辽东岫岩地区金家东沟金多金属矿床地质特征、成矿物质来源及成矿模式

陈丽芳，王晓亮，刘永俊，丁志刚

（1.辽宁省地质矿产研究院有限责任公司，辽宁沈阳 110032；2.辽宁省第二水文地质工程地质有限责任公司，辽宁大连 116037）

0 引言

辽东岫岩地区金家东沟金多金属矿床位于华北克拉通北缘东段、辽吉古元古造山带的南段。辽吉古元古造山带呈向北凸出的弧形分布，北缘以辽阳-通化断裂为界，与龙岗地块相接；南侧以鸭绿江断裂为界，与朝鲜的狼林地块相邻（秦亚等，2013；王晓亮等，2019）。行政区划隶属辽宁省岫岩县石庙镇，地理坐标位置为40°38′51″N，123°32′35″E。区内晚三叠世侵入岩、构造十分发育，岩石类型复杂多样，发育有中性岩、中酸-酸性岩，其中以酸性岩为主。矿床位于辽东-吉南成矿带，营口-长白Pb-Zn-Fe-Au-Ag-U-硼-菱镁矿-滑石矿成矿亚带上，与岫岩境内的庙沟铅锌矿（吕行等，2019）同处于青城子多金属矿集区的外围。前人对于青城子铅锌矿集区研究较多（刘国平和艾永富，1998；刘先利等，2000；陈江，2002；张森等；2012；马玉波等，2013；王玉往等；2017），而对于其外围的小型多金属矿床或矿点研究较少，故本文依托中国地质调查局沈阳地质调查中心辽东-吉南成矿带永吉-凤城地区地质矿产调查二级项目采取野外地质调查、物化探综合剖面测量、槽探以及岩相学、岩石地球化学、岩浆岩年代学、同位素示踪等多重技术研究手段，对位于青城子矿集区外围的金家东沟金多金属矿床地质特征、成矿物质来源及成矿模型进行了初步研究，丰富了青城子矿集区外围的多金属矿床的研究资料，具有一定的研究意义。

1 区域地质概况

区域出露地层包括古元古界辽河岩群、古生界及中生界。岩浆岩极其发育，岩石类型以中酸性为主，中性岩石少量，时代主体为中生代。断裂构造多为北东向、北北东向，其次为北西向，具有明显的控岩控矿作用，在航卫片上线影像明显。航磁场为线形正负异常突变带，同时还是重力梯度带。印支期和燕山期断裂活动强烈，多为压性-压剪性。

区域上总体为北西低重力区，反映构造岩浆岩活动带的发育地区；南西和北东则表现为高重力的特征，反映基底出露区。航磁场呈现出正负磁场相间变化特征，异常带走向以北西向和近东西向为主，显示印支-燕山运动对基底的构造改造的特点，局部出现的强磁场预示着磁铁浅粒岩的存在。区域上低、负磁场说明该地区中生代的岩浆活动强烈，是内生金属矿产成矿的主要场所。

区域上位于营口大石桥市-凤城市通远堡Pb、Ag、Zn、Au、Cu 多金属地球化学区，岫岩县东山铅矿-凤城市大岭Ag、Pb、Au 地球化学亚带，由As、Pb、Ag、Au、Zn、Cu 元素富集区和As、Pb、Au、Cu、Zn 贫化区构成。区域上矿化以热液充填型及蚀变型矿化为特征，矿种以多金属、贵金属为主，金、铅、锌异常的分布面积较大。

2 矿区地质特征

2.1 地层

矿区地层仅零星出露，主要为辽河岩群大石桥岩组方解大理岩、里尔峪岩组含磁铁浅粒岩（图1）。其中里尔峪岩组含磁铁浅粒岩是区内磁铁矿点的赋矿层位。

2.2 岩浆岩

区内大面积分布侵入岩，约占矿区面积的90%。主要岩性为晚三叠世中细粒二长花岗岩和花岗闪长岩、片麻状石英闪长岩。同时脉岩较为发育，总体呈北东东向、北东向展布，主要为石英脉、闪长岩脉和闪长玢岩脉。

图1 金家东沟金多金属矿区域地质图

2.3 构造

矿区内主要存在一条控矿断裂，产状238°∠25°，出露长度约150 m，穿插于晚三叠世中细粒二长花岗岩中，断裂两侧发育有岩石裂隙，含矿石英脉就充填于其中。

2.4 地球化学特征

矿区位于1 ∶5 万水系沉积物HS03 号综合异常区，元素组合为Au、Ag、Pb、Sb、W，以中低温元素异常为主，其中Au、Pb、W、Sb 发育内、中、外带三级浓度，均具有较清晰的浓集中心，异常面积大，强度高。发育北东向石英脉，岩石硅化、黄铁矿化较为发育

区内1 ∶1 万土壤剖面（ZP2）测量结果显示，在ZP2-1—ZP2-H5 发育Au、As、Sb、Pb、Zn、W、Bi 组合异常，异常强度较低，高值位于二长花岗岩内，可能为岩浆的局部富集；在ZP2-17—ZP2-H19 发育Ag、Au、Pb、W、Bi 组合异常，异常强度大且跳跃幅度大，其中Ag 最高值达到1.39×10-6，W 最高值达到40.9×10-6，Bi 最高值达到5.89×10-6，Au 高值达到26.3×10-9，位于晚三叠世二长花岗岩中，地表可见多处石英脉及断层破碎带，与金家东沟金矿点吻合较好。本次路线矿产检查和探槽揭露采集的基本化学样分析结果见表1 所示。

2.5 矿体地质特征

矿体总体走向约60°，为矿化蚀变石英脉，以褐铁矿化为主，有少量黄铁矿化，矿脉宽为1～2.5 m，矿体可见延伸100 m 左右，呈脉状-网脉穿插构造裂隙或围岩晚三叠世中细粒二长花岗岩的裂隙中（图2a、b，图3）。Au 品位为0.033×10-6～17.4×10-6，Ag 品位为0.14×10-6～396×10-6。

矿石结构主要为半自形、他形粒状结构，矿石构造为致密块状、细脉状或网脉状构造。矿石均为蚀变石英脉，金属矿物主要为褐铁矿化（图2c）、黄铁矿化（图2d），零星的黄铜矿化等。脉石矿物主要为石英、斜长石、黑云母等，赋矿围岩为晚三叠世中细粒二长花岗岩。

矿区蚀变类型为硅化，表现为石英脉。伴随硅化可见少量黄铁矿化、黄铜矿化、绿泥石化、绿帘石化等。

表1 金家东沟金矿基本化学分析结果

找矿标志：①褐铁矿化石英脉。②围岩蚀变组合是为硅化、绿泥石化和黄铁矿化。③土壤化探圈定的组合异常区，套合较好，浓度大，且强度高的地区，为成矿主要地带。

3 成矿物质来源

通过对区内主要岩石原岩光谱分析可知，晚三叠世中细粒二长花岗岩和少量分布的花岗闪长岩元素含量较高。其中晚三叠世中细粒二长花岗岩的含量Au 最高为1.8×10-9，平均为0.74×10-9；Ag 最高为0.09×10-6，平均为0.04×10-6；Cu 最高为21.7×10-6，平均为14.33×10-6；Pb 最高为23.2×10-6，平均为14.05×10-6；Zn 最高为85.1×10-6，平均为55.07×10-6。由此可见，二长花岗岩中Cu、Pb、Zn和中细粒二长花岗岩中Au、Zn 具有较高的含量，可能为后期金多金属矿床的形成提供成矿物质来源。

图2 金家东沟金矿野外及显微照片

图3 金家东沟金矿区地质图

杨占兴（2006）对辽宁省不同成因类型金矿床进行研究，认为变质—岩浆热液叠生矿床铅具有线性分布特征，大体平行于μ=8.3 的演化曲线分布，与辽河岩群地层铅相一致，少量分布在地球年龄线之外的异常铅，显示出晚期成矿作用叠加。张森等（2012）对小佟家堡子、高家堡子和林家三道沟金银矿床矿石进行了S 同位素研究，δ34S 变化范围为1.87‰～16.0‰，离差为14.13‰，平均为8.61‰，表明矿石中的硫源均一；赋矿地层δ34S 值为0.15‰～13.20‰，印支期岩体δ34S 值为0.5‰～7.6‰，均为正值，属于“重硫型”，表明矿石中的硫主要来自古元古代地层和印支期岩体。前人（赵昕和郝立波，2015；郝立波等，2017） 研究中，白云金矿床δ34SV-CDT为-8.3‰～2.9‰，以富轻硫贫重硫为特征，其成矿物质来源与辽河艳群没有必然联系而与深部岩浆流体活动有关。刘辉等（1990） 和张朋等（2017）认为猫岭金矿床中矿石中δ34S 变化范围为7.2‰～7.4‰，具有岩浆硫同位素特点。五龙金矿的金属硫化物的δ34S 值介于1.1‰～2.4‰，平均值1.8‰，表明其硫主要来源于深部岩浆（刘军等，2018）。

金家东沟矿床中黄铁矿的δ34SV-CDT为5.04‰～5.32‰，均值为5.21‰，极差为0.28‰，δ34SV-CDT（‰）变化幅度较小，δ34SV-CDT均为正值。这与张小佟家堡子、高家堡子和林家三道沟金银矿床、白云金矿床δ34SV-CDT值区别很大，但与印支期岩体（δ34S 值为0.5‰～7.6‰）高度一致。综上所述，该矿床的S来源与其围岩晚三叠世中细粒二长花岗岩有密切关系。

4 成矿模式

本矿床未获得直接成矿年龄。区内岩浆岩活动频繁，具多期次侵入作用，主要为一套中酸性侵入体，岩石类型主要为晚三叠世中细粒花岗岩、似斑状二长花岗岩、花岗闪长岩和少量分布的闪长岩、片麻状石英闪长岩，早白垩世中细粒二长花岗岩、花岗闪长岩等岩浆活动阶段。矿体为含金石英脉，围岩为晚三叠世中细粒二长花岗岩，有中细粒花岗闪长岩。矿化类型以褐铁矿化为主，有少量黄铁矿化。同位素研究表明，成矿物质来源于围岩，与晚三叠世中细粒二长花岗岩具有密切的联系，在晚期石英脉侵入过程中，含矿热液随之运移至减压空间并沿着断裂和裂隙上升，形成金多金属矿化体，明显受控于石英脉。前人总结了区内典型矿床小佟家堡子、高家堡子金银矿床，认为其形成于三叠纪。推测成矿时代晚于该期石英脉，因此将成矿时代初步定为燕山期。

前人在区域做了大量的研究工作，关于铅锌矿床、金矿床、银矿床的成矿作用和矿床类型存在多重认识，主要观点有古元古代喷流沉积型矿床、微细浸染型金矿床（刘国平和艾永富，1998；刘志远等，2007）、火山喷流韧性剪切-岩浆热液叠加矿床（刘先利等，2000）、中生代地下热卤水渗滤型金矿（王文清和曲亚军，2000）、浊积岩型金矿床（陈江，2002）等。

古元古代晚期的海底喷流、热水作用与成矿（图4）：古元古代时期，在高家峪岩组晚期—盖县岩组初期，沿青城子同沉积断裂构造发生海底喷流活动，伴随着热水作用形成热水沉积岩的同时，从地壳深部或下伏太古宙地层中携带大量金、铅、锌、银、铜、锑等成矿物质沉淀富集，形成多金属矿床的初始矿源层和部分贫矿体（王魁元，1994）。

图4 金家东沟金成矿模式图

区域变质作用及变形作用与成矿：古元古代末期，区域大范围发生吕梁运动，导致本区的含矿建造发生角闪岩相—绿片岩相区域变质、褶皱变形和韧塑性剪切变形（李三忠，1996）。该古元古代造山带由核部隆起、拆离型韧性剪切带、上部盖层组成（刘永江等，1998）。在该运动中，本区温度升高和压力增大，促使含矿建造内初始矿体或矿源层中成矿物质重新结晶，形成具有工业价值的层状矿体。同时含矿建造的变质变形作用使岩层粒间水和矿物结晶水混合，生成变质热液和变质流体，这种流体促使金、铅、锌、银等成矿元素发生活化、迁移，并在褶皱轴部轴面片理发育部位或韧性剪切带内的微细裂隙中进行富集和沉淀，形成多金属脉状矿体。

中生代构造-岩浆活动叠加对矿床（矿体）的改造：印支-燕山期发生的构造岩浆活动在本区延续时间约为210～67Ma，自印支早期至燕山晚期均有活动（刘国平和艾永富，1998）。岩浆岩由南部岩基—中部岩株—北部岩脉，岩相上由南至北依次为深成、中深成、浅成、超浅成，岩浆岩成分由富钾演化为富碱质。印支-燕山期强烈的构造岩浆活动，带来了大量的热量能源，促使矿源层的金、银、铅锌等成矿物质活化迁移，形成含矿热液，并使其沿着含矿层中的有利构造空间沉淀就位，进而形成矿床。如燕山期富碱性的岩浆及期后热液对围岩的强烈硅化、钾化交代作用，形成交代型金矿床，印支-燕山期构造岩浆活动晚期形成的蚀变煌斑岩型金矿体，以及岩浆岩本身部分成矿物质的加入形成的热液型金矿床，而金家东沟金矿床的出现恰恰与此吻合，即燕山晚期沿构造石英脉的充填，将晚三叠世花岗岩矿源层中的金、银等成矿物质活化、迁移，在有利构造位置发生沉淀，形成金多金属矿床。

5 结论

（1） 金家东沟金多金属矿床矿体总体走向约NE60°，为矿化蚀变石英脉，以褐铁矿化为主，有少量黄铁矿化，矿脉宽度1～2.5 m，矿体可见延伸100 m 左右，呈脉状-网脉穿插构造裂隙或围岩晚三叠世中细粒二长花岗岩的裂隙中。Au 品位为0.033×10-6～17.4×10-6，Ag 品位为0.14×10-6～396×10-6。

（2） S 同位素测试结果显示，金家东沟金多金属矿床中的黄铁矿的δ34SV-CDT为5.04‰～5.32‰，均值为5.21‰，极差为0.28‰，δ34SV-CDT（‰）变化幅度较小，δ34SV-CDT均为正值。这与青城子矿集区小佟家堡子金矿、高家堡子和林家三道沟金银矿床区别很大。该矿床的S 来源与其围岩晚三叠世中细粒二长花岗岩有密切关系。

（3） 金家东沟金多金属矿床的成矿模型为燕山晚期沿构造石英脉的充填，将晚三叠世花岗岩矿源层中的金、银等成矿物质活化、迁移，在有利构造位置发生沉淀，进而成矿。

致谢野外工作得到辽宁省地质矿产研究院有限责任公司吴文彬、王玉平、李超、李海洋等同志的帮助，测试工作得到辽宁省地质矿产研究院有限责任公司化验室和河北省区域地质调查所化验室的支持，在此一并表示感谢。