黑龙江省老柞山金矿成矿模式探讨.pdf

舞 3 8 卷第 2期 2 0 0 2年 3月 地 质 与 ” G EOL O GY AND P R OS P E CT I NG V0l _ 38 No 2 Ma r c h． 2 0 0 2 黑龙江省老柞 山金矿成矿模式探讨 周喜文， 李宪洲， 李晓敏 吉林六学地球 社学学院 ． 长春 1 3 0 0 6 1 [ 摘要] 老柞山垒矿经历了旱、 晓两期成矿地质作用 通过对矿质采源、 控矿构造、 流体特征 、 成矿 时代等控矿 因素的分析 ， 确定早期成矿作 用为中高温热液蚀 变岩型 ， 矿体 受北西 西一 东西向张性 断裂控 制 ． 成矿年龄 为 2 3 9 3 4 Ma ， 与华力西晚期的岩浆活动 有关； 晚期成矿作用为 中温熬液充填脉型 ， 矿 隼 受北北西一 北西向压扭性 断裂控制 ． 其成 固与燕山期的 岩浆活 动有关 两期 威矿作 用的威矿 物质主要 采 自于上地幔 ， 并有部分壳 源物质的加入 [ 关键词] 成矿模式成矿时代控矿构造老柞山金矿 [ 中国分类号] P 6 1 8 5 [ 文献标识码] A[ 文章编号] 0 4 9 55 3 3 l 2 0 0 2 0 2一 t3 0 1 8 0 5 矿床成因研究是总结成矿作用规律的前提和基 础 老柞山金矿床成 固复杂， 矿体形态多样 ， 对其成 矿机制进行系统研究 对指 导采矿 、 勘探以及进 一步 寻找新矿体具有重要意义。 l 矿 区、 矿床地质 特征 老柞山金矿 田位于黑龙江省东北部 ， 双鸭山 市 与七台河市之间， 区域 大地构造位 置处于佳木 斯复 台地体的中部 区内 出露 的地 层以古老的下 元 占宙麻山岩系为主 ， 偶见中生代沉积岩系， 全区大部 被第 四系所覆盖 图 1 席山岩系主要由变质袁壳 岩和混合花岗质岩石组成 ， 金矿体 主要赋存在其 中 的混合花岗岩之 中 矿区构造主要受两条近东西向 展布的韧性剪田带控制 ， 并形成 一系列近东西 向或 北西西 向的次级断裂构造 ， 矿体分布主要受这些断 裂构造控制。区内岩浆 岩十分发育 ， 其中规模较大 且与成矿关系密切的主要是华力西期和燕山期花岗 质 岩石 老柞山金矿田由东 、 中 、 西3个矿带的数百条矿 体组成 ， 存在早 、 晚两 期成矿作用 。早 期成矿作 用为热液蚀变岩型 ， 是主成矿期 ， 包括 3个成矿 阶 段， 即 磁黄铁矿一毒砂一方解石一石英 阶段、 胶状 黄铁矿一 白铁矿一 玉髓状石英阶段和粗粒毒砂一方 解石一石英阶段， 其中第一阶段为主成矿阶段。矿 体规模较大 ， 多呈不规则的透镜状 、 串珠状 、 囊状 ， 分 l 8 团 曰 a 目 。 10 - 图 1 老柞山金矿矿区地质略图 s K 一夕 岩 1 -- 第四系 2 一 侏罗系 ； 3 一 下元占宙麻山群 ； 4 一 时 寒武纪花出岩 ； 5 一 毕力西期花岗 ； 0 一燕山期花岗岩； 7 一花 岗 托 ； 8 一 阿 托琦 9 一币 终台掉线 ； f O 一 断裂； I I 一 矿 体 布于古老的变质混合岩之中， 常与夕卡岩相伴而生 ， 受北西西一东西向张性断裂破碎带控制。矿体 与围 岩界线清楚， 但多呈不规则的锯卣状。矿石类型以磁 黄铁矿型和毒砂型为主， 少量为多金属硫化物一方解 石型矿石。东 、 中矿带 主要 由这期成矿作用形成 ； 晚 期成矿作用为热液石英脉型， 主要 出现在西矿带 ， 矿 体规模较小， 呈厚度不等的细脉状产出， 受北西北 北西向压扭性断裂控制。矿石类型主要为金属硫化 【 收稿 日 期] Z 0 O l 一 0 3 2 2 【 修订日期] 2 0 0 1 1 o 一1 5 【 责任编辑] 曲丽葡 【 第一作者简介] 周喜文 1 9 7 0 年 一 ， 男． 讲师， 1 9 9 2年毕业十中旧地质太学 ． 现攻读博上学位， 主 要从事前寒武纪地质与成 作用方面的 研究工作。 维普资讯 第 2期 同 喜文等 黑龙江省老柞 山金矿成矿模式 探讨 物一毒砂一石英型 ， 品位较高。在东矿带矿体裸露部 位有表生期氧化型矿石产出。围岩蚀变早成矿期以 硅化 、 绿泥石化和碳酸盐化为主， 且与成矿关系密切； 晚期则主要表现为硅化、 绢云母化和叶蜡石化 。 2 成矿 物质来源 2 1 矿源层和储矿层 老柞 山金矿床产于古老的麻山群变质岩系之 中， 其围岩是大规模 出露的混合岩或混合花 岗质片 麻岩 经化学分析． 这些混合岩的含金量普遍在 3 O 1 0 以上 ， 无 疑其 在 金矿 的形 成过 程 中起 到 了重 要的作用 由于这些花岗质岩石主要是由麻山群经 深部重融后上侵而成． 在重 融过程中导致岩石中分 散的金得 以活化 、 迁 移和富集 因此可以认为麻山 岩系是形成金矿的初始矿源层 进 一步研究发现 ， 金在岩石 中的含鼍还 与其所受的变形程度有关 ， 强 韧性变形形成的糜棱 岩中， 皇 含量明显 高于变形弱 的岩石 表 1 。这表明韧性变形有利于金的转移 和富集 ， 强韧性变形所形成的各种靡棱 岩可视 为 金的再生矿源层 在花岗岩与大理岩的接触部位有 类夕卡岩生成 ， 其质地脆弱 、 岩性活泼， 易受侵蚀交 代 ， 可成为很好的储矿层 表 l 不同变形程度的变质岩中金的含量 1 0 槲文献[ 2 ] 收编 2 ． 2 稳定同位素特征 老柞山金矿的矿石组成 以金属硫化物为主， 其 次为方解石和 石英。因此 测定其组成物 的硫、 碳 、 氧 、 铅等稳定同位素组成含量 ， 可推断其成矿物质的 来源。分析结果表明， 老柞 山金矿床 的 6 s值均为 正值 ， 早期矿石的6 “ S 3 ． 1 ％ o ～ 4 ． 8 ％ 0 ， 晚期矿石的 6 S 2 ． 2 ％ 0 ～ 5 ． 3 ％ 0 ， 多数集 中在 4 ． 0 ％ 0 5 ． 0 ％ 0 之 间 表明该矿床 的硫源 比较单一， 基本上是以幔源 为主， 有少量壳源物质 的加入。通过对矿石中方解 石的碳 、 氧同位素测定可知 。 ， 老柞山金矿的 6 C 一5 ． 3 3 ‰ ～一 2 ． 6 4 ％ 。 ， 平均为 一 4 ． 1 5 ‰ ， 处在初生 碳和海相沉积碳的变化范围之 间， 偏重于深部来源 ， 同样表现出以幔源为主， 壳幔混源的特 征； 6 0值 为 1 0 ． 2 7 ‰ 一1 3 ． 7 ‰ ， 平均为 l 1 ． 7 4 ‰ ， 经过换算的6 0 水 值为 3 ． 7 3 ‰ ～ 7 ． 5 8 ‰ ， 平均 5 ． 4 ％ 。 由于深 源岩浆水的 6 O值一般不会超过 7 ． 5 ％ ． 由此说明 老柞山金矿的氧也具有壳幔混源的特征 综合上述 同位素的分析结果 ， 可 以认为老柞 山金矿的成矿热 液主要来 自于深部岩浆 ， 同时有少量壳源物质 的加 入此外 ， 值得注意的是 ， 早晚两期的矿石铅同位素 分析结果撼示也具有幔源特 征， f _L 其与周围两期花 岗岩中的铅同位素组成之间呈现出了很好 的相关一 致性 图 2 在以 P b ／ P b和 P b ／ P b为坐标 的图上， 以 l 8 ． 2 5为界分成 I、 Ⅱ两区。早成矿期矿 石铅与华力西期花 岗岩 中钾长石铅均落在 了 Ⅱ区， 而晚成矿期矿石铅 与燕 山期花岗岩 中钾 长石铅全落到 了 I区， 表 明早期成矿作用可能 与 有关， 晚期成矿作用可能与 有关。 ⋯ p b ／ P h 1 5 7 1 5 6 1 5 ．5 - 1 Ⅱ - - - 一 - - _ _ _ 图 2 岩石铅与矿石铅同位素组成图 l ～ 钾长石 中铅 ； 2 一 钾长石中铅 ； 3 一早成矿期矿石铅 ； 4 一 晚成矿期矿 铅 3 流体包裹体特征 3 1 流体成分 本区矿 物 中的流体 包裹 体较 多 ， 但普 遍较 小 5 ， 仅少数可达 1 0 t i m 以上， 多为原 生的气 液两相包体 ， 个别可见含子晶 的三相包体。镜下可 见 ， 早晚两期包裹体的气液 比差别很大 ， 早期流体的 气液比普遍大于 4 0 ％ ， 晚期则 多小于3 0 ％。通过气 相色谱和爆裂淋滤法对早晚两期成矿作用 中主要矿 石矿物的流体包裹体成分分析结果表 明 表 2 ， 早 期流体的组成以气相为主 ， 特别是 C O ，的含量非常 】 9 维普资讯 地质与勘探 2 0 0 2年 高， 平均将近是晚期流体的 1 O倍 ， 这与镜下的观察 结果一致 普遍认 为成矿流体中的 C O ／ H O 比值 与金的矿化程度有关 ， 即 比值愈高矿化愈好 。本区 早成矿期流体 中的 C O ／ H 0 比值平均 为 1 ． 7 4 ， 而 晚期只有 O ． 7 1 ， 二者相差～倍 以上 ， 说 明早期 的成 矿环境更有利于金的矿化和富集。本矿床早期形成 的矿体规模远远大于晚期矿体的事实证明上述判断 是合理的。此外 ， 早期流体 中的 M 含量很高 ， 平均 达 2 3 3 81 0一， 远 高 于晚 期 流 体 中的 N ，含 量 5 ． 4 81 0 ， 其在金矿化 中的作用 还不 得而知， 但 至少可以认为是金成矿有利的标志之一 。晚期流 体的组成以液相为主 ， 其 中各种 阳离子和酸根离子 的含量都 明显高于早期流体 ， 盐度 也较高 两期流 体的共 同特点是 p H、 E h值偏 低， 都含 有 H 、 C H 、 C O等还原性气体， 反映两期成矿热液都具有弱酸性 和还原性的特点。通过上述对早晚两期成矿流体成 分特征的分析， 并考虑到各 自的成矿规模 ， 可以认为 高气液比、 低盐度 、 弱酸性 和还原性 的成矿热液将有 利于金的沉淀和富集。 3 ． 2 包裹体测温 表2 老柞山金矿流体包裹体威分分析结果 注 袁中数据禳体单位为 m o l ／ L． 气体单位为 l 0一； 测 试 单位 优 阳地质矿产研究所 早晚两期流体包裹体的均一法测温结果 显示 ， 早期流体呈现两个明显的温度区间 括号 中为所 测 包体数 目 ， 即 3 2 0～ 3 6 0 3 4 、 2 8 03 0 0 o C 1 5 。 晚期流体 主要表现为 2 2 0～2 6 0 ℃ 1 5 。考虑 到均 一 温度代表成矿温度的下 限及其他影 响因素， 推断 早期成矿作用的温度为 3 0 o～ 3 8 0 ， 晚期作用的温 度 为 2 2 0～2 8 0 。 4 控矿构造 老柞 山金矿床 的控 矿构造 主要体现 在两个方 面， 即成矿前为韧性剪切带控矿 ， 成矿期和成矿后为 断裂构造控矿。 4 ． 1 韧性剪切带控矿 老柞 山金矿区存在 两条明显的韧性 剪切带， 二 者都沿 N WW--E W 向延伸 ， 控制宽度约为 1 ． 0～1 ． 5 k m， 长度约 5 k m左右 。一条以中矿带为中心， 另一 条以东矿带为中心。由于东 、 中矿带 的矿体无一例 外地存在于这两条韧性剪切带之 中， 说 明韧性剪切 带对金矿的形成具有严格的控制 和限制作用。这种 限制作用主要体现在两个方 面， 一方面是控制 了晚 期脆性断裂的活动范围， 从而限制 了矿体的分布 ； 另 一 方面是为金矿的形成提供了再生矿源层。 由于韧性剪切带是 一个岩性和构造的软弱带 ， 2 0 在其后的构造应力场作用下 ， 应力首先在这些软弱 带 中集中， 已有的断裂重新活动或产生新的断裂 ， 从 而限制了后生断裂 的形成途径 。造成在韧性剪切带 内后生脆性断裂密集分布 ， 而在带外则不够发育 ， 本 区东矿带和中矿带所呈现的就是这种特点。由于这 种岩性活泼的脆性断裂往往又是矿液储存的理想场 所 ． 所以韧性剪切带可以间接控制矿体的分布。同 时， 韧性剪切变形变质作用还会引起 金的活化和迁 移， 形成再生矿源层。大量研究表明 ～ ， 岩石在变 形变质过程中会释放 出大量 流体 ， 这些以 H， 0、 C O， 为主要成分的流体在产生和运移过程 中会带出金 、 硫等成矿物质， 构成含矿流体。这些流体在外应力 作用下趋向于向开放的环境迁移 ， 而韧性剪切变形 产生的大量徽裂踉无疑是一个理想的空问。随着含 矿流体的流人 、 成矿物质的积累， 韧性剪切带中的金 含量不断增 高， 从而成为对成矿极 为有利的再生矿 源层。老柞 山金矿的绝大多数矿体分布于再生矿源 层及其旁侧 的裂隙中 ， 充分显示了韧性剪切带 的控 矿意义 4 2 断裂构造控矿 断裂构造控制着矿液 的运移 、 储存和矿体的分 布。从矿体 的形态分 布及与围岩的接触关系判断 ， 老柞山金矿床的早期成矿作用受 N wwE w 向张 维普资讯 第 2期 周喜文等 黑龙 江省老柞 山金矿成矿模式探讨 性断层破碎带控制， 其证据如下 ①矿体多呈不规则 的囊状 、 鸡爪状 、 树枝状 ， 沿走向变化无 常， 忽宽忽 窄； ②矿体与围岩界线呈不规则的锯齿状； ③矿体内 部及边缘见有已胶结的围岩断层角砾岩 ， 角砾棱角 清楚 、 成分复杂 ， 胶结物为浸染状的含矿磁黄铁矿 ④在矿体周围常见有早期的大理岩和夕 卡岩类物 质， 这种岩性活泼、 质地柔软的岩石在张应力作用下 极易发生断裂， 从而成为矿 液储存 的最佳场所。老 柞山金矿床晚期成矿 作用主要受 N W--N N W 向压 扭性断裂构造控制。矿体呈脉状 ， 延伸从几十米到 几百米不等 ， 脉宽也不过几十厘米。脉体边界平直， 断层面光滑 平整 ， 呈现 出典型压扭性断 裂的特征 在晚成矿期之后， 本区存在 一次较明显的构造活动． 形成 N ww N w 向的压扭性断层破碎带 ， 对 早期矿 体产生 l『 较 明显的压碎 、 挫断等改造作用。 5 成矿 时代 稳定 同位素特征表明 ， 老柞山金矿 的成矿物质 主要来源于下地壳深部 ， 铅同位素特征更进一步反 映两期成矿作用可能分别与华力西期和燕山期的岩 浆活动有关 据 KA r 同位素年龄测定 ， 本区华力 西期花岗岩存 在耐期作用。早期为黑云母花岗岩， 侵八年龄为 3 7 l ～ 2 8 4 M a ； 晚期 为白岗质花岗岩． 年 龄为2 6 4～2 1 8 M a 为准确获得早期成矿 的时代， 选择早成矿期的磁黄铁矿和 毒砂作 R bS r等时线 年龄分析 ． 5个样 品的同位素分析结果经 回归处理 后得到了一 条很好 的等时 线 图 3 ． 其 年 龄值为 2 3 93 4 M a 。据此可 以认定早期成矿作用与华 力西晚期的岩浆活动有关。燕山期岩浆 活动频繁， 岩体众多。野外观察和含金性分析表明， 早期的闪 托玢岩与晚期成 矿关系密切 ， 其成岩 年龄为 l 2 3～ 1 4 6 Ma ， 估计成矿时代应稍晚些 。 0 ．7 1 9 主 o ． 7 1 7 皇 o 7 1 5 ； 0 ． 7l 3 模式如下 早在 2 2 0 0～ 2 5 0 0 Ma 前 ， 老柞 山地区处于 稳定 的大陆边缘环境， 形成了以粘土质长石砂岩 、 泥 灰岩为主的沉积岩系， 夹有少量的中基性侵入岩体 。 随后地壳下沉 ， 温度 、 压力升高， 产生角闪岩相一麻 粒岩相区域变质作用 ， 并伴随着大型韧性剪切变形 和花岗质重融作用发生， 导致原岩中极为分散的金 元素发生活化 、 迁移， 并逐步在有利的岩石 中富集形 成再生矿源层 如糜棱岩 、 混台花岗岩 。在花岗岩 与碳酸岩的接触部位发生交代作用 ， 生成类夕卡岩。 大约 4 0 0 M a开始 华力西至印 支期 ， 佳木斯地块 变得极不稳定 ， 强烈的构造 运动伴随着大规模岩浆 活动， 在原有 的韧性剪切带形成 了一系列 N ww E W 向张性断裂破碎带 在 2 3 93 4Ma左右， 华 力西晚期的岩浆期后热液不断上侵 ， 使再生矿源层 中的金再度活化 、 迁移并以络台物 的形式进入热液． 经过反复淋滤后形成一种具有弱酸性和还原性的富 矿热液， 最终进入上述 N WW E W 向张性断裂破碎 带中冷凝 、 沉淀形成早期 矿体。同时胶结并交代松 散的围岩和断层角砾使之成为矿体 的一部分 由于 大理岩和夕卡岩类岩性 活泼 、 质地较软， 易被热液侵 入和交代， 所以早期矿体 常与夕卡岩相 伴而生。但 这并不意味着该矿床为夕卡岩型矿床。燕山期本区 构造岩浆活动再次频 繁， 形成一系列 N wN N w 向 压扭性断裂。该断裂 一方 面对早 期矿体进 行 了改 造， 使之延伸方向偏转 ； 另 一 方面成为晚期含矿岩浆 热液的储存场所 ， 形成晚期矿脉。之后随着造山运 动的发生， 矿体被抬 升至地表遭受氧化， 形成氧化矿 石图 4 。 地 质 作 图 3 早成矿期 R h s r 等时线图 用 丰 关 系数 r0 9 6 8 9 n 5 ， 斜 率 b0 ． 0 3 2 9 4 篓 喜 苇 耋 茬 喜 蠢 嚣 壶 囊 嚣 碱 2 2 0 0 - 2 5 0 0 K a 高 区域盘质和变难 用花 质岩浆 形成麻山岩秉厦各党糜棱岩 华力西期辅造 厦岩浆活动 鬟 嚣繁 燕 山期构造 及岩浆话 动 黜 嗡 捻 袁生作用 6 成矿模 式探讨 图4 老柞山金矿床咸矿模式 通E t 上述分析， 可 以得出老柞山金矿成矿作用 成 作 用 2l 维普资讯 地质与勘探 2 0 0 2正 [ 参考文献 [ 1 ] 靳是琴， 李宪洲． 刘蔼来． 等佳木斯地块盎矿拽矿矿物堂 ．M]北京 地质出版社， 1 9 9 4 [ 2 ] 曹熹， 党增欣． 张兴洲． 等 佳术斯复台地体 M] 长春 吉林 科学技术出版社． 1 9 9 2 [ 3 ] 张红军． 老柞山金矿床地厨特征髓同位素地球化学特正 J ] 地质找矿论丛I 9 9 9 ， 1 4 【 I 4 8 5 2 [ 4 ] 刘喜山， 李树勋． 刘俊采奄形变质作用] 殳 战矿[ M ] 北京 中 国社掌技尤出版社， 1 9 9 2 [ 5 ] 李树勋 刘喜山 韧性剪I珊 } 特征受与金矿化关系 J ]中国地 质．I 9 8 8 5 1 9 2 2 [ 6 ] P h i l l i p s G N G e d o , ． d a l t e r a t i o n i n t h e C o l d M i t e， K al g o o r l i [ J ] E c o n G e o l 1 9 8 6 t 8 I 7 7 9 8 0 1 [ 7 ] R o b e F ， B m w n A c ．A m | 一 一 b e a ti n g q u a r t z v e i n s m t h e S i g m a M i n e ， A b e t i b l g r e e n s t o n e b e l l ， Q u c b e c J E ⋯G e o 1 ．I 9 8 6 【 8 1 ] 5 9 1 6 1 6 RES EAR CH 0N M_ETAI 0GE NI C M 0DEL 0F THE LA0ZUoS HAN G0LD DE P0S I T． HEⅡ 0NGJ I ANG P R0VⅡ CE Z H0 Xi 一 re l2 ． L I Xi a nz h o u ． L IXi a omi n C o l l e g e 肪柚 S c ie n c e ． J i l i n U n i v e r s i t y ． C h a n g e h u n 1 3 0 0 6 1 A b s t r a c t T h e L a o z u o s lu m g o l d d e p i l w a s f o r m e d a f t e r l e p o c h s 【 l[ mi n e r a l i z a t i o n p mc e a s ’1 3 mu g I L e me n s j ⋯ ⋯h 0 n m e t a li nge n i c f a c t o o f 0 碑 一for mi n g ⋯，c mml l i n g L 几 I c fl u i d f e a t u s．a n d me l a L L ng e n i e h．e t c ．． g e n e t i c a md e l ⋯b e g q t a sfol i o s ．Th e e a r l ie rmi n e r a l i z a t i o n i s h y t n s o t h e rni a l a h e r a fi o nt y p e ．Ob o d i e s a c o n t rol l e d b y NW W EW d i r e c t i o n a lf ∽ l ㈣a n d me t a l l ng e n i c a g ei s 2 3 93 4Ma I ti s‘ - 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