遼寧娘娘宮金銀礦床地質(zhì)特征及成因

侯振元

（遼寧省核工業(yè)地質(zhì)局242大隊，遼寧 興城 125100）

娘娘宮金銀礦床位于遼寧省凌海市境內(nèi)，地理座標為東經(jīng) 121°07′54″，北緯 121°09′00″，礦床由遼寧省核工業(yè)地質(zhì)局242大隊發(fā)現(xiàn)，落實C＋D級金儲量約1800 kg，伴生銀儲量約23000 kg。該礦床雖規(guī)模小，但以“金銀品位富、埋藏淺、易選冶、經(jīng)濟效益好”為特征，聞名于遼西地區(qū)。該礦床的發(fā)現(xiàn)，為遼西地區(qū)找金工作的突破，引起了業(yè)內(nèi)人士的廣泛關注。筆者主持了該礦床由普查至勘探的全程工作，并跟蹤收集了礦床開采的資料。根據(jù)工作實踐，結合前人工作資料，總結、闡述了礦床地質(zhì)特征并對礦床成因進行了探討，認為娘娘宮金銀礦床屬混合熱液成因的石英脈型金銀礦床。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

娘娘宮金銀礦床處于新太古代混合巖、混合花崗巖及新太古代建平群大營子組構成的變質(zhì)巖基底中，為醫(yī)巫閭古凸起與山海關隆起的過渡部位，東為下遼河古近紀與新近紀坳陷，西為遼西中生代坳陷，屬葫蘆島—青龍近EW向區(qū)域斷裂與錦縣—天橋廠NE向斷裂的復合部位［1］。中生代晚期發(fā)生強烈的構造巖漿作用，并形成了區(qū)域上近EW向娘娘宮—鋼屯—高橋—崔屯多金屬、金、銀成礦帶。

區(qū)內(nèi)主要出露新太古代混合花崗巖（2513 Ma），是礦床的直接圍巖，在新太古代混合花崗巖中分布有斜長角閃巖、磁鐵石英巖及麻粒巖等中-高級變質(zhì)巖殘留體；其次為中元古代長城系大紅峪組長石石英砂巖、石英質(zhì)礫巖、炭質(zhì)板巖和高于莊組燧石條帶灰?guī)r、白云巖夾炭質(zhì)頁巖。礦區(qū)南部出露有天橋廠二長花崗巖體（γ52-2）。北部有蘭家屯斜長花崗巖體（γ52）。區(qū)內(nèi)發(fā)育有閃長巖、煌斑巖、石英斑巖、細晶巖脈和石英脈等脈巖。

據(jù)巖石金的豐度值統(tǒng)計，劉屯地區(qū)混合花崗巖金豐度值為 2.86×10-9，混合巖為3.31×10-9，建平群大營子組變質(zhì)巖系為5.70×10-9，天橋廠二長花崗巖為3.43×10-9，蘭家屯斜長花崗巖為2.09×10-9。研究表明，建平群大營子組為該區(qū)金的礦源層。

區(qū)內(nèi)發(fā)育2條EW向控礦、含礦斷裂帶，其中鋼屯—杏山—崔屯近EW向斷裂帶控制了鋼屯金銅礦點、上限金礦點、上官堡金礦點、水泉溝金礦床，娘娘宮金銀礦床的分布。歪桃山—黃土坎子—雙羊店近EW向斷裂帶控制了大碑屯金礦點、勝利園化探異常區(qū)、雙羊店金異常帶及趙泉溝金礦點的分布。沿EW向斷裂帶充填的石英脈、閃長巖脈和煌斑巖脈是控制鈾礦床、礦點及異常點定位的主要因素。

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 礦體特征

娘娘宮金銀礦床礦體主要以含硫化物石英單脈形式出現(xiàn)，局部亦有小規(guī)模的含金銀石英復脈。與含金石英脈相伴生的主要是閃長巖脈，兩者呈平行關系。礦體形態(tài)產(chǎn)狀與含礦構造一致。含礦構造沿走向具舒緩波狀、膨脹、收縮和尖滅等特征，而這一特征又嚴格控制著充填的閃長巖脈和含金銀石英脈（礦脈）產(chǎn)狀形態(tài)的變化（圖1）。

娘娘宮金銀礦床有兩個主礦體。銀為金礦床的主要有益伴生元素。I號主礦體賦存在F2斷裂帶內(nèi)，礦體呈脈狀產(chǎn)出，沿走向長177 m，沿傾向?qū)?30 m，埋藏深度0.4～80 m，礦體走向 60°～85°，傾向 N，傾角 56°～78°（圖 2）。礦體最大水平厚度4.10 m，礦體金最高品位達140×10-6，平均品位16.54×10-6，銀最高品位達1649.00×10-6，平均品位214.82×10-6。礦體與圍巖及閃長巖脈界線清楚，礦體幾乎全是氧化礦石。Ⅱ號主礦體賦存于F1斷裂帶內(nèi)，礦體呈脈狀、透鏡狀產(chǎn)出，沿走向長200 m，沿傾向?qū)?04.60 m，礦體走向65°～80°，傾向N，傾角57°～80°。礦體最大水平厚度5.30 m，平均水平厚度1.76 m。礦體中金最高品位96.95×10-6，平均品位18.15×10-6，銀最高品位達1858×10-6，平均品位245.52×10-6，Ⅱ號礦體除氧化礦石外，亦有原生礦石。

2.2 礦石結構構造

礦石結構主要見有碎裂結構、填隙結構、交代殘余結構（包含結構和反應邊結構）。礦石構造主要有角礫狀、網(wǎng)脈狀構造，浸染狀、團塊狀構造和蜂窩狀構造。

2.3 礦石礦物組合

組成礦石的金屬礦物主要有自然金、銀金礦、碲金銀礦、碲銀鉛礦、黃鐵礦、黃銅礦和褐鐵礦，其次是赤鐵礦、輝銅礦、斑銅礦、銅藍和白鐵礦等組合；脈石礦物主要為石英，其次是長石類礦物、角閃石、絹云母和碳酸鹽等。

金礦物嵌存形式有3種：包裹金銀、裂隙金銀和粒間金銀，其中包裹金銀占7.57%，粒間金銀占61.16%。包裹金銀主要以黃銅礦包裹為主，裂隙金銀主要產(chǎn)于褐鐵礦或碲銀鉛礦裂隙間，粒間金銀產(chǎn)在褐鐵礦與脈石礦物、黃鐵礦與褐鐵礦之間，以脈石礦物粒間及黃銅礦與碲金銀礦之間為主。

2.4 圍巖蝕變

圍巖蝕變種類見有硅化、黃鐵礦化、黃銅礦化、方鉛礦化、碳酸鹽化、絹云母化和褐鐵礦化等。其中以硅化、黃鐵礦化、黃銅礦化和褐鐵礦化為主，并與金銀礦化關系密切。

2.5 礦化階段劃分

根據(jù)野外觀察和室內(nèi)研究，礦化階段可劃分為：（1）金銀-黃鐵礦-白色石英階段，為弱金礦化期；（2）金銀-多金屬硫化物-石英階段，為主金礦化期；（3）金銀-方鉛礦-石英階段，為礦化晚期；（4）表生氧化階段，黃鐵礦等硫化物在表生氧化條件下形成新的礦物，如褐鐵礦、銅藍和孔雀石等，此階段同樣使金銀相對富集。

2.6 礦化賦存規(guī)律

研究表明，娘娘宮金銀礦床金銀礦化具有如下賦存規(guī)律：（1）金銀主要產(chǎn)在近EW向斷裂控制的石英脈中，特別是多金屬硫化物發(fā)育的石英脈中更為富集；（2）含金銀石英脈與閃長巖關系密切，兩者往往產(chǎn)于同一斷裂帶中，含金石英脈沿閃長巖上、下盤及其中間破碎帶充填，并具有多次繼承性活動的特點，致使閃長巖及多金屬硫化物石英脈中金銀礦化富集；（3）在近EW向斷裂的膨脹部位金銀礦化最好，厚度也大；（4）灰黃色黃鐵礦、黃銅礦含量越高，金銀品位也高；（5）該區(qū)太古宙建平大營子組發(fā)現(xiàn)有許多金礦化點，可作為地層找礦標志；（6）物探低磁高阻帶，Au、 Ag、 Bi、 As、 Sb、 Hg和 Mo等元素組合異常可作為該區(qū)金銀找礦的標志。

3 礦床硫、鉛、氫和氧同位素組成特征

3.1 硫同位素

由礦床及礦點21個樣品硫同位素測定結果表明（表1），除常屯金礦點方鉛礦的δ34S為0.1‰外，礦床3條金礦脈的δ34S總平均值為2.51‰，變化范圍為1.6‰～4.9‰，極差為3.3‰，說明礦床、礦點硫同位素變化范圍小，正向偏離。據(jù)礦體及圍巖等的黃鐵礦、方鉛礦δ34S平均值及直方圖解（圖3）看出，其硫同位素具明顯的塔式效應，硫同位素組成主要分布在0～4‰之間，δ34S值主峰突出，表現(xiàn)為熱液硫特征。這一特征與整個遼西—冀東金成礦硫同位素演化大體一致。

新太古代混合花崗巖的黃鐵礦δ34S從－1.8‰～1.2‰變化，極差3.0‰，平均－0.1‰，與礦石黃鐵礦硫同位素組成差異明顯。兩個中生代花崗巖體共測定2個黃鐵礦硫同位素分別為2.8‰、12.5‰，后者可能是測量誤差，稍大于礦石硫同位素值，但均為熱液硫同位素值特點。

表1 娘娘宮金銀礦床（點）硫同位素組成Table 1 Sulfur isotope components of Niangnianggong gold-silver deposit （occurrence）

表2 娘娘宮金銀礦床（點）鉛同位素計算結果Table 2 Calculated lead isotope of Niangnianggong gold-silver deposit （occurrence）

綜上所述，3種地質(zhì)體硫同位素組成非常接近，具同一性，表明了其成因上的內(nèi)在聯(lián)系。

3.2 鉛同位素

3.2.1 礦床（點）鉛同位素組成

從表2可看出，礦床（點）礦石、鉛同位素 組 成 為N（206Pb）/N（204Pb）＝15.094～15.461，平 均 值 15.322；N（207Pb）/N（204Pb）＝15.625～16.780，平均值為 16.066，N（208Pb）/N（204Pb）＝36.170～39.822，平均值為 38.078，數(shù)值表明，鉛同位素組成相對集中，并貧放射性成因鉛。從坎農(nóng)（R.C-Cannon）的鉛同位素演化圖解（圖4）看出，該地區(qū)金礦床、點鉛同位素成分都集中在原生鉛區(qū)內(nèi)，說明礦床中鉛同位素為古老的鉛體系。金礦床成礦金源可能來源于新太古代富金變質(zhì)巖、混合巖。

3.2.2 圍巖與花崗巖體（γ52-2）長石鉛同位素組成

對區(qū)內(nèi)新太古代混合巖、混合花崗巖及天橋廠、蘭家屯兩個中生代花崗巖體做了5個長石鉛同位素測定，由表3可見：①新太古代混合巖的長石鉛同位素值都非常接近，其比值變化亦??；②3個中生代花崗巖的長石鉛同位素組成較集中，差別不大，數(shù)字特征表明，區(qū)內(nèi)兩個侵入體屬同源；③對比中生代花崗巖體長石鉛與礦石鉛同位素組成（表2），兩者非常接近，這表明礦石鉛與侵入體鉛來自同源，也就是說，該地區(qū)金銀成礦與巖體之間存在著成因聯(lián)系，成礦熱液可能主要來自中生代巖漿熱液。

3.3 氫、氧同位素

表3 娘娘宮金銀礦床（點）圍巖及花崗巖體鉛同位素組成Table3 LeadisotopecomponentsofwallrockandgranitemassinNiangnianggonggold-silverdeposit（occurrence）

通過對礦床及外圍金礦點石英包裹體的氫、氧同位素進行測定（表4），δDH2O在－46.2‰～－65.18‰間變化，δ18O在－3.34‰～－4.51‰之間變化，兩者數(shù)值幅度變化不大。該組測定投在δD-δ18O相關圖上（圖5）可看出，其氫、氧同位素較為集中，投點都靠近雨水線，表明成礦熱液以大氣降水為主，但也不能排除有變質(zhì)水和巖漿水的混合。

表4 娘娘宮金銀礦床（點）包裹體的氫、氧同位素組成Table 4 Oxygen and Hydrogen isotope components of inclusions in Niangnianggong gold-silver deposit（occurrence）

分析單位：核工業(yè)北京地質(zhì)研究院。

4 金礦床成因討論

4.1 成礦物質(zhì)來源

區(qū)域上建平群大營子組經(jīng)原巖判別為一套以基性火山巖為主夾中酸性火山碎屑巖-沉積巖組合，金質(zhì)量分數(shù)為5.70×10-9，與國內(nèi)、外主要產(chǎn)金地層金的背景值對比是一致的［2］，因此，確定大營子組為該區(qū)金的礦源層。北部大營子組原變質(zhì)巖所劃分的3層由上至下金豐度值分別為 8.20×10-9、5.67×10-9和5.37×10-9，往南混合巖、混合花崗巖金的豐度值分別為3.31×10-9、2.86×10-9。從而發(fā)現(xiàn)整個區(qū)內(nèi)由北至南金豐度值隨變質(zhì)作用、混合巖化作用增強而降低。燕山早期閃長巖脈的侵入活動被認為是在提供成礦熱液的同時，亦提供部分金，故被認為是二源金源。

4.2 成礦時代

礦化年齡是判斷金礦床成因的重要依據(jù)之一。通過野外觀察，閃長巖脈與含金石英脈平行伴生在斷裂帶內(nèi)，認為在生成方面有其內(nèi)在聯(lián)系，因此測得娘娘宮金銀礦床4個閃長巖 K-Ar年齡分別為 185.21、183.15、160.33和191.41 Ma（表5）。又測定礦石中的石英包裹體的Rb-Sr等時線年齡為186.6 Ma（表6），兩者的年齡相吻合。另外，所討論的成礦年齡與該區(qū)燕山期花崗巖年齡177、187 Ma相近，兩者時間的一致性，同樣證明它們之間存在著成因方面的聯(lián)系。

表5 娘娘宮金銀礦床（點）K-Ar法同位素年齡測定結果Table 5 Measured K-Ar isotope age of Niangnianggong gold-silver deposit （occurrence）

表6 娘娘宮金銀礦床（點）石英包體Rb-Sr法年齡測定結果Table 6 Measured Rb-Sr isotope age of quartz inclusion of Niangnianggong gold-silver deposit （occurrence）

5 結 論

娘娘宮金銀礦床為混合熱液成因的石英脈型金銀礦床，直接圍巖是新太古代混合花崗巖，主成礦期是燕山早期。區(qū)域上建平群大營子組為該區(qū)金礦源層，燕山早期閃長巖脈侵入活動提供熱源，控礦、容礦構造為EW向斷裂。穩(wěn)定同位素研究表明，金銀礦床與中生代構造巖漿巖密切相關。硫同位素組成證明了礦床、圍巖、侵入巖具有同一性，為巖漿熱液硫。礦石鉛同位素組成為古老的鉛體系。氫、氧同位素的組成則顯示了成礦溶液為大氣水與巖漿熱液混合多成因特征。

［1］董建樂.冀北遼西地區(qū)內(nèi)生金礦床成因初探［J］.地質(zhì)與勘探，1989，（9）:20-23.

［2］秦 翻，等.中國金礦化主要類型區(qū)域成礦條件［M］.北京:地質(zhì)出版社，1988.

［3］李國寬，等.遼寧錦縣娘娘宮地區(qū)金成礦預測及遠景評價［R］.沈陽：核工業(yè)240研究所，1994.