论文部分内容阅读
摘要：文章通过成矿地质条件分析，结合矿床矿石同位素、石英中包体测温等测试手段，对北票市二道沟金矿的成因做出探讨。
关键词：花岗闪长斑岩、侵入穹窿构造、同位素、石英包体、成矿模式、矿床成因
一、地质概况
区域大地构造位置处于中朝准地台北缘（Ⅰ）、内蒙地轴（Ⅱ）建平台拱（Ⅲ）宝国老断凸（Ⅳ）的中部，矿区西北约10公里为赤峰—开原大断裂，总体走向北东东，向南东陡倾。本区金矿床属区域内敖汉金厂沟梁～北票二道沟金铜矿田的一部分，居于其东侧。矿田西北为内蒙金厂沟梁大型金矿床，南侧为郝杖子金矿点，中部为对面沟细脉～浸染型铜矿点。这些矿产均受同一成矿地质条件控制。
区内地台区地层主要为太古界建平群小塔子沟组变质火山～沉积岩系构成，分布于金厂沟梁矿区、马车子沟、对面沟西有零星出露。矿区自中生代以来，构造运动强烈，岩浆活动频繁。印支期以较大规模的酸性侵入岩活动为主。燕山期则以中酸性火山喷发与浅成侵入岩活动交替进行，相伴产出。与成矿有关的主要为燕山期浅成侵入岩，其岩性为片麻状二长花岗岩、中细粒花岗闪长岩、花岗闪长斑岩。区内构造发育，可分为火山构造和控矿构造。火山构造主要为对面沟侵入穹窿构造，该侵入穹窿构造四周分布着以北西、东西向为主，兼有南北与北东向的放射状断裂。这套断裂系统具有向中心收敛向四周撒开且产状陡立特点，控制着本区流纹斑岩、正长斑岩、闪长玢岩等次火山相脉岩及140余条金矿脉的展布；控矿断裂构造以北西向、近东西向断裂为主，次为南北向、北东向断裂。
北票二道沟金矿区相继发现大小矿脉60余条，赋存于中侏罗统流纹质火山岩、印支期似斑状花岗岩及石英闪长岩中。矿脉受北西向与近东西向两组陡倾斜断裂的控制。北西组矿脉，一般倾向40～60°，倾角70～80°；近东西组矿脉，倾向10～30°，倾角65～85°。北西组矿脉密集，具平行间距分布特点，东西组矿脉分布较稀。
二、矿床稳定同位素特征
1、硫同位素组成特征
二道沟矿区含金硫化物δs34值很小，多数变化在+2～-2‰间，平均值为0.8‰。说明矿石硫来自地壳深部，具地幔硫特征。金厂沟梁金矿区黄铁矿δs34值变化在+1～ -1间，极值仅3.4，平均为1.5‰，极差值5.6。岩体中硫同位素组成与二道沟、金厂沟梁两矿区的矿石硫同位素组成极为相似，说明三者的硫化物属同一来源。
2、铅同位素组成特征
二道沟、金厂沟梁两矿区铅同位素组成基本一致。Pb206/Pb204在16.84～17.51，Pb207/Pb204为15.72～15.741，Pb208/Pb204为37.005～38.3，三项比值范围很窄，均在1%以内，显示铅同位素组成稳定，来源单一。
矿石铅属于单阶段演化的正常铅，其模式年龄基本接近。金厂沟梁矿区模式年龄平均值为797百万年，二道沟矿区模式年龄平均值为892百万年，说明本区铅与铀、钍分离形成铅矿化的时间大致在797—892百万年。但这一年龄值远较金成矿时间老（成矿时间为121.5～72.9百万年），因此认为金矿石中的铅是初始源层中的老铅，是经燕山运动晚期构造岩浆活动后转入成矿溶液的。
3、氧同位素组成特征
经测定石英样品的δo18值，本区成矿溶液水δo18值变化在﹣5.2～﹢1.7‰间，平均值为﹣3.7‰。参考《同位素地质的采样要求》中“自然界水的氧同位素组成与某些矿床中水的氧同位素组成比较表”结合矿床地质特点，初步确定本区成矿溶液中水的性质为“岩浆水加热雨水”即含矿气液流体自岩浆源中分馏出来后，在运移过程中又有地下热雨水的加入，使之成为混合水。
三、矿床形成温度
据包体测温中观察，石英中仅见很少的原生包体和假次生包体，形态为负晶形、管状、桶状，大小在几微米～十几微米间。包体物态以液相为主，次为气相，气液比一般为20～30%。
与硫化物密切共生的石英，具环带状构造，其核部含少量气液包体，一部分包体沿生长层（环带）分布。石英内环带较宽，外环带较窄。各部位形成温度不同，核部温度最高在300°～290°，内环带温度在270°～250°，外环带形成温度最低，在210°～150°间，即由核心向外温度逐渐降低。矿区金矿成矿温度变化在213～298℃间，超过300℃者属个别现象。
对面沟花岗闪长斑岩体边缘，细脉～浸染型铜（钼）矿带无测温资料，但岩体内含铜石英细脉形成温度为365～370℃，远较金矿形成温度高。结合矿区矿化与岩石蚀变特征，推测矿田内铜（钼）形成于高～中温阶段，而其外侧金银矿带形成于中～低温阶段。
四、矿液性质与运移方向
1、矿液的组分
矿液性质与其组分密切相关。矿石中包括三类组分，既成矿组分，非金属组分和挥发性组分。后者S、F、Cl较富集。PH值为6～6.23，属弱酸性溶液。
结合矿石矿物中经常出现的黄铁矿、银金矿、黝铜矿及辉锑矿等，脉石矿物经常出现石英和绢云母等，成矿溶液中的物质组分应为下列各项。
（一）成矿组分：Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Fe、Sb、As。
（二）非金属组分：K、Na、Ca、Mg、Si、Al。
（三）挥发性组分：CO、CO2、CH4、H2、O2、N2、S、F、CI。
2、矿液的性质
（1）矿液温度
金矿实测成矿温度为213°～198℃，最高达322°，金厂沟梁矿区实测成矿温度较高，为260°～300℃，最高380℃。（气液比70～80%）。参考新西兰新生代低温浅层贵金属矿床地热体系最高温度为400℃的情况，推测本区金成矿溶液的最高温度为400°左右。
（2）化学性质
根据热液作用地球化学原理，集合本区矿床地质特点，成矿溶液中应含有Au3+、Cu2+、Pb2+、Zn2+、Sb2+、Fe2+、K+等金属阳离子及S2-、Cl-、F-、No、Co等酸根的阴离子。Au、Ag、Cu等重金属常呈以下铬合物形式存在并被搬运。如：[AuCl4]—、[AuS4]3—、[AuS2]—、[AgCl2]2—、[Cu（HS）3]—、[CuS2]2—、[PbCl]—、[Zn（HS）3]—，硅以[SiF6]2—形式搬运。 总结本区金矿成矿溶液的性质为：初始最高温度为400℃。Au等重金属以氯化物铬合物或硫化物铬合物的形式在溶液中存在和搬运，含有金属铬合物的溶液具最大的溶解度和稳定性，PH值近于中性。
成矿溶液在其运移过程中会因外界条件的改变不断发生变化。当温度压力下降、PH值改变、不同性质流体的流合及近地表氧化作用的加强便引起Au、Ag等成矿物质的集中沉淀。
3、矿液运移方向
（1）矿体水平方向温度变化特征：
从所测定的21、101、107及2号矿脉中石英爆裂温度分布情况看，其爆裂温度均显示出由北西端向东南端或由北西端向东段逐渐降低的变化趋势。
（2）矿体垂直温度变化特征
对21号矿脉沿垂直方向按地表548米中段、508米中段进行了石英样品采集并进行爆裂温度测定，矿脉深部温度高于浅部。从温度变化范围看，深部508米中段为390℃，548米中段为370℃，而地表则为360℃。虽然矿体的深部与浅部温度差异不大，但已显示出深部石英与浅部石英爆裂温度的梯度变化，总的看从矿体浅部向深部爆裂温度具有增高的趋势。
据上述有关矿脉水平方向和垂直方向温度变化特点，考虑到本区北西与东西向两组控矿断裂的存在，认为成矿热液应来自矿区的北西深部并沿导矿构造向南东浅部运移。
五、成矿机制
本区金铜成矿作用是按以下四个阶段进行的。
1、印支期岩浆活动期
开始于印支运动晚期，形成了西台子大型斑状花岗岩岩基。岩体侵入于太古界片麻岩中，成岩过程，分割、捕虏、熔融了片麻岩类岩石，使其中金质活化、迁移初步聚集，同时也增强了岩体自身的含金性。
2、燕山早期构造岩浆强烈活动期（167.5—156.8Ma）
北西向断裂构造发育，酸性火山活动强烈。楼上—东对面沟北西向边缘断裂带，控制了二道沟断陷盆地内英安流纹质火山岩类的分布。近火山中心形成隐爆角砾岩和入侵角砾岩，主火山通道为熔结角砾岩所充填。寄生火山通道侵入次火山～浅成相流纹斑岩及石英闪长岩，无矿化显示。
3、燕山晚期次火山～浅成岩浆侵入期（127.7～121.5Ma）
火山活动减弱，次火山～浅成侵入活动增强。在强烈的火山活动诱发下深部幔源花岗闪长质熔浆沿火山通道近侧上冲侵位，主期侵入了中细粒花岗闪长岩。伴随岩浆上侵，周围岩块隆起，形成对面沟侵入穹窿构造与其配套的放射状断裂系统，为而后成矿溶液的充填，渗透提供了有利的空间。
当深部熔浆进一步分异于穹窿构造中心再度侵入了花岗闪长斑岩体，因岩浆源于上地幔本身，含金丰度高，上升运移中，又从太古界围岩中汲取了大量金质，使之进一步富化。因此花岗闪长斑岩为金矿的同源岩体。
4、燕山晚期金铜成矿期（121.5～72.7Ma）
伴随花岗闪长质熔浆侵入和成岩，后期形成富含B、F、Cl等挥发分、水和多种元素（以Au、Ag、Cu、Sb为主）的含矿热流体。当温度、压力及物理化学环境适应时在花岗闪长斑岩体近侧相对封闭条件下形成细脉——浸染型铜钼矿脉体，在岩体外侧1—3公里范围相对开放的环境，沿控矿断裂形成了脉型金、银矿。
参考文献：
1、辽宁省地矿局第三地质大队李福元、李香亭、张树春、尤桂芹“辽宁省北票市二道沟金矿典型矿床研究报告”1988年
2、辽宁省地矿局第三地质大队李福元“辽宁省北票市二道沟金矿地质特征与成矿地质条件探讨”1986年
3、吉林省地矿局郑斗范等“吉林省珲春县小西南岔沟金铜矿床地质特征及成矿规律”矿床专辑 1983年
4、南京地矿所李文达“地热体系与低温浅成贵金属矿床” 1987年
关键词：花岗闪长斑岩、侵入穹窿构造、同位素、石英包体、成矿模式、矿床成因
一、地质概况
区域大地构造位置处于中朝准地台北缘（Ⅰ）、内蒙地轴（Ⅱ）建平台拱（Ⅲ）宝国老断凸（Ⅳ）的中部，矿区西北约10公里为赤峰—开原大断裂，总体走向北东东，向南东陡倾。本区金矿床属区域内敖汉金厂沟梁～北票二道沟金铜矿田的一部分，居于其东侧。矿田西北为内蒙金厂沟梁大型金矿床，南侧为郝杖子金矿点，中部为对面沟细脉～浸染型铜矿点。这些矿产均受同一成矿地质条件控制。
区内地台区地层主要为太古界建平群小塔子沟组变质火山～沉积岩系构成，分布于金厂沟梁矿区、马车子沟、对面沟西有零星出露。矿区自中生代以来，构造运动强烈，岩浆活动频繁。印支期以较大规模的酸性侵入岩活动为主。燕山期则以中酸性火山喷发与浅成侵入岩活动交替进行，相伴产出。与成矿有关的主要为燕山期浅成侵入岩，其岩性为片麻状二长花岗岩、中细粒花岗闪长岩、花岗闪长斑岩。区内构造发育，可分为火山构造和控矿构造。火山构造主要为对面沟侵入穹窿构造，该侵入穹窿构造四周分布着以北西、东西向为主，兼有南北与北东向的放射状断裂。这套断裂系统具有向中心收敛向四周撒开且产状陡立特点，控制着本区流纹斑岩、正长斑岩、闪长玢岩等次火山相脉岩及140余条金矿脉的展布；控矿断裂构造以北西向、近东西向断裂为主，次为南北向、北东向断裂。
北票二道沟金矿区相继发现大小矿脉60余条，赋存于中侏罗统流纹质火山岩、印支期似斑状花岗岩及石英闪长岩中。矿脉受北西向与近东西向两组陡倾斜断裂的控制。北西组矿脉，一般倾向40～60°，倾角70～80°；近东西组矿脉，倾向10～30°，倾角65～85°。北西组矿脉密集，具平行间距分布特点，东西组矿脉分布较稀。
二、矿床稳定同位素特征
1、硫同位素组成特征
二道沟矿区含金硫化物δs34值很小，多数变化在+2～-2‰间，平均值为0.8‰。说明矿石硫来自地壳深部，具地幔硫特征。金厂沟梁金矿区黄铁矿δs34值变化在+1～ -1间，极值仅3.4，平均为1.5‰，极差值5.6。岩体中硫同位素组成与二道沟、金厂沟梁两矿区的矿石硫同位素组成极为相似，说明三者的硫化物属同一来源。
2、铅同位素组成特征
二道沟、金厂沟梁两矿区铅同位素组成基本一致。Pb206/Pb204在16.84～17.51，Pb207/Pb204为15.72～15.741，Pb208/Pb204为37.005～38.3，三项比值范围很窄，均在1%以内，显示铅同位素组成稳定，来源单一。
矿石铅属于单阶段演化的正常铅，其模式年龄基本接近。金厂沟梁矿区模式年龄平均值为797百万年，二道沟矿区模式年龄平均值为892百万年，说明本区铅与铀、钍分离形成铅矿化的时间大致在797—892百万年。但这一年龄值远较金成矿时间老（成矿时间为121.5～72.9百万年），因此认为金矿石中的铅是初始源层中的老铅，是经燕山运动晚期构造岩浆活动后转入成矿溶液的。
3、氧同位素组成特征
经测定石英样品的δo18值，本区成矿溶液水δo18值变化在﹣5.2～﹢1.7‰间，平均值为﹣3.7‰。参考《同位素地质的采样要求》中“自然界水的氧同位素组成与某些矿床中水的氧同位素组成比较表”结合矿床地质特点，初步确定本区成矿溶液中水的性质为“岩浆水加热雨水”即含矿气液流体自岩浆源中分馏出来后，在运移过程中又有地下热雨水的加入，使之成为混合水。
三、矿床形成温度
据包体测温中观察，石英中仅见很少的原生包体和假次生包体，形态为负晶形、管状、桶状，大小在几微米～十几微米间。包体物态以液相为主，次为气相，气液比一般为20～30%。
与硫化物密切共生的石英，具环带状构造，其核部含少量气液包体，一部分包体沿生长层（环带）分布。石英内环带较宽，外环带较窄。各部位形成温度不同，核部温度最高在300°～290°，内环带温度在270°～250°，外环带形成温度最低，在210°～150°间，即由核心向外温度逐渐降低。矿区金矿成矿温度变化在213～298℃间，超过300℃者属个别现象。
对面沟花岗闪长斑岩体边缘，细脉～浸染型铜（钼）矿带无测温资料，但岩体内含铜石英细脉形成温度为365～370℃，远较金矿形成温度高。结合矿区矿化与岩石蚀变特征，推测矿田内铜（钼）形成于高～中温阶段，而其外侧金银矿带形成于中～低温阶段。
四、矿液性质与运移方向
1、矿液的组分
矿液性质与其组分密切相关。矿石中包括三类组分，既成矿组分，非金属组分和挥发性组分。后者S、F、Cl较富集。PH值为6～6.23，属弱酸性溶液。
结合矿石矿物中经常出现的黄铁矿、银金矿、黝铜矿及辉锑矿等，脉石矿物经常出现石英和绢云母等，成矿溶液中的物质组分应为下列各项。
（一）成矿组分：Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Fe、Sb、As。
（二）非金属组分：K、Na、Ca、Mg、Si、Al。
（三）挥发性组分：CO、CO2、CH4、H2、O2、N2、S、F、CI。
2、矿液的性质
（1）矿液温度
金矿实测成矿温度为213°～198℃，最高达322°，金厂沟梁矿区实测成矿温度较高，为260°～300℃，最高380℃。（气液比70～80%）。参考新西兰新生代低温浅层贵金属矿床地热体系最高温度为400℃的情况，推测本区金成矿溶液的最高温度为400°左右。
（2）化学性质
根据热液作用地球化学原理，集合本区矿床地质特点，成矿溶液中应含有Au3+、Cu2+、Pb2+、Zn2+、Sb2+、Fe2+、K+等金属阳离子及S2-、Cl-、F-、No、Co等酸根的阴离子。Au、Ag、Cu等重金属常呈以下铬合物形式存在并被搬运。如：[AuCl4]—、[AuS4]3—、[AuS2]—、[AgCl2]2—、[Cu（HS）3]—、[CuS2]2—、[PbCl]—、[Zn（HS）3]—，硅以[SiF6]2—形式搬运。 总结本区金矿成矿溶液的性质为：初始最高温度为400℃。Au等重金属以氯化物铬合物或硫化物铬合物的形式在溶液中存在和搬运，含有金属铬合物的溶液具最大的溶解度和稳定性，PH值近于中性。
成矿溶液在其运移过程中会因外界条件的改变不断发生变化。当温度压力下降、PH值改变、不同性质流体的流合及近地表氧化作用的加强便引起Au、Ag等成矿物质的集中沉淀。
3、矿液运移方向
（1）矿体水平方向温度变化特征：
从所测定的21、101、107及2号矿脉中石英爆裂温度分布情况看，其爆裂温度均显示出由北西端向东南端或由北西端向东段逐渐降低的变化趋势。
（2）矿体垂直温度变化特征
对21号矿脉沿垂直方向按地表548米中段、508米中段进行了石英样品采集并进行爆裂温度测定，矿脉深部温度高于浅部。从温度变化范围看，深部508米中段为390℃，548米中段为370℃，而地表则为360℃。虽然矿体的深部与浅部温度差异不大，但已显示出深部石英与浅部石英爆裂温度的梯度变化，总的看从矿体浅部向深部爆裂温度具有增高的趋势。
据上述有关矿脉水平方向和垂直方向温度变化特点，考虑到本区北西与东西向两组控矿断裂的存在，认为成矿热液应来自矿区的北西深部并沿导矿构造向南东浅部运移。
五、成矿机制
本区金铜成矿作用是按以下四个阶段进行的。
1、印支期岩浆活动期
开始于印支运动晚期，形成了西台子大型斑状花岗岩岩基。岩体侵入于太古界片麻岩中，成岩过程，分割、捕虏、熔融了片麻岩类岩石，使其中金质活化、迁移初步聚集，同时也增强了岩体自身的含金性。
2、燕山早期构造岩浆强烈活动期（167.5—156.8Ma）
北西向断裂构造发育，酸性火山活动强烈。楼上—东对面沟北西向边缘断裂带，控制了二道沟断陷盆地内英安流纹质火山岩类的分布。近火山中心形成隐爆角砾岩和入侵角砾岩，主火山通道为熔结角砾岩所充填。寄生火山通道侵入次火山～浅成相流纹斑岩及石英闪长岩，无矿化显示。
3、燕山晚期次火山～浅成岩浆侵入期（127.7～121.5Ma）
火山活动减弱，次火山～浅成侵入活动增强。在强烈的火山活动诱发下深部幔源花岗闪长质熔浆沿火山通道近侧上冲侵位，主期侵入了中细粒花岗闪长岩。伴随岩浆上侵，周围岩块隆起，形成对面沟侵入穹窿构造与其配套的放射状断裂系统，为而后成矿溶液的充填，渗透提供了有利的空间。
当深部熔浆进一步分异于穹窿构造中心再度侵入了花岗闪长斑岩体，因岩浆源于上地幔本身，含金丰度高，上升运移中，又从太古界围岩中汲取了大量金质，使之进一步富化。因此花岗闪长斑岩为金矿的同源岩体。
4、燕山晚期金铜成矿期（121.5～72.7Ma）
伴随花岗闪长质熔浆侵入和成岩，后期形成富含B、F、Cl等挥发分、水和多种元素（以Au、Ag、Cu、Sb为主）的含矿热流体。当温度、压力及物理化学环境适应时在花岗闪长斑岩体近侧相对封闭条件下形成细脉——浸染型铜钼矿脉体，在岩体外侧1—3公里范围相对开放的环境，沿控矿断裂形成了脉型金、银矿。
参考文献：
1、辽宁省地矿局第三地质大队李福元、李香亭、张树春、尤桂芹“辽宁省北票市二道沟金矿典型矿床研究报告”1988年
2、辽宁省地矿局第三地质大队李福元“辽宁省北票市二道沟金矿地质特征与成矿地质条件探讨”1986年
3、吉林省地矿局郑斗范等“吉林省珲春县小西南岔沟金铜矿床地质特征及成矿规律”矿床专辑 1983年
4、南京地矿所李文达“地热体系与低温浅成贵金属矿床” 1987年