黑龙江省黑河市五道沟地区金矿化特征及矿床成因

张浩文 王可勇 马万里 孙清飞 赵晨光

摘要：五道沟地区地处中亚造山带东部，黑河—贺根山断裂西北部，构造、岩浆活动强烈，主要发育印支期侵入体和2组北东向断裂，为金矿化提供了有利的地质条件。该地区金矿化以石英脉型为主，成矿作用可分为石英-黄铁矿-自然金阶段（Ⅰ）、石英-黄铁矿-黄铜矿-闪锌矿阶段（Ⅱ）、方解石-贫硫化物阶段（Ⅲ）3个阶段，且伴随绿泥石化和绢云母化蚀变。流体包裹体研究结果表明：主要发育气液两相包裹体（L型）、含CO2包裹体（C型）和富气相包裹体（V型）3种类型包裹体;成矿Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段由中高温、中等盐度的CO2-NaCl-H2O体系逐渐演化为低温、低盐度的NaCl-H2O体系，期间压力骤降引发的流体沸腾作用是金属矿物沉淀的主要原因。氢-氧同位素测试结果表明：δDV-SMOW与δ18OH2O分别为-128.5 ‰～-99.6 ‰和-2.3 ‰～6.5 ‰，暗示成矿流体主要来源于岩浆水，同时伴随少量的大气降水混入。

关键词：金矿化特征;热液脉型金矿化;流体包裹体;五道沟地区;黑龙江省

中图分类号：TD11 P618.51文献标志码：A开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

文章编号：1001-1277（2021）12-0013-07doi：10.11792/hj20211203

五道沟地区地处中国东北，与俄罗斯远东和蒙古国东部接壤，构造上位于中亚造山带东部，处于多宝山矿集区东侧，为多宝山矿集区内重要的、具有找矿潜力的远景区。该地区自古生代以来经历了古亚洲洋、蒙古—鄂霍茨克洋等构造域的叠加、转换过程[1-7]，特殊的构造位置赋予了其良好的成矿潜力[8-12]。自2007年起，五道沟地区进入勘查阶段，但目前该地区的研究程度极低，对金矿化类型、成矿流体来源及演化、矿床成因及构造背景均缺乏系统的认识。因此，本文通过对五道沟地区金矿化中发育的流体包裹体和石英、方解石中的氢-氧同位素进行研究，确定流体特征和矿床成因，为今后该地区找矿工作提供理论支持。

1 区域地质背景

五道沟地区位于兴安地块东北部，黑河—贺根山断裂西北部（见图1-A）[13]。该区域出露地层主要为奥陶系铜山组、多宝山组和志留系黄花沟组、卧都河组，少量泥盆系泥鳅河组，以及石炭系、二叠系、白垩系、新近系、侏罗系、第四系（见图1-B）。其中，奥陶系铜山组和多宝山组被认为是金属矿床的主要赋矿层位。

前人研究表明，多宝山矿集区岩浆岩按侵入时代可划分为5期（早寒武世—早志留世、晚石炭—早二叠世、早—晚三叠世、早—晚侏罗世及早白垩世）[14]。其中，早寒武世—早志留世的岩浆活动与区域内多宝山—铜山一带的Cu-Mo-Au斑岩-浅成低温热液型矿化密切相关;早—晚侏罗世的岩浆活动与区域内小多宝山和三矿沟矽卡岩型Fe-Cu矿化密切相关。

多宝山矿集区整体处于由北北东向和北东向断裂所控制的北西向弧形构造（三矿沟—多宝山—裸河断裂[15-17]）内，由一系列挤压走滑断裂和小褶皱组成[8，18]。同时还存在大量北东向和近东西向断裂，这些横切构造构成了一个复杂的构造网络[19-22]。

2 五道沟地区地质特征

五道沟地区植被覆盖严重，基岩出露较少，主要见岩浆侵入体，岩性为碱长花岗岩、二长花岗岩和闪长岩（见图2-A）。根据其侵入时代可将侵入岩分为海西期与印支期，海西期主要形成二长花岗岩和碱长花岗岩，其在矿区内广泛分布;印支期（225～250 Ma）形成的闪长岩分布在东北部，侵位于二长花岗岩和碱长花岗岩接触带附近，闪长岩呈块状构造，主要由斜长石（55 %～65 %）、角闪石（10 %～20 %）、黑云母（5 %～10 %）、石英（2 %～5 %）组成。矿区内主要发育2组北东向断裂，分别位于中部和西南部，部

分矿体切穿碱长花岗岩和二长花岗岩，说明金矿化的形成晚于碱长花岗岩和二长花岗岩的侵入时间。闪长岩的侵位产状与矿体产状近似，认为金矿化与闪长岩密切相关。矿体产出严格受断裂控制，多呈脉状、细脉状，符合热液脉型金矿化特征。

矿体主要赋存于二长花岗岩中（见图2-B）。矿区分为南、北2个矿段，北矿段已发现超过15条矿体，矿体多位于五道沟地区中部，长度为33～170 m，倾向为300°～340°，倾角为50°～60°，厚度为0.58～2.93 m，金品位为0.51×10-6～3.77×10-6;南矿段已发现5条矿体，矿体多位于五道沟地区南部，长度为37～143 m，倾向为290°～310°，倾角为55°～72°，厚度为0.91～2.43 m，金品位为0.53×10-6～3.61×10-6。

矿石中金属矿物主要为黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿和斑铜矿（见图3），非金属矿物主要有石英、方解石、绢云母等。矿石结构有半自形结构、包含结构、交代残余结构等。矿石构造主要为细脉浸染状构造，其次为块状构造和细脉状构造。矿体两侧主要发育绿泥石化及绢云母化，局部可见绿帘石化和碳酸盐化。

根据矿物组合、围岩蚀变及矿物相互穿切关系，五道沟地区金矿化的形成可划分为3个阶段：石英-黄铁矿-自然金阶段（Ⅰ）、石英-黄铁矿-黄铜矿-闪锌矿阶段（Ⅱ）、方解石-贫硫化物阶段（Ⅲ）（见表1）。

成礦Ⅰ阶段为主要成矿阶段，同时有黄铁矿、黄铜矿等金属硫化物富集沉淀，该阶段常伴有绿泥石化、绿帘石化和绢云母化等热液蚀变现象。成矿Ⅱ阶段以黄铜矿、闪锌矿及微量斑铜矿等金属硫化物发育为特征，伴有绢云母化等热液蚀变现象。成矿Ⅲ阶段为成矿作用后期，以发育方解石为特征，伴有少量的石英产出，矿化较弱，且常穿切成矿Ⅰ、Ⅱ阶段的石英-硫化物脉。

3 样品采集与分析方法

3.1 流体包裹体

本次在吉林大学地质流体重点实验室对石英和方解石中的流体包裹体进行了详细研究。采用Linkam THMSG-600型冷热台进行试验，其测温区间为-180 ℃～300 ℃时，精度为±0.2 ℃;>300 ℃时，精度为±2 ℃。通过纯水的冰点（0 ℃）进行校准，确保了试验的准确性。

3.2 氢-氧同位素

氢-氧同位素试验在核工业北京地质研究院分析测试研究中心完成，质谱仪型号为MAT-253。氧同位素分析使用10～20 mg石英颗粒，采用常规的BrF5分析法。氢同位素则通过石英样品中流体包裹体的爆裂来测定。氢、氧同位素分析采用标准平均海水作为参考，分析精度分别为±1 ‰、±0.2 ‰[23-24]。

4 分析结果

4.1 流体包裹体岩相学特征

根据不同成矿阶段中石英和方解石的原生流体包裹体（通常在晶体中孤立或随机分布）的显微岩相学观测结果，以及流体包裹体在室温（25 ℃）条件下的相态分类准则和其在冷冻、升温过程中的相态变化，共识别出气液两相包裹体（L型）、含CO2包裹体（C型）和富气相包裹体（V型）3种类型包裹体（见图4、表2、图5）。

1）L型包裹体：在室温下由气液两相组成，气液比为15 %～30 %，形态多呈椭圆形、负晶形等（见图4-a、e、f），粒度为3～15 μm。

2）C型包裹体：可分为C1、C2 2个亚类。其中，C1型包裹体为CO2占比5 %～50 %的CO2-H2O包裹体，由两相（LH2O+LCO2）或者三相（LH2O+LCO2+VCO2）组成。通常在成矿Ⅰ阶段石英晶体中单独出现或呈簇状出现，粒度为10～17 μm，且形态多为不规则状或椭圆形（见图4-b）;C2型包裹体为富CO2包裹体（CO2占比>50 %），由两相或者单相CO2组成，粒度为5～12 μm，多呈椭圆形或负晶形。

3）V型包裹体：室温下由气液两相组成，气相占比>70 %，粒度5～20 μm，呈圆形或椭圆形。多单独或呈簇状出现在成矿Ⅱ阶段的石英晶体中，且与L型包裹体共生。

4.2 流体包裹体测温

成矿Ⅰ阶段发育C1型、C2型和L型包裹体，C1型包裹体中CO2初融温度为-58.2 ℃～-54.8 ℃，完全均一温度为297 ℃～341 ℃，依据相应公式[25-26]，得出盐度为2.2 %～10.7 %;C2型包裹体CO2初融温度为-57.8 ℃～-56.8 ℃，笼形物消失温度为28.3 ℃～29.5 ℃;L型包裹体冰点温度为-5.6 ℃～-2.8 ℃，盐度为5.4 %～8.3 %，完全均一温度为253 ℃～282 ℃。

成矿Ⅱ阶段发育V型和L型包裹体，V型包裹体冰点温度为-2.3 ℃～-0.4 ℃，完全均一温度为284 ℃～310 ℃，盐度为1.3 %～4.7 %;L型包裹体冰点温度为-4.6 ℃～-2.9 ℃，完全均一温度为266 ℃～317 ℃，盐度为4.3 %～10.4 %。

成矿Ⅲ阶段仅发育L型包裹体，其冰点温度为-1.9 ℃～-0.7 ℃，完全均一温度为174 ℃～216 ℃，盐度为0.6 %～5.3 %。

4.3 氢-氧同位素特征

对石英、方解石中氢、氧同位素进行了分析，结果见表3。五道沟地区金矿化的δDV-SMOW为-128.5 ‰～-99.6 ‰、δ18OV-SMOW为7.7 ‰～11.1 ‰，通过公式[25-26]得出，δ18OH2O為-2.3 ‰～6.5 ‰。

5 讨 论

5.1 成矿流体的性质

流体包裹体测温结果表明，成矿Ⅰ阶段为中高温、中等盐度的CO2-NaCl-H2O体系，发育C1型、C2型和L型包裹体。岩相学特征表明，C1型、C2型及L型包裹体共生于石英晶体内部，说明为同期捕获，也表明五道沟地区成矿Ⅰ阶段的流体发生了不混溶作用;成矿Ⅱ阶段为中高温、中低盐度的NaCl-H2O体系，发育V型、L型包裹体，但不发育C型包裹体，说明该阶段发生了流体沸腾作用。经盐度测试得知，L型包裹体的盐度较高，则进一步表明了其为经过沸腾作用、去CO2后演化形成的包裹体;成矿Ⅲ阶段仅发育L型包裹体，属于低温、低盐度的NaCl-H2O体系。

5.2 成矿流体来源及演化

成矿Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段δDV-SMOW分别为-104.5 ‰～-99.6 ‰、-115.8 ‰～-110.3 ‰、-128.5 ‰;采用流体包裹体测温得到的完全均一温度对其校正，得到的δ18OH2O分别为5.9 ‰～6.5 ‰、2.6 ‰～3.9 ‰、-2.3 ‰。样品投点从岩浆水区域向大气降水线不断靠近（见图6），表明五道沟地区成矿流体前期主要为岩浆水，有大气降水的混入，后期大气降水含量则明显增加。

五道沟地区成矿Ⅰ阶段处于不混溶体系，卢焕章[27]认为，CO2-NaCl-H2O体系与金矿化的成矿作用有重大关系，因此推断成矿Ⅰ阶段为五道沟地区金矿化的主要成矿阶段，主要载金矿物为黄铁矿;成矿Ⅱ阶段由于流体的沸腾作用和大气降水的混入，使金属矿物的溶解度逐渐降低[28]，导致自然金、黄铜矿、闪锌矿等金属矿物不断富集沉淀;成矿Ⅲ阶段仅发育L型包裹体，其为成矿流体与大量大气降水混合后的产物。

5.3 成矿压力及深度

五道沟地区金矿化成矿Ⅰ阶段在不混溶体系下，可通过已知的完全均一温度，利用等容线相交法计算捕获压力[29]，并根据相应公式[30]估算成矿深度。五道沟地区成矿压力为83.6～101.7 MPa（见图7），成矿深度为2.5～3.3 km。

5.4 矿床成因

五道沟地区金矿化和多宝山矿床具有相似的同位素、年代学特征[31-32]。前人研究表明，该区域金矿床不仅经历了奥陶纪和侏罗纪岩浆作用和成矿作用，而且伴随三叠纪岩浆作用和成矿作用[31]。经过对五道沟地区闪长岩的U-Pb年龄测定（成岩年龄为（240.6±1.5）Ma）[32]，将五道沟地区成矿时代限定在早三叠世。

综合已有地质、流体包裹体、氢-氧同位素和年代学资料，认为五道沟地区金矿化的成矿演化过程为：三叠纪（250 Ma左右），伴随中国东北部被蒙古—鄂霍茨克洋不断俯冲，蒙古—鄂霍茨克洋不断缩小，使岩浆不断上涌，而岩浆中携带的大量金等金属矿物涌入并侵位于五道沟地区。在岩浆分异过程中，富含CO2的流体沿北东向构造涌出，由于压力急速下降，导致发生了强烈不混溶作用，进一步促进了金沉淀，随着流体温度的降低和不断混入大气降水，金属矿物沉淀富集加剧，最终形成与侵入岩有关的热液脉型金矿化。

6 结 论

根据五道沟地区金矿化地质特征、流体包裹体和氢-氧同位素分析结果，可以得出如下结论：

1）五道沟地区金矿化成矿可划分为3个阶段，即石英-黄铁矿-自然金阶段（Ⅰ）、石英-黄铁矿-黄铜矿-闪锌矿阶段（Ⅱ）、方解石-贫硫化物阶段（Ⅲ）。其中，成矿Ⅰ阶段为主成矿阶段。

2）流体包裹体和氢-氧同位素结果表明，成矿Ⅰ阶段的成矿流体主要来自岩浆水，而成矿Ⅱ、Ⅲ阶段则不断有大气降水混入，成矿流体经历了冷却、沸腾、压力骤降，这是大量金属沉淀的关键因素。

3）流体包裹体分析表明，热液系统发生了下列的演化：成矿Ⅰ阶段主要发育中高温、中等盐度的成矿流体，为气液两相包裹体（L型）、含CO2包裹体（C型）的不混溶体系，是主要成矿阶段;成矿Ⅱ阶段成矿流体发生沸腾，CO2大量逃逸，导致大规模沉淀和金矿化富集;成矿Ⅲ阶段成矿流体具有低温、低盐度的特点，这进一步反映了大气降水被添加到热液系统中。

[参 考 文 献]

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Characteristics and deposit genesis of gold mineralization

in Wudaogou area，Heihe City，Heilongjiang Province

Zhang Haowen，Wang Keyong，Ma Wanli，Sun Qingfei，Zhao Chenguang

（College of Earth Sciences，Jilin University）

Abstract：Wudaogou area is located in the eastern section of the Central Asian orogenic belt，and the northwestern section of Heihe-Hegenshan fault.There are intense structural and magmatic activities in the area and develop Indosinian intrusions and 2 groups of NEtrending faults，which are favorable geologic conditions for gold mineralization.The gold mineralization in the area is dominated by quartz veins，and the mineralization can be divided into quartz-pyrite-gold stage （Ⅰ），quartz-pyrite-chaloopyrite-sphalerite stage （Ⅱ），and calcite-poor sulfide stage （Ⅲ）;and associated with the alteration of chloritization and sericitization.Research on fluid inclusions shows that there are 3 types of fluid inclusions：gasliquid twophase inclusions（Ltype），CO2containing inclusions（Ctype），and gasrich inclusions（Vtype）.The Ⅰ，Ⅱ and Ⅲ stages of mineralization gradually evolved from the CO2-NaCl-H2O system with medium high temperature and medium salinity to the NaCl-H2O system with low temperature and low salinity.The boiling of the fluids mainly caused by the sudden pressure drop during this period leads to the precipitation of metallic minerals.The H-O isotope test results show that the ranges of δDV-SMOW and δ18OH2O are -128.5 ‰--99.6 ‰ and -2.3 ‰-6.5 ‰，respectively，implying that the oreforming fluid mainly derives from magmatic water and mixes with a small amount of atmospheric precipitation.

Keywords：characteristics of gold mineralization;hydrothermal vein type gold mineralization deposit;fluid inclusion;Wudaogou area;Heilongjiang Province