辽东金矿围岩-围岩蚀变、成矿谱系变化的地质内涵和碱交代-构造碎裂蚀变岩的深部找矿意义

于宝山，王黎明，刘长明

（核工业240研究所，辽宁 沈阳 110032）

1 辽东金矿围岩、围岩蚀变及成矿谱系变化的地质内涵

辽东古元古代坳拉裂谷系成生以来经历了复杂的地质演化过程，不同成矿系列或不同成矿类型的金矿对应于不同的构造阶段：

新太古代，以古坳拉裂谷边缘太古宙绿岩带为基础，主要是新太古界鞍山群底部角闪斜长片麻岩、黑云斜长片麻岩、斜长角闪岩等铁镁质岩系的构造活化金迁移，并在钾长石化-砂糖粒状石英-硅化组合的碱交代-构造碎裂蚀变岩容-储构造空间成矿，有明显的巢状 “窝子矿”特点。例如，古坳拉裂谷南缘庄河—丹东金-铜成矿聚集区西部诸多金矿（例如，新房金矿）。

古元古代变质碎屑岩建造金矿成矿围岩以古元古代辽河群大石桥组和盖县组底部偏上的矽线石榴黑云母片岩和灰黑色黑云绢云千枚岩、灰绿色绿泥绢云千枚岩及石英绢云千枚岩为主。金成矿热液以变质与同构造岩浆的碱性混合热液水为主，在韧-皱性古构造层内就位。例如，华岩寺铜金矿、白云金矿、新甸金矿和猫岭金矿等。

古生代是这种热液型金矿的主要地质时代，古裂谷内同构造花岗岩［1］（图1）产生了新的高钾富碱岩石——粉红色二长花岗岩、中细粒钾长混合岩或混合花岗岩岩体边部的钾交代-构造碎裂蚀变岩（图2）。例如庄河地区出露的二长花岗岩、混合花岗岩等。野外剖面及深钻岩心和室内研究认为，裂隙包含颗粒金的同世代晶粒状黄铁矿（图3）呈中细粒浸染状出现于其中或边部的硅质脉内。由于金矿源于部分熔融并有大量地幔物质的加入，就位于呈EW向排列的前寒武系韧-皱性古构造层中，故该期碱交代-构造碎裂蚀变岩控制的金矿既具有岩控性，也有层控特征。

该热液型金矿围岩以蚀变的闪长岩、辉绿岩或煌斑岩脉碱交代-构造碎裂蚀变岩为主。例如，辽东三股流、南口前、石棚峪、双塔镇和卧龙泉等早期片麻状混合岩、混合花岗岩、石英二长闪长岩和二长花岗岩等岩体构造薄弱部位出现的，中基性脉岩型五龙、四道沟以及隈子等多个矿床中的脉状富矿。

辽东金矿的围岩从太古宙混合岩化绿岩→元古宙混合岩化绿片岩-混合岩、混合花岗岩→印支期二长花岗岩、石英二长闪长岩→燕山期中基性岩类的转变，显示了矿源由浅到深及成矿热液中强碱金属离子K＋由壳源到壳-幔混合源的多元性。

“金”与 “铀”的成矿作用［2］一样：同一构造区带内的不同构造部位，由于具体地质条件、成矿环境的差异，也有矿石类型、矿物组合和 “成矿谱系”以及成矿时代、蚀变类型、成矿品质的不同：

（1）成矿围岩以太古代鞍山群海相火山-沉积变质岩为主岩的金矿，矿石类型以铜为主，矿物组合简单。例如，受太古代鞍山群通什村组（表1）红透山混合岩化-绿岩带控制的金矿，矿石矿物组合有：黄铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿和闪锌矿，银金矿、磁铁矿，偶见方铅矿和辉钼矿；非金属矿物有石英、绿泥石和白云石、方解石及少量萤石；围岩蚀变主要有绢云母化、透闪石化、堇青石化、绿泥石化和碳酸盐化，见有黝帘石、尖晶石和蛇纹石等蚀变矿物。通过分析以透闪石化、绢云母-硅化为主的近矿围岩蚀变类型得出，太古宙海相间歇性、中酸性火山喷发提供的成矿元素铜与金，在太古宙晚期绿片角闪岩相区域变质作用和韧性剪切-碱交代作用等构造叠置、置换过程中发生了构造重就位。初始矿源层内成矿物质铜与金等被激发活化向温-压梯度减弱的构造薄弱空间迁移并富集成矿。

表1 含金碱交代-构造碎裂蚀变岩的主要化学组分Table 1 Main chemical components of gold-bearing alkali-metasomatic rock and structural cataclastic altered rock wt%

（2）以古元古代辽河群沉积变质-混合岩为主岩的金矿，矿床矿石类型亦属铜-金为主的硫化物型，矿石矿物仍很简单，但是矿石金属矿物却有增加。例如，受古元古代辽河群大石桥组二段矽线石黑云母片岩、黑云变粒岩、浅粒岩和透闪变粒岩控制的白云金矿。衍生在含金碎屑-黏土岩层中的金与铜等成矿元素经区域变质、变形作用再一次通过变质-岩浆-大气混合热液水而被重新活化，并通过相应的构造通道迁移至适宜的储矿构造空间内富集成矿。该成矿期的矿石矿物组合中增加了自然金、斑铜矿、镜铁矿和白钨矿，特别是原生硫化物经过分解-氧化-再还原成因的次生矿物辉铜矿和非金属矿物钾长石的出现，更说明衍生矿源成矿和围岩蚀变的碱交代机制。

（3）成矿围岩以同印支构造期深部断裂（裂隙）带重熔富金岩浆岩为母岩的重熔岩浆热液型金矿，矿石矿物开始变得复杂起来，金的硫化物以硫铁矿为主。除自然金、黄铜矿、磁铁矿、黄铁矿、磁黄铁矿、辉铜矿、斑铜矿、镜铁矿、方铅矿、闪锌矿和白钨矿外，还出现了辉铋矿、自然银。非金属矿中的萤石和方解石等碳酸盐类矿物也开始有明显增加。围岩蚀变则以更强的碱交代，即钾化为主。

（4）成矿围岩以燕山期火山-潜火山作用叠加的同熔富金中基性岩浆岩脉为母岩的金矿，矿石类型以金-石英-硫化物为主，金属矿物中又增加了碲金矿、黑铜矿、斑铜矿、孔雀石、铜蓝、白铁矿、赤铁矿和褐铁矿等，非金属矿物组合中，绿帘石所占比例增加，还出现了重晶石。围岩蚀变显示了多阶段复合叠加成因等特点：钾长石化最强，钠长石化、硅化和绢云母化分布广泛，并出现了标志着矿后期的以白云石、方解石为主组成的网状细脉和热液碳酸盐脉。

（5）喜山期以来以第四系底部古代—现代残积-坡积-冲积-沉积砂砾及松散碎屑物为成矿围岩的砂金矿，其分布受太古界—元古界富镁铁质变质岩出露区的制约，矿床大都具有一定的条带状展布和面型-似层状占位特点。成矿机理除传统的水动力分选作用下的碎屑成因观点外，笔者认为砂金晶粒的形成与酸-碱交代作用相关的自养细菌等微生物直接参与、间接催化和细菌的复合浸出关系密切。

地质史上经历了动→静构造演化的辽宁地块在金矿床矿体形态由巢状、似层状逐渐演变到复杂的脉状，又到较单一的金面型-似条带状；成矿谱系由铜-金双元素型到铜-银-金三元素型、铜-银-金-铅-锌（或有钼）五元素型以致砂金。

2 碱交代作用及碱交代-构造碎裂蚀变岩

碱交代作用是富含强碱金属离子K＋、Na＋或 Li＋、 Rb＋和 Cs＋的热液与成矿围岩发生化学变化及置换的一种蚀变作用，也是一种碱带入、酸带出的成矿作用。碱的带入促使成矿元素活化与迁移，同步产生钾长石化、钠长石化或锂云母化、天河石化和铯云母化等碱交代蚀变矿物；酸的带出导致铜-金等金属硫化物富集成矿，并成生在硅化、黄玉化、萤石化或黏土矿化等酸性交代蚀变体中。

金矿相关的碱交代-碎裂蚀变岩通常被认为钾化＋硅化组合的蚀变岩。是含矿透岩浆流体沿着韧-皱性古构造层与构造-岩浆岩带叠合制约的构造结迁移就位的多孔隙-碎裂蚀变岩。具有明显的交代残留结构，具有特征清楚的韧性剪切构造遗迹。黑云斜长片麻岩的蚀变岩镜下照相，重熔-交代、净边以及溶蚀-溶离等蚀变岩结构清楚，如图4所示。岩石中出现绢云母、绿泥石微脉，石英＋金属硫化物细脉和方解石脉。显然，新的多孔隙结构和碎斑、裂纹构造已经构成可以容矿或储矿，并导致矿体定位的最佳成矿空间。蚀变岩和被交代的原岩，其化学组分，特别是K、Na和Si含量具有明显的变化特征。由于K-Na存在不相容性，交代蚀变中存在K、Na更替的变化趋势（表1）。

区内，富Si、Au的花岗-绿片岩和贫Si而富Mg的碳酸盐岩或富Mg、Fe的基性-超基性岩等原岩的碱交代蚀变岩，其SiO2、Au的含量总体趋势是：前者被贫化，后者被富集。尤其值得注意的是，印支期以来，幔源基性-超基性岩浆在通过韧性剪切-破碎带的过程中，含矿透岩浆流体中大量的K＋、Na＋离子被带入到围岩后，由于K＋、Na＋离子和H＋浓度的分别减弱与增加，导致了成矿热液的碱性降低，酸性增强，并逐渐过渡到硅化，产生了碱交代-构造碎裂蚀变岩，以及硫-砷-铋-碲化等脱酸作用［3］的赋矿岩脉。

3 碱交代-构造碎裂蚀变岩对应的深部热源环形构造

碱交代-构造碎裂蚀变岩发育区的放射性同位素40K测量值呈环-弧形面状增高，对应TM及航空影像遥感地质解译被判定为深部热源环形构造，它是地球内部各种热源活动的结果，也是深部矿源活动——成矿热动力在地壳表层的一种表现形式。它们的产出与矿床的分布有极为密切的依存关系，一些重要矿床，特别是与岩浆和火山作用有关的矿床，往往分布于热源环形构造或热源环形构造群中［4］。

笔者以辽东庄河寇半沟—隈子—新甸热源环形构造（图5）为例，探讨并认为诸多热源环形构造区深部碱交代-构造碎裂蚀变岩发育，成矿的源、导、容和闭条件良好，是金矿深部找矿首选靶区。

3.1 富Au地层和岩体发育，矿源丰富

寇半沟—隈子环形构造区太古宙花岗-绿片岩带和元古宙花岗-绿片岩带富Au地层、岩体以及印支—燕山期富Au岩浆岩体发育，初始矿源层及衍生矿源层发育（表2、3）。

3.2 热源活动强烈

寇半沟—隈子 “热源环形构造”卫星、航空遥感图像解译特征清楚；地表露头岩性不十分复杂，有混合岩、混合花岗岩、混合-花岗片麻岩及石英二长闪长岩和呈帚-弧形放射状展布的闪长玢岩、辉绿岩及煌斑岩等脉岩，钾化-硅化-蛇纹石化-硫化物矿化和碳酸盐化等碱交代-构造蚀变碎裂岩带亦呈帚-弧形放射状展布；深部钻探揭露的次火山岩岩石薄片见镁铝榴石、尖晶石和透辉石等火山通道相的矿物；转角楼水库北东方向的姜家岚子沟谷即 “热源环形构造”中心区零星揭露出火山爆落相 “渣”状浮岩。呈渣体梨状纺锤形，多见细晶粒状黄铁矿及其褐铁矿化蚀孔。

故推测，鸭绿江深大断层及其上盘 （辽东）次级构造体系制约的构造区块有过火山活动，并导致高温、高压富气体挥发分的幔源与壳源重-同熔岩浆，即高钾碱性 “熔融体”急剧冲破构造薄弱部位零星地喷出地表，可见热源活动十分强烈。

3.3 隐爆作用与含金硅质脉的团点状富矿

表2 区域前寒武系地层遥感特征及其主要矿产表Table 2 Remote sensing features and main mineral resources of Precambrian regional strata

表3 区域岩浆岩Au含量表Table 3 Gold contents of regional magmatite

区内近EW向展布且不同程度混合岩化的辽河群盖县组层状岩石经历了前寒武纪多期次的韧性剪切-碱交代构造蚀变作用后，印支—燕山期被NNE向构造-潜火山-岩浆岩带的迁就复合，由于强烈的挤压-渗透式碱交代作用，于构造应力集中地段成生了表现为钾化和含金硅质脉（图6）的碱交代-构造碎裂蚀变岩带。蚀变带浅部多见强硅质的 “马牙石”和黄铁矿、砷黄铁矿、白铁矿等硫化物结晶矿物，褐铁矿化、红化清楚。局部富 “团点”状金属硫化物块样测试含金，品位极不稳定。深部钻探发现多层收缩膨胀-尖灭再现-分枝复合的，受似层状韧性剪切-碱交代-碎裂蚀变岩脉严格控制的金矿（化）。特点是品位低（0.n～ng/t）， 厚度变化大（0～0.nm）， 长度大。岩石光片见粒度≥0.074（d/mm）黄铁矿 “包体金”（图3）以及含银自然金、碲金银矿、碲银金矿、碲金矿、碲银矿、银金矿、自然银和辉银矿。矿物化学成分复杂，其中含有Au、Ag、 Cu、 Fe、 Pb、 Zn、 Mo、 Te、 Bi 和 As等。依据矿化部位岩石化学组分（表1、4）及w（∑LREE）/w（∑HREE）、 w（La）/w（Nd）等相关值的分析认为，碱交代-碎裂蚀变岩为轻稀土元素强富集和金矿化的深源性特点；成矿作用深度大，明显有韧性剪切-褶皱-碎裂带中含碱气-热-水作用的参与。由于深部气、热和水的体积膨胀作用，增强了多孔隙结构的碱交代-碎裂蚀变岩进一步隐爆式碎裂，增大碎斑间隙，并形成较地表团点密集，似网脉状金矿（图7）。

表4 含金碱交代-构造碎裂蚀变岩的主要稀土元素组分Table 4 Main REE components of gold-bearing alkali-metasomatic rock and structural cataclastic altered rock/（μg·g-1）

结合五龙、四道沟和隈子等金矿深部勘探在－500～－750 m有更好的新发现等信息，认为鸭绿江断裂带左盘（下降盘）的辽东金成矿在深部，特别是热源环形构造区内深部的碱交代-构造蚀变碎裂岩的找矿前景看好，例如辽东寇半沟—隈子地区。认为应该进一步加强区域成矿条件、成矿地质背景和深部成矿理论的研究，深入探讨深部碱交代作用与过程的3D模拟，强化勘查区相关数据整合与库的建立，在强调深部金矿成矿模式和找矿模式建立的同时应该进行区域放射性同位素40K的测量以及遥感地质、围岩蚀变和矿石矿物 “成矿谱系”的研究。

［1］沈保丰，翟安民，陈文明，等.中国前寒武纪成矿作用［M］.北京：地质出版社，2006.

［2］于宝山，赵忠华，田万文.东北地区铀矿床类型空间变化的地质内涵及对铀矿找矿问题的思考［J］.世界核地质科学， 2007， 24（4）:187-192.

［3］杜乐天.硅谜与碱盲：近代热液成矿学的两大暗区［J］. 铀矿地质，1990，（6）:338-348.

［4］于宝山.辽宁省矿产资源遥感综合调查及找矿预测［R］.沈阳：核工业240研究所，2003.