火山—侵入岩型热液金矿床—二道沟金矿床的成矿模式

程培起，高永钊，石 林，吴子杰，陈佩佩

（辽宁省地质勘查院，辽宁大连116100）

火山—侵入岩型热液金矿床—二道沟金矿床的成矿模式

程培起*，高永钊，石 林，吴子杰，陈佩佩

（辽宁省地质勘查院，辽宁大连116100）

凌源—北票金成矿带，其围岩主要岩性英安流纹质火山岩、英安流纹质熔结角砾岩、火山角砾岩、流纹质凝灰岩、似斑状中粗粒花岗岩，块状硫化物脉的产出严格受北西向及东西向2组断裂构造的控制，从火山—侵入岩的稀土元素配分图看出各类岩石具有过渡性地壳同熔型岩石特点，从地质演化历史看，本区金成矿作用可分为3个相互联系的火山喷发阶段、次火山—浅成侵入活动阶段、矿化阶段。

凌源—北票；断裂构造；地壳同熔型；火山喷发；次火山—浅成侵入；矿化

1 成矿地质背景

北票二道沟金矿位于华北陆块与内蒙—吉黑造山系[1]的交接地带，在辽宁成矿区划上处于凌源—北票金成矿带（综合成矿区划为凌源—旧庙铁、金、铜、钼、镍成矿带）中，矿区南邻奎德素—阜新—沙河深断裂[2]，总体走向北东东，向南南东倾，具长期多次活动历史，该断裂以南主要出露新太古代片麻杂岩，内含富铁镁质片麻岩、斜长角闪岩夹磁铁石英岩的上壳岩包体；断裂以北属内蒙—吉黑造山系的奎德素—魏家沟构造岩浆带，广泛发育华力西晚期及燕山早期的花岗岩类侵入体，其上角度不整合着张家口组英安质—流纹质火山岩系。断裂构造除上述深断裂外，还有东西向、北东向与北西向断裂，北西向断裂构造控制了二道沟上迭式盆地张家口组中酸性火山岩的分布。二道沟金矿即位于张家口组火山岩盆地边缘的浅成相的花岗闪长岩与花岗闪长玢岩小岩株的周围。

2 矿区地质特征

地层：矿区内出露地层仅有上侏罗统张家口组，出露于二道沟断陷盆地中，为一套英安流纹质火山岩，按岩性、岩相可分上、下2部分，上部为灰紫、灰黄色流纹岩，球粒流纹岩夹流纹质角砾熔岩。下部由英安流纹质熔结角砾岩、火山角砾岩、流纹质凝灰岩组成，是金矿脉的主要围岩。

侵入岩：新太古代变质深成岩零星出露于矿区西部，为华力西期花岗岩中的捕虏体，岩性为闪长质片麻岩。

燕山期侵入岩分布于楼上—东对面沟一带，主要岩性有石英闪长岩、片麻状二长花岗岩、中细粒花岗闪长岩、花岗闪长斑岩。片麻状二长花岗岩北侧与太古界片麻岩接触带为细脉浸染型铜矿的主要矿化带，岩体中段的内蒙小西沟—西对面沟间岩石钾长石化、绢云母化、硅化蚀变强烈，裂隙脉状铜矿化普遍；晚侏罗世火山喷发—侵入活动晚期侵入的花岗闪长斑岩与本区金矿化有密切联系。

控矿构造：以北西向、近东西向断裂为主，次为南北向，北东向控矿矿断裂。

北西向控矿断裂：为矿区主要控矿断裂。走向310°～330°，倾向北东,个别为南西，倾角70°～80°，属压扭性。东西向控矿断裂：是古老东西向构造在燕山运动的复活。一般倾向10°～30°，倾角65°～80°，沿走向与倾斜均呈舒缓波状，并具压性特征。近南北向断裂：形成时间较晚，表现为切割矿脉，为平移断层。

3 矿床地质特征

（1）矿体的空间分布及产状规模。矿区范围内金矿脉及矿化蚀变带绝大多数分布于对面沟中细粒花岗闪长斑岩岩株体周围1～3km区域内。已发现矿脉60条，受断裂控制多呈北西向及东西向，若将各主矿脉两端连线，可构成一个环形金、银矿带。脉长一般为150～500m，大于1000m者仅3条；厚0.5～0.7m，最厚1.65m，矿脉延深不一，主矿脉（5-1）倾斜延深超过720m，延深浅者100～150m。有侧向分枝复合现象。主矿脉赋存于延长远、延深大、具有多次活动性质的断裂带中。

（2）矿石矿物。各主矿脉矿石矿物组合基本相似。矿石中金属矿物以黄铁矿为主，次为黄铜矿、闪锌矿、黝铜矿、方铅矿、金矿物，含少量—微量辉铜矿、斑铜矿、铜兰、磁黄铁矿、白铁矿、赤铁矿、自然银，次生氧化矿为孔雀石。脉石矿物以石英为主，次为绢云母、方解石、绿泥石等。石英呈暗灰色，细脉状或透镜状，分布不连续。黄铁矿是主要载金矿物，而黄铜矿、方铅矿、闪锌矿生成晚于黄铁矿，是次要载金矿物。

（3）围岩蚀变。以硅化、绢云母化为主，次为绿泥石化与碳酸盐化。黄铁矿既是金矿石中的主要矿物，也常呈浸染状分布于蚀变围岩中。硅化早期常表现为不规则与团块状硅质岩，晚期则为细脉状与块状，绢云母呈细小鳞片状与石英紧密伴生，是主成矿期中温热液蚀变的主要类型；绿泥石呈薄膜状分布于片理面上，居于硅化、绢云母化蚀变岩的外侧；碳酸盐化蚀变岩主要为微细脉状方解石与石英伴有少量浸染状硫化物，常呈网脉状或细脉群，分布于矿脉两侧或一端，也可以迭加于前期蚀变岩之上。蚀变岩以矿脉为中心作对称带状分布，蚀变强度与矿化强度呈正相关。

4 矿床地球化学特征

（1）矿石主元素与伴生元素。矿石中主要有用组分为Au、Ag，伴生有用组分为Cu、Pb、Zn、S、Mo、Sb，其中Cu、Pb、Zn、S可综全利用，伴生有害组分为As。

（2）根据模拟仿真结果，发现以往习惯操作下的补浇冒口仅能起到补充首次浇注时钢液量的不足，如果想通过补浇实现增加冒口模数和减弱冒口下偏析的目的，则需要使用多次补浇方案并适当延长时间间隔，以及采取措施避免冒口顶层钢液过早凝结成壳。

（2）稀土元素。从火山—侵入岩的稀土元素配分图[3]（图1）上可以看出各类岩石为向右倾的平滑曲线，无Eu异常，具有过渡性地壳同熔型岩石特点。因轻重稀土总量的差异，曲线又分成两束，燕山早期火山—侵入岩（包括溢流相流纹岩、浅成相石英闪长岩和次火山相闪长玢岩），其重稀土总量偏高，在32.97～28.49PPm，组成上部曲线束；燕山晚期浅成侵入岩（包括对面沟片麻状二长花岗岩、中细粒花岗闪长岩和花岗闪长斑岩），它们的重稀土总量普遍偏低，为18.15～17.18PPm，故在图上出现下部曲线束，2个曲线束代表2个阶段岩浆岩活动的产物，且二道沟金矿矿石稀土配分曲线与下部曲线束一致，说明金矿成矿与燕山晚期浅成侵入岩有关。

（3）硫同位素。二道沟矿区含金硫化物δS34值很小， 多数变化在+2‰～-2‰间，平均值为0.8‰，紧靠0值轴线，硫同位素组成塔式效应明显，说明矿石硫来自地壳深部，具地幔硫特征。样品中不同硫化物δS34值符合黄铁矿＞闪锌矿＞方铅矿的递变规律，表明含金硫化物是在硫同位素达到完全平衡的条件下沉淀的。金厂沟梁金矿区黄铁矿δS34值变化在+1‰～-1‰间，极限值仅3.4‰，说明硫同位素均一化程度较高，成矿环境稳定，同样为地幔硫[3]特征。与成矿有关的花岗岩株δS34值也较小，变化在+3.4‰～-2.2‰间，平均为1.5‰，极差值5.6‰，岩体中硫同位素组成与二道沟、金厂沟梁2矿区的矿石硫同位素组成极为相似，说明二者的硫化物属同一来源。

（4）铅同位素。二道沟、金厂沟梁两矿区的铅同位素基本一致，206Pb/204Pb在16.84～17.51，207Pb/204Pb在15.72～15.741，208Pb/204Pb在37.005～38.3（图2），三项比值范围很窄，均在1%以内，显示铅同位素组成稳定，来源单一。矿石铅属于单阶段演化的正常铅，其模式年龄基本接近，铅与铀、钍分离形成铅矿化的时间大致在797～892Ma[3]，这一年龄值远大于金成矿时间（121.5～72.9Ma）[3]，因此认为金矿石中的铅是初始矿源层中的老铅，是经燕山运动晚期构造岩浆活动后转入成矿溶液的。

（5）氧同位素。据李福元等（1988）利用4个石英样品的δO18测定值和均一温度数据计算得本区成矿溶液水 δO18值变化在-5.2‰～+1.7‰间，平均值为-3.7‰。初步确定成矿溶液中水的性质为“岩浆水加热雨水”即含矿气液流体自岩浆源中分镏出来后，在运移过程中又有地下热雨水的加入，使之成为混合水。

（6）矿物包裹体测温。与硫化物密切共生的石英，具环带构造，其核部含少量气液包体，一部分包体沿生长层（环带）分布。石英内环带较宽，外环带较窄，各部位形成温度不同，核部温度最高在300℃～290℃，内环带温度在270℃～250℃，外环带形成温度低，在210℃～150℃间，由核部向外温度逐渐降低，推测金矿形成于中—低温环境。

5 矿床成因及成矿模式

以矿床地质特征、主要控矿因素、金矿时空分布为背景，以地质历史发展，构造—岩浆岩活动分阶段演化为主线，将与成矿作用相关的多种地质因素综合、概括为一个成矿模式图[4]（图3）。

从地质演化历史看，本区金成矿作用可分为以下3个相互联系的发展阶段：

（1）火山喷发阶段。在早燕山旋回晚期（晚侏罗世）的构造运动中，楼上—东对面沟北西向断裂活动，诱发了中酸性—酸性岩浆喷发[5]与次火山侵入活动形成了二道沟断陷盆地内的英安流纹质火山岩系。近火山中心形成隐爆角砾岩和侵入角砾岩，主火山通道为熔结角砾岩所充填。寄生火山通道侵入次火山—浅成相流纹斑岩及石英闪长岩。

（2）次火山—浅成侵入活动阶段：在晚侏罗世火山喷发—侵入活动的晚期，火山喷发活动减弱，次火山—浅成侵入活动增强，深部的残余岩浆沿火山通道近侧上冲侵位，主期侵入了中细粒花岗闪长岩（160.5Ma, K-Ar）。伴随岩浆上侵，周围岩块隆起，形成对面沟侵入穹窿构造与其配套的放射状断裂系统，后者为而后成矿溶液的充填、渗透提供了有利的空间。稍后于穹窿构造中心再度侵入了花岗闪长斑岩体，因岩浆源于上地幔本身含金丰度高，且在上升运移中又从围岩主要是新太古代片麻杂岩中萃取了大量金质，使之进一步富化，因此花岗闪长斑岩为金的同源岩体。

（3）矿化阶段：随着花岗闪长质残余岩浆固结成岩，最终分异出了富含Au、Ag、Cu、Mo等成矿元素的气水热液，在再次构造作用下，气水热液沿构造裂隙上升，在适宜的温度压力和物化环境下充填交代形成不同类型的矿床及矿化，在花岗闪长斑岩体旁侧300～500m范围内形成斑岩型铜钼矿化，在斑岩体外侧1～3km的围岩沿构造裂隙形成了本区脉状金矿床。

根据矿床形成机制的构想，确定本区金矿床为与侏罗纪中酸性火山活动有关的火山—侵入岩型中温热液金矿床。在国内可与吉林延边地区五凤—五星山金矿床，小西南岔火山热液型金、铜矿床相对比。

确定为火山—侵入型金矿床的地质依据有以下几点：

与金铜成矿密切有关的“斑岩”体，属早燕山旋回晚期火山—侵入活动未期的产物，岩石斑状结构明显，基质微—细粒级，浅成相特征明显。成岩与成矿时间接近，岩体与矿体空间分布和物质成分有一致性。

矿脉与闪长玢岩、正长斑岩、石英钠长斑岩脉伴生。岩石具细粒—隐晶结构外，尚含气孔与杏仁构造。岩脉与矿脉形成时间接近，但岩脉稍早于成矿，处于同一断裂空间，为不同演化阶段的产物，具有同源关系。

主矿脉中常见“热液角砾”砾间为含金硫化物、石英所胶结，其形成机制为：当金矿硫体自深部运移至“地下水位”时，因外压骤减、内压增强，发生“沸腾作用”，冲碎围岩，在这一过程中，大量含金硫化物迅速沉淀形成富矿体。

矿石矿物组合和矿石人工重砂中，除常见含金黄铁矿、方铅矿、黄铜矿、闪锌矿、黝铜矿外，时常见辉锑矿、辰砂、脉石矿物中可见到萤石，后者是本类型金矿床的标志矿物。

含Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Hg八种元素，其中As、Sb、Hg元素普遍存在，是火山热液型金银矿床[6]的特征之一。 参考文献：

[1]程裕淇，等.再论矿床的成矿系列问题[J].中国地质科学院报，1983（6）:25-29.

[2]辽宁省地质矿产局，长春地质学院.辽东半岛早期地壳与矿床[M].北京：地质出版社,1988.

[3]李富元，等.二道沟金矿床典型矿床研究[E].1989.

[4]辽宁省地质矿产局.辽宁省区域地质志[M].北京：地质出版社,1989.

[5]张耀华，等.阜新排山楼金矿金的赋存状态[J].辽宁地质, 1993（2）:25-29.

[6]辽宁省地质矿产勘查局.辽宁省区域矿产总结[E].1995.

P611.1

A

1004-5716(2015)06-0178-05

2014-06-26

2014-06-30

程培起（1971-），男（汉族），山东潍坊人，高级工程师，现从事区域地质调查工作。