遼東岫巖地區金家東溝金多金屬礦床地質特征、成礦物質來源及成礦模式

陳麗芳，王曉亮，劉永俊，丁志剛

（1.遼寧省地質礦產研究院有限責任公司，遼寧沈陽 110032；2.遼寧省第二水文地質工程地質有限責任公司，遼寧大連 116037）

0 引言

遼東岫巖地區金家東溝金多金屬礦床位于華北克拉通北緣東段、遼吉古元古造山帶的南段。遼吉古元古造山帶呈向北凸出的弧形分布，北緣以遼陽-通化斷裂為界，與龍崗地塊相接；南側以鴨綠江斷裂為界，與朝鮮的狼林地塊相鄰（秦亞等，2013；王曉亮等，2019）。行政區劃隸屬遼寧省岫巖縣石廟鎮，地理坐標位置為40°38′51″N，123°32′35″E。區內晚三疊世侵入巖、構造十分發育，巖石類型復雜多樣，發育有中性巖、中酸-酸性巖，其中以酸性巖為主。礦床位于遼東-吉南成礦帶，營口-長白Pb-Zn-Fe-Au-Ag-U-硼-菱鎂礦-滑石礦成礦亞帶上，與岫巖境內的廟溝鉛鋅礦（呂行等，2019）同處于青城子多金屬礦集區的外圍。前人對于青城子鉛鋅礦集區研究較多（劉國平和艾永富，1998；劉先利等，2000；陳江，2002；張森等；2012；馬玉波等，2013；王玉往等；2017），而對于其外圍的小型多金屬礦床或礦點研究較少，故本文依托中國地質調查局沈陽地質調查中心遼東-吉南成礦帶永吉-鳳城地區地質礦產調查二級項目采取野外地質調查、物化探綜合剖面測量、槽探以及巖相學、巖石地球化學、巖漿巖年代學、同位素示蹤等多重技術研究手段，對位于青城子礦集區外圍的金家東溝金多金屬礦床地質特征、成礦物質來源及成礦模型進行了初步研究，豐富了青城子礦集區外圍的多金屬礦床的研究資料，具有一定的研究意義。

1 區域地質概況

區域出露地層包括古元古界遼河巖群、古生界及中生界。巖漿巖極其發育，巖石類型以中酸性為主，中性巖石少量，時代主體為中生代。斷裂構造多為北東向、北北東向，其次為北西向，具有明顯的控巖控礦作用，在航衛片上線影像明顯。航磁場為線形正負異常突變帶，同時還是重力梯度帶。印支期和燕山期斷裂活動強烈，多為壓性-壓剪性。

區域上總體為北西低重力區，反映構造巖漿巖活動帶的發育地區；南西和北東則表現為高重力的特征，反映基底出露區。航磁場呈現出正負磁場相間變化特征，異常帶走向以北西向和近東西向為主，顯示印支-燕山運動對基底的構造改造的特點，局部出現的強磁場預示著磁鐵淺粒巖的存在。區域上低、負磁場說明該地區中生代的巖漿活動強烈，是內生金屬礦產成礦的主要場所。

區域上位于營口大石橋市-鳳城市通遠堡Pb、Ag、Zn、Au、Cu 多金屬地球化學區，岫巖縣東山鉛礦-鳳城市大嶺Ag、Pb、Au 地球化學亞帶，由As、Pb、Ag、Au、Zn、Cu 元素富集區和As、Pb、Au、Cu、Zn 貧化區構成。區域上礦化以熱液充填型及蝕變型礦化為特征，礦種以多金屬、貴金屬為主，金、鉛、鋅異常的分布面積較大。

2 礦區地質特征

2.1 地層

礦區地層僅零星出露，主要為遼河巖群大石橋巖組方解大理巖、里爾峪巖組含磁鐵淺粒巖（圖1）。其中里爾峪巖組含磁鐵淺粒巖是區內磁鐵礦點的賦礦層位。

2.2 巖漿巖

區內大面積分布侵入巖，約占礦區面積的90%。主要巖性為晚三疊世中細粒二長花崗巖和花崗閃長巖、片麻狀石英閃長巖。同時脈巖較為發育，總體呈北東東向、北東向展布，主要為石英脈、閃長巖脈和閃長玢巖脈。

圖1 金家東溝金多金屬礦區域地質圖

2.3 構造

礦區內主要存在一條控礦斷裂，產狀238°∠25°，出露長度約150 m，穿插于晚三疊世中細粒二長花崗巖中，斷裂兩側發育有巖石裂隙，含礦石英脈就充填于其中。

2.4 地球化學特征

礦區位于1 ∶5 萬水系沉積物HS03 號綜合異常區，元素組合為Au、Ag、Pb、Sb、W，以中低溫元素異常為主，其中Au、Pb、W、Sb 發育內、中、外帶三級濃度，均具有較清晰的濃集中心，異常面積大，強度高。發育北東向石英脈，巖石硅化、黃鐵礦化較為發育

區內1 ∶1 萬土壤剖面（ZP2）測量結果顯示，在ZP2-1—ZP2-H5 發育Au、As、Sb、Pb、Zn、W、Bi 組合異常，異常強度較低，高值位于二長花崗巖內，可能為巖漿的局部富集；在ZP2-17—ZP2-H19 發育Ag、Au、Pb、W、Bi 組合異常，異常強度大且跳躍幅度大，其中Ag 最高值達到1.39×10-6，W 最高值達到40.9×10-6，Bi 最高值達到5.89×10-6，Au 高值達到26.3×10-9，位于晚三疊世二長花崗巖中，地表可見多處石英脈及斷層破碎帶，與金家東溝金礦點吻合較好。本次路線礦產檢查和探槽揭露采集的基本化學樣分析結果見表1 所示。

2.5 礦體地質特征

礦體總體走向約60°，為礦化蝕變石英脈，以褐鐵礦化為主，有少量黃鐵礦化，礦脈寬為1～2.5 m，礦體可見延伸100 m 左右，呈脈狀-網脈穿插構造裂隙或圍巖晚三疊世中細粒二長花崗巖的裂隙中（圖2a、b，圖3）。Au 品位為0.033×10-6～17.4×10-6，Ag 品位為0.14×10-6～396×10-6。

礦石結構主要為半自形、他形粒狀結構，礦石構造為致密塊狀、細脈狀或網脈狀構造。礦石均為蝕變石英脈，金屬礦物主要為褐鐵礦化（圖2c）、黃鐵礦化（圖2d），零星的黃銅礦化等。脈石礦物主要為石英、斜長石、黑云母等，賦礦圍巖為晚三疊世中細粒二長花崗巖。

礦區蝕變類型為硅化，表現為石英脈。伴隨硅化可見少量黃鐵礦化、黃銅礦化、綠泥石化、綠簾石化等。

表1 金家東溝金礦基本化學分析結果

找礦標志：①褐鐵礦化石英脈。②圍巖蝕變組合是為硅化、綠泥石化和黃鐵礦化。③土壤化探圈定的組合異常區，套合較好，濃度大，且強度高的地區，為成礦主要地帶。

3 成礦物質來源

通過對區內主要巖石原巖光譜分析可知，晚三疊世中細粒二長花崗巖和少量分布的花崗閃長巖元素含量較高。其中晚三疊世中細粒二長花崗巖的含量Au 最高為1.8×10-9，平均為0.74×10-9；Ag 最高為0.09×10-6，平均為0.04×10-6；Cu 最高為21.7×10-6，平均為14.33×10-6；Pb 最高為23.2×10-6，平均為14.05×10-6；Zn 最高為85.1×10-6，平均為55.07×10-6。由此可見，二長花崗巖中Cu、Pb、Zn和中細粒二長花崗巖中Au、Zn 具有較高的含量，可能為后期金多金屬礦床的形成提供成礦物質來源。

圖2 金家東溝金礦野外及顯微照片

圖3 金家東溝金礦區地質圖

楊占興（2006）對遼寧省不同成因類型金礦床進行研究，認為變質—巖漿熱液疊生礦床鉛具有線性分布特征，大體平行于μ=8.3 的演化曲線分布，與遼河巖群地層鉛相一致，少量分布在地球年齡線之外的異常鉛，顯示出晚期成礦作用疊加。張森等（2012）對小佟家堡子、高家堡子和林家三道溝金銀礦床礦石進行了S 同位素研究，δ34S 變化范圍為1.87‰～16.0‰，離差為14.13‰，平均為8.61‰，表明礦石中的硫源均一；賦礦地層δ34S 值為0.15‰～13.20‰，印支期巖體δ34S 值為0.5‰～7.6‰，均為正值，屬于“重硫型”，表明礦石中的硫主要來自古元古代地層和印支期巖體。前人（趙昕和郝立波，2015；郝立波等，2017） 研究中，白云金礦床δ34SV-CDT為-8.3‰～2.9‰，以富輕硫貧重硫為特征，其成礦物質來源與遼河艷群沒有必然聯系而與深部巖漿流體活動有關。劉輝等（1990） 和張朋等（2017）認為貓嶺金礦床中礦石中δ34S 變化范圍為7.2‰～7.4‰，具有巖漿硫同位素特點。五龍金礦的金屬硫化物的δ34S 值介于1.1‰～2.4‰，平均值1.8‰，表明其硫主要來源于深部巖漿（劉軍等，2018）。

金家東溝礦床中黃鐵礦的δ34SV-CDT為5.04‰～5.32‰，均值為5.21‰，極差為0.28‰，δ34SV-CDT（‰）變化幅度較小，δ34SV-CDT均為正值。這與張小佟家堡子、高家堡子和林家三道溝金銀礦床、白云金礦床δ34SV-CDT值區別很大，但與印支期巖體（δ34S 值為0.5‰～7.6‰）高度一致。綜上所述，該礦床的S來源與其圍巖晚三疊世中細粒二長花崗巖有密切關系。

4 成礦模式

本礦床未獲得直接成礦年齡。區內巖漿巖活動頻繁，具多期次侵入作用，主要為一套中酸性侵入體，巖石類型主要為晚三疊世中細粒花崗巖、似斑狀二長花崗巖、花崗閃長巖和少量分布的閃長巖、片麻狀石英閃長巖，早白堊世中細粒二長花崗巖、花崗閃長巖等巖漿活動階段。礦體為含金石英脈，圍巖為晚三疊世中細粒二長花崗巖，有中細粒花崗閃長巖。礦化類型以褐鐵礦化為主，有少量黃鐵礦化。同位素研究表明，成礦物質來源于圍巖，與晚三疊世中細粒二長花崗巖具有密切的聯系，在晚期石英脈侵入過程中，含礦熱液隨之運移至減壓空間并沿著斷裂和裂隙上升，形成金多金屬礦化體，明顯受控于石英脈。前人總結了區內典型礦床小佟家堡子、高家堡子金銀礦床，認為其形成于三疊紀。推測成礦時代晚于該期石英脈，因此將成礦時代初步定為燕山期。

前人在區域做了大量的研究工作，關于鉛鋅礦床、金礦床、銀礦床的成礦作用和礦床類型存在多重認識，主要觀點有古元古代噴流沉積型礦床、微細浸染型金礦床（劉國平和艾永富，1998；劉志遠等，2007）、火山噴流韌性剪切-巖漿熱液疊加礦床（劉先利等，2000）、中生代地下熱鹵水滲濾型金礦（王文清和曲亞軍，2000）、濁積巖型金礦床（陳江，2002）等。

古元古代晚期的海底噴流、熱水作用與成礦（圖4）：古元古代時期，在高家峪巖組晚期—蓋縣巖組初期，沿青城子同沉積斷裂構造發生海底噴流活動，伴隨著熱水作用形成熱水沉積巖的同時，從地殼深部或下伏太古宙地層中攜帶大量金、鉛、鋅、銀、銅、銻等成礦物質沉淀富集，形成多金屬礦床的初始礦源層和部分貧礦體（王魁元，1994）。

圖4 金家東溝金成礦模式圖

區域變質作用及變形作用與成礦：古元古代末期，區域大范圍發生呂梁運動，導致本區的含礦建造發生角閃巖相—綠片巖相區域變質、褶皺變形和韌塑性剪切變形（李三忠，1996）。該古元古代造山帶由核部隆起、拆離型韌性剪切帶、上部蓋層組成（劉永江等，1998）。在該運動中，本區溫度升高和壓力增大，促使含礦建造內初始礦體或礦源層中成礦物質重新結晶，形成具有工業價值的層狀礦體。同時含礦建造的變質變形作用使巖層粒間水和礦物結晶水混合，生成變質熱液和變質流體，這種流體促使金、鉛、鋅、銀等成礦元素發生活化、遷移，并在褶皺軸部軸面片理發育部位或韌性剪切帶內的微細裂隙中進行富集和沉淀，形成多金屬脈狀礦體。

中生代構造-巖漿活動疊加對礦床（礦體）的改造：印支-燕山期發生的構造巖漿活動在本區延續時間約為210～67Ma，自印支早期至燕山晚期均有活動（劉國平和艾永富，1998）。巖漿巖由南部巖基—中部巖株—北部巖脈，巖相上由南至北依次為深成、中深成、淺成、超淺成，巖漿巖成分由富鉀演化為富堿質。印支-燕山期強烈的構造巖漿活動，帶來了大量的熱量能源，促使礦源層的金、銀、鉛鋅等成礦物質活化遷移，形成含礦熱液，并使其沿著含礦層中的有利構造空間沉淀就位，進而形成礦床。如燕山期富堿性的巖漿及期后熱液對圍巖的強烈硅化、鉀化交代作用，形成交代型金礦床，印支-燕山期構造巖漿活動晚期形成的蝕變煌斑巖型金礦體，以及巖漿巖本身部分成礦物質的加入形成的熱液型金礦床，而金家東溝金礦床的出現恰恰與此吻合，即燕山晚期沿構造石英脈的充填，將晚三疊世花崗巖礦源層中的金、銀等成礦物質活化、遷移，在有利構造位置發生沉淀，形成金多金屬礦床。

5 結論

（1） 金家東溝金多金屬礦床礦體總體走向約NE60°，為礦化蝕變石英脈，以褐鐵礦化為主，有少量黃鐵礦化，礦脈寬度1～2.5 m，礦體可見延伸100 m 左右，呈脈狀-網脈穿插構造裂隙或圍巖晚三疊世中細粒二長花崗巖的裂隙中。Au 品位為0.033×10-6～17.4×10-6，Ag 品位為0.14×10-6～396×10-6。

（2） S 同位素測試結果顯示，金家東溝金多金屬礦床中的黃鐵礦的δ34SV-CDT為5.04‰～5.32‰，均值為5.21‰，極差為0.28‰，δ34SV-CDT（‰）變化幅度較小，δ34SV-CDT均為正值。這與青城子礦集區小佟家堡子金礦、高家堡子和林家三道溝金銀礦床區別很大。該礦床的S 來源與其圍巖晚三疊世中細粒二長花崗巖有密切關系。

（3） 金家東溝金多金屬礦床的成礦模型為燕山晚期沿構造石英脈的充填，將晚三疊世花崗巖礦源層中的金、銀等成礦物質活化、遷移，在有利構造位置發生沉淀，進而成礦。

致謝野外工作得到遼寧省地質礦產研究院有限責任公司吳文彬、王玉平、李超、李海洋等同志的幫助，測試工作得到遼寧省地質礦產研究院有限責任公司化驗室和河北省區域地質調查所化驗室的支持，在此一并表示感謝。