袁和， 王登紅

(1.遼寧省第四地質大隊有限責任公司，遼寧 阜新 123000； 2.中國地質科學院礦產(chǎn)資源研究所，自然資源部成礦作用與資源評價重點實驗室，北京 100037)

0 引言

遼寧省的大地構造位置處于華北陸塊北緣東段，橫跨2個一級大地構造單元，以赤峰—開原斷裂為界，南側為華北陸塊，北側為內(nèi)蒙—大興安嶺褶皺系和吉黑褶皺系[1-2]。遼寧省作為我國重要的產(chǎn)金省份之一，金礦資源較為豐富，其類型多樣，成礦地質條件極為復雜。

目前，關于遼寧省大地構造演化與金礦成礦效應之間耦合關系的研究較少。金礦的時空分布特征顯示，在前寒武紀，華北陸塊經(jīng)變質-殼熔作用形成了統(tǒng)一的含金變質結晶基底[3-5]，這一時期遼寧省內(nèi)形成的金礦多集中在遼寧東部，而在西部相對少見。中生代華北陸塊在太平洋板塊俯沖的作用下，我國東部發(fā)生了重大構造體制轉換事件，由SN向擠壓向NNE向伸展轉換，而構造樣式轉換在遼寧省內(nèi)的地質響應還存在爭議。針對上述問題，本文在前人研究成果的基礎上總結了遼寧省金礦的成礦規(guī)律，運用成礦系列理論探討了遼寧省金礦的成礦動力學演化機制，這對深化遼寧省金礦成礦作用的研究具有一定的借鑒意義。

1 遼寧省金礦資源概況

遼寧省金礦的發(fā)現(xiàn)和利用歷史悠久，據(jù)《東溝縣志》[6]記載，遼寧五龍地區(qū)在道光年間就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了金礦并開采利用。在20世紀80年代初期，遼寧省開展了金礦第一輪區(qū)劃以及攻關工作，采用地質學、礦床學、地球物理學、地球化學、數(shù)學地質等一系列技術手段對全省金礦開展了成礦預測工作，計算了全省金礦的資源總量。據(jù)統(tǒng)計，遼寧省金礦資源總量達2 515.75 t，全省金礦的資源潛力主要集中分布于遼寧東部和西部(圖1)。截至2020年，遼寧省金礦礦產(chǎn)地數(shù)量達435處，其中大型金礦2處，中型金礦7處，小型金礦20處，金礦點305處，金礦化點101處，在我國金礦礦產(chǎn)地數(shù)量中位列全國第4[8]。

Ⅲ-51-①.通遼科爾沁盆地煤油氣Ⅳ級成礦亞帶； Ⅲ-51-②.庫里吐—湯家杖子Mo-Cu-PbZn-W-Au Ⅳ級成礦亞帶； Ⅲ-55-①.山門—樂山Mo-Ag-Au-Fe-Ni-Cu-Zn成礦亞帶； Ⅲ-55-②.吉中Mo-Ag-As-Au-Fe-Ni-Cu-Zn-W成礦亞帶； Ⅲ-56-①.鐵嶺—靖宇(次級隆起)Fe-Au-Cu-Pb-Zn煤成礦亞帶； Ⅲ-56-②.營口—長白(次級隆起-裂谷)Pb-Zn-Fe-Au-Ag-U-B-菱鎂礦-滑石礦成礦亞帶； Ⅲ-56-③.瓦房店(次級坳陷)Cu-Pb-Zn-Fe-金剛石成礦亞帶； Ⅲ-57-①.內(nèi)蒙隆起東段Fe-Au-Ag-Pb-Zn-Mo-U-P-膨潤土成礦亞帶； Ⅲ-57-②.燕遼(坳陷)Cu-Mo-Pb-Zn-Ag-Au-Fe-Mn-煤成礦亞帶； Ⅲ-57-③.北鎮(zhèn)(次級隆起)Au成礦亞帶； Ⅲ-57-④.馬蘭峪—綏中(次級隆起)Fe-Au-Pb-Zn成礦亞帶； Ⅲ-62-①.法庫(斷凸)Au煤硅灰石Ⅳ級成礦亞帶； Ⅲ-62-②.遼河(斷凹)石油、天然氣Ⅳ級成礦亞帶； ①.柏杖子金礦； ②.排山樓金礦； ③.二道溝金礦； ④.白云金礦； ⑤.貓嶺金礦； ⑥.五龍金礦； ⑦.南龍王廟金礦; ⑧.柴河金礦； ⑨.紅石砬子金礦； ⑩.下大堡金礦； .小佟家堡子金礦； .大石溝金礦。

2 遼寧省金礦成因類型與典型金礦地質特征

2.1 金礦成因類型

由于Au元素具有獨特的地球化學性質，能夠參與各種地質作用并在適宜條件下富集成礦[9]，因此金礦成因類型的劃分也需要考慮金礦產(chǎn)出形態(tài)的多樣性。目前，遼寧省金礦成因類型的分類方案有2種，楊占興[10]以成礦物質來源、成礦作用、成礦環(huán)境為基礎將金礦成因類型劃分為巖漿熱液型、陸相火山巖型、同韌性剪切變質熱液型、變質-巖漿熱液疊生型、砂礫巖型以及河相沖積型6個類型； 曲亞軍[2]以成礦地質背景和成礦作用為主要依據(jù)，充分考慮含礦建造及礦化類型，注重于反映成礦物質來源，將遼寧省金礦劃分為11個類型，即受變質火山沉積型、同韌性剪切變質熱液型、后變質熱液疊加改造型、變質熱液交代型、巖漿熱液疊加改造型、巖漿熱液型、次火山(斑巖)熱液型、火山-次火山熱液型、爆發(fā)角礫巖型、砂礫巖型以及沖積砂礫巖型。遼寧省典型金礦的成因類型與地質特征見表1。

表1 遼寧省典型金礦成因類型與地質特征[11—26]Tab.1 Genetic types and geological characteristics of typical gold deposits in Liaoning Province[11—26]

(續(xù)表)

2.2 典型金礦地質特征

2.2.1 五龍金礦

五龍金礦位于遼寧省丹東市振安境內(nèi)，構造上位于華北克拉通北部東緣膠—遼—吉古元古代裂谷內(nèi)，鴨綠江成礦帶的西南段。礦集區(qū)內(nèi)僅在其南部出露有古元古界遼河巖群、新元古界青白口系、中生界侏羅系和白堊系。其中古元古界遼河巖群中的蓋縣組和大石橋組具有較高的Au元素背景值，被認為是區(qū)域內(nèi)主要的礦源層，為金礦的形成提供了有利的成礦物質來源。礦區(qū)內(nèi)斷裂構造以NNE向、NE向和NW向3組脆性斷裂最為發(fā)育，空間上構成菱形格子狀構造格架(圖2)。其中NNE向斷裂和NW向斷裂控制著各類巖脈和金礦體的產(chǎn)出。NNE向斷裂呈近等距離左行平移斷裂，傾向NW，傾角40°～60°。NW向斷裂整體呈近300°方向延展，在分布上具等距離出現(xiàn)的特點，該組斷裂多為物探解譯斷裂，斷裂活動位置較深，地表地質現(xiàn)象不明顯，多為實測性質不明的斷裂。區(qū)內(nèi)巖漿活動強烈，主要集中于呂梁期和燕山期。

1.上白堊統(tǒng)大峪組； 2.下白堊統(tǒng)梨樹溝組； 3.下白堊統(tǒng)小嶺組； 4.中侏羅統(tǒng)大堡組； 5.新元古界青白口系釣魚臺組； 6.古元古界遼河巖群蓋縣組； 7.古元古界遼河巖群大石橋組； 8.古元古界遼河巖群里爾峪巖組； 9.燕山晚期二長花崗巖； 10.燕山晚期斑狀黑云母二長花崗巖； 11.燕山晚期斑狀二長花崗巖； 12.燕山晚期花崗閃長巖； 13.燕山晚期斑狀花崗閃長巖； 14.燕山晚期石英正長巖； 15.燕山晚期石英閃長巖； 16.燕山晚期石英二長巖； 17.燕山晚期閃長巖； 18.燕山早期偉晶巖； 19.燕山早期正長花崗巖； 20.燕山早期黑云母二長花崗巖； 21.燕山早期二云母二長花崗巖； 22.古元古代黑云母二長花崗巖； 23.花崗斑巖脈； 24.正長斑巖脈； 25.閃長巖脈； 26.閃長玢巖脈； 27.斷裂； 28.糜棱巖化帶； 29.大-中型或小型金礦； 30.河流。

五龍金礦的含金石英脈產(chǎn)于印支期片麻狀黑云母花崗巖體中，含金石英脈嚴格受斷裂構造控制，在空間上成群成帶出現(xiàn)。近SN向礦體多呈脈狀產(chǎn)出，連續(xù)性較好，長10～600 m，寬0.2～17.0 m，向下最大延伸超過1 000 m。NW向礦體多呈扁豆體狀，少數(shù)呈脈狀或透鏡狀，具有明顯的尖滅再現(xiàn)特點。單脈長10～350 m，寬0.2～10.0 m，向下最大延伸300 m。五龍金礦累計探明金資源量49.96 t，保有金資源量5.96 t，金平均品位7.19 g/t。

五龍金礦的礦化類型主要為石英脈型。礦石礦物以黃鐵礦為主。脈石礦物以石英為主，含少量的方解石、綠泥石、絹云母等。礦石結構常見有碎裂充填和交代熔蝕結構，其次為半自形粒狀結構、他形粒狀結構等； 常見的礦石構造主要有脈狀構造、細脈浸染狀構造、網(wǎng)脈狀構造，其次為塊狀構造、浸染狀構造和斑雜狀構造。

五龍金礦的蝕變類型有硅化、絹云母化、綠泥石化、碳酸鹽化以及絹英巖化。其中，硅化最為普遍，絹云母化次之，黃鐵礦化發(fā)育在礦脈兩側，碳酸鹽化發(fā)生在礦化晚期，呈不規(guī)則脈狀。蝕變分帶性不明顯，自礦脈向圍巖由強變?nèi)?，直至消失。蝕變與礦化密切相關，可以作為找礦標志。

2.2.2 排山樓金礦

排山樓金礦位于遼寧省阜新市新民境內(nèi)，構造上位于華北陸塊北緣，燕山臺褶帶遼西臺陷北鎮(zhèn)凸起北部西緣。礦區(qū)內(nèi)出露的地層主要有太古宇建平群大營口子巖組，中元古界長城系大紅峪組和高于莊組。區(qū)內(nèi)發(fā)育有EW向和NNE向韌性剪切帶，其中EW向韌性剪切帶形成時間更早。區(qū)內(nèi)巖漿活動強烈，以燕山期為主，華力西期次之，巖性分別為二長花崗巖和黑云母花崗巖。

礦區(qū)內(nèi)金礦體產(chǎn)于EW向上排山樓—馬家荒韌性剪切帶內(nèi)，韌性剪切帶即為控礦構造，賦礦圍巖主要為大營子組黑云母斜長片麻巖、角閃斜長片麻巖夾斜長角閃扁豆體。金礦帶由黃鐵礦-絹云母化蝕變糜棱巖帶組成，礦帶長度超過1 000 m，寬20～80 m，傾斜延伸超過1 000 m。礦帶沿走向及傾向呈舒緩波狀，并具膨脹現(xiàn)象(圖3)。排山樓金礦探明金資源量36.902 t，保有金資源量21.231 t，金平均品位4.08 g/t。

排山樓金礦的礦石類型分為原生礦石和氧化礦石2種，原生礦石又分為蝕變長英質糜棱巖型和蝕變黑云斜長糜棱巖型。礦石工業(yè)類型屬貧硫化物糜棱巖型。礦石礦物主要以自然金和黃鐵礦為主。礦區(qū)內(nèi)圍巖蝕變在淺部水平上呈帶狀，主要有硅化、綠泥石化，碳酸鹽化和黃鐵礦-絹云母化等。它們在空間上呈帶狀分布，由外向內(nèi)呈漸變過渡關系，時間上具有疊加分帶的特征。強變形的礦化中心蝕變類型最多，組合復雜，向兩側趨于簡單，在垂向上發(fā)育鉀長石化。蝕變發(fā)生的時序依次為綠泥石化、碳酸鹽化、黃鐵礦-絹云母化、鉀長石化。

1.中元古界長城系； 2.太古宙白云質大理巖； 3.太古宙變火山-沉積巖類； 4.燕山期花崗巖； 5.華力西期花崗巖； 6.晚太古代二長花崗片麻巖； 7.太古宙角閃閃長片麻巖； 8.石英砂巖； 9.礦體； 10.逆斷層； 11.剪切帶； 12.太古宙變粒巖； 13.碳酸鹽化帶； 14.綠泥石化帶； 15.黃鐵礦-絹云母化帶； 16.勘探線； 17.鉆孔。

2.3 金礦預測類型

礦床類型是對已知礦床的分類，但對于在不同區(qū)域內(nèi)待發(fā)現(xiàn)的礦床也可進行分類，即礦產(chǎn)預測類型[27]。金礦預測類型是指為成礦預測劃分的、具有區(qū)域性特點的金礦類型。依據(jù)《重要礦產(chǎn)預測類型劃分方案》[28]，并結合成礦地質背景、礦床成因和含金建造等，將遼寧省內(nèi)的金礦預測類型劃分為： 花崗-綠巖型、火山巖型、巖漿熱液型、沉積建造中的金礦(如變質碎屑巖中熱液型)、與表生作用有關的金礦(如砂金型)。其中，省內(nèi)以巖漿熱液型、沉積建造中的金礦和火山巖型作為重點預測類型，花崗-綠巖型以及與表生作用有關的金礦次之。

3 遼寧省金礦的時空分布規(guī)律

本文將遼寧省金礦形成期劃分為3個主要成礦期，即前寒武紀成礦期、中生代成礦期以及新生代成礦期。遼寧省金礦的成礦時代以中生代為主，該時期形成的金礦約占總量的50%，前寒武紀形成的金礦約占總量的40%，新生代砂礦約占總量的10%。3個成礦期形成的金礦預測類型、成礦區(qū)帶以及典型金礦見表2。

前寒武紀成礦期的金礦預測類型主要以沉積建造中的金礦和花崗-綠巖型為主。金礦在空間上主要分布于太古宙—古元古代結晶變質巖系廣泛出露的隆起區(qū)，主要產(chǎn)于鐵嶺—靖宇次級隆起區(qū)和營口—長白次級隆起區(qū)。太古宙—古元古代變質巖系是區(qū)內(nèi)金礦的初始礦源層，在成礦過程中具有礦源層和賦礦圍巖的雙重作用。前寒武紀金礦的主要成礦時代為新太古代和古元古代，典型金礦包括南龍王廟金礦和貓嶺金礦。

表2 遼寧省金礦預測類型的時空分布Tab.2 Timeporal-spatial distribution of gold deposits prediction types of Liaoning Province

中生代成礦期的金礦預測類型主要以巖漿熱液型與火山巖型為主，花崗-綠巖型與沉積建造中的金礦次之。遼寧東部的金礦主要分布于鐵嶺—靖宇次級隆起區(qū)和營口—長白次級隆起區(qū)； 西部的金礦分布于北鎮(zhèn)次級隆起區(qū)和燕遼坳陷帶內(nèi)。中生代是我國東部重要的成礦期，從巖漿活動時間上看，燕山早期巖漿活動以中深成侵入為主，形成的礦床類型為重熔巖漿熱液型及同熔巖漿熱液型； 燕山晚期巖漿活動以淺成侵入為主，形成的礦床類型為火山巖型。從空間分布上看，礦床(點)主要產(chǎn)于巖體內(nèi)部、巖體或火山機構周圍1～5 km范圍內(nèi)。從成礦作用來看，巖漿活動不僅為金礦的形成提供了大量的熱源，同時也提供了成礦物質。中生代金礦的主要成礦時代集中于印支期和燕山期，其中印支期形成的典型金礦為白云金礦，燕山期形成的典型金礦包括二道溝金礦、排山樓金礦、柏杖子金礦、紅石砬子金礦、五龍金礦、四道溝金礦等。

新生代成礦期的金礦預測類型為與表生作用有關的金礦，以砂金型為主，主要分布于遼東地區(qū)。砂金主要富集于潮坪海灘、砂堤以及沖海積一級階地的白砂層、黑砂層、砂質礫石層、礫質砂層。省內(nèi)砂金型金礦已知產(chǎn)地較多，但多因品位低或規(guī)模小而不具有工業(yè)意義。

4 遼寧省金礦成礦系列

礦床成礦系列是指在一定的地質歷史時期及一定的地質構造單元內(nèi)，與一定的地質成礦作用有關，并在時間、空間、成因上具有內(nèi)在聯(lián)系的一組礦床自然組合[9]。礦床成礦系列可以為進一步劃分出成礦區(qū)帶并為找礦提供理論依據(jù)。王文清等[8]根據(jù)礦床的成礦地質特征，將遼寧省的金礦劃分為4個成礦系列組合、5個成礦系列類型、7個成礦系列、13個亞系列以及17個礦床類型。筆者在歸納和總結遼寧省金礦成礦地質特征的基礎上，根據(jù)省內(nèi)在不同時期、不同構造環(huán)境中形成的金礦特征，并結合前人成果[2,8]，重新厘定了遼寧省金礦的成礦系列，將省內(nèi)金礦劃分為3個成礦系列組合與6個成礦系列(表3)。其中變質成礦系列組合中的沉積變質-熱液改造成礦系列和沉積-變質熱液成礦系列，以及新生代沉積成礦系列組合的金礦主要集中分布于遼寧東部。中生代巖漿成礦系列組合的金礦在省內(nèi)的分布范圍較為廣泛，且礦床數(shù)量較多，這可能是我國東部中生代成礦大爆發(fā)事件的響應。

表3 遼寧省金礦成礦系列Tab.3 Gold deposit metallogenic series in Liaoning Province

5 討論

礦床是在特定地質歷史時期成礦動力學背景下形成的重要產(chǎn)物[29]。據(jù)成礦年代學資料統(tǒng)計，遼寧省內(nèi)已發(fā)現(xiàn)的金礦主要集中分布于前寒武紀、中生代、新生代3個成礦幕，且每個成礦幕在不同的成礦動力學演化過程中產(chǎn)出不同的金礦成礦系列。

5.1 前寒武紀大地構造演化與金成礦關系

前寒武紀成礦幕的成礦動力學演化機制如下： ①在始太古代—中太古代華北陸塊發(fā)生了重要的構造事件，即前鞍山旋回，包括任紀舜等[30]命名的白家墳旋回、陳臺溝旋回、遷西旋回、阜平旋回下部，為陸殼形成與增生的重要時期[31]。這一時期也形成了條帶狀硅鐵建造中的鐵礦及含金豐度較高的上表殼巖系，即含金初始礦源層[2]； ②新太古代，華北各微陸塊發(fā)生了碰撞-拼合，在膠遼陸塊與遷懷陸塊的弧-陸碰撞、拼合作用下遼寧省形成了統(tǒng)一的基底陸塊。受陸塊碰撞、拼貼及大規(guī)模變質作用的影響，含金初始礦源層中的成礦元素發(fā)生活化、富集，并在遼寧東部清原地區(qū)形成了塊狀硫化物銅鋅礦和脈狀、透鏡狀金礦，如紅透山銅鋅礦、南龍王廟金礦等，構成變質熱液成礦系列； ③古元古代初期，營口—寬甸一帶出現(xiàn)雛地槽(即遼東裂谷)，這時期膠—遼—吉地區(qū)處于伸展構造背景[12]，巖漿活動頻繁[32]。在此背景下，遼東地區(qū)形成了層狀鉛鋅礦和層狀、似層狀、透鏡狀金礦，如青城子鉛鋅礦、貓嶺金礦等，構成沉積變質-熱液改造成礦系列。

遼寧省的大地構造位置處于華北陸塊北緣東段，華北陸塊北緣作為我國重要的黃金生產(chǎn)基地，區(qū)域內(nèi)分布著數(shù)百處金礦。值得注意的是，在前寒武紀，華北陸塊經(jīng)變質-殼熔作用形成了統(tǒng)一的含金變質結晶基底[3]，這時期省內(nèi)形成的金礦多集中產(chǎn)于遼寧東部，而在遼寧西部相對少見，造成這種現(xiàn)象的原因可能與以下3個因素有關： ①遼東地區(qū)與遼西地區(qū)的結晶基底在物質成分上存在差異[33]； ②自太古宙以來，遼寧境內(nèi)所經(jīng)歷的多次構造旋回都曾發(fā)生過不同性質的變質作用和巖漿活動，導致遼東地區(qū)和遼西地區(qū)發(fā)生的混合巖化程度及所混合的原巖成分存在較大的差異[34]； ③前寒武紀，由于華北陸塊內(nèi)部多個微陸塊碰撞、拼貼，造成遼東地區(qū)和遼西地區(qū)在成礦背景和物質來源等方面存在顯著的差異[3]。

5.2 中生代—新生代大地構造演化與金成礦關系

中生代，華北陸塊在太平洋板塊向歐亞板塊邊緣的俯沖作用下，發(fā)生了由SN向擠壓(160～145 Ma)向NNE向伸展(145～100 Ma)的轉換[35]。這種構造體制轉換在遼寧省最顯著的地質響應是遼寧境內(nèi)發(fā)生的成礦大爆發(fā)事件。中生代成礦幕的成礦動力學演化機制主要表現(xiàn)在以下2個方面： ①在構造體制轉換過程中，遼寧省部分地區(qū)發(fā)生了大規(guī)模的推覆走滑、韌性剪切等構造作用，并伴有相關的成礦作用，形成了與金礦有關的沉積-變質熱液成礦系列和變質熱液成礦系列。其中變質熱液成礦系列的金礦主要分布于北鎮(zhèn)次級隆起區(qū)，太古宙綠巖帶內(nèi)，成礦母巖為太古宙變質表殼巖，其成礦作用與容礦剪切變形變質同期、同步發(fā)生。沉積-變質熱液成礦系列的金礦主要分布于遼東裂谷范圍內(nèi)，賦存于遼河巖群變質碎屑巖中，受韌性剪切帶控制明顯，以白云金礦最為典型； ②發(fā)生重熔、同熔及大量的火山噴發(fā)事件，在營口—長白次級隆起區(qū)及燕遼坳陷等成礦區(qū)帶內(nèi)，分布著與燕山期巖漿作用有關的巖漿熱液成礦系列和陸相火山-次火山熱液成礦系列。以燕遼坳陷帶為例，該帶內(nèi)分布著由柏杖子金礦、楊家杖子鉬礦、小寺溝銅礦等構成的巖漿熱液成礦系列； 由肖家營子鉬礦、二道溝金礦等構成的陸相火山-次火山熱液成礦系列。

新生代，遼寧省進入喜馬拉雅造山運動，由各地質歷史時期形成的海相、陸相砂巖經(jīng)過成礦作用，形成了與金礦有關的沉積砂巖成礦系列。

6 結論

(1)本文將遼寧省金礦劃分為5個金礦預測類型，即巖漿熱液型、花崗-綠巖型、火山巖型、沉積建造中的金礦以及與表生作用有關的金礦； 并將遼寧省金礦的成礦時代劃分為前寒武紀、中生代和新生代3個成礦期。

(2)遼寧省金礦的成礦系列組合可劃分為沉積成礦系列組合、巖漿成礦系列組合以及變質成礦系列組合3個成礦系列組合以及6個成礦系列。

(3)前寒武紀、中生代以及新生代遼寧省金礦的成礦動力學演化過程伴有6個成礦系列。前寒武紀遼東地區(qū)經(jīng)歷了華北陸殼形成與增生、碰撞拼合及遼東裂谷帶拉伸的演化階段，形成了變質熱液成礦系列和沉積變質-熱液改造成礦系列； 中生代我國東部發(fā)生了構造體制轉換事件，在此構造演化過程中遼寧地區(qū)形成了沉積-變質熱液成礦系列、變質熱液成礦系列、巖漿熱液成礦系列及陸相火山-次火山熱液成礦系列； 新生代全省進入喜馬拉雅造山運動，形成了沉積砂巖成礦系列。