吉林省集安市苇沙河金矿床地质特征及成因初步分析

2013-01-25金珍花崔圣哲刘大伟刘志伟郑义明薄志卿

吉林地质 2013年4期

金珍花，崔圣哲，刘大伟，刘志伟，郑义明，薄志卿

1.吉林省地质科学研究所，吉林长春 130012；2.河南省地质矿产勘查开发局第一地质勘查院，河南郑州 450001

苇沙河金矿区地处吉林南部通化市集安市头道镇境内，前人工作为一金矿化点，经较为系统的地质普查工作，在矿区内发现3 条工业矿体，长度分别为80 m、300 m、450 m，厚1～0.2 m，品位一般（10～20 ）×10-6，最高达106.46×10-6，并发现多处矿化地段，结合地球化学及地球物理综合研究工作，苇沙河地区具有巨大的金成矿潜力，苇沙河金矿有望成为一处工业金矿床。为了更好的开展找矿预测工作，本文对其产出环境及其地质特征进行了总结，并对金矿床类型及成因进行了探讨。

1 区域地质概况

苇沙河金矿区域上属辽河—老岭—摩天岭早元古宙裂谷中段。一级构造隶属于华北地台北缘东段，二级构造属于辽东台隆，三级构造属于太子河—浑江陷褶断束。区内以太古代陆核为基底，经古元古代陆核活代增生、新元古代—古生代陆核稳定发展、中新生代陆核活化改造长期地质历史发展历程，为该区矿产资源的形成提供了优越的地质条件[1]。

区域内地层主要为古元古代集安群和中元古代老岭群。区域地层总体上呈NE 向展布。

集安群：该岩系主要分布于通化市以南地区，在集安市北部出露较全，以含硼、含石墨、高铝为特征，由旋回比较清楚的火山岩、碎屑岩、碳酸盐岩等火山沉积变质岩系组成，为裂谷早期沉积产物。经受了多期变质变形，褶皱发育，断裂纵横交错，是一套复杂褶皱变质岩系。

主要岩石类型包括：集安群下段的蚂蚁河组，以含硼为特征，岩石类型主要有斜长角闪岩、黑云变粒岩、透辉变粒岩、钠长浅粒岩、电气变粒岩、电气石英岩、白云质大理岩、蛇纹橄榄白云质大理岩等，其同位素年龄为 2 308 Ma（U-Pb 法）。集安群中段荒岔沟组以含石墨为特征，主要岩石类型有含石墨黑云变粒岩、含石墨透闪透辉变粒岩、含石墨浅粒岩、石墨变粒岩、黑云片岩、含石墨大理岩和斜长角闪岩，其同位素年龄为 2 030 Ma（Pb-Pb法）。集安群上段大东岔组为一套以陆源碎屑堆积为主的沉积变质岩，以多硅高铝为特征，底部以石英岩为标志，主要岩石类型有石榴黑云矽线斜长片麻岩夹变粒岩、浅粒岩、石英岩等。同位素年龄为 1 916 Ma（Rb-Sr 法）、1 893 Ma、1 866 Ma（K-Ar 法）[2-3]。

老岭群主要出露于研究区内通化县新农村—四方山—集安市板石沟一线以及江源县小四平—临江市—白山市七道沟一带。其变质岩石类型自下而上分别为石英岩-浅（变）粒岩组合，（白云质）大理岩、二云片岩、石榴二云片岩、十字石二云片岩夹大理岩、石英岩及绢云千枚岩的岩石组合序列[4]。

区内花岗岩属鸭绿江花岗岩带的一部分，该岩带整体沿鸭绿江断裂带呈北东向展布，省内长达200 余公里。主要岩性为黑云母花岗岩、石英二长岩、花岗岩等[5-6]。

2 矿区地质

2.1 地层

矿区内出露地层为早元古宙集安群和中元古宙老岭群中一套古老的中浅变质岩系，自下而上为：

集安群蚂蚁河组，均质混合岩夹含硼蛇纹大理岩，分布在测区东部；荒岔沟组，含墨透辉黑云变粒岩夹含墨大理岩，分布在测区东部。

老岭群板房沟组：分布于工作区北部，是含金主要层位，本区出露三个岩性段。①浅粒岩、黑云钾长变粒岩段。厚400～ 500 m，该套岩石常见钾化，沿片理出现钾长石脉。②透闪变粒岩段，分布于苇沙河近侧及金厂沟一带，呈北东向带状展布，厚200～ 80 m，沿带金矿体极发育。③黑云变粒岩段，呈北东向分布。珍珠门组，分布在测区中部，呈北东向展布，由白云质大理岩组成。花山组，分布在测区南部及东部，主要由云母片岩及变粒岩组成。

2.2 断裂构造

本区断裂构造极其发育（图1），其中北东及近南北向构造伴随强烈基性岩浆活动，控制了区内金及有色金属矿的分布。北西向断裂属晚期构造，破坏早期断裂。

2.2.1 断裂构造特征

北东—近南北向断裂构造：包括F101，F102，F103，F104 等。其中F101 位于小苇沙河南侧，走向北东35°，长大于3 km；F102，西起头道—通化公路边，沿北东向分布，到马家东沟转向近南北向构造，横贯全区，区内长5 km，是板石沟—二道江大断裂的南西延长部分，在本区南西段沿断层出现明显的激电异常。它是珍珠门组与板房沟组的分界线，西南段倾向南东，向东到马家东沟一带则倾向东，倾角60°。断裂宽窄不等（7～12 m），发育角砾岩、断层泥，并有辉绿岩脉贯入，显示多次活动特征。F102 次级断裂发育，长几百米至1 000 m，间距几米至几十米不等，断层宽0.1～0.3 m 。F103，分布测区南部及东部呈弧形状，西部近东西向，东部在马家东沟东为近南北向展布。它是一条横贯全区的韧性剪切带，显示较强的塑性流变特征，带内见明显的糜棱岩化，碎斑构造发育。F104，南起楼子沟，向北东延伸至区外，倾向东及南东，倾角缓，使集安群逆冲于老岭群之上。

北西向断裂：称为金厂沟断层，切割北东向断层。

2.2.2 断裂控矿特征

初步研究表明，断层是地下热液活动的通道，也是天水加入的成矿有利地区，构造活动造成多级断裂构造发育，成为含金热流体运移的通道和沉淀的空间。全区90%金异常分布明显受断裂构造控制。

沿F102 断裂发育强烈的黄铁矿化、硅化、绢云母化、绿帘石化等。地表局部出现金矿化（品位：0.17×10-6），并伴随基性岩浆活动，是本区一条重要的导矿及容矿构造。F102 断裂发育次级及派生断裂，它们控制着了矿区内矿化蚀变带及其中金矿体的分布，多次断裂活动控制厚大富金矿体（品位19.10×10-6，最高品位达106.46×10-6）。

2.3 侵入岩

矿区侵入岩包括元古代及古生代两期侵入岩。

图1 苇沙河金矿区地质图Fig. 1 Geological map of the Weishahe gold mining area

元古代侵入岩为基性岩类，为辉长岩或辉长—辉绿岩及辉绿岩，主要分布在区域断裂附近，与成矿没有关系。

古生代侵入岩为石英闪长岩体，主要出露在工作区北部，侵入于老岭群板房沟组，石英闪长岩体遭受强烈钾长石化，钾长石细脉明显穿切岩体占10%～20%。岩体Au、Pb、Zn 丰度高，尤其金高达62×10-9。

3 矿床特征

3.1 矿体特征

根据矿体分布特征，金化探异常分布特点，将全区分为苇沙河和马家东沟—金厂沟矿区。前者金异常总体沿北东向斜列式分布，后者金异常呈面形分布，二者间有北西向断层相隔。以苇沙河地区各矿段为例说明矿体特征：

Ⅰ号矿段：位于苇沙河金矿化带西南，受F102 断层的次级断裂控制。该段已发现3 条金矿体，由北到南编号为Ⅰ-①，Ⅰ-②和Ⅰ-③，矿体均呈北东向近平行展布，倾向北西，倾角陡。长几十米到450 m，矿体厚度具明显膨缩特征（图2），品位变化大。

Ⅰ-①号矿体：分布在该矿段北西部位。矿体倾向315°，倾角80°。由TC001-3 探槽控制（尚未控制完全），控制长80 m，矿体为褐铁矿化断层角砾岩，宽0.2 m，金品位2.9×10-6。

Ⅰ-②号矿体：分布与矿区北部，走向北东50°，倾向320°，倾角80°，全长300 m，厚1～0.2 m，平均品位13.31×10-6，由PD1， Tc001-2等5 个工程控制。PD1 对应矿体（深48 m）为硅化断层角砾岩，厚0.3～0.48 m，品位1.82×10-6。PD5 中矿体呈扁豆状，最厚1.00 m，品位（11.9～19.10）×10-6，为硅化褐铁矿化蚀变岩。

Ⅰ-③号矿体：分布在02 号矿体南东方向，两矿体相距仅40 m，走向45°，倾向315°，倾角75°～ 85°，矿体是存在于断层带中的硅化褐铁矿化蚀变岩，全长450 m，厚0.5～ 0.1 m，品位（0.42～106.46）×10-6，平均22.2×10-6，品位变化系数294%。该矿体由Tc000-2、PD1 等8 个工程控制。

Ⅱ矿段：毗邻于Ⅰ号矿段，北东鹿场一带，该矿段北东向断层较发育，目前控制1 个金矿体。Ⅱ-01 号矿体，长150 m，宽0.40 m，金品位（0.24～3.54）×10-6,平均品位1.30×10-6，由Tc3501、Tc3301 两探槽所控制。

Ⅲ号矿段：出露于北部小苇沙河南岸，西邻小苇沙河石英闪长岩体，北临F101 北东向大断层。目前已发现Ⅲ-①号金富矿体及Ⅲ-②号金矿化体。Ⅲ-①号金矿体，产于北东向片理带中由Tc3101 等工程控制。该矿体倾向340°，倾角80°，长达80 m。平均宽0.65 m，平均品位18.53×10-6，金最高品位达36.52×10-6。Ⅲ-02 号金矿化体，在Tc2901 中，出露宽1m 褐铁矿化断层角砾岩，金品位0.15×10-6。

Ⅳ号矿段：位于金厂沟南西，初步揭露在Tc1702 中见褐铁矿化断层角砾岩，出露宽0.3 m，金品位0.71×10-6，目前还在施工中。

Ⅴ号矿段：位于小娄子沟北西侧，在Tc2101中，褐铁矿化石英脉宽1 m，金品位13.6×10-6。

3.2 矿石成分及组构

图2 苇沙河金矿区Ⅰ号矿段矿体分布图Fig. 2 Distribution map of ore bodies of No.1 ore section in Weishahe gold mining area

矿石成分简单，非金属矿物有石英、斜长石、绢云母、钾长石、碳酸盐矿物，金属矿物包括自然金、黄铜矿、黄铁矿，氧化矿物为褐铁矿及针铁矿。矿石结构包括：自形—半自形他形和细粒—微细粒结构，交代结构，胶状结构。矿石构造为浸染状构造。自然金赋存状态包括：呈半自形粒状分布在黄铁矿（褐铁矿）中，呈显微粒状，针状分布在石英中，自然金呈粒状、片状沿岩石裂隙分布（裂隙金）；自然金呈他形粒状分布石英晶体中。

3.3 成矿阶段

按照矿物之间的穿切关系，区内金成矿阶段可分3 个阶段：

（1）石英-黄铁矿阶段：表现为少量黄铁矿（褐铁矿）细脉及石英细脉，金矿品位不高，一般0.n×10-6，最高达（1～ 2）×10-6。

（2）石英-多金属硫化物阶段：发育于破碎带蚀变岩中，常形成富矿，金高达几十×10-6，到几百×10-6。

（3）石英-碳酸盐阶段：主要呈细脉产出，切过早阶段矿物，矿化微弱。

3.4 围岩蚀变

矿区围岩蚀变普遍发育，主要包括硅化、绢云母化、绿泥石化、碳酸盐化。

硅化：一般呈石英细脉，石英块体多为灰色，晶洞发育，伴有黄铁矿化，镜下多呈细脉状，团块状产出，粒度在0. 2 mm 左右，具多阶段特征。

绢云母化：主要分布在石英脉外侧，与硅化伴生。强烈蚀变可形成黄铁绢英化。

绿泥石化：鳞片状或叶片状绿泥石发育于硅化带外侧。

围岩蚀变常具有分带特征，如Ⅰ号矿段一般蚀变分带：内带为强硅化（含金石英脉）+黄铁矿化+绢云母化带；外带为弱硅化+绢云母化带。

在Ⅲ号矿段，除上述蚀变类型外，还发育钾化。

4 控矿因素及矿床成因

4.1 控矿因素

（1）地层控制条件∶苇沙河金矿矿脉均产早元古集安群及中元古老岭群地层中。对矿体围岩成矿元素分析结果表明，矿体围岩浅粒岩金平均丰度为1.24×10-9，而透闪变粒岩则平均55×10-9。这一结果表明，透闪变粒岩含金丰度最高，它在板房沟组中呈北东向展布，宽百余米，横贯全区，本区主要矿体均沿这条带分布。因此，地层是金矿形成的重要因素之一。

（2）构造控制条件∶矿体特征表明，板房沟金矿为脉状、透镜状或扁豆状矿体，矿体及矿化蚀变带受不同级别的断裂构造控制，总体上受NE 向断裂控制，这表明NE断裂也是金矿形成的重要因素。

（3）岩浆岩条件∶矿区内发育石英闪长岩，该岩体蚀变发育，并且具有较高的金丰度值，10 个样品平均62×10-9，表明石英闪长岩既可能为金矿形成提供热源，同样可能提供成矿物质，因此，区内石英闪长岩浆活动同样是金矿形成的重要因素。

4.2 矿床成因

苇沙河金矿包括产于中元古宙地层的金矿体和产于早元古宙地层中的金矿体。这两类金矿虽然围岩时代不同，但直接赋矿岩系却具有相同的特点，其原岩均为碎屑岩系。早元古宙集安群荒岔沟组含矿地层为含墨透辉变粒岩、石墨大理岩，原岩是含碳碎屑岩、碳酸盐岩。中元古代板房沟组含矿地层为透闪变粒岩，原岩细碎屑岩。

从天山—内蒙地轴—辽东—吉南存在一个近东西向分布的受变质碎屑岩控制的金矿带，特别是近年来，对该类型的金矿床勘查取得了重大进展，如产于中元古白云鄂博群细碎屑岩中内蒙古浩尧尔忽洞金矿规模已达超大型金矿（金148 t）[7]。这些金矿床具有共同的特点：受变质碎屑岩地层控制，矿区内发育中酸性岩浆活动，矿体呈脉状，受断裂控制明显，金品位变化大，矿床规模大。这类金矿可称为变质碎屑岩型金矿或浊积岩型金矿[8]，但一般多具有叠加改造型金矿床特征。

本区早元古宙是裂谷环境，形成含碳碎屑岩系、碳酸盐岩系及火山岩系。其中含碳岩系中碳为有机碳经变质作用后的产物。有机碳原为水下藻类生物能吸附大量金属元素，尤其对金吸附能力更强，殷鸿福研究[9]表明藻类对金有惊人的吸附能力，富集系数最高可达几十万倍，在后期变质演化中可形成大量有机流体，携带含金物质进入含金热液。由于强烈拉张作用使岩石圈变薄，大量热流进入地壳，形成变质热流，产生了混合热流体向地壳浅部循环，引起含矿热流体在浅部发生沉淀成矿。同时成矿流体源源不断的得到了下部的补充。含矿地层形成后，本区经历了长期、多阶段的构造岩浆活动，特别是中生代以来与古太平洋板块活动有关的构造-岩浆强烈活动，对含矿地层不断叠加改造、使成矿物质迁移并富集到有利构造部位。多次岩浆热液活动导致金矿床的形成。

苇沙河金矿特征及控制因素表明，该金矿具有良好的成矿远景，同时，该地区具有巨大的金成矿潜力。