吉林小西南岔金-铜矿床成矿流体地球化学特征及矿床成因研究

吉林小西南岔金-铜矿床成矿流体地球化学特征及矿床成因研究王可勇;卿敏;孙丰月;万多;王力;李向文【摘要】小西南岔金-铜矿床产于海西期花岗闪长岩-石英闪长岩体之中,其矿化类型以石英大脉及石英细脉带型金-铜矿化为主,局部地段叠加发育有石英脉型辉钼矿化.流体包裹体研究结果表明,矿区金-铜矿脉及辉铂矿脉石英中均主要发育含NaCl 子矿物三相、气相-富气相及气液两相三种类型的原生流体包裹体,同类包裹体均一温度、盐度等参数相近,显示两类矿化成矿流体具有相似的地球化学性质,氢-氧同位素研究结果反映它们均主要来源于岩浆热液.辉钼矿Re-Os同位素定年研究表明区内辉钼矿化主要发生于109Ma±,而金-铜矿脉石英的Ar~(40)A~(39)同位素定年结果表明金-铜矿化则主要发生于123.35±0.8Ma.结合矿区已有的岩浆岩年代学研究成果,提出小西南岔矿区金-铜矿化主要与燕山晚期细粒(花岗)闪长岩活动有关,而辉钼矿化则与其后侵位的隐伏花岗斑岩活动有关的认识.【期刊名称】《岩石学报》【年(卷),期】2010(026)012【总页数】8页(P3727-3734)【关键词】成矿流体;地球化学特征;矿床成因;小西南岔金-铜矿床;吉林【作者】王可勇;卿敏;孙丰月;万多;王力;李向文【作者单位】吉林大学地球科学学院,长春,130061;武警黄金地质研究所,廊坊,065000;吉林大学地球科学学院,长春,130061;吉林大学地球科学学院,长春,130061;吉林大学地球科学学院,长春,130061;吉林大学地球科学学院,长春,130061;武警黄金部队三支队,哈尔滨,150086【正文语种】中文【中图分类】P618.41;P618.51;P597.31 引言小西南岔金-铜矿床是吉黑东部延边-东宁成矿带内一大型代表性矿床，其研究对于深入了解该区金-铜成矿作用特点、区域成矿规律、矿床成因机制及指导矿带内进一步找矿工作均有重要意义。

围绕该矿床地质特征、矿床类型及其成因等问题，前人已开展过较多的研究工作。

一种观点认为该矿床为海西期岩浆热液成因，矿床类型为石英脉型(何耀宗等，1984)；另一种观点认为该矿床为燕山晚期岩浆热液成因，矿床类型属斑岩-热液脉型(芮宗瑶等，1995；孟庆丽等，2001；孙景贵等，2008)。

本文根据对该矿床流体包裹体的系统研究结果，结合辉钼矿Re-Os同位素定年分析及已有的岩石、矿石年代学成果，对该矿床成因做一进一步的分析和讨论。

2 矿床地质特征2.1 矿区地质小西南岔金-铜矿床地处华北地台北侧吉黑地槽褶皱系之牡丹岭-春化东西向隆起带东段、五道沟隆起带的边部，行政区划隶属于吉林省珲春市管辖(图1)。

矿区出露最古老地层为早古生代五道沟群，其总体为一套中深变质火山-沉积岩系，主要岩性有斜长角闪岩夹大理岩、变质硬砂岩、长英角岩及石英片岩等，该套地层厚度大于1800m，在空间上主要分布于矿区东部；而在矿区中部，该套地层则主要呈捕虏体形式零星分布于海西期花岗闪长岩体之中；矿区次要地层单元主要有二叠系柯岛组、开山屯组、中侏罗统屯田营组和下白垩统金岭沟组，其中，二叠系柯岛组及开山屯组地层空间上零星分布于该区西南及北部边缘地带，岩性主要为浅变质的火山熔岩、凝灰岩、砂岩及板岩等；而中侏罗统屯田营组和下白垩统金岭沟组陆相火山岩及碎屑岩则零星分布于该区南部和西北部的断陷盆地中。

矿区岩浆活动强烈，花岗质侵入体分布广泛，其出露面积约占矿区面积的2/3以上，形成时代主要为海西期及燕山期(图1)。

其中，海西期侵入体依岩性可分为石英闪长岩、花岗闪长岩及黑云母斜长花岗岩等，尤以花岗闪长岩类最为发育，是矿区主要赋矿围岩类型之一；燕山期侵入体依岩性特征可分为中细粒(花岗)闪长岩、细粒黑云母花岗岩、花岗斑岩、闪长玢岩及闪斜煌斑岩等五类，其中，花岗斑岩地表未见出露，属隐伏侵入体；而闪长玢岩及闪斜煌斑岩则主要呈脉岩形式产出。

图1 小西南岔金-铜矿床矿区地质图(据孟庆丽等,2001资料修改)1-早古生代五道沟群变质岩；2-晚二叠世(石英-花岗)闪长岩；3-晚三叠世花岗闪长岩;4-早白垩世细粒闪长岩；5-细粒斜长花岗岩；6-早白垩世花岗岩；7-闪长玢岩-英安斑岩；8-矿脉及编号；9-断层Fig.1 The geological map of Xiaoxinancha gold-copper deposit(modified after Meng et al.,2001)1-metamorphic rock of Wudaogou Group of Early Paleozoic Period; 2-quartz-granodiorite of Late Permian Period; 3-granodiorite of Late Triassic Period; 4-fine grained diorite of Early Cretaceous Period; 5-fine grained plagiogranite; 6-granite of Early Cretaceous Period; 7-diorite porphyrite-dacite porphyry; 8-ore veins and their number; 9-fault受古生代吉黑地槽系的褶皱造山以及中生代以来滨太平洋构造域构造活动叠加改造作用的影响，区内褶皱及断裂构造十分发育，它们对本区金-铜成矿起了重要的控制作用(图1)。

区内褶皱构造主要有五道沟复向斜，该向斜轴线北起香坊沟、南至四道沟以南，呈南北向纵贯全区，全长大于36km，宽6～9km，向斜的西翼保存较为完整，但东翼由于受侵入岩体的破坏已残缺不全；矿区断裂构造依走向可划分为近南北向、近东西向、北北东向及北西-北北西向等4组，其中近南北向、近东西向、北北东向断裂控制了区内不同时代火山岩及侵入体的空间产出与分布，是区内重要的控岩断裂；而北西—北北西向断裂则控制了区内主要矿脉(体)的空间产出与分布，是该区主要的控矿构造类型。

2.2 矿化特征矿区热液金属成矿作用以金、铜元素为主，钼尚不具工业意义。

区内金-铜矿化总体属裂控石英脉型，在矿区不同空间部位金-铜矿脉的规模、发育数量、发育密度等均存在明显差异。

大体以香坊河沟为界，矿区南山矿段矿脉数量相对较少，但单一矿脉规模相对较大，因此属石英大脉型(单脉)矿化类型；而矿区北山矿段单一矿脉规模相对较小，但矿脉发育密度较大、数量较多，它们在空间上明显构成四个主要的细脉带(群)，因此属石英细脉带(复脉)型矿化类型(图1)。

无论是南山还是北山矿段，规模大小不同的矿脉其空间产出及展布均受北西-北北西向断裂及其次级构造控制。

矿石类型以硫化物-石英脉型、浸染-细脉浸染状蚀变(花岗)闪长岩型为主；矿石矿物组合相近，主要金属矿物组合为黄铜矿、黄铁矿、磁黄铁矿及少量的胶黄铁矿、方黄铜矿、毒砂、辉钼矿、闪锌矿、方铅矿、黝铜矿、斑铜矿、蓝辉铜矿、斜方辉铅铋矿、磁铁矿、斜方硫铅铋矿、辉碲铋矿、碲银矿、自然铋、碲金矿、银金矿及自然金等；脉石矿物有石英、方解石、绢云母、绿泥石、钾长石及黑云母等；表生矿物有褐铁矿、针铁矿、孔雀石、铜蓝、自然铜等；常见的矿石结构有：自形-半自形粒状结构、文象结构、乳滴或乳虫状结构、交代溶蚀或交代残余结构、碎裂状结构等；常见的矿石构造有：块状构造、条带状构造、角砾状构造、蜂窝状构造、浸染状构造、细脉状构造、梳状构造等。

因此，根据上述成矿地质特征分析，矿区南山与北山矿段应属同期热液成矿作用产物。

矿区热液金-铜成矿作用可划分为：Ⅰ石英-毒砂-黄铁矿；Ⅱ石英-多金属硫化物；Ⅲ 石英-方解石-黄铁矿及Ⅳ石英-方解石等四个阶段，其中Ⅱ阶段为最主要的金-铜富集成矿作用阶段，并构成金-铜矿脉主体。

钼矿化在区内局部地段发育，多呈辉钼矿-石英脉形式产出。

矿脉一般宽约10～20cm，主要由较纯净的乳白色石英与辉钼矿组成。

辉钼矿在石英脉内浸染状分布，或沿石英脉内裂隙面呈薄膜状产出。

在石英脉内呈浸染状产出的辉钼矿颗粒粒度相对较粗，一般为1～1.5cm，最大可达3cm左右；而沿石英脉内裂隙面薄膜状发育的辉钼矿则多呈片状或鳞片状形态。

辉钼矿-石英脉的产出总体受一次级断裂构造控制，产出围岩主体为海西期花岗闪长岩。

辉钼矿-石英脉形成后，控矿断裂多发生过明显的继承性活动，从而在辉钼矿-石英脉两侧形成宽约10cm左右较为松软的断层泥带，且石英脉本身有一定程度的破碎现象。

从野外露头地质特征来看，辉钼矿-石英脉明显穿切金-铜矿体(图2)，表明其形成时代在一定程度上要晚于金-铜成矿作用。

图2 小西南岔金-铜矿床辉钼矿-石英脉产状特征素描图1-花岗闪长岩体；2-石英细脉带型金-铜矿体；3-辉钼矿-石英脉Fig.2 Sketch map of the occurrence of molybdenite-quartz vein in Xiaoxinancha deposit1-granodiorite; 2-quartz veinlet type gold-copper ore body; 3-molybdenite-quartz vein矿区金-铜矿脉两侧围岩蚀变作用较强，常见的热液蚀变类型有黑云母化、钾长石化、绢云母化、硅化、黄铁矿化、碳酸盐化、绿泥石化、绿帘石化、阳起石化、透闪石化等，各类热液蚀变空间上多围绕石英脉(矿体)叠加发育。

在南山矿段大脉的两侧有时可见较清楚的围岩蚀变分带现象，这种分带一般表现为自矿体向两侧围岩，岩石蚀变由硅化、绢云母化、(黄铁矿化、铁-镁碳酸盐化)→绿泥石化+绢英岩化→黑云母化+绿泥石化过渡转变的规律，其中内带(黄铁)绢英岩化带局部可构成矿体(孟庆丽等，2001)；而北山矿段由于单脉规模相对较小，热液蚀变分带现象常常表现的不十分明显。

3 流体包裹体研究本次工作分别在矿区南山矿段、北山矿段选取金-铜石英脉及辉钼矿-石英脉样品共22件，其中金-铜石英脉样品17件，主要为Ⅱ矿化阶段产物，辉钼矿-石英脉样品5件。

将上述样品磨制成厚约0.2mm的测温片，对其内石英中发育的流体包裹体特征进行了系统研究。

流体包裹体岩相学及显微测温工作在吉林大学地球科学学院地质流体实验室完成，使用仪器为英国Linkam THMS-600型冷热两用台，测温精度<31℃时为±0.1℃，>31℃时为±2℃；石英单矿物流体包裹体氢、氧同位素分析委托中国地质科学研究院矿床地质研究所完成。

3.1 流体包裹体岩相学及显微测温流体包裹体镜下研究表明，本区金-铜石英大脉、金-铜石英细脉及辉钼矿-石英脉矿物石英中原生流体包裹体均较为发育，且类型相同，依室温下的相态特征可划分为含NaCl子矿物三相、气相-富气相及气液两相三种类型的原生流体包裹体，同类包裹体在大小、形态、产状及相态特征等各方面相近，现一并描述如下：(1)含NaCl子矿物三相流体包裹体：该类包裹体在三类石英中发育较为普遍。