阜蒙县二道岭金矿区花岗岩研究

刘 帅，曹煜昊，徐 耸

（辽宁省矿产勘查院有限责任公司，辽宁 沈阳 110032）

1 区域地质背景

二道岭金矿区行政隶属辽宁省阜蒙县国华乡所辖。大地构造位置为燕山台褶带辽西台陷北镇凸起中段。区内构造发育，但主要是近东西向韧性剪切构造，脆性断裂构造不发育。区内岩浆岩十分发育，除第四系以外，区内95%出露为岩浆岩，其中太古宙变质深成岩广泛分布在矿区中部和西部，约占70%，印支期黑云母二长花岗岩约占20%，其它岩脉约占5%。

矿区地层、构造、岩浆岩及成矿作用与矿区以北相邻的排山楼大型金矿床和新民中型金矿床均都比较相似。区内地层走向近东西，其中下部层位为呈扁豆状包体分布在太古宙变质深成岩（小牵马岭片麻杂岩体）中的变质上壳岩；上部为呈构造残片和飞来峰分布在太古宙小牵马岭片麻岩之上的中元古界长城系大红峪组和高于庄组浅变质表壳岩[1]。

2 二道岭花岗岩地质特征

阜蒙县二道岭金矿区Au②号金矿体有二套围岩，一是金矿体与蚀变石英闪长岩质糜棱岩金矿带完全吻合一致时，矿体顶底板围岩均为印支期黑云母二长花岗岩，该种现象有21个见矿单工程，占70%。当Au②号金矿体与蚀变石英闪长岩质糜棱岩金矿带完全吻合时，矿体顶底板围岩均为印支期黑云母二长花岗岩及少量花岗片麻岩。该种现象在30个见矿工程中有7个槽探和14个钻孔计21个见矿工程。本文对印支期黑云母二长花岗岩进行研究，分析成因[2]。

花岗岩样品采自探槽TC443（4636534,399075）、钻孔ZK736（609.10m）、十家子4376地质点（4636391,401921）、钻孔ZK576（402.1m）。岩石呈灰色，半自形粒状结构，块状构造。其主要矿物为岩石主要由石英（30%）、黑云母（5%）、白云母（少量）、斜长石（40%）、微斜长石（10%）及条纹长石（15%），其镜下命名为中粒二云二长花岗岩。

3 二道岭花岗岩岩石地球化学特征

3.1 主量元素特征

对二道岭二长花岗岩样品主微量元素分析。从样品主量元素分析结果来看，高硅（SiO2=69.04%～73.52%）、富钠（3.31%～4.61%）和高钾（K2O=3.54%～4.13%）是二道岭二长花岗岩最显著的岩石化学特征，因而在SiO2-K2O图上样品集中分布于高钾钙碱系列区域。样品的里特曼指数介于2.05～2.55，属于钙碱性岩石，这与SiO2-K2O图解得到的结果一致。在TAS图解中样品ZK736—QY1、D4376-QY1落于花岗岩区，TC443-QY2、ZK576-QY6落于花岗岩区与花岗闪长岩交界处。岩石的Al2O3介于14.01%～15.52%，A/CNK介于1～1.17，为过铝质岩石，由于缺少Rb、Sr等元素数据无法做出准确定量分析，通过野外产状、矿物和岩石组合定性分析为CPGs类过铝质花岗岩，此类过铝质花岗岩是由炽热的幔源岩浆底侵或注入引起地壳岩石“干”的深熔作用形成。岩石的MgO、CaO、P2O5、TiO2含量分别为0.44%～4.04%、0.4%～2.18%、0.07%～0.14%、0.17%～0.38%，均属花岗岩类正常取值范围。综合考虑上述岩石化学判别图解、野外特征与镜下岩相学特点，认为将其定为黑云二长花岗岩最为合适。

3.2 稀土元素特征

对二道岭金矿区金矿体和空间上相关岩浆岩采集了稀土样品进行分析测试，目的是研究其相关性，进行矿床成因探讨。所采样品包括：含金石英脉矿体（Au②）1个；与金矿带空间和成因最为密切的印支后期蚀变石英闪长岩（δ）3个，其中有二个采于矿体中，另一个采自远矿厚大蚀变石英闪长岩脉；印支期黑云母二长花岗岩（γ51）2个，其中二道岭金矿区钻孔中和矿区之外十家子4376地质点各采1个；太古宙小牵马岭片麻岩中采集2个，其中小牵马岭片麻岩一层（Xgn1）花岗质糜棱岩和二层（Xgn2）黑云二长片麻岩质糜棱岩各采集1个。

稀土元素样品分析表明，该区所有岩石的稀土配分曲线表现为轻稀土富集、重稀土亏损的右倾配分模式。其中，蚀变石英闪长岩为ΣREE=58.95×10-6～105.83×10-6，稀土总量较低，其他岩类ΣREE=136.27×10-6～ 284.52×10-6，稀土总量中等。黑云母二长花岗岩和小牵马岭片麻岩（LREE/HREE）介于16.54～ 28.45，（La/Yb）N比值为22.73～ 66.06，表明轻重稀土分馏作用较强，该现象在十家子花岗岩（T3SH）和两家子花岗质糜棱岩（Xgn1）处最为明显。含金石英脉和蚀变石英闪 长 岩（LREE/HREE）介 于5.53～ 8.32，（La/Yb）N比 值 为5.61～10.20，轻重稀土分馏作用相对较弱。蚀变石英闪长岩δEu为1.15～1.65，具有弱到中等的Eu正异常，其他岩类δEu介于0.65～0.82，具有弱到中等的Eu负异常，表明蚀变石英闪长岩具斜长石的稳定残余，其他岩类中有一定的斜长石分离结晶作用。含金石英脉稀土元素曲线和蚀变石英闪长岩稀土元素曲线颇为相似，成因关系密切，其中TC121闪长岩受较强蚀变作用，导致稀土总量较低。稀土曲线总体趋势相近，推测所有岩体与金矿体在成因上有一定联系[3]。

稀土元素特征表明，所采集含金石英脉矿体和与成矿床密切相关的印支后期蚀变石英闪长岩，矿体顶板围岩黑云母二长花岗岩以及太古宙小牵马岭片麻岩，其稀土元素球粒陨石标准化分布型式均比较一致，只不过在热液蚀变强烈部位，稀土元素总量有所减少。因此推测二道岭金矿与上述三类岩浆岩可能有某种成因联系。

在稀土元素方面，二道岭二长花岗岩的重稀土元素（包括Y）极度亏损（∑HREE=16.54～28.45）与发育较弱的负铕异常（δEu=0.65～0.68），是其又一独特的地球化学特征。这一特点与其轻稀土元素富集（∑LREE=135.00×10-6～274.86×10-6）的耦合作用，使得标准化稀土元素配分的形态表现为强烈的右倾样式。由于重稀土元素（包括Y）在岩浆过程中大多寄主于石榴子石中，其次寄主于角闪石或一些副矿物中，因此推测在二道岭黑云二长花岗岩浆的起源与演化过程中，石榴子石在源区残余固相矿物组合中应该是一种重要的稳定矿物组份，这就要求岩浆源区压力大于1.2GPa。在中酸性岩浆体系中，Eu2+的捕获者主要为斜长石及一些副矿物相（如榍石、锆石、金红石和褐帘石等）。由于在该体系中长石比那些副矿物相在数量上占有绝对的优势，因此人们普遍将中酸性岩石的Eu2+异常主要归因于长石的贡献，而副矿物对于全岩的Eu2+异常贡献并不重要。从二道岭黑云二长花岗岩发育较弱的负铕异常这一地球化学特征可以推论：在源岩部分熔融生成花岗质熔体时的残留固相组合中没有或很少有长石的存在，且这种部分熔体从源区抽取进入岩浆房的演化过程中没有发生过明显的长石分离结晶作用。否则只要有一种情况曾经发生，最终形成的花岗质岩石必然出现明显的负铕异常。REE图谱的右半部出现不同程度的轻度下凹，这一现象通常被人们解释为源岩部分熔融或岩浆分异过程有角闪石参与的缘故，对于花岗岩类而言，用源岩部分熔融时残留固相中存在角闪石来解释MREE亏损最为接近事实。

4 成因探讨

二道岭黑云二长花岗岩在地质特征、岩相学、岩石化学、地球化学以及侵位时代等方面，均与华北克拉通北缘广泛发育的中生代高锶花岗岩类十分相似。其均属酸性岩，拥有富钠、高钾特征，且高锶花岗岩中高硅岩石大多属于高钾钙碱系列。高铝是北克拉通北缘高锶花岗岩类的又一岩石化学特点，所有样品的Al2O3含量变化于13.99%～20.39%,平均为16%,这一数值明显高于非高锶的中酸性岩石（一般＜15%），二道岭黑云二长花岗岩Al2O3介于14.01%～15.52%，同属高铝特征。在稀土化学特征方面，高锶花岗岩类同样具有HREE（包括Y）的极度亏损、MREE有一定量亏损的独特地球化学特征，稀土元素球粒陨石标准化分布型式图呈强烈的右倾样式，且右半部出现不同程度的轻度下凹，二道岭二长花岗岩具有相同特征。高锶花岗岩类还具有另一个重要特征,那就是不发育明显的负Eu异常，甚至出现明显的正Eu异常，与二道岭黑云二长花岗岩弱负铕特征一致。综合研究对比发现，二道岭黑云二长花岗岩具有区别于钙碱或高钾钙碱系列岩石的高锶花岗岩独特地球化学特征，在无微量元素锶及其它不相容微量元素的情况下，推测二道岭黑云二长花岗岩属于高锶花岗岩类。进而推测二道岭黑云二长花岗岩与华北克拉通北缘广泛发育的中生代高锶花岗岩类有相似的成因：源岩主要是中酸性火成岩类（下地壳角闪岩类），花岗质熔体总体上应在较大压力（P≥1.0～1.2GPa）和较高温度（T≥925～1100℃）下通过源岩的部分熔融而生成。花岗质熔体可能是高压、高温、贫水、分离结晶作用不明显的较为原始的熔体，黑云母等含水矿物为高锶花岗岩浆结晶晚期出现。