冀东-辽西地区喜峰口-叨尔登金成矿带的成矿机理

刘殿忠，靳晓新，王勇，刘靖洲，王禹翔

（1.辽宁省有色地质局105队，辽宁葫芦岛 125000；2.辽宁省有色地质局108队，辽宁沈阳 110000）

冀东-辽西地区喜峰口-叨尔登金成矿带的成矿机理

刘殿忠1，靳晓新1，王勇1，刘靖洲1，王禹翔2

（1.辽宁省有色地质局105队，辽宁葫芦岛 125000；2.辽宁省有色地质局108队，辽宁沈阳 110000）

喜峰口-叨尔登金成矿带上的金矿床产出空间各不相同，矿床的围岩有花岗岩、变质岩及沉积岩.矿体的分布均受控于断层破碎带，矿床成因与热液有关.通过对铅、硫以及包裹体水同位素的研究，确定了金矿在成矿时间上与燕山期花岗岩一致，成矿热液中的水主要来源于花岗岩，成矿物质黄铁矿中的硫来源于花岗岩.因此说明研究区的金矿为燕山期花岗岩期后热液成因.产于地壳深部的富含成矿物质的花岗岩浆在上侵过程中同化了部分太古宙变质岩并从中汲取了成矿物质，将其带到地壳浅部，最后沿构造裂隙充填成矿.

喜峰口-叨尔登金成矿带；金矿；成矿机理；冀东-辽西

喜峰口-叨尔登金成矿带上分布着众多金矿床，关于这些金矿的成因，有学者将其划分为变质热液型和岩浆热液型，也有学者将其划分为金厂峪式和峪耳崖式［1］.笔者基于在辽西多年的金矿找矿工作，并结合前人的资料，对峪耳崖、柏杖子、金厂峪具有代表性的3类矿床进行总结，提出该金成矿带金矿的成矿机理，以期对该地区金矿的找寻有所启迪.

1 成矿背景

喜峰口-叨尔登金矿成矿带地处华北地台北缘燕辽沉降带冀东隆起内［2］（图1）.本区在漫长的地质演化过程中经历了多次构造运动，构造十分复杂，褶皱和断裂相当发育.区内大面积出露有太古宙高变质岩相的麻粒岩、混合岩和角闪岩相的片麻岩以及中新元古界滨、浅海相沉积岩.太古宙变质岩经原岩恢复表明，岩石由具洋壳特性的基性—超基性火山岩和碎屑岩沉积组成.

喜峰口-凌源北东向深大断裂，在区域上具有长期性和继承性特点.由于断裂的多期次活动，致使早期的变质岩类经动力变质作用形成绿泥石片岩带，后又有基性、中基性大岩墙进行了充填.该断裂带控制着区域上燕山期花岗岩带的分布.

图1 研究区地质图Fig.1 Regional geologic map of the study area

区内岩浆活动频繁，太古宙因地壳较薄，以基性火山岩最为发育，晚期有岩浆岩侵入，构成了太古宙变质岩系物质基础.海西期末岩浆活动有所增强，尤其是燕山期，岩浆活动十分强烈，主要以中—酸性岩浆岩为主，多以岩株产出，沿大断裂带的次级构造侵入.同时这一时期的岩脉也十分发育，绝大多数岩脉分布于岩体内和岩体的内外接触带附近.

2 矿床地质特征

2.1 金矿的矿化类型

在该成矿带上，自南至北分布着众多金矿床、点（图1），其矿化类型可归纳为如下3类.

1）峪耳崖型

峪耳崖型金矿矿体直接产在燕山期花岗岩体内，矿体的分布受花岗岩体控制（图2）.矿化类型为浸染状黄铁矿硅化花岗与石英脉复合型，石英脉密集处矿化集中.金矿体受控于花岗岩体内的蚀变断裂破碎带、节理带以及岩体的接触带.围岩蚀变主要有硅化、铁锰碳酸盐化、绿泥石化及蛇纹石化.主要矿石矿物为黄铁矿，次为黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、磁黄铁矿等.脉石矿物有石英、绢云母、绿泥石、碳酸盐等.金以自然金为主，多赋存在黄铁矿、石英的裂隙中.代表金矿有峪耳崖金矿、牛心山金矿、茅山金矿等.

图2 峪耳崖金矿剖面示意图Fig.2 Section of the Yuerya gold deposit

2）金厂峪型

金厂峪型金矿矿体主要分布于花岗岩体附近的太古宙变质岩的片理化带、断裂带及节理裂隙带中（图3）［3］.围岩蚀变主要有绢云母化（占蚀变矿物65%）、硅化、绿泥石化、碳酸盐化及钠长石化.硅化与金的富集关系密切.矿石矿物有黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、辉钼矿、磁铁矿、磁黄铁矿、斑铜矿等.脉石矿物为石英、钠长石、白云石、方解石及绢云母、绿泥石.金主要以自然金、银金矿为主，以裂隙金、包体金、晶隙金赋存与石英、黄铁矿中.此类代表有金厂峪金矿、铧尖子金矿、三家金矿、蚂蚁沟金矿、半壁山金矿等.

图3 金厂峪金矿剖面示意图Fig.3 Section of the Jiangchangyu gold deposit

3）柏杖子型

柏杖子型金矿的矿体分布于花岗岩体内及岩体外接触带200 m范围内的围岩中（图4）.矿化类型有浸染状黄铁矿硅化花岗岩型、石英脉型、石英-白云石脉型.矿体的分布严格受控于密集节理带和断裂破碎带.花岗岩体内的矿体以浸染状黄铁矿硅化花岗岩型为主，矿体厚大，其次是石英脉型矿体.石英脉型矿体有延伸到围岩中的现象.围岩中的矿体仅见石英脉型、石英-白云石脉型.围岩蚀变主要有硅化、钾长石化（仅花岗岩体内）、绿泥石化、绢云母化、蛇纹石化、碳酸盐化.硅化与金矿关系密切.矿石矿物有黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、辉钼矿.脉石矿物有石英、绢云母、绿泥石、白云石等.金矿以自然金、银金矿为主，主要赋存于碎裂黄铁矿的裂隙中，在黄铁矿、石英晶隙中较少见.此类代表矿床有柏杖子金矿，毛家店金矿等.

2.2 稳定同位素特征

利用前人研究成果，将以上3个类型矿床的稳定同位素进行分析对比，判断其在成矿作用上的相互关联关系.

图4 柏杖子金矿剖面示意图Fig.4Section of the Bozhangzi gold deposit

1）铅同位素组成特征

前人分别在峪耳崖型金矿、金厂峪型金矿、柏杖子型金矿采集矿石铅样品.各类型矿床矿石铅的分析结果列于表1.

表1 各金矿区铅同位素分析结果Table 1 Pb isotopic composition of selected deposits

根据上述数据判断，本区金矿床中的铅是由206Pb/204Pb=18.338、207Pb/204Pb=15.982（新正常铅）与206Pb/204Pb=11.956、207Pb/204Pb=13.993（古老正常铅）混合而成的异常铅，而且从数据分布上看，这些铅同位素多靠近新异常铅一端，说明铅同位素的组成中新正常铅高于古老的正常铅.根据前人的计算结果，峪耳崖金矿新、老铅同位素年龄分别为：t1=3851 Ma，t2=230 Ma.金厂峪金矿新老铅年龄分别为：t1=3534 Ma，t2=133 Ma［1］.柏杖子金矿新老铅年龄分别为：t1=2550 Ma，t2=138 Ma［4］.t1=3851 Ma、t1=3534 Ma应分别代表冀东地区在这一时期发生过广泛的构造热事件，古老的铅随岩浆由源区上升到地表，它应代表变质岩系原岩的年龄，而柏杖子金矿的t1=2550 Ma比本区古老的变质岩原岩的年龄明显要晚，但它应代表变质岩系原岩的年龄.而柏杖子t2=138 Ma、金厂峪t2=133 Ma和峪耳崖t2=230 Ma分别与各自矿区热液蚀变成因的绢云母的K-Ar年龄相一致.反映这段时间应该是矿化作用时期.

2）硫同位素组成特征

喜峰口-叨尔登金成矿带上的金矿，黄铁矿均占矿石矿物的95%以上.黄铁矿中硫同位素的组成基本上代表了热液总硫的同位素组成.各个金矿硫同位素测试成果列于表2中.

表2 硫同位素测试成果表Table 2 S isotopic composition of selected deposits

从表中分析数据不难看出：峪耳崖金矿脉中黄铁矿δ34S值为+1.3‰～1.8‰，极差0.5‰，平均1.6‰，接近陨石硫.柏杖子花岗岩体内金矿体脉中黄铁矿δ34S值为+0.5‰～+1.9‰，极差1.4‰，平均1.13‰，接近陨石硫，表明硫源单一，来自岩浆岩.柏杖子围岩中金矿脉的黄铁矿δ34S值为-3.6‰～+10.8‰，极差14.4‰，离散度较大，反映黄铁矿中硫的来源不同，既有岩浆来源的硫又有围岩中硫的混入.而金厂峪金矿脉中的δ34S值为-6‰～+2.5‰，极差+8.5‰，非常接近陨石硫，表明硫主要来源于岩浆岩.

3）氢、氧同位素组成特征

前人分别在上述几个金矿中采取含金石英脉进行氢、氧同位素测试，其结果见表3.

从表中数据可知，金厂峪金矿有2件样品的δDH2O和δ18OH2O的数值在δDH2O-δ18OH2O图解中均落在不与变质水相重叠的典型岩浆水的范围内.一件落在变质水与岩浆水重叠区，另一件落在岩浆水范围以外左下方不远处.因此可认为金厂峪金矿的成矿热夜中的水主要来源于岩浆水.但在成矿热液上升过程中混入了大气降水［1］.峪耳崖金矿的δDH2O落在不与变质水重叠的典型岩浆水范围内，但δ18OH2O却落在低于岩浆水的下限（+5.5）靠近大气降水一方，表明峪耳崖金矿成矿热液中的水除岩浆水外，还有大气降水［1］（图5）.柏杖子金矿没有测试δDH2O，但其中2件样品δ18OH2O的数值均落在典型岩浆水的范围内，另一件δ18OH2O的数值为+4.74‰比岩浆水略低，虽不能准确判定成矿热液水的来源是否有变质水，但根据相邻成矿环境相似的峪耳崖、金厂峪的分析结果来看，柏杖子金矿的成矿热液中的水应与峪耳崖金矿相似，即主要来自岩浆水，并有大气水的混入.

图5 金厂峪-峪耳崖金矿床含金石英脉石英中的δDH2O-δ18OH2O（图中的编号对应于表3中的编号）Fig.5 δDH2O-δ18OH2Oof inclusion fluids in quartz from the gold deposits in Jinchangyu-Yuerya area

表3 氢氧同位素测试结果表Table 3 H and O isotopic composition of selected deposits

3 金矿的成因分析

从微观上看，三类金矿床分布各不相同，峪耳崖型金矿只产于燕山期花岗岩体中，金厂峪型金矿只产于古老变质岩中，而柏杖子型金矿既产于燕山期花岗岩中，又产于长城系地层中.但在宏观上这些金矿都具有共同特点——与燕山期花岗岩有着紧密的联系，远离燕山期花岗岩的地方金矿就较少或者没有.

1）成矿时间

矿石新正常铅的年龄和矿化蚀变矿物绢云母的K-Ar年龄相一致，并与燕山期花岗岩侵入时间相近.表明金矿的形成与花岗岩关系密切.

2）成矿热液的来源

上述3个金矿成矿热液中的水均来源于岩浆水，同时有大气水的混入.说明成矿热液主要是岩浆热液，在岩浆热液上侵的过程中吸收了部分大气水.

3）成矿物质来源

①矿物铅同位素中新正常铅的年龄与燕山期花岗岩年龄一致，说明新正常铅与花岗岩有关.

②矿石硫同位素绝大部分都与陨石硫接近，反映了矿石硫主要来源于花岗岩浆.而金厂峪金矿和柏杖子金矿矿石硫离散度较大，说明矿石硫有不同的来源.可能在成矿过程中有围岩参与了成矿作用，混入了一部分围岩硫.值得一提的是柏杖子金矿床花岗岩体内矿石硫接近陨石，而围岩中矿体的矿石硫就比较分散，更佐证了围岩参与了成矿作用.

从上述分析可知，喜峰口-叨尔登金成矿带上的矿床在空间上与燕山期花岗岩分布一致；在成矿时间上与燕山期的侵位时间相近；成矿热液主要来源于岩浆；成矿物质主要来源于燕山期花岗岩浆.因此说明该成矿带的金矿是燕山期花岗岩浆期后热液成因的金矿床.

4 金矿的成矿机理

由于中生代时期太平洋板块向中朝板块俯冲，本区地壳活化，由地壳深部和上地幔衍生的富含金的花岗岩浆沿深大断裂上侵时，在岩浆的热力作用下使部分富含金的太古宙地层同化，同时还汲取了围岩的成矿物质将其带到地壳浅部，在岩浆结晶压滤作用下，岩浆中的H2O、CO2、Cl等挥发份和Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Mo等金属成矿组分逐渐富集形成以SiO2和H2O为主体的岩浆期后热液.这些超临界高温流体在向构造薄弱部位运移时不断地萃取围岩中的各种元素，与围岩发生交代作用同时改变自身的化学平衡.热液中的K、 CO2、H2O和围岩发生反应，生成绢云母、石英和碳酸盐，即绢云母化、硅化、碳酸盐化.

在围岩蚀变的同时,含矿热液自身的化学平衡也被打破，导致金等成矿元素的沉淀.

在花岗岩体节理裂隙比较发育的条件下，成矿热液与花岗岩母岩发生交代产生硅化和绢云母化.同时使成矿物质析出于岩体的节理裂隙中，便形成花岗岩体内的石英脉型的峪耳崖型金矿.当成矿热液沿着围岩构造薄弱带上侵时，使围岩绢云母化、硅化和碳酸盐化，同时使金等成矿物质沉淀于构造带内，便形成了硅化蚀变岩型金厂峪型金矿.当成矿热液在花岗岩体内及围岩的裂隙中运移、交代时，在花岗岩体内形成浸染状黄铁矿硅化花岗岩型矿体，而在石英砂岩的围岩中就形成单一的石英脉型金矿体，当热液侵入到泥质白云岩中时，白云岩参与了成矿作用，便形成了石英-白云石脉型金矿体，这就构成了柏杖子型金矿.

总体而言，不论是峪耳崖型、金场峪型或是柏杖子型金矿床，其成矿物质来源是一致的，之所以形成不同类型金矿床是因为成矿热液在运移过程中接触了不同围岩的构造空间，含矿热液的沉淀对围岩没有选择性，其成矿机理是一致的.喜峰口-叨尔登金成矿带金矿的成矿机理如图6所示.

图6 喜峰口-叨尔登成矿带成矿模式图Fig.6 Metallogenic model of the Xifengkou-Daoerdeng metallogenic belt

5 结语

喜峰口-叨尔登金成矿带中的金矿虽在空间上产于不同围岩中，但矿床成因却是一致的，也就是说峪耳崖、柏杖子及金厂峪三类型金矿是同一成因的含矿热液在运移过程中遇到了不同的围岩，金矿床主要与燕山期花岗岩有成因联系.岩浆期后成矿热液在成矿过程中对围岩没有明显的选择性，热液只选择了有利的成矿构造空间，之所以矿化类型有所区别是因为热液与不同性质的围岩发生了不同的化学反应.因此，在该成矿带上各个金矿床都有扩大找矿空间的可能，在峪耳崖型金矿的围岩中可找到柏杖子型围岩中的矿体，而在金厂峪型金矿的附近可找到峪耳崖型的金矿体.

喜峰口-叨尔登金矿带是冀东-辽西地区的一个典型代表，区内还有数个构造岩浆岩带和众多金矿床（点），系统评价这些金矿床点将对本区扩大找矿成果具有一定意义.

［1］余昌涛，贾斌.冀东主要类型金矿的成因及形成机理研究［A］//沈阳地质矿产研究所.中国金矿主要类型区域成矿条件文集.北京：地质出版社,1989:1—33.

［2］孙大中，王魁元，王俊连，等.冀东太古宙含金岩石系列研究［A］//沈阳地质矿产研究所.中国金矿主要类型区域成矿条件文集.北京：地质出版社,1989:49—93.

［3］苗昌德.国内外金银矿床图册［M］.北京：冶金工业出版社,1993: 263,279,308.

［4］刘殿忠.柏杖子金矿床控矿因素分析［J］.辽宁有色金属地质,1996（1/2）:19—26.

THE MINERALIZATION MECHANISM OF THE XIFENGKOU-DAOERDENG GOLD METALLOGENIC BELT IN EASTERN HEBEI AND WESTERN LIAONING

LIU Dian-zhong1,JIN Xiao-xin1,WANG Yong1,LIU Jing-zhou1,WANG Yu-xiang2

（1.No.105 Geological Team,Liaoning Bureau of Nonferrous Geology,Huludao 125000,Liaoning Province,China; 2.No.108 Geological Team,Liaoning Bureau of Nonferrous Geology,Shenyang 110000,China）

The gold deposits in the Xifengkou-Daoerdeng metallogenic belt occur in different rocks such as granite, metamorphic rocks and sedimentary rocks.The orebodies are distributed in fault zones and related with hydrothermal fluids. Based on the Pb-S-O-H isotopic data,the gold deposits were formed consistently with Yanshanian granite.The hydrothermal fluids were derived from the granite.Thus the sulfur in pyrite was sourced from the granite.In summary,the gold deposits are post-granite hydrothermal deposits.The granite extracted ore-forming materials from some Archean metamorphic rocks duringintrusion,thentransportedthemtoshallowlevelofthecrustanddepositedinthestructuralfractures.

Xifengkou-Daoerdeng metallogenic belt;gold deposit;metallogenesis;Eastern Hebei;Western Liaoning

1671-1947（2014）05-0476-06

P618.51

A

2014－09－15；

2014-09-28.编辑：李兰英．

刘殿忠（1961—），男，地质高级工程师，从事地质矿产勘查工作，通信地址辽宁省葫芦岛市龙港区海飞路6－2号，E-mail//dzliu105@163.com