冀东地区东梁金矿床地质特征及成因

辛存林，巩 鑫，朱晓磊，赵志鹏

（西北师范大学地理与环境科学学院，兰州730070）

冀东地区东梁金矿床地质特征及成因

辛存林，巩 鑫，朱晓磊，赵志鹏

（西北师范大学地理与环境科学学院，兰州730070）

东梁矿区位于冀东地区宽城凹褶束东南边缘。金矿床主要产于燕山期火成岩与中元古界长城系、蓟县系碳酸盐岩地层的接触带部位，受构造、岩浆活动控制。矿区岩（矿）石地球化学分析结果表明，成矿流体中的硫、铅主要来源于深部，与深部岩浆活动有关；氢、氧同位素分析结果显示，成矿流体主要来源于原生岩浆水；金矿床成矿温度125～305℃，成矿深度1．5 km，成矿时代为燕山期火山活动晚期。认为在燕山期板块构造影响下，东梁金矿床成矿物质主要来源于深部活化变质岩系，属岩浆热液型中低温金矿床。

东梁金矿床；地质特征；地球化学特征；矿床成因；冀东地区

0 引言

冀东地区是我国重要的产金区之一，目前已发现金矿床（点）500处［1］。金矿床形成的地质条件复杂，需要结合其所处的地质环境和构造来研究。目前，工作区周围较大的金矿如峪耳崖［24］、金厂峪［56］、华尖［7］等研究程度较高，而东梁金矿床研究程度较低。1992年和2008年，河北省地质矿产局和河北省地质局第五大队分别对东梁金矿床进行了普查和详查。在此基础上，作者于2012年7月对东梁金矿床进行了野外地质调查，采集相关的岩（矿）石样品进行了分析，研究总结了矿床的地质特征，初步探讨了矿床的成矿物质来源和矿床成因，这对东梁金矿床乃至整个冀东地区寻找更多的金矿资源具有一定的现实意义。板块与西伯利亚板块碰撞对接，形成欧亚大陆板块。中、新生代，欧亚板块和太平洋板块双向挤压，区域构造呈现出EW向与NNE向构造复合的特征。区域出露地层主要为太古宙迁西群、八道河群，中新元古界长城系、蓟县系、青白口系，中生界三叠系、侏罗系以及新生界第四系（图1）。太古宙迁西群、八道河群是以麻粒岩、片麻岩为主的深变质岩系，组成区域的基岩；中新元古界是以碳酸盐岩 碎屑岩为主的海相沉积建造，自下而上分别为长城系、蓟县系、青白口系；中生界主要以火山 沉积岩系分布在断陷盆地内。区内构造发育，主要有马兰峪复式背斜及其北翼的深大断裂构造。区内岩浆岩发育，主要为印

支期—燕山期花岗岩，燕山期岩浆岩是同源岩浆多次活动的的产物。区内中元古界碳酸盐岩 碎屑岩系、燕山期岩浆岩和深大断裂与金矿成矿关系密切。

1 区域地质概况

工作区位于华北板块北缘。古生代末期，华北

2 矿床地质特征

2．1 矿区地质

东梁金矿床位于宽城凹褶束东南边缘。出露地层主要有长城系团山子组（Ch t）、大洪峪组（Ch d），蓟县系高于庄组（Jx g），侏罗系髫髻山组（J2t）、后城组（J2h）以及第四系坡积物（Q）（图2）。长城系团山子组为砂质白云岩，含叠层石，具泥裂、波痕等暴露标志，代表滨海环境沉积，是长城群第一个沉积旋回晚期。长城系大洪峪组是长城群第二个沉积旋回，以钙质砂岩为主，夹火山岩或火山角砾岩，砂岩具板状交错层理和波痕，为滨海环境。蓟县系高于庄组主要为含硅质和锰质白云岩，具燧石条带，顶部有冲刷面、交错层理，代表滨浅海环境沉积。侏罗系髫髻山组分布于矿区南部，呈条带状，岩性单一，为安山岩。后城组受岩浆岩破坏，仅零星出露于东山采区南侧，呈捕虏体产于石英二长斑岩中，主要岩性为灰色、灰黄色石英砾岩。

图1 冀东地区金矿地质图Fig．1 Geological map showing Au deposits in eastern Hebei province

图2 东梁矿区地质图及金矿体分布位置Fig．2 Geological map of Dongliang area showing location of the gold ore bodies

矿区火山构造明显，火山机构为圆形，火山口外围为长城系团山子组、大洪峪组和蓟县系高于庄组，火山颈内为矿化蚀变带和火成岩。矿化蚀变带产于中酸性火山岩与地层接触部位，是矿体的主要赋存地段。在矿区周围环绕岩体的放射状断裂十分发育。规模较大的断裂构造为NW向断裂（F9，F12）和NE向断裂（F9，F13，F14）。断层群为成矿作用提供了热液运移通道和良好的赋矿空间。沿断裂多形成构造破碎带，带内矿化蚀变强烈，主要有褐铁矿化、高岭石化、绢云母化、绿泥石化等。

矿区内岩浆活动强烈，中酸性侵入岩产于火山颈内，为燕山期同源岩浆多次活动的产物。区内岩浆岩主要为花岗斑岩、石英二长斑岩、闪长玢岩。岩体中心部位的花岗斑岩呈椭圆状岩株，外围环绕石英二长斑岩，二者呈侵入接触关系，接触界线清晰。闪长玢岩呈SN向零星分布，在深部与石英二长斑岩呈穿插侵入关系。另外，矿区内还穿插大量脉岩。

2．2 矿化蚀变带

矿化蚀变带规模受贯穿于整个矿区的环形断裂构造带控制，呈SN-EW展布，总体内倾，倾角基本与围岩一致，长约2 100 m，宽20～130 m。蚀变普遍强烈，主要有硅化、绢云母化、黄铁矿化、钾化、钠化、萤石化、白云母化，其中硅化、绢云母化、黄铁矿化与金成矿关系密切。硅化普遍发育于成矿的各个阶段，可分为2种：①呈不规则粒状集合体交代原岩，形成绢英岩或绢英岩化花岗斑岩；②沿岩石的裂隙或节理充填交代，呈脉状或网脉状，伴有黄铁矿等金属硫化物。绢云母化与其他蚀变相伴发育，主要表现为：①绢云母呈细小鳞片状集合体代替斜长石；②除石英矿物外，所有硅酸盐矿物全部蚀变成绢云母。黄铁矿化普遍发育但含量较低，黄铁矿多呈自形晶立方体，主要以星散状浸染在岩石中，在强硅化及小石英脉两侧部位形成稠密浸染状和小脉状，是金的主要载体矿物。其他蚀变与金矿化关系不太密切。各类蚀变岩均呈渐变过渡关系。

2．3 矿体特征

矿体主要产于蚀变岩带内，总体呈厚脉状，倾向、倾角受蚀变带产状影响，总体W倾，倾角20°～60°。矿体具有膨胀收缩、分支复合、尖灭再现等现象。根据工程控制情况，矿区内圈出2个矿体：①Ⅰ矿体：位于Ⅱ矿体上盘，长270 m，水平厚度1．50～23．00 m，平均6．80 m，厚度变化系数110．95%；w（Au）＝0．30×10－6～5．22×10－6，平均1．596× 10－6，品位变化系数130．48%；矿体中蚀变矿化以黄铁矿化、硅化、大理岩化为主。②Ⅱ矿体：为矿区主矿体，穿插于长城系、蓟县系、石英二长斑岩、闪长玢岩中，走向NW向→SN向→近EW向，整体呈半环状，长约1 700 m，水平厚度1．41～96．00 m，平均24．72 m，厚度变化系数84．60%，呈弯月形；w（Au）＝0．30×10－6～6．34×10－6，平均1．55×10－6，品位变化系数58．95%；Ⅱ矿体从北向南分支复合、膨胀收缩。在深部各矿体均连为一体。

2．4 矿石特征

矿带内原生金属矿物主要为黄铁矿，少量黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、磁铁矿；脉石矿物主要为石英，次为长石、绢云母、绿泥石、高岭土、碳酸盐矿物及锆石等。其中，黄铁矿、黄铜矿、石英与金矿物密切相关。黄铁矿为金的主要载体矿物，镜下见有金矿物嵌布于黄铁矿中（图3b）、黄铁矿粒间和黄铁矿与脉石粒间（图3c）以及黄铁矿裂隙中（图3a）。嵌布于黄铁矿中的金矿物粒度比较细小，多＜0．037 mm，主要呈浑圆粒状；嵌布于黄铁矿粒间或黄铁矿与其他矿物粒间的金的粒度较粗，主要为0．037～0．053 mm；嵌布于黄铁矿裂隙中的金矿物粒度粗，形态复杂，多受矿物裂隙形态控制。黄铜矿含量较少，早期成矿阶段形成的黄铜矿多以细小的浑圆颗粒嵌布于黄铁矿中（图3f），与金矿化关系不密切；与金矿物比较密切的黄铜矿主要嵌布于脉石裂隙或脉石粒间，少量被包裹于脉石中或沿黄铁矿裂隙充填呈脉状分布，见有金矿物与黄铜矿呈紧密连晶状态嵌布（图3d）。与金矿物有关的石英以隐晶质嵌布，主要表现为硅化，多伴随绢云母化、绿泥石化等蚀变分布于矿化带中，镜下见有金矿物嵌布于脉石粒间（图3e）。

矿石结构主要有自形 半自形晶粒状、他形晶粒状、包含、压碎、交代溶蚀结构。矿石构造以块状、脉状、浸染状为主。

矿石中金矿物粒度以中粒金（0．037～0．074 mm）为主，占52．09%；次为细粒金（0．01～0．037 mm），占30．64%。金矿物的嵌布状态以裂隙金为主，次为粒间金，包裹金很少。金矿物形态主要为角粒状、尖角粒状、长角粒状、板片状等。据河北省地调五队对153个样品的化验统计，w（Au）＝0．1×10－6～9．18×10－6，单样最高w（Au）＝137．10×10－6，平均w（Au）＝1．55× 10－6。

图3 金矿物嵌布特征和主要金属矿物镜下特征的显微照片Fig．3 Color photomicrography showing embedded characteristics of gold minerals and main metal minerals

2．5 成矿阶段

东梁矿区可划分为4个成矿阶段：①黄铜矿-黄铁矿阶段：为早期金矿化阶段，由银金矿、黄铁矿、黄铜矿、斑铜矿及石英等形成稳定的矿物共生组合；②黄铁矿阶段：为重要的金矿化阶段，矿化广泛发育，由银金矿、浸染状黄铁矿 方铅矿 闪锌矿、黄铜矿和石英组成典型的共生组合，形成重要的浸染状（或块状）硫化物金矿石；③硫化物 石英阶段：为金矿化的晚期阶段，物理化学条件与黄铁矿阶段相似，以银金矿、斑点状黄铁矿 方铅矿及大量石英为主，伴有黄铜矿、砷黝铜矿及少量辉铜矿，形成细脉状石英 硫化物矿石，或叠加于前阶段之上，形成相对富集部位；④表生氧化阶段，在地表及浅部裂隙发育部位，形成蜂窝状、多孔状和胶状构造的矿石，是重要的野外找矿标志之一。

3 矿床地球化学特征

3．1 矿区地球化学特征

为研究矿区围岩的含矿性，从地层剖面中采集50个样品对11种元素进行了光谱分析（表1）。从表1可见，侏罗系、蓟县系、长城系w（Au）明显低于地壳克拉克值。岩体中花岗岩w（Au）＝0．004× 10－6～0．008×10－6，平均0．006 7×10－6。花岗岩中与Au密切的Sb，Pb，Ag，Zn，Cu等元素呈正向富集。

3．2 同位素地球化学特征

3．2．1 硫同位素

金矿床中，金属硫化物与金矿物为最常见的共生矿物，硫与金关系密切，是金成矿物质的重要组成部分［8］。矿石中的硫同位素能反映原始硫的来源，对于探寻成矿物质来源起重要的作用。黄铁矿是矿区内主要的载金矿物，在矿区内共采集11个矿石样，其中9个用于黄铁矿硫同位素测定，2个用于方铅矿硫同位素测定（表2）。东梁矿床硫同位素δ（34S）＝－2．1×10－3～4．3×10－3，平均2．55× 10－3，极差为6．4×10－3，硫同位素离散度小，变化范围小，靠近原始地幔硫（δ（34S）＝（0±3）×10－3）的范围，反映成矿流体的硫可能来自深部岩浆。矿床内硫化物黄铁矿δ（34S）值＞方铅矿，推测矿区内硫同位素分馏具有平衡性［9］。

3．2．2 铅同位素

矿区铅同位素206Pb／204Pb＝15．531～16．012，207Pb／204Pb＝15．191～15．332，208Pb／204Pb＝35．543～36．069（表3）。参数μ＝9．20～9．41，Th／U＝3．78～3．96，落于正常铅范围（2．90～4．84），属正常普通铅。根据扎德曼等［10］的铅构造模式图，利用Geokit软件［11］讨论本区铅源的特征。矿区矿石铅点落在地幔线附近或208Pb／204Pb落在造山带与地幔之上、下地壳之下（图4），反映成矿物质可能通过造山运动改造基底变质岩系，主要来自地幔和下地壳。

3．2．3 氢、氧同位素特征

为判断成矿流体的性质，对东梁矿区4个含矿石英样品进行氢、氧同位素测定（表4），在δ（D）—δ（18O）相关图解上［12］投影点远离大气降水与变质水，靠近原生岩浆水区域（图5）。这一特征反映出东梁金矿成矿流体主要来源于原生岩浆水，也有部分大气降水的加入。

矿区内采集2组含金石英细脉流体包裹体样品作为测试对象，验证热液来源。液相成分中，K＋／Na＋值分别为7．67，1．798；F－／Cl－值分别为7．64，1．798；K＋／Na＋＞1，F－／Cl－＞1是流体来自岩浆的主要证据之一［13］。

表1 东梁金矿成矿元素地球化学特征Table 1 The geochemical characteristics of 11 element in Dongliang Au deposit

表2 东梁金矿床矿石硫同位素组成Table 2 S-isotopic composition of ore from Dongliang Au deposit

表3 东梁金矿床矿石铅同位素组成Table 3 Pb-isotopic composition of ore from Dongliang Au deposit

图4 东梁金矿床矿石铅同位素构造演化曲线Fig．4 Plot showing geotectonic evolution of lead isotopes in Dongliang Au deposit

图5 东梁金矿床矿石δ（D）—δ（18O）图解Fig．5 δ（D）-δ（18O）diagram of ore from Dongliang Au deposit

表4 东梁金矿床矿石氢氧同位素组成Table 4 Oxygen and hydrogen isotopic compositions of Au-bearing quartz

4 矿床成因

4．1 成矿物质来源

通过光谱分析可知，矿区11种元素在花岗类岩石中的质量分数高于地层和闪长岩，其中Sb，Pb，Ag，Zn，Cu明显高于地壳背景值，由此推断金矿成矿物质主要来源于花岗类岩体。矿床硫、铅同位素表明，成矿流体中的硫来自原始地幔，铅来源于深部，认为东梁金矿床成矿物质具有同源性，推断花岗岩侵入是在大地构造背景下深部变质基岩活化的产物。

4．2 成矿时代

金矿多产于花岗类岩体与围岩接触带中。袁万明［14］实测南梁金矿不同蚀变带中锆石和磷灰石裂变径迹年龄为103．3～153．9 Ma，南梁金矿床大地构造位置与东梁基本相同，由此推测东梁金矿床属燕山阶段晚期火山活动产物，成矿时代为燕山晚期。根据金矿的赋存形式，认为金矿成矿时代与花岗类岩体侵位时代存在一定的时差，即金成矿期晚于花岗类岩体形成期。

4．3 成矿温度和压力

黄铁矿阶段暗色矿物的爆裂温度为250～305℃，硫化物 石英阶段石英包裹体的均一温度为125～230℃，金矿床成矿温度125～305℃（表5），属于中低温热液矿床。测定矿石矿物包裹体CO2流体压力值为2．03×107～6．56×107Pa，平均4．60× 107Pa。按静岩压力计算，对应成矿深度为1．5 km，矿床应属浅成矿床。

4．4 矿床成因

东梁金矿床受燕山期构造、岩浆活动的直接控制。燕山期，区域发生多次强烈的岩浆活动，岩浆沿早期的构造裂隙侵入地层，表现为中酸性岩浆大量侵入、喷发；岩浆热液与地层中的碳酸盐岩和钙质碎屑岩作用产生围岩蚀变，含矿热液沿构造界面运移，在运移过程中不断从中酸性岩体中萃取成矿物质，并在有利的条件下沉淀，形成金矿体。

表5 硫化物和石英形成温度Table 5 The temperature under which sulfide and quartz are formed

5 结论

东梁金矿床赋存于长城系、蓟县系地层和燕山期酸性火山岩体的接触带中。已圈定的2条矿体，产状、形态、规模严格受贯穿于整个矿区的环形断裂构造带控制。矿带内与金矿物最为密切的原生金属矿物为黄铁矿、黄铜矿，其次是脉石矿物石英，金矿物以中粒金、裂隙金为主。通过分析矿区地质特征和地球化学特征，认为东梁金矿床受岩浆活动、构造控制，成矿物质主要来源于地幔和下地壳经过活化重熔的深部变质基岩，并沿早期形成的断裂构造侵入，受后期岩浆热液的影响，形成中低温岩浆热液型金矿床。

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Geological characteristics and genesis of Dongliang gold deposit in eastern Hebei province

XIN Cunlin，GONG Xin，ZHU Xiaolei，ZHAO Zhipeng
（College of Geography and Environmental Science，Northwest Normal University，Lanzhou 730070，China）

Dongliang gold deposit is located in the southeast edge of the Kuancheng arcuate fold area．It occurs mainly at the contact zone of Yanshanian acid igneous rocks and carbonate rocks of Middle Proterozoic Changcheng system and Jixian system and is controlled by structure and magmatism．Analysis of geochemical characteristics of the rock and ore samples show that S and Pb in ore fluid is derived from deep part and is related to the deep magmatism and H and O from the primary magmatic water．It is formed at later magmatism during Yanshanian period at temperature125～305℃and depth 1．5 km．Under influence of Yanshanian plate tectonic movement ore materials of the deposit are mainly derived from the activated metamorphic rock series at depth and it belongs to meso－epithermal magmatic fluid type Au deposit．

Dongliang gold deposit；geological characteristics；geochemistry；genesis；eastem Hebei province

P613；P618．51

： A

10．6053／j．issn．1001-1412．2014．01．006

2013-04-15； 改回日期：2013-06-13； 责任编辑： 赵庆

国家自然科学基金（编号：41262001）和甘肃省自然科学基金（编号：1010RJZA020）联合资助。

辛存林（1976 ），男，教授，博士，研究方向为地质普查与勘探。通信地址：甘肃省兰州市安宁区科教城，西北师范大学地理与环境科学学院；邮政编码：730070；E-mail：xincunlin＠163．com

巩鑫（1987 ），男，硕士研究生，研究方向为地质矿产。通信地址：甘肃省兰州市安宁区科教城，西北师范大学新校区研究生公寓3号楼B区423室；邮政编码：730070；E-mail：xiaocaoren＠163．com