遼寧省北票市臺吉營子金礦礦體分布規(guī)律及礦源研究

王偉+++洪光

摘 要：臺吉營子金礦賦存于太古界建平群小塔子溝組地層之中。圍巖蝕變呈脈狀，蝕變種類較多，蝕變程度因位置而異。礦體兩側(cè)蝕變較強(qiáng)且寬度大，無礦間隔蝕變較弱。圍巖五組樣品金含量平均為116.433ppb，約是地殼平均豐度的32倍。金在礦石中主要以晶隙金和裂隙金的形式存在，在圍巖中主要以包體的形式賦存于黃鐵礦-黃銅礦中，載金礦物以中-細(xì)粒為主，不均勻分布在巖石中，礦體與圍巖中金元素具有較強(qiáng)的釋放能力。圍巖作為礦源層受燕山期構(gòu)造-熱液活動(dòng)的影響，在礦區(qū)范圍內(nèi)形成多條礦化蝕變帶。礦體分布受北東向壓扭性斷裂及次一級北西向張性斷裂嚴(yán)格控制。通過對樣品金含量的測算，結(jié)合構(gòu)造-熱液成礦條件，為礦區(qū)內(nèi)不同礦體劃分出了勘查有利地段，并確定了區(qū)域上找礦的重點(diǎn)勘查方向。

關(guān)鍵詞：臺吉營子；金礦；礦源層；賦存狀態(tài)；構(gòu)造

1 區(qū)域地質(zhì)

臺吉營子金礦位于遼寧省北票市，區(qū)域大地構(gòu)造位置位于華北地臺北緣中段，赤峰-開原大斷裂（FII）和張家口至北票斷裂（FI）兩條區(qū)域性大斷裂分別通過區(qū)域的西北部和東南部，本區(qū)域從北西到南東位于興蒙褶皺帶、內(nèi)蒙地軸和燕山沉降帶3個(gè)二級構(gòu)造單元的斜接復(fù)合部位。見圖1。

區(qū)域內(nèi)古生代地層區(qū)劃屬華北地層大區(qū)、遼寧省草原地層區(qū)、赤峰地層分區(qū)；中、新生代地層區(qū)劃屬濱太平洋地層區(qū)，大興安嶺-燕山地層分區(qū)，寧城-敖漢地層小區(qū)。區(qū)域內(nèi)出露地層有中新太古界建平群小塔子溝組（Ar2-3x）、大營子組，上石炭系家道溝組（C2j），侏羅系北票組（J1b），白堊系義縣組（K1y）、九佛堂組（K1jf）、孫家灣組（K2s）、大凌河組（K2d）和新生界第四系Q。

礦區(qū)大面積出露太古界建平群小塔子溝組地層，巖性主要為角閃斜長片麻巖、斜長角閃片麻巖，混合巖化條帶在片麻巖中大量分布，巖石中含有石榴子石、黑云母及磁鐵礦等。該區(qū)域在古生代與中生代受強(qiáng)烈的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，太古代老變質(zhì)巖形成的基底構(gòu)造疊加中生代瀕太平洋活動(dòng)帶板內(nèi)造山構(gòu)造。區(qū)域上存在兩個(gè)深大斷裂構(gòu)造：北側(cè)赤峰-開原超巖石圈斷裂，走向近東西，經(jīng)多期構(gòu)造活動(dòng)，形成了北北東向壓扭性斷裂構(gòu)造和次一級的北西向張性斷裂；內(nèi)蒙地軸南側(cè)為北票-凌源巖石圈斷裂，走向近東西或北東東。

受區(qū)域構(gòu)造影響，礦區(qū)范圍內(nèi)斷裂有三組：北東東-東西向、北東向、北西向斷裂。礦區(qū)出露巖漿巖較少，主要為中酸性的脈巖——花崗斑巖脈、細(xì)粒閃長巖脈。礦區(qū)范圍內(nèi)共有十幾條礦化蝕變帶（含石英脈），產(chǎn)于構(gòu)造裂隙或侵入巖體的接觸部位。礦體的規(guī)模、形態(tài)、產(chǎn)狀受三組斷裂嚴(yán)格控制，構(gòu)造控礦作用明顯。其中北東向壓扭性斷裂為成礦期主要賦礦構(gòu)造，1號脈、10號脈就賦存在此構(gòu)造內(nèi)，長達(dá)千余米，具明顯的擠壓破碎片理化特征，擠壓面呈舒緩波狀；北西向張性斷裂為礦區(qū)內(nèi)次一級賦礦構(gòu)造，3、4、5、6、7號脈均在此斷裂中，斷裂被后期石英充填，礦體硅化強(qiáng)烈，在地表有分支，4、5號礦體，6、7號礦體分別平行出露地表。

2 礦源層研究

“礦源層”這一概念最早由C.L.Knight（1953）提出，有關(guān)金礦源層的研究經(jīng)歷了推斷、假說階段、地球化學(xué)判別階段、金的賦存狀態(tài)（可釋放性）研究階段。一般認(rèn)為金礦的礦源層應(yīng)具備兩個(gè)基本的條件：一是具有高含量的金元素，二是在一定的條件下金元素具有較強(qiáng)的釋放能力。最新研究表明，地層巖石中的金可以分為兩個(gè)部分，一部分金賦存在硅酸鹽或氧化物相晶格中，這部分金在成礦過程中很難被釋放出來，對成礦貢獻(xiàn)不大；而另一部分則主要賦存于硫化物礦物、造巖礦物顆粒之間及有機(jī)質(zhì)或碳酸巖顆粒中，容易被釋放出來。前人對冀東地區(qū)的金礦研究成果認(rèn)為斜長角閃巖類是該地區(qū)的礦源層，臺吉營子金礦在區(qū)域上與冀東地區(qū)屬于同一個(gè)成礦帶上，有相似性，本文從礦區(qū)大面積分布的圍巖入手分析礦源層特征，進(jìn)一步查明礦體分布規(guī)律。

2.1 圍巖及蝕變特征

礦區(qū)圍巖主要為建平群小塔子溝組地層，巖性以角閃斜長片麻巖、斜長角閃片麻巖與混合巖化的片麻巖為主，造巖礦物主要為普通角閃石、斜長石與石英，前兩者礦物含量70%左右，混合巖化現(xiàn)象在不同的地點(diǎn)表現(xiàn)強(qiáng)度有所差異，呈條帶狀或條紋狀，局部表現(xiàn)類似花崗質(zhì)巖石礦物成分，但礦物排列具有定向性，片麻狀構(gòu)造明顯，說明在形成時(shí)期受到了定向的擠壓，整體上屬于片麻巖的范疇。上述巖石為一臺中等變質(zhì)的角閃巖相。從巖石化學(xué)成分及厄格里特征看，屬硅質(zhì)未飽和巖石。在厄格里四面體圖解中，投入成巖區(qū)間，按照巖石結(jié)構(gòu)，礦物成份及圖解區(qū)間，原巖為基性火山巖或基性火山碎屑巖。見表1。

圍巖受后期構(gòu)造和熱液作用，在礦體賦存的斷裂破碎帶產(chǎn)生不同程度的圍巖蝕變，其分布形態(tài)呈脈狀出現(xiàn)，帶內(nèi)蝕變較強(qiáng)，帶外蝕變較弱，礦體兩側(cè)蝕變較強(qiáng)且寬度大，無礦間隔蝕變較弱，蝕變種類較多，具疊加現(xiàn)象，主要有硅化、絹云母化、綠泥石化、碳酸鹽化、綠簾石化、黃鐵礦化，黃銅礦化、斑銅礦化等。其中1、10、16號等礦體為含金碎裂蝕變巖礦石，蝕變以綠泥石化、黃鐵礦化與黃銅礦化為主，并有少量顆粒金存在，圖2ab為1號礦體附近樣品，其中a正交偏光50倍、b反射光500倍；3、4、5、6、7、9號礦體為含金石英脈礦石，蝕變?yōu)楣杌?、碳酸鹽化、黃鐵礦化、黃銅礦化和少量斑銅礦化等，圖2cd為6號礦體附近樣品，其中a正交偏光50倍、b反射光500倍。

2.2 圍巖含金量分析

本文選取不同礦體的圍巖樣品金元素化驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，共采取5組樣品數(shù)據(jù)，共541件，樣品的加工與化驗(yàn)由遼寧省核工業(yè)地質(zhì)局第二實(shí)驗(yàn)室與遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局第三實(shí)驗(yàn)室共同承擔(dān)。樣品的選擇過程中剔除了礦石與礦化蝕變破碎帶與后期侵入的脈體，只保留遠(yuǎn)未經(jīng)礦化蝕變的圍巖?；?yàn)設(shè)備采用721分光光度計(jì)，具體數(shù)據(jù)見表2。

圍巖中單個(gè)樣品金含量變化較大，從幾十到幾百ppb均有分布，五組數(shù)據(jù)中第三組樣品（4、5號礦體）的平均值最小為75.230ppb，第五組樣品（10號礦體）的平均值最大為130.570ppb，其余各組平均值較為穩(wěn)定接近于總加權(quán)平均值。本次采樣樣品數(shù)量較多，各組數(shù)據(jù)整體上相差不大，數(shù)值穩(wěn)定，說明樣品具有一定的代表性，能夠較為客觀的反應(yīng)該礦區(qū)圍巖中的金元素含量。

上表數(shù)據(jù)表明，該地區(qū)圍巖中金含量的平均值為116.433ppb，約是地殼平均豐度的32倍。說明，臺吉營子礦區(qū)圍巖含金豐度是比較高的，符合金礦礦源層的物質(zhì)條件。

2.3 與冀東地區(qū)金礦源層類比研究

冀東、遼西地區(qū)有相似的地質(zhì)背景、巖石特征。李紀(jì)良、林爾為等人對冀東地區(qū)各種巖類通過金豐度與活化能力，輔助同位素測定與微量元素分析等綜合手段，證實(shí)了斜長角閃巖類是冀東地區(qū)金礦的礦源層，本文與冀東金礦圍巖作為比對驗(yàn)證金礦體中金元素是否來源與礦區(qū)圍巖。數(shù)據(jù)見表3。

表中金含量變化較大，但均能表明在冀東和遼西地區(qū)中的斜長角閃巖類金含量都是比較高的。據(jù)IO·H·謝爾巴科夫統(tǒng)計(jì)，Au在各類巖石中的平均豐度雖然相近，但在太古宙綠巖中的豐度比地殼中的平均豐度高1～3倍。巖石中高豐度的金只有釋放出來才對成礦有利，為了測試斜長角閃巖中的金元素的釋放能力，高占林、林爾為（1987）用王水、HF酸溶解冀東地區(qū)的各類巖石，發(fā)現(xiàn)斜長角閃巖中的金元素相對于其他巖石更容易釋放出來，斜長角閃巖幾乎可以完全由逆王水提取，無需全部破壞硅酸鹽礦物。而其它巖石只有用HF酸溶解，徹底破壞硅酸鹽礦物晶格才能提取樣品中的金。有關(guān)資料表明，在其他條件相同的情況下，礦物中金的易活化程度按：副礦物-鐵鎂硅酸鹽礦物-長英質(zhì)礦物的順序遞減。其中角閃石中金有38.4%和39.5%可被硝酸和王水所侵析。這說明本區(qū)的圍巖中金元素豐度較高而且間接的說明了小塔子溝組地層具有較強(qiáng)的釋放能力，兩者共同為成礦提供了有利條件。

另外，本次在野外進(jìn)行了詳細(xì)的地質(zhì)觀察，礦區(qū)范圍內(nèi)主要礦體，全部賦存在角閃斜長片麻巖、斜長角閃片麻巖與混合巖化片麻巖中，相同的斷裂構(gòu)造破碎帶只有通過小塔子溝組片麻巖時(shí)才有礦體存在，而分布在中生代安山巖、安山質(zhì)凝灰?guī)r及其它巖體時(shí)表現(xiàn)為礦體不連續(xù)。礦體主要與礦區(qū)范圍內(nèi)小塔子溝組地層的分布位置有直接聯(lián)系，斷裂控制礦體位置，礦體中金質(zhì)主要來源與小塔子溝組地層既圍巖。綜合以上理由，說明小塔子溝組角閃斜長片麻巖類是礦源層。

3 礦體分布規(guī)律

3.1 金礦物賦存狀態(tài)

臺吉營子金礦的礦體主要賦存在構(gòu)造蝕變破碎帶中，為確定金在礦石中的賦存狀態(tài)，采取不同礦體礦石樣品由中國冶金地質(zhì)總局一局測試中心檢測，結(jié)果見表4：一般金在礦石當(dāng)中的賦存狀態(tài)主要有三種：包體金、晶隙金、裂隙金。上表分析結(jié)果表明，金在礦石當(dāng)中主要以裸露和半裸露的自然金形式存在，含量在24.39%-89.63%，大部分在50%以上，說明礦石中金主要為晶隙金和裂隙金，包體金主要在碳酸鹽、石英和硅酸鹽、黃鐵礦及褐鐵礦包體中。包體金整體含量小于50%，晶隙金和裂隙金在礦石中的含量越高對礦石的選冶越有利，礦石中的金更容易被釋放出來。

圍巖中的金主要是以包體的形式存在。圍巖當(dāng)中普遍發(fā)育的硅化、黃鐵礦化，黃鐵礦多呈星點(diǎn)狀分布，局部伴隨硅化沿圍巖破碎裂隙呈現(xiàn)細(xì)脈條帶狀。自然金主要以包體形式賦存于黃鐵礦-黃銅礦與石英中，載金礦物主要是黃鐵礦，自然金沿載體礦物內(nèi)部殘留空隙充填或金礦物與載金礦物呈固熔體分離態(tài)存在。見電子探針圖3：白色部分為自然金，灰色部分為黃鐵礦，圖a自然金呈乳滴、細(xì)脈狀；圖b黃鐵礦具有碎裂結(jié)構(gòu)，自然金呈不規(guī)則粒狀。

經(jīng)測定表明，黃鐵礦嵌布粒度以中-細(xì)粒為主，屬不均勻性分布，見表5。圍巖中金在金屬硫化物中具有較強(qiáng)的釋放能力。

以上數(shù)據(jù)表明：臺吉營子金礦礦石與圍巖中金均具有較強(qiáng)的釋放能力，但礦石中金的富集，需要在一定的地質(zhì)條件下使圍巖中金受到活化遷移。從礦體賦存在以構(gòu)造破碎帶的位置可以判明，礦體的形成與多期次的構(gòu)造與熱液活動(dòng)有著密切的關(guān)系。

3.2 太古代區(qū)域地層中金富集

我國金礦床集中分布在華北地塊周圍的幾個(gè)礦化集中區(qū)內(nèi)，與中基性火山巖基底有明顯關(guān)系，礦化集中區(qū)與礦源層有密切聯(lián)系，該區(qū)域金礦的形成除了與礦源層有關(guān)系外還具有利的熱動(dòng)力、熱液流體條件和容礦構(gòu)造條件，區(qū)域上華北地臺太古宙老變質(zhì)巖區(qū)的金礦，與燕山期巖漿巖的空間關(guān)系最為密切。金的成礦時(shí)代漫長，經(jīng)歷了太古代富集階段與中生代構(gòu)造成礦階段。

世界范圍內(nèi)區(qū)域地層與金礦有一定的相關(guān)性，遼西地區(qū)主要的金礦大都分布太古代小塔子溝組地層中，本區(qū)金礦的分布具有層控特征。太古代正處于地殼形成初期，地殼厚度比較薄或無，地球深部物質(zhì)相對在較小的應(yīng)力作用下到達(dá)地表，從金在地球及其內(nèi)部各圈層的豐度值來看，金的含量從地殼、上地幔、下地幔到地核是逐次增加的，馬東升通過不同方法的類比總結(jié)認(rèn)為地核中金豐度為900ppb，地幔中金豐度在1ppb左右，由于巖漿構(gòu)造活動(dòng)異常強(qiáng)烈，鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)巖漿噴發(fā)活動(dòng)頻繁，形成了太古代豐富的含金、鐵建造，在冀東-遼西地區(qū)在金礦床（點(diǎn)）比較發(fā)育的同時(shí)也產(chǎn)有大量鐵礦床（點(diǎn)），遼西地區(qū)建平群內(nèi)的鐵礦星羅分布。這與地球化學(xué)性質(zhì)上，金元素具有親硫性和親鐵性吻合。本文認(rèn)為以基性火山巖為主古老地殼的形成是金元素對成礦的初次富集階段。

冀東-遼西金礦帶在太古宙和早元古代并結(jié)束于呂梁運(yùn)動(dòng)所形成的雙層結(jié)晶基底太古宙變質(zhì)巖系，變質(zhì)作用過程中其發(fā)生強(qiáng)烈的混合巖化作用，使該地區(qū)金元素發(fā)生二次富集。朱奉三在對山東招遠(yuǎn)地區(qū)金礦地球化學(xué)巖石成礦作用認(rèn)為經(jīng)混合巖化的巖石中Au豐度降低，金元素發(fā)生了遷移，局部金元素豐度升高。

因此推斷，太古代地層有可能作為一種含金建造，提供金質(zhì)來源。

3.3 中生代構(gòu)造成礦

中晚元古代至二疊紀(jì)是以沉積為主的穩(wěn)定期，形成了巨厚的沉積巖系。本身不能直接形成金礦床。毛景文等學(xué)者基于大量礦床精測年齡提出的中生代成礦大爆發(fā)理論，在本區(qū)金礦的形成時(shí)期為中生代有較為統(tǒng)一的認(rèn)識。

中生代在華北地臺北緣發(fā)生大規(guī)模的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，與成礦關(guān)系較為密切的是中淺層次韌脆性變形和淺層次脆性變形，其中中淺層次韌脆性剪切作用，形成了多個(gè)韌性剪切帶；淺層次脆性變形形成褶皺和不同方向、不同性質(zhì)的斷裂構(gòu)造，其中北東向壓扭性斷裂構(gòu)造和次一級的北西向張性、張扭性斷裂，伴隨強(qiáng)烈的片理化在區(qū)域上是有利成礦作用。在礦區(qū)范圍內(nèi)形成三組斷裂的錯(cuò)動(dòng)、張烈與擠壓對巖金的活化起到促進(jìn)作用，同時(shí)又為熱液活動(dòng)提供了通道，使得熱液運(yùn)移，并與圍巖發(fā)生各種反應(yīng)在有利部位富集成礦。

王義天、毛景文等人認(rèn)為，發(fā)生在不同的構(gòu)造變形過程中，在早期韌性剪切帶經(jīng)抬升剝蝕后構(gòu)造層次上移，疊加了后期的脆韌性、脆性變形，成礦作用也隨之發(fā)生疊加，從而在同一構(gòu)造部位出現(xiàn)多種礦化類型組合。這種成礦作用的多期性往往能夠形成富礦和大礦，其成礦一般主要發(fā)生在后期的疊加階段，與成礦期的剪切變形是連續(xù)的。

該礦區(qū)礦石礦物組合為銀金礦、自然金、黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦、石英、絹云母等礦物，屬熱液期形成的礦物，這與本區(qū)太古代老的結(jié)晶基底，經(jīng)歷中生代構(gòu)造熱液成礦理論是一致的。因此該地區(qū)中生代斷裂構(gòu)造運(yùn)動(dòng)既充當(dāng)金礦形成的導(dǎo)礦構(gòu)造，同時(shí)也成為了容礦構(gòu)造。

4 結(jié)束語

（1）本文對臺吉營子礦區(qū)圍巖中金含量與金賦存狀態(tài)分析，與冀東地區(qū)金礦源層的類比分析，借鑒前人對斜長角閃巖類金析出能力結(jié)果，推斷該地區(qū)小塔子溝組角閃斜長片麻巖、斜長角閃片麻巖與混合巖化類的片麻巖是金礦的礦源層。（2）通過本次對不同礦體采樣的系統(tǒng)分析：礦區(qū)范圍內(nèi)各個(gè)礦體圍巖中的金元素豐度均較高，含礦前景較好。1、10號金豐度值相對最高，本身又處于NE向壓扭性斷裂帶，成礦條件優(yōu)越，在本礦區(qū)應(yīng)該作為重點(diǎn)勘查對象。（3）金在礦石中主要以晶隙金和裂隙金的形式存在，礦體主要分布在構(gòu)造破碎帶之中，查明了礦石的類型與礦體分布的規(guī)律。（4）太古界老的變質(zhì)巖體經(jīng)燕山期強(qiáng)烈的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，在本區(qū)形成的北東向壓扭性斷裂為區(qū)域性主要的控礦構(gòu)造，因此該地區(qū)在太古界斜長角閃巖類分布區(qū)，中生代形成的壓扭性構(gòu)造應(yīng)作為金礦重點(diǎn)勘查方向。