梅河口市香炉碗子金矿床地质及地球化学特征

【摘 要】 论文在以往勘查和科研成果基础上，总结了矿区地层、构造、岩浆岩以及矿体的空间分布、矿化蚀变等矿床地质特征，归纳了微量元素、稀土元素、硫同位素、氢氧同位素、铅同位素及锶同位素地球化学特征，进而总结了矿床的成矿物质来源和成矿时代。成矿物质及成矿流体具有多来源性，携带成矿物质的多来源成矿流体在物化条件突变的构造有利部位，Au被卸载，富集成矿。成矿作用发生于124Ma～157Ma，与燕山晚期构造岩浆活动事件有关。

【关键词】 矿床地质特征 地球化学特征 成矿物质来源和成矿时代

【Abstract】 In this paper， on the basis of previous exploration and research achievements， we summarized the geological characteristics of ore deposits including the formation， structure， spatial distribution of magmatic rocks and ore bodies， and mineralization alteration of the Xiangluwanzi Gold Deposit. Furthermore， the geochemical characteristics including trace elements， rare earth elements， and isotope information of sulfur， hydrogen-oxygen， lead and strontium of the minerals and rocks were also reviewed. It can be concluded that the sources of metallogenic material and metallogenic epoch for ore deposit as the following： The ore-forming material and ore-forming fluids were provided with multiple sources. At the tectonic locations with the physicochemical conditions drastically changed，the element Au in these ore-forming fluids with enrichment of ore-forming material was hold up and concentrated into the gold deposit. This mineralization was related to the tectonic-magmatic activity in the late Yanshanian which is aged 124Ma～157Ma.

【Key words】 the geological characteristics of ore deposits；the geochemical characteristics ；the sources of metallogenic material and metallogenic epoch for ore deposit

1 矿床地质特征

矿区大地构造位置位于胶辽吉叠加岩浆弧（Ⅱ）吉南―辽东火山-盆地群（Ⅲ）柳河―二密火山―盆地区（Ⅳ），NE向柳河断裂与NW向水道―香炉碗子西山断裂交叉部位[1]。

1.1 地层特征

矿区内主要分布太古界杨家店组古老变质岩系的黑云―角闪斜长片麻岩及黑云变粒岩，局部夹磁铁矿，原岩为一套超基性―中基性海底火山喷发建造；矿区的东南部边缘分布有中―晚侏罗世的杂色砂砾岩、凝灰岩，流纹岩等火山岩，原岩为一套陆相碎屑―火山建造。见图1。

1.2 构造特征

矿区内以北东向脆-韧性剪切带横贯全区为特点，EW和NE向断裂构造为主，也是本区的主要控矿构造。其次为近SN和NW向断裂，见图1。烟囱桥子-龙头EW向脆-韧性剪切带主要发育在杨家店组地层内。剪切带内片糜岩、糜棱岩、初糜岩和糜棱岩化发育，被不同期次的岩体和脉岩充填。该剪切带控制了侵位时间和岩性相同、呈脉状或岩墙状的东山、西山、荷包褶子和烟囱桥子隐爆角砾岩体的空间分布。由于该构造带的多期次活动，造成不同期次的构造岩浆活动的叠加，使围岩中的成矿物质不断活化、迁移和富集，与来自岩浆中的成矿物质共同在构造的有利部位富集成矿；吉乐―龙头NE向逆断层与EW向脆―韧性剪切带交汇部位控制了赋矿岩体的产出空间。

1.3 岩浆岩特征

太古宙石英闪长质-英云闪长质-花岗质片麻岩同位素年龄2492Ma[2]，呈EW向展布的变辉绿岩脉分布于剪切带内及其两侧；华力西期石英二长岩Rb-Sr等时线年龄277±24Ma[2]，其次还有辉绿岩、闪长岩、煌斑岩等脉岩呈NE向分布；燕山期东山、西山、荷包褶子、烟筒桥子呈岩株状，岩体同位素年龄值为161.49～171.llMa[2]。东山、西山岩体是主要含矿岩体。坑道中见有燕山期斜长花岗岩呈小岩株状侵入于火山岩体中心部位。霏细岩脉多呈NE向分布，脉岩年龄124～129Ma[3]。

1.4 矿体特征

东山矿段矿体主要赋存于火山隐爆角砾岩岩体内。矿体产状与岩体产状基本一致，平面呈EW向展布的似脉状、透镜状，长1350m，宽30～120m，延伸大于550m。剖面上呈似板状或楔状，倾向N，倾角68°～85°。矿带特征见表1[4]。矿石中含Au矿物有自然金、银金矿、金银矿等。

含矿岩体蚀变发育，蚀变具有水平分带现象，与矿化关系最密切的黄铁绢英岩化分布在蚀变岩体的中心部位，向两侧依次出现弱黄铁绢英岩化、绢云母化，并逐步减弱。

2 矿床地球化学特征

2.1 微量元素特征

杨家店组斜长角闪岩Au丰度4.29～7.5ppb，最高23ppb，片麻岩类Au丰度3.0～5.1ppb，浅粒岩Au丰度4.21ppb，片麻状花岗岩Au平均值8.9ppb，石英二长岩Au平均丰度0.41ppb[2]；

次火山隐爆角砾岩及霏细岩中的Au含量明显高于地壳丰度[5]，说明在成矿的过程中，太古宙的老变质岩和后期的岩浆活动，都可能为成矿提供了成矿物质。

2.2 稀土元素特征

次火山隐爆角砾岩、霏细岩、变辉绿岩、金矿石ΣREE分别为67.47ppm、45.19ppm、183.30ppm、141.54ppm，LREE/HREE值分别为9.74、9.00、8.51、9.14[5-6]，轻稀土富，轻重稀土分馏明显。δEu值分别为0.90、0.81、0.76、0.75，δCe值分别为0.92、0.92、0.83、0.80[5-6]，稀土的特征值及配分模式基本相同，表明在成矿的过程中Au的来源与隐爆角砾岩、霏细岩、变辉绿岩有关，但矿石的δEu、δCe特征值又有别于次火山隐爆角砾岩、霏细岩，与变辉绿岩相近，推断一是在成矿的过程中Au的来源与较老的变辉绿岩关系更为密切，二是变辉绿岩为侵入时代较晚的脉岩，其为成矿提供了流体和部分成矿物质。

2.3 硫同位素特征

矿石δ34S变化范围在-3.98‰～10.7‰[1，7-8]。烟囱桥子δ34S变化范围在-3.31‰～3.45‰[1，8]，平均值为0.07‰；东山δ34S变化范围在-3.82‰～6.90‰[6-7]，平均值为2.81‰，西山δ34S变化范围在-3.98‰～10.7‰[1，7 -8]，平均值为2.64‰。与花岗岩、火山活动流体中δ34S变化范围[9]基本一致。亦与变质岩及区域变质岩中黄铁矿的δ34S变化范围-2‰～2‰[8]基本吻合。表明在成矿的过程中S具有多来源，其中以来源于岩浆为主，在成矿流体的上升过程中有围岩硫的混入。亦证明了成矿过程中成矿物质的多来源性。见表2[8]。

2.4 氢氧碳同位素特征

石英δ18O为9.11‰～13.94‰，方解石的δ18O值为15.53‰～20.00‰[1，7]，基本位于火成岩的5‰～13‰、天然水的10‰～-55‰[9]的范围内，表明成矿热液流体中的水主要来源于次火山岩浆，在流体上升的过程中受到地下水的环流作用，有天水加入，形成了混合成矿流体；水云母的δD为-121.0‰～-72.9‰[1，7]，位于与火成岩δD值-30‰～-180‰、天然水δD值50‰～-500‰[9]范围内，亦与变质岩δD值-30‰～-110‰、岩浆水δD值-40‰～-85‰[9]的特征值相近，同样证明了起源于次火山岩浆活动后期的成矿热液流体在上升的过程中，受到地下水的环流作用，有变质岩中的水和天水加入；δ13C值分别为1.10‰和-1.40‰[7]，有别于深成碳δ13C≈-7‰，接近正常海相碳酸盐的δ13C值1.5‰～3.5‰和来源于海相灰岩的热液流体的δ13C≈0‰[9]相近，推测其来源于变质结晶基底中的碳，即在起源于次火山岩浆活动后期的成矿热液流体在上升的过程中，变质围岩中的碳加入成矿热液流体，形成了混合成矿流体。综上，起源于火山―岩浆活动演化的后期形成的成矿流体，在沿构造向上迁移的过程中，与围岩进行了物质交换，形成了混合的含矿流体，在物理化学条件突然改变的构造有利部位，Au被卸载，富集成矿。见表3[7]。

2.5 铅同位素特征

矿石206Pb/204Pb为15.825～16.332、207Pb/204Pb为14.891 ～15.443、208Pb/204Pb为36.013～37.500[1，5]，东山平均μ值为 9.09、西山9.08[1，5]，东、西山岩体具有上地幔与下地壳相同的深源铅特征；矿石铅同位素单阶段模式年龄1262Ma～1455Ma[5]，大于石英二长岩、火山隐爆角砾岩体、以及矿化和霏细岩脉的年龄，而新于基底2492Ma年龄[2]，推测代表烟囱桥子-龙头EW向脆-韧性剪切带的形成时代，即该区域性构造形成于古亚洲构造域发展阶段中元古代中晚期，在构造形成的初期带来了变质岩中的铅，后期在不同时间的地质构造活动中，尤其后期多阶段侵入岩侵位改造，形成了现在的铅同位素组成特征，同时也反映了成矿物质的多来源性。见表4[3]。

2.6 锶同位素特征

矿区隐爆角砾岩体87Sr/86Sr初始比值为0.714546（平均值）[7]，小于壳源花岗岩0.719，大于幔源花岗岩为0.703～0.706。说明隐爆角砾岩的岩浆主要来源于幔源，在上侵的过程中有壳源物质重熔混合。也间接的证明了成矿流体、成矿物质的多来源性。

3 结语

（1）成矿物质来源及成矿时代。从矿体赋存的空间位置，以及微量元素、稀土元素、硫同位素、氢氧碳同位素、铅同位素和锶同位素特征分析，成矿物质具有多来源性，既有火山岩浆活动带来的成矿物质，也有古老基底中受火山岩浆热液驱动带出的成矿物质。因此金矿的形成与基底变质岩及后期的次火山作用密切相关。从硫同位素、氢氧碳同位素、铅同位素和锶同位素特征分析特，成矿热液具有多来源，起源于次火山岩浆活动后期的热液流体在上升迁移的过程中，与围岩不断地进行物质交换，同时受地下水的环流作用，有变质水和大气降水加入，形成了混合成矿流体。混合成矿流体在物理化学条件突然改变的构造有利部位，Au被卸载，富集成矿。成矿作用发生于124Ma～157Ma[7]，与华北克拉通北缘浅成低温热液矿床成矿时代在170Ma～100Ma[10]相吻合。

（2）控矿因素。区域上矿床受太古代杨家店组的黑云斜长片麻岩层位、EW向脆―韧性剪切带控制。矿体直接受控于次火山隐爆角砾岩体（脉）内的断裂构造、霏细岩脉及太古代花岗质岩石的破碎蚀变带。EW向脆―剪切带控制裂隙式爆发的隐爆角砾岩体，隐爆角砾岩体断裂裂隙，为矿脉的填充创造了有利条件。构造带长期强烈活动，使太古宙变质杂岩中的Au不断活化、迁移，与次火山―岩浆活动带来的Au不断的富集成矿。

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