刘 军，刘福兴，李生辉，段 超

(1.中国地质科学院 矿产资源研究所 国土资源部成矿作用与资源评价重点实验室，北京 100037；2.辽宁省有色地质局 一〇三队，辽宁 丹东 118008)

0 引 言

辽东半岛位于华北克拉通北缘，是我国重要的菱镁矿、滑石、硼、铅锌、金、银和铜等成矿区。20世纪90年代以来，辽东半岛相继发现了小佟家堡子、白云、猫岭、五龙、王家崴子、四道沟等多处大、中型金矿床，该区已成为我国重要的金矿集中区(图1)。辽东半岛存在巨大的金矿找矿潜力，同时我国地质工作者对这一地区的金矿勘查和研究工作也陆续展开。我国学者曾认为辽东半岛金矿床是产于古元古代辽东裂谷内部，受裂谷特定岩系控制的一系列金矿床[1-2]。然而，随着近年来白云、小佟家堡子、四道沟及隈子等金矿床勘查和研究工作的深入，发现众多金矿床同时受断裂构造及中生代岩浆活动复合控制[3-4]。目前，辽东半岛金矿床的总体研究程度相对较低，在成矿时代、成矿流体特征及成矿机制等关键地质问题上仍存在争议，出现了层控型[1]、韧性剪切带型[3]、变质热液型[5]、大气降水热液型[5]及岩浆热液型[4-6]矿床等多种观点。这严重限制了辽东半岛金矿床的理论研究水平及找矿勘查工作的部署。因此，在辽东半岛开展典型金矿床的成矿机制研究工作显得十分迫切。

辽东半岛青城子地区铅锌矿床已有百余年的开采历史，面临铅锌资源保有储量严重不足、资源枯竭的局面。近年来，青城子地区发现金矿床(点)17处，包括白云、小佟家堡子、桃源和杨树等大、中型金矿床，金储量达200 t，与区内以铅锌为主的传统成矿特色形成了鲜明的反差(图2)。近60年的研究探索与找矿实践表明，新的成矿认识与找矿思路是矿产资源勘查突破的关键[7-8]。小佟家堡子矿床是青城子地区代表性的大型金矿床，累计探获金储量达30 t，平均品位6.2 g/t。我们选择小佟家堡子矿床开展典型矿床研究，以期为辽东半岛的金成矿机制及找矿方向研究提供新鲜素材。前人对小佟家堡子矿床开展了矿床地质特征描述、少量流体包裹体、同位素地球化学及年代学研究[9-14]，尚未开展系统的地质地球化学与成矿作用研究。王一存等[14]对小佟家堡子矿床内石英-黄铁矿和石英-碳酸盐脉开展了少量流体包裹体和C-H-O同位素研究，认为成矿流体属于中低温、低盐度的岩浆热液体系。本文选取小佟家堡子矿床内早、中、晚成矿阶段石英脉对其进行系统的岩相学观察、流体包裹体显微测温及激光拉曼光谱分析，挑选主成矿阶段石英进行H-O同位素测试，对矿石中金属硫化物开展了S、Pb、He同位素分析，目的是查明小佟家堡子矿床成矿流体特征及演化规律、探讨成矿流体和成矿物质来源。

1 区域地质背景

辽东半岛位于华北克拉通北缘、郯庐断裂以东(图1)。该区基底岩石主要由太古宙TTG岩系和古元古代浅变质沉积岩、火山岩组成，之上出露新元古代—震旦纪沉积岩。太古宙岩石主要分布于金州亮甲店一带，由强变形的英云闪长岩和花岗闪长岩组成，其锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄介于2 547～2 518 Ma[15]。古元古代辽河群覆盖于太古宙变质岩之上并与太古宙TTG岩系共同组成辽东半岛的基底岩石。辽河群主要由中—低级变质岩组成，包括各类片岩、片麻岩、大理岩和斜长角闪岩。辽河群的沉积时间介于2.24～2.02 Ga，其峰期变质作用发生在1.89 Ga[16-17]。中元古代以后，辽东半岛经历了稳定的新元古代—古生代沉积作用，形成了一套巨厚的沉积地层[18-19]。

图1 辽东半岛区域地质和主要金矿床分布简图(据文献[19]修改)Fig.1 Sketch geological map of the Liaodong Peninsula, showing distribution of major gold deposits in the Liaodong Peninsula(modified after reference [19])1.中生代花岗岩；2.面理化的侏罗纪花岗岩；3.元古宙花岗岩；4.镁铁质-超镁铁质岩石；5.白垩纪陆相沉积岩；6.侏罗纪火山岩；7.石炭系—二叠系；8.寒武系—奥陶系；9.新元古代碳酸盐岩、砂岩、石英岩和板岩；10.古元古代板岩、大理岩和变泥质岩(辽河群)；11.古元古代镁铁质岩浆弧带：超镁铁质岩、镁铁质岩、片麻岩、硅质岩和变泥质岩；12.片麻状混合岩和基底片麻岩；13.断裂；14.地质界线；15.金矿床：❶分水金矿；❷白云金矿；❸小佟家堡子金矿；❹石庙子金矿；❺王家崴子金矿；❻猫岭金矿；❼塔岭金矿；❽五龙金矿；❾四道沟金矿

图2 青城子地区地质矿产图*辽宁有色地质局一○三队.辽宁省凤城市白云金矿接替资源勘查综合研究报告.2012: 1-205.Fig.2 Geological map and distribution of mineral deposits of the Qingchengzi region*辽宁有色地质局一○三队.辽宁省凤城市白云金矿接替资源勘查综合研究报告.2012: 1-205.

中生代期间，辽东半岛发育大面积的花岗岩和火山岩(大约20 000 km2)，尤其是花岗岩广泛出露在辽东半岛[20-21]。吴福元等[22]将辽东半岛中生代岩浆活动划分为3期，即三叠纪(212～233 Ma)、侏罗纪(156～180 Ma)和白垩纪(117～131 Ma)。三叠纪侵入岩分布于青城子地区及岫岩地区西部和北部，主要包括碱性岩类、二长花岗岩和花岗岩[23]。侏罗纪—白垩纪是岩浆侵入活动最强烈的时期。侏罗纪侵入岩分布于本溪、岫岩、盖州东部、瓦房店东部等地，主要由二长花岗岩、花岗岩和花岗闪长岩构成[20]。白垩纪侵入岩分布于本溪、岫岩、丹东、盖州、庄河、金州和瓦房店一带，其岩石类型多样，从基性、中性到酸性岩石均有发育，主要为花岗岩类和花岗闪长岩类[21]。辽东半岛内中生代盆地发育较为局限，主要形成于晚侏罗世—早白垩世。其中，早—中侏罗世的沉积盆地分布十分有限，仅分布在瓦房店东部、本溪县东部和东南部等零星的小盆地中，盆地的充填物为泥岩、砂岩及砾岩[18, 24-26]。

2 矿床地质

小佟家堡子矿床位于辽宁省凤城市青城子镇，大地构造位置处于华北克拉通北缘。矿区内出露辽河群大石桥组和盖县组地层(图3、图4)。大石桥组地层以白云质大理岩为主，其次为斜长浅粒岩、黑云片岩。盖县组地层由黑云母片岩、夕线石云母片岩、黑云变粒岩等组成。矿区内近EW向断裂较发育，分布于大石桥组上部与盖县组下部的接触部位，在空间上控制着金矿体的分布。成矿后断裂主要为NE向、NW向两组，均切割矿体。矿区南部1 km处存在大顶子花岗岩体，北西方向4.5 km处为新岭花岗岩体，而矿区内仅见少量脉岩出露，主要为煌斑岩脉和花岗斑岩脉。

图3 小佟家堡子金矿床地质简图(据文献[9]修改)Fig.3 Geological map of the Xiaotongjiapuzi gold deposit (modified after reference [9])

图4 小佟家堡子金矿床地质剖面图(据文献[27]修改)Fig.4 Geological cross section of the Xiaotongjiapuzi gold deposit (modified after reference [27])

小佟家堡子矿床主要金矿体有Ⅰ号矿体、I-1号矿体和Ⅱ号矿体。Ⅰ号矿体呈扁豆状、似层状产出。矿体长60～150 m，厚1.0～5.4 m，延深达150 m，走向70°～90°，倾向北，倾角10°～25°，与地层产状一致；I-1号矿体长80～200 m，厚0.7～5.9 m，延深达300 m，走向70°～90°，倾向北，倾角15°～27°，与地层产状一致；Ⅱ号矿体呈扁豆状、似层状产出。矿体长70～200 m，厚1.0～17.3 m，延深达360 m，走向70°～90°，倾向北，倾角10°～30°，与地层产状一致。矿石类型主要有石英脉型和蚀变岩型。矿石组构包括浸染状构造、细脉浸染状构造、细脉状构造、层纹构造、压碎结构、自形-半自形粒状结构、交代溶蚀结构、交代残余结构及包含结构等。矿石矿物主要为黄铁矿和毒砂，其次为方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、磁黄铁矿、金银矿及银金矿等(图5)。脉石矿物主要为白云石、石英，其次为绢云母、石墨、钾长石、绿泥石和方解石。银金矿和金银矿主要呈粒状、不规则状存在于黄铁矿或毒砂中，呈裂隙金、包体金产出。围岩蚀变发育，主要有硅化、绢云母化、碳酸盐化和石墨化[9, 27-28]。根据矿石组构和矿物组成特征，成矿过程可以划分为早、中、晚3个阶段：石英±黄铁矿阶段发育乳白色石英脉，少量自形-半自形粒状黄铁矿呈浸染状分布于石英中(图5(a))；石英-多金属硫化物阶段是金成矿的主要阶段，半自形-他形粒状黄铁矿、针状毒砂与方铅矿、闪锌矿、黄铜矿共生，呈细脉状或细脉浸染状产于烟灰色石英脉或围岩中(图5(b)、(c)、(e)、(f))；石英-碳酸盐阶段发育方解石、白云石、石英及少量黄铁矿(图5(d))。

图5 小佟家堡子金矿床典型矿石照片Fig.5 Photographs and photomicrographs of ores from the Xiaotongjiapuzi gold deposit(a)石英-黄铁矿脉；(b)石英-黄铁矿-方铅矿-闪锌矿脉；(c)石英-黄铁矿-毒砂-方铅矿脉；(d)石英-碳酸盐脉；(e)石英-多金属硫化物脉中半自形-他形黄铁矿、针状毒砂；(f)石英-多金属硫化物脉中方铅矿和闪锌矿交代黄铁矿；Apy.毒砂；Py.黄铁矿；Gn.方铅矿；Sp.闪锌矿；Cal.方解石；Q.石英

3 样品特征及分析方法

3.1 流体包裹体研究

样品采自小佟家堡子金矿Ⅱ号矿体，包括石英-黄铁矿脉、石英-多金属硫化物脉及石英-碳酸盐脉，挑选其中代表性样品磨制厚0.2 mm左右的包裹体片，作详细的包裹体岩相学观察，然后选择原生流体包裹体进行显微测温和激光拉曼光谱分析。流体包裹体显微测温工作在国土资源部成矿作用与资源评价重点实验室完成，流体包裹体研究方法参考文献[29]。测试仪器为Linkam THMS G600型显微冷热台，测定温度范围为-196～+600 ℃，冰点和均一温度测量精度为±0.1 ℃。测试升温速率为1～5 ℃/min，含CO2包裹体在其相转变温度(如固态CO2和笼合物熔化温度)附近升温速率降低为0.2 ℃/min。对于水溶液包裹体，根据测得的冰点温度，利用Bodnar[30]提供的方程，获得流体的盐度；对于含CO2包裹体，根据测得的笼合物熔化温度，利用Collins[31]所提供的方法，获得水溶液相的盐度。

流体包裹体气相成分的激光拉曼光谱分析在国土资源部成矿作用与资源评价重点实验室完成，分析仪器为Renishaw system 2000型显微共焦激光拉曼光谱仪，激发激光波长514.5 nm，激光束斑最小直径1 μm，扫描范围100～4 500 cm-1，光谱分辨率1～2 cm-1。

3.2 H-O同位素研究

样品采自小佟家堡子金矿Ⅱ号矿体，为石英-多金属硫化物脉。H-O同位素分析在核工业北京地质研究院分析测试研究中心完成，仪器为MAT 253型质谱仪。矿物的氧同位素分析采用BrF5法[32]；包裹体水的氢同位素分析采用爆裂法取水、锌法制氢，爆裂温度为550 ℃。氢、氧同位素分析精度分别为± 2‰和± 0.2‰，分析结果均以SMOW为标准。石英水中氧同位素根据测试的石英中氧同位素采用分馏方程1 000 lnαQ-W=δ18OQ-δ18OW=3.38×106/t2-3.4[33]及同一阶段石英中原生流体包裹体的完全均一温度平均值计算获得。

3.3 S-Pb同位素研究

样品采自小佟家堡子金矿Ⅱ号矿体，为石英-多金属硫化物脉和蚀变岩型金矿石。S-Pb同位素分析在核工业北京地质研究院分析测试研究中心完成。S同位素组成的测定方法如下：金属硫化物单矿物和氧化亚铜按一定比例研磨至200目左右，并混合均匀，在真空达2.0×10-2Pa状态下加热，进行氧化反应，反应温度为980 ℃，生成二氧化硫气体。在真空条件下，用冷冻法收集二氧化硫气体，并用MAT 253气体同位素质谱分析硫同位素组成。测量结果以CDT为标准，记为δ34S。分析精度优于±0.2‰。Pb同位素组成的测定方法如下：称取适量样品放入聚四氟乙烯坩埚中，加入氢氟酸、高氯酸溶样。样品分解后，将其蒸干，再加入盐酸溶解蒸干，加入0.5 N HBr溶液溶解样品进行铅的分离。将溶解的样品倒入强碱性阴离子交换树脂中进行铅的分离，用0.5 N HBr溶液淋洗树脂，再用2 N HCl溶液淋洗树脂，最后用6 N HCl溶液解脱，将解脱溶液蒸干备质谱测定。用热表面电离质谱法进行铅同位素测量，仪器型号为ISOPROBE-T，对1 μg的208Pb/206Pb测量精度≤0.005%。

3.4 He-Ar同位素研究

样品采自小佟家堡子金矿Ⅱ号矿体，为石英-多金属硫化物脉。黄铁矿是研究成矿流体稀有气体同位素组成的理想寄主矿物，黄铁矿中流体包裹体的He和Ar同位素组成可以代表其成矿流体的氦氩同位素体系[34]。测试工作在国土资源部成矿作用与资源评价重点实验室完成，仪器为Helix SFT型稀有气体质谱仪。测试在高真空下完成，步骤如下：(1)将黄铁矿样品清洗、烘干，取0.5～1.0 g装入不锈钢坩埚再移到压碎装置中，密封并去气、抽真空；(2)压碎样品，多级纯化包裹体气，分离出纯He和Ar；(3)He模式下，4He信号用法拉第杯接收，3He用离子倍增器接收。Ar模式下，40Ar和36Ar信号用法拉第杯接收，38Ar用倍增器接收；(4)利用当天空气标准的测试结果和空气标准值校正样品测试结果。空气的3He/4He标准值采用1.4×10-6，40Ar/36Ar和36Ar/38Ar标准值采用295.5和5.35；(5)利用0.1 mL标准气4He(52.3×10-8cm3SPT)和40Ar(4.472×10-8cm3SPT)含量、标准气和样品的同位素信号强度以及样品压碎后过筛100目以下的质量标定样品中4He和40Ar含量。

4 流体包裹体研究

4.1 流体包裹体类型及组合

根据流体包裹体在室温下的相态特征、包裹体加热过程中的相变和激光拉曼光谱分析结果，将其分为4个类型。

(1)富液两相包裹体(Ⅰ型)：由气相和液相盐水溶液组成，椭圆形、多边形和不规则形，大小4～9 μm，大部分为5～8 μm，气液比为10%～40%，加热时完全均一到液相。该类型包裹体占包裹体总数的90%左右，成群或孤立分布于各成矿阶段石英中(图6(a)、(c)、(d))。

(2)富气两相包裹体(Ⅱ型)：由气相和液相盐水溶液组成，椭圆形、多边形，大小4～8 μm，气液比为55%～75%，加热时完全均一到气相，包裹体孤立分布，可见与富液两相水溶液包裹体在同一石英颗粒内共存，分布于成矿中阶段石英中，该类型包裹体占包裹体总数的5%左右(图6(a)、(b))。

(3)含CO2包裹体(Ⅲ型)：该型包裹体室温下为两相，即液相盐水溶液+液相CO2，液相CO2占包裹体总体积的55%～85%，加热时完全均一到液相CO2。椭圆形或不规则形，大小4～7 μm。该类型包裹体占包裹体总数的5%，可见与富液两相水溶液包裹体在同一石英颗粒内共存，孤立分布于成矿中阶段石英中(图6(b)、(c))。

(4)纯CO2包裹体(Ⅳ型)：该型包裹体室温下为一相，即液相CO2，椭圆形，大小4～8 μm，偶见于成矿中阶段的石英中(图6(b)、(d))。

4.2 流体包裹体显微测温结果

石英±黄铁矿脉：仅发育富液两相包裹体，该类型包裹体的冰点为-10.3～-3.6 ℃，盐度介于5.9 %～14.3% NaCl eqv，完全均一温度介于311～408 ℃(表1,图7(a)、(b))。

石英-多金属硫化物脉：主要发育富液两相包裹体，另见少量富气两相包裹体、含CO2包裹体及纯CO2包裹体。富液两相包裹体的冰点为-9.1～-2.6 ℃，盐度介于4.3%～13.0% NaCl eqv，完全均一温度介于268～371 ℃；富气两相包裹体的冰点为-5.8～-3.9 ℃，盐度介于6.3%～9.0% NaCl eqv，完全均一温度介于341～361 ℃；含CO2包裹体的初熔温度介于-57.1～-56.7 ℃，笼合物融化温度介于6.5～7.9 ℃。盐度介于4.1%～6.5% NaCl eqv，CO2相部分均一温度介于11.5～15.2 ℃，完全均一温度介于323～376 ℃。纯CO2包裹体的初熔温度介于-57.0～-56.7 ℃，CO2相部分均一温度介于11.4～15.1 ℃(表1，图7(c)、(d))。

石英-碳酸盐脉：仅发育富液两相包裹体，该类型包裹体的冰点在-4.8～-0.9 ℃，盐度介于1.6%～7.6% NaCl eqv，完全均一温度介于201～254 ℃(表1，图7(e)、(f))。

图6 小佟家堡子金矿床代表性流体包裹体照片Fig.6 Photomicrographs of representative fluid inclusions from the Xiaotongjiapuzi gold deposit(a)Ⅰ型和Ⅱ型包裹体共存；(b)Ⅱ型、Ⅲ型和Ⅳ型包裹体共存；(c)Ⅰ型和Ⅲ型包裹体共存；(d)Ⅰ型和Ⅳ型包裹体共存

成矿阶段包裹体类型 测试数量大小/μm气液比/%ϕ(CO2)/%tm(CO2)/℃tm(ice)/℃tm (cla)/℃th(CO2)/℃th/℃盐度/%NaCl eqv密度/(g/cm3)早I844～710～30-10.3～-3.6311～4085.9～14.30.67～0.79中Ⅰ994～910～40-9.1～-2.6268～3714.3～13.00.71～0.88Ⅱ124～855～75-5.8～-3.9341～3616.3～9.00.67～0.71Ⅲ144～755～85-57.1～-56.76.5～7.911.5～15.2323～3764.1～6.50.92～0.94Ⅳ144～8-57.0～-56.711.4～15.1晚Ⅰ544～710～30-4.8～-0.9201～2541.6～7.60.82～0.90

注：φ(CO2)为CO2相占包裹体总体积的百分数；tm (CO2)为固态CO2初熔温度；tm (ice)为冰点温度；tm (cla)为笼合物熔化温度；th (CO2)为CO2部分均一温度；th为完全均一温度。

图7 小佟家堡子金矿床流体包裹体均一温度-盐度直方图Fig.7 Histograms of salinities and homogenization temperatures of fluid inclusions from the Xiaotongjiapuzi gold deposit

4.3 拉曼光谱分析

单个流体包裹体气相成分的激光拉曼光谱分析结果见图8。结果表明，石英-黄铁矿脉中包裹体气相成分主要由H2O组成，有少量CO2，其特征峰值分别为3 470 cm-1、1 285 cm-1和1 386 cm-1(图8(a))；石英-多金属硫化物脉中包裹体气相成分除H2O外还有部分CO2，其特征峰值分别为3 503 cm-1、3 434 cm-1、1 281 cm-1、1 283 cm-1、1 388 cm-1、1 389 cm-1(图8(b)、(c))；石英-碳酸盐脉中包裹体的气相成分仅见H2O，其特征峰值为3 417 cm-1(图8(d))。

图8 小佟家堡子矿床流体包裹体激光拉曼图谱Fig.8 Laser Raman spectra of fluid inclusions from the Xiaotongjiapuzi deposit

5 同位素地球化学特征

4件石英样品的氧同位素及其中流体包裹体氢同位素测试结果见表2。石英的δ18O值介于5.6‰～7.4‰，石英样品的δDW值介于-99.8‰～-96.2‰，计算出的δ18OW值介于0.3‰～2.3‰。

9件金属硫化物的硫同位素组成见表3。1件毒砂的δ34S值为+8.7‰；4件黄铁矿的δ34S值为+6.9‰～+12.9‰；2件方铅矿的δ34S值为+4.6‰～+5.4‰；2件闪锌矿的δ34S值为+5.1‰～+6.1‰。7件金属硫化物样品的铅同位素比值为：206Pb/204Pb=17.671～18.361，207Pb/204Pb=15.569～15.659，208Pb/204Pb=37.695～37.937(表3)。

5件黄铁矿样品的氦、氩同位素组成见表4。黄铁矿样品流体包裹体中3He/4He值为0.38×10-6～0.74×10-6。矿物流体包裹体中3He/4He值与空气中3He/4He值(Ra=1.40×10-6)相比，其比值为0.27～0.53 Ra。

表2 小佟家堡子矿床氢、氧同位素组成

表3 小佟家堡子金矿床硫和铅同位素组成

表4小佟家堡子金矿床黄铁矿中流体包裹体He、Ar同位素组成

Table4Heliumandargonisotopiccomponentsoftheinclusion-trappedfluidinpyritefromtheXiaotongjiapuzigolddeposit

样号样品描述40Ar/36Ar36Ar/38Ar3He/4He/10-6R/Ra40Ar/10-84He/10-8Hemantle/%LX-2石英-多金属硫化物脉671.6±1.15.41±0.010.64±0.020.46188.9185.15.0LX-5石英-多金属硫化物脉362.2±0.35.45±0.010.74±0.040.53183.9214.95.8LX-6石英-多金属硫化物脉1113.1±2.65.40±0.020.67±0.060.48239.8226.95.2LX-8石英-多金属硫化物脉612.6±0.75.35±0.010.38±0.020.27273.8536.32.9LX-9石英-多金属硫化物脉681.9±1.45.41±0.020.73±0.020.52155.5167.85.7

注：R为样品的3He/4He；Hemantle为幔源4He的比例。

6 讨 论

6.1 成矿流体特征

小佟家堡子矿床成矿流体系统从早到晚发生规律性变化：成矿流体温度从早阶段的408～311 ℃，经成矿中阶段的376～268 ℃，最终演化到晚阶段的254～201 ℃，温度逐渐降低。盐度从早阶段的14.3%～5.9% NaCl eqv，演化到晚阶段的7.6%～1.6% NaCl eqv，盐度逐渐降低(图9)。富气两相包裹体、含CO2包裹体及纯CO2包裹体集中分布于成矿中阶段，富液两相包裹体广泛分布于成矿各阶段，反映了不同类型的包裹体是在不同成矿阶段捕获的。成矿流体总体具有中温、低盐度、富CO2的特点，属H2O-NaCl±CO2体系。

图9 小佟家堡子矿床流体包裹体均一温度-盐度关系图Fig.9 Diagram of homogenization temperature vs salinity of fluid inclusions in the Xiaotongjiapuzi gold deposit

成矿中阶段石英内见不同相比例及成分组成的流体包裹体共存现象(图6)，且各类包裹体具有相近的均一温度(图6(a)、(b)，图7(c)、(d))，表明成矿流体经历了不混溶或相分离作用[29]。成矿流体的不混溶或相分离作用是金等成矿物质从热液中沉淀的最重要机制之一。Phillips[35]认为CO2在金成矿过程中起到了关键性的作用，其主要作用是缓冲流体的pH值范围、提高流体中的Au含量并使其维持与还原硫的络合作用进行迁移。野外观察发现，小佟家堡子矿床内断裂构造较发育，断裂构造与金矿化关系密切，控制着金矿体的空间分布，可见成矿过程中构造活动频繁，成矿流体沿断裂构造运移过程中压力的剧烈波动导致流体发生减压不混溶或相分离作用，CO2等气体大量逃逸出来，导致成矿流体中的酸性组分浓度降低，使流体中成矿物质的溶解度大大降低，大量金属矿物沉淀下来，形成金矿体。

6.2 成矿流体及物质来源

图10 小佟家堡子金矿床δDW-δ18OW体系图(据文献[36]修改)Fig.10 δDW vs δ18OW diagram of the Xiaotongjiapuzi gold deposit (modified after reference [36])

地壳流体中的稀有气体有3个明显不同的源区，即饱和空气雨水、地壳和地幔，其中饱和空气水中3He/4He=1 Ra，40Ar/36Ar=295.5；地壳中3He/4He=0.01～0.05 Ra，40Ar/36Ar>295.5；地幔中3He/4He=6～9 Ra，40Ar/36Ar>40 000[41]。由于氦在大气中的含量极低，不足以对地壳流体中氦的丰度和同位素组成产生明显影响[42-43]。因此，小佟家堡子矿床成矿流体中的He仅有地壳和地幔2个源区。小佟家堡子金矿黄铁矿流体包裹体中3He/4He值为0.27～0.53 Ra，平均值为0.45 Ra，明显高于地壳He，但显著低于地幔He。小佟家堡子矿床He同位素投点位于地幔He和地壳He之间(图11)，显示成矿流体不是单一的地壳或地幔流体，而是二者混合的产物。假如成矿流体是简单的二元混合模式，那么可以利用3He和4He的比值推算流体中地幔流体和地壳流体的比例[45-46]。其中幔源4He的比例由下式计算：地幔He(%)=[(R-Rc)/(Rm-Rc)]×100，其中R为样品的3He/4He；Rc为地壳的3He/4He；Rm为地幔的3He/4He。地壳中3He/4He=0.01～0.05 Ra，地幔中3He/4He=6～9 Ra[41]。由此得出小佟家堡子金矿成矿流体中地幔流体参与成矿作用的比例为2.9%～5.8%。该比例表明小佟家堡子金矿成矿流体主要来源于地壳，且有少量幔源物质的加入。

图11 小佟家堡子金矿床流体包裹体3He-4He图(据文献[44]修改) Fig.11 He isotope composition of the Xiaotongjiapuzi gold deposit (modified from reference [44])

图12 小佟家堡子金矿床((a)、(b))及青城子铅锌金银矿集区铅同位素组成图解((c)、(d))(据文献[48]修改) Fig.12 Pb isotopic evolution diagrams of the Xiaotongjiapuzi gold deposit ((a),(b)) and Qingchengzi Pb-Zn-Au-Ag ore concentration area ((c), (d)) (modified after reference [48])晚三叠世花岗岩(双顶沟和新岭岩体)及辽河群变质岩(盖县组和大石桥组变质岩)Pb同位素数据引自文献[6, 49]；青城子地区铅锌矿和高家堡子银矿中金属硫化物Pb同位素数据引自文献[49]

利用矿石、岩浆岩和地层铅同位素全方位对比来判别矿石铅同位素的来源是国际上认同的办法[47]。尽管铅的源区与金的源区并不完全相同，但小佟家堡子矿床的金属硫化物和金具有密切的成因联系，这说明金属硫化物与金来源于同一成矿流体。在铅构造模式图(图12(a)、(b))中，晚三叠世双顶沟岩体和新岭岩体中长石Pb同位素投影点位于造山带和地幔演化线之间，明显低于矿石铅同位素组成，其不可能是小佟家堡子矿床矿石铅的主要来源。辽河群变质岩的铅同位素组成变化较大，辽河群地层经后期热液蚀变后，其铅同位素比值会增大。因此，本文根据小佟家堡子金矿的形成年龄(含矿脉石英中包裹体Rb-Sr等时线年龄为233 Ma[11])对辽河群地层铅同位素进行了同位素校正。小佟家堡子矿床的矿石铅同位素投影点落在造山带演化线附近或下地壳与造山带之间，分布于辽河群地层与晚三叠世岩体铅同位素投影区之间。因此，小佟家堡子矿床的铅可能是辽河群地层和晚三叠世岩体的混合铅。此外，辽河群大石桥组地层富集Pb、Zn、Au、Ag元素(Au含量可达11×10-9)，而盖县组地层富集Au元素(Au含量可达12×10-9)[4]，被认为是区域上重要的Au矿源层和赋矿层。因此，我们认为小佟家堡子金矿的成矿物质主要来自辽河群盖县组和/或大石桥组变质岩，少量来自晚三叠世岩浆。

6.3 青城子矿集区Pb-Zn-Au-Ag矿化关系初探

青城子矿集区深部存在大规模花岗岩基[50]，地表出露部分花岗岩体，如双顶沟岩体(锆石U-Pb年龄为(224.2±1.2) Ma[51])、新岭岩体(锆石U-Pb年龄为(225.3±1.8) Ma[6])。刘国平等[10]报道小佟家堡子金矿中煌斑岩脉的K-Ar 年龄为(211±3)Ma。白云金矿中与成矿有关的二长斑岩、石英斑岩及闪长玢岩的锆石U-Pb年龄分别为(224.2±1.3) Ma、 (221.4±1.2) Ma、(221.8±1.2) Ma(作者未发表资料)。Yu等[6]认为青城子矿集区内晚三叠世中酸性脉岩为深部大规模岩浆活动的演化晚期产物。段晓侠等[51]认为这些晚三叠世岩浆岩起源于加厚下地壳的部分熔融，并存在与幔源基性岩浆的混合作用。Yu等[6]报道了青城子矿集区内榛子沟铅锌矿床的闪锌矿Rb-Sr等时线年龄为(221±12) Ma。薛春纪等[11]报道了高家堡子铅锌银矿床和小佟家堡子金矿床石英中包裹体Rb-Sr等时线年龄分别为(234±14) Ma和(233±31) Ma。刘国平等[10]报道了白云金矿含金石英脉中包裹体的40Ar-39Ar坪年龄为(209±2)Ma。综上所述，青城子矿集区内岩浆活动时间介于211～225 Ma，铅锌金银矿化时间介于209～234 Ma。可见，青城子矿集区内晚三叠世岩浆作用与铅锌金银矿化时间一致，二者具有成因联系。

Chen等[49]报道了青城子矿集区内榛子沟、喜鹊沟等铅锌矿床及高家堡子银铅锌矿床中金属矿物的Pb同位素组成：206Pb/204Pb=17.66～17.96，207Pb/204Pb=15.56～15.74，208Pb/204Pb=37.70～38.60，指出它们来自同一物质源区。在铅构造模式图(图12(c)、(d))中，小佟家堡子金矿床与青城子地区铅锌银矿床具有相似的矿石Pb同位素组成特征，表明它们具有相同的物质源区。综上所述，我们认为晚三叠世深部岩浆作用为青城子矿集区提供了成矿热源，并贡献少量成矿物质，岩浆热液在运移过程中混合了辽河群地层中变质流体和大气降水，溶解了辽河群大石桥组地层中Pb、Zn、Ag、Au和盖县组地层中Au等成矿物质，促使地层中的成矿物质活化、运移，最终成矿流体在构造减压作用下发生流体不混溶或相分离作用及物理化学条件的剧烈变化，导致Pb、Zn、Au、Ag等成矿物质随着成矿流体的温度变化沿断裂破碎带在辽河群不同层位依次沉淀成矿。

7 结 论

(1)小佟家堡子矿床主要发育富液两相包裹体、富气两相包裹体、含CO2包裹体和纯CO2包裹体。成矿流体具中温、低盐度、富CO2的特征，属于H2O-NaCl± CO2体系。

(2)石英±黄铁矿阶段中流体包裹体均一温度介于311～408 ℃ 之间，盐度介于5.9%～14.3% NaCl eqv之间；石英-多金属硫化物阶段中流体包裹体均一温度介于268～376 ℃之间，盐度介于4.1%～13.0% NaCl eqv 之间；石英-碳酸盐阶段中流体包裹体均一温度介于201～254 ℃之间，盐度介于1.6%～7.6% NaCl eqv之间。流体不混溶或相分离作用是金沉淀的主要机制。

(3)成矿流体以岩浆水为主，混合部分变质水和大气降水，并有少量地幔流体混入。成矿物质主要来自于辽河群变质岩地层，其次来自于岩浆流体。

致谢：野外工作期间得到了小佟家堡子矿业公司的热情帮助。室内测试过程中得到核工业北京地质研究院分析测试研究中心刘牧工程师的热情帮助。审稿人提出了详细的修改意见。在此一并致以诚挚的感谢。