辽宁朝阳东五家子金矿床成因类型讨论(张博文,孙丰月,常国林,

1、第28卷第3期2009年9月世界地质G LOBAL GEOLOGYVol 128No 13Sep t 12009文章编号:10045589(200903029709辽宁朝阳东五家子金矿床成因类型讨论张博文1,孙丰月1,常国林2,陈静11.吉林大学地球科学学院,长春130061;2.万华企业集团,辽宁朝阳122642摘要:东五家子金矿矿脉围岩主要是太古宙建平群变质中基性火山岩。矿脉、围岩、脉岩及区域岩浆岩都具有负Eu 异常(Eu 为012014,LREE /HREE 为3141116,(La /Yb N 为6124017,轻重稀土分馏程度较高,配分曲线有右倾趋势,说明在物质来源方面可能有一定的联

2、系。矿石中黄铁矿和方铅矿34S 的变化范围为1191×10-33114×10-3,具有幔源硫的特征。氢、氧同位素组成的投影点,成矿流体以岩浆水为主,后期混入大气降水,成矿温度为14416183,成矿压力为(41184610×106Pa,矿化深度为51125139km,属造山型金矿中的中浅成金矿床。关键词:东五家子金矿床;流体包裹体;稀土元素;稳定同位素;造山型金矿中图分类号:P 61815;618101文献标识码:A do i :1013969/j 1issn 1100425589120091031006收稿日期:2008210215;改回日期:200920321

3、2基金项目:国家自然科学基金项目(40472050D iscussi on on geneti c type of Dongwuji a z i gold deposit ofChaoyang ,L i a on i n gZHANG Bo 2wen 1,S UN Feng 2yue 1,CHANG Guo 2lin 2,CHEN J ing11.College of Earth Sciences,J ilin U niversity,Changchun 130061,China;2.W anhua Enterprise Group,Chaoyang 122642,L iaoning,Chin

4、aAbstract :The surr ounding r ocks of Dong wujiazi gold ore vein are mainly meta mor phic inter mediate 2basic vol 2canic r ocks in J ianp ing Gr oup of A rchean .Veins,wall r ocks,dike r ocks and regi onal mag matic r ocks all exhibit negative Eu anomaly (Eu is 012014,LREE /HREE is 3141116,(La /Yb

5、N is 6124017.The differenti 2al degree of light 2heavy REE is high,and the distributi on pattern is right incline,which indicate an inheritance relati onshi p in material s ources .The 34S in pyrite and galena range fr om 1191×10-3t o 3114×10-3,showing themantle sulfur feature .Pr ojecti o

6、n points of D and 18O l ocate bet w een mag matic water and meteoric water,p resen 2ting the characteristic of mag matic water p lays a dom inant r ole,and meteoric water m ixed in later stage .For m ing te mperature is 14416183,m ineralizing p ressure is 4118×1064610×106Pa,and m ineralizi

7、ng dep th is 51125139km ,it is recognized that the deposit bel ongs t o m iddle 2hypabyssal deposit of or ogenic gold deposit .Key words :Dong wujiazi gold deposit;fluid inclusi on;REE;stable is ot opes;or ogenic gold deposit0引言东五家子金矿床位于辽宁省朝阳市西北25k m处的东五家子乡,属于“小塔子沟东五家子金矿田”系,是一个中型矿床1。前人对本矿区研究较少,矿床认识尚

8、不统一,王和胜2认为建平北票成矿带中的东五家子金矿是与煌斑岩脉有关的石英脉型金矿床;朴寿成3根据成矿温度及深度将其定为浅成低温热液型矿床;陈伟军4将其归结为以太古代深变质岩系为容矿岩的石英脉型金矿床。笔者在矿床地质地球化学特征研究基础上,讨论了该金矿的成因类型,为进一步探矿工作提供依据。1成矿背景及矿床地质东五家子金矿位于华北地台北缘,内蒙地轴与燕辽沉降带接壤部位的太古宙古老变质岩区,承德、北票大断裂的北侧,属于古亚洲洋构造域内5的天山兴蒙成矿域6。在古元古代,内蒙地轴自太古宇阜平运动完成褶皱造山作用后一直处于上升阶段;在中元古代,地轴南缘局部发生裂陷,拉张形成了一些近东西向的小型裂陷槽;在古

9、生代末期,西伯利亚地台与华北地台对接,兴蒙洋闭合并向南拼贴,兴蒙坳槽与华北地台统一,成为活动大陆缘,并一直处于稳定状态。到中生代,印支燕山运动打破了元古宙以来的东西向构造格局,在造山带挤压环境的背景下,岩石圈发生巨大减薄作用,诱发陆壳深部岩石的大量熔融,使幔源岩浆与壳源岩浆发生混合7。太平洋板块向中朝板块的俯冲使本区的构造岩浆活化现象进一步加剧,在燕山期进入了全盛时期。这次区域构造运动引起的构造22岩浆22热事件对本矿区的成矿起决定性作用,多期次侵位岩浆沿NE近W E向的深大断裂侵入,提供的岩浆热液进入古老地层,进而发生大规模成矿作用,东五家子金矿便是这个时期形成的。矿区内断裂构造发育,主要为

10、北东向和北西向构造,其次为北北东向、近南北向和东西向构造,其中北西向、北东向和近南北向构造与金矿化关系较为密切。王好均8研究得出,矿区南部的NE向凌源北票断裂与矿区东部的NW向二道营子断裂是金矿成矿的导矿断裂,这两条断裂旁的次级NW 向与NE向断裂为金矿的容矿断裂。矿区内容矿围岩主要为太古宙建平群小塔子沟组变质杂岩,其岩性主要为黑云斜长片麻岩、角闪斜长片麻岩、黑云二长片麻岩、辉石麻粒岩和辉石变粒岩等,原岩属中基性火山岩建造。矿区内岩浆活动频繁,脉岩发育,主要有闪长玢岩、花岗闪长岩、流纹岩、辉绿岩和煌斑岩等,其中煌斑岩类、基性脉岩与含金石英脉关系最为密切。脉岩展布方向比较复杂,多为近南北向和北西

11、向,次为北东向或北北东向(图1。矿体围岩蚀变不太发育,分带性不明显,主要为硅化、绿泥石化、绢云母化、黄铁矿化和碳酸盐化等。矿石结构以浸蚀结构、骸晶结构和包含结构为主,矿石构造有脉状构造、角砾状构造、浸染状构造、团状构造和条带状构造等。矿区内有矿脉20多条,大小不一,其中具有工业意义的主要为1、2、3号和新3号脉等,矿体规模较大,是矿区内的主要生产矿脉,走向主要为北西向、近南北向和北东向。除1号脉倾角较大外(约60°,矿脉倾角一般比较缓(<45°。矿体呈石英透镜体或似脉状,在新3号脉,单个矿体长可达几十米,宽011015m,最宽214m。矿石类型为硫化物石英脉型,金属硫

12、化物主要为黄铁矿、方铅矿和黄铜矿等。矿石的金矿物中Au占6219%, Ag占3613%,Au/Ag比为1173,成色较低,为银金矿。该矿床的成矿阶段主要为:早期的石英阶段,由乳白色石英和粗粒黄铁矿组成,以石英为主,含有少量的自然金;黄铁矿金矿化阶段,主要由黄铁矿、烟灰色石英和金矿物等组成,黄铁矿呈细粒,金矿物为自然金;多金属硫化物阶段,由黄铜矿、方铅矿、闪锌矿及烟灰色石英、黄铁矿、银金矿等组成,是金的主要成矿阶段;碳酸盐阶段,由方解石组成。在1、2、3号和新3号脉广泛发育主成矿阶段的烟灰色石英,而在工业价值较低的16号脉、新南山等矿化脉中,广泛发育成矿早期的乳白色石英9。1、2、3号矿脉的矿体

13、产状与矿脉产状一致,矿化为石英脉性特征,而在新3号脉,矿体呈透镜状,富矿体倾角24°26°,较无矿化矿脉倾角(约40°平缓,说明压性构造中局部膨胀的张性破碎带形成较大扩容空间,导致成矿物质的沉淀富集,并伴随有早期石英脉的破碎和大量中-细粒形粒状黄铁矿及方铅矿等硫化物的充填、交代,呈多期次多阶段成矿特征。892世界地质第28卷图1东五家子金矿地质略图F i g11Geolog i ca l sketch map of D ongwuji a z i gold deposit2石英流体包裹体特征新3号脉石英矿物中流体包裹体较稀少,类型单一,均为气液两相包体,包裹体大小

14、为5 12m,气液比偏低,为5%10%,多数集中在10%。包裹体均一温度为1441620113,多数集中在14416183,直方图呈现塔型(图略,峰值出现在1611317013。从浅部到深部,成矿温度没有明显的变化规律。流体包裹体的盐度较低,为4164%10185%(NaCl,主要集中在6%10185%(NaCl,从浅部的2中段到深部的5中段,成矿流体的盐度具有逐渐变小的趋势(表1。从新3 号脉流体包裹体均一温度与盐度的关系图2石英流体包裹体均一温度和盐度的关系F i g12Rel a ti on sh i p between ho m ogeneous te m pera tureand s

15、 a li n ity i n quartz flu i d i n clusi on图可以看出(图2,随着矿化深度的增加,从2992第3期张博文孙丰月等:辽宁朝阳东五家子金矿床成因类型讨论 表1东五家子金矿新3号脉石英流体包裹体分析结果Table1Ana lysis results of quartz flu i d i n clusi on of new ve i ni n D ongwuji a z i gold deposit中段大小/m气液比/%冰点温度/均一温度/盐度/10-3中段大小/m气液比/%冰点温度/均一温度/盐度/10-321510-71219518101734810-4

1621010-6191681910136481520-6191781910136 21010-6191681910136481520-6191781910136 2510-615162129185582017112 212510-71217612101735141016817 21210-61816416101235615-4164176144 28510-71691710148571016214 26510-6151581391855815-41616711713 230510-6161621691985910-31915413613 21010-61216413914

17、65810-412165186173 4710-61920113101365915-4169166144 461015-5161671581675610-417160137144 41215-6121691291465510-413159176188 49510-51717481815510-31916015613 4810-711183101658510-317164186 41210-71319117101855715-31916511613 4810-6131611391595615-218172114164 4610-517162148181582016214 4610-4191571

18、67172512517116 41010-5121681281135710-414167117102 4810-5167157186561016914 4510-518174188194571014416 4610-514168128141561016611中段到5中段,流体均一温度呈下降趋势,其盐度也随均一温度的降低而减少,呈现出富矿地段流体盐度相对增高,贫矿地段盐度相对降低的特征3。3矿床成因讨论311成矿物质来源从图3可以看出,东五家子金矿矿石中黄铁矿和方铅矿的硫同位素组成非常均一,34S变化范围小且均为比较小的正值(1191×10-33114×10-3(表2,与幔源

19、硫34S值(约为03×10-3相近10,说明矿石中硫的来源比较单一,可能与深部(上地幔的岩浆作用有关,34S显示出岩浆成因的热液硫化物特征11。表2东五家子金矿硫同位素测试结果Table2Testi n g results of34S i n D ongwuji a z i gold deposit 采样位置矿物34S/10-32号脉2中段黄铁矿21342号脉3中段黄铁矿21152号脉5中段黄铁矿21541号脉5中段黄铁矿1191101号脉1中段方铅矿3114对东五家子金矿床的石英脉、围岩及各种脉岩进行稀土元素特征分析(表3,矿脉、围岩、003世界地质第28卷崔传进.辽宁朝阳东五家子

20、金矿成矿富规律与成矿预测R.沈阳,辽宁省第一地调院,1995.图3东五家子金矿硫同位素直方图F i g13H istogram of34S i n D ongwuji a z i gold deposit表3东五家子金矿稀土元素数据表14Table3Results of REE i n D ongwuji a z i gold deposit/10-6岩石名称La N Ce N Pr N Nd N S m N Eu N Gd N Tb N Dy N Ho N Er N 石英脉(5137153224138131001620115664124131116715闪长玢岩(22131411308016

21、58181215424010617164168113安山玢岩(317713397147412441612163417231385191545719长英质混合岩(2107117751960301411112518211521178316619黑云角闪斜长片麻岩84751753174211271661825131517391615517913辉石角闪岩108114103681353131656182811241659132219磁铁石英岩1166119673518451772311261211356219花岗闪长岩155143134104178218171346173517972581611岩石名

22、称T m N Yb N Lu NREE LREE HREE L/H(La/YbN(Ce/YbNEu-石英脉(5-519146334133071926141116401746110126-闪长玢岩(2-23147935111270811131410116110126-安山玢岩(3-1918831930518239166612491670133-长英质混合岩(2-81998172151518817261771511171314014-黑云角闪斜长片麻岩-13158013169171311238153146125160126-辉石角闪岩-7151542371981238175112141315130

23、125-磁铁石英岩-518213165130183412318220121018012-花岗闪长岩-201317234413270117412316471670127-103第3期张博文孙丰月等:辽宁朝阳东五家子金矿床成因类型讨论崔传进.辽宁朝阳东五家子金矿成矿富规律与成矿预测R.沈阳,辽宁省第一地调院,1995. 302 28 卷 世 界 地 质 第 - 6 脉岩及区域岩浆岩中 REE 为 165 × 10 35111 - 6 - 6 - 6 ×10 , LREE 为 13018 ×10 30719 ×10 , ( La / LREE /HREE 为

24、314 1116, 富集轻稀土 , Yb N 为 612 4017, 轻 重 REE 分 异 程 度 较 高 , Eu 1, 为 012 014。从稀土元素配分图 (图 4 可以看出 , 不同类型的岩 (矿 石中都有负 Eu 异常 , 并且配分曲线基本上都呈右倾趋势 , 属 12 轻稀土富集型 定的联系 。 , 说明它们在物质来源方面有一 1. 石英脉 ; 2. 闪长玢岩 ; 3. 安山玢岩 ; 4. 长英质混合岩 ; 5. 黑 云母闪斜长片麻岩 ; 6. 辉石角闪岩 ; 7. 磁性石英岩 ; 8. 花岗闪 长岩 ; 图 4 岩矿石稀土元素配分图 矿区内黑云角闪斜长片麻岩 、长英质混合岩及 磁

25、性石英岩稀土配分曲线极为相似 , 同属古老变质 - 6 - 6 杂岩 , REE 为 165 × 10 21515 × 10 , 稀土 元素总量较矿脉 、脉岩及区内岩浆岩偏低 , 且长英 质混合岩与石英脉的轻重稀土分异程度相似 。闪长 玢岩 、安山玢岩和花岗闪长岩曲线与石英脉相似 , 反映出脉岩 、区内岩浆岩与含金石英脉有密切关 - 6 - 6 系 。 REE 为 30518 × 10 35111 × 10 , 稀土 元素总 量 较 古 老 变 质 杂 岩 有 所 增 高 , 而 LREE / HREE 为 314 4, 较古老变质杂岩偏低 , 上述特征

26、 总体显示脉岩 、矿石源区与古老变质岩有一定的继 承关系 。崔传进 对矿区脉岩与区域岩浆岩 (黑云 二长花岗岩体 , 西台子岩体及北道花岗岩 的研 究表明 , 它们之间存在多期次继承发展的特点 。总 体上 , 含金石英脉与脉岩可能是同源关系 , 并继承 于古老变质岩 , 很可能与壳幔重熔岩浆有关 。 312 成矿温压及深度 东五家子金矿成矿流体的温度主要为 14416 F ig14 REE d istr ibution pa ttern of rocks and ores 183 , 盐度主要为 6% 10185% ( NaC l , 以 盐水溶 液 估 算 所 得 的 东 五 家 子 金 矿

27、 成 矿 压 力 为 6 6 4118 × 4610 × Pa, 按 y = 01086 8 / ( 1 / x + 10 10 01003 88 + 2 估算 (其中 y =成矿深度 ; x =成矿 13 压力 , 得 出 该 矿 床 矿 化 深 度 为 5112 - 250 × 10 。根据氢氧同位素研究 , 东五家 子金矿床石英流体包裹体中成矿流体的 分别为 D - 3 - 3 18 O 分别为 - 89158 × 10 和 - 92166 × 10 , - 3 - 3 3 1140 × 10 和 - 0123 × 1

28、0 。从图 5 中可以看 出 , 本矿床的氢 、氧同位素组成的投影点介于岩浆 水和大气降水之间 , 说明岩浆水在演化过程中混入 了大气降水 , 成矿流体为岩浆水和大气降水的混合 源 , 其中岩浆水占主导 。 图 5 东五家子金矿成矿流体氢 、氧同位素组成图 15 F ig15 Com position d ia gram of ore2form in g flu id 崔传进 . 辽宁朝阳东五家子金矿成矿富规律与成 矿预测 . 沈阳 , 辽宁省第一地调院 , 1995. 5139 km。 313 热液来源 一般认为 , 岩浆水的氢 、氧同位素组成为 D - 3 - 3 18 - 3 = - 5

29、0 × 10 - 80 × 10 , O = 6 × 10 10 - 3 × 10 ; 变质水的氢 、氧同位素组成为 = - 20 D - 3 - 3 18 - 3 × 10 - 70 ×10 , O = 5 ×10 25 × - 3 14 18 10 , 在大陆高纬度地区的大气水 O 可低达 - 3 - 3 - 3 - 20 × 10 - 25 × 10 , 数值为 - 150 × D 10 - 3 15 and 18 in D ongwujia z i gold deposit D

30、 O 314 矿床的类型 Groves等人提出了造山型金矿 16 , 对比前人 第 3 期 张博文 孙丰月等 : 辽宁朝阳东五家子金矿床成因类型讨论 303 对造山型金矿的大量研究 , 总结东五家子金矿 床 , 得出以下共同特征 : 矿床分布于海西 燕山 运动的构造转换带内 , 代表造山环境 ; 矿床围岩 蚀变程度一般较低 , 典型蚀变矿物组合为石英 、碳 酸盐 、云母 、绿泥石和黄铁矿等 ; 矿床受构造控 制明显 , 通常位于一级大型切壳挤压或扭压构造带 的附近 , 主要产于二级或三级构造系统中 , 矿床的 形成则发生在韧 2 性变形的转换阶段 ; 2 脆 成矿流 16 (包体成分未做 体的

31、盐度为 3% 10% (NaC l 16 测试 ; 矿石中 Au /Ag为 1 10 。除以上相似 地质 2 球化学特征外 , 东五家子金矿矿体为石英 2 地 造带上侵 , 形成规模不等的花岗质侵入体 , 侵入体 的底辟作用使其周围形成一系列断裂带 , 进入其中 的岩浆热液由于压力不断积累而引发破裂作用 , 含 矿流体的运移以断层阀模式 19 17 透镜体或似脉状 , 控矿构造为压扭型深大断裂 , 矿 物组成主要为黄铁矿 、方铅矿和黄铜矿 , 元素组合 为 Ag2 2Pb , 这与一般造山型金矿床极为相似 , Au 18 根据 Gebre 2 ariam 等对造山型金矿的分类 M , 东 五家

32、子金矿床属于造山型金矿中的中浅成金矿床 。 315 成矿模型 东五家子金矿床直接受控于 NE 向凌源 北票 9 断裂及矿区东部的 NW 向二道营子断裂 , 良好的构 造交汇部位为矿质的沉淀提供了容矿空间 。海西期 燕山晚期 , 陆陆碰撞对接及大洋俯冲运动 , 使早 元古代基底活化并参于重熔 , 壳幔源混合岩浆沿构 图 6 东五家子金矿成矿模型理想图 造 , 沿裂隙上升 , 在进入围岩断裂体系过程中萃取 围岩中的成矿组分形成含矿流体 20 下降的大气水混合 , 引起温压等物理化学条件发生 剧烈变化 , 发生成矿物质的沉淀 , 并充填到变质岩 区的断裂中形成石英脉 。后期构造活动 , 使石英脉 破

33、裂形成新的裂隙 , 温度较低的矿液上升 , 并进一 步富集成矿 , 从而形成了产于古老变质岩中 , 中生 代成矿的造山型金矿床 。 在矿床地质 、地球化学特征研究基础上 , 以东 F ig16 Idea l d ia gram of m eta llogen ic m odel in D ongwuji z i gold deposit a 五家 子 金 矿 床 新 3 号 脉 为 例 , 建 立 了 成 矿 模 型 (图 6 。 活动 , 随次一级构 , 含矿流体与 4 结论 ( 1 稀土元素特征显示 , 含金石英脉与脉岩 具有同源关系 , 并与古老变质岩 (围岩 有一定 的联系 , 可能与

34、壳幔重熔岩浆活动有关 。 (2 东 五 家 子 金 矿 成 矿 流 体 的 温 度 主 要 为 (NaC l , 成矿压力为 4118 ×106 4610 × 6 Pa, 10 矿化深度为 5112 5139 km。 ( 3 氢 、氧 、硫同位素研究得出 , 成矿流体 为岩浆水和大气降水的混合源 , 其中岩浆水占主 14416 183 , 盐 度 主 要 为 6% 10185% 304 28 卷 世 界 地 质 第 nent and continental metallogenesis J . M ineral Depos2 and its structural rocks

35、 in Dongwujiazi gold deposit of L ia2 P I O Shou 2cheng, SH I Lei, YANG M ing2liang, et al A . ( 3 : 204 2 208. 2846. Pyrenees, France: an ion m icrop robe study J . jiazi gold deposit, L iaoning Province J . Contributions to Geology and M ineral Resources Research, 2008, 22 Chaussion M , Lorand J P

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