吉南白山市板庙子金矿床成矿流体研究

门兰静，孙景贵，徐耀江，柴　鹏，王好均

(1.长春工程学院，长春 130021； 2.吉林大学地球科学学院，长春 130061；3.东北电力设计院，长春 130000)



吉南白山市板庙子金矿床成矿流体研究

门兰静1，孙景贵2，徐耀江3，柴鹏2，王好均1

(1.长春工程学院，长春 130021； 2.吉林大学地球科学学院，长春 130061；3.东北电力设计院，长春 130000)

板庙子金矿是老岭成矿带上近年来发现的大型隐伏矿床。为研究成矿流体的性质及元素沉淀机制，运用显微测温、激光拉曼探针技术，对其矿物的流体包裹体进行系统研究。实验结果表明：1)流体包裹体类型主要为气液两相包裹体，其次为富气相包裹体、纯液相包裹体；2)均一温度变化范围在113～355 ℃之间，成矿流体盐度为0.87～7.85wt%(NaCl)，密度为0.60～1.0 g/cm3；3)气体成分主要为H2O、CO2。研究结果表明初始成矿流体为中低温，低密度，气体成分以H2O、CO2为主的流体，成矿过程中与变质流体等的混合是其成矿的主要机制；该矿床为受层位与断裂共同控矿、早期有岩浆活动的浅成低温热液金矿床。

流体包裹体；流体混合；板庙子金矿

0　引言

板庙子金矿位于中朝板块北缘东段辽吉古元代裂谷内，在该成矿带上发育一系列受元古宙层位控制的沉积变质与叠加热液金矿床，如吉林南岔金矿床、金厂沟金矿床、荒沟山金矿床，辽宁小佟家堡子金矿床、王家崴子金矿床等。该区地层出露齐全，区域岩浆活动主要以古老深变质岩浆岩(TTG)、燕山后期岩浆活动为主，其中燕山后期岩浆活动对成矿的影响最为重要。区内较具规模的北东向断裂带主要有位于基底隆起与火山断陷盆地交汇部位的小石人—大青沟断裂带、二道江—江源断裂带及位于基底隆起之上的荒沟山 S 型断裂带，这些为区内主要的控岩控矿构造。

对上述矿床的研究表明，老的地层为成矿提供了物质条件，中生代的岩浆活动为金的活化、迁移提供了热源，同时也从地壳深部携带了一定量的金元素[1]；这些矿床为受地层、岩浆、构造共同控制的金矿床[2]；流体包裹体研究表明为中低温热液型金矿床，成矿流体为岩浆水和大气水的混合[2-5]。

板庙子金矿是在研究前人工作的基础上，经过大规模投资，在较短时间内(2004年—2006年)发现并勘探的一处大型隐伏金矿。自矿床发现以来，已经有部分学者[6-11]从矿床地质特征、成矿阶段划分等方面进行了研究，初步对其矿床的成因进行探讨。本文主要在前人研究的基础上，通过对成矿阶段流体包裹体的研究，反映的流体演化机理，探讨矿床成因。板庙子金矿床矿区地质图如图1所示。

1　矿区概况

矿床地质研究表明，矿区出露地层为早元古宙老岭群珍珠门组，其岩性主要为硅化白云质大理岩及角砾状白云质大理岩，为一套浅海—滨海相富镁质碳酸盐岩沉积建造，分布于矿区的北部，呈北东向带状展布，总体倾向北西，与上覆晚元古宙地层呈断层接触。此外，还发育有晚元古宙青白口系及震旦系，其岩性主要为赤铁石英砂岩、含海绿石石英砂岩及角砾岩，为一套浅海—滨海相碎屑沉积岩建造。矿区构造主要以北东向及北西向两组断裂构造为主。矿区断裂构造十分发育，且具有多期次继承性活动的特点，按其展布方向和力学性质可分为2组，即北东向和北西向断裂构造。从发育程度看以北东向为主，北西向次之。其中北东向断裂构造多数沿层间断裂，特别是地层单元间的接触面，具有多期次继承性活动的特点。这些构造面在倾向和走向上往往呈舒缓波状，多具韧脆性断裂的特点。它在金矿成矿作用中起导矿和储矿作用。矿区岩浆岩不甚发育，仅见有闪长玢岩、花岗斑岩及辉绿岩，呈脉状零星分布于北东向断裂构造附近，反映了金成矿作用的热事件的特点。

1.侏罗系凝灰岩；2.寒武系粉砂岩；3.寒武系页岩夹灰岩；4.震旦系石灰岩；5.震旦系石英砂岩；6.青白口系南芬组页岩、粉砂岩；7.青白口系钓鱼台组(赤铁)石英砂岩；8.下元古界珍珠门组大理岩；9.花岗斑岩；10.闪长玢岩；11.金矿体；12.赤铁矿层；13.断裂图1　板庙子金矿床矿区地质图

1.1矿体特征

目前发现四条金矿体，其中1号金矿体规模最大，其次为2号金矿体，其余较小。1～4号金矿体沿北东向，含矿硅化蚀变带呈串珠状依次由北向南分布。各矿体特征如下：

1号矿体，位于矿床的中间部位，属隐伏矿体，其头部埋深在地表以下70 m。矿体赋存标高700～330 m。赋存空间位置在30线～50线间、F102断裂带与硅化构造角砾岩带交汇构造附近。形态呈“T”字型不规则的厚大透镜状体。在不同勘探线、不同标高的情况下，矿体走向长度、倾斜延深和厚度均有很大变化。矿体平均长度193 m，矿体倾斜延深最大360 m(36线)(图2)。矿体形态的这种变化反映了赋存在张性构造角砾岩带中矿体边界的“锯齿”状张性形态特点。1号矿体赋存于边界形态呈锯齿状变化的张性硅化构造角砾岩带中，矿体呈厚大的囊状体。矿体水平厚度7.1～66.60 m，矿体真厚度1.20～48.60 m，平均真厚度16.10 m，厚度变化系数65%，属厚度变化稳定型。1号矿体平均品位3.17 g/t，样品品位变化系数106%，属品位变化较均匀型。

2号矿体位于16a线～30线间硅化构造角砾岩带中。赋存标高680～270 m。矿体头部于16a线～28线间出露于地表，但向下延深不大(15～80 m)即尖灭，只在矿体南西端16a线～22线，矿体沿硅化构造角砾岩带向南东侧伏延深，至28线～30线300～230 m标高形成不连续透镜状矿体。该矿体矿石含金品位(1.10～65.20)×10-6，品位变化系数114%，属品位变化较均匀型。矿体平均品位3.74 g/t。

3号矿体赋存于52线～60线，350～500 m标高的隐伏矿体，共由7个见矿工程控制。中间由贫矿化带相联系。矿体呈短透镜状，走向长220 m，倾斜延深仅40～100 m。矿体走向N25°E，倾向SE，倾角50°。矿体平均真厚度10.1 m，变化系数90.1%，属厚度较稳定型。矿体金平均品位2.01 g/t，变化系数82.1%，属品位较均匀型。为小而贫的矿体，矿体向深部和向NE方向发展。

4号矿体为隐伏矿体，矿体头部埋深在地表以下200～260 m，赋存空间位置在62线～84线，350～450 m标高。现控制矿体走向延长500 m，倾斜延深最大160 m(74线)，一般110～160 m。矿体形态呈较大的似层状体。走向N45°～50°E，倾向SE，倾角43°(74线)～60°(76线)，变化较大。矿块平均水平厚度11.08～13.77 m，平均真厚度7.30 m，厚度变化系数57%，属厚度变化稳定型。

1.2矿石类型、组构和矿石矿物

该矿床矿石类型主要以硅化蚀变岩型、构造角砾岩型为主，蚀变赤铁石英砂岩型(图3a)次之，其品位较高；硅化大理岩型和断层泥型分布较少，其品位相对较低。硅化构造角砾岩型又可细分为黄铁矿化硅化构造角砾岩，黄铁矿化重晶石化构造角砾岩，硅化赤铁矿化构造角砾岩，硅化重晶石化构造角砾岩。

矿区矿石构造种类较多，在石英脉体中多见致密块状构造，角砾状构造，晶洞状构造也较为常见；其次为矿石中充填的微细石英脉体—脉状构造。矿石结构较简单，主要结构类型有全自形晶结构、半自形晶结构、它形晶结构及充填结构、交代结构。

矿区矿物组成有自然金、含银自然金和极少量的银金矿。氧化矿物有褐铁矿(针铁矿为主)、赤铁矿(图3d)、石英、玉髓、金红石等。金属硫化物有黄铁矿(图3b、图3c)、胶状黄铁矿、偏胶状黄铁矿、白铁矿和极少量或微量的毒砂、方铅矿、闪锌矿、黄铜矿和磁黄铁矿。非金属矿物有重晶石、白云石和极少量或微量的铁白云石、方解石、绢云母和白云母，此外含极少量黏土矿物、绿泥石等。其中主要矿物为石英、玉髓、白云石、重晶石、黄铁矿、白铁矿、赤铁矿、褐铁矿，其他矿物很少出现。金属硫化物含量极少，它们主要以稀疏浸染状、细脉状或团块状分布在硅化构造角砾岩带中，且基本不与褐铁矿、赤铁矿同时出现，也不与自然金粒成连生体。

1.3围岩蚀变和矿化阶段

矿体顶板围岩为强硅化石英砂岩及赤铁石英砂岩。矿体及顶板围岩界线不清，呈渐变过渡接触关系。矿体底板围岩为强硅化石英砂岩及硅化白云质大理岩，围岩与矿体界线清楚，为构造接触关系。围岩矿化蚀变主要为硅化(图3e)、绢云母化(图3f)、重晶石化(图3g)及少量碳酸盐化(图3h)等。其中硅化是矿区最重要的热液蚀变，通常金品位的高低与硅化的强弱呈正相关，硅化后的岩石呈深灰—灰白色、风化后呈黄褐—黄白色，由微小的糖粒状石英或细脉状石英组成。

a.赤铁石英砂岩；b.他形浸染状黄铁矿；c.裂隙充填的黄铁矿；d.褐铁矿，赤铁矿；e.多期次的石英；f.绢云母化；g.重晶石化；h.碳酸盐化图3　板庙子金矿床围岩、矿石、围岩蚀变镜下特征

依据矿石结构、矿物共生组合、矿物生成顺序、矿脉间的穿切包容关系，将矿床划分为4个成矿阶段：

1)早期硅化石英—烟灰色黄铁矿阶段，是继张性构造角砾岩带形成之后，早期发生的比较广泛的矿化作用，整个张性构造角砾岩带普遍发生构造破碎和硅化作用，形成含金硅化构造角砾岩带，矿化面分布较广而含金品位低。

2)微细粒硅化石英—金—星散浸染状黄铁矿阶段，是主成矿期控矿构造又一次强烈的脉动活动，使早期矿化蚀变的硅化构造角砾岩带又遭受强烈的构造破碎，是金成矿的重要矿化阶段，矿床中金矿体主要在这一阶段形成。

3)重晶石、玉髓—金—赤铁矿阶段，为矿床形成的第3矿化阶段。该阶段主成矿期构造脉动活动强度有所减弱，矿化蚀变主要发生在硅化构造角砾岩带范围内，局部地段波及上下盘，是金成矿的重要矿化阶段。

4)微含金细粒黄铁矿—白铁矿迭加矿化阶段，是本矿区成矿活动的晚期阶段，是主控矿构造又一次的脉动活动，其构造活动应力强度己相对减弱，构造破碎范围相对窄小，没有金矿化作用发生，标志本区热液活动的尾声和金成矿作用的结束。

2　流体包裹体研究

2.1实验样品和实验方法

样品取自板庙子金矿床中的主成矿阶段的重晶石化含金蚀变岩。对其中重晶石的流体包裹体特征进行了岩相学及显微测温研究。

显微测温实验在吉林大学地球科学院“地质流体实验室”(LINKAMTHMS-600 型冷热台(-196～600 ℃)。测定前对流体包裹体的参数采用人造纯H2O及w(NaCleq)为25%的H2O—NaCl包裹体(国际标样)进行了系统校正，误差为±0.1 ℃；测试时：当温度小于30 ℃时、升温速率为1 ℃/min，在200 ℃以上升温速率为10 ℃/min，在相变化及冰点附近升温速率小于0.2 ℃/min。

单个流体包裹体的拉曼成分测试在北京核工业地质分析测试研究中心(LABHR-VIS LabRAM HR800型显微激光拉曼光谱仪)完成。LabRAM HR800型，波长为532 nm，Yag晶体倍频，固体激光器，激光束斑≥1 μm，扫描时间为10 s，扫描2次。

2.2流体包裹体的类型和特征

所选样品透明矿物主要为重晶石矿物。显微镜下观察发现，重晶石矿物中包裹体极为发育。包裹体中主要为气液两相包裹体，其次为呈灰色的气体包裹体及呈透明无色的纯液相包裹体，未见含子矿物的包裹体。

气液两相包裹体：该类包裹体所占比重大，为总量的70%±。包裹体成群分布，形状规则，均一相态为液相，气泡大小不一。包裹体的中气泡的体积比较小，气液比为10%～30%，大者可达90%。包裹体粒径在1×2～8×10 μm，多数为3×8 μm左右，呈浑圆状、椭圆状和不规则状，并大部分都呈扁长的椭圆状(图4a～图4d)。

纯气相包裹体：该类型包裹体常见的类型，含量约为包裹体总量的20%±。包裹体孤立状或呈群带分布，与气液两相包裹体和含子晶多相包裹体共存。包裹体粒径在1×2～6×10 μm之间，形态少数为椭圆和圆形，多数为不规则(图4e～图4f)。

纯液相包裹体：该类型包裹体较少，含量仅为总量的10%±，粒径为2×2～5×8 μm左右，孤立或呈群分布(图4g～图4h)。

a～d.气液两相包裹体；e～f.液相包裹体；g～h.气相包裹体图4　板庙子金矿床典型包裹体镜下特征

2.3均一温度、盐度、密度

该次测试共获得74个均一温度数据，显示板庙子金矿床的均一温度范围为113～355 ℃。均一温度直方图(图 5)显示早期阶段、主成矿阶段、晚阶段的均一温度分别为289～355 ℃，249～137 ℃，小于110 ℃。

根据Hall等[12]人的盐度计算公式，获得板庙子金矿床的盐度范围为0.87～7.86wt%(NaCl)，早、中、晚3个成矿阶段的盐度分别为0.87～2.56 wt%(NaCl)，1.39～7.15 wt%(NaCl)，7.43～7.85 wt%(NaCl)。计算获得板庙子金矿床的流体密度为0.63～1 g/cm3，早期成矿流体密度为0.60～0.73 g/cm3，中晚阶段密度升高。从早期到晚期随着成矿流体温度下降，密度逐渐升高，盐度逐渐升高，晚期盐度最高(图 6)。

图5　板庙子金矿床流体包裹体均一温度直方图

图6　板庙子金矿流体包裹体均一温度与盐度变化图

2.4成矿压力和深度的估算

根据邵洁连计算成矿压力的经验公式对成矿压力进行了估算，并且由静水压力梯度10 MPa/ km[13]进行了成矿深度的计算。计算出板庙子金矿床的成矿压力为10.4～24.1 MPa，早期、中期、晚期的成矿压力分别为24.1～18.3 MPa，17.6～13.0 MPa，<10.5 MPa，相应的深度分别为2.41～1.83 km，1.76～1.30 km，小于1.05 km。说明板庙子金矿床成矿深度较浅，属于浅成热液矿床。

2.5包裹体的激光拉曼研究分析

对板庙子金矿床流体包裹体的气体的激光拉曼成分研究表明(图 7)：板庙子金矿床的气相、气液两相包裹体(充填度为10%～30%)，气体成分主要为CO2。其中CO2的特征峰值有1 285 cm-1、1 290 cm-1、1 388 cm-1、1 393 cm-1。成矿流体总体属于富含CO2的H2O—CO2—NaCl体系。

3　成矿流体与成矿过程

3.1成矿流体性质及演化

本文单个流体包裹体的显微测温实验表明：成矿流体的均一温度变化范围在113～355 ℃之间，成矿流体盐度为0.87～7.85 wt%(NaCl)，密度为0.60～1.0 g/cm-1；气体成分主要为H2O，CO2，表明初始成矿流体为中低盐度、低密度的流体。

图7　板庙子金矿气体包裹体拉曼成分图解图片中流体包裹体的红色十字表示测试位置

板庙子金矿与荒沟山金矿为老岭成矿带较具规模的、具有相似成矿条件的金矿床。两个矿床的成矿物质均为太古宇的表壳岩、早元古界老岭群；成矿流体为深部流体、岩浆热液及大气降水[14]。

本文板庙子金矿的成矿流体演化过程中，主成矿阶段流体盐度为1.39～7.15 wt%(NaCl)，流体气体成分富含CO2，与典型变质热液盐度和成分相近，且具有随着温度降低盐度升高的趋势，同样说明有较高盐度流体的加入。

3.2成岩成矿过程

路孝平[15]获得吉林南部通化地区辽吉花岗岩的年龄为2160 Ma，代表古元古代地层沉积的基底岩石；孙德有[16]获得该板庙子金矿附近的荒沟山地区花岗岩的年龄为175 Ma±；张建泽[10]对板庙子金矿与成矿关系密切的花岗闪长斑岩进行LA-ICP-MS年龄测试获得年龄170.12±0.58 Ma，属中生代中侏罗世。

成矿过程大致经历如下过程：矿区地处太古宙基底凹陷的边缘，在古元古界与新元古界之间形成了较大的不整合面，并由于地壳运动的结果，沿此不整合面形成隆滑型拆离性质的断裂构造，发育有厚大的构造角砾岩带。随着断陷不断的发展，沉积不断加厚，至中生代，由于太平洋板块的俯冲，本区再次发生强烈构造活动，伴随着郯庐超壳断裂的运动，本区形成大规模的北东向断裂束。与其伴随的潜火山—岩浆活动，在北东向断裂与北西向断裂的交汇部位，发生中酸性小侵入体的侵位活动。伴随该次岩浆活动，从岩浆房分异出的酸性、高温的含矿流体向上运移，至离地表2 km演化为中温、低盐度、低密度酸性的含矿流体。含矿流体沿断裂运移，在上升过程中由于与老地层中的冷的相对高盐度的变质流体的混合，流体盐度升高，温度降低。流体多携带的硅质充填构造角砾岩内的空隙，形成硅化构造角砾岩带，并发育大量重晶石化。由于冷的流体的继续加入，温度骤降，使大量包括石英及黄铁矿的矿物来不及结晶，使成矿物质多以微晶集合体状和微晶粒的单体矿物态沉淀于硅化构造角砾岩的裂隙、晶隙、孔穴和空洞中，形成矿石。有些硅质在低温下尚未充分结晶而形成玉髓。后期以大气水为主的碱性、氧化矿化流体继续演化，沉淀卸载形成少量细脉状的乳白色石英脉和方解石脉，矿化结束。

4　结语

本文流体包裹体的显微测温、拉曼成分等研究，结合前人的认识，得出以下几点结论：1)板庙子金矿是受层位与断裂共同控矿、早期有岩浆活动参与的浅成低温热液金矿床。2)初始成矿流体为中低温，低密度，成分以H2O、CO2为主的流体。3)成矿过程中与变质流体等的混合是其成矿的主要机制。

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The Research on Ore-forming Fluid of Banmiaozi Gold Deposit in Baishan City in South Jilin Province

MEN Lan-jing，etc.

(ChangchunInstituteofTechnology，Changchun130021，China)

Banmiaozi gold deposit is a large concealed deposit found recently in Laoling mineralization belt.The fluid inclusions have been investigated by using microthermometric measurements and raman microprobe to study ore-forming fluid and precipitation mechanism.Results show that：1) The main types of fluid inclusions are two-phase inclusions，followed by rich-vapor fluid inclusions and mono-phase liquid fluid inclusions.2) The homogenization temperatures range from 113 ℃ to 355 ℃；3) The salinities in the whole mineralization process are between 0.87 wt% (NaCl) and 7.85 wt%(NaCl)，and the densities range 0.60-1.0 g/cm-1.3) The compositions of the volatile are mainly H2O，CO2.The result shows that the original ore-forming fluids are characterized by intermediate-low temperature，low salinity，and H2O，CO2as the main parts，and the main mechanism is metallogenic mechanism by mixing with metamorphic fluids.Baimiaozi deposit belongs to a epithermal gold deposit controlling by fault and stratigraphic horizon，involved with magmatism in the early stage.

fluid inclusion；fluid mixing；Banmiaozi gold deposit

10.3969/j.issn.1009-8984.2016.03.019

2016-04-13

吉林省科技厅项目(20160520083JH)

门兰静 (1982-)，女(汉)，河北，讲师

主要研究矿床地球化学。

P57

A

1009-8984(2016)03-0083-06

吉林省教育厅项目 (120160014)

校青年基金项目(320130026)