黑龙江漠河推覆带前哨林场锑金矿床流体包裹体特征及其地质意义

2020-09-14陆胜王可勇张涵远赵焕利相雷刘阳张志博

世界地质 2020年3期

陆胜，王可勇，张涵远，赵焕利，相雷，刘阳，张志博

1.黑龙江省第五地质勘查院，哈尔滨 150090;2.吉林大学地球科学学院，长春 130061;3.辽宁省冶金地质四〇四队有限责任公司，辽宁辽阳 111000;4.黑龙江省地质矿产局，哈尔滨 150300

0 引言

前哨林场锑金矿床位于黑龙江省漠河推覆构造带内(图1)，该地区金矿产丰富，目前已发现砂宝斯大型金矿、三十二站中型金矿、虎拉林、砂宝斯林场、老沟、八里房和洛古河等多个金矿点，漠河推覆构造对金矿床的形成和分布具有重要的作用，前人对漠河推覆构造及其构造内的金矿床进行了大量的研究工作[1-16]。漠河推覆构造形成于晚侏罗世—早白垩世[1-7]，与该时期蒙古—鄂霍茨克洋收缩关闭及古太平洋俯冲有关[2-5]，由NW向SE划分为根部带、中部带、前锋带和前陆带，岩石变质变形表现出北西强、南东弱的特点[1]。但是关于漠河推覆构造内金矿的成因一直存在争议，目前有3种主流观点：①上黑龙江盆地演化与金矿化关系密切，兴华渡口岩群等前中生代地层为金矿化富集的原始物源层，中生代陆源碎屑岩为金矿化富集的主要矿源层和赋矿围岩，漠河推覆构造及其次级构造为成矿提供容矿空间，晚侏罗世晚期—早白垩世中酸性岩浆活动为金矿化富集提供热源和部分成矿物质[4,9-10]；②漠河推覆构造带的金矿床成因类型属受拆离断层控制的中温热液脉型金矿床，形成于燕山晚期地壳强烈伸展和幔源物质大规模参与地壳演化的构造背景[8]；③漠河推覆构造带的金矿床类型属典型的中成造山型金矿，漠河推覆构造的派生次级脆韧性断裂构造带、上黑龙江盆地盖层之下和基底次级隆起区是主攻找矿方向[5,13,15]。

1.中—晚侏罗世额木尔河群；2.晚侏罗世—早白垩世火山岩；3.前寒武纪花岗岩；4.构造分区线；5.地名；6.研究区位置。图1 漠河逆冲推覆构造地质简图(据文献[2]修改)Fig.1 Tectonic sketch map of Mohe nappe structure

前哨林场锑金矿床是漠河推覆构造带内新发现的锑金矿点，为了揭示矿床成因及其地质意义，在前人研究成果的基础上，通过对前哨林场锑金矿床与金成矿关系密切的石英脉的流体包裹体显微测温及气相成分的研究，结合金赋矿岩石的岩相学、岩石地球化学及年代学的研究结果[17]，探讨了前哨林场锑金矿床的成矿地质过程、流体包裹体性质、矿床成因、形成时间及空间分布的特征，为漠河推覆构造内金矿床的研究提供依据，并为下一步找矿工作指明方向。

1 区域地质背景

前哨林场锑金矿位于大兴安岭北段额尔古纳地块北部的漠河前陆盆地边缘[18](图2a)，中元古代—新元古代处于古弧盆系发展与结晶基底形成时期，形成了兴华渡口岩群；晚寒武至早奥陶世初期，卷入了活动陆缘演化环境，这一时期形成的侵入岩分布广、规模大，多呈岩基状产出；早—中泥盆世在工作区北部的北极村河一带发生了近东西向的裂陷盆地，沉积了泥鳅河组海相砂泥质岩夹碳酸盐岩组合，出露面积不足5 km2，四周为中侏罗世前陆盆地沉积掩盖；早—晚石炭世研究区处于被动陆缘环境，晚石炭世末，地块隆升为陆，缺失早二叠世—早三叠世地质纪录；中生代研究区进入滨古太平洋板块构造域陆缘强烈活动时期，在古太平洋对欧亚大陆持续俯冲以及蒙古—鄂霍茨克洋闭合的联合作用下，晚三叠世—早白垩世该地区进入了强烈构造活动期，体现为早期(晚三叠世)的陆缘弧型侵入岩的大面积出露、中期(中侏罗世)前陆盆地堆积及晚期(早白垩世)北东向火山岩带(大兴安岭火山岩)的形成。

1.全新统低河漫滩冲积层；2.全新统高河漫滩洪冲积层；3.泥鳅河组；4.兴华渡口群；5.晚三叠世—早侏罗世二长花岗岩；6.中二叠世花岗闪长岩；7.晚寒武世—早奥陶世正长花岗岩；8.新元古代辉长岩；9. 花岗斑岩脉；10. 闪长岩脉；11. 石英脉；12. 矿体及编号；13. 实测断裂；14. 推测断裂；15. 钻孔位置及孔号；16. 年龄样位置及结果。图2 研究区大地构造位置图(a)及地质简图(b)Fig.2 Tectonic map (a)and geological sketch map in study area(b)

区内断裂构造较发育，其中以北西向断裂为主，规模较大，错断北东向断裂，被近东西向断裂截断。区域北部处于北东东向漠河推覆构造带南缘，受其影响，北部地质体中局部见有北东东向线性构造发育，主要见于兴华渡口岩群石墨片岩、晚三叠世—早侏罗世二长花岗岩中，表现为糜棱岩化、碎裂岩化、碎粉岩化和角砾岩化。多期构造、岩浆作用使得区域形成了上黑龙江Au-Cu-Mo成矿带、老沟Au-Cu-Mo-石墨成矿亚带和砂宝斯Au-Cu-Mo矿集区，尤以金矿产十分丰富，发育有砂宝斯、三十二站、砂宝斯林场及老沟等金矿床(点)[19]。

2 矿床地质特征

2.1 矿区地质

矿区出露的地层主要有古元古界兴华渡口群(Pt1Xh)、上志留—中泥盆统泥鳅河组(S3D2n)、新生界第四系全新统高河漫滩洪冲积层(Qhpal)及全新统低河漫滩冲积层(Qhal)(图2b)。出露的侵入岩主要有构造岩及辉长岩(图2b)，锆石U-Pb测年表明，矿区内侵入岩形成于201.8～199.3 Ma，时代为晚三叠—早侏罗世[17]。发育着呈北西向或北东向展布的闪长玢岩、花岗斑岩及石英脉(图2b，图3)。

a.花岗质碎裂岩；b.花岗质构造角砾岩；c.辉长岩；d.花岗质碎裂岩(+)；e.花岗质构造角砾岩；f.辉长岩。Qz.石英；Pl.斜长石。图3 研究区侵入岩岩芯及显微照片Fig.3 Drilling cores and micrographs showing intrusive rocks in study area

构造主要是受蒙古—鄂霍茨克洋收缩关闭的影响[1-4]，岩石发生强烈变质变形，形成多条北东东向逆掩断层，形成漠河推覆带，总体特征为北强南弱和西强东弱。在推覆过程中岩石普遍发育有碎裂岩化、角砾岩化，并伴有热液蚀变作用，形成了有利成矿的韧-脆性断裂破碎带。推覆晚期所形成的漠河推覆构造带控制了区内矿带和矿床的分布，推覆变形过程中产生的次级张性和张扭性断裂构造控制了区内矿体的就位，为矿化作用提供了运移通道和容矿空间。

2.2 矿体、矿化体特征

目前勘探结果揭示，矿区内共圈出金矿体6条(工业矿体1条，低品位矿体5条)，矿化体11条。矿体的形态受硅化构造角砾岩带控制，赋存于为晚三叠世—早侏罗世花岗岩的破碎带、角砾岩中，空间上呈脉状平行产出。矿(化)体走向为北西向，向南西缓倾斜。矿体控制长度为80～240 m，控制宽度为100 m，见矿深度为67.2～90.5 m。单样品金最高品位2.56 g/t，最低品位1.24 g/t。

矿区内共圈出锑矿体9条(工业矿体7条，低品位矿体2条)，矿化体2条。矿(化)体的形态受硅化构造角砾岩带控制，赋存于为晚三叠世—早侏罗世花岗岩的破碎带、角砾岩中，呈脉状分布，矿(化)体走向为北西向，总体向北东倾斜。矿体控制长度为96.0～210.3 m，控制水平宽度为1.00～3.00 m，延深6.1～45.3 m，锑最高品位为21.149%，最低品位为0.523%，矿体平均品位为6.20%(图4a-c)。

a, b.辉锑矿；c.锑华；d,e.团块状黄铁矿；f.针柱状辉锑矿(+)； g.他形粒状黄铁矿、褐铁矿(+)； h.浸染脉状黄铁矿(+)。Py.黄铁矿;Sti.辉锑矿;Lm.褐铁矿。图4 研究区钻遇矿石及其显微照片Fig.4 Drilling cores and micrographs showing ores in study area

根据野外地质观察及镜下光片鉴定揭示，矿石矿物以辉锑矿、锑华、自然金、黄铁矿及褐铁矿为主，脉石矿物以石英、长石、石膏及绢云母为主，矿石结构为交代残余结构及压裂结构等，构造为角砾状构造、网脉状构造和块状构造等(图4)。前哨林场锑金矿床可划分为3个成矿阶段：即灰白色石英-黄铁矿阶段(Ⅰ)、灰黑色石英-辉锑矿-黄铁矿阶段(Ⅱ)及乳白色石英-少硫化物-碳酸盐阶段(Ⅲ)。Ⅰ为成矿早期阶段，形成的黄铁矿多呈半自形-他形粒状分布，粒径为1.0～2.5 mm，石英脉呈灰白色，脉宽约10～20 mm；Ⅱ阶段为金的主要成矿阶段，该阶段主要表现为灰黑色细脉状石英、辉锑矿和微细粒黄铁矿等沿裂隙充填；Ⅲ阶段为晚成矿阶段，该阶段为热液后期产物，乳白色石英和方解石主要呈细脉状沿岩石裂隙充填，见少量的自形立方体黄铁矿。

3 流体包裹体特征

3.1 样品采集及研究方法

本次研究在前哨林场锑金矿的钻孔中采集了10件与成矿关系密切的石英样品进行了系统的流体包裹体岩相学、显微测温及气相成分的研究。

显微测温及气相成分的实验均在核工业地质分析测试研究中心完成，测温仪器为英国LINKAM THMS600型冷热台，温度低于0℃时分析精度为±0.1℃，温度高于200℃时为±2℃[20]；气相成分分析所采用的仪器为美国PE.Clarus 600型气相色谱仪，填充柱型号为TDX01，色谱柱箱控温精度为±0.01℃，TCD:灵敏度S≥500 mV/[mL·mg(苯)]，噪声Ii ≤0.02 mV，检测限为(1×102)～(1×10-2)×10-6。

3.2 流体包裹体岩相学特征

对成矿体系的石英颗粒中的流体包裹体观察结果显示，以气液两相包裹体为主及少量含CO2三相包裹体。

含CO2三相包裹体(LC)：常温下由H2O的液相和CO2的气液两相组成，气液比40%～45%，大小集中在7.0～9.0 μm(表1)，呈长不规则形状，在石英颗粒中随机分布且少见(图5a)。气液两相包裹体(VL)：常温下由H2O的气液两相组成，气液比10%～30%，大小集中在3.0～8.0 μm(表1)，呈长条形、椭圆形或不规则形状，在石英颗粒中多为成群分布，少量随机分布(图5b～p)。

表1 研究区流体包裹体显微测温结果Table 1 Microthermometric results of fluid inclusions in study area

LH2O：液态水；VH2O：气态水；LH2O：液态二氧化碳；VCO2：气态二氧化碳。图5 研究区锑金矿流体包裹体显微照片Fig.5 Micrographs of fluid inclusions in Ti--Cu ore in study area

3.3 流体包裹体显微测温特征

岩相学研究发现，前哨林场锑金矿发育气液两相包裹体和含CO2三相包裹体，本次对这两种包裹体进行显微测温研究(表1)。

灰白色石英--黄铁矿阶段(Ⅰ)该阶段石英中发育有CO2-H2O包裹体(LC型)与气液两相流体包裹体(VL型)(图5a～d，表1)。获得CO2-H2O包裹体(LC型)固相的初始熔化温度为-58.7℃～-57.5℃，接近于CO2的三相点(-57.9℃)。包裹体部分均一温度区间为26.5℃～27.6℃。笼形物的融化温度为6.4℃～8.1℃，包裹体完全均一温度为300℃～320℃(图5a，表1)。气液两相流体包裹体(VL型)冰点温度为-7.9℃～-2.8℃，对应盐度为4.63～11.60wt.% NaCl equiv；包裹体均一至液相，包裹体均一温度为255℃～349℃，密度为0.764～0.827 g/cm3(图5b～d，表1)。

灰黑色石英--多金属硫化物阶段(Ⅱ)仅发育VL型包裹体。该阶段包裹体冰点温度为-2.2℃～-7.5℃，对应盐度为3.69～11.11wt.% NaCl equiv；包裹体均一至液相，均一温度为167℃～304℃，包裹体密度为0.737～0.823 g/cm3(图5e～l，表1)。

乳白色石英--少硫化物--碳酸盐阶段(Ⅲ)仅发育VL型包裹体。该阶段包裹体冰点温度为-2.5℃～-4.2℃，对应盐度为4.26～6.89wt.% NaCl equiv；包裹体均一至液相，均一温度为140℃～198℃，包裹体密度为0.882～0.901 g/cm3(图5m～p，表1)。

3.4 流体包裹体气相成分特征

流体包裹体气相成分析结果研究结果(表2)表明：流体包裹体中的H2值为0.018～0.046 μl/g，N2值为5.26～6.15 μL/g，CO值为0.524～31.200μL/g，CH4值为0.319～3.188 μL/g，CO2值为1.59～2.46 μL/g，H2O值为200～810 μL/g，H2O/CO值为11～1 546，CO2/CO值为0.1～3.8，H2O/ CH4值为108～627，CO2/ H2值为53～88，H2O/ H2值为7 457～26 129。

表2 研究区流体包裹体气相成分析结果Table 2 Vapor phase composition of fluid inclusions in study area

4 讨论

4.1 矿床成因类型

4.1.1 矿床地质证据

矿区内矿(化)体受硅化构造角砾岩带控制，赋存于为晚三叠世—早侏罗世花岗岩的破碎带、角砾岩中，呈脉状分布，矿(化)体走向为北西向，总体向北东倾斜。蒙古—鄂霍茨克洋收缩关闭使岩石发生强烈变质变形，形成了漠河推覆带。在推覆过程中岩石普遍发育有碎裂岩化、角砾岩化，并伴有一定的热液蚀变作用，其形成的韧-脆性断裂破碎带是最有利的成矿构造。漠河推覆构造控制了矿区内矿(化)体的分布，为成矿作用提供了运移通道和容矿空间。

4.1.2 流体包裹体性质

流体包裹体岩相及显微测温特征表明，前哨林场锑金矿床灰黑色石英-多金属硫化物阶段(Ⅱ)为金的主要成矿阶段，该阶段流体包裹体均一温度主要介于167℃～304℃之间，对应盐度介于3.69～11.11wt.% NaCl equiv之间，为中低温、低盐度的H2O-CO2-NaCl体系热液，砂宝斯金矿床成矿晚期辉锑矿阶段流体包裹体的均一温度介于164℃～224℃，流体盐度介于7.2%～8.3%，二者相似[8](图6)；研究区赋矿岩体为花岗岩，与山东金青顶金矿床相似，将本次流体包裹体气相成分的含量及比值与山东金青顶金矿床不同成矿阶段进行对比可以发现，研究区流体包裹体气相成分的含量及比值与山东金青顶金矿床成矿晚期(Ⅲ阶段)接近，山东金青顶金矿床第Ⅲ阶段的H2值为0.395 μL/g，CO值为3.95 μL/g，CH4值为1.56 μL/g，CO2值为3.95 μL/g，H2O值为685 μL/g，H2O/CO值为173，CO2/CO值为1，H2O/ CH4值为493，CO2/H2值为10，H2O/ H2值为1 734。从成矿早期到成矿晚期CO2、H2O逐渐降低，而CO、CH4、H2逐渐升高，成矿早期CO2、H2O高于成矿晚期的几至几十倍，CO、CH4、H2成矿晚期明显高于成矿早期；H2O/CO、CO2/CO、H2O/ CH4、CO2/ H2、H2O/ H2、CO2/ CH4等都降低，而且成矿早期明显高于成矿晚期[21]。

图6 研究区流体包裹体均一温度与盐度直方图Fig.6 Histograms of homogeneous temperature and salinity of fluid inclusions in study area

4.2 成岩成矿时间

前人对漠河推覆构造带金矿床成岩成矿时间进了大量的研究工作[4,5,22-24]。上黑龙江盆地晚侏罗世晚期—早白垩世中酸性岩浆活动为金矿化富集提供热源和部分成矿物质[4]；黑龙江省老沟—二根河成矿带金矿床在时空分布上与中生代火山喷发-沉积岩系和晚侏罗世—早白垩世浅成中酸性侵入脉岩体关系密切[5]；砂宝斯金矿床含金石英脉进行了40Ar-39Ar测年，其结果为133～130 Ma，成矿时代为早白垩世[22]；虎拉林金矿床矿石中钾长石进行40Ar-39Ar 阶段升温法年龄测定，得出其等时线年龄为(138.77±1.54)Ma，成矿时代确定为晚侏罗世—早白垩世[23]。

前哨林场锑金矿的赋矿岩石为晚三叠世—早侏罗世的花岗岩，是蒙古—鄂霍茨克洋俯冲碰撞的产物[17]。岩石裂隙发育(图3)，裂隙多被石英脉充填，金赋存于石英脉中。根据漠河推覆构造及该地区金矿床的形成时间可知，矿区赋矿岩石(晚三叠世—早侏罗世的花岗岩)的裂隙是受漠河推覆构造的作用所产生的，漠河推覆构造控制了前哨林场锑金矿的形成，推测该金矿形成于晚侏罗世晚期—早白垩世。

4.3 成矿预测

4.3.1 构造、流体与成矿预测

根据本次对前哨林场锑金矿含金石英脉的流体包裹体显微测温及气相成分的研究结果，前哨林场锑金矿床主成矿阶段为灰黑色石英-辉锑矿-黄铁矿阶段(Ⅱ)，该阶段流体包裹体均一温度主要介于167℃～304℃之间，对应盐度介于3.69～11.11wt.% NaCl equiv之间，为中低温、低盐度的H2O-CO2-NaCl体系热液，与砂宝斯金矿床成矿晚期辉锑矿阶段流体包裹体性质相似[8,25]。漠河推覆构造的运动方向是由北西向南东推覆，由此推断前哨林场锑金矿床所控制的金矿(化)体为主成矿期晚期的矿体，该期矿体的西北部找矿潜力较大。

4.3.2 矿体原生晕分布与成矿预测

根据金矿区深部盲矿预测理论[21]，可采用构造叠加晕与土壤次生叠加晕联合预测深部金盲矿体。本区钻孔ZK1201地表处出现了土壤Au异常(近矿晕)和As、Sb、Hg异常(前缘晕)，推测为矿体头部沿轴向延深到地表的位置；在钻孔ZK1201西北部8测线132测点一带出现了Hg、B和卤族元素(F、Cl、I)异常，推测为主矿体竖直投影(蒸发)到地表的位置(图7)。