辽东裂谷金矿床成矿规律探讨

辽东裂谷金矿床成矿规律探讨

辽东裂谷是辽吉古元古代裂谷的一部分。位于辽东半岛南部，包括营地、岩、庄河、丹东、宽甸、桓仁等市、区政府。该区蕴藏着丰富的矿产资源,是我国Au、Ag、Pb、Zn矿产重要成矿区和产地,Cu、Co也具有找矿潜力。1裂谷期岩浆岩辽东古元古代裂谷形成于太古宙克拉通内部,裂谷型火山沉积岩系厚逾8000m,自下而上分为浪子山组、里尔峪组、高家峪组、大石桥组、盖县组,称谓辽河群。浪子山组形成于裂谷初期拉张破裂作用,在浅海—滨海环境中形成了陆源碎屑—粘土沉积建造,主要岩石类型为石英砂岩和粘土岩。成岩物质主要来自太古宙隆起剥蚀区。里尔峪组形成于裂谷早期拉张裂陷作用,断裂切割深度大,地壳裂陷显著,火山活动比较强烈,形成基性—酸性火山岩沉积建造,主要火山岩有玄武岩、英安岩、细碧岩、流纹岩及凝灰岩,富含硼,部分层位含有Cu、Co。高家峪组形成于裂谷中期隆升作用,构造岩浆活动相对宁静,形成浅海—滨海相富含有机质和部分火山碎屑的碳酸盐—陆源粘土—碎屑沉积建造,主要岩石类型为粘土岩、砂岩和碳酸盐岩,部分层位含有Pb、Zn或Cu、Co。大石桥组形成于裂谷晚期拉张裂陷作用,在浅海—半封闭海盆形成含粘土碎屑和火山物质的碳酸盐沉积建造,主要岩石为灰岩和白云岩,Pb、Zn、Au、Ag含量较高,分布较为普遍。盖县组形成于裂谷总体沉陷作用,在宽广的浅海域形成滨海—浅海相陆源粘土—碎屑沉积建造,主要岩石为粘土岩,夹长石砂岩和硬砂岩,含金丰度较高。裂谷消亡于辽河运动,区域性热动力变质变形作用,使辽河群经历绿片岩相—角闪岩相变质作用。其后进入盖层发展时期,新元古代和早古生代的两次海浸,形成浅海相碳酸盐和陆源碎屑沉积。寒武系碳酸盐岩为区内矽卡岩型Pb、Zn、Au、Cu成矿作用的重要围岩。裂谷内部以裂谷期深大断裂为界,分为北缘斜坡、中央凹陷和南缘浅台三个不同的构造环境(图1)。北缘斜坡北临太古宙基底,不整合接触,南为中央凹陷,以营口—草河口—清河—临江深大断裂为界。南缘浅台南为太古宙基底,不整合或断层接触,北以永宁—庄河深大断裂为界,与中央凹陷相邻。三个不同构造环境都经历了相似的火山沉积作用、区域热动力变质变形作用和中生代构造岩浆活动,但中央凹陷表现最为强烈,成矿作用强度也更加明显。中央凹陷发育EW向深大断裂、EW向区域性褶皱、NE向深大断裂和NE向剪切断裂。EW向构造和NE向构造交汇,形成中央凹陷所特有的菱形格状构造体系(图1),与成矿密集区相吻合,其派生的韧性剪切带、断裂和褶皱构造十分发育,与矿床和矿体的空间分布相关。裂谷区内广泛分布裂谷前、裂谷期和中生代地台活化期岩浆岩。裂谷前岩浆岩为基底组成部分,出露于裂谷边部和内部的局部地区。裂谷期岩浆岩是伴随裂谷发生发展而形成的火山喷发和侵入岩,并伴有成矿物质带入。中生代岩浆活动十分显著,分布广泛,受构造控制明显。从印支早期到燕山早期,出现两次岩浆活动高峰,即印支中期和燕山早期,侵入最为强烈,形成大量以重熔岩浆为主的花岗岩类,似斑状花岗岩类和二长花岗岩类,与裂谷区Au、Ag、Pb、Zn、Cu、Co成矿作用具有时空和成因联系。2主要类型和基本地质特征的地质性质2.1含矿层位及矿物特征层状型Au、Ag矿床是受矿源层控制、矿石以浸染(细脉)为主、矿体以顺层产出为主的矿床,主要分布于裂谷中央凹陷和南缘浅台,主要矿床有猫岭金矿、白云金矿、四道沟金矿、小佟家堡子金矿和高家堡子银矿,主要产于辽河群大石桥组和盖县组的不同含矿层位,容矿岩石主要为千枚岩、云母片岩、变粒岩和大理岩。矿体受含矿层韧性剪切带、层内或层间破碎带、褶皱构造和叠加脆性断裂构造控制。矿体形态受含矿层及控矿构造特征限制,主要为层状、似层状、透镜状和鞍状,产状与含矿层产状基本一致。矿体长度、厚度变化大,大小矿体常成群出现,小则10余个,多则上100个,形成矿带(或矿化带),矿带长可达数千米。矿石主要为浸染型或细脉(网脉)浸染型,矿化常沿容矿岩石层理、片理、千枚理、糜棱叶理和裂隙发生。矿石品位偏低,局部受热液改造,叠加含金石英脉或金属硫化物脉,可形成富矿石或富矿体。金矿石主要矿物是毒砂、黄铁矿、自然金和银金矿;银矿石主要矿物有黄铁矿、闪锌矿、方铅矿,次要矿物有毒砂、银黝铜矿、脆银矿、自然银和深红银矿。2.2成矿地质特征脉状型金矿床是矿体以含金石英脉为主的矿床,主要产于裂谷南缘浅台和中央凹陷,主要矿床有五龙金矿、新岭金矿和岫岩金矿。成矿与燕山期中性—酸性复合侵入体有关,岩性主要为花岗闪长岩、石英闪长岩、似斑状花岗岩和二长花岗岩,岩石中K和微Au含量较高。成矿围岩比较复杂,既有辽河群盖县组岩类,又有震旦系、鞍山群变质岩系。矿体主要产在侵入体与围岩接触带附近,外接触带中最为发育。矿体主要为含金石英脉,受断裂构造控制,常有闪长岩脉、花岗斑岩脉或煌斑岩脉相伴生。含金石英脉成群出现,长度变化大,10～1500m不等,脉宽和延深相对稳定,宽0.5～5.5m,延深100～450m。矿石主要为富金的多金属硫化物型。2.3矿体地质特征与含矿层有关的Pb、Zn矿床是裂谷最主要的Pb、Zn矿床,在中央凹陷区北部从西到东形成北瓦沟、青城子、张家堡子三个矿区。矿体分层状型和脉状型两类,以青城子矿区最为典型。青城子矿区位于菱形格状构造之中,产有榛子沟、喜鹊沟等10余个大中小型矿床,基本呈等间距沿NE向构造线排列,从北西到南东依次构成4个矿带:北砬子—喜鹊沟—麻泡沟—本山—二道沟矿带、南山—东山矿带、东阳沟—甸南—榛子沟矿带、大地矿带(图2)。南山—东山矿带和大地矿带不完整,有可能发现新矿床(点)。新岭矿点独居4个矿带中央东北端,有可能发现新矿床,构成中央矿带。层状型矿体主要分布在青城子矿区的东区,产于榛子沟、甸南、大地、东阳沟和头道沟等矿床。矿体形态有层状、似层状、透镜状,产状与含矿层产状一致。矿体规模较大,品位较低。矿石以浸染状构造为主,可见纹层状、胶状等变余沉积构造和揉皱、布丁等变质变形叠加构造。脉状型矿体主要分布于青城子矿区西部,主要产于喜鹊沟、南山、大东沟、二道沟和北砬子等矿床(点),一般分布在层状矿体上部或下部。矿体形态主要为脉状、羽状、受断裂或断裂两侧层间羽状构造控制。矿体规模较小,品位较高,一般以富Pb贫Zn为特征。2.4矿化带和岩石学特征与侵入岩接触带有关的Pb、Zn、Cu矿床分布于EW向与NE向深大断裂交汇处的桓仁县二棚甸子地区,矿体产于燕山期以闪长岩类为主的中性杂岩体与寒武系碳酸盐岩的接触带。沿接触带断续分布大小不同矽卡岩体,以钙矽卡岩为主,形成长约12km的矽卡岩带。热液蚀变和Pb、Zn、Cu矿化叠加矽卡岩带。矽卡岩具分带现象。分带总趋势是闪长岩—弱蚀变闪长岩—钾长岩化闪长岩—绿帘石化闪长岩—绿帘矽卡岩—石榴石矽卡岩—透辉石榴石矽卡岩或石榴透辉矽卡岩—矽卡岩化大理岩—大理岩。矿化呈垂直和水平分带。在平面上,Pb、Zn矿化发生于远外接触带,主要产在矽卡岩化大理岩和大理岩中。Cu矿化发生于近岩体接触带,主要在蚀变闪长岩与绿帘矽卡岩之间。Cu、Zn矿化发生在Pb、Zn矿化和Cu矿化之间。在垂向上,Pb、Zn矿化偏上,Cu矿化偏下,在Pb、Zn矿化和Cu矿化之间为Cu、Zn矿化。矿体形态,产状受矽卡岩体控制。矿体长数百米,厚2～6m。矿石可分铅锌矿石、铜铅锌矿石、铜锌矿石。2.5边沟亚木古矿点Cu、Co矿找矿工作刚开始,已知矿点分布在鸭绿江深大断裂与庄河—桓仁断裂之间的中央凹陷和南缘浅台的宽甸地区和丹东地区。宽甸地区有杨木川铜钴矿点、黑鱼汀钴矿点、朝阳沟钴(镍)矿点和边沟钴(镍)矿点。丹东地区有柞树岭钴铜矿点。Cu、Co矿点主要产在里尔峪组上部含电气石黄铁矿磁铁浅粒岩和黑云变粒岩中。有的产在有辉长岩侵入的高家峪组或辉长岩中。黑鱼汀矿点已发现7个矿体,形态为似层状、透镜状和脉状。长50～200m。矿石为含Co黄铁矿矿石,块状、条带状、网脉状和浸染状构造。矿石矿物主要是磁铁矿、黄铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿、砷铜钴矿、辉铜钴矿。后两者为主要含钴矿物,呈针状包裹于黄铁矿中。黄铁矿含钴0.23%～0.78%,矿石含Co平均0.028%～0.087%。3成矿的地质条件3.1裂谷中期沉积型矿床该区Au、Ag、Pb、Zn、Cu、Co矿床(点)几乎都产在辽河群一定层位和岩性中,特别是Au、Ag、Pb、Zn矿床,尤其受层位和岩性控制。Pb、Zn、Ag矿床主要产在辽河群中部高家峪组和大石桥组的5个矿源层中,其中高家峪组1个,大石桥组4个。Pb、Zn、Ag成矿主要与大石桥组矿源层有关。高家峪组形成于裂谷发展中期隆升阶段,在浅海—滨海盆地形成富含碳质的陆源粘土碎屑和碳酸盐建造,在含石墨变粒岩、透闪片岩和大理岩岩石组合中形成了层状型矿体。大石桥组形成于裂谷晚期裂陷阶段,随着裂陷速度的变化,在不同构造环境里,形成了不同层次的多种岩性组合,分别在含透闪变粒岩的方解石大理岩、白云石大理岩、透闪白云石大理岩和含透闪片岩的方柱石大理岩中形成4个含矿层位。这些矿源层含Pb、Zn较高,Pb平均184×10-6,Zn平均147×10-6。在下部的方柱石大理岩和白云石大理岩中产出以脉型为主的Pb、Zn矿体,在上部的透闪白云石大理岩和方柱石白云石大理岩中产出以层状型为主的Pb、Zn矿体。Au矿床主要赋存在盖县组中。盖县组形成于裂谷总体沉陷阶段,在浅而广阔的海域沉积了含碳酸盐的粘土—半粘土岩建造,千枚岩、云母片岩和大理岩组合成Au、Ag矿源层,含Au丰度较高。Cu、Co含矿层主要在里尔峪组上部,含矿岩石主要是含电气石黄铁矿磁铁矿浅粒岩和黑云变粒岩,载钴矿物为黄铁矿。该层位已发现多处Cu、Co矿点和数十处黄铁矿矿点。3.2断裂控矿因素裂谷是整个岩石圈的破裂,从初期拉张破裂开始,经挤压消亡,到中生代活化,经历多期次构造变形作用。构造变形对矿源层的叠加和改造控制了Au、Ag、Pb、Zn和Cu、Co的成矿作用及其矿带、矿区、矿床和矿体的空间分布。Au、Ag、Pb、Zn、Cu、Co矿床(点)沿盖县—凤城EW向矿带和鸭绿江NE向矿带分布。盖县—凤城EW向矿带展布于EW向大石桥—草河口大断裂以南,岫岩—永甸断裂以北。这些断裂为裂谷期断裂,深达上地幔,引发携带成矿物质的基性—中酸性火山喷发和气液上涌,和陆源剥蚀物一起,形成了辽河群火山沉积岩系和Au、Ag、Pb、Zn、Cu、Co矿源层。盖县—凤城EW向矿带包含猫岭矿区,北瓦沟矿区,青城子矿区和张家堡子矿区,受区域性菱形格状构造体系或其波及区域所控制。青城子10余个Pb、Zn矿床(点)沿一组NE向构造线大致等距分布,隐现次级菱形格状构造对矿床(点)空间产出的控制(图2)。猫岭金矿位于盖县—草河口区域性向斜翼部,四条矿带受NE向,脆性断裂叠加的NE向韧性剪切带控制。鸭绿江Au、Cu、Co、Pb、Zn矿带分布于鸭绿江NE向深大断裂与庄河—桓仁NE向剪切断裂之间,主要受鸭绿江深大断裂控制,矿带包含五龙金矿区、永甸Cu、Co矿区和二棚甸子Pb、Zn、Cu矿区。五龙金矿区位于裂谷南缘浅台与中央凹陷交汇边缘和鸭绿江深大断裂与永宁—小洋河深大断裂交汇的三角区,构造岩浆活动强烈,SN向、NW向、NE向、NNE向次级断裂组成密集的菱形网状构造,控制含金石英脉状矿体分布。永甸Cu、Co矿区位于鸭绿江、庄河—桓仁深大断裂与东西向构造岩浆带交汇部位,成矿受EW向褶皱构造和NE、NW向次级断裂控制。二棚甸子Pb、Zn矿区位于庄河—桓仁剪切断裂与大石桥—草河口—桓仁深大断裂交汇部位,成矿受中酸性岩体侵入寒武系地层的接触带构造控制。3.3岩浆富化作用裂谷区岩浆活动强烈,分布广泛,是成矿的重要热动力,也是为成矿提供物质的重要因素。裂谷期岩浆活动,以火山喷发为主,为矿源层提供成矿物质,形成矿源层,甚至贫矿体,如里尔峪组的Cu、Co矿源层、高家峪组和大石桥组的Pb、Zn矿源层,甚至盖县组Au矿源层,为成矿奠定了物质基础。中生代的岩浆活动,形成广布的侵入体,其热动力促使矿源、围岩成矿物质活化、迁移、聚集、或对贫矿体改造富化,在距侵入体不远的外接触带中形成矿床、矿体。青城子矿区处于花岗质侵入体三面包围之中,热动力极为活跃,形成矿种多、规模大、强度大的Au、Ag、Pb、Zn成矿区。五龙金矿区与富K含微Au高的闪长岩、二长花岗岩有关,主要矿体与晚期派生岩脉相伴。猫岭金矿产于卧龙泉二长花岗岩的接触带,距岩体仅2.5km,岩浆热液叠加富化作用明显。二棚甸子矿区,中生代闪长岩类的侵入,造成与寒武系碳酸盐接触带的接触交代成矿作用,形成矽卡岩型Pb、Zn矿床。3.4相对封闭环境和相对开放环境成矿环境及矿体资源研究区经历绿片岩相—绿帘角闪岩相的区域性热动力变质作用,岩石结构改变,变质流体产生,伴随塑性流变和韧性变形,矿源岩和围岩中成矿物质活化、迁移、再分配、重定位、富集成矿。这一变化过程,可能发生于相对封闭环境和相对开放环境。在相对封闭环境,物质活化、迁移和重定位于岩石孔隙、糜棱叶理和片理、微裂隙,在矿源岩或贫矿体背景上,发生浸染型网脉状矿化,低强度富集。矿体一般具同生沉积和热液活化双重构造,层状型Au、Ag和层状型Pb、Zn矿,可能与相对封闭环境下的变质热液活化富集有关。在相对开放环境,扩大了成矿物质活化、迁移和重定位空间,运移距离长、可与岩浆热液、地下循环热液混合,在断裂构造、褶皱滑脱空间呈脉状、鞍状充填和高强度富集,在层状矿体附近形成Au、Ag矿体和脉状Pb、Zn矿体。矿体具热液充填交代特征。4成矿作用及构造-岩浆活动该区是矿种多、分布广、成因复杂、资源丰富的贵重、有色金属成矿区,找矿前景广阔。辽河群是重要的成矿层。辽河群是裂谷发育过程中火山沉积作用的产物,出露面积大于5000km2,是总厚度大于5000m,在里尔峪组、高家峪组、大石桥组和盖县组中蕴藏着丰富的成矿物质,拥有Au、Ag、Pb、Zn、Co、Cu多个矿源层,产有一系列大、中、小型矿床和矿点,并陆续有新矿床(点)和远景区的发现,沿矿源层找矿大有潜力。Au、Ag矿源层:Au、Ag矿源层主要有大石桥组二段、三段和盖县组。大石桥组二段矿源层的变质岩石组合主要是黑云变粒岩、含石墨透闪石的大理岩;三段矿源层变质岩石组合主要是含千枚岩和透闪变粒岩的白云石大理岩;盖县组矿源层变质岩石组合主要是千枚岩夹二云片岩、石英砂岩和黑云斜长变粒岩。在这些矿源层中产有猫岭、小佟家堡子、高家堡子、四道沟、白云、桃源、隈子等7个大型矿床和许多中、小型矿床点。Pb、Zn矿源层:Pb、Zn矿源层主要有高家峪组和大石桥组过渡带及大石桥一段和三段。大石桥组一段变质岩石组合为方解石大理岩、透闪变粒岩和浅粒岩;大石桥组三段有3个矿源层,分别产于三段的下部,中部和上部。下部矿源层变质岩石组合为白云石大理岩、云母片岩和变粒岩,是青城子矿区最主要含矿层;中部矿源层的变质岩石组合为透闪白云石大理岩和浅粒岩;上部矿源层的变质岩石组合主要是方柱石大理岩、透闪片岩和透闪变粒岩。已发现的107处Pb、Zn矿床(点)主要产在这些矿源层中。83%以上Pb、Zn储量产自大石桥组矿源层中。Cu、Co矿源层:Cu、Co矿源层赋存于里尔峪组和高家峪组。里尔峪组矿源层变质岩石组合主要为浅粒岩和变粒岩,已发现有周家、陶家隈子、粉城墙、王家大沟、四道沟M12异常、柞树岭、四平街等Cu、Co矿点;高家峪组矿源层变质岩石组合主要是变质凝灰质砂岩,已发现有上华、东塔沟、王千层、上堡、河沼、摩天岭、连山关等Cu、Co矿点1。由于受褶皱构造影响,矿源层及其Cu、Co矿点在区域上组成北、中、南3个Cu、Co成矿带,带长80～120km。矿源层为裂谷成矿提供物质,并控制已知矿床(点)的空间分布。但矿源层直接成矿的可能性不大,或只形成部分贫矿体。只有矿源层叠加构造岩