辽宁娘娘宫金银矿床地质特征及成因

侯振元

（辽宁省核工业地质局242大队，辽宁 兴城 125100）

娘娘宫金银矿床位于辽宁省凌海市境内，地理座标为东经 121°07′54″，北纬 121°09′00″，矿床由辽宁省核工业地质局242大队发现，落实C＋D级金储量约1800 kg，伴生银储量约23000 kg。该矿床虽规模小，但以“金银品位富、埋藏浅、易选冶、经济效益好”为特征，闻名于辽西地区。该矿床的发现，为辽西地区找金工作的突破，引起了业内人士的广泛关注。笔者主持了该矿床由普查至勘探的全程工作，并跟踪收集了矿床开采的资料。根据工作实践，结合前人工作资料，总结、阐述了矿床地质特征并对矿床成因进行了探讨，认为娘娘宫金银矿床属混合热液成因的石英脉型金银矿床。

1 区域地质背景

娘娘宫金银矿床处于新太古代混合岩、混合花岗岩及新太古代建平群大营子组构成的变质岩基底中，为医巫闾古凸起与山海关隆起的过渡部位，东为下辽河古近纪与新近纪坳陷，西为辽西中生代坳陷，属葫芦岛—青龙近EW向区域断裂与锦县—天桥厂NE向断裂的复合部位［1］。中生代晚期发生强烈的构造岩浆作用，并形成了区域上近EW向娘娘宫—钢屯—高桥—崔屯多金属、金、银成矿带。

区内主要出露新太古代混合花岗岩（2513 Ma），是矿床的直接围岩，在新太古代混合花岗岩中分布有斜长角闪岩、磁铁石英岩及麻粒岩等中-高级变质岩残留体；其次为中元古代长城系大红峪组长石石英砂岩、石英质砾岩、炭质板岩和高于庄组燧石条带灰岩、白云岩夹炭质页岩。矿区南部出露有天桥厂二长花岗岩体（γ52-2）。北部有兰家屯斜长花岗岩体（γ52）。区内发育有闪长岩、煌斑岩、石英斑岩、细晶岩脉和石英脉等脉岩。

据岩石金的丰度值统计，刘屯地区混合花岗岩金丰度值为 2.86×10-9，混合岩为3.31×10-9，建平群大营子组变质岩系为5.70×10-9，天桥厂二长花岗岩为3.43×10-9，兰家屯斜长花岗岩为2.09×10-9。研究表明，建平群大营子组为该区金的矿源层。

区内发育2条EW向控矿、含矿断裂带，其中钢屯—杏山—崔屯近EW向断裂带控制了钢屯金铜矿点、上限金矿点、上官堡金矿点、水泉沟金矿床，娘娘宫金银矿床的分布。歪桃山—黄土坎子—双羊店近EW向断裂带控制了大碑屯金矿点、胜利园化探异常区、双羊店金异常带及赵泉沟金矿点的分布。沿EW向断裂带充填的石英脉、闪长岩脉和煌斑岩脉是控制铀矿床、矿点及异常点定位的主要因素。

2 矿床地质特征

2.1 矿体特征

娘娘宫金银矿床矿体主要以含硫化物石英单脉形式出现，局部亦有小规模的含金银石英复脉。与含金石英脉相伴生的主要是闪长岩脉，两者呈平行关系。矿体形态产状与含矿构造一致。含矿构造沿走向具舒缓波状、膨胀、收缩和尖灭等特征，而这一特征又严格控制着充填的闪长岩脉和含金银石英脉（矿脉）产状形态的变化（图1）。

娘娘宫金银矿床有两个主矿体。银为金矿床的主要有益伴生元素。I号主矿体赋存在F2断裂带内，矿体呈脉状产出，沿走向长177 m，沿倾向宽130 m，埋藏深度0.4～80 m，矿体走向 60°～85°，倾向 N，倾角 56°～78°（图 2）。矿体最大水平厚度4.10 m，矿体金最高品位达140×10-6，平均品位16.54×10-6，银最高品位达1649.00×10-6，平均品位214.82×10-6。矿体与围岩及闪长岩脉界线清楚，矿体几乎全是氧化矿石。Ⅱ号主矿体赋存于F1断裂带内，矿体呈脉状、透镜状产出，沿走向长200 m，沿倾向宽104.60 m，矿体走向65°～80°，倾向N，倾角57°～80°。矿体最大水平厚度5.30 m，平均水平厚度1.76 m。矿体中金最高品位96.95×10-6，平均品位18.15×10-6，银最高品位达1858×10-6，平均品位245.52×10-6，Ⅱ号矿体除氧化矿石外，亦有原生矿石。

2.2 矿石结构构造

矿石结构主要见有碎裂结构、填隙结构、交代残余结构（包含结构和反应边结构）。矿石构造主要有角砾状、网脉状构造，浸染状、团块状构造和蜂窝状构造。

2.3 矿石矿物组合

组成矿石的金属矿物主要有自然金、银金矿、碲金银矿、碲银铅矿、黄铁矿、黄铜矿和褐铁矿，其次是赤铁矿、辉铜矿、斑铜矿、铜蓝和白铁矿等组合；脉石矿物主要为石英，其次是长石类矿物、角闪石、绢云母和碳酸盐等。

金矿物嵌存形式有3种：包裹金银、裂隙金银和粒间金银，其中包裹金银占7.57%，粒间金银占61.16%。包裹金银主要以黄铜矿包裹为主，裂隙金银主要产于褐铁矿或碲银铅矿裂隙间，粒间金银产在褐铁矿与脉石矿物、黄铁矿与褐铁矿之间，以脉石矿物粒间及黄铜矿与碲金银矿之间为主。

2.4 围岩蚀变

围岩蚀变种类见有硅化、黄铁矿化、黄铜矿化、方铅矿化、碳酸盐化、绢云母化和褐铁矿化等。其中以硅化、黄铁矿化、黄铜矿化和褐铁矿化为主，并与金银矿化关系密切。

2.5 矿化阶段划分

根据野外观察和室内研究，矿化阶段可划分为：（1）金银-黄铁矿-白色石英阶段，为弱金矿化期；（2）金银-多金属硫化物-石英阶段，为主金矿化期；（3）金银-方铅矿-石英阶段，为矿化晚期；（4）表生氧化阶段，黄铁矿等硫化物在表生氧化条件下形成新的矿物，如褐铁矿、铜蓝和孔雀石等，此阶段同样使金银相对富集。

2.6 矿化赋存规律

研究表明，娘娘宫金银矿床金银矿化具有如下赋存规律：（1）金银主要产在近EW向断裂控制的石英脉中，特别是多金属硫化物发育的石英脉中更为富集；（2）含金银石英脉与闪长岩关系密切，两者往往产于同一断裂带中，含金石英脉沿闪长岩上、下盘及其中间破碎带充填，并具有多次继承性活动的特点，致使闪长岩及多金属硫化物石英脉中金银矿化富集；（3）在近EW向断裂的膨胀部位金银矿化最好，厚度也大；（4）灰黄色黄铁矿、黄铜矿含量越高，金银品位也高；（5）该区太古宙建平大营子组发现有许多金矿化点，可作为地层找矿标志；（6）物探低磁高阻带，Au、 Ag、 Bi、 As、 Sb、 Hg和 Mo等元素组合异常可作为该区金银找矿的标志。

3 矿床硫、铅、氢和氧同位素组成特征

3.1 硫同位素

由矿床及矿点21个样品硫同位素测定结果表明（表1），除常屯金矿点方铅矿的δ34S为0.1‰外，矿床3条金矿脉的δ34S总平均值为2.51‰，变化范围为1.6‰～4.9‰，极差为3.3‰，说明矿床、矿点硫同位素变化范围小，正向偏离。据矿体及围岩等的黄铁矿、方铅矿δ34S平均值及直方图解（图3）看出，其硫同位素具明显的塔式效应，硫同位素组成主要分布在0～4‰之间，δ34S值主峰突出，表现为热液硫特征。这一特征与整个辽西—冀东金成矿硫同位素演化大体一致。

新太古代混合花岗岩的黄铁矿δ34S从－1.8‰～1.2‰变化，极差3.0‰，平均－0.1‰，与矿石黄铁矿硫同位素组成差异明显。两个中生代花岗岩体共测定2个黄铁矿硫同位素分别为2.8‰、12.5‰，后者可能是测量误差，稍大于矿石硫同位素值，但均为热液硫同位素值特点。

表1 娘娘宫金银矿床（点）硫同位素组成Table 1 Sulfur isotope components of Niangnianggong gold-silver deposit （occurrence）

表2 娘娘宫金银矿床（点）铅同位素计算结果Table 2 Calculated lead isotope of Niangnianggong gold-silver deposit （occurrence）

综上所述，3种地质体硫同位素组成非常接近，具同一性，表明了其成因上的内在联系。

3.2 铅同位素

3.2.1 矿床（点）铅同位素组成

从表2可看出，矿床（点）矿石、铅同位素 组 成 为N（206Pb）/N（204Pb）＝15.094～15.461，平 均 值 15.322；N（207Pb）/N（204Pb）＝15.625～16.780，平均值为 16.066，N（208Pb）/N（204Pb）＝36.170～39.822，平均值为 38.078，数值表明，铅同位素组成相对集中，并贫放射性成因铅。从坎农（R.C-Cannon）的铅同位素演化图解（图4）看出，该地区金矿床、点铅同位素成分都集中在原生铅区内，说明矿床中铅同位素为古老的铅体系。金矿床成矿金源可能来源于新太古代富金变质岩、混合岩。

3.2.2 围岩与花岗岩体（γ52-2）长石铅同位素组成

对区内新太古代混合岩、混合花岗岩及天桥厂、兰家屯两个中生代花岗岩体做了5个长石铅同位素测定，由表3可见：①新太古代混合岩的长石铅同位素值都非常接近，其比值变化亦小；②3个中生代花岗岩的长石铅同位素组成较集中，差别不大，数字特征表明，区内两个侵入体属同源；③对比中生代花岗岩体长石铅与矿石铅同位素组成（表2），两者非常接近，这表明矿石铅与侵入体铅来自同源，也就是说，该地区金银成矿与岩体之间存在着成因联系，成矿热液可能主要来自中生代岩浆热液。

3.3 氢、氧同位素

表3 娘娘宫金银矿床（点）围岩及花岗岩体铅同位素组成Table3 LeadisotopecomponentsofwallrockandgranitemassinNiangnianggonggold-silverdeposit（occurrence）

通过对矿床及外围金矿点石英包裹体的氢、氧同位素进行测定（表4），δDH2O在－46.2‰～－65.18‰间变化，δ18O在－3.34‰～－4.51‰之间变化，两者数值幅度变化不大。该组测定投在δD-δ18O相关图上（图5）可看出，其氢、氧同位素较为集中，投点都靠近雨水线，表明成矿热液以大气降水为主，但也不能排除有变质水和岩浆水的混合。

表4 娘娘宫金银矿床（点）包裹体的氢、氧同位素组成Table 4 Oxygen and Hydrogen isotope components of inclusions in Niangnianggong gold-silver deposit（occurrence）

分析单位：核工业北京地质研究院。

4 金矿床成因讨论

4.1 成矿物质来源

区域上建平群大营子组经原岩判别为一套以基性火山岩为主夹中酸性火山碎屑岩-沉积岩组合，金质量分数为5.70×10-9，与国内、外主要产金地层金的背景值对比是一致的［2］，因此，确定大营子组为该区金的矿源层。北部大营子组原变质岩所划分的3层由上至下金丰度值分别为 8.20×10-9、5.67×10-9和5.37×10-9，往南混合岩、混合花岗岩金的丰度值分别为3.31×10-9、2.86×10-9。从而发现整个区内由北至南金丰度值随变质作用、混合岩化作用增强而降低。燕山早期闪长岩脉的侵入活动被认为是在提供成矿热液的同时，亦提供部分金，故被认为是二源金源。

4.2 成矿时代

矿化年龄是判断金矿床成因的重要依据之一。通过野外观察，闪长岩脉与含金石英脉平行伴生在断裂带内，认为在生成方面有其内在联系，因此测得娘娘宫金银矿床4个闪长岩 K-Ar年龄分别为 185.21、183.15、160.33和191.41 Ma（表5）。又测定矿石中的石英包裹体的Rb-Sr等时线年龄为186.6 Ma（表6），两者的年龄相吻合。另外，所讨论的成矿年龄与该区燕山期花岗岩年龄177、187 Ma相近，两者时间的一致性，同样证明它们之间存在着成因方面的联系。

表5 娘娘宫金银矿床（点）K-Ar法同位素年龄测定结果Table 5 Measured K-Ar isotope age of Niangnianggong gold-silver deposit （occurrence）

表6 娘娘宫金银矿床（点）石英包体Rb-Sr法年龄测定结果Table 6 Measured Rb-Sr isotope age of quartz inclusion of Niangnianggong gold-silver deposit （occurrence）

5 结 论

娘娘宫金银矿床为混合热液成因的石英脉型金银矿床，直接围岩是新太古代混合花岗岩，主成矿期是燕山早期。区域上建平群大营子组为该区金矿源层，燕山早期闪长岩脉侵入活动提供热源，控矿、容矿构造为EW向断裂。稳定同位素研究表明，金银矿床与中生代构造岩浆岩密切相关。硫同位素组成证明了矿床、围岩、侵入岩具有同一性，为岩浆热液硫。矿石铅同位素组成为古老的铅体系。氢、氧同位素的组成则显示了成矿溶液为大气水与岩浆热液混合多成因特征。

［1］董建乐.冀北辽西地区内生金矿床成因初探［J］.地质与勘探，1989，（9）:20-23.

［2］秦 翻，等.中国金矿化主要类型区域成矿条件［M］.北京:地质出版社，1988.

［3］李国宽，等.辽宁锦县娘娘宫地区金成矿预测及远景评价［R］.沈阳：核工业240研究所，1994.