張?zhí)煨?王力 陳曉航 劉響

摘要：荒溝山金礦床位于吉林省臨江市西南部，華北板塊北緣東段，古元古代遼吉活動帶中部，鴨綠江深大斷裂北側。礦體主要賦存在古元古界老嶺群珍珠門組、閃長玢巖和閃長巖中，受韌—脆性剪切帶和脆性斷裂聯(lián)合控制。通過對主成礦階段礦石石英中流體包裹體進行顯微測溫，結果表明：主成礦階段流體包裹體均為氣液兩相包裹體，屬NaCl-H2O體系;流體包裹體完全均一溫度為140.9 ℃～229.6 ℃，鹽度為4.48 %～12.42 %，密度為0.841～0.935 g/cm3，成礦壓力為10～24 MPa，成礦深度為1.0～2.4 km，顯示成礦具有低鹽度、低密度、中低溫、淺成的特點。綜合分析認為，荒溝山金礦床的形成與古元古代熱水噴流沉積作用有關，是燕山晚期構造熱事件形成的中低溫熱液脈型金礦床，且經歷了不同程度的變質變形改造。

關鍵詞：流體包裹體;礦床地質特征;礦床成因;變質變形改造;荒溝山金礦床

中圖分類號：TD11?P618.51文獻標志碼：A

文章編號：1001-1277（2020）06-0014-07doi：10.11792/hj20200604

荒溝山金礦床位于華北地臺北緣東段，吉南老嶺成礦帶內。老嶺成礦帶是吉林省內一條重要的貴金屬—多金屬成礦帶，其內礦產種類豐富。老嶺成礦帶內金礦床分布廣泛，儲量較大，可以利用其分布特點及成礦規(guī)律在該成礦帶內進行找礦。20世紀80年代至今，該成礦帶相繼發(fā)現(xiàn)南岔金礦床、八里溝金礦床、錯草金礦床及大橫路銅鈷礦床等礦床，找礦工作取得了較大突破。眾多學者對荒溝山金礦床進行了較為詳細的研究，但對其礦床成因類型存在一定的爭議，認為荒溝山金礦床為淺成低溫熱液型金礦床[1]、典型低溫熱液硫化物型金礦床[2]、熱水沉積疊加改造型金礦床[3]，以及低鹽度低密度中低溫熱液脈型金礦床[4]。本文在前人研究成果的基礎上，詳細闡述了荒溝山金礦床地質特征，針對主成礦階段礦石石英中流體包裹體進行了顯微測溫，并探討了礦床成因及變質變形改造作用，該研究結果是對區(qū)域成礦條件的補充與完善，為該區(qū)域進一步找礦提供基礎研究證據(jù)。

1?礦區(qū)地質特征

荒溝山金礦床大地構造位置位于華北板塊北緣東段、古元古代遼吉活動帶中部、老嶺斷塊南東側。

礦區(qū)出露地層主要為古元古界老嶺群珍珠門組（Pt1zh）和花山組（Pt1h）高綠片巖相—低角閃巖相變質巖系（見圖1），礦區(qū)南部分布少量第四系（Q）。

珍珠門組主要分布于礦區(qū)中部和東北部，巖性主要為中厚層大理巖、角礫狀和壓碎狀大理巖夾層紋狀硅質巖及碎裂狀硅質巖，原巖以白云質灰?guī)r為主，相當于鎂質碳酸鹽巖沉積建造，珍珠門組是區(qū)域內鉛鋅礦床和金礦床的主要賦礦層位。野外調查過程中，在珍珠門組中發(fā)現(xiàn)了化學沉積形成的具有層紋構造的硅質巖（見圖2）和碎裂狀淺灰紫色硅質巖（見圖3），認為珍珠門組發(fā)育的具有層紋構造的硅質巖可能為熱水噴流沉積成因。該巖石的發(fā)現(xiàn)對確定珍珠門組及其內礦產的形成環(huán)境具有一定的指示意義。

花山組主要分布在礦區(qū)東側，與珍珠門組呈斷裂接觸，沿北東向展布。巖性以片巖為主，主要為石英二云母片巖、石榴十字二云母片巖和角閃綠泥片巖等，局部夾大理巖。其中，片巖原巖為一套發(fā)育在成熟陸殼上的富鉀黏土巖或頁巖;大理巖為鈣質大理巖，其原巖為石灰?guī)r。

礦區(qū)構造格架主要為老嶺變質核雜巖構造[5]及其內的荒溝山—南岔韌—脆性剪切帶和脆性斷裂?；臏仙健喜眄g—脆性剪切帶是老嶺變質核雜巖東南翼蓋層內的主要滑脫構造之一，總體呈北東向S形縱貫全區(qū)，構造面傾向南東，分布于珍珠門組與花山組接觸帶附近，長約70 km，寬4～5 km[6]。由于拉張作用使珍珠門組和花山組出現(xiàn)了沿斷裂逐次滑脫，產生了大量的脆性斷裂，為后期熱液成礦提供了運移通道和存儲空間。礦區(qū)內脆性斷裂以北北東向和北西向斷裂為主。其中，北北東向斷裂為主要的控礦構造，北西向斷裂為成礦后斷裂，明顯切割地層及早期斷裂，且多被晚期巖脈充填，對礦體破壞不大。

礦區(qū)內出露巖漿巖主要是中基性和中酸性巖脈，受斷裂控制，呈北東向和北西向展布，巖性為閃長巖（δ）、閃長玢巖、輝綠巖（βμ）和煌斑巖（χ）等。其中，閃長巖（見圖4）和閃長玢巖在礦區(qū)內分布較廣，且與礦體受同一構造系統(tǒng)控制。根據(jù)閃長巖、閃長玢巖與礦體的生成關系，可將其分為成礦前、成礦期和成礦后3個時期的脈巖，成礦前和成礦期的脈巖與金礦化關系密切，局部已蝕變褪色，且發(fā)育細網脈狀硫化物（見圖5）。礦區(qū)西北部出露燕山期老禿頂子似斑狀黑云母花崗巖（γ），年齡為178 Ma[7]，呈巖株狀。

2?礦床地質特征

2.1?礦體特征

荒溝山金礦區(qū)礦體主要賦存于珍珠門組、閃長玢巖和閃長巖中。礦體以脈狀（見圖6）、網脈狀為主，少量呈層狀、似層狀、串珠狀、柱狀和透鏡狀等，總體走向北東，傾向南東，傾角較陡（57°～82°），局部直立或反傾。淺部和地表礦體小而零散，長5～80 m;深部礦體較穩(wěn)定，長50～236 m。礦體傾向延深多大于走向延長，平均厚1.00～6.00 m，最厚可達9.76 m，品位1.00×10-6～50.00×10-6，最高141.52×10-6[1]。

2.2?礦石特征

礦石類型主要有4種，即硅質巖型、碎裂硅化大理巖型、褪色脈巖型和氧化型。其中，最主要的礦石類型為硅質巖型和碎裂硅化大理巖型。硅質巖型礦石顏色為暗灰色或灰黑色，自然金和硫化物呈微細粒分布在硅質巖內，硅質以玉髓狀石英為主;碎裂硅化大理巖型礦石中自然金和硫化物呈浸染狀和細脈狀分布;褪色脈巖型礦石由蝕變褪色的閃長巖和閃長玢巖脈組成，自然金和硫化物呈浸染狀和細脈狀分布。

金屬礦物主要有黃鐵礦、毒砂、白鐵礦、輝銻礦、自然金和銀金礦等，次為磁黃鐵礦、閃鋅礦、磁鐵礦、方鉛礦等;金礦物呈包裹金、粒間金和裂隙金分布在石英、黃鐵礦、毒砂和輝銻礦中。非金屬礦物有石英、絹云母、綠簾石、白云石、方解石等。

礦石結構主要有自形—半自形粒狀結構（見圖7）、他形粒狀結構、顯微粒狀結構、交代結構（見圖8）、假象結構、膠狀結構和充填結構等;礦石構造有浸染狀構造、細脈浸染狀構造、層紋狀構造、條帶狀構造和角礫狀構造等。其中，角礫狀構造中的角礫多為大理巖角礫和硅質巖的旋轉碎斑，旋轉碎斑多呈現(xiàn)渾圓狀、透鏡狀、次圓狀等。

2.3?圍巖蝕變和成礦階段

圍巖蝕變類型有硅化、絹云母化、綠泥石化、碳酸鹽化和黏土化等，分布不均勻。其中，硅化、絹云母化和黏土化較為發(fā)育，硅化和絹云母化與金礦化關系密切。

根據(jù)野外調查及室內巖礦鑒定，可將該礦床的熱液期成礦作用劃分為4個成礦階段：石英-毒砂-黃鐵礦階段（Ⅰ）、石英-金-黃鐵礦階段（Ⅱ）、石英-金-輝銻礦階段（Ⅲ）、石英-碳酸鹽階段（Ⅳ）。其中，成礦Ⅱ階段和成礦Ⅲ階段為主成礦階段。

3?流體包裹體特征

本次研究針對荒溝山金礦床主成礦階段礦石石英中流體包裹體進行顯微測溫。流體包裹體顯微測溫在吉林大學地球科學學院地質流體實驗室進行，測溫儀器為LinKam THMS-600型冷熱臺。在-100 ℃～25 ℃時，分析誤差為±0.1?℃;在25 ℃～600 ℃時，分析誤差為±1 ℃，測溫前用人造鹽度為25 %的CO2-H2O及純H2O包裹體（國際標樣）對儀器進行系統(tǒng)校準[8]。

3.1?巖相學特征

巖相學研究表明，礦石石英中流體包裹體多成群隨機分布，部分呈孤立狀分布，且沒有明顯的方向性，主要為原生包裹體。根據(jù)室溫下包裹體的相態(tài)特征和冷凍—加熱過程中的相態(tài)變化特征，成礦Ⅱ階段和成礦Ⅲ階段礦石（見圖9-a、b）石英中流體包裹體均為氣液兩相包裹體（VH2O-LH2O型）（見圖9-c、d），氣液比普遍較低，一般為5 %～10 %，多數(shù)在8 %左右，粒度多為6～18 μm，形態(tài)多為橢圓狀、不規(guī)則狀等。

3.2?顯微測溫

顯微測溫結果均為所觀測的流體包裹體完全呈均一至液相時得到的，顯微測溫結果及相關參數(shù)見表1，流體包裹體完全均一溫度、鹽度、密度直方圖見圖10。

流體包裹體顯微測溫結果顯示：①成礦Ⅱ階段流體包裹體完全均一溫度為205.1 ℃～229.6 ℃，集中區(qū)間為210.0 ℃～220.0 ℃，密度為0.841～0.874 g/cm3，集中區(qū)間為0.850～0.880 g/cm3，鹽度為8.81 %～12.42 %，集中區(qū)間為10.50 %～12.00 %;②成礦Ⅲ階段包裹體完全均一溫度為140.9 ℃～207.1 ℃，集中區(qū)間為180.0 ℃～190.0 ℃，密度為0.859～0.935 g/cm3，集中區(qū)間為0.890～0.900 g/cm3，鹽度為4.48 %～10.62 %，集中區(qū)間為7.50 %～9.00 %。

4 討?論

4.1?成礦流體性質及成礦壓力和深度

流體包裹體巖相學研究結果表明，荒溝山金礦床礦石石英中流體包裹體均為氣液兩相包裹體，氣液比近一致，完全均一溫度比較集中，反映了成礦流體的基本特征，表明流體包裹體被捕獲時成礦流體處于均勻熱液體系狀態(tài)，確定捕獲的原始均勻流體為NaCl-H2O體系。

成礦壓力利用流體NaCl-H2O體系的P-T-D相圖[9-10]求得，根據(jù)分段擬合的成礦壓力與成礦深度之間的關系求得成礦深度[11]。荒溝山金礦床成礦壓力與成礦深度為：①成礦Ⅱ階段成礦壓力為10～18 MPa（見圖11），成礦深度為1.0～1.8 km;②成礦Ⅲ階段成礦壓力為14～24 MPa，成礦深度為1.4～2.4 km。 目前，該礦區(qū)開采深度僅為地表及淺部，根據(jù)流體包裹體得到的成礦深度，認為其深部仍有較大的找礦潛力。

4.2?礦床成因

關于荒溝山金礦床的成因問題，前人的研究已經形成了一系列不同的觀點，主要認為其為淺成低溫熱液型金礦床[1]、低溫熱液硫化物型金礦床[2]、熱水沉積疊加改造型金礦床[3]和低鹽度低密度中低溫熱液脈型金礦床[4]等。

本次研究認為荒溝山金礦區(qū)礦體賦存于珍珠門組、閃長玢巖和閃長巖中，受韌—脆性剪切帶和脆性斷裂聯(lián)合控制，礦體主要呈脈狀、網脈狀，礦石類型主要為硅質巖型和碎裂硅化大理巖型礦石，并有少量褪色脈巖型和氧化型礦石，這些特征表明荒溝山金礦床為典型的后生礦床，成礦與珍珠門組、構造和熱液關系密切。

本次研究獲得主成礦階段流體包裹體完全均一溫度為140.9 ℃～229.6 ℃，鹽度為4.48 %～12.42 %，密度為0.841～0.935 g/cm3，成礦壓力為10～24 MPa，成礦深度為1.0～2.4 km，顯示成礦具有低鹽度、低密度、中低溫、淺成的特點。結合前人所做氫、氧同位素測試研究成果[12]及孫豐月等[13]提出的樣品投影點向大氣水線靠近，表明成礦流體具有同位素交換的幔源流體特征，故認為荒溝山金礦床成礦流體具有幔源流體特征，晚期有大氣降水加入。王有維[14]得到角礫巖型（即前文中的碎裂硅化大理巖型）金礦石K-Ar年齡為103.01～112.15 Ma，確定荒溝山金礦床成礦時代為燕山晚期。

結合前人研究成果[15]，認為古元古代早期遼吉洋擴張，洋底海水被下部巖漿房等熱源加熱，產生對流，并淋濾下部地質體中的成礦元素，形成富含Au、Pb、Zn等元素的熱水沿著構造薄弱帶上升至洋底，在物理化學條件發(fā)生改變時富集沉淀，形成富含成礦元素的珍珠門組海相碳酸鹽巖和熱水沉積巖（硅質巖），形成初始礦源層或層狀礦體。燕山晚期構造熱事件使珍珠門組中的成礦元素發(fā)生活化、遷移和富集，在構造有利位置形成脈狀、網脈狀礦體。

綜上認為，荒溝山金礦床的形成與古元古代熱水噴流沉積作用有關，該時期形成了初始礦源層或層狀礦體，燕山晚期構造熱事件形成中低溫熱液脈型金礦床。

4.3?變質變形改造作用

荒溝山金礦床在古元古代形成初始礦源層或層狀礦體后，后期經歷了不同程度的變質變形改造作用，使原來噴流沉積特征保存得不連續(xù)、不完整，同時使礦體的形態(tài)發(fā)生改變，形成不連續(xù)的囊狀、團窩狀等礦體，后期變質變形改造作用主要有重結晶、碎裂、旋轉、構造置換、沿裂隙貫入等。

野外調查發(fā)現(xiàn)，一些熱水沉積的硅質巖發(fā)生變形，形成旋轉碎斑，被拉長、拉斷（見圖12）且局部具有定向性，局部可觀察到旋轉拖尾現(xiàn)象;也可見到塑性硫化物圍繞硅質巖的旋轉碎斑分布的現(xiàn)象，或塑性硫化物貫入到構造變形裂隙中的現(xiàn)象（見圖13）。分析認為，這不是熱液作用形成的充填礦體，旋轉碎斑也不是斑晶，而是后期變形作用的結果。導致變形的原因是礦物/巖石自身相對硬度的差異，或是不同礦物/巖石之間能干性的差異。硅質巖能干性過強，巖石易碎，易形成旋轉碎斑和裂隙;硫化物塑性較強，硬度低，能干性小，導致在一定溫壓條件下發(fā)生固態(tài)流變，使硫化物常圍繞硅質巖旋轉碎斑分布，或出現(xiàn)沿構造變形裂隙貫入的現(xiàn)象。

5?結?論

1）荒溝山金礦床礦體賦存于老嶺群珍珠門組內，受韌—脆性剪切帶和脆性斷裂聯(lián)合控制。

2）成礦流體具有低鹽度（4.48 %～12.42 %）、低密度（0.841～0.935 g/cm3）的特點，成礦溫度表現(xiàn)為中低溫（140.9 ℃～229.6 ℃）特征;成礦壓力為10～24 MPa，成礦深度為1.0～2.4 km，反映了成礦具有淺成的特點。

3）荒溝山金礦床成因與古元古代熱水噴流沉積活動有關，是燕山晚期構造熱事件形成的中低溫熱液脈型金礦床，且經歷了不同程度的變質變形改造。

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