通化梅河口市香炉碗子金矿地质—地球化学特征及找矿模型研究

董红辰，程 双，祝 爽，吕 洋

吉林省地质调查院，吉林 长春 130102

0 引言

梅河口市香炉碗子金矿于1821年发现，日伪时期曾进行过大规模的勘查与开采；1950—1986年先后有东北科学研究所、海龙金矿办事处、省地质局通化地质大队、省冶金地质勘探公司综合普查队、省地质局通化地质大队普查组、省有色金属地质勘探公司608队、省地矿局地调三所等单位在该区进行了地质找矿和开采工作。1987—1990年核工业东北地勘局244大队进入该区进行找矿评价工作。目前，共圈定金矿体27条，探明储量6.045 t。其中，金平均品位5.12 ×10-6，伴生银品位 (25.91～299.66) ×10-6。

1 矿床地质特征

矿区位于胶辽吉叠加岩浆弧（Ⅱ）吉南—辽东火山盆地群（Ⅲ）柳河—二密火山盆地区。北东向柳河断裂与北西向水道—香炉碗子西山断裂交叉部位。

出露的地层主要是龙岗群杨家店组，岩性有石榴石、黑云斜长片麻岩、角闪斜长片麻岩、黑云变粒岩及斜长角闪岩，原岩为一套超基性—中基性火山喷发岩，为Au成矿提供矿了物质来源。

岩浆岩主要形成于太古代、海西期和燕山期。其中太古代的石英闪长质—英云闪长质—花岗质片麻岩和脉状变辉绿岩，是矿床赋矿围岩之一。而燕山期流纹质火山喷出岩和斜长花岗岩侵入体主要形成浅成—超浅成的次火山隐爆角砾岩体、霏细岩脉。

矿区以EW向和NE 向断裂为主，其次为近SN 向和NW向断裂。烟囱桥子—龙头东西向脆—韧性剪切带横贯矿区，是区内最主要的控岩控矿构造。而产于NE 向断裂带与之交汇处的隐爆角砾岩体是主要的容矿构造。见图1。

图1 香炉碗子金矿区地质图Fig.1 Geological map of Xiangluwanzi gold mining area

矿物组合为自然金、金银矿、黄铁矿、方铅矿、闪锌矿、毒砂、辉锑矿、黄铜矿及脉石矿物石英、绢云母、方解石、水云母等。其中，黄铁矿与金关系密切，是主要的载体矿物和找矿标志。

围岩蚀变主要有黄铁矿化、硅化、绢云母化、绿泥石化、碳酸盐化等。以黄铁绢英岩化带为中心的矿化最强烈，两侧的弱黄铁绢英岩化带、绢云母化带矿化蚀变弱。

2 矿床地球化学特征

（1）硫同位素组成特征：矿床δ34S 变化范 围 在 -3.98×10-3～10.7×10-3， 大 多 数 集 中 在-3.98×10-3～4.1×10-3，极差为 14.68×10-3，平均值为2.17×10-3，接近陨石硫，表明硫主要来自深源。硫同位素分布具明显的塔式效应，说明硫源较均一，以岩浆硫为主，但少数样品较为弥散，有的偏向重硫，反映有其他成分硫的混入。

黄铁矿 δ34S 值为 (3.98～10.7)×10-3，极差为14.68×10-3，平均值为 2.16×10-3；闪锌矿 δ34S 值为 (1.8～2.97)×10-3，极差为 1.17×10-3，平均值为2.39×10-3；方铅矿 δ34S 值为 (0.80～4.10)×10-3，极差为3.3×10-3，平均值为2.13×10-3，三者平均值十分接近，处于非平衡状态。

（2）氢氧同位素组成特征：石英的δ18O 值为 (9.11～13.94)×10-3，平均值为 11.02×10-3，δ18O H2O 值为 (0.72～6.2)×10-3，平均值为 3.33×10-3；水云母的 δD 值为 (-121.0～72.9)×10-3，显示出矿床的成矿流体除了岩浆水外，还有大气降水加入。

（3）铅同位素组成特征：矿石206Pb/204Pb为 15.825～16.332 ；207Pb/204Pb 为 14.891～15.443；208Pb/204Pb；Pb 为 36.013～37.500，其数值变化范围较小，组成均一，表明铅来源单一。铅同位素μ值为8.99～9.55，东山平均值为9.09 ，西山平均值为9.08 ，两者数值十分接近， 说明东、西山具有相同的铅源。将样品投影到铅同位素组成图解上，见图2，大多数点落在上地幔与下地壳之间，说明铅具深源特征。

所有矿石铅同位素单阶段模式年龄接近， 处于1262～1455Ma 范围内，燕山期次火山隐爆角砾岩体年龄(160～170 Ma)，老于成矿年龄(124～157 Ma)，比基底年龄(2 492 Ma) 新。表明铅同位素组成所反映的年龄是铅从源区分离出来的年龄，而不是矿石矿物结晶或岩石形成的年龄，应属来源物质年龄。说明铅经历了多阶段演化，初始来源可能与太古代基底岩石有关，在燕山期岩浆活动中被带入次火山隐爆角砾岩体及霏细岩脉内。

图2 香炉碗子金矿铅同位素组成图解Fig.2 Diagram of lead isotope composition in Xiangluwanzi gold mine

（4）锶同位素组成特点：从矿区隐爆角砾岩体中取6 件样品进行Sr 同位素测定，87Sr/86Sr 初始比值为0.714 546 (平均值)，按有关文献划分标准壳源花岗岩≥ 0.719， 幔源花岗岩为 0.703～0.706，两者中间为壳幔混合型，本区属壳幔混合型而接近壳源型。将锶同位素初始比值投到上地幔及大陆壳锶同位素演化图解上，其位置处于玄武岩源区与大陆壳的过渡区上方，也说明矿区火山隐爆角砾岩体的岩浆主要来源于幔源与壳源的混合岩浆。

（5）稀土元素特征：香炉碗子金矿床和矿石围岩的稀土总量变化较大，ΣREE 为(45.19～183.30)×10-6，LREE/ HREE 及 ΣCe/ΣY分别为8.51～9.74 和3.69～4.46，轻重稀土分异显著，稀土元素配分模式均呈右倾的轻稀土富集型，具较弱的铕负异常，δEu为0.75～0.90，金矿石与霏细岩脉、次火山隐爆角砾岩之间的配分曲线非常相近，且LREE/ HREE、ΣCe/ΣY、Sm/ Nd、La/Sm、(La/ Yb)N及(Ce/ Yb)N比值接近，这些特征显示出矿区内霏细岩脉及次火山隐爆角砾岩体与成矿关系密切，提供了成矿物质的来源。

在 Σ(Sm-Ho)-Σ(La-Nd)-Σ( Er-Lu) 三元图解上，矿石与岩石的投影点比较集中，并且分布在同一演化趋势线上，显示出它们之间的密切关系。

（6）微量元素特征：矿床围岩变辉绿岩中，Au含量（1.5～7.0）×10-9，平均 3.9×10-9，Ag含量（0.15～3.25）×10-6，平均 1.02×10-6，Cu 含量(68～107)×10-6，平均 82×10-6，Pb 含量 (27～196)×10-6，平均 56×10-6，Zn 含量 (91～156)×10-6，平均103×10-6，As 含 量 (4.5～16.4)×10-6， 平 均 10.3×10-6，Sb 含量 (0.5～2.8)×10-6，平均 1.3×10-6；

次火山隐爆角砾岩中Au含量(6.0～13.0)×10-9，平均 8.0×10-9，Ag 含量 (0.45～13.5)×10-6，平均 5.4× 10-6，Cu 含量 (6.3～666)×10-6， 平均186×10-6，Pb 含量 (26～155)×10-6， 平 均 68×10-6，Zn 含 量 (19～414)× 10-6， 平均 190×10-6，As含量 (27～369)×10-6，平均 222×10-6，Sb 含量(2.6～87)×10-6，平均 27.4×10-6。

霏细岩中 Au含量 (5.2～190)×10-9， 平均 86.7× 10-9，Ag 含量 (2.0～6.05)×10-6， 平均 4.4×10-6，Cu 含量 (12～34)×10-6， 平均 24×10-6，Pb：(39～337)× 10-6， 平 均 142×10-6，Zn 含量 (42～528)×10-6， 平 均 225×10-6，As含量 (74.3～1 448)×10-6， 平 均 550× 10-6，Sb 含 量(3.2～10.9)×10-6，平均 6.7×10-6。

可知，次火山隐爆角砾岩及霏细岩中的Au、Ag、Pb、Zn、As、Sb 含量明显高于地壳丰度， 表明它们提供了成矿物质来源。

3 矿床地球化学异常特征

（1）矿床水系异常特征：应用1/20万化探数据，共圈出具有清晰分带性和浓集中心的金异常18处。异常强度达220 ppb，面积为55平方千米，呈椭圆状分布。空间上，主要的伴生元素Cu、Pb、Zn、Ag与Au叠加紧密，As、Hg异常较弱。

Au组合异常与综合异常表现为复杂元素组份富集场，具备良好的成矿地质条件，与矿产积极响应，是优质的矿致异常和找矿靶区。

（2）矿床土壤异常特征：矿床土壤主要的特征元素组合为Au、Cu、Pb、Zn、Ag、Ni、Co、Cr、Sn。其中Au、Cu、Pb、Zn、Ag是近矿指示元素，尾部元素为Ni、Co、Cr、Sn。基本特征见表1、表2。

具体分布特征为Ni、Co、Cr、Cu在基性、超基性岩上覆土壤中含量较高，并且Ni＞Cr＞Co＞Cu。

酸性的流纹岩（流纹斑岩）上覆土壤中Au、Ag、Cu、Pb、Zn含量高，变化大，其中Au：5～2 000 ppb。圈定的异常完整，分带清晰，具备明显的浓集中心，表明区内的超浅成酸性火山岩是主要的成矿岩体。

表1 香炉碗子金矿床土壤微量元素基本特征(据文献[2,3])Table1 Basic characteristics of trace elements in soils of Xiangluwanzi gold deposit

图3 香炉碗子金矿床东段地表岩石地球化学异常特征Fig.3 Geochemical anomalies features of surface rocks in the eastern segment of Xiangluwanzi gold deposit

（3）矿床岩石异常特征：在超基性岩中Ni、Co、Cr含量高，异常明显。在基性岩中Ni、Co、Cr、Cu稍高，局部地段出现Ag的低缓异常。太古界各类岩石中Ni、Co、Cr、Cu、Ag含量不高，异常强度较低。而燕山晚期侵入体中Au、Cu、Pb、Zn、Ag处于高背景状态，有富集的趋势，显示与成矿的紧密关系。

图3，图4分别表示的是地表及钻孔原生晕Au、Ag的变化特征。

图中显示，强黄铁绢英岩化破碎带是主要的赋矿空间，黄铁绢英岩化角砾凝灰岩是含矿围岩。矿体上方Au、Ag异常强度高，异常连续，为正消长关系。由地表往下390中段，Au、Ag异常变化幅度趋于狭窄，矿体变陡。从Au、Ag异常幅度较窄，曲线跳跃强烈推测，矿体具有脉状特征。

图4 香炉碗子金矿床390米中段地表岩石地球化学异常剖面图Fig.4 Geochemical anomaly pro file of surface rock in 390 meters middle section of Xiangluwanzi gold deposit

4 建立矿床地球化学找矿模型

根据以上矿床的地质、地球化学特征，建立香炉碗子金矿地质-地球化学找矿预测模型。见表2。

5 结论

（1）从香炉碗子金矿分布的层位、控矿构造、岩浆系统的成矿作用以及矿床的元素地球化学特征分析，香炉碗子金矿成矿岩浆系统的深源特征十分明显，应用地球化学手段可以较好地揭示香炉碗子金矿的找矿标志。由此，建立香炉碗子金矿的地质-地球化学找矿模型对外围区域的找矿预测定会起到重要作用。

（2）加强典型矿床的综合性研究，将使找矿预测的简约性和直接性更加突出，找矿效果会更显著。

表2 香炉碗子金矿床地质-地球化学找矿预测模型Table 2 Geological-geochemical prospecting prediction model of Xiangluwanzi gold deposit

参考资料：

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[3]李长顺,于文卿.香炉碗子金矿床稳定同位素研究及矿床成因探讨[J].黄金地质,1996,(2)∶51-56.

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