冀東-遼西地區(qū)喜峰口-叨爾登金成礦帶的成礦機(jī)理

劉殿忠，靳曉新，王勇，劉靖洲，王禹翔

（1.遼寧省有色地質(zhì)局105隊(duì)，遼寧葫蘆島 125000；2.遼寧省有色地質(zhì)局108隊(duì)，遼寧沈陽 110000）

冀東-遼西地區(qū)喜峰口-叨爾登金成礦帶的成礦機(jī)理

劉殿忠1，靳曉新1，王勇1，劉靖洲1，王禹翔2

（1.遼寧省有色地質(zhì)局105隊(duì)，遼寧葫蘆島 125000；2.遼寧省有色地質(zhì)局108隊(duì)，遼寧沈陽 110000）

喜峰口-叨爾登金成礦帶上的金礦床產(chǎn)出空間各不相同，礦床的圍巖有花崗巖、變質(zhì)巖及沉積巖.礦體的分布均受控于斷層破碎帶，礦床成因與熱液有關(guān).通過對鉛、硫以及包裹體水同位素的研究，確定了金礦在成礦時(shí)間上與燕山期花崗巖一致，成礦熱液中的水主要來源于花崗巖，成礦物質(zhì)黃鐵礦中的硫來源于花崗巖.因此說明研究區(qū)的金礦為燕山期花崗巖期后熱液成因.產(chǎn)于地殼深部的富含成礦物質(zhì)的花崗巖漿在上侵過程中同化了部分太古宙變質(zhì)巖并從中汲取了成礦物質(zhì)，將其帶到地殼淺部，最后沿構(gòu)造裂隙充填成礦.

喜峰口-叨爾登金成礦帶；金礦；成礦機(jī)理；冀東-遼西

喜峰口-叨爾登金成礦帶上分布著眾多金礦床，關(guān)于這些金礦的成因，有學(xué)者將其劃分為變質(zhì)熱液型和巖漿熱液型，也有學(xué)者將其劃分為金廠峪式和峪耳崖式［1］.筆者基于在遼西多年的金礦找礦工作，并結(jié)合前人的資料，對峪耳崖、柏杖子、金廠峪具有代表性的3類礦床進(jìn)行總結(jié)，提出該金成礦帶金礦的成礦機(jī)理，以期對該地區(qū)金礦的找尋有所啟迪.

1 成礦背景

喜峰口-叨爾登金礦成礦帶地處華北地臺(tái)北緣燕遼沉降帶冀東隆起內(nèi)［2］（圖1）.本區(qū)在漫長的地質(zhì)演化過程中經(jīng)歷了多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，構(gòu)造十分復(fù)雜，褶皺和斷裂相當(dāng)發(fā)育.區(qū)內(nèi)大面積出露有太古宙高變質(zhì)巖相的麻粒巖、混合巖和角閃巖相的片麻巖以及中新元古界濱、淺海相沉積巖.太古宙變質(zhì)巖經(jīng)原巖恢復(fù)表明，巖石由具洋殼特性的基性—超基性火山巖和碎屑巖沉積組成.

喜峰口-凌源北東向深大斷裂，在區(qū)域上具有長期性和繼承性特點(diǎn).由于斷裂的多期次活動(dòng)，致使早期的變質(zhì)巖類經(jīng)動(dòng)力變質(zhì)作用形成綠泥石片巖帶，后又有基性、中基性大巖墻進(jìn)行了充填.該斷裂帶控制著區(qū)域上燕山期花崗巖帶的分布.

圖1 研究區(qū)地質(zhì)圖Fig.1 Regional geologic map of the study area

區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)頻繁，太古宙因地殼較薄，以基性火山巖最為發(fā)育，晚期有巖漿巖侵入，構(gòu)成了太古宙變質(zhì)巖系物質(zhì)基礎(chǔ).海西期末巖漿活動(dòng)有所增強(qiáng)，尤其是燕山期，巖漿活動(dòng)十分強(qiáng)烈，主要以中—酸性巖漿巖為主，多以巖株產(chǎn)出，沿大斷裂帶的次級(jí)構(gòu)造侵入.同時(shí)這一時(shí)期的巖脈也十分發(fā)育，絕大多數(shù)巖脈分布于巖體內(nèi)和巖體的內(nèi)外接觸帶附近.

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 金礦的礦化類型

在該成礦帶上，自南至北分布著眾多金礦床、點(diǎn)（圖1），其礦化類型可歸納為如下3類.

1）峪耳崖型

峪耳崖型金礦礦體直接產(chǎn)在燕山期花崗巖體內(nèi)，礦體的分布受花崗巖體控制（圖2）.礦化類型為浸染狀黃鐵礦硅化花崗與石英脈復(fù)合型，石英脈密集處礦化集中.金礦體受控于花崗巖體內(nèi)的蝕變斷裂破碎帶、節(jié)理帶以及巖體的接觸帶.圍巖蝕變主要有硅化、鐵錳碳酸鹽化、綠泥石化及蛇紋石化.主要礦石礦物為黃鐵礦，次為黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦、磁黃鐵礦等.脈石礦物有石英、絹云母、綠泥石、碳酸鹽等.金以自然金為主，多賦存在黃鐵礦、石英的裂隙中.代表金礦有峪耳崖金礦、牛心山金礦、茅山金礦等.

圖2 峪耳崖金礦剖面示意圖Fig.2 Section of the Yuerya gold deposit

2）金廠峪型

金廠峪型金礦礦體主要分布于花崗巖體附近的太古宙變質(zhì)巖的片理化帶、斷裂帶及節(jié)理裂隙帶中（圖3）［3］.圍巖蝕變主要有絹云母化（占蝕變礦物65%）、硅化、綠泥石化、碳酸鹽化及鈉長石化.硅化與金的富集關(guān)系密切.礦石礦物有黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦、輝鉬礦、磁鐵礦、磁黃鐵礦、斑銅礦等.脈石礦物為石英、鈉長石、白云石、方解石及絹云母、綠泥石.金主要以自然金、銀金礦為主，以裂隙金、包體金、晶隙金賦存與石英、黃鐵礦中.此類代表有金廠峪金礦、鏵尖子金礦、三家金礦、螞蟻溝金礦、半壁山金礦等.

圖3 金廠峪金礦剖面示意圖Fig.3 Section of the Jiangchangyu gold deposit

3）柏杖子型

柏杖子型金礦的礦體分布于花崗巖體內(nèi)及巖體外接觸帶200 m范圍內(nèi)的圍巖中（圖4）.礦化類型有浸染狀黃鐵礦硅化花崗巖型、石英脈型、石英-白云石脈型.礦體的分布嚴(yán)格受控于密集節(jié)理帶和斷裂破碎帶.花崗巖體內(nèi)的礦體以浸染狀黃鐵礦硅化花崗巖型為主，礦體厚大，其次是石英脈型礦體.石英脈型礦體有延伸到圍巖中的現(xiàn)象.圍巖中的礦體僅見石英脈型、石英-白云石脈型.圍巖蝕變主要有硅化、鉀長石化（僅花崗巖體內(nèi)）、綠泥石化、絹云母化、蛇紋石化、碳酸鹽化.硅化與金礦關(guān)系密切.礦石礦物有黃鐵礦、黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦、輝鉬礦.脈石礦物有石英、絹云母、綠泥石、白云石等.金礦以自然金、銀金礦為主，主要賦存于碎裂黃鐵礦的裂隙中，在黃鐵礦、石英晶隙中較少見.此類代表礦床有柏杖子金礦，毛家店金礦等.

2.2 穩(wěn)定同位素特征

利用前人研究成果，將以上3個(gè)類型礦床的穩(wěn)定同位素進(jìn)行分析對比，判斷其在成礦作用上的相互關(guān)聯(lián)關(guān)系.

圖4 柏杖子金礦剖面示意圖Fig.4Section of the Bozhangzi gold deposit

1）鉛同位素組成特征

前人分別在峪耳崖型金礦、金廠峪型金礦、柏杖子型金礦采集礦石鉛樣品.各類型礦床礦石鉛的分析結(jié)果列于表1.

表1 各金礦區(qū)鉛同位素分析結(jié)果Table 1 Pb isotopic composition of selected deposits

根據(jù)上述數(shù)據(jù)判斷，本區(qū)金礦床中的鉛是由206Pb/204Pb=18.338、207Pb/204Pb=15.982（新正常鉛）與206Pb/204Pb=11.956、207Pb/204Pb=13.993（古老正常鉛）混合而成的異常鉛，而且從數(shù)據(jù)分布上看，這些鉛同位素多靠近新異常鉛一端，說明鉛同位素的組成中新正常鉛高于古老的正常鉛.根據(jù)前人的計(jì)算結(jié)果，峪耳崖金礦新、老鉛同位素年齡分別為：t1=3851 Ma，t2=230 Ma.金廠峪金礦新老鉛年齡分別為：t1=3534 Ma，t2=133 Ma［1］.柏杖子金礦新老鉛年齡分別為：t1=2550 Ma，t2=138 Ma［4］.t1=3851 Ma、t1=3534 Ma應(yīng)分別代表冀東地區(qū)在這一時(shí)期發(fā)生過廣泛的構(gòu)造熱事件，古老的鉛隨巖漿由源區(qū)上升到地表，它應(yīng)代表變質(zhì)巖系原巖的年齡，而柏杖子金礦的t1=2550 Ma比本區(qū)古老的變質(zhì)巖原巖的年齡明顯要晚，但它應(yīng)代表變質(zhì)巖系原巖的年齡.而柏杖子t2=138 Ma、金廠峪t2=133 Ma和峪耳崖t2=230 Ma分別與各自礦區(qū)熱液蝕變成因的絹云母的K-Ar年齡相一致.反映這段時(shí)間應(yīng)該是礦化作用時(shí)期.

2）硫同位素組成特征

喜峰口-叨爾登金成礦帶上的金礦，黃鐵礦均占礦石礦物的95%以上.黃鐵礦中硫同位素的組成基本上代表了熱液總硫的同位素組成.各個(gè)金礦硫同位素測試成果列于表2中.

表2 硫同位素測試成果表Table 2 S isotopic composition of selected deposits

從表中分析數(shù)據(jù)不難看出：峪耳崖金礦脈中黃鐵礦δ34S值為+1.3‰～1.8‰，極差0.5‰，平均1.6‰，接近隕石硫.柏杖子花崗巖體內(nèi)金礦體脈中黃鐵礦δ34S值為+0.5‰～+1.9‰，極差1.4‰，平均1.13‰，接近隕石硫，表明硫源單一，來自巖漿巖.柏杖子圍巖中金礦脈的黃鐵礦δ34S值為-3.6‰～+10.8‰，極差14.4‰，離散度較大，反映黃鐵礦中硫的來源不同，既有巖漿來源的硫又有圍巖中硫的混入.而金廠峪金礦脈中的δ34S值為-6‰～+2.5‰，極差+8.5‰，非常接近隕石硫，表明硫主要來源于巖漿巖.

3）氫、氧同位素組成特征

前人分別在上述幾個(gè)金礦中采取含金石英脈進(jìn)行氫、氧同位素測試，其結(jié)果見表3.

從表中數(shù)據(jù)可知，金廠峪金礦有2件樣品的δDH2O和δ18OH2O的數(shù)值在δDH2O-δ18OH2O圖解中均落在不與變質(zhì)水相重疊的典型巖漿水的范圍內(nèi).一件落在變質(zhì)水與巖漿水重疊區(qū)，另一件落在巖漿水范圍以外左下方不遠(yuǎn)處.因此可認(rèn)為金廠峪金礦的成礦熱夜中的水主要來源于巖漿水.但在成礦熱液上升過程中混入了大氣降水［1］.峪耳崖金礦的δDH2O落在不與變質(zhì)水重疊的典型巖漿水范圍內(nèi)，但δ18OH2O卻落在低于巖漿水的下限（+5.5）靠近大氣降水一方，表明峪耳崖金礦成礦熱液中的水除巖漿水外，還有大氣降水［1］（圖5）.柏杖子金礦沒有測試δDH2O，但其中2件樣品δ18OH2O的數(shù)值均落在典型巖漿水的范圍內(nèi)，另一件δ18OH2O的數(shù)值為+4.74‰比巖漿水略低，雖不能準(zhǔn)確判定成礦熱液水的來源是否有變質(zhì)水，但根據(jù)相鄰成礦環(huán)境相似的峪耳崖、金廠峪的分析結(jié)果來看，柏杖子金礦的成礦熱液中的水應(yīng)與峪耳崖金礦相似，即主要來自巖漿水，并有大氣水的混入.

圖5 金廠峪-峪耳崖金礦床含金石英脈石英中的δDH2O-δ18OH2O（圖中的編號(hào)對應(yīng)于表3中的編號(hào)）Fig.5 δDH2O-δ18OH2Oof inclusion fluids in quartz from the gold deposits in Jinchangyu-Yuerya area

表3 氫氧同位素測試結(jié)果表Table 3 H and O isotopic composition of selected deposits

3 金礦的成因分析

從微觀上看，三類金礦床分布各不相同，峪耳崖型金礦只產(chǎn)于燕山期花崗巖體中，金廠峪型金礦只產(chǎn)于古老變質(zhì)巖中，而柏杖子型金礦既產(chǎn)于燕山期花崗巖中，又產(chǎn)于長城系地層中.但在宏觀上這些金礦都具有共同特點(diǎn)——與燕山期花崗巖有著緊密的聯(lián)系，遠(yuǎn)離燕山期花崗巖的地方金礦就較少或者沒有.

1）成礦時(shí)間

礦石新正常鉛的年齡和礦化蝕變礦物絹云母的K-Ar年齡相一致，并與燕山期花崗巖侵入時(shí)間相近.表明金礦的形成與花崗巖關(guān)系密切.

2）成礦熱液的來源

上述3個(gè)金礦成礦熱液中的水均來源于巖漿水，同時(shí)有大氣水的混入.說明成礦熱液主要是巖漿熱液，在巖漿熱液上侵的過程中吸收了部分大氣水.

3）成礦物質(zhì)來源

①礦物鉛同位素中新正常鉛的年齡與燕山期花崗巖年齡一致，說明新正常鉛與花崗巖有關(guān).

②礦石硫同位素絕大部分都與隕石硫接近，反映了礦石硫主要來源于花崗巖漿.而金廠峪金礦和柏杖子金礦礦石硫離散度較大，說明礦石硫有不同的來源.可能在成礦過程中有圍巖參與了成礦作用，混入了一部分圍巖硫.值得一提的是柏杖子金礦床花崗巖體內(nèi)礦石硫接近隕石，而圍巖中礦體的礦石硫就比較分散，更佐證了圍巖參與了成礦作用.

從上述分析可知，喜峰口-叨爾登金成礦帶上的礦床在空間上與燕山期花崗巖分布一致；在成礦時(shí)間上與燕山期的侵位時(shí)間相近；成礦熱液主要來源于巖漿；成礦物質(zhì)主要來源于燕山期花崗巖漿.因此說明該成礦帶的金礦是燕山期花崗巖漿期后熱液成因的金礦床.

4 金礦的成礦機(jī)理

由于中生代時(shí)期太平洋板塊向中朝板塊俯沖，本區(qū)地殼活化，由地殼深部和上地幔衍生的富含金的花崗巖漿沿深大斷裂上侵時(shí)，在巖漿的熱力作用下使部分富含金的太古宙地層同化，同時(shí)還汲取了圍巖的成礦物質(zhì)將其帶到地殼淺部，在巖漿結(jié)晶壓濾作用下，巖漿中的H2O、CO2、Cl等揮發(fā)份和Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Mo等金屬成礦組分逐漸富集形成以SiO2和H2O為主體的巖漿期后熱液.這些超臨界高溫流體在向構(gòu)造薄弱部位運(yùn)移時(shí)不斷地萃取圍巖中的各種元素，與圍巖發(fā)生交代作用同時(shí)改變自身的化學(xué)平衡.熱液中的K、 CO2、H2O和圍巖發(fā)生反應(yīng)，生成絹云母、石英和碳酸鹽，即絹云母化、硅化、碳酸鹽化.

在圍巖蝕變的同時(shí),含礦熱液自身的化學(xué)平衡也被打破，導(dǎo)致金等成礦元素的沉淀.

在花崗巖體節(jié)理裂隙比較發(fā)育的條件下，成礦熱液與花崗巖母巖發(fā)生交代產(chǎn)生硅化和絹云母化.同時(shí)使成礦物質(zhì)析出于巖體的節(jié)理裂隙中，便形成花崗巖體內(nèi)的石英脈型的峪耳崖型金礦.當(dāng)成礦熱液沿著圍巖構(gòu)造薄弱帶上侵時(shí)，使圍巖絹云母化、硅化和碳酸鹽化，同時(shí)使金等成礦物質(zhì)沉淀于構(gòu)造帶內(nèi)，便形成了硅化蝕變巖型金廠峪型金礦.當(dāng)成礦熱液在花崗巖體內(nèi)及圍巖的裂隙中運(yùn)移、交代時(shí)，在花崗巖體內(nèi)形成浸染狀黃鐵礦硅化花崗巖型礦體，而在石英砂巖的圍巖中就形成單一的石英脈型金礦體，當(dāng)熱液侵入到泥質(zhì)白云巖中時(shí)，白云巖參與了成礦作用，便形成了石英-白云石脈型金礦體，這就構(gòu)成了柏杖子型金礦.

總體而言，不論是峪耳崖型、金場峪型或是柏杖子型金礦床，其成礦物質(zhì)來源是一致的，之所以形成不同類型金礦床是因?yàn)槌傻V熱液在運(yùn)移過程中接觸了不同圍巖的構(gòu)造空間，含礦熱液的沉淀對圍巖沒有選擇性，其成礦機(jī)理是一致的.喜峰口-叨爾登金成礦帶金礦的成礦機(jī)理如圖6所示.

圖6 喜峰口-叨爾登成礦帶成礦模式圖Fig.6 Metallogenic model of the Xifengkou-Daoerdeng metallogenic belt

5 結(jié)語

喜峰口-叨爾登金成礦帶中的金礦雖在空間上產(chǎn)于不同圍巖中，但礦床成因卻是一致的，也就是說峪耳崖、柏杖子及金廠峪三類型金礦是同一成因的含礦熱液在運(yùn)移過程中遇到了不同的圍巖，金礦床主要與燕山期花崗巖有成因聯(lián)系.巖漿期后成礦熱液在成礦過程中對圍巖沒有明顯的選擇性，熱液只選擇了有利的成礦構(gòu)造空間，之所以礦化類型有所區(qū)別是因?yàn)闊嵋号c不同性質(zhì)的圍巖發(fā)生了不同的化學(xué)反應(yīng).因此，在該成礦帶上各個(gè)金礦床都有擴(kuò)大找礦空間的可能，在峪耳崖型金礦的圍巖中可找到柏杖子型圍巖中的礦體，而在金廠峪型金礦的附近可找到峪耳崖型的金礦體.

喜峰口-叨爾登金礦帶是冀東-遼西地區(qū)的一個(gè)典型代表，區(qū)內(nèi)還有數(shù)個(gè)構(gòu)造巖漿巖帶和眾多金礦床（點(diǎn)），系統(tǒng)評價(jià)這些金礦床點(diǎn)將對本區(qū)擴(kuò)大找礦成果具有一定意義.

［1］余昌濤，賈斌.冀東主要類型金礦的成因及形成機(jī)理研究［A］//沈陽地質(zhì)礦產(chǎn)研究所.中國金礦主要類型區(qū)域成礦條件文集.北京：地質(zhì)出版社,1989:1—33.

［2］孫大中，王魁元，王俊連，等.冀東太古宙含金巖石系列研究［A］//沈陽地質(zhì)礦產(chǎn)研究所.中國金礦主要類型區(qū)域成礦條件文集.北京：地質(zhì)出版社,1989:49—93.

［3］苗昌德.國內(nèi)外金銀礦床圖冊［M］.北京：冶金工業(yè)出版社,1993: 263,279,308.

［4］劉殿忠.柏杖子金礦床控礦因素分析［J］.遼寧有色金屬地質(zhì),1996（1/2）:19—26.

THE MINERALIZATION MECHANISM OF THE XIFENGKOU-DAOERDENG GOLD METALLOGENIC BELT IN EASTERN HEBEI AND WESTERN LIAONING

LIU Dian-zhong1,JIN Xiao-xin1,WANG Yong1,LIU Jing-zhou1,WANG Yu-xiang2

（1.No.105 Geological Team,Liaoning Bureau of Nonferrous Geology,Huludao 125000,Liaoning Province,China; 2.No.108 Geological Team,Liaoning Bureau of Nonferrous Geology,Shenyang 110000,China）

The gold deposits in the Xifengkou-Daoerdeng metallogenic belt occur in different rocks such as granite, metamorphic rocks and sedimentary rocks.The orebodies are distributed in fault zones and related with hydrothermal fluids. Based on the Pb-S-O-H isotopic data,the gold deposits were formed consistently with Yanshanian granite.The hydrothermal fluids were derived from the granite.Thus the sulfur in pyrite was sourced from the granite.In summary,the gold deposits are post-granite hydrothermal deposits.The granite extracted ore-forming materials from some Archean metamorphic rocks duringintrusion,thentransportedthemtoshallowlevelofthecrustanddepositedinthestructuralfractures.

Xifengkou-Daoerdeng metallogenic belt;gold deposit;metallogenesis;Eastern Hebei;Western Liaoning

1671-1947（2014）05-0476-06

P618.51

A

2014－09－15；

2014-09-28.編輯：李蘭英．

劉殿忠（1961—），男，地質(zhì)高級(jí)工程師，從事地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作，通信地址遼寧省葫蘆島市龍港區(qū)海飛路6－2號(hào)，E-mail//dzliu105@163.com