矿床成因及成矿机制讨论

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一、矿床成因

通过野外地质观察和室内分析结果及综合分析，可以初步判断，哈达门沟金矿床和柳坝沟金矿床成矿地质条件基本相同，矿石类型均为石英脉型，石英-钾长石脉型和钾硅化蚀变岩型，整个矿区钾化异常强烈，被人们称为 “红化” 现象，钾长石化与成矿关系十分密切，而且局部地段矿石类型就以钾长石脉为特征，根据矿石矿物组合及矿物穿插先后次序，大致将哈达门沟成矿划分为四个阶段：(1)钾长石-硫化物-氧化物阶段；(2)黄铁矿-石英阶段；(3)石英-多金属硫化物-（硫酸盐）阶段；(4)石英-碳酸盐阶段。流体包裹体测温表明，哈达门沟金矿成矿温度在160～300℃范围内，集中在200～280℃之间，为中温，包裹体盐度在5％～15％ NaCl_eq之间，集中分布在6％～12％ NaCl_eq和13％～14％ NaCl_eq之间，为中低盐度流体，成矿压力（平均值）为（139～366）×10⁵ Pa，集中在（198～252）×10⁵ Pa，对应的成矿深度为1.5～3 km（静水），为中-浅环境。包裹体气相成分中均以H₂O（66.56％～89.81 mol％）和CO₂（5.64％～16.74 mol％）为主，其次为N₂，O₂，含微量的CH₄，C₂H₆，C₂H₂和C₂H₄等。CO₂/CH₄特征值141.39～407.10，说明成矿期的环境处于弱氧化状态，气相组分还原参数R/O比值为0.004～0.006，反映了成矿阶段偏氧化的状态。阴离子以Cl^-和 为主，少量的 和F^-，微量Br^-；阳离子以Na^＋，K^＋和Ca^2＋为主，含少量Mg^2＋，Na^＋＞K^＋，因此成矿流体应属于 型流体。 的存在也说明当时流体可能为弱氧化状态。中国人民武装警察黄金指挥部（1995）计算成矿流体pH值为6.52～7.08，偏碱性，lgf_O为-26.73～41.33，E_h为-0.57～0.83，表明其形成过程为弱还原-弱氧化条件，δ¹⁸O_H-δD图上，投影点落在原生岩浆水及变质水附近，说明哈达门沟金矿成矿热液来源于岩浆水和部分变质热液。在铅构造模式图上，哈达门沟矿区矿石铅投点比较分散，绝大多数投在了地幔铅演化曲线和造山带铅演化曲线之间靠近地幔的一侧，表明哈达门沟黄铁矿中铅主要来自于地幔，同时有造山带铅和下地壳铅的混入，少量可能来自于上地壳，哈达门沟矿石硫化物δ³⁴S变化于-21.7‰～5.4‰之间，平均值为-10.6‰，柳坝沟沟矿区δ³⁴S值变化于5.4‰～-21.7‰之间，初步认为哈达门沟和柳坝沟成矿流体中硫主要为深部流体和太古代地层的混合硫。通过同位素年龄测定，哈达门沟Re-Os同位素等时线年龄为386.6±6.1 Ma，为早泥盆世，属海西早期构造-岩浆活动事件，而区内大桦背岩体的成岩年龄锆石SHRIMP U-Pb平均年龄为353±7 Ma，通过野外调查，发现矿区西部的169号脉被大桦背岩体的岩枝所穿插、截断，孟伟等（2002）也同样观察到在岩体边部见到花岗岩将含Au矿脉截断或 “吃掉” 的现象，故可以推断，成矿应早于大桦背黑云钾长花岗岩的形成时代，本次测定大桦背岩体成矿元素含量大部分小于地壳丰度，所以大桦背岩体与金矿成矿关系不大，岩体的侵入可能对已有矿化局部有叠加改造，沙德盖岩体通过本次锆石SHRIMP U-Pb年龄测定，获得平均年龄为221.6±2.1 Ma，远远小于成矿年龄，沙德盖岩体可能对已有矿化叠加改造，矿区变质岩成矿元素丰度较高，而且矿石硫、铅同位素特征也表明，成矿物质部分来源于区内变质岩，大部分成矿物质可能来源深部流体，这从矿石的S，Pb，H-O同位素也可说明。由于哈达门沟金矿区处于华北克拉通北缘，受北部兴蒙造山带多次开合碰撞的复杂构造活动影响，而引发区内构造-岩浆的多期活动，区内的山前、山后两条深大断裂也经历复杂的构造演化，沿着大断裂及其派生断裂，各期次的岩体、岩脉多期侵入，形成了今天所看到的山前钾化带、含金钾化蚀变岩、伟晶岩脉、花岗岩体等以及金、钼等多金属矿床。总体认为哈达门沟金矿床属于与深部钾质成矿流体有关的中温热液型脉状矿床。矿区北部西沙德盖钼矿Re-Os同位素等时线年龄为226.4±3.3 Ma，而且钼矿主要产于斑状花岗岩中，说明其与哈达门金-钼矿床为不同的成矿演化系列。

二、成矿机制

区内乌拉山群变质岩，金含量很高，在区域变质、混合岩化过程中，金等成矿元素发生了初步活化、迁移，为金矿的形成提供了初步的物质条件。在泥盆纪早期华北板块北缘处于弧-陆碰撞后伸展构造背景（李锦轶，2009；Zhang et al.，2010；张晓晖等，2010a，b），这种伸展环境引发山前大断裂的活动，深部富钾含矿流体沿山前大断裂上升，在运移过程中不断萃取围岩中的金等成矿元素，在大断裂的次级断裂等构造有利部位充填、交代而成矿，关于这种金钼组合型的矿床，Sillitoe（2002）曾提出它与板块内部及边缘拉张环境下富碱性的A型花岗岩有密切的成因关系，哈达门沟金钼矿床正是产于这种地质背景，矿区深部可能有隐伏的碱性岩体存在（王信虎等，1994）。

泥盆纪早期华北板块北缘成矿具有普遍性，如东坪金矿同样在这个时期形成（罗镇宽，2001；李长明，2009），白云鄂博在该期有成矿作用的叠加（赵景德，1991），白乃庙铜矿南矿带含矿石英脉黑云母Ar/Ar等时线年龄为396±2 Ma（李文博，2008）。

尽管华北克拉通北缘早古生代的构造演化历史还知之甚少，但近年的研究认为在早古生代，古亚洲洋向南往华北板块俯冲，早泥盆世白乃庙处于岛弧环境（Xiao et al.，2003；张晓辉等，2010），白乃庙目前获得的绿片岩和花岗岩侵入岩年龄在466～386 Ma之间（Wang，1983；Tang ＆ Yan，1993），所以当时华北克拉通北缘有可能处于与古亚洲洋板块向南俯冲结束有关的弧后拉张环境（罗镇宽，2001；Jiang，2005；Zhang et al.，2007；李锦轶，2009；张晓辉等2010a，b；Zhang et al.，2010），沿华北克拉通北缘深大断裂，岩浆和成矿流体上升，形成哈达门沟及东坪金矿床以及沿华北克拉通北缘大断裂分布的近东西偏碱性侵入岩带。

随后在海西中期大桦背岩体的侵入，对已形成矿床局部叠加改造，印支期沙德盖岩体和西沙德盖岩体的侵入可能对已有矿床有进一步的叠加改造，岩浆分异结晶发育地段，局部形成钼多金属矿化，因此在本区显示出成矿年龄多样性，表现出多期成矿特点；在哈达门金矿成矿过程中，呼-包大断裂对金矿形成及后期改造起控制作用，山前钾化破碎蚀变带是该大断裂的派生构造，主要起导矿作用，其次级构造为成矿提供空间；成矿物质来源为复合来源，既有乌拉山群古老地层来源，也有深部高钾岩浆来源，还可能有后期岩浆的叠加，成矿流体既有有深部流体，也有大气水，变质水的参与，矿床成矿作用演化时间较长，首先是形成含金钾质脉体或钾化蚀变岩充填交代；然后受构造或热流体破碎，为后期含金硅质热液交代充填，表现石英脉、网脉，先期的钾质脉局部呈角砾状（热液角砾）为含金硅质热液胶结，在此阶段含金热液活动中也伴随钾化现象，表现为沿石英脉两侧和围岩接触带以及围岩碎块的 “红边”，这一阶段形成的矿物主要有石英和粗粒浸染状分布的黄铁矿等；继先期含金石英脉或含金硅化蚀变岩形成之后，后期硅质热液沿先期的石英脉所充填胶结，此阶段形成多金属硫化物石英脉，主要矿物组合为石英、方铅矿、黄铁矿、黄铜矿及少量闪锌矿等。到成矿后期，热液受地下水和大气氧化作用明显，主要形成石英方解石脉，黄铁矿颗粒粗大，局部可见镜铁矿等。