内蒙古敖汉旗金厂梁金矿床地质特征及矿床成因探析

单子凌 孙国胜 孙九达 王刚 李雪 周桓

摘要：金厂梁金矿床是近年来在赤峰—朝阳金矿带东北端发现的新矿床，矿体分布于大庙二长花岗岩外接触带建平群片麻杂岩碎裂岩带的北东向、近东西向断裂中，主要呈脉状产出，由硫化物石英脉和蚀变岩组成，围岩蚀变主要为硅化、黄铁绢英岩化、绿泥石化和高岭土化等。通过收集成矿岩体年代学、岩石地球化学、成矿流体及稳定同位素资料，探讨了成岩成矿时代、构造背景、成矿物质来源及矿床成因。成矿岩体大庙二长花岗岩锆石U-Pb年龄为245 Ma±1 Ma，为早印支期侵入体，Sr、Y含量表明其具有喜马拉雅型花岗岩特征，暗示大庙二长花岗岩是在地壳加厚背景下，由下地壳泥质岩等沉积岩部分熔融形成的S型花岗岩，是对华北板块和西伯利亚板块在晚二叠世末—早三叠世初沿西拉木伦河—长春一线缝合碰撞造山的响应。石英流体包裹体完全均一温度138 ℃～225 ℃，盐度1.0 %～8.1 %，密度0.86～0.97 g/cm3，表明成矿流体为低盐度、低密度成矿流体。黄铜矿δ34S为2.1 ‰～3.1 ‰，其成矿物质不是直接来自下地幔，而是源自下地壳中玄武岩等来自地幔岩石的部分熔融。金厂梁金矿床是在古亚洲洋闭合造山构造背景下形成的浅成中低温造山型金矿床;晚二叠世末—早三叠世初为古亚洲洋闭合造山期，是华北板块北缘重要的金矿成矿期。

关键词：地质特征;矿床成因;构造背景;成矿物质来源;金厂梁金矿床

中图分类号：TD11P618.51文献标志码：A开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

文章編号：1001-1277（2020）10-0013-06doi：10.11792/hj20201003

引 言

华北板块北缘赤峰—朝阳金矿带分布有金厂沟梁、二道沟、排山楼、红花沟、安家营子、撰山子和岱王山等中—大型金矿床，是中国重要的金矿集中区。前人对其内金矿床的地质特征、成矿时代、成因类型及形成机制等方面进行了深入研究[1-4]，但由于成矿地质背景复杂，每个金矿床成矿均具有特殊性，导致对矿床成因类型存在较大争议，主要观点如下：①与太古代绿岩有关的绿岩型[2，5];②与燕山期岩浆活动有关的岩浆热液脉型[6];③与中生代造山活动有关的造山带型[4，7]。

金厂梁金矿床是近年来在赤峰—朝阳金矿带东北端发现的新矿床。目前，该矿床研究程度较低，其与区域上典型金矿床（金厂沟梁、二道沟、安家营子等金矿床）不同之处主要表现在该矿床与成矿有关的岩体（大庙二长花岗岩）成岩年龄为245 Ma±1 Ma[8]，属于印支早期岩体，矿体产于印支期大庙二长花岗岩与太古宇建平群接触带上。本文在系统阐述金厂梁金矿床地质特征的基础上，通过收集成矿岩体年代学、岩石地球化学、成矿流体及稳定同位素资料，探讨了成岩成矿时代、构造背景、成矿物质来源及矿床成因，为区域成矿作用研究提供新的依据。

1 区域地质背景

金厂梁金矿床位于华北板块与兴蒙造山带东段的拼接部位（见图1-A），努鲁尔虎隆起带东北段。区域结晶基底主要为太古宇建平群变质表壳岩和变质深成岩组成的中—深成变质岩系，盖层建造为长城系砂砾岩系、晚古生界石炭系上统酒局子组和二叠系下统下石盒子组碎屑岩，以及广泛分布的中—新生界地层。区域性深大断裂包括该矿床北侧近东西向的赤峰—开原断裂，南侧北东向的承德—北票断裂，西侧北东向—北北东向四官营子—林家地断裂（见图1-B）。区内的岩浆活动强烈，主要形成了中生代花岗岩。区域太古宙经历了火山-沉积作用、构造-岩浆活动及角闪岩相—麻粒岩相的变质、变形作用，元古宙经历了裂解、沉积作用，古生代和中生代经历了沉积成岩作用、火山作用，尤其是中生代以来，由于古亚洲洋闭合，古太平洋板块向华北板块俯冲，区域发生了强烈的构造-岩浆活动，造成了大量中生代岩浆岩侵入并导致相关的有色、贵金属富集成矿，已发现矿床的成矿条件均与区内基底-盖层建造、多期次构造-岩浆活动等有关。

2 矿区地质特征

矿区出露地层主要为太古宇建平群片麻杂岩（Ar3J）（见图2），位于矿区南部，岩石类型包括黑云斜长片麻岩、角闪斜长片麻岩、黑云角闪斜长片麻岩、含辉石石榴角闪斜长片麻岩、二长片麻岩、斜长片麻岩、黑云斜长混合片麻岩、二长混合片麻岩等，以黑云斜长片麻岩、角闪斜长片麻岩、黑云角闪斜长片麻岩为主。由于经历多次变质、变形作用，原岩结构基本消失，偶见半自形板状斜长石斑晶的变余岩浆结构、花岗变晶结构或不等粒结构;同时，见有大量的斜长石的环带结构，反映岩浆岩特点;其原岩以英云闪长岩、花岗闪长岩和奥长花岗岩为主，总体属于TTG岩系。前人在区域上获得黑云斜长片麻岩、黑云角闪斜长片麻岩、黑云变粒岩锆石U-Pb年龄分别为2 575 Ma、2 579 Ma、2 481 Ma[9]，并认为前二者为TTG岩系的形成年龄，后者为变质岩形成的峰期变质年龄。矿区中部的建平群片麻杂岩与大庙二长花岗岩接触部位，片麻杂岩碎裂并发生动力变质作用，形成宽几米至近百米的碎裂岩带，其内片麻杂岩碎裂严重，并发生角岩化、硅化、绿泥石化、绢云母化和碳酸盐化，含金石英脉就发育在碎裂岩带内。该碎裂岩带发生大面积角岩化，表明其形成与大庙二长花岗岩的侵入及伴随的构造活动有关。

矿区侵入岩主要为早三叠世大庙二长花岗岩（T1ηγ），位于矿区北部，与建平群片麻杂岩呈侵入接触，局部呈断层接触，外接触带为片麻杂岩碎裂岩带，内接触带强烈蚀变混染的围岩捕虏体较多。大庙二长花岗岩锆石U-Pb年龄为245 Ma±1 Ma，岩石地球化学成分显示出S型花岗岩特征[10]。此外，建平群片麻杂岩中有北东向闪长岩脉（δ）分布，苗来成等[10]测得邻近的金厂沟梁—二道沟金矿田闪长玢岩锆石U-Pb年龄100～118 Ma，为燕山期侵入岩。

矿区控矿构造为近东西向展布的建平群片麻杂岩与大庙二长花岗岩接触带构造，以及分布其中的北东向、近东西向断裂。

3 矿床地质特征

3.1 矿体特征

矿区内已发现石英脉10余条，分布于大庙二长花岗岩外接触带建平群片麻杂岩碎裂岩带内的北东向、近东西向断裂中，石英脉宽0.5～15.0 m，长120～800 m，具有分支复合、尖灭再现等特征。其中，主要含金石英脉为27#脉，在27#脉内圈出11条矿体，矿体主要呈脉状，其次呈透镜状、扁豆状;矿体走向北东向25°～85°，长83～524 m，厚0.35～12.00 m，倾向南东，倾角45°～70°，最高品位23.97×10-6，平均品位大于3.00×10-6。Au矿体主要由硫化物石英脉和蚀变岩组成，围岩蚀变主要为硅化、黄铁绢英岩化、绿泥石化和高岭土化等。主要矿体特征如下：

27-1号矿体位于矿区东部，走向85°，倾向175°，倾角48°～58°，属隐伏矿体，呈脉状产出，总体厚0.82 m，控制长128 m，Au平均品位5.16×10-6。

27-2号矿体位于矿区中部，走向87°，倾向177°，倾角65°～70°，呈脉状产出，总体厚1.33 m，控制长201 m，Au平均品位5.29×10-6。

27-8号矿体位于矿区东部，走向86°，倾向176°，倾角50°～58°，属隐伏矿体，呈脉状产出，总体厚1.88 m，控制长306 m，Au平均品位6.09×10-6。

27-11号矿体为盲矿体，埋深17～40 m，位于矿区中部，总体厚1.09 m，控制长458 m;Au平均品位5.58×10-6。

27-12号矿体为盲矿体，矿体埋深19～55 m，位于矿区中部，矿体走向68°，倾向158°，倾角56°，呈脉状产出，总体厚1.12 m，控制长524 m，Au平均品位5.37×10-6。

27-13号矿体为盲矿体，位于矿区西部，走向25°，倾向115°，倾角69°，呈脉状产出，总体厚1.24 m，控制长452 m，Au平均品位5.46×10-6。

此外，矿区内还赋存27-3、27-4、27-5、27-9及27-14号矿体，但规模均较小。

3.2 矿石特征

矿石矿物主要为黄铁矿，其次为方铅矿、闪锌矿和黄铜矿，偶见自然金。黄铁矿是矿石中最主要的载金矿物，一般呈团块状、细脉状、浸染状分布于矿石中;而黄铜矿、方铅矿二者常紧密共生，含量较少，常与自然金组成连晶，呈细脉状或细粒状充填于黄铁矿裂隙或晶隙中。脉石矿物主要为石英、绢云母。

矿石结构主要有交代结构（见图3-a）、b））、乳浊状结构（见图3-c））、细粒结构、碎裂结构及填隙结构等，矿石构造主要有块状构造（见图3-d））、条带状构造（见图4-a））、稀疏（稠密）浸染状构造（见图4-b））等。

依据矿石矿物、脉石矿物及矿化蚀变特征，矿石工业类型可划分为硫化物石英脉型（见图4-a））和蚀变岩型（见图4-b））;根据矿石蚀变矿物组合及结构、构造等特征，矿石自然类型可划分为含黄铁矿碎裂石英脉型、浸染状团块状方铅矿黄铁绢英岩化碎裂岩型、浸染状细脉状黄铁绢英质破碎带蚀变岩型和细脉状黄铁绢英岩化碎裂状闪长岩型。其中，浸染状细脉状黄铁绢英质破碎带蚀变岩型为主要矿石类型。

3.3 成矿阶段

根据金的成矿阶段及矿物生成顺序[11]，金厂梁金矿床成矿可分为3个阶段：①石英-黄铁矿-金阶段，该阶段形成白色块状石英脉，黄铁矿呈粗粒自形—半自形，常被后期构造所压碎，此阶段有少量金沉淀;②石英-多金属硫化物-金阶段，该阶段是金的主要成矿阶段，石英呈细粒状，常为烟灰色，各种金属硫化物均有产出，黄铁矿常呈细粒半自形胶状;③方解石-石英-黄铁矿-金阶段，该阶段发育碳酸盐化，石英、黄铁矿只有少量产出，有少量金沉淀。

4 矿床成因

石英中流体包裹体较发育，以气液两相包裹体为主，粒度2～12 μm，形态复杂多样，常见圆形、長条状、多边形、椭圆形及不规则状等多种形态。流体包裹体完全均一温度138 ℃～225 ℃，平均195 ℃，表明具有中低温热液成矿特征;成矿流体盐度1.0 %～8.1 %、密度0.86～0.97 g/cm3，为低盐度、低密度成矿流体，成矿压力53～111 MPa，估算成矿深度0.53～1.11 km;表明该矿床具有浅成成矿特点[12]。此外，孙珍军[4]对金厂梁金矿床矿石石英中流体包裹体进行了测试，其完全均一温度变化较大，为132 ℃～367 ℃，盐度2.5 %～12.9 %，成矿压力12.9～35.54 MPa，估算成矿深度为1.3～3.6 km。由于受样品成矿阶段或测试系统误差的影响，二者测试结果差距较大，但均属于中低温、低盐度、低密度成矿流体。根据石英流体包裹体温、压测试及估算结果，确定金厂梁金矿床为浅成中低温热液型金矿床。流体包裹体激光拉曼测试结果表明，成矿流体为H2O-CO2-NaCl体系[4]，与造山型金矿床成矿流体特征相吻合。

黄铜矿δ34S为2.1 ‰～3.1 ‰，均值为2.5 ‰[12]，具有幔源硫同位素特征;同时，该结果与建平群片麻杂岩全岩δ34S值（2.9 ‰～4.3 ‰）[11]也非常接近，考虑到成矿岩体大庙二长花岗岩为S型花岗岩，S型花岗岩的岩浆源区为下地壳，该矿床成矿物质来源与成矿岩体应同源，即也应来自下地壳。因此，硫等成矿物质不是直接来自下地幔，而是源自下地壳中玄武岩等来自地幔岩石的部分熔融。

现有的测试技术通常很难直接获得矿体的形成年龄。因此，通过成矿岩体的年龄来限定成矿年龄不失为有效途径。金厂梁金矿床位于大庙二长花岗岩与建平群的接触带上，成矿流体为H2O-CO2-NaCl体系，为与造山背景下中酸性岩浆活动有关的成矿流体;矿区内中酸性岩浆岩只有大庙二长花岗岩及建平群片麻杂岩中发育闪长岩脉，而闪长岩脉规模较小，其成岩作用不可能导致Au元素大量富集成矿，据此推测大庙二长花岗岩为金厂梁金矿床成矿岩体。大庙二长花岗岩锆石U-Pb年龄为245 Ma±1 Ma，通常成矿年龄略滞后于成矿岩体的成岩年龄。因此，金厂梁金矿床的成矿年龄应为印支早期。在区域上，前人通过对金厂沟梁金矿床矿化石英脉辉钼矿进行Re-Os同位素测试，获得年龄为243.5 Ma±1.3 Ma[13];前人据此认为印支早期存在一期Mo矿化[6];金厂梁金矿床成矿时代表明，在印支早期应存在一期金成矿作用，但在其他金矿床中由于燕山期成矿的叠加改造而难以识别。

大廟二长花岗岩为S型花岗岩[8]，其w（Sr）为250.5×10-6～370.6×10-6、w（Y）为0.20×10-6～0.73×10-6，具有喜马拉雅型花岗岩Sr、Y含量特征[14]。喜马拉雅型花岗岩岩浆形成压力较大，为0.8～1.5 GPa，相当于地壳厚度40～50 km处的压力[14-15]，表明大庙二长花岗岩是在地壳加厚背景下，下地壳泥质岩等沉积岩部分熔融而形成的，这与华北板块、西伯利亚板块在晚二叠世末—早三叠世初沿西拉木伦河—长春一线缝合碰撞造山[16-17]的构造背景相吻合。因此，金厂梁金矿床是与古亚洲洋闭合造山有关的金矿床。区域上，撰山子金矿区与成矿岩体有关的中细粒花岗闪长岩锆石U-Pb年龄为245.8 Ma±3.1 Ma;岱王山金矿区与成矿有关的石英二长岩锆石U-Pb年龄为258.1 Ma±2.4 Ma;表明晚二叠世末—早三叠世初为古亚洲洋闭合造山期，是华北板块北缘重要的金矿成矿期。

5 结 论

1）金厂梁金矿床矿体分布于大庙二长花岗岩外接触带建平群片麻杂岩碎裂岩带的北东向、近东西向断裂中，主要呈脉状产出，由硫化物石英脉和蚀变岩组成。

2）金厂梁金矿床成矿温度为中低温，成矿流体为低盐度、低密度、H2O-CO2-NaCl体系;硫等成矿物质主要源自下地壳中玄武岩等来自地幔岩石的部分熔融。

3）大庙二长花岗岩为成矿岩体，具有喜马拉雅型花岗岩Sr、Y含量特征，是在地壳加厚背景下，由下地壳泥质岩等沉积岩部分熔融形成的S型花岗岩。

4）金厂梁金矿床形成于早印支期（245 Ma±1 Ma），是在古亚洲洋闭合造山的构造背景下形成的浅成中低温造山型金矿床。晚二叠世末—早三叠世初为古亚洲洋闭合造山期，是华北板块北缘重要的金矿成矿期。

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Geological characteristics and genesis of the Jinchangliang

Gold Deposit in Aohan Banner，Inner Mongolia

Shan Ziling，Sun Guosheng，Sun Jiuda，Wang Gang，Li Xue，Zhou Huan

（College of Earth Sciences，Jilin University）

Abstract：The Jinchangliang Gold Deposit is a newly discovered deposit in the northeast part of Chifeng-Chaoyang gold metallogenic belt in recent years.The ore bodies are distributed in NEtrending and near EWtrending faults of the gneiss complex cataclastic belt of Jianping group in the outer contact zone of Damiao monzogranite.They are mostly exposed as dikes and composed of sulfide quartz veins and altered rocks.The wallrock alterations mainly include silicification，beresitization，chloritization and kaolinization.By collecting the datum of chronology，petrogeochemistry，metallogenic fluid and stable isotopes of metallogenic rock body，the diagenetic and metallogenic epoch，tectonic setting，metallogenic material source and genesis of deposit are discussed.The Zircon U-Pb age of the Damiao monzogranite is 245 Ma±1 Ma，which is an early Indosinian intrusion.The contents of Sr and Y with the characteristics of Himalayan granite，suggesting that the Damiao monzogranite is Stype granite formed by partial melting of sedimentary rocks such as pelite in the lower crust under the background of crustal thickening，which is a response to the collision orogeny of North China Plate and Siberian Plate along the Xar Moron River-Changchun line at the end of late Permian to early Early Triassic.The complete homogenization temperature of quartz fluid inclusion is 138 ℃～225 ℃，the salinity is 1.0 %～8.1 %，the density is 0.86～0.97 g/cm3，indicating that the oreforming fluid is low salinity and low density.The δ34S of chalcopyrite is 2.1 ‰～3.1 ‰，and its metallogenic materials are not directly from the lower mantle，but from basalt in the lower crust from partial melting of the mantle rocks.The Jinchangliang Gold Deposit is a shallow medium-low temperature orogenic gold deposit formed under the tectonic setting of closed orogeny in the Paleo-Asian ocean.The closed orogenic period of the Paleo-Asian ocean is from the end of late Permian to the beginning of early Triassic，which is an important gold mineralization period on the northern margin of the North China Plate.

Keywords：geological characteristics;deposit genesis;tectonic setting;oreforming material source;Jinchangliang Gold Deposit