河北峪耳崖金矿矿床成因及成矿模式.doc

河北峪耳崖金矿矿床成因及成矿模式第22卷第3期l997年5月地球科学中国地质大学EarthScietrtoeJ.IlrnalofClfimUniversityolC-eoscienc.22No3May1997一s?河北峪耳崖金矿矿床成因及成矿模式./邓晋福狄永军L张继林(地质矿产系.北京tooo83)(峪耳崖金矿,河北宽域067601)摘要蟮耳崖金矿是冀东地区一个典型韵热液型矿床硫,铅同位素组成表明太古宙变质岩是本区金矿的主要矿源层,是壳幔相互作用的结果氧同位紊表明水的来源以大气降水为主.在大气砗水探循环过程中.金从围岩中多次革取,频繁的岩浆活动使成矿元素进一步富集.成矿克体的组成,盐虚,pH,西.,(02)表明金是以Au(HS)2一络离子形式迁移由于物主要从事火成岩岩石学厦成矿,上地幔岩及深部作用岩浆物理性质及流体动力学等方面韵研究1矿床形成的地质条件2成矿物质来源1.1构造控制在区域上,中生代时期华北陆台构造活化,岩浆活动强烈,马兰峪背斜的形成为冀东地区金矿带提供了有利的构造条件,峪耳的闪长岩脉,煌斑岩脉,正长岩脉,细晶岩脉和伟晶岩脉表明了峪耳崖地区岩浆活动频繁,它们为金矿的形成提供了大量的热源,水源以及空间.197年2月20只收稿国隶黄金局项目(92.9426),地矿部基础性研究项目(2一l-96331)联合资助稳定同位素的地质研究是探讨矿床物质来源的重要方法,为判断成矿环境及成矿条件提供重要信息;因此在矿床成因上得到广泛应用.(1)硫同位紊.在峪耳崖金矿,金与黄铁矿密切共生,因此,硫同位素的研究将为金矿的物质来源提供重要信息.峪耳崖金矿硫同位素组成变化范围为+1.02+5,2O,平均值为1.603.56,极差为4.18%o1J,这些特征表明aS的变化范围较小,均一化程度较高,且与冀东地区太古宙八道河群王厂组的斜长角闪岩,绿泥石片岩中aS(组成为+O.8+1.8,平均值为+1.33)相近,与碳球粒陨石(+1.02+5.96)一致.这说明峪耳崖金矿的成矿物质可能来源于太古宙八道河群的角闪岩相道河群的原岩年龄为3500Ma前,起源于上地幔的拉斑玄武岩.因此,峪耳崖金矿的aS具上地幔特征.(2)铅同位素.峪耳崖金矿花岗岩中钾长石铅同位素的变化范围【t?为:(Pb)/(Pb);16.3990-16.9670,u-(Yb)fw(Pb)=15.1628-15.287,“(Pb)/”(Pb):36.119536.538,其组成变化小.峪耳崖矿床中铅同位素【2,6】:(Pb)/(Pb)地球科学中国地质大学第22卷=15.739-16503.(207Pb)/w(Pb)=15.0515.497,w(Pb)/zt,(Pb)=35.7039.266,与花岗岩铅同位素组成相一致(图1).花岗岩和金矿中铅同位素的一致性表明,成矿物质和花岗岩都来自同一母源.这一特征与世界范围内金矿床的特点相似,即成矿流体和与这些矿床密切相关的侵人体具有同源性.在DoeZartman的铅演化图上(图1),可以看出,峪耳崖花岗岩铅同位素组成位于造山带下部地壳平均演化曲线上,反映了花岗岩的物质来源于下地壳.本区的区域地质特征与此相符.在图1中,本区金矿铅同位素组成主要位于造山带下部地壳平均演化曲线上,以及地幔平均演化曲线上及其二者之间.这说明了本区金矿和花岗岩具有同源性,均来源于造山带下部地壳,而下地壳是由上地幔局部熔融形成的基性火山岩变质而形成的;由此,我们可以推断,本区花岗岩和金矿均来源于下地壳,金矿的矿源层是由上地幔局部熔融形成的下地壳,经过富集而形成的.(3)氢氧同位素用氢氧同位素判断成矿溶液中水的来源,对解决矿床成因及成矿理论都具有重要意义.石英是最易保存原始信息的矿物,大多数火成岩都具有非常一致的o值(+5.5+10.0%o)和D值(一50%一),以此限制了岩浆水同位素的范围.峪耳崖金矿区金矿中石英的氧同位素数据【J投点于dDO图解上(图2),从图中可以看出投点落在大气降水线和岩浆水之问,且与胺东金矿区大气降水热液型金矿床成矿热液的D一O图,w(z06pb)/w(20Pb)围l花岗岩和金矿石Pb同位索Doe-Zarlnan模式FiglLeadisotopeDoZartmandiramdthegrateanda地幔.造山带_c造山带上部地壳d造山带下部地壳I本区花岗岩铅同位紊;2本区矿睐铅同位素;3金峪金矿铅同位紊中位置相吻合花岗岩中石英和矿床石英脉中石英818O的一致性,说明花岗岩和金矿石英脉的热液可能来源于同一源区.热液体系中,以大气降水成分为主,象其他浅成热液矿床一样,峪耳崖金矿中也有d18O强烈位移,这显然是由于热水与围岩之间同位素交换造成的.因此,峪耳崖成矿热液中H2o的来源,可能主要为大气降水,并混有岩浆水.近年来,利用氢氧同位素分析已完全证实了某些火成侵人体的岩浆曾大规模地与大气水相互作用,这种作用和岩浆的运移引起了火成岩中O的缺失和o在水中的相对富集在自然界中,这种大气降水热液的对流循环系统是大规模和普遍存在的,在局部地区被加热的大气降水完全可以发展为成矿流体,在世界上有许多关于大气降水热液成矿的例子.据张永春”对华北地台北缘金矿成矿溶液进行的氢氧同位素地球化学研究表明,其成矿溶液以大气降水为主,岩浆水混人较多,同位索特征氧的飘移不明显,多数dO3,dD变化较大.华北地台北缘金矿成矿溶液具有一致性,中生代大气降水在成矿溶液中起主导作用,在岩浆房的上部由于来自围岩的大气降水的加人,可能变得富含水溶液,而这些富水的岩浆后来可释放出大量的低D和dO的岩浆一热液流体,这些流体可能会演化成潜在的成矿溶液;因此,尽管水是属于大气降水成因的,但这类矿床应归为岩浆热液矿床,峪耳崖金矿便是这种类型的矿床之一.冀东地区是我国金矿主要的分布区之一,区内出露的古老基底主要由太古宙变质岩构成,为本区金矿的主要矿源层.这些变质岩的原岩主要为中基凸O/函图2D一O图解F.2D一odiagram第3期赵海玲等:河北峪耳崖金矿矿床成因及成矿模式性火山岩,它们是由上地幔岩局部熔融而形成的,在上地幔岩局部熔融过程中萃取了上地幔岩中的成矿元素,使成矿元素在火山岩中相对富集,这些幔源的火山岩是该医金矿的最原始矿源层.在太古宙变质作用过程中金得到进一步富集,在迁西群变质岩系中金的含量比地壳岩石高;因此,本区金矿的主要矿源层是地壳作用和上地幔作用的结果,是本区金矿形成的物质基础.3成矿元素的搬运和沉淀成矿流体为多来源,以地下水为主,并有岩浆水的加入.地下水在深部与岩浆水混合,形成热流体,并携带成矿元素运移,在有利地段沉淀富集成矿.金矿成矿机理取决于流体的性质,即流体的成分,pH,E,(02),P,T等.金在流体中主要以络合物的形式搬运,主要以AuS和AuC1络离子的形式存在.流体包裹体研究表明,本医流体成分主要有H2O,co2,K,Na,C1一,s四,盐度低,且成矿作用处于还原环境.在Au矿床中,Au与S,As等元素关系密切,在围岩蚀变中未见氯的交代作用;因此,我们认为金主要以Au(HS)2r的形式迁移.在大气降水的深循环过程中,Au主要通过下列反应从围岩中萃取活化H2S=H+HSAu+I-I2S+HS一=lAu(HS)2l一+l/2H2当物理化学条件发生变化时,平衡破坏,金的络合物的稳定性被破坏,Au发生沉淀富集.许多学者的研究E8,9表明,金的溶解度与温度,压力,pH,(02)等因素有关.随温度下降而降低.由此可见,温度的降低导致Au(HS)2络合物溶解度的降低.使溶液中Au沉淀.压力的突然降低,引起流体沸腾,气体外逸,可发生下列反应【Au(HS)2J一十1/2H2o+H一Au+l/402(气)+H,SAu(HS)2络合物的溶解度随压力降低而降低,压力的降低有利于Au的沉淀,因此可在岩体的拐弯等处成矿.在弱酸性条件下pH下降.可导致Au(Hs)2一溶解度的下降,(O2)的下降有利于Au的沉淀.本区从正长花岗岩一碱长花岗岩一矿石,其流体的pH逐渐下降,向弱酸性演化,(02)亦逐渐下降,导致了Au的沉淀.金的溶解度与硫的活度有关,硫活度的下降可导致金的沉淀,大量的黄铁矿,多金属硫化物的沉淀,降低了硫的活度,因而可导致Au的沉淀,如Au(HS)2+:Au+veS2+H+1/2Ho,因此,Au矿常常与多金属硫化物共生.综上所述,太古宙变质岩是本区金矿的主要矿源层,后来的花岗岩及闪长岩脉等多次岩浆活动,成矿元素多次萃取,壳幔相互作用,成矿元素的混合等,使成矿元素进一步富集.在大气降水深循环过程中,金从围岩中不断被活化萃取进入成矿热液系统,成矿元素在热液活动空间的有利部位沉淀富集,并多次叠加.最后形成金矿床.伴随正长花岗岩,碱长花岗岩以及闪长岩脉,细晶岩脉等均有矿化.4成岩成矿模式上地幔局部熔融产生玄武岩岩浆,在上地幔发生了第一次有用元素(Au,Zn,Pb,Cu等)萃取进入岩浆.玄武岩岩浆喷发形成玄武岩,并在太古宙时形成变质岩.后来的玄武岩岩浆的底侵(underplatlng)加热了下地壳的变质岩,使其局部熔融,产生花岗岩岩浆.在下地壳发生了第二次有用元素的萃取进入岩浆.并发生了壳幔相互作用.有用元素的混合作用,同位素的再平衡与均一化.燕山早期花岗岩岩浆上升定位,在岩浆上升过程中,第三次有用元素萃取进入岩浆.压力与温度的降低使岩浆中挥发分过饱和,大量逸出并与天水混合形成热液.在液/气平衡系统中,有用元素大量进入流体,形成含Au热液,并与围岩中富水流体混合,形成Au热液循环系统.含矿热液与花岗岩,白云质灰岩相互作用,使它们蚀变,随物理化学条件的变化.最终在裂隙和构造破碎带等部位.Au沉淀形成矿床.参考文献1于润林,李文来,谷守志等.冀东主要金矿类型成矿条件及找矿方向见:沈阳地质矿产研究所编.中国金矿主要类型区域成矿条件文集,第2集.北京:地质出版社,1989.991432王义文.中国北东部主要金矿同位索地质学研究见:吉林省冶金地质勘探公司研究所编.中国北东部金矿主要类型及找矿方向,第一集长春:s.n.,19791662Il3余昌涛,贾斌.冀东主要金矿床的成因及形成机理研究见:沈用地质矿产研究所编中国金矿主要类型区域成矿地球科学中国地质大学第22卷条件文集.第2集.北京:地质出版社,19891484柴社力.河北峪耳崖金矿床地质地球化学特征长春地质学院,1989,19(3):27129g5舒航.河北宽城一青龙带中酸性侵人体金的丰度与矿化评价黄金地质科技,1989,22(4):53-586林尔为冀东盘矿集中医铅同位紊研究.长春地质学院学报,I985,(4】:I【O7张永春华北地台北缘金矿成矿溶液氢氧同位索地球化学:学位论文北京:中国地质大学,1993508HelgesonH.GarrelsR.Hydrothermedtransptrrtanddepod一【ndd.Bc忙Gm1%5,1968,63:622-6359SewardTMThetrarLspoanddepositlcofgDIdinhydrotherrrd5yst廿n.Gold82thegeo10,geochemistryandgenesisofgolddeportsRotterdom:AABalkman.1982.165179THEGENESISANDM0DELOFYUERYAGoLDDEP0SlTZhaoHailingDengJinfuDiYongjun(Department0CreololLvandMineralResOurces,ChinaUniversityofGeosciences,Beijing100083)YangQiuiiZhangJiling(YueryaGoldMine,Kuancheng,HebeiProvince067601)AbstractYueryagolddelsitisatypicalpostmagmatichydmthermaldepositintheeasternHebeiProvince.Itssulphurisotophaveacharacteristic0ftheuppermantle.SulDhurandleadisotopesshowthatthegraniteandgolddepositoouldhavecolnefromthesa/llesoLlrceofregionlowercrust.Oxygenisotopesin