辽东地区王家崴子金矿古元古代金预富集矿化事件

俞炳 王永彬 曾庆栋 陈伟军 杨进辉 周伶俐 孙国涛 陈沛文

辽东半岛位于华北克拉通东北部,东西分别以鸭绿江断裂带和郯庐断裂带为界,是我国重要的金矿产地。金矿床主要分布在青城子、五龙、猫岭等矿集区内(Yuetal., 2018; 曾庆栋等, 2019; Zhangetal., 2022a),累计已探明金资源量>500t。相比于具有相似地质特征和演化历史的胶东地区,辽东半岛的勘查深度和探明资源量均较小,深部资源成为我国地球科学研究的热点(朱日祥等, 2015; 曾庆栋等, 2019; 姚晓峰等, 2021; 俞炳, 2023)。众多地质工作者对辽东半岛金矿床进行了大量的研究,尤其是对主要分布于青城子和五龙矿集区内的众多金矿床开展了大量的控矿构造机制(肖世椰等, 2018; Liuetal., 2020a; 于婳等, 2021)、成岩成矿时代(刘军等, 2018a; Yuetal., 2020; Fengetal., 2022)、成矿流体和成矿物质来源(Yuetal., 2018; Liuetal., 2019)、金迁移沉淀和富集机制(Sunetal., 2020; Weietal., 2021; Fengetal., 2023)、矿床成因(Yuetal., 2018, 2020; Zhangetal., 2019; Sunetal., 2020)、成矿潜力和找矿方向(俞炳等, 2020, 2021; 刘建民等, 2021; 张拴宏等, 2022; Zhengetal., 2022)等方面研究工作,取得了一系列较为一致的成果。然而,对于猫岭金矿集区内的众多金矿床关注较少,往往聚焦于区内大型猫岭金矿床,研究程度也较弱,且主要存在着2种不同的观点。认识分歧在成矿物质来源方面主要有来源于辽河群盖县组(孙宝亮等, 2000, 2001; 喻钢等, 2005; 刘军等, 2018b)还是来源于深部成矿热液(Zhangetal., 2017, 2022b);在成矿时代方面主要集中在古元古代(喻钢等, 2005; 刘军等, 2018b)还是早侏罗世(Zhangetal., 2017, 2022b);在矿床成因方面主要为变质热液成因(王宏和国家辉, 1992; 孙宝亮等, 2000; 张朋等, 2013)还是岩浆热液成因(余昌涛等, 1992; Zhangetal., 2017, 2022b; 刘军等, 2018b)。由于这些关键地质问题长期以来均未得到有效约束,相比于青城子和五龙金矿集区内的金矿床最新研究进展,猫岭金矿集区内的金矿床研究认识明显滞后,这极大地限制了辽东半岛金矿床的当前理论研究水平及下一步找矿勘查工作部署。尤其是古元古代辽河群盖县组地层产出大量金矿(曾庆栋等, 2019; Fengetal., 2019; Cuietal., 2022; 俞炳, 2023),但盖县组对该地区金成矿起多大的作用仍有待深入研究。

王家崴子金矿床地处辽宁省盖州市卧龙泉镇金厂沟村,位于猫岭金矿集区内,是一处已探明的赋存于辽河群盖县组中的中型(>5t)石英脉型金矿床,矿体金平均品位达9.19g/t(冯啸宇等, 2009)。前人仅对王家崴子金矿床的矿床地质特征(冯啸宇等, 2009; 吴文彬等, 2022)、构造演化(于莉, 2018)、金赋存状态(冯啸宇等, 2009)、矿床成因及成矿模式(郝瑞霞, 1991; 郝瑞霞和彭省临, 1998, 1999; 孙宝亮等, 2001)和找矿方向(徐山等, 2012; 吴文彬等, 2022)等开展过初步研究。但对于王家崴子金矿床的金赋存状态、成矿物质来源和矿床成因等关键科学问题仍不清楚。

随着原位微区分析技术的快速发展,使得LA-ICP-MS单点和扫面微量元素分析以及LA-MC-ICP-MS原位S-Pb同位素分析技术(Largeetal., 2009; Koglinetal., 2010; 范宏瑞等, 2018; 周伶俐等, 2019),在示踪成矿物质来源,厘定成矿流体性质,刻画精细成矿过程,以及约束矿床成因等方面显示出巨大优势。因此,本文以王家崴子金矿床为研究对象,立足详实的野外观察的基础上,对与金密切相关的硫化物开展LA-ICP-MS单点和扫面微量元素分析和LA-MC-ICP-MS原位S-Pb同位素分析工作,查明金的赋存状态,探讨成矿物质的来源,剖析盖县组地层与金成矿的关系,进而尝试约束该矿床的成因类型,为猫岭金矿集区乃至辽东半岛下一步开展金矿成矿预测和找矿勘查提供理论基础。

1 区域地质背景

猫岭金矿集区位于辽东半岛的西南部(图1),在大地构造位置上处于华北克拉通东北部。猫岭金矿集区内分布有大型猫岭金矿床、中型王家崴子金矿床以及众多小型金矿床或金矿点(图1),共同构成了当前辽东半岛最为重要的3个金矿集区之一。

矿集区内出露地层主要为古元古代辽河群盖县组和第四系(图1)。其中,盖县组是一套海相陆源碎屑岩-碳酸盐岩沉积建造,岩性具体可分为上下两段,一段为含十字石片岩类夹变质砂岩,二段为含绢云母片岩类夹变质砂岩。盖县组是猫岭金矿集区乃至辽东半岛最重要的赋矿地层(曾庆栋等, 2019; Sunetal., 2020; 吴文彬等, 2022; Yuetal., 2022)。

矿集区内岩浆活动十分发育,以中生代侵入岩为主。卧龙泉岩体在矿集区内广泛分布,呈岩基状侵入到盖县组地层中,面积约90km2,岩性为黑云母二长花岗岩,锆石U-Pb年龄为～194Ma(张朋等, 2015)。猫岭岩体仅在矿集区南部出露,面积约0.4km2,岩性为黑云母花岗岩,锆石U-Pb年龄为～196Ma(Zhangetal., 2017)。卧龙泉和猫岭岩体具有较为相似的主微量和稀土元素地球化学特征,一致的冷却结晶年龄,表明它们是在同一期岩浆事件中形成的(Zhangetal., 2017)。此外,矿集区西南和东南区域还分别发育少量三叠纪正长岩、闪长岩和花岗闪长岩。各类脉岩仅在矿集区内零星出露,主要有花岗斑岩、闪长岩、闪长玢岩和煌斑岩脉等,这些脉岩主要呈NNE和NW向产出。

矿集区内断裂构造发育,主要由NNE-NE向、NWW-NW向和近NS向断裂构成了完整的区域断裂构造格架。其中,NNE-NE向断裂构造最为发育,倾向NW或SE,倾角60°～85°,为区域主要的控矿和赋矿构造(吴文彬等, 2022)。

2 矿床地质

矿区内出露地层为古元古代辽河群盖县组和第四系(图2)。盖县组地层在矿区内以一岩段为主,岩性主要为云母石英片岩,含少量黑云石英片岩、含十字石云母石英片岩、十字石二云母片岩、夕线二云片岩、黑云片岩夹大理岩等。该地层大体走向北西,倾向北东,产状为25°～35°∠45°～70°(吴文彬等, 2022)。第四系主要为腐殖土、黏土、砂土、砂砾土和砾石。其中,矿体主要赋存在盖县组一岩段的云母石英片岩中(孙宝亮等, 2000; 吴文彬等, 2022)。

图2 王家崴子金矿床地质简图(据吴文彬等, 2022修改)

矿区内断裂主要为一系列近平行的NW向韧性剪切带(图2),这些韧性剪切带长约1500m,宽多在800～5000m,贯穿整个矿区,倾向NE,倾角为45°～70°。含金石英矿脉主要赋存在该组NW向韧性剪切带中。

矿区内仅见少量煌斑岩(图2)、闪长玢岩、细晶岩和石英斑岩脉等,在位于该矿床东北部2.5km处发育有早侏罗世卧龙泉岩体(图1),该岩体可能与王家崴子金成矿密切相关(郝瑞霞和彭省临, 1998, 1999)。

金矿床主要由Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号3条金矿带组成,各矿带在空间上以300～350m的距离近等距平行产出,各金矿带均有多条含金石英脉组成。金矿脉多呈脉状、薄脉状和扁豆状(图2、图3)。其中,Ⅰ号为主金矿带由6条赋存在该NW向韧性剪切带中的Ⅰ1、Ⅰ2、Ⅰ3、Ⅰ4、Ⅰ5、Ⅰ6含金石英矿脉组成。Ⅰ号金矿带长约1500m,宽为200～400m,其中Ⅰ3-10为当前主要矿体长461m,倾向延深287m,赋存标高为-511～-223m,倾向NNE,倾角为65°～85°,矿体平均厚度为0.89m,金平均品位11.66g/t(吴文彬等, 2022)。

图3 王家崴子金矿160勘探线深部采矿巷道工程地质剖面图(据吴文彬等, 2022修改)

矿石类型以含金石英脉型为主(图4a-c),含少量蚀变岩型(图4d)。金属矿物以黄铁矿为主(图4),次为方铅矿、闪锌矿、毒砂和黄铜矿,并含少量的磁黄铁矿、褐铁矿、辉铜矿、黝铜矿、银金矿和金银矿。脉石矿物以石英为主,次为绢云母、绿泥石、方解石和白云母,局部见少量的黑云母和电气石。金以可见金的形式存在(图4g, h),以裂隙金为主,包体金和晶隙金少量。金矿物以银金矿为主,次为金银矿,金成色为297～750(郝瑞霞等, 1998)。金矿物形态以各种粒状为主,占47.2%,其次为树枝状(16.0%)、长粒状(15.1%)、针状(15.1%)和片状(6.6%)。金的粒度以中-细粒为主,微粒次之,粗粒极少(冯啸宇等, 2009)。

图4 王家崴子金矿床矿石和矿相学特征

围岩蚀变类型主要有绢英岩化、硅化、黄铁矿化、绢云母化、绿泥石化和碳酸盐化,其中硅化和黄铁矿化与金矿化关系密切(郝瑞霞和彭省临, 1999)。围岩蚀变具有分带性,从矿体中心向外依次存在着强硅化→黄铁矿化→绢英岩化→绢云母化→绿泥石化→碳酸盐化的分带过渡(冯啸宇等, 2009)。

根据矿物共生组合特征及相互穿切关系,可将王家崴子金矿床划分为早期石英±黄铁矿、中期石英-多金属硫化物和晚期石英±黄铁矿-碳酸盐阶段。早期阶段以大量石英为主(图4a),含少量黄铁矿。黄铁矿为浅黄色,不规则或粗粒立方体自形晶。中期阶段广泛发育各类金属硫化物(图4b),包括黄铁矿、闪锌矿、方铅矿、毒砂、黄铜矿和金矿物等。黄铁矿为灰黄色,半自形-他形晶和集合体。晚期阶段以大量石英和方解石为主(图4c),含少量黄铁矿。黄铁矿为深黄色,细粒半自形-他形晶(郝瑞霞等, 1998)。

3 样品采集及分析方法

3.1 样品采集

在野外地质观察的基础上,对王家崴子金矿床3个不同成矿阶段的矿石样品进行了系统采样。对采集到的矿石样品首先进行150mm厚度的激光片磨制,接着对这些激光片开展单偏光显微镜反射光和扫描电镜背散射图像观察。由于早期的石英±黄铁矿阶段和晚期的石英±黄铁矿-碳酸盐阶段中的矿石样品的激光片中所含金属硫化物极少,不具备对这2个阶段开展相应的原位微区分析工作,相反,大量金属硫化物出现在中期的石英-多金属硫化物阶段中。因此,本次研究仅对来自于中期的石英-多金属硫化物阶段的激光片开展原位S-Pb和微量元素分析工作。

3.2 LA-MC-ICP-MS硫同位素分析

硫化物原位S同位素测试在西北大学进行,使用仪器为配备RESOlution M-50 193nm ArF激光剥蚀系统的Nu Plasma 1700型多接收等离子体质谱仪。测试过程中使用条件为:能量密度3.8J/cm2,剥蚀频率3Hz,黄铁矿和闪锌矿激光束斑直径30μm,方铅矿37μm。测试数据校正使用“标样-样品-标样”交叉测试方法。黄铁矿、闪锌矿和方铅矿的标样分别使用Py-4、NBS123和CBI-3(Chenetal., 2017)。整个测试过程包括30s的背景收集、50s的数据收集和75s的清洗时间。

3.3 LA-MC-ICP-MS铅同位素分析

硫化物原位Pb同位素测试在西北大学进行,使用仪器为配备RESOlution M-50 193nm ArF激光剥蚀系统的Nu Plasma Ⅱ型多接收等离子体质谱仪。测试过程中黄铁矿使用条件为:激光束斑直径120μm,能量密度7J/cm2,剥蚀频率7Hz;方铅矿使用条件为:激光束斑直径9μm,能量密度7J/cm2,剥蚀频率3Hz。数据采集使用静态时序分析模式,积分时间为0.2s。整个测试过程包括30s的背景收集、50s的数据收集和40s的清洗时间。

3.4 LA-ICP-MS微量元素分析

黄铁矿微量元素测试在爱尔兰都柏林圣三一学院进行,使用仪器为配备193nm ATLEX 300LR ArF激光剥蚀系统的Thermo Fisher Scientific iCAP-Qc型四极杆等离子体质谱仪。在单点测试过程中使用条件为:激光束斑直径35μm,能量密度1.0J/cm2,剥蚀频率6Hz。整个测试过程包括30s的背景收集、35s的数据收集和30s的清洗时间。在扫面测试过程中使用条件为:方形激光束斑直径20μm×20μm,能量密度1.0J/cm2,扫描速率20μm/s,剥蚀频率40Hz。外标使用USGSMass-1、BCR和UQAC校正,内标使用电子探针测定的Fe含量校正。黄铁矿微量元素单点和扫面数据由Iolite软件处理完成(Patonetal., 2011)。

4 测试结果

4.1 LA-MC-ICP-MS硫同位素分析结果

王家崴子金矿床共计测试了中期成矿阶段的15个硫化物原位S同位素值,测试结果见表1和图5a。9个黄铁矿的δ34S值为10.3‰～11.5‰,3个闪锌矿的δ34S值分别为10.1‰、10.4‰和10.8‰,3个方铅矿的δ34S值分别为8.2‰、8.4‰和8.7‰。

表1 王家崴子金矿床硫化物LA-MC-ICP-MS S同位素测试结果

图5 王家崴子金矿床硫化物硫同位素组成(a)与辽东地区金矿床矿石和围岩的硫同位素(b)对比数据来源:刘先利等, 2000; 肖鹏, 2017; 刘军等, 2018b; Yu et al., 2018, 2021, 2022; Feng et al., 2019; Liu et al., 2020b; Sun et al., 2020, 2022, 2023; Chen et al., 2022; Zhang et al., 2022b, 2023; Li et al., 2023

4.2 LA-MC-ICP-MS铅同位素分析结果

王家崴子金矿床共计测试了中期成矿阶段的13个硫化物原位Pb同位素值,测试结果见表2和图6。11个方铅矿的208Pb/204Pb、207Pb/204Pb和206Pb/204Pb比值分别为39.000～39.017、15.691～15.700和18.623～18.664,2个黄铁矿的分别为39.045～39.084、15.705～15.707和18.634～18.635。

表2 王家崴子金矿床硫化物LA-MC-ICP-MS Pb同位素测试结果

图6 王家崴子金矿床硫化物及其围岩铅同位素组成图解(铅演化线据Zartman and Doe, 1981)

4.3 LA-ICP-MS微量元素分析结果

王家崴子金矿床中期成矿阶段黄铁矿LA-ICP-MS微量元素单点分析测试结果见表3和图7。中期成矿阶段黄铁矿明显亏损Co(≤4.15×10-6)、Ni(≤11.30×10-6)、Se(≤0.53×10-6)、Mo(≤0.04×10-6)、Te(≤0.10×10-6)、W(≤0.17×10-6)和Bi(≤0.01×10-6),较为富集Cu(0.36×10-6～900×10-6)、Zn(bdl～3790×10-6)、As(16.90×10-6～15500×10-6)、Sn(bdl～1050×10-6)、Au(0.02×10-6～16.80×10-6)和Pb(0.27×10-6～4060×10-6)元素。微量元素扫面结果显示(图8)中期成矿阶段自形-半自形黄铁矿颗粒Fe含量较为均一,As和Au主要富集在黄铁矿核部,具有明显的核边分带特征;Te和Bi含量基本都低于检出限;Ag、Cu、Pb和Sb等元素在黄铁矿中往往以显微包裹体的形式存在;此外,As、Au、Ag、Co、Ni、Cu、Pb和Sb元素沿着黄铁矿裂隙及其边部较为富集。

表3 王家崴子金矿床黄铁矿LA-ICP-MS微量元素分析测试结果(×10-6)

图7 王家崴子金矿床黄铁矿微量元素含量箱形图

图8 王家崴子金矿床黄铁矿颗粒微量元素扫面图

5 讨论

5.1 金的赋存状态

金往往以可见金和不可见金的形式主要赋存在黄铁矿颗粒中(Cook and Chryssoulis, 1990; Reichetal., 2005; Ciobanuetal., 2012)。在王家崴子金矿床中,可见大量的可见金颗粒,并主要以裂隙金的形式沿着黄铁矿、黄铜矿和石英裂隙生长,或以包体金和晶隙金的形式赋存在黄铁矿和石英中。LA-ICP-MS微量元素单点分析显示中期成矿阶段黄铁矿明显富集Au(0.02×10-6～16.8×10-6)和As(16.9×10-6～15500×10-6)。金在黄铁矿中的分配系数与As含量的多少密切相关,即Au-As耦合置换是Au沉淀的关键(Cabrietal., 1989; Cook and Chryssoulis, 1990; Morishitaetal., 2018; Kusebauchetal., 2019)。一方面,Au会在富As(高As含量)流体中优先沉淀出来(Vouteetal., 2019);另一方面,As通常可以以As-替代黄铁矿中的S-(Reichetal., 2005; Deditiusetal., 2014),致使黄铁矿晶格破坏,Au更易进入黄铁矿晶格中。微量元素扫面结果显示(图8)黄铁矿中As和Au具有很好的对应关系,表明As对王家崴子金矿床中不可见Au具有重要的控制作用。其中,黄铁矿的核部明显富集Au和As,指示了Au和As会优先从成矿流体中进入到黄铁矿晶格内,致使其核部明显富集这些成矿元素。随着成矿作用的持续进行,这些元素在成矿流体中逐渐亏损。而其他微量元素,如Cu、Pb、Zn、Ag和Sb等则开始沉淀,致使其边部亏损Au但富集Cu、Pb、Zn、Ag和Sb。黄铁矿As-Au投图显示(图9a),其Au/As比值均落在了金溶解度曲线之下(Reichetal., 2005),这表明王家崴子金矿床中数量可观的不可见金是以Au+的形式赋存于富As黄铁矿的晶格之中。因此,黄铁矿的深入研究对揭示金的成因具有重要意义。

图9 王家崴子金矿床黄铁矿Au-As(a)和Co-Ni(b)关系图解

5.2 成矿物质来源

王家崴子金矿床中期成矿阶段的硫化物δ34S值范围较窄,集中在8.2‰～11.5‰,明显高于典型岩浆硫范围(0±3‰, Ohmoto, 1972),从而排除了王家崴子金矿床为单一的岩浆硫来源,可能有其他的高δ34S硫源的贡献。王家崴子金矿床硫同位素值相对集中,与辽东重要赋矿围岩盖县组地层、毗邻的猫岭岩体和众多金矿床的硫同位素值范围高度重叠(图5b),如高家堡子金矿(刘先利等, 2000)、东堡子金矿(Chenetal., 2022)、小佟家堡子金矿(Liuetal., 2020b; Sunetal., 2022; Lietal., 2023)、林家三道沟金矿(Sunetal., 2023)、四道沟金矿(Fengetal., 2019)和猫岭金矿(刘军等, 2018b; Zhangetal., 2022b),而这些金矿床的硫源普遍被认为有盖县组地层的重要贡献(曾庆栋等, 2019; Yuetal., 2022; Zhangetal., 2022a)。值得注意的是,王家崴子金矿床δ34S值与新甸金矿床δ34S值高度一致,而最新的研究表明古元古代辽河群盖县组地层为新甸金成矿提供了充足的硫源(Yuetal., 2022)。因此,王家崴子金矿床的高δ34S值硫源可能主要来源于盖县组地层。

王家崴子金矿床中期成矿阶段的硫化物具有相似的Pb同位素组成,分布范围集中,相对均一,表明王家崴子金矿床具有相同的Pb来源。在206Pb/204Pb-207Pb/204Pb 图解中(图6a),王家崴子金矿床所有数据点都落在上地壳演化线附近。在206Pb/204Pb-208Pb/204Pb 图解中(图6b),所有数据点都更为趋近造山带或上地壳演化线。其中,造山带Pb来源往往被认为是壳源Pb和幔源Pb混合作用的结果,在Pb同位素示踪构造模式时,数据点落在造山带增长线上方的样品,其Pb来源往往包含上地壳成分(Zartman and Doe, 1981)。Pb同位素图解表明王家崴子金矿床Pb主要来源于浅部上地壳,幔源Pb贡献则有限,这可能是由于王家崴子金矿床在成矿过程中大量萃取了上地壳地层围岩中的Pb。值得注意的是,王家崴子金矿床Pb同位素与毗邻的卧龙泉岩体和猫岭岩体Pb同位素落在不同的区间(图6),排除了王家崴子金矿床Pb主要来源于这些早侏罗世岩浆热液活动的可能;但他们均落在古元古代辽河群盖县组地层Pb同位素组分范围内(图6),表明盖县组地层是区域岩浆活动和王家崴子金矿床重要的Pb源。

前人研究表明黄铁矿中的Co和Ni的含量及其Co/Ni比值通常可以用来判断黄铁矿的成因及流体的性质。一般而言,岩浆热液成因的黄铁矿Co/Ni比值通常>1,而沉积成岩作用形成的黄铁矿往往具有较低(<1)的Co/Ni比值(Campbell and Ethier, 1984; Braliaetal., 1979; Reichetal., 2016)。王家崴子金矿床中期成矿阶段黄铁矿LA-ICP-MS微量元素单点分析显示其Co/Ni比值为0.03～15.71,有且仅只有5个点>1(图9b),这表明可能黄铁矿主要为沉积变质热液成因,但是有部分岩浆热液活动参与了王家崴子金成矿作用。这也与黄铁矿中低的Te/Au比值指示其主要为沉积变质热液成因黄铁矿(<1, Belousovetal., 2016)相一致。

综合考虑硫化物原位S-Pb同位素及黄铁矿Co/Ni和Te/Au比值,结合盖县组地层是猫岭金矿集区乃至辽东地区最为重要的赋矿围岩(曾庆栋等, 2019; Sunetal., 2020; 吴文彬等, 2022; Yuetal., 2022),我们认为盖县组地层为辽东金矿(包括王家崴子)提供了重要的成矿物质。

5.3 矿床成因

相对于辽东地区青城子和五龙矿集区,前人对猫岭矿集区的研究有限,尤其是缺乏精确的成矿年龄(包括王家崴子)。已有的研究仅对于毗邻的猫岭金矿床开展过硫化物Re-Os(喻钢等, 2005)和Rb-Sr(刘军等, 2018b; Zhangetal., 2022b)以及黑云母Ar-Ar(Zhangetal., 2017)年代学研究,但获得了截然不同的测试结果,分别为古元古代(2316～2287Ma)和早侏罗世(～189Ma)。前者分析方法封闭温度相对较高,与赋矿的盖县组地层成岩年龄相近;而后者分析方法封闭温度相对较低,与矿集区内岩浆岩年龄相近,这是否暗示猫岭矿集区内存在着多期矿化事件,尤其是否存在古元古代金预富集,值得进一步深入研究。

本次研究的王家崴子金矿床主要产出于盖县组地层中,为一套浅-中变质碎屑岩-碳酸盐岩沉积建造,明显受NW向韧性剪切带控制,并形成于已知的卧龙泉岩体附近。我们的研究表明,王家崴子金矿床金成矿与盖县组地层密切相关,S-Pb同位素显示大量成矿物质和成矿元素主要来自于盖县组地层,而黄铁矿中低Co/Ni和Te/Au比值推断成矿流体以沉积变质热液为主。另外富As黄铁矿中赋存有数量可观的不可见金,而且相对较低的金成色(297～750)指示了其形成于温度相对较低的成矿环境(Morrisonetal., 1991; Liu and Beaudoin, 2021)。这些地质特征与已有的类卡林型金矿(Asadietal., 2000; 张复新等, 2001; Muntean, 2018)的成矿模式高度吻合。结合邻区猫岭金成矿年代学数据,我们认为王家崴子金矿床存在着一期早期(古元古代)预富集作用,这也与盖县组地层具有高的Au元素异常背景值(～107×10-9, 彭省临和杨德江, 1996)相吻合,盖县组地层作为重要矿源层参与金成矿。

值得一提的是,该地区在中生代发生了大规模的岩浆活动,尤以呈岩基状侵入到盖县组地层中的卧龙泉岩体为代表。在这一过程中,早侏罗世岩浆热液活动为该地区金成矿提供了大量的成矿物质和成矿元素(Zhangetal., 2017, 2022b)。考虑到王家崴子金矿床距离这些相关的早侏罗世岩体较近,且部分黄铁矿中Co/Ni比值大于1,因此在王家崴子金成矿过程中,早侏罗世岩浆热液活动可能提供了部分成矿流体和成矿物质,更为重要的是提供了一个热源,致使在成矿过程中与地层围岩不断发生强烈的水岩相互作用,大量萃取了盖县组地层中早期(古元古代)预富集的成矿物质和成矿元素,致使王家崴子金矿床的成矿流体和成矿物质呈现出与盖县组地层围岩较为一致的特征,该富Au成矿流体最终在构造薄弱部位(韧性剪切带)富集形成大量可见Au,形成王家崴子金矿床。这也与我们本次研究得到的硫化物原位S-Pb同位素和黄铁矿微量元素特征相吻合。

6 结论

(1)在王家崴子金矿床中,金主要以大量可见金为主,以Au+的形式赋存在富砷黄铁矿晶格之中的不可见金也是王家崴子金矿床的重要来源。

(2)王家崴子金矿床硫化物S-Pb同位素特征,与盖县组地层范围重叠,结合黄铁矿低Co/Ni和Te/Au值,推断成矿物质主要来源于盖县组地层,可能还有部分岩浆热液活动参与了王家崴子金成矿作用。

(3)王家崴子金矿床存在着一期古元古代金预富集作用和一期早侏罗世岩浆热液金成矿作用,晚期的早侏罗世岩浆热液活动大量萃取了盖县组地层中早期预富集的成矿物质和成矿元素,王家崴子金矿床属于类卡林型金矿床。

(4)盖县组地层具有高的Au元素异常背景值,是辽东地区最为重要的赋矿围岩,其作为重要的矿源层参与辽东地区金矿床的金成矿作用,需要在今后的找矿勘查工作中加以重视。

致谢感谢德国维尔茨堡大学的Hartwig E. Frimmel教授,Stefan Höhn博士和Peter Späthe工程师在激光片磨制中给予的帮助和论文撰写过程中进行的有益交流。感谢西北大学陈开运和包志安老师在硫化物S-Pb同位素分析测试过程中给予的指导和帮助。感谢爱尔兰都柏林圣三一学院的Sean H. Mcclenaghan和Foteini Drakou博士在黄铁矿微量元素分析测试过程中给予的指导和帮助。感谢辽宁省地质矿产研究院的吴文彬高级工程师在本文成文过程中进行的有益交流。感谢两位匿名审稿人花费宝贵的时间认真审阅本文,使本文有了明显的提升。