黑龍江金廠礦區黑云母花崗巖成因及含礦性

張宏輝 ，陳　凱，陳可忠，占達積，譚開遠

黑龍江金廠礦區黑云母花崗巖成因及含礦性

張宏輝 ，陳凱，陳可忠，占達積，譚開遠

（武警黃金第九支隊，海南 海口570001）

黑龍江省東寧縣金廠金礦發現于20世紀60年代。20世紀90年代開始，武警黃金地質研究所和武警黃金第一總隊在此開展找礦勘探工作并相應完成對其的科學研究工作。目前，該金礦已提交金資源量（333）超過90噸，是國內外罕見的以金為主的大型斑巖型金礦床。礦區主要巖性為花崗巖、花崗閃長巖、石英閃長巖等，可分為五期。通過研究印支晚期第三階段黑云母花崗巖的演化、成巖成礦及含礦性，對找礦有指導作用。

金廠金礦；巖石地球化學；成因；含礦性分析

該礦位于黑龍江省東綏芬河東寧地區。大地構造上位于北方造山帶東部的松嫩地塊之內，佳木斯、興凱地塊南側，華北北緣之北，處于張廣才嶺－太平嶺邊緣隆起帶之太平嶺隆起與老黑山斷陷結合部位（圖1）[1]。

圖1　黑龍江金廠礦區區域地質構造略圖

1　礦區地質特征

礦區外圍零星出露上元古界黃松群變質巖系和上侏羅統屯田營組（J2－3t）火山巖系（圖2）。

本礦區位于太平嶺復背斜軸部和綏陽深大斷裂的附近，構造－巖漿活動非常強烈，構造形跡主要表現為北東、北北東、北西、南西、及東西向斷裂構成的“米”字型斷裂構造格局，并在其中發育著爆破－隱爆角礫巖筒[2]。

區內巖漿巖主要有印支晚期花崗巖類，以及少量中基性侵入巖、中酸性火山巖，其次為燕山中期閃長玢巖和花崗斑巖脈。前人將礦區巖漿活動分為五個期次，分別為印支晚期第一階段花崗閃長巖、印支晚期第二階段花崗巖、印支晚期第三階段黑云母花崗巖、燕山中期第一階段閃長玢巖和燕山中期第二階段花崗斑巖[3]。本研究的印支期晚期第三次黑云母花崗巖主要分布于金廠礦區南部八號硐－東溝一帶。

金廠礦區礦體賦礦圍巖主要為花崗閃長巖、花崗斑巖、花崗巖和閃長巖類，受角礫巖筒構造和環狀、放射狀斷裂控制明顯。礦體礦化類型可劃分為隱爆角礫巖型、裂隙充填型和破碎蝕變巖型，它們各有不同的產狀和富集特征。規模較大的礦體為隱爆角礫巖型，其形態多為柱狀、囊狀，長30～80m，厚2～35m，平均品位（6～10）×10-6，主要礦體為J0、J1和J8號；其中又以J1礦體最大，約占全礦區金總儲量的35%，礦體產于角礫巖筒內，為全筒式礦化，中心部位礦體厚度大，品位高，向邊緣逐漸降低[4]。

圖2　金廠礦區地質簡圖（張華峰，2009）

2　印支晚期第三階段黑云母花崗巖成因

印支晚期第三階段黑云母花崗巖為粗－中細粒花崗結構、局部為似斑狀結構。巖石呈灰黃灰紅色，變斑狀結構和細粒花崗結構，由黑云母10%、斜長石25%、鉀長石35%和石英30%組成。

礦區18號金礦體為金廠代表性的礦體（圖3）。ZK05是18號礦體的一條鉆孔，鉆孔總長度為506.20m。可以明顯看出，礦體產于150m左右的閃長巖和花崗斑巖之間，花崗巖為礦體圍巖。本期的黑云母花崗巖產于310～420m之間，主要可見浸染狀黃鐵礦化，311.00m之后大面積發育鉀化、硅化、弱高嶺土化，也可見浸染狀黃鐵礦化[5]。

為了深入探討礦區印支晚期第三階段黑云母花崗巖的演化及與成礦的關系，筆者采取了具有代表性的2件樣品進行了主量元素、微量元素和稀土元素分析（數據見表1~3）。兩件樣品均為黑云母花崗巖，其中樣品J7采于高麗溝0號礦體345m中段，樣品J18-20采于J18礦體ZK04孔329m[6]。

圖3　金廠礦區18號礦體剖面圖（張景海，2010）

表1　金廠礦區巖漿巖微量元素分析數據（10－6） （徐文喜，2009）

表2　金廠礦區巖漿巖氧化物分析數據（wt%）及特征值 （徐文喜，2009）

表3　金廠礦區巖漿巖稀土元素分析數據（10－6）（徐文喜，2009）

2.1主量元素地球化學特征

該黑云母花崗巖全堿硅TAS圖中可以看出（圖4），兩個樣品都在Ir－Irvine 分界線以下，屬于亞堿性巖漿巖。從巖石學含量上看，本階段2個樣品Na2O的含量為0.69%～3.8%，其平均為3.69%，K2O的含量為3.64%～3.74%，其平均為2.19%，Si2O的含量72.04%～74.46%，其平均為73.25%，為酸性巖[7]。

兩個樣品在侵入巖和花崗巖 QAP分類圖上也分布在花崗巖區，Si2O的含量為73.25%，也為酸性巖，反映該期化學成分差別不大。以K2O的含量為一個標準，可以將亞堿性系列巖石進一步劃分鉀玄巖系列、高鉀鈣堿性系列。所選的2個樣品，其K2O的含量為3.64%～3.74%，其平均為3.69%，圖中可以看出該黑云母花崗巖巖石屬于高鉀鈣堿性系列類型（圖5），兩點離鈣堿性線較近。

該巖體的主量元素變化不大，在巖石學分類上，全堿硅TAS圖解及實際礦物QAP三元圖解指示其巖性主要以花崗巖為主；在巖漿巖系列上， 在SiO2AR圖和K2OSiO2圖上（圖5、圖6），所有樣品主要落入高鉀鈣堿性系列，這與中國東南部晚中生代火成巖是相似的；在巖漿巖鋁質準鋁花崗巖A/NKA/KNC判別圖解上，A/CNK（含鋁指數）值變化范圍較大，而Al2O3的含量則為13.63%~15.15%，其平均含量為14.39%，可以判斷巖石類別屬偏鋁質和過鋁質。另外，根據巖漿巖CIPW標準礦物計算結果，巖石分異指數DI在82.11%~85.42%之間，指示分異程度較高，固結指數SI在5.68~6.53之間，分異指數高和固結指數低，反映了本區花崗巖經歷了較長的演化分異，與準鋁質到弱鋁質花崗巖類特征類似[8]。

2.2稀土元素地球化學特征

從稀土配分曲線圖看出，稀土曲線形態基本一致，均為向右傾斜的平坦型曲線除了Eu（圖7）。稀土總量Σ REE為（173.37～159.08）×10-6，介于下地殼和上地殼之間（分別為146.4×10-6，66.9×10-6），花崗巖平均為139.01×10-6，其值較高，為稀土富集性的殼源物質重熔結晶的產物，反映為酸性巖的特征；（LREE/HREE）的范圍在8.26～8.70，反映稀土元素REE分異程度中等；具有較強的Eu銪負異常，δ Eu為0.412～0.60，可能與部分熔融或分離結晶過程中斜長石晶體析出有關。暗示本期黑云母花崗巖為深部巖漿結晶分異而來[9]。

2.3微量元素地球化學特征

印支晚期第三階段黑云母花崗巖微量元素配分模式的總體趨勢一致（圖8）。Nb由負異常到無異常，Zr、Hf由負異常到正異常，Ti負異常越來越顯著，Sr由正異常轉為強烈負異常，顯示出巖漿強烈分異的特征。Sr的虧損與斜長石和鉀長石的分離有關，因為花崗巖中Sr替代Ca、Na富集于長石中；P和Ti負異常是因為副礦物磷灰石、鈦鐵礦分離所致。Nb、Ta的虧損與Zr、Hf的富集表明源區殘留相中可能有角閃石的存在。

以Cs、Rb、Th等大離子親石元素（LILE）富集，Sr、Ga、Ti虧損，Sr 、Nb虧損不明顯，Zr、Hf、Ta出現正異常為特征，與中國花崗巖類球粒隕石標準化的微量元素蛛網圖是一致的，表明巖漿源區存在一定數量的地殼物質參與，指示源區性質很可能與受到早期俯沖作用改造的巖石圈富集地幔有關或是源于軟流圈的基性巖漿與地殼物質混合作用的結果。

2.4成因分析

從花崗巖成因系列Na2O-K2O圖解（圖9）中看出，樣品J7為I型花崗巖，J18－20為S型花崗巖。

本期黑云母花崗巖的A/NK較低，具有I型與S型過渡類型特征。

圖4　印支晚期第三階段巖漿巖TAS圖解

圖6　巖漿巖鋁質準鋁花崗巖A/NKA/KNC判別圖解

圖7　巖漿巖稀土配分曲線圖

圖8　巖漿巖微量元素蛛網圖

印支晚期黑云母花崗巖屬高K鈣堿性系列，A/CNK的平均值為1.92，較上一期偏大，巖石類別屬準鋁質和過鋁質。Si2O和K也較上一期增加。在稀土元素配分模式圖上均為右傾曲線，輕稀土富集型，重稀土曲線相對平緩，銪虧損較強。

在金廠礦區發現多處印支晚期花崗巖中存在基性巖漿包體，這些包體與寄主巖石都屬于同源巖漿演化的產物，表明印支晚期第三階段黑云母花崗巖巖漿可能為混合成因，在中生代該地區可能曾發生過殼幔的相互作用，有一定量的幔源物質加入到地殼中[10]。

該區的地質演化分為古亞洲洋構造演化階段和濱太平洋構造演化兩個階段（黑龍江省地質局，1994）。新元古代形成了結晶基底，并在后期發生了強烈韌性剪切變形。古生代早二疊世進入上疊盆地形成發展階段。三疊紀由于太平洋板塊俯沖影響，引起火山噴發和大規模巖漿侵入。

總的來說，本期黑云母花崗巖稀土總量較高、輕稀土富集、重稀土虧損、輕/稀土強烈分餾等特點，暗示本區花崗巖為深部巖漿結晶分異而來，在成巖過程中有地殼物質混染；本區巖漿活動主要與濱太平洋大陸邊緣演化有關。印支晚期第三階段黑云母花崗巖是由于太平洋板塊俯沖引起的巖石圈拆沉作用，幔源巖漿底侵導致先存玄武質地殼熔融形成[11]。

3　黑云母花崗巖含礦性

3.1成礦時代

金廠金礦產于中生代中酸性淺成超淺成巖體中，礦化形式為角礫巖筒型、裂隙充填型和少量破碎蝕變巖型礦化，是多期次礦化疊加的結果。

大量的實際資料證明，金廠礦區成礦物質具有多元性，主要來自兩個方面：一是來自上地幔或下地殼，二是來自基底變質巖系及早期侵入巖體。金廠金礦床處于環太平洋成礦域與古亞洲成礦域的復合部位，產出在元古界太平嶺隆起與中生代老黑山斷陷的交接地段；區域巖漿活動強烈，印支晚期火山侵入雜巖及燕山期侵入巖發育；陳錦榮以礦石石英40Ar39Ar測得坪年齡為119～123Ma（快中子活化法），說明成礦作用發生于燕山中晚期（白堊紀），這一成礦年齡與我國華北克拉通之上的膠東、遼東和遼西及小秦嶺等地區的所謂“綠巖型”金礦床成礦年齡（約120Ma）十分一致，也與中國東部中生代大規模成礦作用相吻合[5]。

3.2含礦性分析

該黑云母花崗巖類侵入年齡為192～206 Ma[2]，形成于金礦化之前；金銅礦體賦存在該期巖體的成巖后隱爆角礫巖筒、斷裂中，在細脈浸染型礦床還見到該期鉀長花崗巖、文象花崗巖呈角礫被成礦期熱液膠結。因此印支晚期花崗巖類是礦體圍巖寄主巖石而不是母巖（圖10）。由于燕山中期侵入巖與該期侵入巖為同源巖漿演化而來，巖體中金含量較高，并且在原生熔流包裹體中發現了毒砂、孔雀石、磷銅礦等金屬礦物，這表明印支晚期侵入巖對溝通深部巖漿源、對成礦元素的預富集方面對成礦有一定作用[12]。

圖9　花崗巖成因系列Na2O-K2O圖解

圖10　花崗巖SiO2－Al2O3/（K2O+Na2O+CaO）（含礦性判別圖）圖）

總體而言，該黑云母花崗巖對成礦主要有兩方面作用：一是溝通深部巖漿源，提供后期巖漿及流體上升的通道和成礦物質。巖漿源、對成礦元素的預富集方面對成礦有一定作用[12]。在大陸地殼的生長過程中，幾乎所有成礦元素都從地幔分異出來進入地殼Au、Cu等親硫元素分配進入下地殼。印支晚期輝長閃長巖、石英閃長巖及花崗巖類的源區為殼幔過渡帶，在其上侵過程中形成了巖漿和流體通道，為后期繼承性活動的巖漿提供了深部物質；二是對成礦元素的預富集有一定作用。根據細脈浸染型礦床（J18）微量元素統計，印支晚期巖漿巖含金5.618×10－6，并且巖石中流體包裹體十分發育，有利于成礦[13] [3]。

4　結論

通過對該黑云母花崗巖巖石學、巖石地球化學研究，結合該區成礦規律，得出以下結論：

1）在巖石特征上，印支晚期第三階段花崗巖類主要為黑云母花崗巖。

2）通過對部分典型樣品的地球化學分析，包括主量元素、稀土元素和微量元素地球化學特征，得出第三階段花崗巖的巖性以花崗巖為主，并屬鈣堿性和高鉀鈣堿性系列，A/CNK數據一個大于1.1，一個小于1.1，既有I型花崗巖也有S型花崗巖。稀土元素配分模式為輕稀土富集，為向右傾斜的平坦型曲線，且負銪Eu異常中等。微量元素以Rb、Th富集，Nb、P、Ti虧損，Sr、Zr出現正異常為特征，反映了巖漿主要來自原始地幔，演化過程中有地殼物質混染。

3）稀土總量較高、輕稀土富集、重稀土虧損、輕/稀土強烈分餾等特點，暗示本區黑云母花崗巖為深部巖漿結晶分異而來，在成巖過程中有地殼物質混染；本區巖漿活動主要與濱太平洋大陸邊緣演化有關。印支晚期花崗巖類是由于太平洋板塊俯沖引起的巖石圈拆沉作用，幔源巖漿底侵導致先存玄武質地殼熔融形成。初步判斷本期巖體很可能是幔源巖漿誘發古老地殼物質重熔并與殼源熔體混合形成母巖漿，再經歷高程度分離結晶作用形成。

4）印支晚期花崗巖類侵入年齡為192～206 Ma，通過這個定年數據及相關的構造關系，初步判斷印支晚期花崗巖類是礦體的圍巖（寄主巖石）而不是母巖，且與其他期巖漿是同源巖漿演化的。對成礦主要有兩方面作用：溝通深部巖漿源，提供了后期巖漿及流體上升的通道和成礦物質；對成礦元素的預富集有一定作用。

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Genesis and Ore-Bearing Potential for Biotite Granite in the Jinchang Au Deposit, Heilongjiang

ZHANG Hong-hui CHEN Kai CHEN Ke-zhong ZHAN Da-ji TAN Kai-yuan
（No.9 Gold Geological Party of CAPF，Haikou570001）

The Jinchang Gold Deposit in Heilongjiang Province was discovered in the 1960’s. The Geological Research Institute and First Corps of Gold Geological Party of CAPF have explored and researched since the 1990’s. It has obtained gold reserves over 90 tons of gold （333）. Au mineralization is related to the third stage biotite granite of the Late Indo-Chinese epoch.

Jingchang Au deposit； Gold； Petrogeochemistry； genesis； ore potential； biotite granite

P618.51

A

1006-0995（2015）03-0358-05

10.3969/j.issn.1006-0995.2015.03.010

2014-06-24

張宏輝（1989-），男，云南寧蒗人，助理工程師，主要從事區域地質礦產調查