黑龙江金厂矿区黑云母花岗岩成因及含矿性

张宏辉 ，陈　凯，陈可忠，占达积，谭开远

黑龙江金厂矿区黑云母花岗岩成因及含矿性

张宏辉 ，陈凯，陈可忠，占达积，谭开远

（武警黄金第九支队，海南 海口570001）

黑龙江省东宁县金厂金矿发现于20世纪60年代。20世纪90年代开始，武警黄金地质研究所和武警黄金第一总队在此开展找矿勘探工作并相应完成对其的科学研究工作。目前，该金矿已提交金资源量（333）超过90吨，是国内外罕见的以金为主的大型斑岩型金矿床。矿区主要岩性为花岗岩、花岗闪长岩、石英闪长岩等，可分为五期。通过研究印支晚期第三阶段黑云母花岗岩的演化、成岩成矿及含矿性，对找矿有指导作用。

金厂金矿；岩石地球化学；成因；含矿性分析

该矿位于黑龙江省东绥芬河东宁地区。大地构造上位于北方造山带东部的松嫩地块之内，佳木斯、兴凯地块南侧，华北北缘之北，处于张广才岭－太平岭边缘隆起带之太平岭隆起与老黑山断陷结合部位（图1）[1]。

图1　黑龙江金厂矿区区域地质构造略图

1　矿区地质特征

矿区外围零星出露上元古界黄松群变质岩系和上侏罗统屯田营组（J2－3t）火山岩系（图2）。

本矿区位于太平岭复背斜轴部和绥阳深大断裂的附近，构造－岩浆活动非常强烈，构造形迹主要表现为北东、北北东、北西、南西、及东西向断裂构成的“米”字型断裂构造格局，并在其中发育着爆破－隐爆角砾岩筒[2]。

区内岩浆岩主要有印支晚期花岗岩类，以及少量中基性侵入岩、中酸性火山岩，其次为燕山中期闪长玢岩和花岗斑岩脉。前人将矿区岩浆活动分为五个期次，分别为印支晚期第一阶段花岗闪长岩、印支晚期第二阶段花岗岩、印支晚期第三阶段黑云母花岗岩、燕山中期第一阶段闪长玢岩和燕山中期第二阶段花岗斑岩[3]。本研究的印支期晚期第三次黑云母花岗岩主要分布于金厂矿区南部八号硐－东沟一带。

金厂矿区矿体赋矿围岩主要为花岗闪长岩、花岗斑岩、花岗岩和闪长岩类，受角砾岩筒构造和环状、放射状断裂控制明显。矿体矿化类型可划分为隐爆角砾岩型、裂隙充填型和破碎蚀变岩型，它们各有不同的产状和富集特征。规模较大的矿体为隐爆角砾岩型，其形态多为柱状、囊状，长30～80m，厚2～35m，平均品位（6～10）×10-6，主要矿体为J0、J1和J8号；其中又以J1矿体最大，约占全矿区金总储量的35%，矿体产于角砾岩筒内，为全筒式矿化，中心部位矿体厚度大，品位高，向边缘逐渐降低[4]。

图2　金厂矿区地质简图（张华峰，2009）

2　印支晚期第三阶段黑云母花岗岩成因

印支晚期第三阶段黑云母花岗岩为粗－中细粒花岗结构、局部为似斑状结构。岩石呈灰黄灰红色，变斑状结构和细粒花岗结构，由黑云母10%、斜长石25%、钾长石35%和石英30%组成。

矿区18号金矿体为金厂代表性的矿体（图3）。ZK05是18号矿体的一条钻孔，钻孔总长度为506.20m。可以明显看出，矿体产于150m左右的闪长岩和花岗斑岩之间，花岗岩为矿体围岩。本期的黑云母花岗岩产于310～420m之间，主要可见浸染状黄铁矿化，311.00m之后大面积发育钾化、硅化、弱高岭土化，也可见浸染状黄铁矿化[5]。

为了深入探讨矿区印支晚期第三阶段黑云母花岗岩的演化及与成矿的关系，笔者采取了具有代表性的2件样品进行了主量元素、微量元素和稀土元素分析（数据见表1~3）。两件样品均为黑云母花岗岩，其中样品J7采于高丽沟0号矿体345m中段，样品J18-20采于J18矿体ZK04孔329m[6]。

图3　金厂矿区18号矿体剖面图（张景海，2010）

表1　金厂矿区岩浆岩微量元素分析数据（10－6） （徐文喜，2009）

表2　金厂矿区岩浆岩氧化物分析数据（wt%）及特征值 （徐文喜，2009）

表3　金厂矿区岩浆岩稀土元素分析数据（10－6）（徐文喜，2009）

2.1主量元素地球化学特征

该黑云母花岗岩全碱硅TAS图中可以看出（图4），两个样品都在Ir－Irvine 分界线以下，属于亚碱性岩浆岩。从岩石学含量上看，本阶段2个样品Na2O的含量为0.69%～3.8%，其平均为3.69%，K2O的含量为3.64%～3.74%，其平均为2.19%，Si2O的含量72.04%～74.46%，其平均为73.25%，为酸性岩[7]。

两个样品在侵入岩和花岗岩 QAP分类图上也分布在花岗岩区，Si2O的含量为73.25%，也为酸性岩，反映该期化学成分差别不大。以K2O的含量为一个标准，可以将亚碱性系列岩石进一步划分钾玄岩系列、高钾钙碱性系列。所选的2个样品，其K2O的含量为3.64%～3.74%，其平均为3.69%，图中可以看出该黑云母花岗岩岩石属于高钾钙碱性系列类型（图5），两点离钙碱性线较近。

该岩体的主量元素变化不大，在岩石学分类上，全碱硅TAS图解及实际矿物QAP三元图解指示其岩性主要以花岗岩为主；在岩浆岩系列上， 在SiO2AR图和K2OSiO2图上（图5、图6），所有样品主要落入高钾钙碱性系列，这与中国东南部晚中生代火成岩是相似的；在岩浆岩铝质准铝花岗岩A/NKA/KNC判别图解上，A/CNK（含铝指数）值变化范围较大，而Al2O3的含量则为13.63%~15.15%，其平均含量为14.39%，可以判断岩石类别属偏铝质和过铝质。另外，根据岩浆岩CIPW标准矿物计算结果，岩石分异指数DI在82.11%~85.42%之间，指示分异程度较高，固结指数SI在5.68~6.53之间，分异指数高和固结指数低，反映了本区花岗岩经历了较长的演化分异，与准铝质到弱铝质花岗岩类特征类似[8]。

2.2稀土元素地球化学特征

从稀土配分曲线图看出，稀土曲线形态基本一致，均为向右倾斜的平坦型曲线除了Eu（图7）。稀土总量Σ REE为（173.37～159.08）×10-6，介于下地壳和上地壳之间（分别为146.4×10-6，66.9×10-6），花岗岩平均为139.01×10-6，其值较高，为稀土富集性的壳源物质重熔结晶的产物，反映为酸性岩的特征；（LREE/HREE）的范围在8.26～8.70，反映稀土元素REE分异程度中等；具有较强的Eu铕负异常，δ Eu为0.412～0.60，可能与部分熔融或分离结晶过程中斜长石晶体析出有关。暗示本期黑云母花岗岩为深部岩浆结晶分异而来[9]。

2.3微量元素地球化学特征

印支晚期第三阶段黑云母花岗岩微量元素配分模式的总体趋势一致（图8）。Nb由负异常到无异常，Zr、Hf由负异常到正异常，Ti负异常越来越显著，Sr由正异常转为强烈负异常，显示出岩浆强烈分异的特征。Sr的亏损与斜长石和钾长石的分离有关，因为花岗岩中Sr替代Ca、Na富集于长石中；P和Ti负异常是因为副矿物磷灰石、钛铁矿分离所致。Nb、Ta的亏损与Zr、Hf的富集表明源区残留相中可能有角闪石的存在。

以Cs、Rb、Th等大离子亲石元素（LILE）富集，Sr、Ga、Ti亏损，Sr 、Nb亏损不明显，Zr、Hf、Ta出现正异常为特征，与中国花岗岩类球粒陨石标准化的微量元素蛛网图是一致的，表明岩浆源区存在一定数量的地壳物质参与，指示源区性质很可能与受到早期俯冲作用改造的岩石圈富集地幔有关或是源于软流圈的基性岩浆与地壳物质混合作用的结果。

2.4成因分析

从花岗岩成因系列Na2O-K2O图解（图9）中看出，样品J7为I型花岗岩，J18－20为S型花岗岩。

本期黑云母花岗岩的A/NK较低，具有I型与S型过渡类型特征。

图4　印支晚期第三阶段岩浆岩TAS图解

图6　岩浆岩铝质准铝花岗岩A/NKA/KNC判别图解

图7　岩浆岩稀土配分曲线图

图8　岩浆岩微量元素蛛网图

印支晚期黑云母花岗岩属高K钙碱性系列，A/CNK的平均值为1.92，较上一期偏大，岩石类别属准铝质和过铝质。Si2O和K也较上一期增加。在稀土元素配分模式图上均为右倾曲线，轻稀土富集型，重稀土曲线相对平缓，铕亏损较强。

在金厂矿区发现多处印支晚期花岗岩中存在基性岩浆包体，这些包体与寄主岩石都属于同源岩浆演化的产物，表明印支晚期第三阶段黑云母花岗岩岩浆可能为混合成因，在中生代该地区可能曾发生过壳幔的相互作用，有一定量的幔源物质加入到地壳中[10]。

该区的地质演化分为古亚洲洋构造演化阶段和滨太平洋构造演化两个阶段（黑龙江省地质局，1994）。新元古代形成了结晶基底，并在后期发生了强烈韧性剪切变形。古生代早二叠世进入上叠盆地形成发展阶段。三叠纪由于太平洋板块俯冲影响，引起火山喷发和大规模岩浆侵入。

总的来说，本期黑云母花岗岩稀土总量较高、轻稀土富集、重稀土亏损、轻/稀土强烈分馏等特点，暗示本区花岗岩为深部岩浆结晶分异而来，在成岩过程中有地壳物质混染；本区岩浆活动主要与滨太平洋大陆边缘演化有关。印支晚期第三阶段黑云母花岗岩是由于太平洋板块俯冲引起的岩石圈拆沉作用，幔源岩浆底侵导致先存玄武质地壳熔融形成[11]。

3　黑云母花岗岩含矿性

3.1成矿时代

金厂金矿产于中生代中酸性浅成超浅成岩体中，矿化形式为角砾岩筒型、裂隙充填型和少量破碎蚀变岩型矿化，是多期次矿化叠加的结果。

大量的实际资料证明，金厂矿区成矿物质具有多元性，主要来自两个方面：一是来自上地幔或下地壳，二是来自基底变质岩系及早期侵入岩体。金厂金矿床处于环太平洋成矿域与古亚洲成矿域的复合部位，产出在元古界太平岭隆起与中生代老黑山断陷的交接地段；区域岩浆活动强烈，印支晚期火山侵入杂岩及燕山期侵入岩发育；陈锦荣以矿石石英40Ar39Ar测得坪年龄为119～123Ma（快中子活化法），说明成矿作用发生于燕山中晚期（白垩纪），这一成矿年龄与我国华北克拉通之上的胶东、辽东和辽西及小秦岭等地区的所谓“绿岩型”金矿床成矿年龄（约120Ma）十分一致，也与中国东部中生代大规模成矿作用相吻合[5]。

3.2含矿性分析

该黑云母花岗岩类侵入年龄为192～206 Ma[2]，形成于金矿化之前；金铜矿体赋存在该期岩体的成岩后隐爆角砾岩筒、断裂中，在细脉浸染型矿床还见到该期钾长花岗岩、文象花岗岩呈角砾被成矿期热液胶结。因此印支晚期花岗岩类是矿体围岩寄主岩石而不是母岩（图10）。由于燕山中期侵入岩与该期侵入岩为同源岩浆演化而来，岩体中金含量较高，并且在原生熔流包裹体中发现了毒砂、孔雀石、磷铜矿等金属矿物，这表明印支晚期侵入岩对沟通深部岩浆源、对成矿元素的预富集方面对成矿有一定作用[12]。

图9　花岗岩成因系列Na2O-K2O图解

图10　花岗岩SiO2－Al2O3/（K2O+Na2O+CaO）（含矿性判别图）图）

总体而言，该黑云母花岗岩对成矿主要有两方面作用：一是沟通深部岩浆源，提供后期岩浆及流体上升的通道和成矿物质。岩浆源、对成矿元素的预富集方面对成矿有一定作用[12]。在大陆地壳的生长过程中，几乎所有成矿元素都从地幔分异出来进入地壳Au、Cu等亲硫元素分配进入下地壳。印支晚期辉长闪长岩、石英闪长岩及花岗岩类的源区为壳幔过渡带，在其上侵过程中形成了岩浆和流体通道，为后期继承性活动的岩浆提供了深部物质；二是对成矿元素的预富集有一定作用。根据细脉浸染型矿床（J18）微量元素统计，印支晚期岩浆岩含金5.618×10－6，并且岩石中流体包裹体十分发育，有利于成矿[13] [3]。

4　结论

通过对该黑云母花岗岩岩石学、岩石地球化学研究，结合该区成矿规律，得出以下结论：

1）在岩石特征上，印支晚期第三阶段花岗岩类主要为黑云母花岗岩。

2）通过对部分典型样品的地球化学分析，包括主量元素、稀土元素和微量元素地球化学特征，得出第三阶段花岗岩的岩性以花岗岩为主，并属钙碱性和高钾钙碱性系列，A/CNK数据一个大于1.1，一个小于1.1，既有I型花岗岩也有S型花岗岩。稀土元素配分模式为轻稀土富集，为向右倾斜的平坦型曲线，且负铕Eu异常中等。微量元素以Rb、Th富集，Nb、P、Ti亏损，Sr、Zr出现正异常为特征，反映了岩浆主要来自原始地幔，演化过程中有地壳物质混染。

3）稀土总量较高、轻稀土富集、重稀土亏损、轻/稀土强烈分馏等特点，暗示本区黑云母花岗岩为深部岩浆结晶分异而来，在成岩过程中有地壳物质混染；本区岩浆活动主要与滨太平洋大陆边缘演化有关。印支晚期花岗岩类是由于太平洋板块俯冲引起的岩石圈拆沉作用，幔源岩浆底侵导致先存玄武质地壳熔融形成。初步判断本期岩体很可能是幔源岩浆诱发古老地壳物质重熔并与壳源熔体混合形成母岩浆，再经历高程度分离结晶作用形成。

4）印支晚期花岗岩类侵入年龄为192～206 Ma，通过这个定年数据及相关的构造关系，初步判断印支晚期花岗岩类是矿体的围岩（寄主岩石）而不是母岩，且与其他期岩浆是同源岩浆演化的。对成矿主要有两方面作用：沟通深部岩浆源，提供了后期岩浆及流体上升的通道和成矿物质；对成矿元素的预富集有一定作用。

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Genesis and Ore-Bearing Potential for Biotite Granite in the Jinchang Au Deposit, Heilongjiang

ZHANG Hong-hui CHEN Kai CHEN Ke-zhong ZHAN Da-ji TAN Kai-yuan
（No.9 Gold Geological Party of CAPF，Haikou570001）

The Jinchang Gold Deposit in Heilongjiang Province was discovered in the 1960’s. The Geological Research Institute and First Corps of Gold Geological Party of CAPF have explored and researched since the 1990’s. It has obtained gold reserves over 90 tons of gold （333）. Au mineralization is related to the third stage biotite granite of the Late Indo-Chinese epoch.

Jingchang Au deposit； Gold； Petrogeochemistry； genesis； ore potential； biotite granite

P618.51

A

1006-0995（2015）03-0358-05

10.3969/j.issn.1006-0995.2015.03.010

2014-06-24

张宏辉（1989-），男，云南宁蒗人，助理工程师，主要从事区域地质矿产调查