大興安嶺三道灣子金礦床地質特征及成礦流體來源

三道灣子金礦位于黑龍江省北部。20世紀90年代末，通過區域地質調查和鑒定，我們在呼達河-洪業家燕山金成礦帶發現了石英脈金礦床。該成礦帶還有洪葉家金礦床、傲山金礦化點、三道灣子銅鉬礦化點等。這些礦床和礦化點主要分布于工作區西南、東北及北部,從納金口子至傲山一帶呈北東向展布,構成一明顯的礦化帶。三道灣子金礦床的發現是該成礦帶的一個重大突破,有力地說明了區域地質調查及土壤地球化學測量工作方法在淺覆蓋區的應用效果是顯著的,也為進一步找礦拓展了空間。1山地西部中、沿海地區三道灣子金礦大地構造位置屬大興安嶺早古生代陸源增生構造帶,多寶山奧陶紀島弧型活動帶東南緣,大興安嶺中段華力西、燕山期銅(鉬)、鐵(錫)、鉛、鋅、金、銀成礦帶東部。本區處于西伯利亞板塊東南海西大陸邊緣,中生代以來主要受濱太平洋構造域構造活動影響,斷裂構造發育。主要構造線方向有北東向、北西向和近東西向,控制了區內巖漿活動及成礦作用。區域火山活動頻繁,火山巖極為發育,可劃分為中-晚侏羅世塔木蘭溝期和早白堊世光華期,為活動大陸邊緣陸相火山噴發環境。2礦床的地質特征2.1晚三疊世三道灣子金礦床礦區出露的地層主要為:侏羅系中-上統塔木蘭溝組(J2-3tm),其展布方向為北東向。主要巖性自下而上為粗安巖、安山巖、安山質火山角礫巖等,巖相以噴溢相和爆發空落相為主。該組巖石呈噴發不整合覆蓋于三道灣子單元(T3sd)二長花崗巖之上,為近礦圍巖,巖石含金背景值較高(安山巖原巖光譜分析表明金含量為115×10-9,銀含量為1.005×10-6),中性巖石組合對成礦極為有利。白堊系下統光華組(K1gh)巖石主要分布在礦區中部和北部。巖石組合為流紋質含角礫凝灰巖、火山角礫巖、凝灰巖、流紋巖等。厚度變化較大,以爆發空落相及噴溢相為主,覆蓋于塔木蘭溝組之上。礦區出露侵入巖主要為晚三疊世三道灣子巖體。單元巖石類型為中粒二長花崗巖。巖體區域上受東西向構造控制,形成于大陸抬升的晚造山階段,屬陸內坳陷型,為“I”型向“A”型過渡型花崗巖(據1∶5萬達音盧幅區域地質調查報告,2000年),系金礦化成礦前巖體。另外,礦區發育有兩條伊列克得期輝綠玢巖脈。傾向NW,傾角50°,呈脈狀產出。輝綠玢巖內未見蝕變、礦化,巖石較新鮮,說明輝綠玢巖侵入晚于金礦化,為成礦期后脈巖,對成礦有一定破壞作用。礦區內主要構造線方向為北西向,其次為北東向。已知的五條含金石英脈均為北西向。而北東向構造僅表現在礦區東部見兩條穿切蝕變帶、礦化體的輝綠玢巖脈。主控礦床構造為北西向,為容礦構造,地表呈舒緩波狀,具追蹤張性特征。長約800m,總體產狀為走向310°,傾向40°,傾角在53°～68°,另有多條與之平行的次級張裂隙,大致構成斜列式排列。三道灣子金礦床劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3個礦帶,沿走向延伸830m,寬1～70m,受控于北西向張性斷裂帶。Ⅰ號金礦帶在空間位置上與Ⅰ號石英脈基本一致(圖1)。金礦帶長510m,平均寬4.5m,最寬處10m,最窄處不足1m。石英脈在走向上呈反“S”形,有膨脹、狹縮現象,延伸基本穩定。石英脈總體走向北西310°,傾向40°,傾角較陡,在53°～68°之間。金礦化主要發生于石英脈中,共圈出7條礦體。Ⅱ號礦帶位于Ⅰ號礦帶南70m,產狀與Ⅰ號礦帶基本相同。礦帶長210m,平均寬0.56m,共圈出金礦體3條,規模較小。Ⅲ號礦帶位于Ⅰ號礦帶東約300m,礦帶長320m,平均寬70m。由含金石英脈群組成,產狀與Ⅰ號金礦帶大致相同。帶內共圈出金礦體12條。2.2脈石包裹金礦床礦石呈灰白色、淺灰色、黃褐色,半自型它型粒狀結構、碎裂結構、交代結構、包含結構,塊狀構造、角礫狀構造、局部呈網脈狀、細脈狀構造。礦石中金主要以銀金礦、自然金形式存在于石英顆粒間、裂隙中,另有極少量的脈石包裹金。脈石裂隙金占統計數的16.1%;粒間金占81.1%(其中脈石粒間金占8.2%,方鉛礦與輝銀礦粒間占49.1%,閃鋅礦與黃銅礦粒間18.4%,黃銅礦與閃鋅礦粒間5.4%);脈石包裹金2.8%。金礦物形態為角粒狀、葉片狀、針線狀、長角粒狀和枝杈狀。金礦物粒度集中于0.01～0.074mm中,占81.6%;>0.1mm占7.2%;<0.01mm占11.2%。礦石含金屬硫化物很少,為1.79%,且顆粒細小,種類有黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦、方鉛礦與輝銀礦,呈星點狀分布。脈石礦物有石英、玉髓、高嶺石、絹云母、綠簾石、綠泥石、方解石等。2.3圍巖蝕變特征根據三道灣子金礦體的產狀、礦物組合及礦物生成順序,將該礦床礦化分為3個階段,第一階段為石英-黃鐵礦化階段,早期成礦熱液沿構造帶充填交代,形成含少量黃鐵礦的石英脈體,為弱金礦化階段。第二階段為石英—金-多金屬階段,該階段成礦熱液交代圍巖及前期石英脈,局部形成角礫巖型礦石,含少量黃銅礦、閃鋅礦、方鉛礦輝銀礦等,為主要的金礦化階段。第三階段為碳酸鹽化階段,主要表現為方解石細脈沿裂隙和空洞穿插充填,無金礦化(見表1)。礦床圍巖蝕變有硅化、黃鐵礦化、絹云母化、高嶺土化、綠泥石化、綠簾石化和碳酸鹽化。硅化主要發生在石英脈兩側安山巖中,呈網脈狀、細脈狀、晶簇狀,沿圍巖微裂隙進行充填和交代。硅化有3期,早期為灰黑色石英脈,含微細粒黃鐵礦;第二期為灰白色石英脈,含少量多金屬硫化物,穿插灰黑色石英脈;晚期灰白色石英網脈同時穿插前兩期石英脈。金礦化與硅化關系密切,硅化強烈地段金礦化好。黃鐵礦化主要發育于安山巖中,偶爾在石英脈中也可見到。黃鐵礦呈星點狀分布,立方體晶型,粒徑0.01～0.5mm,有的已氧化,但仍保留晶型。絹云母化、高嶺土化表現為安山巖和粗安巖褪色,鏡下可見到蝕變形成的細小絹云母及高嶺石。綠泥石、綠簾石化在安山巖和粗安巖中分布廣泛,但強度較弱。碳酸鹽化表現為方解石細脈密集分布,充填于安山巖裂隙中。圍巖蝕變總體呈帶狀,圍繞石英脈兩側不對稱分布,下盤蝕變帶略寬。蝕變分帶較明顯,自石英脈向兩側依次為含金石英脈-強硅化帶-弱硅化帶-黃鐵礦化帶-粘土化帶-碳酸鹽化帶-綠簾石、綠泥石化帶。各種蝕變相互迭加,由礦體向兩側蝕變逐漸減弱。礦石類型中心為石英脈型,邊部為石英網脈型(含黃鐵礦),圍巖中礦化則表現為黃鐵礦化、硅化角礫巖型。石英脈中心處金礦化強,多為表內礦,邊部及圍巖中礦化較弱,多為表外礦。3流體包裹體探測流體包裹體樣品均采自礦體,使用英國產的LINKAMTHMS600型冷熱臺儀器分別測定各種類型流體包裹體的相變溫度,進而估計成礦流體被捕獲時的溫度、鹽度,流體包裹體測溫資料及統計處理結果見表2。三道灣子金礦流體包裹體樣品均采自礦體及強蝕變巖石,石英中原生包裹體十分發育,流體包裹體測溫資料及物理化學參數見表2。石英中流體包裹體直徑一般2～9μm,多為氣液鹽水包裹體,少量液相鹽水包裹體、氣體包裹體。包裹體均一溫度變化范圍為181℃～267℃,流體包裹體鹽度(NaCleq)變化范圍為15.6%～16.9%,平均16.1%,鹽度中等。4穩定單烷基地球化學特征4.1流體包裹體中3個月氧同位素組成的測試穩定同位素樣品均采自礦體,測試的黃鐵礦和石英在顯微鏡下手工挑選,純度均在99%以上。測試研究了10件成礦期的黃鐵礦中的硫同位素和石英流體包裹體的氫、氧同位素組成。硫同位素組成的測試流程為:以Cu2O和V2O5作為混合氧化劑,在高溫、真空條件下與測試礦物反應制取SO2。所用儀器為MAT251EM,以CDT為標準,分析精度為±0.2‰。氫氧同位素樣品經清洗、去吸附水和次生包裹體后,再采用加熱爆破法從樣品提取原生流體包裹體中的H2O和CO2。將提取的包裹體H2O與Zn在400℃條件下反應30min制取H2,測定H2O中的δD值;石英的氧同位素測定采用BrF5分析法。測試的質譜儀型號為MAT251EM,以SMOW為標準,分析精度為±0.2‰。4.2穩定因子組成4.2.1道灣子金礦地球上硫同位素主要有3個儲存庫,一是幔源硫(δ34S=0±3‰)(Chaussidonandlorand,1990),二是海水硫,現代海水中δ34S≈20‰;第三種是沉積物中還原硫,這種硫的同位素主要以具有較大的負值為特征(Rollinson,1993)。三道灣子金礦硫化物含量較少,約占1.79%,黃鐵礦占1.76%。用黃鐵礦δ34S值近似代表了成礦流體中全硫的δ34S值,分析結果表明(表3),δ34S值為-1.1‰～1.7‰,極差2.8‰,均值為1.1‰,分布范圍顯示具有幔源硫同位素組成特點,接近隕石硫(圖2)。4.2.2dv-smow水三道灣子金礦含金石英脈氫氧同位素測試結果顯示(表3):δ18OV-SMOW變化范圍:-2.3‰～-0.2‰,δDV-SMOW變化范圍:-110‰～-85‰。采用分餾方程:1000lnα石英-水=3.38×106T-2-3.4(Clayton,1972)計算獲得的δ18O水:-15.3‰～-9.9‰。所有δDV-SMOW均低于-85‰,與本區中生代雨水(張理剛,1985)和現代雨水的組成相近,反映成礦流體明顯受大氣降水的影響。在δDSMOW-δ18O水關系圖(圖3)上,投影點落在大氣降水線附近,表明成礦流體主要由大氣降水組成。5中性火山巖形成熱液作用三道灣子金礦賦存于中生代火山巖內,受區域構造與火山構造雙重控制。燕山晚期,本區發生了大規模火山活動及巖漿活動,從而形成了大面積的中性火山巖及巖脈。火山熱液活動及巖漿活動起到了熱機作用,由此導致了大氣降水流體對流循環,而大氣降水直接淋濾中性火山巖,使巖石中的金、銀等成礦元素從中活化、遷移出來,并在火山口附近的張性裂隙中與富含硅質的中-低溫熱液匯合并富集、沉淀成礦。從礦體產出形態、控制深度、圍巖蝕變、礦物組合看,礦體形成深度小于1km,礦床成因類型為淺成中-低溫火山熱液型。6流體包裹體及其特征1)三道灣子金礦床產于中生代火山巖內,石英脈為金礦的主要載體,礦床工業類型是典型的石英脈型金礦床。2)塔木蘭溝組安山巖原巖光譜分析表明金含量為115×10-9,銀含量為1.005×10-6,金、銀豐度較高,表明成礦物質主要來源于中生代侏羅系中-上統塔木蘭溝組中性火山巖。3)氣液相鹽水包裹體幾乎在各種地質環境下均可見到,是分布最廣的一類包裹體。純液相包裹體通常是在較低溫度下甚至是