辛存林，鞏 鑫，朱曉磊，趙志鵬

（西北師范大學(xué)地理與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，蘭州730070）

冀東地區(qū)東梁金礦床地質(zhì)特征及成因

辛存林，鞏 鑫，朱曉磊，趙志鵬

（西北師范大學(xué)地理與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，蘭州730070）

東梁礦區(qū)位于冀東地區(qū)寬城凹褶束東南邊緣。金礦床主要產(chǎn)于燕山期火成巖與中元古界長城系、薊縣系碳酸鹽巖地層的接觸帶部位，受構(gòu)造、巖漿活動控制。礦區(qū)巖（礦）石地球化學(xué)分析結(jié)果表明，成礦流體中的硫、鉛主要來源于深部，與深部巖漿活動有關(guān)；氫、氧同位素分析結(jié)果顯示，成礦流體主要來源于原生巖漿水；金礦床成礦溫度125～305℃，成礦深度1．5 km，成礦時代為燕山期火山活動晚期。認(rèn)為在燕山期板塊構(gòu)造影響下，東梁金礦床成礦物質(zhì)主要來源于深部活化變質(zhì)巖系，屬巖漿熱液型中低溫金礦床。

東梁金礦床；地質(zhì)特征；地球化學(xué)特征；礦床成因；冀東地區(qū)

0 引言

冀東地區(qū)是我國重要的產(chǎn)金區(qū)之一，目前已發(fā)現(xiàn)金礦床（點）500處［1］。金礦床形成的地質(zhì)條件復(fù)雜，需要結(jié)合其所處的地質(zhì)環(huán)境和構(gòu)造來研究。目前，工作區(qū)周圍較大的金礦如峪耳崖［24］、金廠峪［56］、華尖［7］等研究程度較高，而東梁金礦床研究程度較低。1992年和2008年，河北省地質(zhì)礦產(chǎn)局和河北省地質(zhì)局第五大隊分別對東梁金礦床進(jìn)行了普查和詳查。在此基礎(chǔ)上，作者于2012年7月對東梁金礦床進(jìn)行了野外地質(zhì)調(diào)查，采集相關(guān)的巖（礦）石樣品進(jìn)行了分析，研究總結(jié)了礦床的地質(zhì)特征，初步探討了礦床的成礦物質(zhì)來源和礦床成因，這對東梁金礦床乃至整個冀東地區(qū)尋找更多的金礦資源具有一定的現(xiàn)實意義。板塊與西伯利亞板塊碰撞對接，形成歐亞大陸板塊。中、新生代，歐亞板塊和太平洋板塊雙向擠壓，區(qū)域構(gòu)造呈現(xiàn)出EW向與NNE向構(gòu)造復(fù)合的特征。區(qū)域出露地層主要為太古宙遷西群、八道河群，中新元古界長城系、薊縣系、青白口系，中生界三疊系、侏羅系以及新生界第四系（圖1）。太古宙遷西群、八道河群是以麻粒巖、片麻巖為主的深變質(zhì)巖系，組成區(qū)域的基巖；中新元古界是以碳酸鹽巖 碎屑巖為主的海相沉積建造，自下而上分別為長城系、薊縣系、青白口系；中生界主要以火山 沉積巖系分布在斷陷盆地內(nèi)。區(qū)內(nèi)構(gòu)造發(fā)育，主要有馬蘭峪復(fù)式背斜及其北翼的深大斷裂構(gòu)造。區(qū)內(nèi)巖漿巖發(fā)育，主要為印

支期—燕山期花崗巖，燕山期巖漿巖是同源巖漿多次活動的的產(chǎn)物。區(qū)內(nèi)中元古界碳酸鹽巖 碎屑巖系、燕山期巖漿巖和深大斷裂與金礦成礦關(guān)系密切。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

工作區(qū)位于華北板塊北緣。古生代末期，華北

2 礦床地質(zhì)特征

2．1 礦區(qū)地質(zhì)

東梁金礦床位于寬城凹褶束東南邊緣。出露地層主要有長城系團(tuán)山子組（Ch t）、大洪峪組（Ch d），薊縣系高于莊組（Jx g），侏羅系髫髻山組（J2t）、后城組（J2h）以及第四系坡積物（Q）（圖2）。長城系團(tuán)山子組為砂質(zhì)白云巖，含疊層石，具泥裂、波痕等暴露標(biāo)志，代表濱海環(huán)境沉積，是長城群第一個沉積旋回晚期。長城系大洪峪組是長城群第二個沉積旋回，以鈣質(zhì)砂巖為主，夾火山巖或火山角礫巖，砂巖具板狀交錯層理和波痕，為濱海環(huán)境。薊縣系高于莊組主要為含硅質(zhì)和錳質(zhì)白云巖，具燧石條帶，頂部有沖刷面、交錯層理，代表濱淺海環(huán)境沉積。侏羅系髫髻山組分布于礦區(qū)南部，呈條帶狀，巖性單一，為安山巖。后城組受巖漿巖破壞，僅零星出露于東山采區(qū)南側(cè)，呈捕虜體產(chǎn)于石英二長斑巖中，主要巖性為灰色、灰黃色石英礫巖。

圖1 冀東地區(qū)金礦地質(zhì)圖Fig．1 Geological map showing Au deposits in eastern Hebei province

圖2 東梁礦區(qū)地質(zhì)圖及金礦體分布位置Fig．2 Geological map of Dongliang area showing location of the gold ore bodies

礦區(qū)火山構(gòu)造明顯，火山機(jī)構(gòu)為圓形，火山口外圍為長城系團(tuán)山子組、大洪峪組和薊縣系高于莊組，火山頸內(nèi)為礦化蝕變帶和火成巖。礦化蝕變帶產(chǎn)于中酸性火山巖與地層接觸部位，是礦體的主要賦存地段。在礦區(qū)周圍環(huán)繞巖體的放射狀斷裂十分發(fā)育。規(guī)模較大的斷裂構(gòu)造為NW向斷裂（F9，F(xiàn)12）和NE向斷裂（F9，F(xiàn)13，F(xiàn)14）。斷層群為成礦作用提供了熱液運(yùn)移通道和良好的賦礦空間。沿斷裂多形成構(gòu)造破碎帶，帶內(nèi)礦化蝕變強(qiáng)烈，主要有褐鐵礦化、高嶺石化、絹云母化、綠泥石化等。

礦區(qū)內(nèi)巖漿活動強(qiáng)烈，中酸性侵入巖產(chǎn)于火山頸內(nèi)，為燕山期同源巖漿多次活動的產(chǎn)物。區(qū)內(nèi)巖漿巖主要為花崗斑巖、石英二長斑巖、閃長玢巖。巖體中心部位的花崗斑巖呈橢圓狀巖株，外圍環(huán)繞石英二長斑巖，二者呈侵入接觸關(guān)系，接觸界線清晰。閃長玢巖呈SN向零星分布，在深部與石英二長斑巖呈穿插侵入關(guān)系。另外，礦區(qū)內(nèi)還穿插大量脈巖。

2．2 礦化蝕變帶

礦化蝕變帶規(guī)模受貫穿于整個礦區(qū)的環(huán)形斷裂構(gòu)造帶控制，呈SN-EW展布，總體內(nèi)傾，傾角基本與圍巖一致，長約2 100 m，寬20～130 m。蝕變普遍強(qiáng)烈，主要有硅化、絹云母化、黃鐵礦化、鉀化、鈉化、螢石化、白云母化，其中硅化、絹云母化、黃鐵礦化與金成礦關(guān)系密切。硅化普遍發(fā)育于成礦的各個階段，可分為2種：①呈不規(guī)則粒狀集合體交代原巖，形成絹英巖或絹英巖化花崗斑巖；②沿巖石的裂隙或節(jié)理充填交代，呈脈狀或網(wǎng)脈狀，伴有黃鐵礦等金屬硫化物。絹云母化與其他蝕變相伴發(fā)育，主要表現(xiàn)為：①絹云母呈細(xì)小鱗片狀集合體代替斜長石；②除石英礦物外，所有硅酸鹽礦物全部蝕變成絹云母。黃鐵礦化普遍發(fā)育但含量較低，黃鐵礦多呈自形晶立方體，主要以星散狀浸染在巖石中，在強(qiáng)硅化及小石英脈兩側(cè)部位形成稠密浸染狀和小脈狀，是金的主要載體礦物。其他蝕變與金礦化關(guān)系不太密切。各類蝕變巖均呈漸變過渡關(guān)系。

2．3 礦體特征

礦體主要產(chǎn)于蝕變巖帶內(nèi)，總體呈厚脈狀，傾向、傾角受蝕變帶產(chǎn)狀影響，總體W傾，傾角20°～60°。礦體具有膨脹收縮、分支復(fù)合、尖滅再現(xiàn)等現(xiàn)象。根據(jù)工程控制情況，礦區(qū)內(nèi)圈出2個礦體：①Ⅰ礦體：位于Ⅱ礦體上盤，長270 m，水平厚度1．50～23．00 m，平均6．80 m，厚度變化系數(shù)110．95%；w（Au）＝0．30×10－6～5．22×10－6，平均1．596× 10－6，品位變化系數(shù)130．48%；礦體中蝕變礦化以黃鐵礦化、硅化、大理巖化為主。②Ⅱ礦體：為礦區(qū)主礦體，穿插于長城系、薊縣系、石英二長斑巖、閃長玢巖中，走向NW向→SN向→近EW向，整體呈半環(huán)狀，長約1 700 m，水平厚度1．41～96．00 m，平均24．72 m，厚度變化系數(shù)84．60%，呈彎月形；w（Au）＝0．30×10－6～6．34×10－6，平均1．55×10－6，品位變化系數(shù)58．95%；Ⅱ礦體從北向南分支復(fù)合、膨脹收縮。在深部各礦體均連為一體。

2．4 礦石特征

礦帶內(nèi)原生金屬礦物主要為黃鐵礦，少量黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦、磁鐵礦；脈石礦物主要為石英，次為長石、絹云母、綠泥石、高嶺土、碳酸鹽礦物及鋯石等。其中，黃鐵礦、黃銅礦、石英與金礦物密切相關(guān)。黃鐵礦為金的主要載體礦物，鏡下見有金礦物嵌布于黃鐵礦中（圖3b）、黃鐵礦粒間和黃鐵礦與脈石粒間（圖3c）以及黃鐵礦裂隙中（圖3a）。嵌布于黃鐵礦中的金礦物粒度比較細(xì)小，多＜0．037 mm，主要呈渾圓粒狀；嵌布于黃鐵礦粒間或黃鐵礦與其他礦物粒間的金的粒度較粗，主要為0．037～0．053 mm；嵌布于黃鐵礦裂隙中的金礦物粒度粗，形態(tài)復(fù)雜，多受礦物裂隙形態(tài)控制。黃銅礦含量較少，早期成礦階段形成的黃銅礦多以細(xì)小的渾圓顆粒嵌布于黃鐵礦中（圖3f），與金礦化關(guān)系不密切；與金礦物比較密切的黃銅礦主要嵌布于脈石裂隙或脈石粒間，少量被包裹于脈石中或沿黃鐵礦裂隙充填呈脈狀分布，見有金礦物與黃銅礦呈緊密連晶狀態(tài)嵌布（圖3d）。與金礦物有關(guān)的石英以隱晶質(zhì)嵌布，主要表現(xiàn)為硅化，多伴隨絹云母化、綠泥石化等蝕變分布于礦化帶中，鏡下見有金礦物嵌布于脈石粒間（圖3e）。

礦石結(jié)構(gòu)主要有自形 半自形晶粒狀、他形晶粒狀、包含、壓碎、交代溶蝕結(jié)構(gòu)。礦石構(gòu)造以塊狀、脈狀、浸染狀為主。

礦石中金礦物粒度以中粒金（0．037～0．074 mm）為主，占52．09%；次為細(xì)粒金（0．01～0．037 mm），占30．64%。金礦物的嵌布狀態(tài)以裂隙金為主，次為粒間金，包裹金很少。金礦物形態(tài)主要為角粒狀、尖角粒狀、長角粒狀、板片狀等。據(jù)河北省地調(diào)五隊對153個樣品的化驗統(tǒng)計，w（Au）＝0．1×10－6～9．18×10－6，單樣最高w（Au）＝137．10×10－6，平均w（Au）＝1．55× 10－6。

圖3 金礦物嵌布特征和主要金屬礦物鏡下特征的顯微照片F(xiàn)ig．3 Color photomicrography showing embedded characteristics of gold minerals and main metal minerals

2．5 成礦階段

東梁礦區(qū)可劃分為4個成礦階段：①黃銅礦-黃鐵礦階段：為早期金礦化階段，由銀金礦、黃鐵礦、黃銅礦、斑銅礦及石英等形成穩(wěn)定的礦物共生組合；②黃鐵礦階段：為重要的金礦化階段，礦化廣泛發(fā)育，由銀金礦、浸染狀黃鐵礦 方鉛礦 閃鋅礦、黃銅礦和石英組成典型的共生組合，形成重要的浸染狀（或塊狀）硫化物金礦石；③硫化物 石英階段：為金礦化的晚期階段，物理化學(xué)條件與黃鐵礦階段相似，以銀金礦、斑點狀黃鐵礦 方鉛礦及大量石英為主，伴有黃銅礦、砷黝銅礦及少量輝銅礦，形成細(xì)脈狀石英 硫化物礦石，或疊加于前階段之上，形成相對富集部位；④表生氧化階段，在地表及淺部裂隙發(fā)育部位，形成蜂窩狀、多孔狀和膠狀構(gòu)造的礦石，是重要的野外找礦標(biāo)志之一。

3 礦床地球化學(xué)特征

3．1 礦區(qū)地球化學(xué)特征

為研究礦區(qū)圍巖的含礦性，從地層剖面中采集50個樣品對11種元素進(jìn)行了光譜分析（表1）。從表1可見，侏羅系、薊縣系、長城系w（Au）明顯低于地殼克拉克值。巖體中花崗巖w（Au）＝0．004× 10－6～0．008×10－6，平均0．006 7×10－6?；◢弾r中與Au密切的Sb，Pb，Ag，Zn，Cu等元素呈正向富集。

3．2 同位素地球化學(xué)特征

3．2．1 硫同位素

金礦床中，金屬硫化物與金礦物為最常見的共生礦物，硫與金關(guān)系密切，是金成礦物質(zhì)的重要組成部分［8］。礦石中的硫同位素能反映原始硫的來源，對于探尋成礦物質(zhì)來源起重要的作用。黃鐵礦是礦區(qū)內(nèi)主要的載金礦物，在礦區(qū)內(nèi)共采集11個礦石樣，其中9個用于黃鐵礦硫同位素測定，2個用于方鉛礦硫同位素測定（表2）。東梁礦床硫同位素δ（34S）＝－2．1×10－3～4．3×10－3，平均2．55× 10－3，極差為6．4×10－3，硫同位素離散度小，變化范圍小，靠近原始地幔硫（δ（34S）＝（0±3）×10－3）的范圍，反映成礦流體的硫可能來自深部巖漿。礦床內(nèi)硫化物黃鐵礦δ（34S）值＞方鉛礦，推測礦區(qū)內(nèi)硫同位素分餾具有平衡性［9］。

3．2．2 鉛同位素

礦區(qū)鉛同位素206Pb／204Pb＝15．531～16．012，207Pb／204Pb＝15．191～15．332，208Pb／204Pb＝35．543～36．069（表3）。參數(shù)μ＝9．20～9．41，Th／U＝3．78～3．96，落于正常鉛范圍（2．90～4．84），屬正常普通鉛。根據(jù)扎德曼等［10］的鉛構(gòu)造模式圖，利用Geokit軟件［11］討論本區(qū)鉛源的特征。礦區(qū)礦石鉛點落在地幔線附近或208Pb／204Pb落在造山帶與地幔之上、下地殼之下（圖4），反映成礦物質(zhì)可能通過造山運(yùn)動改造基底變質(zhì)巖系，主要來自地幔和下地殼。

3．2．3 氫、氧同位素特征

為判斷成礦流體的性質(zhì)，對東梁礦區(qū)4個含礦石英樣品進(jìn)行氫、氧同位素測定（表4），在δ（D）—δ（18O）相關(guān)圖解上［12］投影點遠(yuǎn)離大氣降水與變質(zhì)水，靠近原生巖漿水區(qū)域（圖5）。這一特征反映出東梁金礦成礦流體主要來源于原生巖漿水，也有部分大氣降水的加入。

礦區(qū)內(nèi)采集2組含金石英細(xì)脈流體包裹體樣品作為測試對象，驗證熱液來源。液相成分中，K＋／Na＋值分別為7．67，1．798；F－／Cl－值分別為7．64，1．798；K＋／Na＋＞1，F(xiàn)－／Cl－＞1是流體來自巖漿的主要證據(jù)之一［13］。

表1 東梁金礦成礦元素地球化學(xué)特征Table 1 The geochemical characteristics of 11 element in Dongliang Au deposit

表2 東梁金礦床礦石硫同位素組成Table 2 S-isotopic composition of ore from Dongliang Au deposit

表3 東梁金礦床礦石鉛同位素組成Table 3 Pb-isotopic composition of ore from Dongliang Au deposit

圖4 東梁金礦床礦石鉛同位素構(gòu)造演化曲線Fig．4 Plot showing geotectonic evolution of lead isotopes in Dongliang Au deposit

圖5 東梁金礦床礦石δ（D）—δ（18O）圖解Fig．5 δ（D）-δ（18O）diagram of ore from Dongliang Au deposit

表4 東梁金礦床礦石氫氧同位素組成Table 4 Oxygen and hydrogen isotopic compositions of Au-bearing quartz

4 礦床成因

4．1 成礦物質(zhì)來源

通過光譜分析可知，礦區(qū)11種元素在花崗類巖石中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于地層和閃長巖，其中Sb，Pb，Ag，Zn，Cu明顯高于地殼背景值，由此推斷金礦成礦物質(zhì)主要來源于花崗類巖體。礦床硫、鉛同位素表明，成礦流體中的硫來自原始地幔，鉛來源于深部，認(rèn)為東梁金礦床成礦物質(zhì)具有同源性，推斷花崗巖侵入是在大地構(gòu)造背景下深部變質(zhì)基巖活化的產(chǎn)物。

4．2 成礦時代

金礦多產(chǎn)于花崗類巖體與圍巖接觸帶中。袁萬明［14］實測南梁金礦不同蝕變帶中鋯石和磷灰石裂變徑跡年齡為103．3～153．9 Ma，南梁金礦床大地構(gòu)造位置與東梁基本相同，由此推測東梁金礦床屬燕山階段晚期火山活動產(chǎn)物，成礦時代為燕山晚期。根據(jù)金礦的賦存形式，認(rèn)為金礦成礦時代與花崗類巖體侵位時代存在一定的時差，即金成礦期晚于花崗類巖體形成期。

4．3 成礦溫度和壓力

黃鐵礦階段暗色礦物的爆裂溫度為250～305℃，硫化物 石英階段石英包裹體的均一溫度為125～230℃，金礦床成礦溫度125～305℃（表5），屬于中低溫?zé)嵋旱V床。測定礦石礦物包裹體CO2流體壓力值為2．03×107～6．56×107Pa，平均4．60× 107Pa。按靜巖壓力計算，對應(yīng)成礦深度為1．5 km，礦床應(yīng)屬淺成礦床。

4．4 礦床成因

東梁金礦床受燕山期構(gòu)造、巖漿活動的直接控制。燕山期，區(qū)域發(fā)生多次強(qiáng)烈的巖漿活動，巖漿沿早期的構(gòu)造裂隙侵入地層，表現(xiàn)為中酸性巖漿大量侵入、噴發(fā)；巖漿熱液與地層中的碳酸鹽巖和鈣質(zhì)碎屑巖作用產(chǎn)生圍巖蝕變，含礦熱液沿構(gòu)造界面運(yùn)移，在運(yùn)移過程中不斷從中酸性巖體中萃取成礦物質(zhì)，并在有利的條件下沉淀，形成金礦體。

表5 硫化物和石英形成溫度Table 5 The temperature under which sulfide and quartz are formed

5 結(jié)論

東梁金礦床賦存于長城系、薊縣系地層和燕山期酸性火山巖體的接觸帶中。已圈定的2條礦體，產(chǎn)狀、形態(tài)、規(guī)模嚴(yán)格受貫穿于整個礦區(qū)的環(huán)形斷裂構(gòu)造帶控制。礦帶內(nèi)與金礦物最為密切的原生金屬礦物為黃鐵礦、黃銅礦，其次是脈石礦物石英，金礦物以中粒金、裂隙金為主。通過分析礦區(qū)地質(zhì)特征和地球化學(xué)特征，認(rèn)為東梁金礦床受巖漿活動、構(gòu)造控制，成礦物質(zhì)主要來源于地幔和下地殼經(jīng)過活化重熔的深部變質(zhì)基巖，并沿早期形成的斷裂構(gòu)造侵入，受后期巖漿熱液的影響，形成中低溫巖漿熱液型金礦床。

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Geological characteristics and genesis of Dongliang gold deposit in eastern Hebei province

XIN Cunlin，GONG Xin，ZHU Xiaolei，ZHAO Zhipeng
（College of Geography and Environmental Science，Northwest Normal University，Lanzhou 730070，China）

Dongliang gold deposit is located in the southeast edge of the Kuancheng arcuate fold area．It occurs mainly at the contact zone of Yanshanian acid igneous rocks and carbonate rocks of Middle Proterozoic Changcheng system and Jixian system and is controlled by structure and magmatism．Analysis of geochemical characteristics of the rock and ore samples show that S and Pb in ore fluid is derived from deep part and is related to the deep magmatism and H and O from the primary magmatic water．It is formed at later magmatism during Yanshanian period at temperature125～305℃and depth 1．5 km．Under influence of Yanshanian plate tectonic movement ore materials of the deposit are mainly derived from the activated metamorphic rock series at depth and it belongs to meso－epithermal magmatic fluid type Au deposit．

Dongliang gold deposit；geological characteristics；geochemistry；genesis；eastem Hebei province

P613；P618．51

： A

10．6053／j．issn．1001-1412．2014．01．006

2013-04-15； 改回日期：2013-06-13； 責(zé)任編輯： 趙慶

國家自然科學(xué)基金（編號：41262001）和甘肅省自然科學(xué)基金（編號：1010RJZA020）聯(lián)合資助。

辛存林（1976 ），男，教授，博士，研究方向為地質(zhì)普查與勘探。通信地址：甘肅省蘭州市安寧區(qū)科教城，西北師范大學(xué)地理與環(huán)境科學(xué)學(xué)院；郵政編碼：730070；E-mail：xincunlin＠163．com

鞏鑫（1987 ），男，碩士研究生，研究方向為地質(zhì)礦產(chǎn)。通信地址：甘肅省蘭州市安寧區(qū)科教城，西北師范大學(xué)新校區(qū)研究生公寓3號樓B區(qū)423室；郵政編碼：730070；E-mail：xiaocaoren＠163．com