义兴寨金矿床地质特征及成矿控制因素分析

郑  镝^{1, 2}，和志军³，刘悟辉⁴，刘忠法⁴，刘清泉⁴，郑明弘⁴，徐  桃⁴

 (1. 中国地质大学 地球科学与资源学院，北京，100083；

2. 河南省有色金属地质勘查总院，河南 郑州，450052；

3. 有色金属矿产地质调查中心 南方地质调查所，湖南 长沙，410001；

4. 中南大学 地学与环境工程学院，湖南 长沙，410083)

摘  要：针对与义兴寨金矿找矿勘查密切相关的关键控矿因素，进行微量元素地球化学特征、同位素地球化学特征、含矿构造力学性质以及含金矿脉产出特征的对比分析。结果表明：燕山期中酸性岩浆侵入活动是矿床形成的主导因素，成矿在空间分布上与矿区南部超浅成相酸性岩关系最为密切；构造是成矿最重要的因素，控制了岩浆的侵入及其成矿岩体和矿体的形成和就位；地层则主要充当成矿期浅部领域内发育各种脆性控矿构造的良好围岩，以及在含矿流体的运移、聚集和定位过程中，充当良好的隔挡层。矿床成因属于典型的中低温岩浆热液型金矿床。

关键词：义兴寨金矿床；石英脉型；控矿因素；超浅成相；岩浆热液

中图分类号：P618.1         文献标识码：A         文章编号：1672-7207(2009)03-0833-06

Analysis on geological characteristics and ore-controlling factors of Yixingzhai gold ore deposit

ZHENG Di^{1, 2}, HE Zhi-jun³, LIU Wu-hui⁴, LIU Zhong-fa⁴, LIU Qing-quan⁴, ZHENG Ming-hong⁴, XU Tao⁴

(1. School of the Earth Sciences and Resources, China University of Geosciences, Beijing 100083, China;

2. Henan Non-Ferrous Metals Geological Exploration Institute, Zhengzhou 450052, China;

3. South Institute of Geological Survey, China Non-ferrous Metals Resource Geological Survey,

Changsha 410001, China;

4. School of Geoscience and Environmental Engineering,Central South University, Changsha 410083, China)

Abstract: In allusion to the key ore-controlling factors which is closely related to mineral exploration of Yixingzhai golden deposit, the geochemistry of trace elements, isotope geochemistry characteristic, mechanical property of ore bearing structure and the characteristic of gold-bearing veins output were analysed. The results show that the intermediate acid magmatic intrusive activities of the Yanshanian period are the dominant factor in the formation of deposit. The spatial distribution of mineralization is most closely related to the southern mining area with ultra-shallow phase acid rock. Structure is the most important factor in ore formation, which controls the intrusion of magma and the formation and perch of ore-bearing rocks and ore body; stratum acts as favorable host rock of all kinds of ore control structures of the metallogenic epoch shallow place, and it acts as obstruct layer during migration accumulation and orientation of the ore-bearing fluid. The genesis of the ore deposit belongs to the typical magmatic hydrothermal gold ore deposit of the middle-low temperature.

Key words: Yixingzhai gold deposit; auriferous quartz veins; ore-controlling factors; ultra-shallow phase; magmatic hydrothermal

义兴寨金矿床是晋东北中生代构造—岩浆活动带上发现的与燕山期中酸性岩浆侵入活动有关的大型石英脉型金矿床，开采历史悠久，产出于晋东北绿岩带，长期以来一直为中外地质学研究者所关注，积累了丰富的地质资料。自20世纪80年代以来，许多研究者对义兴寨、辛庄、支家地、狐狸山等金(银)矿区开展了包括1/5万区域地质调查的基础地质和矿产地质的地质勘探和研究工作，提出了一些新见解，取得了明显的进展。沈宝丰等^[1]研究了五台山—恒山绿岩带型金矿床的时空分布，认为五台山—恒山绿岩带型金矿床可分为同构造晚期初生型和构造期后再生型金矿2类；田永清等^[2]用板块构造理论阐述了五台山—恒山地区脉状金矿早期陆壳形成的克拉通化进程、早元古造山带的内部结构、热演化及其动力学机制以及中生代岩浆活动的构造环境；叶荣等^[3]研究了义兴寨金矿床地球化学特征后认为义兴寨金矿床为热液型脉状 金-多金属矿床，矿体受岩体和断裂构造控制明显，成矿温度为190~349 ℃；SHAO等^[4]对义兴寨金矿的角砾岩筒的特征及其形成机制进行了探讨，认为矿区范围内4个角砾岩筒分别属于热液角砾岩筒和岩浆角砾岩筒；贾永山等^[5]通过研究认为义兴寨金矿成矿是在构造和岩浆多次活动下生成的，形成岩浆作用晚期的以金、银为主的多金属矿化，与中酸性浅-超浅成火山岩有成因联系，属于中偏低温热液充填金多金属石英脉型矿床；李双保等^[6]计算了义兴寨脉金矿田不同温度下水/岩交换产生的流体氢、氧同位素组成的变化轨迹，判定岩浆水控制了主成矿期成矿，中生代大气降水参与了晚期成矿。

这些研究成果为该区进一步的研究工作奠定了坚实的基础，但同时还有一些尚需解决的问题，可归纳为3个方面：对蚀变岩型金矿的研究重视不够；对构造控矿机理的研究还有待于深化；对成矿阶段、控矿因素和成矿定位规律的认识还有待于深入研究。为此，本文作者从矿区构造格局、含金石英脉带特征、典型矿石特征以及围岩蚀变和矿化阶段等方面对矿床地质特征进行阐述，在此基础上对其成矿控制因素进行综合研究。

1  矿床地质特征

1.1  矿区构造格局

义兴寨金矿床产于孙家庄闪长杂岩体西北部，区域构造以2条北西向大断裂(义兴寨断裂、龙山断   裂)和北东东向褶皱构造为主，形成了本区基本构造格局。北西向大断裂控制了燕山期成矿岩体的产出和义兴寨－辛庄金矿带的展布，是控制岩浆侵入作用和成矿作用的主要控岩控矿断裂^[1-3]。矿区构造岩浆活动十分强烈，与之相伴产出有4个爆破角砾岩筒，整体呈菱形格局分布，从北西向南东依次为河湾、铁塘硐、南门山、金鸡岭，受北西向、北北西向、北东向以及北东东向断裂构造控制明显(见图1)。

1—寒武系；2—长城系；3—玄武岩；4—辉绿玢岩；5—闪长玢岩；6—闪长岩(孙家庄杂岩体)；7—浅成相酸性岩；8—石英斑岩；9—长石石英斑岩；10—矽卡化隐爆角砾岩；11，12，13—辉绿岩；14—斜长片麻岩；15—金矿脉及编号；16—磁铁矿体；17—隐爆角砾岩筒；18，19—断裂；20—地质界线

图1  义兴寨金矿矿区地质图

Fig.1  Geological map of Yixingzhai gold mine area

1.2  含金石英脉带特征

矿区内含金石英脉带是含金石英脉集中产出的各种含矿构造裂隙带的统称，产于太古代片麻岩内^[6-7]。矿体的产状、规模受含金石英脉带控制明显，共发现13条主要脉带，自东向西编号依次为0隐号、0号、无名1号、无名2号、1号、1隐号、2号、3号、3隐号、4号、5号、6号、10号。含金石英脉带走向主要为北北西355?，次为北西325?，主要分布于河湾火山颈—铁塘硐角砾岩筒间及其附近，北北西走向的脉带总体呈一向北行的“入”字型左行雁行排列，其中，5号脉带似领头雁，脉带主要伴生矿产有银、铜、铅、锌、硫等^[5]。

1.3  典型矿石特征

矿石类型比较简单，可分为2种主要类型：富金多金属硫化物石英脉型矿石和构造蚀变岩型矿石。矿石中主要金属矿物有银金矿、自然金、黄铁矿、黄铜矿、斑铜矿、镜铁矿、闪锌矿、方铅矿等。非金属矿物主要有石英、方解石、石榴子石、透辉石、绿帘     石等。

矿石结构构造繁多，矿石构造类型有晶芽状、梳状、晶簇状、浸染状、网脉状等。矿石结构类型有压碎、交代、残余、溶蚀、假象、共结边、镶边以及固融体分离结构等。

从矿石的矿物组成(如自然金、黄铜矿、石英、石榴子石)、矿石结构(如交代、残余、假象、)以及矿石构造(如梳状构造、网脉状构造)可以看出，成矿与热液活动关系密切，而且含矿热液为典型的岩浆热液，否则，脉石矿物中不会出现大量的矽卡岩矿物(如石榴子石、透辉石等)。

1.4  围岩蚀变及矿化阶段

矿区内围岩蚀变类型主要有矽卡岩化(包括石榴子石、透辉石、绿泥石、绿帘石、阳起石等矽卡岩化)、钾化(赤铁矿化)、硅化、黄铁矿化、绢云母化、碳酸盐化、高岭土化、绿泥石化等。

由高温向低温横向水平分带为：矽卡岩化带(杂色带)—钾化赤铁矿化(红色带)—硅化黄铁矿化绢云母化带(浅色带)—高岭土化绿泥石化带(绿色带)—碳酸盐化带(白色网脉带)。

依据主要矿石矿物的共生组合关系以及伴随的主要蚀变类型，可划分为3个主要成矿阶段：

a. 矽卡岩—镜铁矿阶段。矿石矿物以镜铁矿和少量磁铁矿、黄铁矿为主，脉石矿物以石榴子石、透辉石、绿泥石、绿帘石和阳起石为主，蚀变以矽卡岩化为主，代表早期高温热液阶段。

b. 石英—硫化物阶段。矿石矿物以银金矿、自然金、角银矿、含银方铅矿、黄铁矿、黄铜矿、斑铜矿、闪锌矿、方铅矿为主，脉石矿物以石英为主，含少量方解石，蚀变以硅化黄铁矿化绢云母化为主，是金的主要成矿阶段，代表中期中温热液成矿阶段。

c. 碳酸盐阶段。矿石矿物以银金矿、闪锌矿、方铅矿为主，脉石矿物主要为石英和方解石，蚀变以碳酸盐化为主，代表金矿化的尾声阶段，代表晚期低温热液成矿阶段。

2  成矿控制因素

2.1  地层及其与成矿关系

矿区内地层单一，主要为上太古界五台超群中石咀群黑云角闪斜长片麻岩，局部夹少量薄层浅粒岩。其次还有少量大小不一的大理岩残留体，属上元古界蓟县系雾迷山组灰岩接触热变质产物。

103件黑云角闪斜长片麻岩、16件钾长石片麻岩、17件斜长石片麻岩和16件绿泥石片麻岩样品的微量元素分析结果如表1所示。

表1  微量元素分析统计结果

                               Table 1  Analysis results of microelements                         ω/10^-6

从表1可以看出：一方面，作为地层主要组成岩石的黑云角闪斜长片麻岩具有较高的金含量(32.872×10^-6)，分布于其中的绿泥石片麻岩金含量更高 (51.989×10^-6)，说明成矿前围岩中成矿元素有一定的预富集；另一方面，脉状产出的缺少暗色矿物的钾长石片麻岩和斜长石片麻岩金含量特低，说明五台群片麻岩在成岩过程中存在着明显的分异作用，金含量不但与变质作用发生以前原岩的成分有关，而且与变质分异作用直接相关，金的富集与暗色铁镁质矿物表现出一定的相随性，与浅色长英质矿物关系不大。

从区域上来看，五台超群绿岩带地层中已经产出一定数量的层控型和韧性剪切带型金矿床，矿床的形成主要与绿岩带地层直接相关，并没有经受后期的岩浆热液改造成矿作用，因而，作为五台群绿岩带组成部分的具有较高金含量的本区片麻岩地层可以作为矿源层。

从本区具体的情况来看，含金矿脉主要受断裂裂隙和矽卡岩化角砾岩筒控制，矿体的产出在空间上和成因上受燕山期浅成-超浅成岩浆侵入活动控制明显，远离岩浆热力影响范围并没有成型的工业矿体产出。含金石英脉带旁侧片麻岩的金含量显著降低，与工业矿体为突变关系，片麻岩的金含量与距含金石英脉带的距离无明显的相关性。含金硫化物石英脉充填成矿特征明显，与片麻岩接触界线平直清晰，矽卡岩化、大理岩化、硅化、黄铁绢英岩化等以及矿化与蚀变在一定范围内从高温到低温的分带性，均显现出岩浆热液成矿作用的典型特征。矿体的形成和定位严格受燕山期岩浆活动热力影响的接触体系和各种成矿期断裂裂隙控制，与片麻岩没有直接的相关性^[8-9]。

2.2  构造及其与成矿的关系

矿区内导矿构造主要为经过矿区的多期活动切割较深的大规模北西向区域性张性大断裂(尧沟－义兴寨和牛家川－杏树沟－龙山断裂)，沿北西向断裂活动带有一系列燕山期岩体产出，如义兴寨岩体、辛庄岩体、支家地岩体和狐狸山岩体等，伴随岩浆热液活动形成了一系列的不同规模的金矿床。因而，区域性北西向张性大断裂是深部岩浆上涌和岩浆成矿流体上升进入矿田范围内的主要运移通道，是级别最高的控岩和控矿构造，是区域上北西向构造岩浆成矿带形成的主导控制因素。

燕山期中酸性小岩体主要出现在北西向断裂和近南北向断裂的交汇部位，主要矿脉大多产于北西向张扭性断裂带旁侧次级北北西向断裂带中。配矿构造主要为矿区范围内出露的次一级别规模较大的北西向张扭性断裂(如义兴寨、金鸡岭和龙山断裂等)，是成矿流体从深部进一步上升进入矿床范围内的主要运移通道，也是成矿岩体浅部就位的主要控岩构造，是矿床(义兴寨和辛庄金矿)形成和定位的主导控制因素。除此之外，成矿岩体周边的断裂接触带构造(包括岩浆侵位前锋地段和超覆构造体系)以及不同方向断裂交汇结点形成的隐爆角砾岩筒也属于配矿构造的范畴，对成矿流体的浅层次运移起到了一定的控制作用。

矿区范围内0号、1号、2号、3号、3隐号、5号和6号等大多数主要含金石英脉带均产于片麻岩中北北西向压-张扭性断裂裂隙带中，容矿构造主要为矿区范围内出露的北北西向压-张扭性断裂裂隙，是成矿流体浅部就位和矿质沉淀的主要场所，是控制矿体形成和空间定位的主要构造形迹。此外，更次一级的少量北西向断裂裂隙以及隐爆角砾岩筒中的环状裂隙和不规则状虚脱空间也对矿质的沉淀和储集起到了一定的控制作用。

上述情况表明，各种不同形式、不同级别的构造对成矿岩体的形成和就位、成矿流体的运移和储集以及矿体的形成和定位均起到了至关重要的作用，是成矿最重要的控制因素。其中，较大规模的北西向张扭性断裂和次一级的北北西向压-张扭性断裂裂隙控制了矿床和主要矿体的形成和定位，是最主要的控矿构造。

2.3  岩浆岩及其与成矿关系

矿区范围内出露的岩浆岩较多，其中与成矿直接相关的为燕山期岩浆岩，主要由一套浅成相中酸性闪长杂岩(包括石英二长闪长岩和石英闪长岩)、花岗斑岩、超浅成相或次火山岩相酸性岩以及衍生分异的酸性脉岩组成(包括早期长石石英斑岩、中期石英岩以及晚期石英斑岩脉、霏细斑岩脉和霏细岩脉)。

矿区内矿石硫同位素组成一般集中在-0.6‰~ 3.1‰，均值为1.38‰^[10]，与国内岩浆热液矿床的硫同位素值1.68‰十分接近；燕山期不同岩体和不同岩性的硫同位素组成为0.2‰~4.4‰^[11]，与矿石硫同位素组成一致，两者来自同一硫源，显现了成矿与燕山期岩体的密切关系^[12]。

矿石中石英单矿物平衡水的dO¹⁸(‰)为8.2‰~ 8.3‰^[13]，均一化程度高，与燕山期闪长杂岩体的全岩氧同位素(9.10‰)十分接近，而与绿岩型金矿床(1.34‰~12.55‰)相差较大^[6]；在矿石石英流体包裹体的氢氧同位素dD(‰)~dO¹⁸(‰)图解中，本区大部分样品点投于正常岩浆水和大气水之间的区域，部分点投入正常岩浆水范围，说明成矿流体主要来自于深部岩浆房，但在浅部运移过程中有大气水加入^[14-15]。

从含金石英脉带的分布情况来看，尽管受成矿期断裂裂隙控制明显，但矿化基本上围绕岩体分布，矿化较好的含金石英脉带主要分布在岩体周边2 km范围内，远离岩体的热力接触带体系矿化逐渐变弱，无成型的工业矿体产出，充分显示了燕山期岩浆岩是本区的成矿母岩。

以上分析结果以及矿区实际情况可以说明，本区燕山期岩浆侵入活动与成矿关系密切，是本区成矿最重要的主导因素，成矿物质、成矿流体以及成矿能量主要来自于岩浆，矿床(体)的形成和定位受岩浆热力接触带体系控制明显。岩浆侵入活动是沿深部较大规模的北西向张扭性控岩断裂构造从南东向北西侵入的；各种不同的岩浆岩是由深部统一的岩浆房在燕山期不同阶段依次分异上升侵位，在盖层构造的控制下而形成不同的衍生物；其中矿区范围内出露的超浅成相或次火山岩相酸性岩是岩体侵位的前锋，是燕山期复式岩体成岩过程中最晚阶段的产物，是成矿最活跃的部位，伴随其侵位上升和冷凝成岩，带来了大量的深部岩浆房在不同阶段分异会聚形成的含矿流体，最终在其周边地段有利的各种容矿构造中形成了规模较大的工业矿体。

3  讨  论

从成矿物质来源上来说，矿区内燕山期岩浆岩的微量元素及硫、氢、氧同位素结果表明^{[3, 6, 13]}，本区成矿物质、成矿流体及成矿所需热能与岩浆侵入活动关系密切，燕山期岩浆岩是唯一的成矿母岩，片麻岩主要以其硬度大、性脆、易开裂，充当成矿期浅部领域内各种脆性控矿构造的良好围岩，同时，在含矿流体的运移、聚集和定位过程中，充当良好的隔挡层。

从控矿构造来看，岩浆是沿深部较大规模的北西向张扭性断裂构造从南东向北西侵入的，北西向张扭性大断裂是矿区内主要的控岩和导矿构造，控制了岩浆热力接触带体系和矿床的形成和定位，其所产生的次一级近SN向和NW向断裂裂隙控制了主要含金石英脉带的产出，各种构造形迹的交汇部位则控制了角砾岩筒及其相关矿体的形成和就位。

从成矿作用来看，本区的3个主要成矿阶段以及其所形成的主要矿物组合和典型结构构造充分显示了岩浆热液成矿流体从早期到晚期，从高温到低温，从交代到充填的演化规律，同时也说明本区成矿作用以岩浆热液成矿作用为主。

从矿化产出的形式来看，无论是较大规模北西向张扭性断裂构造控制产出的构造蚀变岩型金矿、北北西向压-张扭性断裂裂隙构造控制产出的多金属硫化物石英脉型金矿，还是热液角砾岩筒控制产出的不规则状隐爆角砾岩型金矿，具体的矿化产出形式均为含金硫化物石英脉体，是含矿流体沿构造裂隙控充填而形成的典型热液脉状矿体。

从围岩蚀变来看，典型的蚀变矿物组合为：矽卡岩化-钾长石化-硅化，绢云母化，黄铁矿化-高岭土化，绿泥石化和碳酸盐化，也显现了岩浆热液成矿流体从早期到晚期，从高温到低温，依次交代卸载的演化规律。

从成矿方式来看，含金硫化物石英脉受断裂带结构面或裂隙面控制明显，脉壁平直，与两侧岩石界线清晰；脉带内石英结晶分异程度良好，纯度和透明度较好，常见晶芽状、梳状、晶簇状石英集合体；脉带中及其旁侧片麻岩中常穿插有石英细脉、方解石细脉以及硫化物细脉，充填矿化特征明显；成矿方式以充填成矿为主。

从成矿温度来看，主要矿物温度为190~355 ℃，而金的成矿期温度为300~200 ℃，属于中温区间^[15]。对义兴寨矿区南部采集的化探样品进行R型聚类分析，结果显示Au 主要与Cu相关性密切，在较高水平上聚为一类，其后再与Ag，Zn，Sb，As和Hg组合聚为一类，说明金矿化主要在中温热液阶段，但在中温到低温的过渡阶段也有Au，Ag及铅锌的矿化产出。在矿区950 m中段及1 070 m中段含金硫化物石英脉中，所见的大多数闪锌矿呈明显的松脂黄色(中高温闪锌矿含铁高，为黑色闪锌矿，而中低温闪锌矿含铁少呈松脂黄色)，也说明在中低温铅锌硫化物阶段有金产出。

4  结  论

a. 义兴寨金矿属典型的与燕山期中酸性岩浆侵入活动有关的中低温热液充填型石英脉型金矿床。

b. 燕山期岩浆侵入活动是本区成矿的主导因素，带来了大量的成矿物质，是成矿的前提和基础。

c. 构造是成矿最重要的因素，控制了岩浆的侵入及其成矿岩体和矿体的形成和就位。

d. 地层则主要以其硬度大、性脆易开裂，充当成矿期浅部领域内发育各种脆性控矿构造的良好围岩，以及在含矿流体的运移、聚集和定位过程中，充当良好的隔挡层。

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收稿日期：2009-01-10；修回日期：2009-03-28

基金项目：国家“十一五”科技支撑计划项目(2006BAB01B07)；国土资源大调查资助项目(1212010761503)

通信作者：和志军(1970-)，男，河南偃师人，博士，高级工程师，从事矿产地质勘查研究；电话：13671389596；E-mail: zhengdi1887@163.com