辽宁风城青龙子矿田银多金属矿床地质特征及成因

辽宁风城青龙子矿田银多金属矿床地质特征及成因

高家宝家宝的银矿是1985年至1995年初辽宁省丰城市青城子矿场附近（低地漆锡区）通过重新评估发现的另一个大型矿床。目前，根据对国土资源的一般调查（细节），以及对金凤矿公司及其关联行业的勘探和开采，银矿储量近1000吨，其中金相当于中等规模，铅-银金属含量为10万吨。1岩浆地质特征青城子矿田现已开掘和勘探十五个矿床(铅锌+个,金矿床四个,银多金属矿床一个),这十五个矿床均产干同一地质背景中的不同部位,是复杂成矿作用的产物,具相似的特点和成因,成矿机理既有区别又有联系。矿田位干辽东裂谷西端近轴部,即三家子一方家浅海泻湖东部,由辽河群变质岩系组成。矿内辽河群地层沉积于早中元古宙,变质于吕梁期,是一套巨厚碎屑岩,碳酸盐建造。由矿田赋矿层位和古沉积环境分析可以看出,矿田内各矿床(体)与组段关系密切,矿床多数赋存在浅海一海湾泻湖沉积相内。升降频繁的动荡环境,多次火山活动和海底火山物质的堆积以及火山气液物质的喷溢为铅锌银金为主的多金属富集奠定了相当稳固的基础。矿田内由于多次构造活动和不同时期岩体的上升侵位,造成构造极其复杂,具多期叠加特征,以褶皱构造为主。主要有三期:早期即裂谷上隆初期,形成东西向平缓开阔褶皱,由“两背两向”组成,由北而南有新岭背斜,四棵杨树向斜,北砬子-榛子沟背斜和南山向斜;中期在复背斜基础上,位于裂谷深部的于家堡子组地层,在高温高压及地下热流影响下,使其呈塑性状态,并产生强大的向上挤压力,其结果使基褶皱扭曲,岩层倒转,老地层推覆到ptld3之上,经剥蚀残留形成南山的“飞来峰”。晚期:由于推覆构造形成过程中深部剪切应力及热力作用加剧,深部物质重熔上侵,即大顶子斜长花岗岩上侵就位,排开上覆地层,在岩体四周形成一系列紧密线状褶皱。在早期东西向褶皱构造形成同时,伴随有北东,北西两组压扭性断裂的形成,这两组断裂切错辽河群变质岩系。印支-燕山运动时期是区内断裂构造形成的主要时期,在双顶沟,新岭两岩体侵位前后,来自南北向的挤压力使矿田内形成大量的北东、北西、近南北、近东西向断裂。部分北东,北西向断裂叠加在早期断裂这上,对矿床(体)定位起控制作用。矿田内岩浆活动强烈,特别是花岗岩及其派生的脉岩分布更加广泛,据同位素年龄测定主要有吕梁、印支二期岩群。吕梁期大顶子斜长花岗岩侵位时间1621～1740Ma,岩体本身Pb、Zn、Ag等成矿元素丰度低,成矿作用不明显。印支期新岭、姚家沟两岩体位时间217.6～226.7Ma,矿田南部双顶沟岩体侵位年龄230.7Ma,三岩体石化学分析及稀土分析数据表明它们为同期同源岩体,岩体中Pb、Zn、Ag、Au等成矿元素具一定丰度,其浓集系数为0.5～10.0。围绕岩体成矿金属元素具小平分带现象,其中新岭、姚家沟二岩体成矿作用明显,一是提供了一部分成矿物质,二是促使围岩中成矿物质活化转移,在图闭构造空间充填或交代定位成矿。矿田内花岗斑和各种基性脉岩多为印支期岩体的派生产物,这些脉岩与矿化关系密切,特别是花岗斑岩、煌斑岩、常与铅锌金伴生,甚至岩脉本身便是矿体,它们的集中分布,往往是直接的找矿标志。矿田内各矿床的矿体形态复杂多样,以层状、似层状、侧羽毛状、扁豆状等形态为主,主要受控于褶皱和二、三级断裂构造形成的圈闭空间。矿石结构类型多种多样,即可见到反映沉积成岩结构(层纹状构造、稀疏浸染状构造、微菌球状构造缝合线状构造),又可见到变质改造,岩浆热液叠加组构(花岗变晶结构,退火结构)。见图1。2矿石成矿阶段矿床产于矿田东部榛子沟倾没背斜倾没端北翼,矿体主要赋存在Ptld35和Ptld34中,赋矿层以富镁碳酸盐为主,夹多层娈粒岩,矽线石云母片岩的互层带。碳酸盐层纹构造、同生角砾岩发育,CaO/MgO值为0.2～0.16,硅化大理岩与银、金矿化关系密切,其本身或上下盘常有银、金矿体产出。其控矿构造以盖县组(PtLg)片岩与大石桥组三段五层,三段五层与三段四层界面层间滑脱构造,三段内的挠曲,北西、北东及近东西向断裂切割有利交代的碎裂碳酸盐部位的控矿格式为主。现已查明银矿体四条,独立和含金矿体八条,矿体形态多为扁豆状,断裂一侧羽毛状、不规则囊状。银矿石有两种类型,其矿石矿物成分、结构特点、矿物共生组合,成矿阶段等特征见表1。含银石英网脉型:大理岩碎裂后被石英脉,白云石脉胶结,角砾状构造明显,石英网脉,晶洞晶簇构造发育。晶洞及裂隙中可见到自然银,深红银矿,辉银矿,银黝铜矿等,并可见到少量浅棕色粒状闪锌矿、黄铁矿等,是石英银矿物成矿阶段产物,单个矿体走向延长十至上百米不等,形态不规则,在矿带中呈串珠状展布。含银、铅锌碎裂大理岩型:白云石大理岩呈角砾状,具有较发育的裂隙,充填有细脉状黄铁矿,方铅矿,闪锌矿,有时有细粒自然银,深红银矿。金属矿物富集处着呈块状富矿体,碎裂常见硅化,碳酸盐化。矿体形态为断裂充填及断裂切割有利交代的碳酸盐层形成的不规则状、羽毛状。这类矿石其形成期次明显早于前者,为金属硫化物阶段产物,二者呈渐变关系。金矿体:与银矿体共生的金矿体主要集中在矿床东部,金矿类型有含金硅化大理岩,含金硅化变粒岩,含金硅化石榴石云母片岩,含金蚀变煌斑岩等四种。银矿体与金矿体空间分布密切,通常具渐变关系。这种现象反映了矿液分异演化的分带现象。与银矿体有关的蚀变主要有硅化,其次为.碳酸盐化,绢云母化。硅化与银金矿化极为密切,贯穿成矿作用始终,在四个成矿阶段中均有出现,在多金属硫化物阶段硅化形成的石英与金属硫化物共生可见波光消光。在石英毒砂金阶段,石英为柱粒状,常呈团块状集合体交代原岩(白云石大理岩),或脉状产出。石英银矿阶段多呈晶簇出现,颗粒间、晶洞中多见银矿物富集。石英碳酸盐阶段,石英虽仍为柱粒状,但含量甚微,与白云石、方解石共生,未见金银矿化现象。从表1中可看出,矿石中有20余种矿物,其主要银矿物有银黝铜矿、深红银矿、自然银、脆银矿、六方锑银矿等。矿石主要呈他形粒状结构、包含结构、乳滴状结构及碎裂结构和稀疏浸染状、晶洞状,细脉及网脉等构造。银矿物主要嵌布于闪锌矿、方铅矿、黄铁矿、石英、白云石中或颗粒间,亦可见银矿物互相包裹或连晶。其嵌布关系可分为包体银、粒间银、裂隙银三种,以前两者居多。其中包体银以自然银,深红银矿等银矿物呈粒状、脉粒状被包于方铅矿、闪锌矿中;粒间银是以自然银,银黝铜矿呈角砾状,不规则状分布石英,白云石颗粒间,坑道中曾见有3×2cm不规则树枝状集合体;裂隙银则以银黝铜矿细脉出现在闪锌矿中。金矿物粒度属微细粒,最大0.002～0.005mm,最小可见0.0001mm,呈浑圆状、勾状、串珠状分布于石英颗粒中,属银金矿。3矿床的地球化学特征3.1种矿物的特征据矿床δ34S测定结果(测定结果表省略),δ34S均为正值,其变化范围4.25‰～11.52‰,效应离差较大为7.27‰,其中闪锌矿δ34S‰变化范围5.78～11.52,离差5.47,方铅矿变化范围4.25～7.22,离差2.97,黄铁矿变化范围4.42～8.24,离差3.82,直方图塔式不明显,多峰林立,三种矿物δ34S‰Sp>Py>Gn这些特征表明硫为多源,即有火山岩浆硫、又有沉积热卤水中硫。(2)引领混合铅的生产矿田铅锌矿床铅同位素组成变化明显,206Pb/204Pb:15.17～15.90,207Pb/204Pb:37.24～38.94。按单阶段演化公式计算,矿石铅同位素年龄97～868Ma,这些数值表明矿石形成时间变化大,铅的组成有放射成因铅的加入,是一种混合铅。高家堡子银多金属矿床铅同位素组成与铅锌矿床相似,(见表2)206Pb/204Pb:17.644～18.052,207Pb/204Pb:15.044～15.883,208Pb/204Pb:37.693～38.784,其年龄为534～757Ma,也是一种多源混合铅。从图解中可以看出,矿田各矿床铅同位素分布比较集中、且多数组成点落在μ=9的曲线上,表明其多数来自壳源,但不排出有火山岩浆铅的加入。(3)岩浆水、矿热液总氢氧同位素特征矿床氢氧同位素样测定结果表3以上表明,成矿热液氢氧同位素值与岩浆水氢氧同位素值极近,位在岩浆水区,以火山热液的岩浆水为主,混有成岩期的变质水。表明成矿热液多来源。3.2稀土元素和微量元素地球化学矿田内铅锌矿床分布及区域以往稀土测试资料表明,地层中稀土总量变化在23.86～401.28之间,LREE/HREE为1.12～8.71,δEu绝大多数大于1,为Eu无亏损的轻稀土富集型,配分曲线平缓、右倾,说明基本保持沉积变质特点。岩浆岩中稀土含早可为两种类型:δEu无亏损型:如大顶子花岗岩体,双顶沟岩体稀土总量31.85～48.83,含量低,LREE/REE为2.14～2.35,轻稀土略高于重稀土,Sm/Nd:0.30～0.33。说明物质成份来源与地层基本一致(深部重溶物质)。δEu亏损型:如姚家沟、新岭岩体,稀土总量为72.34～379.59,稀土含量明显高于前者,LREE/HREE为2.75～11.82,轻稀土远高干稀土。Sm/Nd绝大多数<0.33,δEuZ<1,说明这两个岩体同源,且岩浆分异程较高。铅锌矿石中稀土总量低从5.487～28.815。具层状特征的矿体矿石样品稀土配分模型与地层一致,说明矿物来源于地层。脉状矿石δEu亏损与岩体δEu亏损型吻合,说明矿物来源于δEu亏损型岩体。为查明银(金)矿床与铅锌矿床的内在联系,局研究所分别在银(金)矿床的围岩,硅质岩,稀土配分曲线基本一致,LREE/HREE4.6～19.5,轻稀土明显高于重稀土、曲线右倾,δEu<l明显亏损,曲线特征和矿田内印支期岩体(姚家沟、新岭岩体)曲线相似,这可解释为硅质岩及硅化程度较高围岩中的硅质成分来自低温岩浆期后热液,而这期热液中金组分较高(硅质岩本身以及硅化围岩中常有金矿体形成)。银矿体稀土配分曲线Eu不亏损,略显正异常,与矿田中层状、似层状铅锌矿体稀土配分曲线特征相似,加之铅锌矿体中通常含银较高、说明二者矿液来源相同,即银元素组分多数来自地层中的热卤水。3.3矿床成矿温度高家堡子银多金属矿床矿体及围岩中包体有如下几类:单液相包体:在各种岩石中均有分布,其丰度可达80%以上,尤其在大理岩、硅质岩和银矿体内主要为这类包体。气液两相包体:仅见于石英脉、方解石和闪锌矿中。气液两相包体或纯气体包体:偶在石英脉中见到、气液比60%～70%,多与岩浆热液叠加有关。含有机质包体:包体呈黑色,见于大理岩和方解石脉中,包体内主要为碳氢化合物。由矿田内铅锌与银(金)矿床包体成分、盐度对比数值可看出,铅锌矿床成矿热液富CO2、CH4、Ca2+,高盐度(28～46wt%),属Na+-Ca2+-Cl-型溶液,而银(金)矿床成矿溶液同样富CO2,CH4和Na+、Cl-,只是K+含量略高,盐度(8.0～12.9wt%),稍低于铅锌矿体,可能与矿液迁移,元素的带出带入有关。对比表明:矿田各矿床成矿温度不高(均一温度88～180℃,平均136℃),成岩期单液相包体不但在围岩中占绝大多数,而且在各类矿床中占各类包体的80%以上,这表明矿体以同生沉积为主,而其它几类包体仅见于晚期石英脉及切层矿体中,显示岩浆热液叠加特征,包体成分富CO2、CH4、有机质、高盐度,初步认为成岩期层间流体应属地下循环热卤水范畴,而成岩期与主成矿期应是一致的。4成矿地球化学从已得大量资料综合研究表明,高家堡子银多金属矿床经历长期多种地质地球化学作用,银、铅锌、金等成矿元素在一定范围内经逐渐富集形成工业矿床。某种单一成因对该矿床很多客观地质、地球化学现象是难以解释的。只有把本区沉积成岩、地下水、变质岩浆、构造等作用紧密结合且联系来研究矿床的成因,才能反映现今矿床的本质,得到近于客观实际的成矿机理及成因结论。4.1成岩时代的矿产资源元古宙裂谷沉积时期,随着沉积物的加厚,由于压缩和胶结作用不断发展,成岩作用开始,松散沉积物逐渐转变成固结岩石。在此过程中,沉积物中由古风化壳经各种地表营力作用搬运而来的矿物及不同时期火山喷发矿质,于有利岩相内,在硫酸盐还原作用下形成种种金属硫化物(地层中黄铁矿、方铅矿、闪锌矿等金属矿物).由于不同时期古风化壳搬运而来的矿质以及火山喷发携带的矿质不同,便形成了不同时期,不同矿质,不同丰度的初始矿源层。在沉积物中孔隙水的流通受到限制,并与底水隔绝,不同丰度的初始矿源层。在沉积成岩同时,沉积物中孔隙水的流通受到限制,并与底水隔绝,形成一定规模的同生卤水,这些同生卤水环流淋滤矿源层,加之的地层中含藻类岩层在成岩过程中去白云石化和有机残余的净化,使藻类吸附的重金属释放于同生卤水中,形成富矿质的热卤水,在构造相对平静时期被封存于储卤岩层中,形成矿田“初始卤水矿源池”。元古宙末期,裂谷封闭,造山运动开始,伴随造山运动辽河群地层发生广泛区域变质作用,变质过程中形成相当可观的变质热液,地层中成矿元素以不同的活化形式被带出带入。使原来有利岩相内硫化物富集区内的金属硫化物进一