黑龙江三道湾子金矿含金石英脉与围岩地球化学及地质意义

赵书跃，庞雪娇，李德胜.黑龙江省地质调查研究总院齐齐哈尔分院，黑龙江哈尔滨50036；.中国地质调查局沈阳地质调查中心（沈阳地质矿产研究所），辽宁 沈阳0034



黑龙江三道湾子金矿含金石英脉与围岩地球化学及地质意义

赵书跃1，庞雪娇2，李德胜1
1.黑龙江省地质调查研究总院齐齐哈尔分院，黑龙江哈尔滨150036；2.中国地质调查局沈阳地质调查中心（沈阳地质矿产研究所），辽宁 沈阳110034

三道湾子金矿位于大兴安岭燕山期成矿带东南部，为典型的石英脉型岩金矿床.通过对含矿石英脉、石英脉围岩及同期火山岩地球化学特征的研究，探讨了石英脉围岩及同期火山岩的成矿地质构造背景.证据表明三道湾子岩金矿成矿母岩的地球化学成分类似埃达克岩，或有学者所称的“C型埃达克岩”.成矿流体同成矿母岩可能同时形成于来自上地幔的的玄武岩，为上地幔玄武岩底劈上侵到加厚的地壳（＞50 km）底部导致下地壳基性岩部分融熔形成的，其成因并非可以用浅成低温热液作单一解释.

三道湾子金矿；地球化学特征；C型埃达克岩；地质构造背景；黑龙江

三道湾子岩金矿位于黑河市上马厂乡三道湾子村西3.5 km.1996～1999年黑龙江省地质调查研究总院齐齐哈尔分院开展1∶5万达音卢等4幅区调联测工作时发现了该含金石英脉为主的岩金矿床.经过多年的地质勘探工作，截止到2014年，三道湾子岩金矿已探明的储量达到大型岩金矿床.

1　成矿地质背景

研究区大地构造位置属大兴安岭早古生代陆缘增生构造带，多宝山奥陶纪岛弧型活动带东南缘，大兴安岭中段华力西、燕山期铜（钼）、铁（锡）、铅、锌、金、银成矿带东部［1］.中生代以来主要受滨太平洋构造域构造活动影响，区内断裂构造发育，主要构造线方向有北东向、北西向和近东西向，控制了区内岩浆活动及成矿作用.区域火山活动频繁，可划分为中—晚侏罗世塔木兰沟期和早白垩世光华期，为活动大陆边缘火山喷发环境.

2　矿床地质特征

矿区出露地层有上侏罗统塔木兰沟组（J3t）,下白垩系统光华组（K1gn）及全新统冲积层（Qh）.侵入岩为早侏罗世中粒二长花岗岩（ηγJ1），呈北东向不规则岩席状产出.脉岩有辉绿玢岩（βμ）和流纹斑岩（λπ）.

矿区构造以北西向断裂为主（图1），含金石英脉主要充填在北西向断裂带中.断裂带中见有多条含金石英脉、金矿体和矿化蚀变带，大体平行排列，成群出现，走向290～320°，倾向北东，倾角50～70°.断裂在空间上相距不远，具左行斜列分布特征，长120～560 m，宽1～10 m，在平面上略呈反“S”型.另有多条与之平行的次级张裂隙，大致构成斜列式排列.

地表工程在石英脉中见围岩角砾，石英脉有硅质细脉及网脉穿插，石英脉两侧多见有硅化角砾岩，其空间分布特征显示为张（扭）性.

矿区矿化蚀变分带较明显，自石英脉向两侧依次为含金石英脉—强硅化带—弱硅化带—黄铁矿化带—黏土化带—碳酸盐化带—绿帘石、绿泥石化带.各种蚀变相互叠加，石英、黄铁矿、绢云母、高岭土、绿泥石、绿帘石多数相伴出现，由矿体向两侧蚀变逐渐减弱.

图1　三道湾子金矿区Ⅰ、Ⅲ号矿带构造纲要图Fig.1　Structure map of Nos.I and III ore blocks in the Sandaowanzi gold orefield

矿体受北西向张性断裂控制，石英脉为含金载体，次为硅化粗面安山岩.矿体形态以脉状、透镜状为主.矿床的工业类型为含金石英脉型中的石英单脉型和石英网脉及复脉带型❶黑龙江省地质调查研究总院齐齐哈尔分院.黑龙江省黑河市三道湾子岩金矿普查报告.2008..

3　矿区石英脉稀土、微量元素特征

矿区（主矿区及北大沟矿区）石英脉稀土元素、微量元素分析结果见表1.

稀土元素总量为42.41×10-6～139.67×10-6（图2），轻重稀土分榴明显（LREE/HREE在4.69～11.57之间，La/Yb=10.55～42.72，Y＜15×10-6，Yb≤1.33×10-6），为轻稀土富集型，无负Eu异常或有轻微的负Eu异常（δEu 0.70～1.22）.在微量元素蛛网图（图3）中，Nb、Y、Ho、Er呈负异常.

图2　石英脉稀土元素球粒陨石标准化模式图Fig.2　Chondrite-normalized REE patterns of quartz vein

图3　石英脉微量元素蛛网图Fig.3　Spider diagram of trace elements in quartz vein

4　石英脉围岩及同期火山岩地球化学特征

石英脉围岩及同期火山岩常量元素分析结果见表2，稀土、微量元素分析结果见表3.

依据三道湾子北大沟矿区石英脉围岩及矿区所在图幅同期岩石硅酸盐分析结果（表2），在SiO2-（NaO+ K2O）图（图4）中进行投点，样品均落入亚碱性系列，岩石类型为玄武安山岩、安山岩、粗面岩、粗安岩和英安岩.在SiO2-K2O图解（图5）中，所有样品均落入钙碱性-高钾钙碱性系列.所有样品SiO2≥56.5%，MgO在0.46%～4.04%之间，平均1.77%.与部分文献相比，个别MgO略偏高.Na2O/K2O在0.82～2.64之间，平均1.51.除样品M2P10LT1Gs、P23Tc143Gs之外，所有样品Al2O3＞15.65%（≤18.47%），岩石整体高Al、高Na.稀土元素总量为126.01×10-6～234.33×10-6（图6），轻重稀土分榴明显（LREE/HREE＞7，La/Yb=15.29～39.78，Y＜19× 10-6，Yb≤2.41×10-6），为轻稀土富集型.无负Eu异常或有轻微的负Eu异常（δEu 0.75～0.93），显示源区未残留斜长石，重稀土亏损与源区残留石榴子石有关.与石英脉曲线相比，除稀土总量有变化外，其他参数特征具相关性，显示石英脉源于围岩岩浆.在微量元素蛛网图（图7）中，Rb、U、Th、Ti呈负异常.表1与表3显示，矿体围岩Pb元素与石英脉也具有相关性.表3所列样品中Sr均大于500×10-6，与正常岛弧火山岩不同，属高Sr低Y型火山岩.

表2　石英脉围岩及同期火山岩主量元素分析结果

图4　SiO2和K2O+Na2O关系图解（据Le Bas，1988）Fig.4　The SiO2vs.K2O+Na2O diagram （After Le Bas,1988）

图5　SiO2和K2O关系图解（据Le Maitre，1988）Fig.5　The SiO2vs.K2O diagram （After Le Maitre,1988）

表3　三道湾子北大沟矿区光华组、塔木兰沟期火山岩微量、稀土元素分析结果表

图6　石英脉围岩及同期火山岩稀土元素球粒陨石标准化模式图Fig.6　Chondrite-normalized REE patterns of wallrocks and volcanic rocks

上述石英脉围岩及同期火山岩地球化学特征显示，其岩石化学成分与埃达克岩相似.张旗等学者称之为高钾钙碱性埃达克岩，也称“C型埃达克岩”［2］，认为形成于大陆内部加厚地壳的下部，具埃达克岩特征.

图7　石英脉围岩及同期火山岩微量元素蛛网图Fig.7　Spider diagram of trace elements in wallrocks and volcanic rocks

埃达克岩是具有特定地球化学特征的一套中酸性火山岩和侵入岩组合，其地球化学标志是：SiO2≥56%，高铝（Al2O3≥15%），MgO＜3(很少大于6%），贫K、Y和Yb（Y≤18×10-6，本文Y≤19×10-6；Yb≤1.9×10-6，本文Yb≤2.41×10-6），Sr＞400×10-6，LREE富集，无负Eu异常或有轻微的负Eu异常［3-4］.埃达克岩的上述特征类似太古宙TTG岩系，其原意是指年轻的（＜25 Ma）俯冲的MORB在75～85 km深部部分熔融形成的，少数是底侵的玄武岩部份熔融的产物［5-6］.但不同的学者有不同的判别标准，如张旗统计的中国东部C型埃达克岩Y（2×10-6～20×10-6），Yb（0.51×10-6～2.0×10-6），Sr （354×10-6～1525×10-6）［7］.

张旗［8］等认为，中国东部的类似埃达克岩中酸性火山岩富Na2O（Na2O/K2O=0.9～1.3，本文统计为0.82～2.64，平均1.51），以高钾钙碱性系列为主，少数落入橄榄玄粗岩系列的钙碱性系列（见图4、5），岩石组合为粗安岩-粗面岩-粗面安山岩-流纹岩，且是晚侏罗世—早白垩世陆内岩浆活动的产物［8］（本文统计样品为晚侏罗世—早白垩世安山岩-粗安岩-英安岩）.笔者并不认为三道湾子岩金矿围岩及同期高Sr低Yb型火山岩一定是埃达克岩，而是强调这种具有特定地球化学成分的火山岩，即张旗等学者所称的“C型埃达克岩”，实验研究表明是由玄武岩岩石在1.8～2.2 GPa（相当于60～70 km）下形成，其残留相为Gat+Cpx+Am.这个实验结果可以解释为，埃达克质岩石形成的先决条件是较高的压力和加厚的地壳［8-10］.据此三道湾子岩金矿围岩及同期岩石，推测是来自软流圈地幔的的玄武岩侵入到加厚的地壳（＞50 km）底部导致下地壳基性岩部分融熔形成的［8］.

5　成因探讨

（1）矿体围岩成因

三道湾子金矿床为高品位大型含金石英脉型岩金矿床，流体包裹体测温［11］显示成矿温度为181～267℃.吕军等学者认为其成因为浅成低温热液含金石英脉型矿床［11］，但对成矿作用的构造背景和成矿机理目前缺乏深入的研究.

“C型埃达克岩”形成深度大于50 km，在加厚的下地壳底部，埃达克质岩浆的形成可能也与高温高压下角闪岩相向榴辉岩相转变时角闪石的脱水作用有关［12］.C型埃达克岩的形成需要很高的温度（850～1150℃）和压力（1.0～4.0 GPa），还需要水的参加［13］.角闪石分解产生的大量流体，不仅有利于埃达克质岩浆的形成，还有利于金属元素的萃取和迁移.这是否可以理解为，含矿热液形成于成矿母岩在下地壳的部份融熔.因此，根据三道湾子岩金矿含矿石英脉与围岩及同期火山岩的稀土分布模式曲线与微量元素蛛网图相比较，石英脉围岩及同期火山岩应为成矿母岩.

三道湾子岩金矿硫化物含量约为1.79%，其中黄铁矿约占1.76%，采自Ⅰ号和Ⅲ号矿带的含金石英脉（矿体）氢氧稳定同位素、硫同位素样品测试结果（表4）显示，δ34S值为-1.1‰～+1.7‰，极差2.8‰，均值为+1.1‰，分布范围集中.研究显示［14］，地球上硫同位素主要有3个储存库：一是幔源硫（δ34S=0±3‰）（Chaussidon and Lorand,1990）；二是海水硫，现代海水中δ34S≈20‰；第三种是沉积物中还原硫，这种硫的同位素主要以具有较大的负值为特征（Rollinson，1993）.三道湾岩金矿硫同位素接近陨石硫，具有明显的幔源硫同位素组成特点，说明矿体中硫来源于深部岩浆，也间接证明成矿母岩可能为下地壳基性岩部分融熔形成的中酸性岩浆，其成因并非可以用浅成低温热液作单一解释.

6　结论

（1）Thieblemont et al.［15］最早探讨了埃达克岩与成矿作用的关系，他们统计了全球43个Au、Ag、Cu、Mo低温热液和斑岩矿床，发现其中的38个与埃达克岩有关.国内学者杨进辉等［16］报道，胶东金矿主要与郭家岭花岗闪长岩有关，郭家岭岩体是埃达克岩，其时代与金矿成矿时代相近.三道湾子岩金矿近矿围及同期火山岩的地球化学特征为高Sr低Y，地球化学成分类似埃达克岩，或称为“C型埃达克岩”，表明三道湾子岩金矿成矿流体、成矿母岩及同期火山岩可能为软流圈地幔的玄武岩侵入到加厚的地壳（＞50 km）底部导致下地壳基性岩部分融熔形成的［6］，其成因有独特的地质构造背景.

张旗等学者［17］认为，中国东部地壳加厚事件至少发生在中晚侏罗世之前.由于埃达克岩从下地壳大量熔出，使含石榴石的角闪岩/麻粒岩的成分变得更加基性，下地壳密度增加甚至超过地幔橄榄岩的密度，从而导致拆沉作用，随之地壳减薄，中国东部高原可能在晚白垩世前后发生塌陷消失.而笔者也认为［10］，大兴安岭北部的中酸性岩浆活动应形成于晚二叠世-晚侏罗世（或早白垩世早期）的碰撞造山，板块运动的机理为欧亚板块相对南移，古太平洋和库拉板块向北位移的左行剪切作用，这是否也可以证实三道湾子岩金矿成矿母岩及同期火山岩形成于碰撞造山后加厚的地壳.

表4　三道湾子金矿氢氧硫稳定同位素分析结果一览表

（2）大兴安岭北部砂金矿产资源丰富，近年来岩金地质找矿虽有突破，但成效不明显.三道湾子岩金矿的发现有其偶然性.笔者利用三道湾子岩金矿现有地质资料，对其成矿地质背景和成矿机理作浅显的探讨，以期对大兴安岭北部地区开展系统的类埃达克岩——中酸性岩浆岩研究，开拓岩金地质找矿的新思路.

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Geochemical characteristics and geological implication of the quartz veins and wallrocks in the Sandaowanzi gold orefield in Heilongjiang Province

ZHAO Shu-yue1,PANG Xue-jiao2,LI De-sheng1
1.Qiqihar Branch,Heilongjiang Institute of Geology Survey,Harbin 150036,China; 2.Shenyang Institute of Geology and Mineral Resources,CGS,Shenyang 110034,China

Sandaowanzi gold deposit in Heilongjiang Province,located in the southeast of Yanshanian Daxinganling metallogenic belt,is a typical quartz vein deposit.Based on the study of geochemical characteristics of the ore-bearing quartz vein,surrounding rocks and corresponding volcanic rocks,the authors discuss the geological background for the mineralization.Evidences show that the ore-forming rock of the Sandaowanzi gold deposit is geochemically similar to adakite,or referred to as“C-type adakite”.It is suggested that the mineralized fluid and the parent rock be both derived from the basaltic magma of the upper mantle,when the basalt intruded upward into the thickened formation of the lower crust（>50 km）following the deep faults,causing partly melting of the mafic rocks and forming of the gold deposit. Epithermal mineralization seems not the only interpretation for the genesis of the Sandaowanzi gold deposit.

Sandaowanzi gold deposit;geochemistry;C-type adakite;tectonic setting;Heilongjiang Province

1671-1947（2016）02-0130-08

P618.51；P595

A

2015-12-31；

2016-01-27.编辑：张哲.

黑龙江省矿产资源补偿费项目（编号SD2002-29）；国土资源部矿产资源补偿费项目及后期续作项目（国土资发［2003］422号）.

赵书跃（1960—），男，高级工程师，从事区域地质矿产调查和地质找矿工作，通信地址 黑龙江省哈尔市中山路65号地矿大厦507室，E-mail//zhaoshuyue60623@163.com