大興安嶺地區(qū)三道灣子金礦的成礦規(guī)律

大興安嶺地區(qū)三道灣子金礦的成礦規(guī)律

三道灣子金礦位于小興安嶺西北部與大興安嶺交匯處，隸屬黑龍江省黑河市管轄。距離黑河市約60公里。1999年，在對(duì)15000帶區(qū)域進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查后發(fā)現(xiàn)1。近年來，20多年來，20多年來，這是一座大型的金礦床。三道灣子金礦中金幾乎全部是以碲化物形式存在,并且局部品位可高達(dá)幾個(gè)百分點(diǎn),為世界所罕見。礦床被發(fā)現(xiàn)以來備受廣大學(xué)者所關(guān)注[1,2,3,4,5,6,7,8,9,10],他們分別從礦床特征、礦床成因、成礦物理化學(xué)條件、礦床的物質(zhì)組成、碲化物的礦物學(xué)特征進(jìn)行了論述,但涉及礦床成礦時(shí)代的討論較少,筆者對(duì)切穿含金石英脈的輝綠玢巖進(jìn)行同位素年代學(xué)研究,結(jié)合賦礦圍巖的同位素年齡,試圖討論三道灣子金礦床的形成時(shí)代。1成礦地質(zhì)特征大興安嶺地區(qū)是古生代時(shí)期的陸緣增生帶,是中國東北地區(qū)重要的成礦集中區(qū),區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)并探明眾多大型銅、鉛、鋅、金等礦床。三道灣子金礦的大地構(gòu)造位置屬興蒙造山帶或古亞洲造山帶的東部,興安地塊與松嫩地塊的結(jié)合部,賀根山—嫩江—黑河深斷裂帶北端,該斷裂是古亞洲洋晚古生代消減閉合的重要的板塊拼接帶,北西鄰大興安嶺臥都河晚古生代造山帶,南與松嫩地塊相接。最新研究顯示松嫩地塊向興安地塊的俯沖是在奧陶紀(jì)就開始了,形成了多寶山島弧花崗巖,至早石炭世末期碰撞結(jié)束,形成了沿黑河—嫩江一帶的大型推覆構(gòu)造帶及糜棱巖帶,早—中侏羅世開始大規(guī)模的陸內(nèi)伸展,形成變質(zhì)核雜巖,燕山運(yùn)動(dòng)形成右行剪切構(gòu)造并伴有火山活動(dòng)疊加在早期構(gòu)造層之上,這種長期而復(fù)雜構(gòu)造活動(dòng)造就了區(qū)域上大規(guī)模的成礦作用。礦區(qū)出露地層主要為侏羅系上統(tǒng)塔木蘭溝組粗面安山巖和粗安質(zhì)火山角礫巖;白堊系下統(tǒng)光華組,巖性為流紋質(zhì)含角礫凝灰?guī)r、火山角礫巖、凝灰?guī)r、英安巖、流紋巖等。塔木蘭溝組不整合覆蓋于早侏羅世二長花崗巖之上,又被光華組所覆蓋,該組巖石為近礦圍巖(圖2-a)。巖漿巖為早侏羅世中粒二長花崗巖,巖石呈肉紅色、灰紅色,較為新鮮,巖石具中?；◢徑Y(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造。斜長石主要為更長石,次為中長石;鉀長石以條紋長石為主,微斜長石少量;暗色礦物為鐵質(zhì)黑云母,角閃石很少。脈巖主要有輝綠玢巖、流紋斑巖和含金石英脈,脈巖產(chǎn)狀一般較陡,單條巖脈都受斷裂構(gòu)造控制,充填在裂隙構(gòu)造中,多為NNW向或近南北向展布。輝綠玢巖切穿石英脈為成礦后脈巖(圖2-a),產(chǎn)狀為84°∠72°。輝綠玢巖新鮮面灰黑色,斑狀結(jié)構(gòu),基質(zhì)輝綠結(jié)構(gòu)。斑晶主要為斜長石和普通輝石,其中斜長石呈長條狀,粒徑為1~3mm,發(fā)育聚片雙晶,占60%,偶見長石發(fā)育卡鈉復(fù)合雙晶和環(huán)帶結(jié)構(gòu);普通輝石呈短柱狀,粒徑為0.5~1mm,占30%,有的發(fā)育雙晶(圖2-b)。三道灣子礦區(qū)以NW向斷裂為主,NE向次之,含金石英脈受控于NW向斷帶中,斷裂在空間上相距不遠(yuǎn),具左行斜列分布特征,長120~560m,寬1~10m,NW向構(gòu)造是導(dǎo)礦和容礦構(gòu)造。2礦體及礦化關(guān)系礦體賦存于侏羅系上統(tǒng)塔木蘭溝組粗安巖、粗安質(zhì)火山角礫巖中,礦體受NW向張性斷裂控制,石英脈為含金載體,次為硅化粗面安山巖。礦體形態(tài)以脈狀、透鏡狀為主,沿走向和傾向有膨脹和狹縮,產(chǎn)狀總體呈NW—SE走向,傾向?yàn)镹E,傾角50~80°,NW向側(cè)伏。圈定出Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ條礦帶,劃分出35條礦體。Ⅰ2號(hào)礦體:地表出露長度為212.6m,最大水平厚度14.30m,最小0.81m,平均厚度為6.06m,厚度變化系數(shù)為59%,最大延深520m。主體傾向NE20°~40°,傾角58°~77°,深部?jī)A角變緩,最小僅有30°,礦體在縱向上呈鋸齒狀,向西側(cè)伏;Ⅰ3礦體:地表出露長度為255m,平均厚度3.2m,最大延深100m。傾向40°,傾角52°~76.5°。礦體呈不規(guī)則脈狀,向下礦體呈尖滅趨勢(shì)。礦體水平厚度最大8.89m,最小1.19m;Ⅱ號(hào)礦體:礦脈長210m,平均寬0.56m,礦化類型與Ⅰ號(hào)礦脈相同,產(chǎn)狀與Ⅰ號(hào)礦脈基本一致;Ⅲ1礦體:長230m,平均厚度3.5m,延深大于60m。產(chǎn)狀:傾向15°,傾角45°~72.5°,礦體呈不規(guī)則脈狀、透鏡狀,礦體最大厚度10.2m,最小1.63m。礦石結(jié)構(gòu)主要有粒狀結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)、雙晶結(jié)構(gòu)、包含結(jié)構(gòu)、乳滴結(jié)構(gòu)、環(huán)帶結(jié)構(gòu),構(gòu)造有浸染狀構(gòu)造、脈狀構(gòu)造、網(wǎng)脈狀構(gòu)造、梳狀構(gòu)造、晶簇狀構(gòu)造、角礫狀構(gòu)造等。金屬礦物以黃鐵礦為主,黃銅礦、閃鋅礦、方鉛礦次之,輝銅礦少見;碲化物普遍存在,金銀主要以碲化物形式存在,其中以碲金銀礦、針碲金銀礦為主,其他包括碲銀礦、碲金礦、斜方碲金礦、六方碲銀礦等,還有少量的碲鉛礦和碲汞礦等。非金屬礦物主要有石英,少量長石、高嶺石、絹云母、綠泥石、綠簾石和方解石等。圍巖蝕變主要見有硅化、黃鐵礦化、黃銅礦化、螢石化、絹云母化、高嶺土化、綠泥石化、綠簾石化和碳酸鹽化。根據(jù)礦物的穿插關(guān)系可劃分為六個(gè)成礦階段:第一階段為石英-黃鐵礦階段,早期成礦熱液沿構(gòu)造帶充填交代,形成以黃鐵礦為主的少量硫化物的石英脈體,為弱金礦化階段;第二階段為石英-硫化物多金屬階段,以閃鋅礦和方鉛礦的共生為主,有少量黃鐵礦、黃銅礦、碲銀礦、碲金銀礦,為弱金礦化階段;第三階段以金、銀的碲化物礦物共生集合體為特征,多為共生的獨(dú)立礦物顆粒,連生者較少;第四階段為碲化物微—細(xì)脈階段,以碲金銀礦脈,銀的碲化物脈發(fā)育為特征,碲金銀礦脈以碲金銀礦為主,連生有少量針碲金銀礦,銀的碲化物脈以六方碲銀礦、碲銀礦和粒碲銀礦的銀的碲化物為主;第五階段是金銀碲化物階段(碲化物脈階段),是金礦化的富集階段,碲金礦、斜方碲金礦、碲金銀礦、針碲金銀礦形成了10~15cm寬的礦脈;第六階段為自然金階段,銀金礦和自然金存在于碲金銀礦裂隙中,以金芽或金脈形態(tài)沿碲金銀礦裂隙充填。第三、四、五、六階段是主成礦階段。3多接收子研究方法樣品采自未蝕變的輝綠玢巖脈,地理坐標(biāo)分別為:東經(jīng)126°59′50″,北緯50°21′45″;東經(jīng)127°00′10″,北緯50°21′55″。粉碎后挑選斜長石進(jìn)行Ar-Ar法進(jìn)行測(cè)年,斜長石礦物大小1~3mm,長條狀,單礦物樣品純度大于99%。40Ar/39Ar同位素年代測(cè)定是在中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所同位素實(shí)驗(yàn)室完成的。用于40Ar/39Ar中子活化測(cè)定年齡的樣品用超聲波清洗,清洗后的樣品與用于中子通量監(jiān)測(cè)的標(biāo)樣一起封入石英安瓿中,置于中國原子能科學(xué)研究院的“游泳池堆”49—2核反應(yīng)堆H8孔道內(nèi)進(jìn)行中子照射。中子流密度約為2.65×1013n·cm-2S-1。照射總時(shí)間為2883min,積分中子通量為4.58×1018ncm-2;同期接受中子照射的還有用做監(jiān)控樣的標(biāo)準(zhǔn)樣:ZBH-25黑云母標(biāo)樣,其標(biāo)準(zhǔn)年齡為(132.7±1.2)Ma,K含量為7.6%。樣品的階段升溫加熱使用石墨爐,每一個(gè)階段加熱30min,凈化30min。質(zhì)譜分析是在多接收稀有氣體質(zhì)譜儀HelixMC上進(jìn)行的,每個(gè)峰值均采集20組數(shù)據(jù)。所有的數(shù)據(jù)在回歸到時(shí)間零點(diǎn)值后再進(jìn)行質(zhì)量歧視校正、大氣氬校正、空白校正和干擾元素同位素校正。中子照射過程中所產(chǎn)生的干擾同位素校正系數(shù)通過分析照射過的K2SO4和CaF2來獲得,其值為:(36Ar/37Aro)Ca=0.0002389,(40Ar/39Ar)K=0.004782,(39Ar/37Aro)Ca=0.000806。37Ar經(jīng)過放射性衰變校正;40K衰變常數(shù)λ=5.543×10-10a-1;用Ludwig(2001)的ISOPLOT程序計(jì)算坪年齡。坪年齡誤差以2σ給出。測(cè)試分析從900~1500℃,對(duì)三道灣子金礦床附近輝綠玢巖中斜長石樣品(SDN0.9-B1)進(jìn)行了10個(gè)階段的加熱分析(表1),所獲數(shù)據(jù)構(gòu)成一條未受明顯熱事件擾動(dòng)的40Ar/39Ar年齡譜線(圖3-a)。其中,1200~1450℃的6個(gè)階段組成了一個(gè)近似的年齡坪,其加權(quán)平均年齡為(115.0±1.1)Ma,等時(shí)線年齡(106.5±4.1)Ma(圖3-b),二者在誤差范圍內(nèi)是一致的,相當(dāng)于燕山晚期,基本上代表了輝綠玢巖的侵位年齡。從700~1550℃對(duì)三道灣子金礦床附近輝綠玢巖中斜長石樣品(SD210DB-B1)進(jìn)行了13個(gè)階段的加熱分析(表1),所獲數(shù)據(jù)構(gòu)成的40Ar/39Ar年齡譜線(圖3-c)。年齡譜中不能獲得嚴(yán)格意義上的坪年齡,但950~1420℃8個(gè)階段組成一個(gè)近似的年齡坪,加權(quán)平均年齡為(118.9±1.2)Ma,等時(shí)線年齡(98±27)Ma(圖3-d),誤差較大,沒有意義。4礦物特征及結(jié)晶年齡從輝綠巖新鮮未遭受蝕變并切穿含金石英脈來看,金的成礦作用應(yīng)在輝綠巖之前,上述測(cè)年結(jié)果((115±1.1)Ma)為成礦作用的上限是沒有疑問的。在礦區(qū)北東和北北東方向分布著兩個(gè)光華期的火山噴發(fā)中心分別是365.8高地和435.2高地(圖1),筆者在野外調(diào)查過程中發(fā)現(xiàn),在火山噴發(fā)中心附近發(fā)現(xiàn)有較強(qiáng)的硅化和黃鐵礦化,從蝕變巖特征看應(yīng)與三道灣子金礦化是同期蝕變,說明金礦化發(fā)生在光華期火山噴發(fā)之后。劉俊來2008年在礦區(qū)北部北大溝礦段光華組新鮮未蝕變的流紋巖中采集了17顆鋯石,鋯石顆粒較粗大,主體介于100~150μm,最大達(dá)300μm,多數(shù)顆粒呈自形或者半自形狀,長短軸比介于1.5到2之間。一些顆粒細(xì)長,軸比達(dá)6。所有顆粒具有巖漿結(jié)晶振蕩環(huán)帶,貫穿整個(gè)顆粒,但環(huán)帶型式有所變化Tu/U比值介于0.66與1.72之間,均值為0.99,主體介于0.7與1.0之間。所有鋯石的加權(quán)平均年齡125.3Ma,為光華期酸性火山巖漿噴發(fā)時(shí)的結(jié)晶年齡。綜上所述,三道灣子