吉林省临江市东八里沟金矿地质特征及成矿成因

任利明，李晓朋

吉林省勘查地球物理研究院，吉林 长春 130012

0 引言

吉林省临江市东八里沟金矿位于南岔—小四平贵金属—多金属成矿带南西段，成矿地质条件优越。吉林省勘查地球物理研究院自2005年起对该区进行了地质找矿工作，经过预查、普查、详查三个阶段的地质勘查，基本查明勘查区的成矿地质条件及空间分布规律。金矿体均处于老岭群花山组片岩内，与老岭群成矿带金矿化多处于老岭群珍珠门组大理岩内有所不同。对该类型金矿进行深入研究并初步建立成矿模式雏形，以期地质同人共同关注，促进对此类型金矿认识逐步深化。

1 矿区地质特征

1.1 地层

矿区内分布的地层主要为古元古界老岭岩群，为一套低绿片岩相的变质岩系，是处于拉张环境下形成的以碎屑岩-碳酸盐岩为特征的海相沉积组合。受漫长区域变质变形作用影响，定向构造、流动构造发育，主要有片理、挠曲、褶曲、滑拖等构造形式[1-2]。

中生代以来，受褶皱造山运动及构造-岩浆活动影响，龙岗地块南缘隆起为老岭隆起带，狼林地块产生凹陷，两者沿鸭绿江断陷，构成矿区所处单斜构造格局。矿区内老岭岩群总体上沿北东向分布，自杉松岗—八里沟—新三队一带呈楔形展开，宽度从750 m～1 900 m～6 000 m依次递增，构造应力环境从矿区外的压扭性应力条件逐渐过渡到矿区内张性应力条件，客观上有利相关矿产在矿区生成、富集及赋存。

矿区仅出露老岭岩群花山岩组下部岩性段(Pt1h1)和珍珠门岩组中部岩性段(Pt1zh2)，地层总体走向35°，倾向125°，倾角45°～75°，总厚度2 835.21 m(图1，图2)。岩性组合主要为千枚状二云片岩(局部地段夹有硅化大理岩透镜体),角砾状硅质大理岩。

图1 东八里沟金矿平面地质图

图2 东八里沟金矿Ⅰ-Ⅰ’实测剖面图

1.2 岩浆岩

矿区内岩浆岩分布主要有太古宙云英闪长岩(ArTo)，侏罗纪老秃顶子单元(JL)及草山单元(JC)，岩性分别为斑状黑云母二长花岗岩和斑状黑云母花岗岩。

太古宙云英闪长岩(ArTo)：岩石风化面呈灰褐色，新鲜面呈灰白色，细粒花岗结构，块状构造。主要由斜长石、角闪石、石英、黑云母组成，体积分数分别为45%±、40%±、10%±、5%±。自-半自形粒状，粒度0.1～1.0 mm不等，局部可见有轻微绿泥石化，并伴有少量铁质析出。副矿物主要为黄铁矿，呈极稀疏浸染状不均匀分布于岩石中，含量1%以下[3]。

侏罗纪老秃顶子单元(JL)：与珍珠门组白云石大理岩、花山组千枚状二云片岩侵入接触。岩性为斑状黑云母二长花岗岩，岩石风化面黄褐色，新鲜面呈灰白色，斑状结构，块状构造。斑晶：多为长石和石英，自形粗粒状，粒径一般1～5 mm，体积分数为20%±；基质：由钾长石、斜长石、石英及少量黑云母构成，自形细粒状，粒径一般0.1～1 mm，体积分数分别为25%±、20%±、20%±、5%±。

侏罗纪草山单元(JC)：与花山组千枚状二云片岩侵入接触。岩性为斑状黑云母花岗岩，岩石风化面黄褐色，新鲜面呈肉红色，斑状结构，块状构造。斑晶：多为钾长石、少为石英，自形巨-粗粒状，粒径一般2～14 mm，个别15～25 mm，体积分数为15%±；基质：由钾长石、斜长石、石英及少量黑云母构成，自形细粒状，粒径一般0.2～1 mm，体积分数分别为30%±、25%±、25%±、5%±。

1.3 构造

矿区的构造以褶皱构造和断裂构造为主。褶皱构造：矿区处于老岭背斜南东翼单斜构造体系中，由花山组千枚状二云片岩构成，褶皱构造特征不明显。老岭背斜南东翼：呈楔形体展布，总体走向35°，沿倾向125°。由于构造的长期活动，致使南东翼沿走向形成一定的起伏，构成具有一定间隔的微背斜-微向斜韵律，东八里沟金矿产于沿倾伏方向的微向斜部位内。

断裂构造：区内断裂构造主要为断层，裂隙和节理不发育，主要见两组断层，即北东向断层、北西向断层。

(1)北东向逆断层(F1、F2)

断层F1分布于区内八里沟—四方沟一带，为区域上的“S”形断裂带的一部分。位于老岭岩群花山组与珍珠门组接触带附近，走向23°,倾向113°。断层南东花山组千枚状二云片岩一侧，岩层片理化、糜棱岩化普遍，塑性变形明显，为矿区主要导矿构造。

断层F2位于花山组千枚状二云片岩岩层内，长大于2 000 m，宽10～20 m，走向35°,倾角125°，与F1之间有10°±楔形夹角。带内岩石破碎严重，糜棱岩化发育普遍，塑性变形明显，时以闪长岩脉就位形式体现。构造引发右盘次级断裂发育，宽50～500 m不等，外围前八里沟金矿、区内东八里沟金矿位于该次级断裂带内，为矿区主要控矿构造。

(2)西向平推断层(F3-F5)

断层F3位于前八里沟内，长近1 700 m，切割区内控矿构造断层F2，平移距离大于170 m，宽度大于25 m，错断前八里沟金矿、东八里沟金矿所处的同一成矿系统。

断层F4位于四方沟顶部，走向121°，倾向不明显。切割北东走向闪长岩脉及石英脉，平移距离大于70 m。

2 矿床地质

2.1 矿体特征

勘查区内共圈定4条金矿体，编号Ⅱ-1、Ⅱ-2、Ⅱ-3、Ⅱ-4，其中Ⅱ-4号矿体为主矿体。矿体呈脉状、透镜状，赋存于古元古界老岭岩群花山组千枚状二云片岩蚀变破碎带中，总体走向北东、倾向南东，倾角30°～78°，与地层产状基本一致。矿体控制长度在24.93～194.91 m之间，倾斜延深32.67～325.78 m，平均厚度0.20～6.57 m，金品位1.01×10-6～51.01×10-6，埋藏深度32.67～294.18 m，多为隐伏矿体，赋存标高949.35～647.94 m，平面及剖面上具有舒缓波状、收缩膨大、分支复合现象。现以Ⅱ-4号主矿体为例，说明矿体特征如下：

Ⅱ-4号矿体：分布于100和112线间，赋存标高946.47～647.94 m，地表由6条探槽控制，其中3个探槽见矿，见矿率50%；深部由35个钻孔控制，其中18个钻孔见矿，见矿率51.43%。

矿体位于Ⅱ号矿带下部，走向35°，其南西端在100勘探线、北东端在112勘探线附近出露地表。矿体呈不规则薄脉状，沿走向、倾向呈舒缓波状弯曲，大部产状较陡，局部具有夹石，形态较为简单。矿体产状为125°∠30°～78°，平均125°∠48.8°,倾角变化系数22.69%，矿体产状变化稳定(图3)。

图3 Ⅱ-4号主矿体形态立体图

矿体长度在24.93～194.91 m之间，倾斜延深40.00～217.80 m，矿体沿走向控制间距24.89～42.57 m，沿倾向控制间距28.27～58.09 m。单工程厚度0.20～6.57 m，平均厚度1.81 m，厚度变化系数81.62%，矿体厚度变化较稳定。

矿体的Au品位1.01×10-6～35.22×10-6，平均品位7.37×10-6，品位变化系数112.88%，矿体品位分布较均匀。埋藏深度63.15～280.95 m。矿体厚度与品位呈弱负相关，自地表至900 m、820～680 m两个标高段为矿体的相对富集地段，矿体的品位较高，厚度较平均值偏小。

主矿体估算资源量1 113 kg，占总资源量的50.61%,其中控制资源量743 kg，推断资源量370 kg。

在勘探线剖面图上，矿体呈不规则薄脉状，在102线862.002～817.323 m标高段、106线683.129～678.399 m标高段，矿体内具有未剔除夹石。

在纵剖面图上(总体走向)，矿体较连续稳定，厚度变化不大，沿走向矿体品位两端略高于中间，两端未见分支复合情况。

蚀变特点：以硅化为主，绿泥石化、绿帘石化次之。矿化特点：浸染状、星点状(磁)黄铁矿化普遍。其他矿体特征如(表1，图4)。

图4 Ⅱ-1、Ⅱ-2、Ⅱ-3号矿体形态立体图

2.2 矿石质量及矿体围岩特征

2.2.1 矿石质量

东八里沟金矿，金属矿物含量较少。金属矿物主要由磁黄铁矿、黄铁矿、毒砂、方铅矿、闪锌矿、黄铜矿组成。非金属矿物主要由云母、石英、斜长石、绿泥石、碳酸盐等构成(表2)。

表2 矿物相对含量鉴定结果表

(1)金属矿物特征

矿石中金属矿物平均含量约2.42%，主要为磁黄铁矿、黄铁矿、毒砂、方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、自然金等。除金矿物以外，其它的矿石矿物按生成先后顺序叙述如下：

①磁黄铁矿：是矿石中主要金属硫化物，含量1.50%，多呈半自形-他形晶，甚少呈自形晶，在矿石中呈浸染状-星散浸染状分布。单晶一般较细小，多在0.01～0.05 mm之间，集合体粒级多在0.2～0.5 mm之间，在矿石中多呈条带状定向分布。碎裂后多沿边缘被黄铁矿、毒砂、方铅矿、黄铜矿交代。总体上与金矿物关系不密切。

②毒砂：主要呈半自形-他形粒状晶，多以细粒浸染状、团块压碎状分布于脉石矿物当中, 体积分数0.25%。单晶甚少，多以粒状集合体存在，粒级一般0.2～0.5 mm。常交代磁黄铁矿，并被后期的黄铁矿、方铅矿、黄铜矿等交代，呈细状毒砂与金矿物关系较密切。

③黄铁矿：主要呈自形粒状、半自形粒状或半自形-他形粒状晶，以浸染状或星散浸染状分布在脉石矿物当中, 体积分数0.50%。单晶粒级较细小，一般在0.02～0.05 mm之间，集合体粒级0.1～0.3 mm。常交代磁黄铁矿、毒砂，并被后期的方铅矿、黄铜矿、闪锌矿所交代。一般呈细-微晶状黄铁矿与金矿物关系密切，亦是矿石中重要的载金矿物之一。

④黄铜矿：体积分数0.01%，细小他形粒状，多以星散浸染状、接触交代状分布在脉石矿物中，单晶粒级一般0.01～0.02 mm。集合体粒级0.05～0.15 mm，与金矿物关系密切。

⑤方铅矿：半自形-他形粒状晶，体积分数0.15%，在矿石中浸染状分布，单晶0.02～0.05 mm，集合体0.5～1.5 cm，见与磁黄铁矿、黄铁矿交代连生，与金矿物之间关系密切。

⑥闪锌矿：体积分数0.01%，他形粒状，颗粒较细小，粒径一般在0.02～0.05 mm之间，多呈星散状分布在脉石矿物中，多与方铅矿连生，与金矿物关系一般。

⑦自然金：微量，它形不规则粒状，粒径约为0.01～0.2 mm，不均匀分布于黄铁矿、黄铜矿、方铅矿及石英颗粒间隙或裂隙中。

(2)非金属矿物特征

矿石中非金属矿物含量占97.58%，按体积分数高低顺序叙述如下：

①云母：体积分数约35.5%，鳞片状，片径0.1～0.05 mm。

②绿泥石：体积分数约25.5%，鳞片状，片径0.02～0.10 mm，多呈集合体分布。

③斜长石：体积分数约16.50%±，柱粒状，粒度0.03～0.10 mm，集合体呈薄板状。

④石英：体积分数约14.5%，鳞片状，细粒状、隐晶状，局部见细粒晶，规格0.05～1.0 mm。自然金赋存与其关系密切。

⑤碳酸盐：多为细粒状方解石，体积分数4.2%，粒度0.3～1.0 mm。

(3)矿物生成顺序与阶段划分

①石英-磁黄铁矿阶段：石英、绢云母、绿泥石、磁黄铁矿。

②多金属硫化物阶段：毒砂、闪锌矿、方铅矿、黄铁矿、黄铜矿、自然金。

③石英-碳酸盐阶段：石英、自然金、方解石。

(4)组构特征

矿石结构如下：

①半自形粒状结构：部分毒砂、方铅矿呈此结构分布在矿石中。

②半自形-他形粒状结构：矿石中主要结构类型，主要金属硫化物、金属氧化物及脉石矿物石英等多呈此结构。

③共生边结构、交代结构：金属硫化物由于生成先后顺序的差异，前期矿物多被后期矿物交代形成骸晶结构。

④包含结构：金矿物被石英、黄铁矿、黄铜矿等金属硫化物包裹其中。

⑤浸染状结构：矿石局部磁黄铁矿、黄铁矿、毒砂、黄铜矿、闪锌矿呈此结构。

⑥花岗状压碎结构、交代网状结构：部分矿石中黄铁矿充填在毒砂压碎结构的缝隙中，与毒砂呈交代网状结构。

⑦碎裂结构：部分毒砂集合体表面裂纹发育呈碎裂结构。

矿石构造如下：

①片状-条带状构造：矿石中的金属矿物分布于顺层节理面(S1-S2)或裂隙内呈片状、条带状分布，为矿区含金蚀变岩型矿石的常见构造型。

②浸染状-星散浸染状构造：矿石中的金属矿物呈浸染状或星点状分布于脉石矿物的片理和裂隙内，是区内含金蚀变岩型矿石的较常见构造型。

③块状构造：为含金石英脉型矿石主要构造型。

2.2.2 矿体围岩特征

矿体就位于古元古界老岭群花山组下部千枚状二云片岩内的蚀变岩中，由经历区域变质的千枚状二云片岩经构造破碎及糜棱岩化、后期热液蚀变而来。顶板、底板围岩为蚀变岩，普遍发育有硅化、绿泥石化、绿帘石化及星点状(磁)黄铁矿化等，硅质矿物多呈细脉浸染状产出，远离矿体蚀变强度逐渐减弱。

3 矿床成因、成矿模式及找矿标志

3.1 矿床成因

3.1.1 成矿环境

东八里沟金矿产于古元古界老岭群，原岩属于古浅海环境下中基性火山碎屑沉积组合，经区域变质并随滨太平洋构造挤压作用而隆起。隆起带走向北东，其南东翼发育有“S”形主断裂及次断裂，矿床就位于右侧次断裂中。主断裂切割较深，次断裂与主断裂平行伴生，并随主断裂沿走向、倾向上呈断续的“S”形波动。断裂形成于元古代末期，至中生代至少经历了两次强烈活动。早期活动以区域变质及其变质热液生成为特征，为金矿成矿提供了初始条件；晚期以侏罗纪大规模岩浆侵入活动为代表，岩浆晚期含矿热液沿“S”形通道上升并与变质围岩发生作用，在适宜的物理化学条件及一定的次级构造富集成矿。因此，“S”形构造带发育具有长期性和继承性特点，对区内成矿活动起到了控制作用[4-9]。

3.1.2 成矿物质来源

(1)矿质来源

区内成矿物质主要来自两方面。一是来自岩浆：“S” 形构造带属于超岩石圈断裂，幔源含矿岩浆侵入就位后的含矿残液沿通道继续上升至合适的空间，由于空间温压环境的改变而与围岩发生作用并进行物质交换，卸载金等成矿物质且富集成矿。二是来自作为矿源层的围岩：老岭岩群花山组是由中基性火山岩变质而来，属于典型的含金绿片岩系。根据岩石地球化学统计结果，Au的平均含量137.45×10-9，为地壳丰度值的2倍，属于含Au高背景区，构成成矿所需的矿源层。

(2)流体来源

根据来自主矿体不同标高位置流体包体测试结果，镜下均为气液两相包体，成分均为CO2，说明成矿流体来源于岩浆或变质热液(表3)。

表3 东八里沟金矿床流体包裹体显微测温结果一览表

3.1.3 含矿建造

东八里沟金矿的含矿岩系典型的(黑)绿片岩型建造，是一套海底火山沉积岩经漫长的中等程度的区域变质作用和多期强烈的动力变质作用，形成以片岩相为主体的区域变质岩系和构造糜棱岩系，岩石组合为不同蚀变程度的千枚状二片岩及相应的构造糜棱岩。

3.1.4 矿石类型

矿石类型主要为黄铁矿破碎蚀变岩型金矿石，局部夹有少量的黄铁矿石英脉型金矿石。

3.1.5 成矿构造特征

区内的F1、F2为重要的控矿构造，其中F1为配矿和导矿构造，因其长期、多期次活动为成矿带来了物质和动力，为成矿热液运移创造了条件。区内次级断裂构造系统F2是为成矿提供主要容矿空间，具体表现为走向北东、倾向南东的韧性剪切带。

3.1.6 成矿温度及矿体剥蚀程度

在Ⅱ-4号主矿体不同标高位置采集包裹体样品并进行均一法测温，测试工作由吉林大学完成，通过对样品流体包裹体测试(图5)，寄主矿物石英，金元素卸载温度集中在195～199℃及204～207℃两个区间，根据取样位置的标高情况，矿体上部温度稍低，矿体下部温度稍高，矿体从上到下流体包裹体温度有增高的趋势，其中，195～199℃是矿床主要成矿温度区间。次成矿温度高于主成矿温度并位于其下部。因此，东八里沟金矿属于中低温—变质热液矿床。

图5 主矿体流体包体均一测温直方图

根据主矿体包裹体所处理化条件推断成矿深度为1.69～1.70 km、平均1.695 km。矿体控制标高为946.47～662.52 m，高差283.95 m，剥蚀深度1.412 km。

3.2 成矿模式

东八里沟金矿成矿作用可划分两个成矿期，主成矿期为第二成矿期。第一成矿期：在漫长区域变质作用和构造动力变质作用共同作用下，矿源层中的金元素经初步活化、迁移、富集，局部形成矿(化)体。第二成矿期：伴随着侏罗纪构造岩浆活动，深源成矿物质沿深大断裂带上升至成矿系统的过程中，与围岩之间发生进一步物质交换，并在合适的空间卸载金等有用矿质成矿，局部与第一成矿期矿(化)体叠加形成(富)矿体[5-10]。

综合以上控矿因素总结出东八里沟金矿床成矿模式(图6)。成因类型：低温变质热液型金矿床，含矿岩系：古元古宙绿片岩系。主要成矿时代：侏罗纪。

图6 东八里沟金矿成矿模式图

3.3 找矿标志

(1)古元古界老岭群花山组地体与珍珠门组地体接触带附近花山组底部千枚状二云片岩是找矿的有利部位。

(2)北东向“S”形断裂带为区内的主干断裂构造，该断裂长期发育且多期活动，为区内的主要导矿构造；平行的次级构造带控制着区内化探异常及金矿床(点)的分布，为区内的主要容矿构造，控制着矿区Ⅱ号矿带的分布。

(3)有断层泥及片理化碎裂岩，局部有含金石英脉贯入，是寻找金矿的直接标志。

(4)土壤金异常带是找矿的主要标志。

(5)围岩蚀变是找矿的重要标志，特别是硅化、碳酸盐化等蚀变发育地段[6]。

4 结论

(1)矿床产于古元古界老岭群花山组与珍珠门组接触带附近，成矿受控于沿接触带发育的南岔—荒沟山—小四平“S”形深大断裂，矿体就位于深大断裂上盘的次一级韧性剪切带内。

(2)矿体围岩为古元古界老岭群花山组千枚状二云片岩，为一套低绿片岩相变质岩系。受后期构造发育影响，近矿围岩内多发生硅化、绿泥石化等蚀变，磁黄铁矿化、黄铁矿化、方铅矿化、黄铜矿化等矿化，构成矿区赋矿的矿化蚀变岩。

(3)成矿物质主要来源于侏罗纪岩荒沟山序列岩浆，次要来源于老岭岩群花山岩组，为后期叠加早期复合成矿。

(4)成矿期主要分为两个期。早期为古元古代的沉积变质阶段构成的老岭群，在经历区域变形变质作用过程中，促使主要成矿物质(Au等)的初步富集，并可能在局部已成贫矿体，形成了赋矿的有利层位；晚期与侏罗纪的构造岩浆活动相伴，深源成矿物质随着岩浆活动上升至有利层位，萃取了层位中的有关成矿物质，并随着含矿流体的演化和空间物理化学条件的改变，在更为有利的构造空间卸载矿质并富集成矿。