黑龍江三道灣子金礦含金石英脈與圍巖地球化學及地質意義

趙書躍，龐雪嬌，李德勝.黑龍江省地質調查研究總院齊齊哈爾分院，黑龍江哈爾濱50036；.中國地質調查局沈陽地質調查中心（沈陽地質礦產研究所），遼寧 沈陽0034

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黑龍江三道灣子金礦含金石英脈與圍巖地球化學及地質意義

趙書躍1，龐雪嬌2，李德勝1
1.黑龍江省地質調查研究總院齊齊哈爾分院，黑龍江哈爾濱150036；2.中國地質調查局沈陽地質調查中心（沈陽地質礦產研究所），遼寧 沈陽110034

三道灣子金礦位于大興安嶺燕山期成礦帶東南部，為典型的石英脈型巖金礦床.通過對含礦石英脈、石英脈圍巖及同期火山巖地球化學特征的研究，探討了石英脈圍巖及同期火山巖的成礦地質構造背景.證據表明三道灣子巖金礦成礦母巖的地球化學成分類似埃達克巖，或有學者所稱的“C型埃達克巖”.成礦流體同成礦母巖可能同時形成于來自上地幔的的玄武巖，為上地幔玄武巖底劈上侵到加厚的地殼（＞50 km）底部導致下地殼基性巖部分融熔形成的，其成因并非可以用淺成低溫熱液作單一解釋.

三道灣子金礦；地球化學特征；C型埃達克巖；地質構造背景；黑龍江

三道灣子巖金礦位于黑河市上馬廠鄉三道灣子村西3.5 km.1996～1999年黑龍江省地質調查研究總院齊齊哈爾分院開展1∶5萬達音盧等4幅區調聯測工作時發現了該含金石英脈為主的巖金礦床.經過多年的地質勘探工作，截止到2014年，三道灣子巖金礦已探明的儲量達到大型巖金礦床.

1　成礦地質背景

研究區大地構造位置屬大興安嶺早古生代陸緣增生構造帶，多寶山奧陶紀島弧型活動帶東南緣，大興安嶺中段華力西、燕山期銅（鉬）、鐵（錫）、鉛、鋅、金、銀成礦帶東部［1］.中生代以來主要受濱太平洋構造域構造活動影響，區內斷裂構造發育，主要構造線方向有北東向、北西向和近東西向，控制了區內巖漿活動及成礦作用.區域火山活動頻繁，可劃分為中—晚侏羅世塔木蘭溝期和早白堊世光華期，為活動大陸邊緣火山噴發環境.

2　礦床地質特征

礦區出露地層有上侏羅統塔木蘭溝組（J3t）,下白堊系統光華組（K1gn）及全新統沖積層（Qh）.侵入巖為早侏羅世中粒二長花崗巖（ηγJ1），呈北東向不規則巖席狀產出.脈巖有輝綠玢巖（βμ）和流紋斑巖（λπ）.

礦區構造以北西向斷裂為主（圖1），含金石英脈主要充填在北西向斷裂帶中.斷裂帶中見有多條含金石英脈、金礦體和礦化蝕變帶，大體平行排列，成群出現，走向290～320°，傾向北東，傾角50～70°.斷裂在空間上相距不遠，具左行斜列分布特征，長120～560 m，寬1～10 m，在平面上略呈反“S”型.另有多條與之平行的次級張裂隙，大致構成斜列式排列.

地表工程在石英脈中見圍巖角礫，石英脈有硅質細脈及網脈穿插，石英脈兩側多見有硅化角礫巖，其空間分布特征顯示為張（扭）性.

礦區礦化蝕變分帶較明顯，自石英脈向兩側依次為含金石英脈—強硅化帶—弱硅化帶—黃鐵礦化帶—黏土化帶—碳酸鹽化帶—綠簾石、綠泥石化帶.各種蝕變相互疊加，石英、黃鐵礦、絹云母、高嶺土、綠泥石、綠簾石多數相伴出現，由礦體向兩側蝕變逐漸減弱.

圖1　三道灣子金礦區Ⅰ、Ⅲ號礦帶構造綱要圖Fig.1　Structure map of Nos.I and III ore blocks in the Sandaowanzi gold orefield

礦體受北西向張性斷裂控制，石英脈為含金載體，次為硅化粗面安山巖.礦體形態以脈狀、透鏡狀為主.礦床的工業類型為含金石英脈型中的石英單脈型和石英網脈及復脈帶型?黑龍江省地質調查研究總院齊齊哈爾分院.黑龍江省黑河市三道灣子巖金礦普查報告.2008..

3　礦區石英脈稀土、微量元素特征

礦區（主礦區及北大溝礦區）石英脈稀土元素、微量元素分析結果見表1.

稀土元素總量為42.41×10-6～139.67×10-6（圖2），輕重稀土分榴明顯（LREE/HREE在4.69～11.57之間，La/Yb=10.55～42.72，Y＜15×10-6，Yb≤1.33×10-6），為輕稀土富集型，無負Eu異常或有輕微的負Eu異常（δEu 0.70～1.22）.在微量元素蛛網圖（圖3）中，Nb、Y、Ho、Er呈負異常.

圖2　石英脈稀土元素球粒隕石標準化模式圖Fig.2　Chondrite-normalized REE patterns of quartz vein

圖3　石英脈微量元素蛛網圖Fig.3　Spider diagram of trace elements in quartz vein

4　石英脈圍巖及同期火山巖地球化學特征

石英脈圍巖及同期火山巖常量元素分析結果見表2，稀土、微量元素分析結果見表3.

依據三道灣子北大溝礦區石英脈圍巖及礦區所在圖幅同期巖石硅酸鹽分析結果（表2），在SiO2-（NaO+ K2O）圖（圖4）中進行投點，樣品均落入亞堿性系列，巖石類型為玄武安山巖、安山巖、粗面巖、粗安巖和英安巖.在SiO2-K2O圖解（圖5）中，所有樣品均落入鈣堿性-高鉀鈣堿性系列.所有樣品SiO2≥56.5%，MgO在0.46%～4.04%之間，平均1.77%.與部分文獻相比，個別MgO略偏高.Na2O/K2O在0.82～2.64之間，平均1.51.除樣品M2P10LT1Gs、P23Tc143Gs之外，所有樣品Al2O3＞15.65%（≤18.47%），巖石整體高Al、高Na.稀土元素總量為126.01×10-6～234.33×10-6（圖6），輕重稀土分榴明顯（LREE/HREE＞7，La/Yb=15.29～39.78，Y＜19× 10-6，Yb≤2.41×10-6），為輕稀土富集型.無負Eu異常或有輕微的負Eu異常（δEu 0.75～0.93），顯示源區未殘留斜長石，重稀土虧損與源區殘留石榴子石有關.與石英脈曲線相比，除稀土總量有變化外，其他參數特征具相關性，顯示石英脈源于圍巖巖漿.在微量元素蛛網圖（圖7）中，Rb、U、Th、Ti呈負異常.表1與表3顯示，礦體圍巖Pb元素與石英脈也具有相關性.表3所列樣品中Sr均大于500×10-6，與正常島弧火山巖不同，屬高Sr低Y型火山巖.

表2　石英脈圍巖及同期火山巖主量元素分析結果

圖4　SiO2和K2O+Na2O關系圖解（據Le Bas，1988）Fig.4　The SiO2vs.K2O+Na2O diagram （After Le Bas,1988）

圖5　SiO2和K2O關系圖解（據Le Maitre，1988）Fig.5　The SiO2vs.K2O diagram （After Le Maitre,1988）

表3　三道灣子北大溝礦區光華組、塔木蘭溝期火山巖微量、稀土元素分析結果表

圖6　石英脈圍巖及同期火山巖稀土元素球粒隕石標準化模式圖Fig.6　Chondrite-normalized REE patterns of wallrocks and volcanic rocks

上述石英脈圍巖及同期火山巖地球化學特征顯示，其巖石化學成分與埃達克巖相似.張旗等學者稱之為高鉀鈣堿性埃達克巖，也稱“C型埃達克巖”［2］，認為形成于大陸內部加厚地殼的下部，具埃達克巖特征.

圖7　石英脈圍巖及同期火山巖微量元素蛛網圖Fig.7　Spider diagram of trace elements in wallrocks and volcanic rocks

埃達克巖是具有特定地球化學特征的一套中酸性火山巖和侵入巖組合，其地球化學標志是：SiO2≥56%，高鋁（Al2O3≥15%），MgO＜3(很少大于6%），貧K、Y和Yb（Y≤18×10-6，本文Y≤19×10-6；Yb≤1.9×10-6，本文Yb≤2.41×10-6），Sr＞400×10-6，LREE富集，無負Eu異常或有輕微的負Eu異常［3-4］.埃達克巖的上述特征類似太古宙TTG巖系，其原意是指年輕的（＜25 Ma）俯沖的MORB在75～85 km深部部分熔融形成的，少數是底侵的玄武巖部份熔融的產物［5-6］.但不同的學者有不同的判別標準，如張旗統計的中國東部C型埃達克巖Y（2×10-6～20×10-6），Yb（0.51×10-6～2.0×10-6），Sr （354×10-6～1525×10-6）［7］.

張旗［8］等認為，中國東部的類似埃達克巖中酸性火山巖富Na2O（Na2O/K2O=0.9～1.3，本文統計為0.82～2.64，平均1.51），以高鉀鈣堿性系列為主，少數落入橄欖玄粗巖系列的鈣堿性系列（見圖4、5），巖石組合為粗安巖-粗面巖-粗面安山巖-流紋巖，且是晚侏羅世—早白堊世陸內巖漿活動的產物［8］（本文統計樣品為晚侏羅世—早白堊世安山巖-粗安巖-英安巖）.筆者并不認為三道灣子巖金礦圍巖及同期高Sr低Yb型火山巖一定是埃達克巖，而是強調這種具有特定地球化學成分的火山巖，即張旗等學者所稱的“C型埃達克巖”，實驗研究表明是由玄武巖巖石在1.8～2.2 GPa（相當于60～70 km）下形成，其殘留相為Gat+Cpx+Am.這個實驗結果可以解釋為，埃達克質巖石形成的先決條件是較高的壓力和加厚的地殼［8-10］.據此三道灣子巖金礦圍巖及同期巖石，推測是來自軟流圈地幔的的玄武巖侵入到加厚的地殼（＞50 km）底部導致下地殼基性巖部分融熔形成的［8］.

5　成因探討

（1）礦體圍巖成因

三道灣子金礦床為高品位大型含金石英脈型巖金礦床，流體包裹體測溫［11］顯示成礦溫度為181～267℃.呂軍等學者認為其成因為淺成低溫熱液含金石英脈型礦床［11］，但對成礦作用的構造背景和成礦機理目前缺乏深入的研究.

“C型埃達克巖”形成深度大于50 km，在加厚的下地殼底部，埃達克質巖漿的形成可能也與高溫高壓下角閃巖相向榴輝巖相轉變時角閃石的脫水作用有關［12］.C型埃達克巖的形成需要很高的溫度（850～1150℃）和壓力（1.0～4.0 GPa），還需要水的參加［13］.角閃石分解產生的大量流體，不僅有利于埃達克質巖漿的形成，還有利于金屬元素的萃取和遷移.這是否可以理解為，含礦熱液形成于成礦母巖在下地殼的部份融熔.因此，根據三道灣子巖金礦含礦石英脈與圍巖及同期火山巖的稀土分布模式曲線與微量元素蛛網圖相比較，石英脈圍巖及同期火山巖應為成礦母巖.

三道灣子巖金礦硫化物含量約為1.79%，其中黃鐵礦約占1.76%，采自Ⅰ號和Ⅲ號礦帶的含金石英脈（礦體）氫氧穩定同位素、硫同位素樣品測試結果（表4）顯示，δ34S值為-1.1‰～+1.7‰，極差2.8‰，均值為+1.1‰，分布范圍集中.研究顯示［14］，地球上硫同位素主要有3個儲存庫：一是幔源硫（δ34S=0±3‰）（Chaussidon and Lorand,1990）；二是海水硫，現代海水中δ34S≈20‰；第三種是沉積物中還原硫，這種硫的同位素主要以具有較大的負值為特征（Rollinson，1993）.三道灣巖金礦硫同位素接近隕石硫，具有明顯的幔源硫同位素組成特點，說明礦體中硫來源于深部巖漿，也間接證明成礦母巖可能為下地殼基性巖部分融熔形成的中酸性巖漿，其成因并非可以用淺成低溫熱液作單一解釋.

6　結論

（1）Thieblemont et al.［15］最早探討了埃達克巖與成礦作用的關系，他們統計了全球43個Au、Ag、Cu、Mo低溫熱液和斑巖礦床，發現其中的38個與埃達克巖有關.國內學者楊進輝等［16］報道，膠東金礦主要與郭家嶺花崗閃長巖有關，郭家嶺巖體是埃達克巖，其時代與金礦成礦時代相近.三道灣子巖金礦近礦圍及同期火山巖的地球化學特征為高Sr低Y，地球化學成分類似埃達克巖，或稱為“C型埃達克巖”，表明三道灣子巖金礦成礦流體、成礦母巖及同期火山巖可能為軟流圈地幔的玄武巖侵入到加厚的地殼（＞50 km）底部導致下地殼基性巖部分融熔形成的［6］，其成因有獨特的地質構造背景.

張旗等學者［17］認為，中國東部地殼加厚事件至少發生在中晚侏羅世之前.由于埃達克巖從下地殼大量熔出，使含石榴石的角閃巖/麻粒巖的成分變得更加基性，下地殼密度增加甚至超過地幔橄欖巖的密度，從而導致拆沉作用，隨之地殼減薄，中國東部高原可能在晚白堊世前后發生塌陷消失.而筆者也認為［10］，大興安嶺北部的中酸性巖漿活動應形成于晚二疊世-晚侏羅世（或早白堊世早期）的碰撞造山，板塊運動的機理為歐亞板塊相對南移，古太平洋和庫拉板塊向北位移的左行剪切作用，這是否也可以證實三道灣子巖金礦成礦母巖及同期火山巖形成于碰撞造山后加厚的地殼.

表4　三道灣子金礦氫氧硫穩定同位素分析結果一覽表

（2）大興安嶺北部砂金礦產資源豐富，近年來巖金地質找礦雖有突破，但成效不明顯.三道灣子巖金礦的發現有其偶然性.筆者利用三道灣子巖金礦現有地質資料，對其成礦地質背景和成礦機理作淺顯的探討，以期對大興安嶺北部地區開展系統的類埃達克巖——中酸性巖漿巖研究，開拓巖金地質找礦的新思路.

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Geochemical characteristics and geological implication of the quartz veins and wallrocks in the Sandaowanzi gold orefield in Heilongjiang Province

ZHAO Shu-yue1,PANG Xue-jiao2,LI De-sheng1
1.Qiqihar Branch,Heilongjiang Institute of Geology Survey,Harbin 150036,China; 2.Shenyang Institute of Geology and Mineral Resources,CGS,Shenyang 110034,China

Sandaowanzi gold deposit in Heilongjiang Province,located in the southeast of Yanshanian Daxinganling metallogenic belt,is a typical quartz vein deposit.Based on the study of geochemical characteristics of the ore-bearing quartz vein,surrounding rocks and corresponding volcanic rocks,the authors discuss the geological background for the mineralization.Evidences show that the ore-forming rock of the Sandaowanzi gold deposit is geochemically similar to adakite,or referred to as“C-type adakite”.It is suggested that the mineralized fluid and the parent rock be both derived from the basaltic magma of the upper mantle,when the basalt intruded upward into the thickened formation of the lower crust（>50 km）following the deep faults,causing partly melting of the mafic rocks and forming of the gold deposit. Epithermal mineralization seems not the only interpretation for the genesis of the Sandaowanzi gold deposit.

Sandaowanzi gold deposit;geochemistry;C-type adakite;tectonic setting;Heilongjiang Province

1671-1947（2016）02-0130-08

P618.51；P595

A

2015-12-31；

2016-01-27.編輯：張哲.

黑龍江省礦產資源補償費項目（編號SD2002-29）；國土資源部礦產資源補償費項目及后期續作項目（國土資發［2003］422號）.

趙書躍（1960—），男，高級工程師，從事區域地質礦產調查和地質找礦工作，通信地址 黑龍江省哈爾市中山路65號地礦大廈507室，E-mail//zhaoshuyue60623@163.com