宽城县东梁金矿矿床成因分析

2017-01-10任玉成张立阳王玉和

科教导刊·电子版 2016年28期

关键词：金矿矿床成矿

任玉成　张立阳　王玉和

摘要宽城县东梁金矿矿床赋存于花岗斑岩体与围岩的接触带内，受近弧状的断裂破碎带控制。矿床形成时的成矿环境为中温、低压、弱碱性、弱还原环境，矿质来源主要来自岩体本身，并受成矿前期断裂构造控制。

关键词金矿矿床成因

中图分类号：P618.51 文献标识码：A

1地理位置

东梁金矿区位于河北省宽城满族自治县北东方向，直线距平泉、宽城两县交界处18km，行政区划隶属宽城县。距北京248km。北距锦（州）-承德铁路小寺沟车站30km，有村村通公路与矿区相连，由矿区至党坝镇15km。有简易公路与青（龙）-平泉公路连通，交通比较方便。

2区域地质背景

东梁金矿位于天山～阴山纬向构造带与新华夏系构造带在平泉斜接复合部位的南侧，兴隆～宽城拗陷的东南边缘部位、燕山孤形构造带向东北方向弯曲地带及龙须门中生代断陷盆地的北东边缘，即永安-东梁-毛家沟构造-岩浆岩活动带的金多金属成矿带的中段。

2.1地层

区域上出露的地层主要是太古宙迁西群和八道河群；元古界长城系、蓟县系、青白口系；中生界三迭系、侏罗系及新生界第四系。

太古界由老到新划分出迁西群和八道河群。

2.1.1迁西群

包括上川组和三屯营组。

（1）上川组（Arc）：以二辉麻粒岩为主，夹斜长角闪岩和少量的磁铁石英岩。混合岩化特征为均质紫苏花岗质混合岩化为主，其厚度大于1500m，绝对年龄为3055百万年（Pb-Pb法）。

（2）三屯营组（Ars）：以黑云紫苏斜长片麻岩为主，夹透辉麻粒岩和二辉斜长角闪岩，并常伴有磁铁石英岩。混合岩化特征为均质或条带紫苏花岗质混合岩化为主。其厚度约为1250m，绝对年龄为2502百万年（U-Pb法）。

2.1.2八道河群

包括王厂组、湾杖子组和三门店组。

（1）王厂组（Arw）：分布较广，自金厂峪-八道河-木头橙一带均有出露。以透辉斜长角闪岩为主，下部常有角闪石英岩夹磁铁石英岩。混合岩化特征为均质长英质混合岩化为主，也可见到条带混合岩化，其厚度约为2250m，绝对年龄2500百万年（U-Pb法）。王厂组是区域上重要的赋矿地层，金厂峪金矿床就产在该组地层中，区域上有近200个金矿点产在该组地层中。

（2）湾杖子组（Arw）：主要岩性为斜长角闪岩夹少量变粒岩或浅粒岩。混合岩化特征为条带或条纹状长英质混合岩化为主，其厚度约为1600m，绝对年龄2552百万年（Rb-Sr法）。

（3）三门店组（Ars）：以黑云斜长变粒岩为主，夹有斜长角闪岩和角闪斜长变粒岩，以及磁铁石英岩。混合岩化特征为条带状或条纹状长英质混合岩为主，厚度约为8850m，绝对年龄为2494百万年（U-Pb法）。

矿区周围分布元古界长城系、蓟县系、青白口系及中生界侏罗系地层，与下伏太古界变质岩系地层呈断层或不整合接触。

2.2构造

对燕山期岩浆活动与成矿起控制作用的是燕山孤形构造带，即由一系列的短轴背、向斜褶皱构造格架。矿区处于龙须门中生代断陷盆地东北部边缘。

本区构造基本上有三次较大构造事件发生。

（1）早期东西向构造是迁西运动所表现出的构造线方向，此时形成一些宽缓的褶皱，如马兰峪～太平寨背形，擂鼓台～建昌营向形和迁安背形。早期的断裂构造也较为发育，如卢龙～沙河驿古断裂带，擂鼓台～楼子山断裂带，喜峰口～木头橙断裂带等。

（2）中期南北向构造形成于阜平运动，由于东西向水平挤压，在区域上表现出以塑形变形为主，造成一系列近南北向紧密同斜褶皱构造及局部地区剪切带，这期构造置换并叠加在早期东西向构造上，形成不同岩性层间的透入性接触。

（3）晚期北东向构造属新华夏构造体系，主要以断裂构造为主，它常与先存的东西向和南北向构造联合，并改造先存构造线方向，呈北北东向展布。

2.3岩浆岩

受区域构造控制，以中酸性侵入岩最为发育，活动频繁，多属燕山期产物。区内火山熔岩（体）出露面积也较大，主要分布在龙须门～韩杖子和党坝～黄砬子一带，在成因上可能与中酸性侵入体存在一定的内在联系。

区域内岩浆岩较发育，主要有吕梁期和燕山期岩浆活动。

（1）在青龙县出露有吕梁期的都山花岗岩体，其岩性为细粒黑云母花岗岩和中粗粒黑云母花岗岩。

（2）燕山期的岩浆活动主要在矿区西部青山口和西北部贾家山一带，它们是同期不同阶段的侵入产物。早期侵入相主要是细粒黑云母石英闪长岩和中细粒闪长岩；中期侵入相主要是中粗粒黑云母花岗岩和似斑状花岗岩；晚期主要是规模不大的中细粒斜长花岗斑岩，即马鞍山杂岩体。此外，在矿区及其外围常有一些基性和酸性岩脉侵入。

2.4区域地球化学

1：5万土壤异常测量发现了环绕火山岩体分布的多个金异常，具有以下特征。

（1）异常形态规则，总体呈环状分布，单个异常走向以北东及南北向为主，异常中心高值达320ppm，浓集中心较明显，大部分具备内中外三带。

（2）在矿区南侧31线向南、向西至67线地带分布两个异常区，两异常形态与②号主矿体的走向吻合程度高，异常带长轴长约500m，短轴100m。

（3）异常浓集中心由金（矿）化体中心部位向水系下游位移，从矿区北部及南部异常区的浓集中心位移情况分析，异常中心多位于沟底，与主矿体有近50-100m的偏东位移。

3矿床成因

3.1成矿物质来源

3.1.1围岩的含矿性

从上表中得知，区内各类岩石中的金丰度值均高于克拉克值。岩体的基底岩石角闪斜长片麻岩金丰度值达克拉克值的8倍，花岗斑岩中金丰度值也高于克拉克值的5倍，它不仅为矿床提供了热源，同时也为矿床提供了矿源。由此可见矿床围岩对成矿是有利的。

3.1.2稳定同位素特征

（1）硫同位素特征。

矿区金属硫化物矿物的硫同位素 S34值的变化范围-2.10～+4.3‰，平均值为+2.55‰，极差6.4‰，各种数值见表（表3.2、3.3）。

可看出，矿床 S34‰的特征为靠近陨石硫的低正值（正编态），符合典型的岩浆硫（ S34+6～4%）的特点。

（2）铅同位素特征。

由上表得知，这几种产状的矿石铅同位素组成特征及模式年龄，除PD516-②号样品外，基本上是一致的，说明：有相同的物质来源。按单阶段演化求得模式年龄为10～11亿年，属古代铅并且也有燕山期岩浆活动时铅的迭加。这也表明铅和金的原始来源为古老地层，部分来自岩浆热液，经后期岩浆的活化、迁移、迭加、富集成矿。

矿区内铅同位素的特征见表（表3.4）。

（3）氢、氧同位素特征。

矿床氢、氧同位素组成特征见表（表3.5）。矿石中 D值与火山一次火山岩型金矿床 D值（-64.3～108‰）是相符的， O18值与标准岩浆水（+5.5～+10.0‰）的值相比有一个样品值偏高。结合矿床的产出地质特征推断：成矿热液主要来自火山～次火山岩，在成矿过程中有大气降水的加入。

（4）矿化剂Cl的来源

包裹体成分析表明，Cl-的含量不高，而F-及SO42-则相对较高，阳离子中K+、Na+含量丰富，成矿热液类型为Na+、K+、Cl-、SO42-型（表3-6）。其中Na+/K+（原子数）为：0.09～0.22， Cl-/SO42-（原子数）为：0.06～0.22，显然都是很小的，与正常的热液来源即岩浆热液或火山热液很相符。说明Cl-来源于岩浆，而来源于基底变质岩的可能性是特别小的。

包裹体的气、液相成分特征表见表3.6。

综上所述，成矿物质来源为：

①Au的来源为多源，既可来自岩浆岩，又可来自基底变质岩和其它围岩。

② S34‰表明硫来自岩浆岩。

③铅同位素特征表明，铅主要为古代铅，来自古老地层。

④成矿热液主要是岩浆水，并且大气降水的加入。

⑤矿化剂Cl～等来自岩浆后期的分异产物。

3.2成矿的物理条件

3.2.1温度

对石英包裹体进行了均一温度的测试（表3-7）。武汉地院杨庭栋等人对矿物包裹体爆裂温度的测试结果见表（表3-8）。基建工程兵508团对该区试验测得成矿温度为：244€啊？90€啊？

从上述包体测温结果，结合矿物以银金矿、浸染状黄铁矿、方铅矿、闪锌矿、黄铜矿及大量石英为主并含有少量砷黝铜矿的矿物共生组合特点来分析，成矿温度为中等温度条件。

3.2.2压力

岩体为次火山岩，属超浅成岩体。此外围岩中碳酸盐的石灰化大量存在，亦为岩体侵位浅的佐证。

由于岩石中水压不同，岩石中饱和水含量存在差异，因此利用岩石化学分析的H2O数值可以估计岩石的水压条件。当水饱和时其水压与总压力相符。

将矿区岩石的C、I、P、W标准矿物特征参数Ab、Or、Q换算后投影在Ab-Qr-Q相图上表明，岩石最大侵入压力不超过500MPa（Ib=105Pa）将花岗斑岩基质中三个矿物体积百分比换算为重量百分比投影，其位置小于50MPa，按30～40MPa/km换算，岩石基质结晶深度小于1.5km。

3.2.3介质的PH及EH值

由包裹体的汽液相成分特征（表3-7）可知，阴离子以SO42～为主，F-、Cl-次，阳离子以Na+、K+为主，且K+ 大于Na+ ，并高出一个数量级。这种富钾、缺Ca2+、少Mg2+的组分特征反映出火山热液型矿床特点。Na+、K+为强碱性元素，对于SO42-的出现也说明成矿时碱性环境，可用下列反应式表示：

H2S+4H2O=SO42-+10H++8e-或

HS-+4H2O=SO42-+9H++7e-

对于稍晚的碳酸盐化，也是碱性环境的可靠依据。

根据围岩存在的绿泥石化、黄铁矿化，推断为弱还原环境。

石英包裹体中含量H2O、CO2以及少量还原性气体如H2、CO、N2、CH4等，将这些还原性气体克分子数总和除以CO2克分子数总和所得的还原参数为0.09和0.08。说明矿体属弱还原环境，这与金矿石中矿物共生组合中多以低价铁的硫化物产出，未见高价态铁的矿物出现是相符的。

通过以上分析表明，矿床中金和硫化物沉淀的物理、化学条件为中温、低压、弱碱性和弱还原环境。

3.2.4成矿条件的模拟实验

为了查明矿床的成矿机理，明确找矿方向和找矿标志，在矿区进行科研工作中用高温高压三轴实验的手段对成矿条件进行了模拟实验研究工作。

（1）样品的构造位置及代表性。

垂直与矿区构造线（北-南）方向，按一定间距取一套14件样品，样品包括围岩和矿石样品，围岩样要求无任何蚀变块状构造样品，矿石样品要求矿化蚀变由弱到强，金含量由低到高。

（2）实验内容。

实验分四个方面进行：

①采取不同温度段，不同差应力值及围压值，分别对样品进行模拟实验。

②通过显微镜，研究含矿母岩蚀变花岗斑岩内矿物显微变形特征。

③分析成矿期花岗斑岩的力学性质。

④研究应力因素在成矿过程中的作用。即应力与成矿物质的迁移和富集关系。

（3）结论与找矿条件分析。

通过实验结果与野外地质调查资料，对矿床形成分析如下：

①成矿温度。

根据实验结果，成矿温度条件可分为两个阶段：一是金元素迁移阶段：这个阶段的温度大致在750℃～800℃。这时金的赋存状态从其力学状态说应是一种塑性较高易于发生流变状态，各其它伴生元素一起在差应力的作用下迁移。二是金元素沉淀阶段：这个阶段的温度大致在350℃～400℃或稍低一些，这时金元素开始沉淀富集，在有利部位形成有用的金矿体。

②成矿深度。

根据实验条件，换算出矿床成矿深度大致在1.5～2.5km（按30-40MPa/km）。这与斑岩及其它矿物标志是一致的。

③金矿与差值应力（ 1- 3）的关系。

实验表明在温度400℃、围压100MPa的条件下，样品在 1- 3大致为100-120MPa的条件出现破裂，产生宏观断裂，在这前，首先发现的是剪切破裂。这个条件也是金元素开始成矿条件，金元素和其它伴随元素运移方向完全是从高压力区向低压力区发展，最后在一些裂隙边部成矿。这完全可以说明金元素在特定构造部位的形成是受压力的控制，在空间位置上有规律的分布。依实验破裂的有序性及成矿条件可知道金矿应富集于一些剪切裂隙中。

该区内存在一个火山机构，其先存的放射状裂隙和后期的北北东（新华夏）体系的一组剪切面在不同的部位可能产生不同复合特征。

3.3矿床的控矿构造条件

矿床的控矿构造为沿二长斑岩体分布的弧形构造，走向以南北向为主，倾向西，倾角30-60€啊？筇逯饕赜氚哐姨宓哪谕饨哟ゴ植肌？

矿体在内带角砾岩中分布广泛，角砾成分主要为岩体成分，角砾既有磨圆度极好的圆形角砾，也有棱角明显的角砾。此构造角砾带内黄铁矿化普遍，呈较稠密的浸染状，在角砾岩带两侧有后期小石英脉贯入。在外带中则主要分布在蚀变白云岩中。

4成矿期和矿化阶段

矿床的矿化期可分为二期，即热液期和表生期，现分述如下：

4.1热液期

由于矿床赋存在岩体中，成矿物质除来自岩浆热液外，尚可从围岩中淬取了部分成矿物质，由于构造作用的多期活动，形成了矿化的多期性和多阶段性。本成矿阶段可分为三个成矿阶段。

（1）黄铜矿-黄铁矿阶段：为矿床早期金矿化阶段，以银金矿、黄铁矿、黄铜矿、斑铜矿及石英等形成稳定的矿物共生组合。

（2）黄铁矿阶段：矿化范围广而发育，为重要的金矿化阶段，以银金矿、浸染状黄铁矿-方铅矿～闪锌矿、黄铜矿和石英组成典型的共生组合。形成重要的浸染状（或块状）硫化物金矿石。

（3）硫化物-石英阶段：为金矿化的晚期阶段，与前期成矿阶段间隔短，成矿物理化学条件相近，其矿物共生组合也相似。以银金矿、斑点状黄铁矿-方铅矿及大量石英为主，还伴生有黄铜矿、砷黝铜矿及少量辉铜矿。形成细脉状石英-硫化物矿石，或迭加在前阶段矿化上。由于这种迭加作用，形成相对富集部位。

4.2表生期