辽宁白云金矿床地质特征、成矿规律与成矿模型
doi: 10.20008/j.kckc.202505007
张志超1,2 , 王玉往1,2 , 李德东1,2 , 邱金柱3 , 刘俊利3 , 王幻1,2 , 岳鹏军1,2
1. 北京矿产地质研究院有限责任公司,北京 100012
2. 中国地质调查局矿产资源绿色评价研究中心,北京 100012
3. 辽宁有色地质局一〇三队,辽宁 丹东 118008
基金项目: 本文受深地资源勘查开采项目(2018YFC0603804)和紫金矿业集团股份有限公司项目(KCDZKCY-2022-048)联合资助
Geological characteristics, metallogenic regularity and metallogenic model of Baiyun gold deposit in Liaodong peninsula, Eastern Liaoning Province
ZHANG Zhichao1,2 , WANG Yuwang1,2 , LI Dedong1,2 , QIU Jinzhu3 , LIU Junli3 , WANG Huan1,2 , YUE Pengjun1,2
1. Beijing Institute of Geology for Mineral Resources Co., Ltd., Beijing 100012 , China
2. Research Center for Green Evaluation of Mineral Resources. CGS, Beijing 100012 , China
3. 103 Branch of Non-ferrous Geological of Liaoning Province Co., Ltd., Dandong 118008 , Liaoning, China
摘要
青城子矿集区是辽东地区重要的Pb-Zn-Au-Ag多金属矿集区,白云金矿床位于青城子矿集区内,是区内重要的大型金矿床。本文通过野外地质调研和显微镜下观察,总结出不同类型矿石以及矿物组合的空间分布规律,硅钾蚀变岩型矿石分布于矿区东部、中部和西部地区;石英脉型矿石分布于矿区中部和东部。矿区东部矿石中含较多的黄铁矿、石英、黄铜矿;西部矿石中含较多的黄铁矿、石英、钾长石。本文进一步提出白云金矿床成矿作用特征标志,包括围岩蚀变标志、地层标志、构造标志、岩浆岩标志、地球物理标志和地球化学标志,并建立了白云金矿床的成矿模型。
Abstract
Qingchengzi orefield is an important Pb-Zn-Au-Ag polymetallic orefield in the Liaodong peninsula, and Baiyun gold deposit is located in the Qingchengzi ore concentration area, which is an important large-scale gold deposit in the area. This paper explores the spatial distribution pattern of different types of orebody and mineral combination, based on detailed field and microscopic observations. The silica-potassium altered rock type orebody develops in the eastern, central and western areas of the mining area. The quartz vein type ore develops in the central and eastern part of the mine area. There are more pyrite, quartz and chalcopyrite in the orebody from the eastern of the mining area, and more pyrite, quartz and potassium feldspar in the orebody from the western of the mining area. The metallogenic regularity of the Baiyun deposit is summarized, which includes surrounding rock alteration, stratigraphic, structural, magmatic, geophysical and geochemical characteristics, and the metallogenic model of the Baiyun gold deposit is established.
0 引言
中国每年可产340 t金,是世界上产金量最多的国家(曾庆栋等,2012Deng and Wang,2016)。中国金矿床主要分布于中亚造山带、华北板块、秦岭— 祁连—昆仑造山带、三江造山带、华南板块(曾庆栋等,2012Deng and Wang,2016)。成矿时代一直从寒武纪延续到新生代。矿床类型主要有造山型、斑岩和矽卡岩型、类卡林型、岩浆热液型金矿、富金 VMS型金矿(Deng and Wang,2016)。
近年来,国内学者越来越倾向于认为包括胶东、小秦岭、燕辽及辽吉东部的很多造山型金矿床成矿作用与岩浆热液作用更为密切(王义天等, 2010曾庆栋等,2012)。该类矿床多产于造山运动的中、晚期及陆块活化期的中酸性、酸性和偏碱性岩浆活动区。矿床(体)与这些岩浆岩在时间上、空间上、成因上有密切联系(叶天竺等,2017; 贾润幸和方维萱,2024王世权等,2024)。矿床所在地区往往有同期中深成侵入岩体出露,地表未见同期侵入岩的矿区,常见大量中酸性脉岩发育,深部可能存在隐伏侵入体。岩体一般具有多期次侵位的特点,金的成矿时间略滞后于岩体的侵位时间(叶天竺等,2017; 贾润幸和方维萱,2024王世权等, 2024)。赋矿围岩种类较多,包括太古宙到新生代的变质岩、火山岩、沉积岩及侵入岩,围岩一般含碳和黄铁矿等物质(胡伦积,1982栾世伟,1987叶天竺等,2017)。
白云金矿床位于辽东地区青城子矿集区内,是区内超大型的金矿床(郝立波等,2017杨凤超等, 2017王玉往等,2017)。白云金矿床蚀变发育且具有分带性,矿化中心主要发育钾长石化、硅化和黄铁矿化等蚀变,向外逐渐过渡为绢云母化、绿泥石化等褪色化蚀变。成矿流体主要为中低温,低盐度,NaCl-H2O-CO2流体(郝立波等,2017杨凤超等, 2017Zhang et al.,2020),矿床成矿物质来源于地层和岩浆(郝立波等,2017杨凤超等,2017),成矿流体来源于岩浆水和大气水,流体混合和围岩蚀变过程中的水岩反应致使金的沉淀(郝立波等,2017杨凤超等,2017张志超等,2020Zhang et al.,2020)。本文在前人研究工作的基础上,通过野外和显微镜下的详细观察,重新梳理了不同类型矿石以及矿物组合的空间分布规律,总结了矿区的找矿标志,建立了白云金矿床的成矿模型,模型中重点补充了成矿机制方面的相关研究成果。
1 区域地质
辽东地区是华北板块上重要的成矿区域,位于鸭绿江断裂和郯庐断裂之间(图1a)。该区域经历了复杂的构造演化,形成了重要的 Pb-Zn-Au-Ag-Mo矿集区。辽东地区东部为鸭绿江断裂,北部为郯庐断裂(Suo et al.,2010)。
青城子矿集区是辽东地区重要的 Pb-Zn-Au-Ag多金属矿集区。该区产有众多铅锌矿床、金矿床和银矿床,主要包括白云金矿床、小佟家堡子金银矿床、杨树金银矿床、桃源金银矿床、白云大三道沟金银矿床、林家三道沟金矿床等(图 1b;王玉往等, 2017)。地层主要为古元古界辽河群高家峪组、大石桥组和盖县组,局部见中生代的小岭组(图 1b)。 高家峪组主要由片岩、板岩和大理岩组成;大石桥组主要由大理岩、片岩、透辉岩和浅粒岩组成,是区内铅锌矿床的主要赋矿层位;盖县组主要由片岩和变粒岩组成,是区内金、银的主要赋矿层位;小岭组主要由流纹质和安山质火山岩、凝灰岩、角砾岩组成(王玉往等,2017周国超,2017)。青城子矿集区构造主要以断裂为主;断裂构造以北西向为主,近东西向次之(周国超,2017)。区内发育古元古代、印支期和燕山期的岩浆岩(Yu et al.,2009王玉往等,2017)。古元古代岩浆岩发育于矿区的东南部,岩性为碱长花岗岩和斜长花岗岩。印支期岩浆岩最为发育,以酸性脉岩为主,岩性主要为斑状花岗岩和花岗斑岩。燕山期岩浆岩主要位于矿集区的西部,主要以花岗斑岩和二长花岗岩为主(Yu et al., 2009张朋等,2019刘永俊等,2020张志超等, 2020)。
1辽东地区构造纲要图(a)和青城子矿集区地质简图(b,据王玉往等,2017Zhang et al.,2019修编)
2 矿床地质
白云金矿床位于青城子矿集区内,是区内重要的大型金矿床,金储量达 33 t。矿区主要出露辽河群大石桥组三段、盖县组和第四系(周国超,2017郝立波等,2017Zhang et al.,2019张志超等, 2020)。大石桥组三段岩性为白云石大理岩、大理岩、透闪片岩和斜长角闪片岩。盖县组岩性为黑云母片岩、黑云变粒岩、浅粒岩、透闪变粒岩、矽线石云母片岩,白云金矿床矿体赋存在该地层中。第四系由砾石、砂和黏土等冲积、坡积物组成(周国超, 2017郝立波等,2017Zhang et al.,2019张志超等, 2020)。
矿区主体构造以东西向为主,同时还发育北西、南北向断裂,属于次级断裂,主要以破碎带的形式出现(图2)。东西向和北西向断裂是矿区内的主要控矿构造,控制着矿区矿体的空间分布。北西向断裂走向290°~330°,倾向南西,倾角30°左右,宽1~20 m,延长大于 2 km,控制着花岗斑岩和闪长玢岩脉及矿体的空间展布,是矿区内重要的控岩构造 (周国超,2017杨凤超等,2017曾庆栋等,2019;张栓宏等,2020)。南北向断裂为成矿后的断裂,可见矿体被该断裂切割并错动(Zhang et al.,2019)。
矿区内无大规模岩体出露,脉岩发育,岩性包括闪长玢岩、石英斑岩、煌斑岩、花岗斑岩、二长斑岩和辉长岩等(曾庆栋等,2019)。岩浆岩形成的先后顺序为辉长岩、花岗斑岩、石英斑岩、闪长玢岩、煌斑岩。石英斑岩和花岗斑岩与矿体近同期形成 (李德东等,2016)。野外地质调查发现,在矿体上下盘附近往往会有石英斑岩的出现,石英斑岩中也见有黄铁矿。花岗斑岩产状一般与矿体产状相同,位于矿体的上下盘,但距离矿体相对较远,花岗斑岩中也常见有黄铁矿。在辉长岩、闪长玢岩、煌斑岩和二长斑岩中很少见黄铁矿。这也说明了石英斑岩和花岗斑岩与成矿成因关系密切。
白云金矿区分布有 1、2、7、11、40、60 等矿脉群 (图2),矿脉群均由多条矿(体)脉组成。矿区内围岩蚀变发育且具有明显的蚀变分带现象,以矿体为中心向两侧依次为硅钾化蚀变带、(黄铁)绢英岩化蚀变带、绿泥石化蚀变带(张志超等,2020)。
2白云金矿床地质简图(据Zhang et al.,2019修改)
3 矿体及矿石特征
3.1 矿体特征
金矿体呈似层状、脉状或扁豆体状。矿体总体走向近东西(110°~290°),倾向南西,倾角 20°~45° (杨凤超等,2017周国超,2017曾庆栋等,2019;张栓宏等,2020;张志超等,2020)。白云金矿床各矿体特征如下:
1 号矿脉群走向近东西,倾向南,倾角20°~45°,矿体延长40~800 m,延深100~600 m,矿体垂厚一般为0.50~9.77 m,主要为硅钾蚀变岩型矿石(图3)。
2 号矿脉群走向近东西,倾向南,倾角 20°~60°,矿体延长80~1000 m,延深80~600 m,矿体垂厚一般为 0.57~10.91 m,矿化类型主要为硅钾蚀变岩型和石英脉型,以蚀变岩型为主。
7 号矿脉群走向近东西,倾向南,倾角 20°~40°。矿体长 170 m,延深 300 m,垂厚 1.00~2.52 m,矿化类型主要为硅钾蚀变岩型。
11 号矿脉群走向近东西,倾向南,倾角 20°~40°,矿体延长 50~600 m,延深 50~600 m,矿体垂厚一般为 0.46~16.24 m,矿化类型主要为硅钾蚀变岩型,局部有石英脉型发育。
40 号矿脉群走向近东西,倾向南;或者走向北西,倾角南西。矿体延长 80 m,延深 70~80 m,矿体厚度为 1.03~2.56 m,矿化类型为硅钾蚀变岩型。 60号矿脉群走向近北西,倾向南西,倾角 36°~45°,矿体垂厚为 0.84~17.45 m,矿化类型为硅钾蚀变岩型和石英脉型,以蚀变岩型矿化为主。
3白云金矿床1号矿脉群勘探线剖面图(据于宁和兰奎斌,2013修改)
3.2 矿石特征
白云金矿床的矿化类型主要为硅钾蚀变岩型和石英脉型,其中以硅钾蚀变岩型矿石为主。硅钾蚀变岩型矿石分布于矿区东部、中部和西部地区; 石英脉型矿石分布于矿区中部和东部,主要发育于 2 号、11 号和 60 号矿脉群中。在垂向上,硅钾蚀变岩型矿石与石英脉型矿石相间出现,硅钾蚀变岩型矿石范围较大,目前石英脉型矿石仅零星出现于标高 400~500 m、0~200 m。金主要以自然金和不可见金形式产出,黄铁矿为主要的载金矿物(Zhang et al.,2019张志超等,2020)。
蚀变岩型矿石,主要产于硅钾蚀变岩中,为矿床内的主要矿石类型。矿体与围岩为渐变关系,没有明显界线。该类型矿石的原岩为矽线石云母片岩,矿化连续性好,矿化主要表现为黄铁矿化,呈浸染状分布(图4a)。
石英脉型矿石,发育规模相对较小。矿体往往呈脉状或透镜状产出,与蚀变岩型矿体互层,同时发现石英脉型矿体穿插蚀变岩型矿体,说明石英脉型矿石形成时间比蚀变岩型略晚。石英脉型矿体中见有明金产出,且其平均品位比蚀变岩型矿体高。矿体与围岩接触界限清晰。矿化主要为黄铁矿化,呈浸染状分布(图4b)。
4白云金矿床矿石类型
a—蚀变岩型矿石手标本照片;b—石英脉型矿石手标本照片;Py—黄铁矿
矿石构造主要有浸染状构造和脉状构造等。矿石结构主要包括结晶结构、固溶体分离结构、交代结构、不等粒压碎结构、填隙结构、包含结构等。
矿石金属矿物主要为黄铁矿,次要为磁黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿、银金矿,也可见少量斑铜矿、黝铜矿、辉铜矿、自然金、自然银、自然铋、磁铁矿、辉钼矿等矿物;非金属矿物主要为石英、钾长石、方解石、绢云母、绿泥石等矿物(图5)。
5白云金矿床矿物显微特征镜下照片
a—钾长石、黄铁矿显微镜下照片;b—石英、钾长石显微镜下照片;c—石英、方解石、黄铁矿显微镜下照片;d—黄铁矿、绢云母显微镜下照片; e—黄铁矿显微镜下照片;f—黄铁矿、黄铜矿显微镜下照片;Py—黄铁矿;Kfs—钾长石;Ccp—黄铜矿;Q—石英;Cal—方解石;Ser—绢云母
蚀变岩型和石英脉型矿石具有不同的矿物组合。蚀变岩型矿石分布于矿区东部、中部和西部,主要矿物包括石英、钾长石、黄铁矿、磁黄铁矿、方铅矿、闪锌矿、绢云母、绿泥石;石英脉型矿石分布于矿区东部和中部,主要发育于 2 号、11 号和 60 号矿脉群中,主要矿物组合为石英、钾长石、黄铁矿、黄铜矿、磁黄铁矿。
矿石中矿物组合存在一定的空间分布规律。通过野外和室内显微观察,对矿区东部(60 号矿脉群)和西部(1号和2号矿脉群)矿体中矿物组成和含量进行了统计分析,选取了 23 线西、19 线西、13 线和 7 线勘探线剖面钻孔进行详细的观察,勘探线控制了 1号矿脉群分布;选取 52线、64线和 76线勘探线剖面钻孔进行详细的观察,勘探线控制了60号矿脉群分布。 23 线西勘探线上钻孔 ZK23-5 西和 ZK23-6 西控制了矿体 1-15 的空间分布;19 线西勘探线上钻孔ZK19-7西和ZK19-6西控制矿体1-5和矿体 1-6 的空间分布;13 勘探线上钻孔 ZK13-6 和 ZK13-7控制矿体 1-1和矿体 1-11的空间分布;7勘探线上钻孔ZK7-12和ZK7-9控制矿体1-10和矿体 1-11 的空间分布。52 勘探线上钻孔 ZK052-3 和 ZK052-7 控制矿体 60-1 和 60-2 的空间分布;64 勘探线上钻孔 ZK064-4控制矿体 60-2、60-3和 60-3-1 的空间分布;76 勘探线上钻孔 ZK076-1 控制矿体 60-1 上平、60-1、60-1-1、60-2 的空间分布。结果如表1所示,东部矿体中含量较多的黄铁矿、石英、黄铜矿;西部矿体中含量较多的黄铁矿、石英、钾长石。其中东部矿体中钾长石的含量比西部矿体少,东部地区钾长石化强度明显低于西部地区,东部矿体中石英脉型矿体比西部多。在矿体形成的过程中,伴随有硅钾蚀变,且以硅化蚀变为主,显微镜下可见明显的石英含量高于钾长石含量。东部矿体和西部矿体中磁黄铁矿、方铅矿、闪锌矿、绢云母和绿泥石发育规模小,含量都较低,在矿区东部和西部矿石中的含量相差不大。
1白云金矿床东、西部矿石中矿物含量
注:东部矿体指白云金矿床60号矿脉群矿体,西部矿体指白云金矿床1号矿脉群矿体;+++—主要(>20%),++—次要(5%~20%),+—微量 (<5%)。
同一矿体在不同空间位置的矿物组合及含量相同,对 1 号矿脉群进行系统的野外及室内显微观察,选取 23 线西、19 线西和 13 线勘探线,对不同深度和位置的矿体进行观察,结果显示不同深度和位置的矿体矿物组合没有规律性的变化,矿物含量相近。矿石中矿物以石英、钾长石、黄铁矿为主,偶见黄铜矿。
青城子矿集区由东向西存在 Pb、Zn-Ag-Au 的矿化分带现象(王玉往等,2017)。经过详细野外地质调查和室内显微镜下观察,白云金矿床未见明显的元素分带现象。为了探讨不同元素在垂向的变化规律,选取了 ZK19-6 西和 ZK19-7 西 2 个钻孔中不同位置的硅钾蚀变岩样品,并对样品中的黄铁矿进行了电子探针分析工作,结果显示钻孔 ZK19-6 西矿体附近黄铁矿中Au、Ag、Cu、Pb相对含量高,Zn 相对含量低;钻孔 ZK19-7 西矿体附近黄铁矿中也有相同的变化趋势(图6)。
矿石中主要富集 Au、Ag 元素,成矿元素 W、Cd 也表现出明显富集。在1、2、70号矿脉群中Mo元素也较为富集,矿石中 Cu、Zn、Sn 元素含量一般较低 (郝立波等,2017)。此外,硅钾蚀变岩型矿石中的 Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Cd、Sb元素含量高于石英脉型矿石中的相应元素含量,W、Bi、Co、Ni 等元素含量相近;而石英脉型矿石的 Sn、Mo、As 等元素含量相对较高(周国超,2017)。
4 成矿规律
4.1 主要控矿因素
(1)地层的控矿作用。
高家峪组地层内或与岩体接触带产出有朱家堡子铅锌矿床;大石桥组地层是区内铅锌矿床的主要赋矿层位,产出南山、甸南、喜鹊沟等铅锌矿床; 盖县组地层是区内金、银的主要赋矿层位,产出白云金矿床、小佟家堡子金银矿床、杨树金银矿床、桃源金银矿床、白云大三道沟金银矿床、林家三道沟金矿床等(王玉往等,2017李健,2020)。
6白云金矿床钻孔ZK19-7西硅钾蚀变岩黄铁矿中的成矿相关元素含量变化(数据据张志超等,2020
白云金矿床矿体产于古元古界辽河群盖县组片岩中,靠近地层岩性接触结构面。该结构面主要为大石桥组大理岩和盖县组片岩的岩性界面,矿体往往产于接触界面附近的盖县组的片岩中。岩性界面为构造薄弱带,易产生张性空间,成矿流体容易进入该空间,因此,该结构面更易成矿,也是白云金矿床重要的找矿标志之一。
(2)岩浆岩的控矿作用。
青城子矿集区内岩浆岩形成于古元古代、印支期和燕山期,与矿集区内成矿作用有成因联系的是印支期岩浆岩。印支期岩浆岩主要为新岭和双顶沟岩体,其形成年龄分别为 225~220 Ma 和 224~218 Ma(周国超,2017李健,2020)。白云矿区花岗斑岩和石英斑岩的锆石年龄分别为(218.6±0.4) Ma 和 (218.5±2.9) Ma,与双顶沟和新岭花岗斑岩的成岩年龄在误差范围内一致(周国超,2017)。白云金矿床的石英40Ar-39Ar 年龄为 209~196 Ma(刘国平和艾永富,2000),黄铁矿 Re-Os 等时线年龄为(225.3± 7.0) Ma(张朋等,2016)。在时间上,岩浆活动与金成矿作用具有同时性,二者为同一构造岩浆热事件的产物,说明了印支期岩浆活动与成矿作用相关。
经过野外地表、坑道和钻孔的详细地质观察,发现金矿体与花岗斑岩及石英斑岩在空间上密切相关。此外,H-O-S-Pb 同位素分析结果显示岩浆是成矿作用重要的流体来源(郝立波等,2017杨凤超等,2017周国超,2017Zhang et al.,2019)。白云金矿床内花岗斑岩和石英斑岩与成矿作用关系密切。
侵入岩与地层接触的结构面也是白云金矿床的重要找矿标志之一。岩浆岩岩脉侵入造成的围岩裂隙,或岩体与围岩的接触面会产生构造破碎带,这些裂隙或断裂带均可以作为成矿流体贯入的成矿空间,矿体往往产于岩脉与围岩接触面附近。在白云矿区,脉岩与矿体在空间上具有密切的成因关系,特别是石英斑岩和花岗斑岩,表现为石英斑岩、花岗斑岩与地层接触部位附近往往有矿体的发育。
(3)构造的控矿作用
白云金矿床的控矿构造明显地受东西向推覆构造带的控制。矿体在构造带内呈脉状、层状—似层状产出,产状比较稳定,常见尖灭再现及分枝复合等特点,分布于推覆构造的主构造面附近。中晚侏罗世—早白垩世,受古太平洋板块北西向俯冲作用的影响,产生剪切作用而形成层间断裂(张性空间),层间断裂产生的张性空间内有燕山期脉岩侵位以及矿体侵位(杨凤超等,2017周国超,2017曾庆栋等,2019;张栓宏等,2020;张志超等,2020)。
白云矿区内形成的断裂构造是在逆冲推覆构造背景下形成的。该逆冲断裂带自东向西延伸>8 km,主断裂面倾向南,总体倾角在 30°左右,断层面呈舒缓波状,局部倾角可达 40°~50°(张栓宏等, 2020)。该逆冲断裂带控制了白云金矿床及其外围金矿体(脉)的空间产出范围。白云矿区的成矿构造主要为断裂构造,明显是在东西向推覆构造的背景下形成的。矿体在构造带内呈脉状、层状—似层状产出,产状比较稳定,常见尖灭再现及分枝复合等特点,分布于推覆构造的主构造面附近(张栓宏等,2020)。
断裂或裂隙结构面是白云金矿床另一个重要的找矿标志。主要是在逆冲推覆作用下,形成了矿区的断裂构造或层间裂隙。该断裂构造或裂隙处于张性空间,流体更容易富集和流动,更有利于成矿,该断裂控制矿区矿体、岩浆岩和蚀变的空间分布规律。
(4)矿化蚀变的控矿作用
蚀变岩型和石英脉型矿石空间分布呈以下特征:在水平方向上,蚀变岩型矿石分布于矿区东部、中部和西部;石英脉型分布于矿区东部和中部。在垂向上,硅钾蚀变岩型矿石与石英脉型矿石相间出现,硅钾蚀变岩型矿石范围较大,目前石英脉型矿石仅零星出现于标高400~500 m、0~200 m局部地区 (张志超等,2020)。
矿体不同位置的矿物组合空间分布有以下特征:矿区东部矿体中含量较多的黄铁矿、石英、黄铜矿;西部矿体中含量较多的黄铁矿、石英、钾长石。其中东部矿体中钾长石比西部矿体中少,东部地区钾长石化强度明显低于西部地区。
研究区硅化、钾长石化蚀变十分发育,矿体往往产于硅钾蚀变带中。黄铁矿化往往发育于矿体及其周围围岩中,一般黄铁矿含量高,则金品位越高。矿区内硅钾蚀变和黄铁矿化蚀变是明显的找矿标志。硅钾蚀变主要有近东西向和北西向,与矿区断裂方向相同,矿体往往发育于硅钾蚀变带内部。剖面尺度上,以矿体为中心向两侧发育蚀变分带现象,硅钾化蚀变带的延伸情况,能够为找矿预测提供依据。
4.2 成矿作用特征标志
本文总结了白云金矿床成矿作用特征标志,包括围岩蚀变标志、地层标志、构造标志、岩浆岩标志、地球物理标志和地球化学标志(表2)。
硅钾蚀变和黄铁矿化为主要的围岩蚀变标志,硅钾蚀变岩与成矿成因关系密切,是矿区重要的找矿标志;黄铁矿化蚀变也是重要的找矿标志之一,一般黄铁矿含量高,则金品位越高。硅钾蚀变带受构造控制,硅钾蚀变带的延伸方向是重要的找矿方向(张志超等,2020)。
2白云金矿床成矿作用特征标志
地层标志主要表现为:矿体产于古元古界辽河群盖县组片岩中,靠近大石桥组大理岩和盖县组片岩的岩性结构面成矿潜力巨大,该结构面是重要的找矿标志之一。北西和东西向构造是矿区的主要控矿构造,控制着蚀变、岩浆岩和矿体的空间展布,是矿区重要的找矿标志之一。岩浆岩(尤其是石英斑岩和花岗斑岩)与地层接触的结构面也是白云金矿床的重要找矿标志之一,矿体往往产于该结构面的附近。
断裂或裂隙结构面是白云金矿床另一个重要的找矿标志。东西向推覆构造的背景下形成了矿区的断裂构造或层间裂隙。该断裂构造控制矿区矿体、岩浆岩和蚀变的空间分布规律。
地球物理解译发现深部隐伏岩体部位是找矿的重点区域。1∶5 万重力资料解译,在白云金矿天桥岭地区存在 1 处中等重力异常集中区,推测其深部存在隐伏岩体,在白云金矿西南部推测深部在 1000~1500 m 存在隐伏岩体,同时在白云金矿 11-4 和70-1号矿带深部,即白云大队和南关井崖地区解译出2处浅部隐伏岩体。白云金矿外围分布较密集的推断岩体(株),反映了该矿区深部可能存在较强的岩浆活动,说明白云金矿床深部成矿潜力巨大 (杨凤超等,2017周国超,2017曾庆栋等,2019;张栓宏等,2020)。
化探资料显示富集金元素的地层成矿潜力巨大。Au在高家峪组和大石桥组属于弱富集元素,在大石桥组三段五层和二段属于中等富集元素,在盖县组三段一层、三段二层、三段三层属于强富集元素(王玉往等,2017杨凤超等,2017周国超,2017曾庆栋等,2019Zhang et al.,2019;张栓宏等,2020; 詹勇和陈文庆,2020)。
原生晕异常显示白云金矿床南部和深部成矿潜力巨大。白云原生晕垂直分带序列从上至下是 W-Sn-Zn-Bi-Au-Cr-Ag-F-Mn-Ni-B-Mo-Pb-As-Cu-Co-Hg。该序列 Au、Ag 偏上,As、Hg 在下,Mo、 Mn居中,反映了该矿床叠加成矿特点,前缘晕元素位于最下方出现“反分带”现象,证明矿体向深部有延伸或下部还有盲矿。白云金矿床的最佳指示元素组合为 Au、Ag、Pb、As、Sb、Hg、B、W、Mo、Mn、Co。前缘晕特征指示元素为 As、Sb、Hg、B;近矿指示元素为 Au、Ag、Pb;尾晕指示元素为 Mo、Mn、Co。白云金矿床前缘元素As、B、Hg累加与尾晕元素Mn、Mo、 Co 累加比值成图,发现 Au、Ag、Pb 元素较高异常多位于深部,说明深部前缘元素起主导作用,更进一步说明了深部具有盲矿体的可能性(于宁和兰奎斌,2013王玉往等,2017杨凤超等,2017周国超,2017曾庆栋等,2019Zhang et al.,2019;张栓宏等,2020)。
7白云金矿床成矿模型
5 成矿模型
古元古代,郯庐断裂经历右旋剪切运动,区域构造演化形成了辽吉裂谷(Zhang et al.,2020),其形成时间为2.3~1.7 Ga或2.3~1.8 Ga(Duan et al,2014; Zhang et al.,2020)。1.9~1.88 Ga辽吉裂谷闭合发生碰撞造山,在古亚洲洋和古特提斯洋闭合和古太平洋与华北板块碰撞的双重作用下,形成了区域上北西西向构造(李三忠等,1996)。中生代,辽东地区处于同碰撞伸展的构造背景下,此时,古太平洋板块继续向华北板块俯冲,华北板块岩石圈发生了加厚和拆离作用,该过程中有大量岩浆上侵,在白云矿区内形成了大量的岩脉,包括花岗斑岩、石英斑岩、闪长岩、煌斑岩等。白云金矿床形成于三叠纪,成矿年龄为240~225 Ma(张朋等,2016Zhang et al., 2019)。此外,青城子矿集区内还发育一系列与岩浆作用成因关系密切的 Au-(Ag)、Pb-Zn、Mo 矿床 (Zhang et al.,2019李德东等,2021)。区域内三叠纪花岗岩和闪长岩年龄为230~210 Ma,与白云金矿床的成矿年龄近于同期(王玉往等,2017Zhang et al.,2019)。
成矿流体来源于深部岩浆,岩浆上涌过程中发生了流体不混溶作用(Zhang et al.,2020)。成矿物质来源于深部岩浆和盖县组地层。成矿流体呈弱酸性,且富含 CO2、Au 和 S,沿尖山子断裂及其次级断裂上侵。金以 Au(HS)2 的形式迁移,成矿流体与盖县组地层发生水岩反应,致使流体物理化学条件变化而发生金的沉淀,形成了白云金矿床(Zhang et al.,2020)。东西向和北西向次级断裂为矿区内控矿构造,控制着矿体、岩浆岩和硅钾蚀变带的空间展布(图7王伟等,2020)。
6 结论
(1)白云金矿床矿石具有一定的空间分布规律,硅钾蚀变岩型矿石分布于矿区东部、中部和西部地区;石英脉型矿石分布于矿区中部和东部。矿物组合也具有一定的空间分布规律,东部矿体中含量较多的黄铁矿、石英、黄铜矿;西部矿体中含量较多的黄铁矿、石英、钾长石。东部矿体和西部矿体中磁黄铁矿、方铅矿、闪锌矿、绢云母和绿泥石发育规模小,含量都较低,在矿区东部和西部矿石中的含量相差不大。垂向上,矿物组合没有规律性的变化。矿体附近黄铁矿中 Au、Ag、Cu、Pb 元素含量相对较高,Zn元素含量相对较低。
(2)白云金矿床矿体产于大石桥组大理岩和盖县组片岩的岩性界面附近的盖县组片岩中,该岩性界面是重要的找矿标志。金矿体与花岗斑岩及石英斑岩在空间上密切相关,侵入岩与地层接触的结构面也是重要的找矿标志。矿体受东西向推覆构造带的控制,断裂或裂隙结构面也是重要的找矿标志。矿体与硅钾蚀变和黄铁矿化成因关系密切,硅钾蚀变和黄铁矿化蚀变是明显的找矿标志。
(3)总结了白云金矿床成矿作用特征标志,包括围岩蚀变标志、地层标志、构造标志、岩浆岩标志、地球物理标志和地球化学标志。在此基础上,建立了白云金矿床的成矿模型。
致谢  野外工作得到了辽宁有色地质局一〇 三队工作人员、辽宁招金白云黄金矿业有限公司工作人员的帮助与支持;在此对他们表示最诚挚的谢意。
注释
① 于宁,兰奎斌.2013. 辽宁省凤城市白云大三道沟—荒甸子地质详查报告[R]. 丹东: 辽宁省有色地质局一〇三队.
1辽东地区构造纲要图(a)和青城子矿集区地质简图(b,据王玉往等,2017Zhang et al.,2019修编)
2白云金矿床地质简图(据Zhang et al.,2019修改)
3白云金矿床1号矿脉群勘探线剖面图(据于宁和兰奎斌,2013修改)
4白云金矿床矿石类型
5白云金矿床矿物显微特征镜下照片
6白云金矿床钻孔ZK19-7西硅钾蚀变岩黄铁矿中的成矿相关元素含量变化(数据据张志超等,2020
7白云金矿床成矿模型
1白云金矿床东、西部矿石中矿物含量
2白云金矿床成矿作用特征标志
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