赤峰撰山子金矿地质特征研究

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　　【摘 要】撰山子金矿位于内蒙古赤峰市以东50km的敖汉旗境内，分布有撰山子、两半山、落凤毛、梨树沟等四个采区，发现具有经济价值的矿脉近百条。前人对其进行了不少勘查和调研工作，主要论证了矿区的矿床地质、构造特征、岩体地球化学特征以及流体包裹体、应用矿物学等方面的内容，积累了大量的研究成果。但上述研究很少涉及岩浆与矿体的成因关系以及成矿机制，一定程度上阻止了人们对撰山子矿床的进一步认识。
　　本文试从地质特征入手，进而系统总结撰山子金矿的产出环境、矿床地质特征、岩体地球化学、矿体地质特征等，进一步推断和分析撰山子金矿的成矿物质来源、成矿环境，并最终总结其成矿机制，并为赤峰地区造山带内找矿提供有益的理论探索和技术支撑。
　　【关键词】撰山子金矿；地质特征； 成矿环境； 成矿机制
　　1区域地质背景
　　撰山子金矿位于华北-西伯利亚块体（以下简称华西块体）的衔接部位，兴蒙造山带的南缘。其边界断裂―赤峰-开源大断裂从撰山子矿田北侧经过，控制了该区域的构造-岩浆岩带。从晚古生代末到中生代，本区位于古亚洲域和太平洋域叠合的重要部位，经历了复杂的断裂活动，为中生代地壳热演化提供了得天独厚的背景[1]。总之，作为古陆块边缘地带，该区经历了多次的陆陆“开合”，造山和造盆运动的反复更迭，圈层之间的物质和能量交换频繁，有利于诸如Au、Ag、Mo等核幔源元素[2]的富集，是有利的成矿构造单元。因此，华北板块北缘形成一系列重要的金矿带（区），赤峰―朝阳金矿带便是其中一个亚带，而撰山子金矿田则位于赤峰-朝阳金矿带的北段。
　　2.燕山期花岗质岩体特征
　　矿区燕山期岩浆活动强烈，其主要为花岗质岩体，主要岩体有烧锅营子岩体、落凤毛岩体、大城子岩体。撰山子矿床主要分布于烧锅营子岩体和撰山子-落凤毛岩体的内外接触带。其中烧锅营子岩体出露规模最大，在矿区的中生代花岗岩体中具有典型性和代表性。
　　从岩石学和矿物学特征上而言，烧锅营子岩体属于黑云母（钾长）花岗岩、二长花岗岩。其主要矿物为钾长石、条纹长石、微斜长石、石英、斜长石、其次为角闪石和黑云母等。副矿物以富铁低钛为主要特征，微量元素矿物种类复杂，可见Ti、Zr、Nb、Ta、和REE的硅酸盐、磷酸盐、氧化物以及硫化物等。此外，早期的花岗岩中还含有高丰度的Nb-Ta矿物以及石榴子石等指示深源的矿物。需要指出的是，烧锅营子岩体为富金岩体，平均值高达8-11.33×10-9，相当于地壳中金克拉克值3.5×10-9（黎彤，1981）的2.286-3.237倍。下表为是常见氧化物的含量（ω，%）：
　　常见氧化物 烧锅营
　　（1）烧锅营子黑云母花岗岩和落凤毛花岗质岩体的SiO2含量分别为73.77%和73.34%，皆高于西台子花岗岩和中国黑云母花岗岩的重量百分比（据黎彤，1962）。酸度高是矿区花岗岩的一个重要特征，从金元素地球化学上看，其不利于金元素的富集。但矿区花岗岩的含金量高，在有利的部分成矿，但矿区岩矿金品位分布极不均匀。
　　（2）烧锅营子黑云母花岗岩和落凤毛花岗质岩体的里特曼指数σ=[ω（K2O+Na2O）]2/[ω（SiO2-43）]）分别为1.88，2.21；属钙碱性岩系列；全碱组分ω[Na2O+K2O]=7.6，与西台子黑云母花岗岩体（7.74）和中国黑云母花岗岩体（7.64）接近，均低于落凤毛（8.2）和喀喇沁岩体（8.93）；钾质指[K2O/（K2O+Na2O）]×100=55.26，指示岩体富Na；其值与西台子岩体55.3相近，却高于喀喇沁黑云母花岗岩岩体（51.96）和落凤毛花岗质岩体（50.51）。
　　从以上可以看出，撰山子金矿区花岗岩岩体属碱性-钙碱性岩浆系列岩体，其具有贫Ti富磁铁矿、具有较高的Nb-Ta等微量元素；含金黑云母花岗岩岩石化学成分，显示出富硅、相对贫铝、钠碱质含量高岩石化学特点。
　　根据阎志军（1997a）的稀土元素测试数据，本区花岗岩稀土元素蛛网图为明显的右倾式。均为LREE明显富集、HREE出现相对亏损，具较明显的Nb、Ta、Ti负异常，这些特征除表明有钛铁矿和磷灰石等矿物的结晶分异作用外，还表明了岩石的壳源或有上地幔成因；从轻稀土和重稀土的斜率上看，指示早期有石榴子石的析出。而Nb、Ta、Sr含量较高，指示岩浆源区具有深源的特征。
　　3.金矿床地质特征
　　3.1 典型矿脉特征
　　撰山子金矿已发现矿脉近百条，主要受NW向断裂构造控制以脉状、细脉状产出在闪长岩体、花岗质岩体与二叠系索伦组内，优选走向NW（300°-340°），倾向SE与NE，（以SW为多），倾角在多为高角度（60°-70°）。矿脉的形态复杂，产出样式多样。矿脉呈雁行侧列分布，自西向东具有不同期次地近等距依次排列；其次，部分矿脉典型的形态为“入”字形、“Y”或“X”形，在空间上呈现分而复合、合而复分的特征。矿脉成因机制复杂，部分矿脉呈东西向展布，受韧性剪切断裂控制；部分矿脉受岩体边缘剪切断裂控制，呈帚状或环状分布，近岩体者，脉体粗而稳定，远岩体者，细而间断；部分矿脉继承成矿前断裂特征。矿脉的围岩蚀变简单，具有一定的元素垂直分带。
　　3.2 矿石基本特征
　　系统的岩矿学以及矿物学研究结果表明，撰山子金矿的原生矿石类型为微细脉-细脉或（和）浸染状的硫化物型矿石，主要以石英脉和含金蚀变岩产出。矿石经历多个矿化阶段，主要由石英脉阶段―石英-黄铁矿阶段―多金属硫化物阶段。矿石中金属矿物主要由黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿等硫化物组成；脉石矿物常见有石英、方解石、绢云母、绿泥石等。矿石最常见结构为自形-半自形结构、中粗粒粒状结构、溶蚀―交代结构、压碎结构、扭裂结构、碎裂结构等。金颗粒主要呈显微-超显微型结构混入物或包体金产出，颗粒极细散布在黄铁矿、石英、方铅矿、闪锌矿晶格中或晶体裂隙中。 　　4.成矿流体特征
　　根据矿相学研究结果表明，撰山子金矿石英包裹体为碱性富Au的CO2-H2O-（NaCl+KCl）的多相体系，源于烧锅营子等燕山期花岗质岩体期后热液。包裹体数量众多，但体积小，一般在5um-11um之间。包裹体以气液两相（V-L型）为主，可见三相包裹体（C型），固相成分以NaCl和KCl为主，气相成分主要以H2O与CO2为主的H2O-CO2-CH4-CO-N2-H2混合气体，形态呈不规则椭圆状、扁球状或负晶状。其中，根据系统的包裹体均一化温度测量，主成矿期的均一温度呈现四个峰值：分别为350℃-310℃、230℃-190℃、220℃-170℃、160℃-140℃，而金成矿主要集中在220℃-170℃区间，成矿体系的压力值为51.12-72.6MPa，对应的形成深度为1.7-2.4km[3]。撰山子金矿床石英脉中δ18O在-0.47‰--2.76‰，均值为-1.43‰；δD值为-124.4‰--185.2‰，均值-1.47.3‰[4]。由此可以推断，该矿床主要是岩浆期后热液活动的产物，在成矿作用晚期阶段，受加热的天水或变质水混入，成矿流体逐渐后期变成一种混源流体。
　　5.成矿机制的初步探讨
　　中生代以来，华北克拉通北缘出现过3次大规模构造动力学活动，分别为160-200Ma的后碰撞造山活动、140Ma构造体制大转折末期和120Ma左右的岩石圈大规模快速减薄，并伴随着三次成矿爆发[5，6]。换言之，140-120Ma以来，在兴蒙造山带区以及边缘地区，地壳发生垂向增厚，侧向缩短，地幔物质大量上涌，进而岩石圈大规模减薄，引发了大规模的燕山期构造-岩浆活动。从区域构造演化过程来看，撰山子矿区中生代经历了至少三次构造-岩浆作用：第一次以海西闪长岩体为代表，发生在中晚侏罗世（约171Ma）的侵位为表现形式，第二次则以撰山子-落凤毛岩体在早白垩世（约127Ma）的侵位为标志；第三次以烧锅营子岩体在113-123Ma呈气球状上侵为特征。
　　此外，伴随着岩浆-热液活动，壳幔物质交换频繁，由于富金的幔源物质（？）上涌发生底侵作用，形成壳幔型岩浆源。就撰山子矿田而言，早期岩体沿着薄软地段上侵定位，受到地幔热物质和构造应力的影响，不同层次的韧性或脆性断裂系统发生一系列活化，沟通了深部含矿岩浆和流体。富金流体沿破碎带发生迁移，当流体体系降至350℃时，部分挥发份开始溶解于水，并形成一些列离子或离子团，尤其形成Cl的络阴离子团。随着流体物质的不断演化，T-P逐渐改变，流体则逐渐演变为以Au的硫络合物和Cl络合物共存体系。
　　流体沿构造断裂破碎带继续迁移，尤其迁移至韧性-脆性转化域是，裂隙大量发育，由原来的静岩压力转化为静水压力，原有的封闭空间有了很大的开放空间，造成了氧化-还原障；同时，诸如天水以及其他变质水等不同源区的混合热液，形成酸碱化学障。总之，在温度、压力、地球化学等条件的控制下，在深度约2.4Km-1.7Km处，温度为220℃-170℃时，Au与S络合物反应沉淀，或以包体的形式赋存于硫化物晶格中，形成了脉状金矿床或构造蚀变岩矿体。
　　参考文献：
　　[1] 李秀琴，杨吉，等. 内蒙撰山子金矿赋存规律及成矿预测[J]. 长春科技大学学报， 2000，1：32-35.
　　[2] 邵济安，杨进辉，等. 记载了早中生代壳幔演化的赤峰-凌源地质走廊[J]. 岩石学报，2011，27（12）：
　　[3] 阴翠珍，等. 撰山子金矿床石英的特征与含金性的关系[J]. 太原理工大学学报，2002，33（3）：315-323.
　　[4] 阎志军，阴翠珍，孙洪礼，张林，姚香，等. 撰山子金矿田燕山期花岗岩特征及其与金矿的关系[J]. 黄金， 1997，2（2）：8-15.
　　[5] 毛景文，王志良. 中国东部大规模成矿时限及其动力学背景的初步探讨[J].矿床地质.2000，19（4）：289-297.
　　[6] 毛景文，谢桂青，张作衡，李晓峰，王义天，张长青，李永峰.中国北方中生代大规模成矿作用的期次及其地球动力学背景[J].岩石学报， 2005.21（1）：169-188.
　　第一作者简介：
　　阚佳强 （1986― ）：石家庄经济学院硕士研究生，矿物学、岩石学、矿床学专业，主要研究方向为矿床学与矿床地球化学。
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