2020, Vol. 29
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青城子金多金属矿田位于辽宁省东部，矿田内分布着白云、小佟家堡子、林家三道沟、桃源、马隈子、杨树等金矿床和高家堡子银金矿床.长期以来地质工作者在青城子矿田内开展了诸多研究，尤其是基础地质特征、成矿流体、成矿作用及成矿时代等.这些研究在青城子矿田内矿床成因类型和成矿作用认识上却存在很大差异，概括起来有SEDEX型、热液型、沉积变质-热液叠加型、石英脉型、蚀变岩型、浊积岩型等几种成因类型[1-5].青城子矿田内辽河群片岩、大理岩等变质岩系是矿床的主要围岩，而中生代以来活跃的岩浆作用也对矿田有重要影响，应统一分析考虑.本次研究在系统野外考察基础上，分别采集了白云、小佟家堡子金矿等金矿中不同类型矿石样品，进行了硫同位素、氢氧同位素测试，同时系统收集前人研究结果，对青城子矿田内金矿进行成矿物质和流体来源探讨.
1 矿田地质、矿床地质及样品特征青城子矿田位于古元古代辽吉造山带内，喜鹊沟、甸南、本山铅锌矿等围绕在青城子镇附近产出，外围北东侧有小佟家堡子金矿、白云金矿、桃源金矿、林家三道沟等金矿（图 1）.区内出露一套元古宙高家峪岩组片岩、变粒岩，大石桥岩组变粒岩、大理岩及盖县组地层.赋矿围岩主要为大石桥岩组三段四层、五层的黑云变粒岩、硅化大理岩及与盖县岩组云母片岩接触部位的层间破碎带.区内主要发育两期古元古代褶皱构造，早期为近东西向褶皱，晚期为北东向褶皱，两期褶皱叠加部位是矿床赋存有利空间.区内发育北西、北东、近南北和近东西向断裂构造，其中北西向尖山子断裂南起杨家岭经桃源村，向北西至白云金矿区，走向330°，延长15~20 km，局部近南北，倾向北东，倾角60~80°.此条断裂是区内银（金）矿的控矿构造，高家堡子银金矿、小佟家堡子金矿、杨树金矿等皆产于此断裂下盘➊.矿田内出露元古宙和中生代侵入岩较多，主要有古元古代双顶沟、曲家堡子花岗岩，中生代石家岭、新岭花岗岩.
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图 1 青城子矿田地质矿产简图（据文献[6]修改） Fig.1 Geological and mineral sketch map of Qingchengzi orefield (Modified from Reference[6]) 1—古元古代大理岩（Paleoproterozoic marble）；2—古元古代片岩、变粒岩（Paleoproterozoic schist and granulite）；3—古元古代花岗岩（Paleoproterozoic granite）；4—三叠纪花岗岩（Triassic granite）；5—辉绿岩脉（diabase dyke）；6—主要断裂（major fault）；7—铅锌矿床（Pb-Zn deposit）；8—金矿床（Au deposit）；9—银金矿床（Ag-Au deposit） |
➊辽宁省有色地质局勘查总院，辽东青城子矿区金矿评价报告. 2003.
小佟家堡子金矿主矿体赋存在盖县组片岩与大石桥组白云质大理岩接触界面上（图 2a），主矿体走向东西，倾向北，倾角10~30°，受层间断裂控制，呈似层状、扁豆体状产出.金矿体赋存标高+120~-240 m，控制延长560 m，控制延深650 m，厚度0.73~42.27 m➊.
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图 2 青城子矿田勘探线剖面图➋ Fig.2 Profiles of Qingchengzi orefield along exploration lines a—小佟家堡子金矿36线（No. 36 exploration line in Xiaotongjiapuzi gold deposit）；b—白云金矿64线（No. 64 exploration line in Baiyun gold deposit）；1—古元古代片岩（Paleoproterozoic schist）；2—古元古代大理岩（Paleoproterozoic marble）；3—盖县组片岩（schist of Gaixian fm.）；4—大石桥组大理岩（marble of Dashiqiao fm.）；5—金矿体（gold orebody）；6—金矿化蚀变带（gold mineralized alteration zone）；7—钻孔位置及编号（borehole and number） |
➋辽宁省有色地质局103地质队.辽宁省凤城市白云金矿接替资源勘查综合研究报告. 2012.
白云金矿金矿带的分布主要受东西向构造带控制，自西向东主要有1号、2号、10号、90号、11号、80和60号脉带.金矿体呈似层状、脉状、扁豆体状赋存在东西向展布的硅钾蚀变岩带中或层间破碎带中，矿体以分支复合、尖灭再现、平行脉形式产出（图 2b）.矿体总体走向近东西，倾向南，倾角30~45°.单矿体延长50~900 m，倾斜延深70~670 m➋.硅钾蚀变岩型矿石和石英脉型矿石是主要的矿石类型，根据矿区基础地质资料和野外考察，将白云金矿早期钾长石-黄铁矿-银金矿组合划分为Ⅰ阶段，石英-毒砂-黄铁矿等载金硫化物为Ⅱ阶段，晚期石英-方解石-银金矿等载金矿物为Ⅲ阶段（图 3）.
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图 3 青城子矿田白云金矿及小佟家堡子金矿井下及显微照片 Fig.3 Field and microscope photographs of Baiyun and Xiaotongjiapuzi gold deposits in Qingchengzi orefield a—白云金矿石英脉型矿石（quartz vein-type ore from Baiyun gold deposit）；b—白云金矿蚀变岩型矿石（altered rock-type ore from the Baiyun gold deposit）；c，d—小佟家堡子金矿矿石（ores from Xiaotongjiapuzi gold deposit）；e—白云金矿石英脉岩型矿石镜下照片（microphotograph of quartz vein-type ore from Baiyun gold deposit）；f—白云金矿蚀变岩型矿石镜下照片（microphotograph of altered rock-type ore from Baiyun gold deposit）；g，h—小佟家堡子金矿矿石镜下照片（microphotographs of ores from Xiaotongjiapuzi gold deposit）；Py—黄铁矿（pyrite）；Po—磁黄铁矿（pyrrhotite） |
本次研究共采集了白云金矿Ⅱ阶段、Ⅲ阶段和小佟家堡子金矿硫化物及硫化物石英脉样品，共进行了黄铁矿等硫化物硫同位素分析14件，石英氢氧同位素分析7件.
2 测试方法新鲜的岩矿石样品粉碎至40~60目后在双目镜下挑选黄铁矿、石英等单矿物，要求纯度大于99%.硫化物随后被粉碎至200目以进行硫同位素分析.石英样品则被粉碎至60~100目和200目分别进行δD和δ18O含量分析.硫同位素和石英氢氧同位素测试分析均在核工业北京地质研究院分析测试中心完成，其中硫同位素采用MAT251EM质谱仪完成，精度优于±0.2%；石英氢氧同位素采用MAT253质谱仪测定，数据结果以SMOW标准报出，误差均在2‰以内.
3 结果 3.1 硫同位素本次研究样品结果及前人在本矿田内金矿内硫同位素研究结果列于表 1.小佟家堡子、林家三道沟、高家堡子矿床（矿段）等硫同位素含量在1.87‰~16‰之间，相对集中的范围在4.25‰~12.9‰，并非典型塔式分布；白云金矿的硫同位素含量分布更宽，在-10.3‰~ +1.9‰之间.前人对白云金矿围岩进行的硫同位素研究显示，硅钾蚀变岩围岩及围岩中硫化物的硫同位素具有与矿体明显不同的含量及分布特征，围岩中δ34S值在7‰~18.7‰之间（图 4）.
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表 1 青城子矿田金矿δ34S同位素组成表 Table 1 The δ34S composition of the gold deposits in Qingchengzi orefield |
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图 4 青城子矿田金矿床δ34S直方图 Fig.4 Histogram for δ34S of the gold deposits in Qingchengzi orefield 1—杨树金矿（Yangshu gold deposit）；2—林家三道沟金矿（Linjiasandaogou gold deposit）；3—小佟家堡子金矿（Xiaotongjiapuzi gold deposit）；4—高家堡子银金矿（Gaojiapuzi gold-silver deposit）；5—白云金矿（Baiyun gold deposit）；6—白云金矿围岩（wallrock of Baiyun gold deposit） |
本次研究中划分出的白云金矿主成矿阶段（Ⅱ阶段和Ⅲ阶段），连同前人未详细划分成矿阶段的石英具有较为集中的氢氧同位素含量：δD含量在-108.3‰~-74‰之间，δ18O含量在8‰~15.9‰之间；而其他多个金矿的石英氢氧同位素分布则较为分散，详见表 2及图 5.
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表 2 青城子矿田内金多金属矿体石英D-O同位素组成 Table 2 D-O isotope composition of quartz from the Au-polymetallic orebodies in Qingchengzi orefield |
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图 5 青城子矿田金矿床矿石中石英氢氧同位素组成图解 Fig.5 The D-O isotope composition diagram for the quartz fluid inclusions in gold deposits in Qingchengzi orefield 1—本文白云金矿Ⅱ阶段（sample from stage-Ⅱ of Baiyun gold deposit by this study）；2—本文白云金矿Ⅲ阶段（sample from stage-Ⅲ of Baiyun gold deposit by this study）；3—前人白云金矿Ⅱ阶段（sample from stage-Ⅱ of Baiyun gold deposit by previous study）；4—前人白云金矿Ⅲ阶段（sample from stage-Ⅲ of Baiyun gold deposit by previous study）；5—前人白云金矿未分期次（unstaged sample from Baiyun gold deposit by previous study）；6—前人高家堡子银金矿（sample from Gaojiapuzi gold-silver deposit by previous study）；7—前人小佟家堡子金矿（sample from Xiaotongjiapuzi gold deposit by previous study）；8—前人林家三道沟金矿（sample from Linjiasandaogou gold deposit by previous study）；9—前人杨树金矿（sample from Yangshu gold deposit by previous study） |
青城子金多金属矿田内白云金矿主要矿化类型为硅钾蚀变岩型及石英脉型矿体；除白云金矿之外的小佟家堡子、林家三道沟、杨树金矿、高家堡子银金矿等均为石英脉型和硅化蚀变岩型矿化类型[8, 15-16].
前人曾对白云金矿直接赋矿的片岩、硅化大理岩等围岩硫同位素研究[10]，结果具有明显的正值（7‰~18.7‰）特征，但本文及前人针对载金硫化物研究却显示黄铁矿、毒砂等硫化物具有明显的δ34S负值（图 4），与围岩硫同位素均为正值的特征差异较大.硫同位素研究结果显示白云金矿的载金硫化物直接来源于古元古代变质沉积岩系的可能性不大，而可能是来自含矿热液.该结果与前人在青城子矿田内其他金矿床的硫同位素研究结果明显不同.白云金矿内硫化物样品的硫同位素具有δ34S负值，矿田内其他金矿载金硫化物具有δ34S正值（详见表 1）.白云金矿石英氢氧同位素研究结果也显示了独立的特征，无论是本次详细划分了成矿阶段还是未划分成矿阶段的研究，成矿流体都明显在原生岩浆水下方集中的很小范围内（图 5），而通过成矿阶段的详细划分研究则表明，成矿Ⅱ阶段白云金矿成矿流体具有更接近岩浆流体特征.矿田内以小佟家堡子金矿为代表的青城子矿田内其他金矿，与岩浆硫特征不同，具有分布范围较宽的δ34S值，而在D-O同位素图解上，这些金矿内硫化物脉中石英内成矿流体反映出偏向大气降水的特征.在前期流体包裹体研究中发现，这些金矿中常见含CO2三相流体包裹体，可能代表了变质流体的存在[14, 17].综上，以小佟家堡子金矿为代表的金矿床具有变质沉积岩系成矿物质来源与变质流体来源可能性.而白云金矿成矿流体则明显具有岩浆流体特征.
4.2 金矿床成因及与铅锌矿床间的联系来自成矿流体来源和物质来源的研究大致表明，矿田内可能存在两期金成矿作用：早期金成矿与变质作用有关，变质流体萃取了大量来自古老沉积地层中成矿物质后沉淀成矿；晚期金成矿与岩浆作用相关，岩浆侵位过程中分泌（或演化）的岩浆流体在加热活化早期矿体（矿化体）形成含矿流体后，与冷的大气降水混合或由于压力降低等原因沉淀成矿.代表早期金成矿的小佟家堡子金矿，其矿体产状呈似层状产出在盖县组与大石桥组大理岩之间，与青城子矿田内似层状铅锌矿体产状类似，并且前人在青城子矿田榛子沟层状铅锌矿内获得了闪锌矿1798 Ma的Rb-Sr等时线年龄[3]，认为层状铅锌矿发生在古元古代晚期.古元古代晚期正是胶辽吉造山带碰撞造山的高峰同时引发了强烈的变质作用[18]，与早期金矿由变质作用引起也吻合.而铅锌矿床中发现的另外几种类型矿体，如脉状、羽毛状矿体（应称细脉状矿体）被认为是与三叠纪岩浆活动有关的成矿[4]，究竟是否与白云金矿为代表的晚期金成矿作用之间存在联系尚需更多工作与证据.
5 结论（1）白云金矿成矿流体研究表明其源自岩浆，硫同位素指示成矿物质明显有围岩的贡献；而小佟家堡子等金矿则表现出围岩地层更多的贡献，成矿流体具有变质流体来源特征.
（2）青城子矿田内小佟家堡子金矿代表了早期金成矿事件，可能与层状铅锌矿形成于同一成矿作用；白云金矿代表了晚期金成矿事件.
致谢: 野外考察过程中得到了辽宁青城子矿业公司李斌处长和招金白云金矿有关领导的大力支持，特表衷心感谢.
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