辽宁省金矿成矿规律及成矿系列

袁和， 王登红

(1.辽宁省第四地质大队有限责任公司，辽宁 阜新 123000； 2.中国地质科学院矿产资源研究所，自然资源部成矿作用与资源评价重点实验室，北京 100037)

0 引言

辽宁省的大地构造位置处于华北陆块北缘东段，横跨2个一级大地构造单元，以赤峰—开原断裂为界，南侧为华北陆块，北侧为内蒙—大兴安岭褶皱系和吉黑褶皱系[1-2]。辽宁省作为我国重要的产金省份之一，金矿资源较为丰富，其类型多样，成矿地质条件极为复杂。

目前，关于辽宁省大地构造演化与金矿成矿效应之间耦合关系的研究较少。金矿的时空分布特征显示，在前寒武纪，华北陆块经变质-壳熔作用形成了统一的含金变质结晶基底[3-5]，这一时期辽宁省内形成的金矿多集中在辽宁东部，而在西部相对少见。中生代华北陆块在太平洋板块俯冲的作用下，我国东部发生了重大构造体制转换事件，由SN向挤压向NNE向伸展转换，而构造样式转换在辽宁省内的地质响应还存在争议。针对上述问题，本文在前人研究成果的基础上总结了辽宁省金矿的成矿规律，运用成矿系列理论探讨了辽宁省金矿的成矿动力学演化机制，这对深化辽宁省金矿成矿作用的研究具有一定的借鉴意义。

1 辽宁省金矿资源概况

辽宁省金矿的发现和利用历史悠久，据《东沟县志》[6]记载，辽宁五龙地区在道光年间就已经发现了金矿并开采利用。在20世纪80年代初期，辽宁省开展了金矿第一轮区划以及攻关工作，采用地质学、矿床学、地球物理学、地球化学、数学地质等一系列技术手段对全省金矿开展了成矿预测工作，计算了全省金矿的资源总量。据统计，辽宁省金矿资源总量达2 515.75 t，全省金矿的资源潜力主要集中分布于辽宁东部和西部(图1)。截至2020年，辽宁省金矿矿产地数量达435处，其中大型金矿2处，中型金矿7处，小型金矿20处，金矿点305处，金矿化点101处，在我国金矿矿产地数量中位列全国第4[8]。

Ⅲ-51-①.通辽科尔沁盆地煤油气Ⅳ级成矿亚带； Ⅲ-51-②.库里吐—汤家杖子Mo-Cu-PbZn-W-Au Ⅳ级成矿亚带； Ⅲ-55-①.山门—乐山Mo-Ag-Au-Fe-Ni-Cu-Zn成矿亚带； Ⅲ-55-②.吉中Mo-Ag-As-Au-Fe-Ni-Cu-Zn-W成矿亚带； Ⅲ-56-①.铁岭—靖宇(次级隆起)Fe-Au-Cu-Pb-Zn煤成矿亚带； Ⅲ-56-②.营口—长白(次级隆起-裂谷)Pb-Zn-Fe-Au-Ag-U-B-菱镁矿-滑石矿成矿亚带； Ⅲ-56-③.瓦房店(次级坳陷)Cu-Pb-Zn-Fe-金刚石成矿亚带； Ⅲ-57-①.内蒙隆起东段Fe-Au-Ag-Pb-Zn-Mo-U-P-膨润土成矿亚带； Ⅲ-57-②.燕辽(坳陷)Cu-Mo-Pb-Zn-Ag-Au-Fe-Mn-煤成矿亚带； Ⅲ-57-③.北镇(次级隆起)Au成矿亚带； Ⅲ-57-④.马兰峪—绥中(次级隆起)Fe-Au-Pb-Zn成矿亚带； Ⅲ-62-①.法库(断凸)Au煤硅灰石Ⅳ级成矿亚带； Ⅲ-62-②.辽河(断凹)石油、天然气Ⅳ级成矿亚带； ①.柏杖子金矿； ②.排山楼金矿； ③.二道沟金矿； ④.白云金矿； ⑤.猫岭金矿； ⑥.五龙金矿； ⑦.南龙王庙金矿; ⑧.柴河金矿； ⑨.红石砬子金矿； ⑩.下大堡金矿； .小佟家堡子金矿； .大石沟金矿。

2 辽宁省金矿成因类型与典型金矿地质特征

2.1 金矿成因类型

由于Au元素具有独特的地球化学性质，能够参与各种地质作用并在适宜条件下富集成矿[9]，因此金矿成因类型的划分也需要考虑金矿产出形态的多样性。目前，辽宁省金矿成因类型的分类方案有2种，杨占兴[10]以成矿物质来源、成矿作用、成矿环境为基础将金矿成因类型划分为岩浆热液型、陆相火山岩型、同韧性剪切变质热液型、变质-岩浆热液叠生型、砂砾岩型以及河相冲积型6个类型； 曲亚军[2]以成矿地质背景和成矿作用为主要依据，充分考虑含矿建造及矿化类型，注重于反映成矿物质来源，将辽宁省金矿划分为11个类型，即受变质火山沉积型、同韧性剪切变质热液型、后变质热液叠加改造型、变质热液交代型、岩浆热液叠加改造型、岩浆热液型、次火山(斑岩)热液型、火山-次火山热液型、爆发角砾岩型、砂砾岩型以及冲积砂砾岩型。辽宁省典型金矿的成因类型与地质特征见表1。

表1 辽宁省典型金矿成因类型与地质特征[11—26]Tab.1 Genetic types and geological characteristics of typical gold deposits in Liaoning Province[11—26]

(续表)

2.2 典型金矿地质特征

2.2.1 五龙金矿

五龙金矿位于辽宁省丹东市振安境内，构造上位于华北克拉通北部东缘胶—辽—吉古元古代裂谷内，鸭绿江成矿带的西南段。矿集区内仅在其南部出露有古元古界辽河岩群、新元古界青白口系、中生界侏罗系和白垩系。其中古元古界辽河岩群中的盖县组和大石桥组具有较高的Au元素背景值，被认为是区域内主要的矿源层，为金矿的形成提供了有利的成矿物质来源。矿区内断裂构造以NNE向、NE向和NW向3组脆性断裂最为发育，空间上构成菱形格子状构造格架(图2)。其中NNE向断裂和NW向断裂控制着各类岩脉和金矿体的产出。NNE向断裂呈近等距离左行平移断裂，倾向NW，倾角40°～60°。NW向断裂整体呈近300°方向延展，在分布上具等距离出现的特点，该组断裂多为物探解译断裂，断裂活动位置较深，地表地质现象不明显，多为实测性质不明的断裂。区内岩浆活动强烈，主要集中于吕梁期和燕山期。

1.上白垩统大峪组； 2.下白垩统梨树沟组； 3.下白垩统小岭组； 4.中侏罗统大堡组； 5.新元古界青白口系钓鱼台组； 6.古元古界辽河岩群盖县组； 7.古元古界辽河岩群大石桥组； 8.古元古界辽河岩群里尔峪岩组； 9.燕山晚期二长花岗岩； 10.燕山晚期斑状黑云母二长花岗岩； 11.燕山晚期斑状二长花岗岩； 12.燕山晚期花岗闪长岩； 13.燕山晚期斑状花岗闪长岩； 14.燕山晚期石英正长岩； 15.燕山晚期石英闪长岩； 16.燕山晚期石英二长岩； 17.燕山晚期闪长岩； 18.燕山早期伟晶岩； 19.燕山早期正长花岗岩； 20.燕山早期黑云母二长花岗岩； 21.燕山早期二云母二长花岗岩； 22.古元古代黑云母二长花岗岩； 23.花岗斑岩脉； 24.正长斑岩脉； 25.闪长岩脉； 26.闪长玢岩脉； 27.断裂； 28.糜棱岩化带； 29.大-中型或小型金矿； 30.河流。

五龙金矿的含金石英脉产于印支期片麻状黑云母花岗岩体中，含金石英脉严格受断裂构造控制，在空间上成群成带出现。近SN向矿体多呈脉状产出，连续性较好，长10～600 m，宽0.2～17.0 m，向下最大延伸超过1 000 m。NW向矿体多呈扁豆体状，少数呈脉状或透镜状，具有明显的尖灭再现特点。单脉长10～350 m，宽0.2～10.0 m，向下最大延伸300 m。五龙金矿累计探明金资源量49.96 t，保有金资源量5.96 t，金平均品位7.19 g/t。

五龙金矿的矿化类型主要为石英脉型。矿石矿物以黄铁矿为主。脉石矿物以石英为主，含少量的方解石、绿泥石、绢云母等。矿石结构常见有碎裂充填和交代熔蚀结构，其次为半自形粒状结构、他形粒状结构等； 常见的矿石构造主要有脉状构造、细脉浸染状构造、网脉状构造，其次为块状构造、浸染状构造和斑杂状构造。

五龙金矿的蚀变类型有硅化、绢云母化、绿泥石化、碳酸盐化以及绢英岩化。其中，硅化最为普遍，绢云母化次之，黄铁矿化发育在矿脉两侧，碳酸盐化发生在矿化晚期，呈不规则脉状。蚀变分带性不明显，自矿脉向围岩由强变弱，直至消失。蚀变与矿化密切相关，可以作为找矿标志。

2.2.2 排山楼金矿

排山楼金矿位于辽宁省阜新市新民境内，构造上位于华北陆块北缘，燕山台褶带辽西台陷北镇凸起北部西缘。矿区内出露的地层主要有太古宇建平群大营口子岩组，中元古界长城系大红峪组和高于庄组。区内发育有EW向和NNE向韧性剪切带，其中EW向韧性剪切带形成时间更早。区内岩浆活动强烈，以燕山期为主，华力西期次之，岩性分别为二长花岗岩和黑云母花岗岩。

矿区内金矿体产于EW向上排山楼—马家荒韧性剪切带内，韧性剪切带即为控矿构造，赋矿围岩主要为大营子组黑云母斜长片麻岩、角闪斜长片麻岩夹斜长角闪扁豆体。金矿带由黄铁矿-绢云母化蚀变糜棱岩带组成，矿带长度超过1 000 m，宽20～80 m，倾斜延伸超过1 000 m。矿带沿走向及倾向呈舒缓波状，并具膨胀现象(图3)。排山楼金矿探明金资源量36.902 t，保有金资源量21.231 t，金平均品位4.08 g/t。

排山楼金矿的矿石类型分为原生矿石和氧化矿石2种，原生矿石又分为蚀变长英质糜棱岩型和蚀变黑云斜长糜棱岩型。矿石工业类型属贫硫化物糜棱岩型。矿石矿物主要以自然金和黄铁矿为主。矿区内围岩蚀变在浅部水平上呈带状，主要有硅化、绿泥石化，碳酸盐化和黄铁矿-绢云母化等。它们在空间上呈带状分布，由外向内呈渐变过渡关系，时间上具有叠加分带的特征。强变形的矿化中心蚀变类型最多，组合复杂，向两侧趋于简单，在垂向上发育钾长石化。蚀变发生的时序依次为绿泥石化、碳酸盐化、黄铁矿-绢云母化、钾长石化。

1.中元古界长城系； 2.太古宙白云质大理岩； 3.太古宙变火山-沉积岩类； 4.燕山期花岗岩； 5.华力西期花岗岩； 6.晚太古代二长花岗片麻岩； 7.太古宙角闪闪长片麻岩； 8.石英砂岩； 9.矿体； 10.逆断层； 11.剪切带； 12.太古宙变粒岩； 13.碳酸盐化带； 14.绿泥石化带； 15.黄铁矿-绢云母化带； 16.勘探线； 17.钻孔。

2.3 金矿预测类型

矿床类型是对已知矿床的分类，但对于在不同区域内待发现的矿床也可进行分类，即矿产预测类型[27]。金矿预测类型是指为成矿预测划分的、具有区域性特点的金矿类型。依据《重要矿产预测类型划分方案》[28]，并结合成矿地质背景、矿床成因和含金建造等，将辽宁省内的金矿预测类型划分为： 花岗-绿岩型、火山岩型、岩浆热液型、沉积建造中的金矿(如变质碎屑岩中热液型)、与表生作用有关的金矿(如砂金型)。其中，省内以岩浆热液型、沉积建造中的金矿和火山岩型作为重点预测类型，花岗-绿岩型以及与表生作用有关的金矿次之。

3 辽宁省金矿的时空分布规律

本文将辽宁省金矿形成期划分为3个主要成矿期，即前寒武纪成矿期、中生代成矿期以及新生代成矿期。辽宁省金矿的成矿时代以中生代为主，该时期形成的金矿约占总量的50%，前寒武纪形成的金矿约占总量的40%，新生代砂矿约占总量的10%。3个成矿期形成的金矿预测类型、成矿区带以及典型金矿见表2。

前寒武纪成矿期的金矿预测类型主要以沉积建造中的金矿和花岗-绿岩型为主。金矿在空间上主要分布于太古宙—古元古代结晶变质岩系广泛出露的隆起区，主要产于铁岭—靖宇次级隆起区和营口—长白次级隆起区。太古宙—古元古代变质岩系是区内金矿的初始矿源层，在成矿过程中具有矿源层和赋矿围岩的双重作用。前寒武纪金矿的主要成矿时代为新太古代和古元古代，典型金矿包括南龙王庙金矿和猫岭金矿。

表2 辽宁省金矿预测类型的时空分布Tab.2 Timeporal-spatial distribution of gold deposits prediction types of Liaoning Province

中生代成矿期的金矿预测类型主要以岩浆热液型与火山岩型为主，花岗-绿岩型与沉积建造中的金矿次之。辽宁东部的金矿主要分布于铁岭—靖宇次级隆起区和营口—长白次级隆起区； 西部的金矿分布于北镇次级隆起区和燕辽坳陷带内。中生代是我国东部重要的成矿期，从岩浆活动时间上看，燕山早期岩浆活动以中深成侵入为主，形成的矿床类型为重熔岩浆热液型及同熔岩浆热液型； 燕山晚期岩浆活动以浅成侵入为主，形成的矿床类型为火山岩型。从空间分布上看，矿床(点)主要产于岩体内部、岩体或火山机构周围1～5 km范围内。从成矿作用来看，岩浆活动不仅为金矿的形成提供了大量的热源，同时也提供了成矿物质。中生代金矿的主要成矿时代集中于印支期和燕山期，其中印支期形成的典型金矿为白云金矿，燕山期形成的典型金矿包括二道沟金矿、排山楼金矿、柏杖子金矿、红石砬子金矿、五龙金矿、四道沟金矿等。

新生代成矿期的金矿预测类型为与表生作用有关的金矿，以砂金型为主，主要分布于辽东地区。砂金主要富集于潮坪海滩、砂堤以及冲海积一级阶地的白砂层、黑砂层、砂质砾石层、砾质砂层。省内砂金型金矿已知产地较多，但多因品位低或规模小而不具有工业意义。

4 辽宁省金矿成矿系列

矿床成矿系列是指在一定的地质历史时期及一定的地质构造单元内，与一定的地质成矿作用有关，并在时间、空间、成因上具有内在联系的一组矿床自然组合[9]。矿床成矿系列可以为进一步划分出成矿区带并为找矿提供理论依据。王文清等[8]根据矿床的成矿地质特征，将辽宁省的金矿划分为4个成矿系列组合、5个成矿系列类型、7个成矿系列、13个亚系列以及17个矿床类型。笔者在归纳和总结辽宁省金矿成矿地质特征的基础上，根据省内在不同时期、不同构造环境中形成的金矿特征，并结合前人成果[2,8]，重新厘定了辽宁省金矿的成矿系列，将省内金矿划分为3个成矿系列组合与6个成矿系列(表3)。其中变质成矿系列组合中的沉积变质-热液改造成矿系列和沉积-变质热液成矿系列，以及新生代沉积成矿系列组合的金矿主要集中分布于辽宁东部。中生代岩浆成矿系列组合的金矿在省内的分布范围较为广泛，且矿床数量较多，这可能是我国东部中生代成矿大爆发事件的响应。

表3 辽宁省金矿成矿系列Tab.3 Gold deposit metallogenic series in Liaoning Province

5 讨论

矿床是在特定地质历史时期成矿动力学背景下形成的重要产物[29]。据成矿年代学资料统计，辽宁省内已发现的金矿主要集中分布于前寒武纪、中生代、新生代3个成矿幕，且每个成矿幕在不同的成矿动力学演化过程中产出不同的金矿成矿系列。

5.1 前寒武纪大地构造演化与金成矿关系

前寒武纪成矿幕的成矿动力学演化机制如下： ①在始太古代—中太古代华北陆块发生了重要的构造事件，即前鞍山旋回，包括任纪舜等[30]命名的白家坟旋回、陈台沟旋回、迁西旋回、阜平旋回下部，为陆壳形成与增生的重要时期[31]。这一时期也形成了条带状硅铁建造中的铁矿及含金丰度较高的上表壳岩系，即含金初始矿源层[2]； ②新太古代，华北各微陆块发生了碰撞-拼合，在胶辽陆块与迁怀陆块的弧-陆碰撞、拼合作用下辽宁省形成了统一的基底陆块。受陆块碰撞、拼贴及大规模变质作用的影响，含金初始矿源层中的成矿元素发生活化、富集，并在辽宁东部清原地区形成了块状硫化物铜锌矿和脉状、透镜状金矿，如红透山铜锌矿、南龙王庙金矿等，构成变质热液成矿系列； ③古元古代初期，营口—宽甸一带出现雏地槽(即辽东裂谷)，这时期胶—辽—吉地区处于伸展构造背景[12]，岩浆活动频繁[32]。在此背景下，辽东地区形成了层状铅锌矿和层状、似层状、透镜状金矿，如青城子铅锌矿、猫岭金矿等，构成沉积变质-热液改造成矿系列。

辽宁省的大地构造位置处于华北陆块北缘东段，华北陆块北缘作为我国重要的黄金生产基地，区域内分布着数百处金矿。值得注意的是，在前寒武纪，华北陆块经变质-壳熔作用形成了统一的含金变质结晶基底[3]，这时期省内形成的金矿多集中产于辽宁东部，而在辽宁西部相对少见，造成这种现象的原因可能与以下3个因素有关： ①辽东地区与辽西地区的结晶基底在物质成分上存在差异[33]； ②自太古宙以来，辽宁境内所经历的多次构造旋回都曾发生过不同性质的变质作用和岩浆活动，导致辽东地区和辽西地区发生的混合岩化程度及所混合的原岩成分存在较大的差异[34]； ③前寒武纪，由于华北陆块内部多个微陆块碰撞、拼贴，造成辽东地区和辽西地区在成矿背景和物质来源等方面存在显著的差异[3]。

5.2 中生代—新生代大地构造演化与金成矿关系

中生代，华北陆块在太平洋板块向欧亚板块边缘的俯冲作用下，发生了由SN向挤压(160～145 Ma)向NNE向伸展(145～100 Ma)的转换[35]。这种构造体制转换在辽宁省最显著的地质响应是辽宁境内发生的成矿大爆发事件。中生代成矿幕的成矿动力学演化机制主要表现在以下2个方面： ①在构造体制转换过程中，辽宁省部分地区发生了大规模的推覆走滑、韧性剪切等构造作用，并伴有相关的成矿作用，形成了与金矿有关的沉积-变质热液成矿系列和变质热液成矿系列。其中变质热液成矿系列的金矿主要分布于北镇次级隆起区，太古宙绿岩带内，成矿母岩为太古宙变质表壳岩，其成矿作用与容矿剪切变形变质同期、同步发生。沉积-变质热液成矿系列的金矿主要分布于辽东裂谷范围内，赋存于辽河岩群变质碎屑岩中，受韧性剪切带控制明显，以白云金矿最为典型； ②发生重熔、同熔及大量的火山喷发事件，在营口—长白次级隆起区及燕辽坳陷等成矿区带内，分布着与燕山期岩浆作用有关的岩浆热液成矿系列和陆相火山-次火山热液成矿系列。以燕辽坳陷带为例，该带内分布着由柏杖子金矿、杨家杖子钼矿、小寺沟铜矿等构成的岩浆热液成矿系列； 由肖家营子钼矿、二道沟金矿等构成的陆相火山-次火山热液成矿系列。

新生代，辽宁省进入喜马拉雅造山运动，由各地质历史时期形成的海相、陆相砂岩经过成矿作用，形成了与金矿有关的沉积砂岩成矿系列。

6 结论

(1)本文将辽宁省金矿划分为5个金矿预测类型，即岩浆热液型、花岗-绿岩型、火山岩型、沉积建造中的金矿以及与表生作用有关的金矿； 并将辽宁省金矿的成矿时代划分为前寒武纪、中生代和新生代3个成矿期。

(2)辽宁省金矿的成矿系列组合可划分为沉积成矿系列组合、岩浆成矿系列组合以及变质成矿系列组合3个成矿系列组合以及6个成矿系列。

(3)前寒武纪、中生代以及新生代辽宁省金矿的成矿动力学演化过程伴有6个成矿系列。前寒武纪辽东地区经历了华北陆壳形成与增生、碰撞拼合及辽东裂谷带拉伸的演化阶段，形成了变质热液成矿系列和沉积变质-热液改造成矿系列； 中生代我国东部发生了构造体制转换事件，在此构造演化过程中辽宁地区形成了沉积-变质热液成矿系列、变质热液成矿系列、岩浆热液成矿系列及陆相火山-次火山热液成矿系列； 新生代全省进入喜马拉雅造山运动，形成了沉积砂岩成矿系列。