縣東山鉛礦-鳳城市大嶺Ag、Pb、Au 地球化學(xué)亞帶，由As、Pb、Ag、Au、Zn、Cu 元素富集區(qū)和As、Pb、Au、Cu、Zn 貧化區(qū)構(gòu)成。區(qū)域上礦化以熱液充填型及蝕變型礦化為特征，礦種以多金屬、貴金屬為主，金、鉛、鋅異常的分布面積較大。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

礦區(qū)地層僅零星出露，主要為遼河巖群大石橋巖組方解大理巖、里爾峪巖組含磁鐵淺粒巖（圖1）。其中里爾峪巖組含磁鐵淺粒巖是區(qū)內(nèi)磁鐵礦點的賦礦層位。

2.2 巖漿巖

區(qū)內(nèi)大面積分布侵入巖，約占礦區(qū)面積的90%。主要巖性為晚三疊世中細粒二長花崗巖和花崗閃長巖、片麻狀石英閃長巖。同時脈巖較為發(fā)育，總體呈北東東向、北東向展布，主要為石英脈、閃長巖脈和閃長玢巖脈。

圖1 金家東溝金多金屬礦區(qū)域地質(zhì)圖

2.3 構(gòu)造

礦區(qū)內(nèi)主要存在一條控礦斷裂，產(chǎn)狀238°∠25°，出露長度約150 m，穿插于晚三疊世中細粒二長花崗巖中，斷裂兩側(cè)發(fā)育有巖石裂隙，含礦石英脈就充填于其中。

2.4 地球化學(xué)特征

礦區(qū)位于1 ∶5 萬水系沉積物HS03 號綜合異常區(qū)，元素組合為Au、Ag、Pb、Sb、W，以中低溫元素異常為主，其中Au、Pb、W、Sb 發(fā)育內(nèi)、中、外帶三級濃度，均具有較清晰的濃集中心，異常面積大，強度高。發(fā)育北東向石英脈，巖石硅化、黃鐵礦化較為發(fā)育

區(qū)內(nèi)1 ∶1 萬土壤剖面（ZP2）測量結(jié)果顯示，在ZP2-1—ZP2-H5 發(fā)育Au、As、Sb、Pb、Zn、W、Bi 組合異常，異常強度較低，高值位于二長花崗巖內(nèi)，可能為巖漿的局部富集；在ZP2-17—ZP2-H19 發(fā)育Ag、Au、Pb、W、Bi 組合異常，異常強度大且跳躍幅度大，其中Ag 最高值達到1.39×10-6，W 最高值達到40.9×10-6，Bi 最高值達到5.89×10-6，Au 高值達到26.3×10-9，位于晚三疊世二長花崗巖中，地表可見多處石英脈及斷層破碎帶，與金家東溝金礦點吻合較好。本次路線礦產(chǎn)檢查和探槽揭露采集的基本化學(xué)樣分析結(jié)果見表1 所示。

2.5 礦體地質(zhì)特征

礦體總體走向約60°，為礦化蝕變石英脈，以褐鐵礦化為主，有少量黃鐵礦化，礦脈寬為1～2.5 m，礦體可見延伸100 m 左右，呈脈狀-網(wǎng)脈穿插構(gòu)造裂隙或圍巖晚三疊世中細粒二長花崗巖的裂隙中（圖2a、b，圖3）。Au 品位為0.033×10-6～17.4×10-6，Ag 品位為0.14×10-6～396×10-6。

礦石結(jié)構(gòu)主要為半自形、他形粒狀結(jié)構(gòu)，礦石構(gòu)造為致密塊狀、細脈狀或網(wǎng)脈狀構(gòu)造。礦石均為蝕變石英脈，金屬礦物主要為褐鐵礦化（圖2c）、黃鐵礦化（圖2d），零星的黃銅礦化等。脈石礦物主要為石英、斜長石、黑云母等，賦礦圍巖為晚三疊世中細粒二長花崗巖。

礦區(qū)蝕變類型為硅化，表現(xiàn)為石英脈。伴隨硅化可見少量黃鐵礦化、黃銅礦化、綠泥石化、綠簾石化等。

表1 金家東溝金礦基本化學(xué)分析結(jié)果

找礦標(biāo)志：①褐鐵礦化石英脈。②圍巖蝕變組合是為硅化、綠泥石化和黃鐵礦化。③土壤化探圈定的組合異常區(qū)，套合較好，濃度大，且強度高的地區(qū)，為成礦主要地帶。

3 成礦物質(zhì)來源

通過對區(qū)內(nèi)主要巖石原巖光譜分析可知，晚三疊世中細粒二長花崗巖和少量分布的花崗閃長巖元素含量較高。其中晚三疊世中細粒二長花崗巖的含量Au 最高為1.8×10-9，平均為0.74×10-9；Ag 最高為0.09×10-6，平均為0.04×10-6；Cu 最高為21.7×10-6，平均為14.33×10-6；Pb 最高為23.2×10-6，平均為14.05×10-6；Zn 最高為85.1×10-6，平均為55.07×10-6。由此可見，二長花崗巖中Cu、Pb、Zn和中細粒二長花崗巖中Au、Zn 具有較高的含量，可能為后期金多金屬礦床的形成提供成礦物質(zhì)來源。

圖2 金家東溝金礦野外及顯微照片

圖3 金家東溝金礦區(qū)地質(zhì)圖

楊占興（2006）對遼寧省不同成因類型金礦床進行研究，認為變質(zhì)—巖漿熱液疊生礦床鉛具有線性分布特征，大體平行于μ=8.3 的演化曲線分布，與遼河巖群地層鉛相一致，少量分布在地球年齡線之外的異常鉛，顯示出晚期成礦作用疊加。張森等（2012）對小佟家堡子、高家堡子和林家三道溝金銀礦床礦石進行了S 同位素研究，δ34S 變化范圍為1.87‰～16.0‰，離差為14.13‰，平均為8.61‰，表明礦石中的硫源均一；賦礦地層δ34S 值為0.15‰～13.20‰，印支期巖體δ34S 值為0.5‰～7.6‰，均為正值，屬于“重硫型”，表明礦石中的硫主要來自古元古代地層和印支期巖體。前人（趙昕和郝立波，2015；郝立波等，2017） 研究中，白云金礦床δ34SV-CDT為-8.3‰～2.9‰，以富輕硫貧重硫為特征，其成礦物質(zhì)來源與遼河艷群沒有必然聯(lián)系而與深部巖漿流體活動有關(guān)。劉輝等（1990） 和張朋等（2017）認為貓嶺金礦床中礦石中δ34S 變化范圍為7.2‰～7.4‰，具有巖漿硫同位素特點。五龍金礦的金屬硫化物的δ34S 值介于1.1‰～2.4‰，平均值1.8‰，表明其硫主要來源于深部巖漿（劉軍等，2018）。

金家東溝礦床中黃鐵礦的δ34SV-CDT為5.04‰～5.32‰，均值為5.21‰，極差為0.28‰，δ34SV-CDT（‰）變化幅度較小，δ34SV-CDT均為正值。這與張小佟家堡子、高家堡子和林家三道溝金銀礦床、白云金礦床δ34SV-CDT值區(qū)別很大，但與印支期巖體（δ34S 值為0.5‰～7.6‰）高度一致。綜上所述，該礦床的S來源與其圍巖晚三疊世中細粒二長花崗巖有密切關(guān)系。

4 成礦模式

本礦床未獲得直接成礦年齡。區(qū)內(nèi)巖漿巖活動頻繁，具多期次侵入作用，主要為一套中酸性侵入體，巖石類型主要為晚三疊世中細?；◢弾r、似斑狀二長花崗巖、花崗閃長巖和少量分布的閃長巖、片麻狀石英閃長巖，早白堊世中細粒二長花崗巖、花崗閃長巖等巖漿活動階段。礦體為含金石英脈，圍巖為晚三疊世中細粒二長花崗巖，有中細?；◢忛W長巖。礦化類型以褐鐵礦化為主，有少量黃鐵礦化。同位素研究表明，成礦物質(zhì)來源于圍巖，與晚三疊世中細粒二長花崗巖具有密切的聯(lián)系，在晚期石英脈侵入過程中，含礦熱液隨之運移至減壓空間并沿著斷裂和裂隙上升，形成金多金屬礦化體，明顯受控于石英脈。前人總結(jié)了區(qū)內(nèi)典型礦床小佟家堡子、高家堡子金銀礦床，認為其形成于三疊紀(jì)。推測成礦時代晚于該期石英脈，因此將成礦時代初步定為燕山期。

前人在區(qū)域做了大量的研究工作，關(guān)于鉛鋅礦床、金礦床、銀礦床的成礦作用和礦床類型存在多重認識，主要觀點有古元古代噴流沉積型礦床、微細浸染型金礦床（劉國平和艾永富，1998；劉志遠等，2007）、火山噴流韌性剪切-巖漿熱液疊加礦床（劉先利等，2000）、中生代地下熱鹵水滲濾型金礦（王文清和曲亞軍，2000）、濁積巖型金礦床（陳江，2002）等。

古元古代晚期的海底噴流、熱水作用與成礦（圖4）：古元古代時期，在高家峪巖組晚期—蓋縣巖組初期，沿青城子同沉積斷裂構(gòu)造發(fā)生海底噴流活動，伴隨著熱水作用形成熱水沉積巖的同時，從地殼深部或下伏太古宙地層中攜帶大量金、鉛、鋅、銀、銅、銻等成礦物質(zhì)沉淀富集，形成多金屬礦床的初始礦源層和部分貧礦體（王魁元，1994）。

圖4 金家東溝金成礦模式圖

區(qū)域變質(zhì)作用及變形作用與成礦：古元古代末期，區(qū)域大范圍發(fā)生呂梁運動，導(dǎo)致本區(qū)的含礦建造發(fā)生角閃巖相—綠片巖相區(qū)域變質(zhì)、褶皺變形和韌塑性剪切變形（李三忠，1996）。該古元古代造山帶由核部隆起、拆離型韌性剪切帶、上部蓋層組成（劉永江等，1998）。在該運動中，本區(qū)溫度升高和壓力增大，促使含礦建造內(nèi)初始礦體或礦源層中成礦物質(zhì)重新結(jié)晶，形成具有工業(yè)價值的層狀礦體。同時含礦建造的變質(zhì)變形作用使巖層粒間水和礦物結(jié)晶水混合，生成變質(zhì)熱液和變質(zhì)流體，這種流體促使金、鉛、鋅、銀等成礦元素發(fā)生活化、遷移，并在褶皺軸部軸面片理發(fā)育部位或韌性剪切帶內(nèi)的微細裂隙中進行富集和沉淀，形成多金屬脈狀礦體。

中生代構(gòu)造-巖漿活動疊加對礦床（礦體）的改造：印支-燕山期發(fā)生的構(gòu)造巖漿活動在本區(qū)延續(xù)時間約為210～67Ma，自印支早期至燕山晚期均有活動（劉國平和艾永富，1998）。巖漿巖由南部巖基—中部巖株—北部巖脈，巖相上由南至北依次為深成、中深成、淺成、超淺成，巖漿巖成分由富鉀演化為富堿質(zhì)。印支-燕山期強烈的構(gòu)造巖漿活動，帶來了大量的熱量能源，促使礦源層的金、銀、鉛鋅等成礦物質(zhì)活化遷移，形成含礦熱液，并使其沿著含礦層中的有利構(gòu)造空間沉淀就位，進而形成礦床。如燕山期富堿性的巖漿及期后熱液對圍巖的強烈硅化、鉀化交代作用，形成交代型金礦床，印支-燕山期構(gòu)造巖漿活動晚期形成的蝕變煌斑巖型金礦體，以及巖漿巖本身部分成礦物質(zhì)的加入形成的熱液型金礦床，而金家東溝金礦床的出現(xiàn)恰恰與此吻合，即燕山晚期沿構(gòu)造石英脈的充填，將晚三疊世花崗巖礦源層中的金、銀等成礦物質(zhì)活化、遷移，在有利構(gòu)造位置發(fā)生沉淀，形成金多金屬礦床。

5 結(jié)論

（1） 金家東溝金多金屬礦床礦體總體走向約NE60°，為礦化蝕變石英脈，以褐鐵礦化為主，有少量黃鐵礦化，礦脈寬度1～2.5 m，礦體可見延伸100 m 左右，呈脈狀-網(wǎng)脈穿插構(gòu)造裂隙或圍巖晚三疊世中細粒二長花崗巖的裂隙中。Au 品位為0.033×10-6～17.4×10-6，Ag 品位為0.14×10-6～396×10-6。

（2） S 同位素測試結(jié)果顯示，金家東溝金多金屬礦床中的黃鐵礦的δ34SV-CDT為5.04‰～5.32‰，均值為5.21‰，極差為0.28‰，δ34SV-CDT（‰）變化幅度較小，δ34SV-CDT均為正值。這與青城子礦集區(qū)小佟家堡子金礦、高家堡子和林家三道溝金銀礦床區(qū)別很大。該礦床的S 來源與其圍巖晚三疊世中細粒二長花崗巖有密切關(guān)系。

（3） 金家東溝金多金屬礦床的成礦模型為燕山晚期沿構(gòu)造石英脈的充填，將晚三疊世花崗巖礦源層中的金、銀等成礦物質(zhì)活化、遷移，在有利構(gòu)造位置發(fā)生沉淀，進而成礦。

致謝野外工作得到遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)研究院有限責(zé)任公司吳文彬、王玉平、李超、李海洋等同志的幫助，測試工作得到遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)研究院有限責(zé)任公司化驗室和河北省區(qū)域地質(zhì)調(diào)查所化驗室的支持，在此一并表示感謝。