Question

低硫浅成热液型金矿床

Answer 1

（一）主要成矿标志

此种类型金矿在浅成热液型金矿中所占比例最大，我国东部的华北地台北缘及东南沿海地区的大多数金矿以及西部古生代复合造山带的绝大多数金矿均属该类型，典型的金矿有黑龙江团结沟金矿，内蒙古-辽宁的金厂沟梁-二道沟金矿田、浙江治岭头金矿、新疆阿希金矿、马山金矿、甘肃南金山金矿等。

1.地质环境

区域地质背景多为成熟岛弧或活动大陆边缘，以及陆相火山岩地区坳陷与隆起的过渡地带（一般在坳陷区的边缘，有时可延伸到隆起区）。矿床多赋存于大陆活化带上叠式火山断陷盆地或复合造山带，以及与走滑断裂系有关的拉分火山盆地。大陆活化带的基底岩系为前寒武纪绿岩系；上部复合造山带的基底岩系为前震旦-早古生代的陆棚浅海相沉积岩。火山作用与成矿作用为同步型，成矿作用略晚于火山作用，时间间隔不长（零点几到几十百万年）。陆相火山岩地区，火山作用与成矿作用多为燕山期；海相、海陆交互相火山岩地区，两者均为海西期，但容矿围岩可以多种多样，既可以是火山岩、次火山岩、火山沉积岩，也可以是其基底变质岩。复合造山带的岩石组合为钙碱性的玄武质-安山质-英安质-流纹质，多数情况下为英安质-流纹质；大陆活化带的岩石组合为碱钙性玄武粗安质-粗安质-粗面质火山岩，成矿作用大多与火山岩同源的中酸性次火山岩有关。容矿岩石可以是喷发相、喷发沉积相、侵出相和岩颈相，也可以是次火山岩相的顶部。

2.矿床地质特征

控矿条件为破火山口系统和火山穹丘系统（放射状和环状裂隙系统，尤其是放射状裂隙系统），以及多组复合断裂构造。矿体一般与呈两个或多个方向发育的几个世代的断层或裂隙有关。

矿石自然类型一般为石英脉型，有时为热液角砾岩型和硅质岩型。矿物组合多为低温矿物，贱金属硫化物一般含量较高，主要矿物有白铁矿、辉锑矿、雄黄、雌黄、辰砂等，其次为银硫化物和硫盐，金矿物的成色相对较低。非金属矿物石英、绢云母、冰长石常见，绿泥石普遍。但在西部地区，由于成岩成矿时代较老，冰长石并不普遍存在，常转变为钾长石，进而转变成钾白云母和绢云母，在东部的某些矿床中，冰长石也有转变成钾长石的现象。矿床中不出现深成的明矾石，某些矿床出现的明矾石与成矿系统无关，是表生作用的产物。

蚀变通常以硅化、黄铁矿化和绢云母化为主，并围绕岩体或矿体具有一定的蚀变分带。典型的蚀变分带为：矿脉内的蚀变为硅化、冰长石化、绢云母化，由矿脉向外依次为钾长石化、硅化（绿泥石化）→绢云母化→泥化→青磐岩化。由于围岩的岩性和热液蚀变的物理化学条件变化以及热液系统的叠加作用，造成不同矿床的蚀变分带特征有一定的变化。在地表氧化带常见有漂白的围岩，褐铁矿，黄钾铁矾，针铁矿，含高岭石的泥化。

3.矿床地球化学特征

成矿热液蚀变温度一般较低，大多在120～300℃之间，但金的成矿温度多数在280～160℃。成矿早期温度可达300℃以上，但并没有金的形成，而是以形成贱金属为主。成矿晚期往往温度较低，也很少有金的形成，一般只沉积一些脉石矿物。

盐度一般较低，w（NaCl,eq）为1%～8%，多数＜5%。但在沸腾阶段可以暂时高达10%以上。在某些贱金属含量较高的金矿床中，其盐度相对偏高。

压力一般较低，为（100～400）×10⁵Pa，相当于深度为300～1200m左右。但多数在300～600m之间，少数可达1400m。

流体成分中，阳离子一般以K^＋和Na^＋为主，有时Ca^2＋较高；阴离子均以

为主，Cl^-次之。不同阶段的流体往往有所区别，同时流体成分也与其容矿围岩有关。

硫同位素指示了硫源复杂，既有岩浆又有基底变质岩和容矿围岩的硫源。不同的矿床其硫源不同，以某一种硫源为主。

铅同位素指示了与硫同位素相似的特征，即混合铅。其模式年龄一般介于火山岩成岩年龄和基底变质岩年龄之间。

氢、氧同位素组成表明，流体均以再平衡大气降水为主，成矿早期有一定的再平衡岩浆水，但成矿期及成矿后期则以大气降水为主。

地球化学显示，元素的垂直分带较为清楚，与现代热泉型金矿的元素分带相似，即上部到下部一般为As、Hg、Sb→Ag、Au→Bi→Pb、Zn→Cu等。围绕次火山岩体（脉）以及矿体也常具有一定的水平分带，但不同矿床，其分带存在一定的差异性。

（二）金厂沟梁-二道沟金矿田

1.地质环境

金厂沟梁-二道沟金矿田位于赤峰-开源大断裂和北东东向的承德-北票深大断裂之间，断裂的外侧是中生代坳陷区，即辽西坳陷区。本区北西部边缘为NE向延伸的中三家大断裂，是四家子火山盆地与努鲁尔虎隆起的分界断裂。

太古宙建平群为本区古老结晶基底，中生代侏罗-白垩纪于北票二道沟和罗罗营子-金厂沟梁上叠式盆地形成了沉积盖层。

本区太古宙建平群地层为小塔子沟岩组，其主要岩石类型为灰黑、灰绿色富铁镁质斜长角闪片麻岩夹斜长角闪岩及磁铁石英岩。变质程度为低角闪岩相，为花岗岩-绿岩带的一部分，其U-Pb同位素年龄为2258Ma。

中生界侏罗系中统兰旗组（J₂l）为一套英安流纹质火山岩。按岩性、岩相可分为上、下两部分：下部由英安流纹质熔结角砾岩、火山角砾岩组成；上部为灰紫、灰黄色流纹岩、球粒流纹岩夹流纹质角砾熔岩，流纹岩的U-Pb年龄为（145+1）Ma。

区内侵入岩发育，包括中元古代的片麻状二长花岗岩，印支期末的花岗岩岩基与燕山期的一系列浅成侵入体和次火山岩墙。燕山期侵入岩体呈岩株状产出，包括石英闪长岩、花岗闪长岩、似斑状花岗闪长岩和二长花岗岩。其中与成矿关系密切的是西对面沟花岗闪长岩岩体。

西对面沟花岗闪长岩呈岩株产出，出露面积4.16km²。岩株可以分为细粒等粒的边缘相和斑状中心相，两者呈渐变过渡关系。其边缘相中的三个锆石颗粒的分析结果几乎一致为131.2Ma，其黑云母K-Ar年龄为（128±2）Ma，其中心相花岗闪长斑岩的锆石U-Pb年龄为128.0～125.5Ma。另外，围绕西对面沟岩体还发育环状和放射状的岩脉。

区内与侵入有关的角砾岩为爆破角砾岩，众多的爆破角砾岩体在宏观上形成了围绕西对面沟岩体分布的弧形带状，这一弧形带在空间上正好与环状岩墙吻合。

燕山运动早期，断裂呈北西向和北北东向，古老东西向与北东向构造也有复活的特点。其中北西向构造控制了二道沟上叠式盆地中侏罗纪中酸性火山岩的分布。燕山运动晚期（白垩纪）构造岩浆活动减弱，在北西向与北东向断裂交汇部位侵入了对面沟花岗闪长岩。

由于后期抬升和剥蚀作用的影响，二道沟火山机构的火山口和火山锥都已剥蚀殆尽，现仅存火山管道相的次火山岩、浅成侵入体和断陷盆地中的火山岩、火山碎屑岩。

与岩浆上拱-喷发相关联，本区形成了锥状断裂系、环状断裂系和放射状断裂系的所谓火山-侵入穹隆构造（图3-1）。由于受东西向和北西向断裂的影响，本区火山-侵入穹隆构造发育得不那么典型。

图3-1　金厂沟梁-二道沟地区矿物组合空间分布规律图

1—第四系；2—白垩纪火山岩及其碎屑岩；3—侏罗纪火山岩及其碎屑岩；4—太古宙变质岩；5—石英闪长岩；6—花岗闪长岩；7—花岗闪长斑岩；8—片麻状花岗岩；9—黑云粗安岩；10—断层；11—矿化分带大致界线；12—矿脉；13—地质界线及推测界线；14—砂金；15—金矿靶区；16—金矿远景区。中心带：铜钼金矿化，黄铜矿＋辉钼矿。内带：冰长石-绢云母型金矿化，黄铜矿＋黝铜矿＋辉锑矿。中带：冰长石-绢云母型金矿化，黄铁矿＋紫水晶。外带：冰长石-绢云母型金矿化，方铅矿＋闪锌矿

2.矿床地质特征

根据矿化或矿体产出状态及其矿物组合特征将区内金矿化分为斑岩型铜-钼-金矿化和冰长石-绢云母型金矿化。

斑岩型铜-钼-金矿化主要呈环带状产于西对面沟中心岩体和岩体北部边缘。在岩体中，矿化主要产在两相岩石的过渡带附近，明显受密集节理带控制。岩体北部，矿化主要受片麻状二长花岗岩中的北西向断裂及片麻状二长花岗岩与老变质岩的接触带控制。

根据矿物组合的空间分布，矿区可分出四个矿化带，即中心带、内带、中带和外带。中心带为铜-钼-金矿化带，矿体呈似层状、浸染状和透镜状。据李福元资料（1989），主要矿化元素含量分别为铜0.3%～0.7%，钼0.0008%～0.07%，金（0.1～1）×10^-6，银（4～13）×10^-6。金属矿物以黄铁矿、黄铜矿和辉钼矿为主，见有少量的黝铜矿、斑铜矿和磁黄铁矿。脉石矿物主要是石英和绢云母。矿化具有一定的垂直和水平分带。由深到浅，由环带内侧到外侧，矿化表现为钼矿化→铜矿化→黄铁矿化，而矿石构造表现为微脉-浸染状→细脉-浸染状→较粗大的脉体。矿化带本身具有明显的硅化和绢云母化，局部为绿泥石化和高岭土化。然而矿化带所环绕的西对面沟岩体中心都有明显的钾化，包括钾长石化和黑云母化，在矿化带的外部岩相中，岩石则呈广泛而不均一的青磐岩化，构成了一个不太典型的斑岩矿化蚀变带。

内带、中带和外带为冰长石-绢云母型金矿化带，主要产于火山-侵入穹隆构造中，受火山-侵入穹隆构造控制，脉体也呈放射状和环状展布。金矿体一般产在距西对面沟岩株接触带500～4000m的范围内。容矿围岩具有多样性：金厂沟梁金矿的围岩以太古宙变质岩为主，少量为侏罗纪石英斑岩岩墙；二道沟金矿的围岩为侏罗纪火山岩、石英闪长岩和石英闪长玢岩；长皋金矿的围岩以印支期末的花岗斑岩为主，少量为侏罗纪-早白垩世的闪长玢岩和正长斑岩等。

区内三个金矿床矿石的矿物组成具有相似性，金属矿物以金属硫化物为主，包括黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、黝铜矿、辉锑矿、白铁矿、辉铜矿、斑铜矿、辰砂、雄黄、辉铅铋矿、辉银矿、脆硫锑矿、毒砂和磁黄铁矿（微量）和金银互化物。其中以黄铁矿含量最高，可达90%以上。非金属矿物以石英、绢云母和绿泥石为主，其次为碳酸盐矿物、黝帘石和绿帘石，再次为萤石和冰长石。

金银矿物主要产于黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、黝铜矿和石英中。总体上，金银矿物以银金矿和金银矿为主。早期成矿阶段形成的黄铁矿中金的成色高，而晚期成矿阶段的金属硫化物中金的成色低（李绪俊，1988）。

本区围岩蚀变非常强烈，总体呈线性带状。三个矿床的蚀变由于其围岩岩性不同而显示出既有相似性又各具特色，金厂沟梁金矿围岩以角闪质岩石为主，蚀变强烈而广泛，以出现透闪石化、阳起石化、绿帘石化和绿泥石化为特色；二道沟和长皋金矿蚀变作用不如金厂沟梁强烈，一般为绢云母化、硅化、碳酸盐化和黄铁矿化等。在三个矿床中，冰长石化在金厂沟梁相对量大，而二道沟和长皋相对较少。

三个矿床围岩蚀变的共性：①均有明显的高、中、低温蚀变矿物组合，并出现冰长石＋绢云母典型低温矿物组合；②围岩蚀变具有分带性，由蚀变带中心向外为硅化→浸染状钾长石＋黑云母化→绿泥石＋绢云母（冰长石）化→青磐岩化；③黄铁矿化和硅化在三个矿床中都广泛存在，且其形成温度范围和空间分布范围都比较大；④不同期的蚀变在空间上皆存在叠加现象。

3.流体包裹体和稳定同位素地球化学

金厂沟梁金矿的石英包裹体均一温度变化在237～359℃之间，二道沟金矿均一温度为213～298℃。前者相对偏高，这可能与剥蚀深度不同有关。

流体包裹体成分分析表明，从早期到晚期，阳离子均以Na^＋、K^＋为主，阴离子除细粒石英-黄铁矿阶段为F^-和

外，其余以Cl^-和

离子为主。在气相中，H₂O占主要地位，其次为CO₂，流体盐度非常低，NaCl含量一般小于3%～5%。

区内黄铁矿的硫同位素测试结果表明，δ³⁴S变化在-9.41‰～＋1.95‰，其δ³⁴S_∑S变化在-2.81‰～＋8.64‰之间，其中围岩蚀变中黄铁矿δ³⁴S_∑S为负值，富轻硫，而矿体中的黄铁矿δ³⁴S_∑S为正值，富重硫。

金厂沟梁金矿的δ³⁴S_∑S值平均小于＋4.0‰，二道沟金矿的δ³⁴S_∑S平均小于8.45‰，长皋金矿δ³⁴S_∑S平均值小于8.51‰。金厂沟梁金矿的δ³⁴S_∑S值最低，主要与其围岩的性质有关，其围岩为花岗绿岩带中的拉斑玄武岩类，其中硫为幔源硫，这些硫与热液混合的结果使δ³⁴S_∑S值偏低。长皋金矿和二道沟金矿围岩分别为花岗斑岩和酸性火山岩，围岩中的硫相对富集重硫，从而导致混合δ³⁴S_∑S偏高。

矿石铅同位素组成范围为²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb为16.8320～17.458,²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb为15.272～15.741,²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb为36.8257～39.21，反映了较大的变化范围，为非正常铅。二道沟金矿围岩为侏罗纪流纹岩和石英闪长岩等，长皋金矿围岩为晚三叠世花岗斑岩，矿石中铅同位素具有较多的放射性成因铅。金厂沟梁金矿围岩主要为太古宙片麻岩，但矿脉与中生代岩墙紧密相伴，矿石铅也具有较多的放射性成因铅，但相对前两者略少。如果将铅同位素组成投影到²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb-²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb图解上，它们近似线性排列。显然，该线是一个混合线，铅部分来自前寒武纪片麻岩，部分来自中生代岩浆岩。

二道沟金矿的δ¹⁸O_H2O为-5.58～＋1.30，反映了其热液中的水主要为大气降水。对蚀变围岩的氧同位素组成分析表明，由新鲜岩石到蚀变岩石，δ¹⁸O多数降低，这种变化表明，蚀变作用是大气降水引起的，亦即大气降水在热液蚀变中起着主要作用。

金矿体在西对面沟切割了花岗闪长岩岩体（128～131Ma），而在金厂沟梁金矿，矿体又被黑云粗安岩岩墙（123Ma）切割。因此矿床的形成时代应在123～128Ma之间。

（三）阿希金矿

阿希金矿位于新疆伊宁县境内，产于吐拉苏火山盆地中。吐拉苏火山盆地是西天山北段晚古生代构造-岩浆成矿带的重要组成部分。盆地基底具双层结构，下部构造层为前震旦系结晶基底，上部构造层为未变质的震旦-早古生界陆棚浅海相沉积岩系。

1.矿区地质特征

矿区内出露的地层为下石炭统大哈拉军山组和阿恰勒河组（图3-2），前者主要为一套陆相中-中酸性火山碎屑岩-火山岩建造；后者为一套浅海相碎屑岩-碳酸盐岩建造，并以角度不整合覆于前者之上。

矿区以断裂构造为主，褶皱构造不发育。断裂构造以南北向断裂为主，北西向次之，少量东西向，后者属基底断裂，对本区构造格架起着控制作用；前者多是经向基底断裂的再现。

阿希矿区古火山机构为一中心式喷发中心--破火山口，在地面磁测图上呈一典型的椭圆形之环状磁异常带，通过化极和深部延拓表明，深部也存在环状构造和放射状断裂。阿希金矿正处于该环状构造西部边缘。

矿区以火山断裂为主，已发现的火山断裂大体可分为放射状、环状和不规则状三组。

图3-2　阿希矿区地质图

1—下石炭统阿恰勒河组凝灰质砂岩、灰岩；2～8—下石炭统大哈拉军山组：2—安山质角砾熔岩，3—石英角闪安山玢岩，4—安山质火山角砾岩，5—集块角砾岩，6—安山岩，7—晶屑岩屑凝灰岩，8—安山质凝灰岩；9—长石斑岩；10—断裂及编号；11—产状；12—金矿体及编号

2.矿床地质特征

阿希金矿近南北向展布的矿（化）带由七个主要矿体构成（图3-2），其中西矿带有四个主要矿体（编号I至Ⅳ），呈近南北向略向南西凸出的弧形展布，为阿希金矿床的主体。目前划分为两个矿段，北段由I号矿体构成；南段由Ⅰ至Ⅳ号矿体构成。东矿化带距西矿带400m，主要由3个右型斜列小矿化体（编号V至Ⅶ）构成。在西矿带东侧阿恰勒河组底部砾岩中，尚有沉积砾岩型的矿化。现以西矿带为例阐述如下：

Ⅰ号矿体位于火山机构西缘F₂断裂上盘之石英闪长安山玢岩中，总体呈北东10°方向延伸，倾向东（110°±），倾角85°～55°。为一上宽下窄，上陡下缓，在平、剖面图上具有膨缩、分支、向深部逐渐变薄乃至尖灭的脉状矿体。矿体总长大于1000m，最大斜深450m，最大厚度35m，一般厚11～15m。

矿体由石英脉型和蚀变岩型矿石组成，具垂直分带现象，顶部为古风化壳及近代风化壳，构成铁帽，由氧化和半氧化矿石组成；其下是以胶结状石英-玉髓为主的硅帽；再下为胶结状矿石组成的主矿带。石英-碳酸盐脉、石英-硫化物脉为后期叠加产物。

围岩蚀变按成因可分为两大类：一类是与火山活动过程中火山热液有关的自变质作用；另一类是与火山期后成矿热液有关的近矿蚀变作用。前者主要表现为面型的绿泥石化、碳酸盐化，与金矿关系不大；后者主要表现为线型的硅化、绢英岩化、粘土化以及绿泥石化、碳酸盐化，与金矿化关系较密切。除此之外，矿区尚普遍存在黄铁矿化及冰长石化。蚀变带在空间上呈现有规律的对称带状分布，以矿（化）带（矿体）为中心向两侧（上、下盘）依次为硅化带、（黄铁）绢英岩化-粘土化带、绿泥石化带；其蚀变强度由内而外由强变弱，一般矿体上盘蚀变带较宽，可达50m以上，下盘略窄，且由地表向下，随金矿化体的变小，蚀变带宽度也变窄。

矿物组分复杂，现已发现矿物达40余种，除金、银矿物外，主要金属矿物有黄铁矿、白铁矿、毒砂、磁黄铁矿、闪锌矿、黄铜矿。主要脉石矿物有石英、玉髓、伊利水云母、绢云母、菱铁矿、方解石、白云石（铁白云石）、绿泥石等，次要有冰长石、重晶石等。

在不同类型矿石中，金矿物的形态基本相同，绝大部分呈他形晶，且主要呈不规则粒状（为主）、浑圆状和片状，其次为棒状、树枝状和发状等，个别呈自形。

根据电子探针分析结果，金矿物金含量在84.26%～53.6%之间，含银量在13%～45%，此外，尚有Fe、Mn、Cu、Cd、Sb、As、Zn等多种微量元素。通过34件样品统计，金的成色在866～544之间，其中以800～700者为主（约占53%）。

根据矿石中矿物的共生组合、产出特征及其相互关系，将本期成矿作用划分为四个成矿阶段，即灰白色石英脉-硅化阶段，烟灰色石英脉-硅化阶段，石英-硫化物阶段，石英-碳酸盐脉阶段。

阿希矿区所采的五个岩石、矿石样品（英安岩、烟灰色含金石英脉和碳酸盐石英脉），进行全岩K-Ar同位素年龄测定结果，多数集中在324.4～338.2Ma之间，证明阿希金矿成矿时代应为石炭纪维宪世。

3.矿床地球化学

测定的45个流体包裹体均一温度集中在120～180℃间，统计结果，塔式分布特征明显，峰值为150℃左右，说明阿希金矿不同期次矿化过程中成矿流体温度基本一致。

利用邵洁涟的经验公式，计算而获得的成矿压力为（73～218）×10⁵Pa，集中分布于100×10⁵Pa左右。若以岩石静压力250×10⁵Pa换算，其成矿深度为400～500m。

流体盐度变化范围为0.35%～9.6%，平均为3%。

矿物包裹体的液相主要成分有K^＋、Na^＋、Mg^2＋、Cl^-、

，而Ca^2＋、F、

只在部分样品中见到。气相成分中以H₂O为主，几乎都在95%以上，其他主要成分为CO、CH₄、N₂、H₂、CO₂，而O₂在部分样品中见到。液相成分中K^＋含量最高。

金矿石中黄铁矿δ³⁴S值变化范围为＋0.95‰～＋10.15‰之间，平均为4.93‰，属于“重硫型”，反映黄铁矿形成时的环境属较封闭的还原环境，各样品的δ³⁴S值较接近，说明它们在形成时环境相似且较稳定。

阿希金矿δ¹⁸O_H2O全是负值，其变化范围为-9.839‰～-2.579‰，显示大气降水的特征，结合δD值-59‰～-115.6‰推知，阿希金矿热液中的水主要是大气降水。

在²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb-²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb构造模式图解上，安山岩有明显的线性排列，说明它基本上是由不同来源铅按不同比例混合而成，其投影点大部分落在造山带附近；铅锌矿和长石斑岩中铅同位素数据投影点落入地壳铅平均演化曲线上：金矿石中铅介于地幔和造山带铅之间。

总之，金矿石、安山岩、安山玢岩中铅与铅锌矿、长石斑岩中铅同位素组成不同，前者（矿石和火山岩中铅）均为造山带铅，有幔源铅加入，后者均为上地壳铅。说明金矿石和围岩（安山岩、安山玢岩）有共同的铅源，铅来源于火山岩，从而推测金矿质亦可能来源于火山岩。