Question

矿床成因及成矿机制讨论

Answer 1

一、矿床成因

野外调查及室内测试综合分析表明，金厂沟梁矿田范围内金厂沟梁、二道沟、长皋沟三个金矿床的矿床地质特征、矿化特征、矿石类型及结构构造、围岩蚀变特征等基本相似，成矿流体包裹体均一温度、盐度、密度以及估算的成矿压力、氢氧同位素特征、硫同位素特征、铅同位素特征也基本接近，它们围绕对面沟花岗闪长岩体分布，矿脉距离岩体在0.5～4 km范围内，成矿成岩时代相近，从时空上表明矿田内三个金矿床与对面沟岩体成因上有着密切的联系。对面沟花岗闪长岩成矿元素含量很高，其铅同位素特征与矿石中硫化物铅同位素一致，而且绝大部分矿石铅同位素和岩体的铅同位素投影在地幔铅演化曲线和造山带铅演化曲线之间靠近地幔铅演化曲线的一侧，反映了成矿物质中的铅绝大部分来源于下地壳或地幔。孙景贵（2006）对金厂沟梁含金矿脉中的黄铁矿进行流体包裹体He，Ar同位素测定，流体包裹体³He/⁴He比值为1.03～5.95 Ra，其值高于大气饱和水（1R/Ra）和地壳放射成因³He/⁴He的特征值（0.01～0.05 R/Ra），而低于地幔流体³He/⁴He的特征值（6～9R/Ra），也充分表明成矿流体有深部地幔的成分，本次通过对矿石硫化物硫同位素测定，矿石硫化物δ³⁴S变化于-2.8‰～2.3‰之间，极差为5.1‰，平均为-1.16‰，极差小，说明硫来源比较单一，δ³⁴S值在零值附近，具有岩浆硫的特征。含金黄铁矿²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb比值变化为16.824～17.317，²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb为15.302～15.480，208Pb/²⁰⁴Pb为36.849～37.706，投影到地幔铅演化曲线和造山带铅演化曲线之间靠近地幔铅演化曲线的一侧，反映出深部地幔和下地壳来源特征。H-O同位素结果显示，δ¹⁸O_水‰在2.2‰～7.8‰之间，平均4.9‰，δD为-108‰～62.4‰，平均-86‰，成矿流体主要来源于岩浆水，后期有大气降水的参与。含金石英脉流体包裹体均一温度范围为190～380℃，集中在240～340℃之间，平均293.8℃，盐度范围0.18％～8.81％NaCl_eq，平均3.79％NaCl_eq，密度0.58～0.90g/cm³，平均0.75g/cm³，成矿压力介于（169.81～986.07）×10⁵ Pa，平均705×10⁵ Pa，换算成相应的深度，静水深度为1.70～9.86 km，平均7.05 km，静岩深度为0.63～3.65 km，平均2.61km，说明成矿流体为中高温、低盐度、低密度流体，矿床形成于中-深成环境。流体液相组分中阴离子以Cl^-和 为主，阳离子以Na^＋、K^＋和Ca^2＋为主，气相成分以H₂O和CO₂为主，H₂O的含量在气相组分中占有绝对优势，成矿流体氧逸度为10^-29.65～10^-38.23Pa，硫逸度为-16.4～7.99Pa，pH在200℃时为5.69，形成弱酸性条件，E_h为-0.5965～0.482，弱还原条件（孙丽娜等，1992；刘纲等，1996），这种中高温、弱酸性、弱还原性的特点，决定了矿质活化，迁移和富集。对面沟细粒花岗闪长岩的成岩年龄138.7±1.2 Ma，与58号矿脉相互切穿的黑云粗安岩脉的年龄为131.7±1.1Ma，说明金厂沟梁金矿成矿发生在131 Ma左右，年龄仅相差6 Ma，这说明成矿发生在岩浆期后，含矿热液运移富集成矿元素而成矿。

总之，金厂沟梁金矿床与对面沟花岗闪长岩关系密切，矿液主要来源于岩浆，区内新太古代建平群变质岩含金丰度很高，金丰度值（7～42）×10^-6（王建平等，1992），为金矿原始矿源层，后期岩浆流体活动对金等成矿物质从中萃取，在H-O同位素图解有极个别落入变质水附近，也说明了这一点。在燕山期，对面沟岩浆活动将深部成矿物质带到有利构造部位，在运移过程中萃取一部分变质岩围岩中的成矿物质，最终在有利的环境沉淀而成矿，矿床成因为岩浆热液型金矿床。

二、成矿机制

区内新太古代建平群变质岩，金含量很高，在区域变质、混合岩化过程中，金等成矿元素发生了初步活化、迁移，为金矿的形成提供了初步的物质条件。后期由于特殊的大地构造环境，区内发生了多期次的构造-岩浆活动，引发了区内多期矿化作用。

海西中-晚期，古亚洲洋最终闭合，随后华北陆块北缘转入造山后的伸展环境，伴随着岩浆侵入和矿化作用的发生，本区也不例外，258.6±1.6 Ma～261.61±0.94 Ma在金厂沟梁南部侵入了二长花岗岩，此岩体后来发生了变形而片麻理化。

印支期华北克拉通北缘是一种晚造山或造山后的构造环境，在这种造山后的拉张环境下，本区金厂沟梁岩体和西台子岩体由地壳物质重熔或部分重熔而侵入，伴随着岩浆活动本区发生了一次钼矿化作用，但相对矿区西北部库里吐（萨力巴）钼矿的成矿作用本区不太强烈，没有形成工业矿床。

燕山早期，区域地质构造由东西向古亚洲洋构造域转换为北东—北北东向太平洋构造域，由于太平洋板块向西俯冲，导致本区产生陆内挤压及大断裂活动，从而导致大规模的岩浆活动与成矿作用。燕山早期在本区形成的岩浆岩包括二道沟矿区楼上石英闪长岩，其SHRIMP U-Pb年龄为161±1 Ma（苗来成，2003），形成于中侏罗世晚期，金厂沟梁矿区内石英斑岩脉的锆石LA-ICP-MS年龄154.68±0.45 Ma，形成于晚侏罗世中期。

燕山晚期中国东部发生大规模的岩石圈减薄作用（Fan and Menzies，1992；Menzies et al，1993；吴福元等，1999；翟明国等，2003；邓晋福等，2006；周新华，2009），这种减薄作用的结果可以导致陆壳，尤其是下地壳的重熔活化，发生了强烈的岩浆作用，并且导致壳-幔物质发生大比例混合，形成了大面积的花岗岩侵入体、火山岩和金（铜）矿床，华北克拉通北缘中段同整个中国东部大陆一样，形成了北东及北北东向的断陷盆地与基底隆起相间产出的构造格局，本次测定西对面沟花岗闪长岩复式岩株年龄为138.7±1.2 Ma～142.65±0.44 Ma，与58号矿脉相互切穿的黑云粗安斑岩脉的年龄为131.7±1.1 Ma，说明金厂沟梁金矿成矿发生在138～131 Ma之间，对面沟铜钼矿床的辉钼矿Re-Os年龄也在131 Ma左右，因此该矿床的成矿环境也应该是相对张性的大环境背景下发生的。在这种张性背景下，地壳发生破裂，岩浆活动进入高峰期，二道沟及金厂沟梁北部、西部发生流纹岩、流纹质火山碎屑岩以及粗安岩质岩浆先后喷溢，细粒花岗闪长岩、似斑状花岗闪长岩在金厂沟梁、对面沟相继侵入，并伴随各种岩脉包括花岗岩脉、闪长岩脉、石英斑岩脉、花岗斑岩脉等相继贯入，其中对面沟花岗闪长岩成岩深度较深，其形成深度大于5km（王建平等，1992），在侵入过程中，从深部带来丰富的成矿物质，在岩浆期后，深部含矿流体的大量积聚，在岩浆热和流体压力驱动下，小部分进入先成岩体断裂，迁移富集沉淀成矿，如长皋沟金矿的形成；其余大量含矿流体，与地下水、变质水混合，并在运移过程中萃取高丰度变质岩及部分火山岩中的成矿物质，形成富金流体，随物化条件改变，在合适空间发生沉淀成矿，最终形成现今这样的矿床，如金厂沟梁和二道沟金矿床。