黑龙江省东宁县五道沟金矿成矿流体特征及矿床成因

doi:10.19657/j.geoscience.1000-8527.2020.02.04

现代地质 ›› 2020, Vol. 34 ›› Issue (02): 254-265.DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2020.02.04

黑龙江省东宁县五道沟金矿成矿流体特征及矿床成因

方焱¹(), 何谋惷¹^,², 丁振举¹, 徐怡然³, 魏连喜⁴()

1.中国地质大学(武汉) 资源学院,湖北武汉 430074
2.固体矿产勘查国家级实验教学示范中心(中国地质大学(武汉)),湖北武汉 430074
3.湖南省国土资源厅,湖南长沙 410004
4.黑龙江省有色金属地质勘查研究总院,黑龙江哈尔滨 150090

收稿日期:2019-01-16 修回日期:2019-11-18 出版日期:2020-05-25 发布日期:2020-05-25
通讯作者: 魏连喜
作者简介:魏连喜,男,高级工程师,1967年出生,矿床学专业,主要从事地质勘查及科研工作。Email: wlx861@163.com。
方焱,男,硕士研究生,1995年出生,矿产普查与勘探专业,主要从事成矿规律与成矿预测研究。Email: fangyan95@qq.com。
基金资助:
黑龙江省2016年地质勘查专项(黑国土科研201606)

Ore-forming Fluid Characteristics and Genesis of the Wudaogou Gold Deposit in Dongning County, Heilongjiang Province

FANG Yan¹(), HE Mouchun¹^,², DING Zhenju¹, XU Yiran³, WEI Lianxi⁴()

1. School of Earth Resources, China University of Geosciences, Wuhan, Hubei 430074, China
2. National Demonstration Center for Experimental Mineral Exploration Education (China University of Geosciences (Wuhan)), Wuhan, Hubei 430074, China
3. Department of Land Resources of Hunan Province, Changsha, Hunan 410004, China
4. Heilongjiang Institute of Nonferrous Metal Geological Survey, Harbin, Heilongjiang 150090, China

Received:2019-01-16 Revised:2019-11-18 Online:2020-05-25 Published:2020-05-25
Contact: WEI Lianxi

摘要/Abstract

摘要：

五道沟金矿位于太平岭金-铜多金属成矿带,矿体呈脉状赋存于下二叠统双桥子组碳质板岩中,并严格受NE向断裂控制。根据野外观察和岩相学研究,将五道沟金矿成矿划分为早期石英阶段、石英-黄铁矿阶段、石英-碳酸盐阶段3个阶段,其中石英-黄铁矿阶段为主要成矿阶段。石英流体包裹体显微测温和拉曼光谱分析表明,金成矿期流体为中低温、低盐度的含CO₂流体。氢氧同位素分析表明,成矿流体是岩浆水和大气降水的混合流体。黄铁矿微量元素特征表明矿区内黄铁矿为岩浆热液成因;矿石硫同位素数据显示其具有岩浆硫和地层硫的混合特征。铅同位素组成图上,矿石铅、围岩铅和岩浆岩铅三者呈线性关系,具有同源特征,矿石中²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb和²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb值明显高于围岩的相应值,暗示了矿石铅为围岩铅淋滤产物。矿石同位素特征表明双桥子组碳质板岩应为金矿矿源层。综合矿床地质特征、流体包裹体和H-O-S-Pb同位素分析,认为五道沟金矿为造山型金矿。

关键词: 成矿流体, H-O-S-Pb同位素, 矿床成因, 造山型金矿, 五道沟金矿

Abstract:

The Wudaogou gold deposit is located at Dongning County, Heilongjiang Province, south part of Taipingling Au-Cu polymetallic metallogenetic belt. Au mineralization is mainly presenting as vein type in Lower Paleozoic Shuangqiaozi Formation carbonaceous slate, the distribution of the orebodies is controlled by NE-trending ductile shear zones and faults. We have distinguished three paragenetic stages, i.e., early quartz stage, followed by quartz-pyrite stage and quartz-carbonate stage, with gold being introduced mainly in the second stage. The ore-forming fluids of the Wudaogou deposit are characterized by moderate-low temperature, low salinity, belonging to an H₂O-NaCl-CO₂ system. The δ18$\mathrm{O}_{\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}}$and δ$\mathrm{D}_{\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}}$ values for the gold-bearing quartz indicate that the ore-forming fluids were a mixture of magmatic and meteoric waters. The trace elements of pyrite from gold-bearing ores show a characteristic of hydrothermal origin. And the δ³⁴S values suggest a mixed source for sulfur, i.e., the deep-seated magmatic and sedimentary rocks. The²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb,²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb and ²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb values of gold-associated pyrite show a broad linear correlation with those of the local magmatic and country-rock, implying that lead and possibly gold relate to these sources. Whereas the lead isotope compositions of ores (especially the value of ²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb and ²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb) are higher than those of the Shuangqiaozi Formation slate and the diorite. This indicates that the lead may be a product of leaching of the hosted-carbonaceous slate, which suggests that the ore metals originated from the Shuangqiaozi Formation. Integrating the data obtained from this study on geology, fluid inclusions, and H-O-S-Pb isotope systematics, we suggest that the Wudaogou gold deposit is an orogenic gold deposit.

Key words: fluid inclusion, H-O-S-Pb isotope, ore genesis, orogenic gold deposit, Wudaogou gold deposit

中图分类号:

P618.51

方焱, 何谋惷, 丁振举, 徐怡然, 魏连喜. 黑龙江省东宁县五道沟金矿成矿流体特征及矿床成因[J]. 现代地质, 2020, 34(02): 254-265.

FANG Yan, HE Mouchun, DING Zhenju, XU Yiran, WEI Lianxi. Ore-forming Fluid Characteristics and Genesis of the Wudaogou Gold Deposit in Dongning County, Heilongjiang Province[J]. Geoscience, 2020, 34(02): 254-265.

图/表 16

图1 中国东部大地构造略图(a)及区域构造图(b)(底图据文献[8,9])

Fig.1 Simplified tectonic map of eastern China (a) and regional geological sketch map (b)

图2 五道沟金矿矿区地质图(a)及41号勘探线剖面图(b)(底图据文献[10])

Fig.2 Geological map of the Wudaogou gold deposit (a) and cross-section of the No. 41 prospecting line (b)

图3 五道沟金矿双桥子组碳质板岩(a-c)和闪长岩(d-f)手标本及镜下照片 Bt.黑云母;Hb.角闪石;Ms.白云母;Pl.斜长石;Q.石英;Ser.绢云母。

Fig.3 Hand specimens and microphotographs showing mineral assemblages and textures of the carbonaceous slate of the Shuang-qiaozi Formation (a-c) and diorite (d-f) from the Wudaogou gold deposit

图4 五道沟金矿矿石特征 a.细脉状矿石;b.浸染状矿石;c.自形毒砂; d.它形黄铁矿; e.浸染状黄铜矿和闪锌矿共生;f.石英中黄铁矿、闪锌矿和黄铜矿;g.浸染状构造;h.网脉状构造;i.角砾状构造; Apy.毒砂;Ccp.黄铜矿;Py.黄铁矿;Sp.闪锌矿。

Fig.4 Characteristics of ores of the Wudaogou gold deposit

图5 五道沟金矿热液成矿期次 a.早期石英阶段(I);b.石英-黄铁矿阶段(II);c.石英-黄铁矿阶段(II)被石英-碳酸盐阶段(III)切穿;Cal.方解石; Py.黄铁矿。

Fig.5 Photographs showing the hydrothermal stages of the Wudaogou gold deposit

图6 五道沟金矿包裹体镜下特征 a.含CO2三相包裹体;b.富液相包裹体;c.富液相与富气相包裹体;d.气液两相与纯液相包裹体; L.气相;V.液相; L C O 2 .液态CO2; V C O 2 .气态CO2。

Fig.6 Photomicrographs of representative fluid inclusions in quartz veinlets from the Wudaogou gold deposit

图7 五道沟金矿包裹体均一温度(a)与盐度(b)直方图

Fig.7 Histogram of homogenization temperatures (a) and salinity (b) of fluid inclusions in the Wudaogou gold deposit

图8 五道沟金矿床包裹体气相激光拉曼光谱成分

Fig.8 Raman spectra of vapour phase in the fluid inclusion of the Wudaogou gold deposit

表1 五道沟金矿床H-O同位素测试结果

Table 1 Hydrogen and oxygen isotopic compositions of the Wudaogou gold deposit

样号	矿物	δD_V-SMOW/‰	δ¹⁸O_V-SMOW/‰	δ¹⁸ $O H 2 O$ /‰
WZK0902-4-1	石英	-97.4	13.8	2.46
WZK0902-4-2	石英	-100.4	13.7	2.36
WZK0902-4-3	石英	-100.4	16.2	4.86
WZK0902-4-4	石英	-103.8	13.5	2.16
WZK0902-4-4	石英	-100.5	13.3	1.96
WZK0902-4-6	石英	-98.4	13.3	1.96

表1 五道沟金矿床H-O同位素测试结果

Table 1 Hydrogen and oxygen isotopic compositions of the Wudaogou gold deposit

样号	矿物	δD_V-SMOW/‰	δ¹⁸O_V-SMOW/‰	δ¹⁸ $O H 2 O$ /‰
WZK0902-4-1	石英	-97.4	13.8	2.46
WZK0902-4-2	石英	-100.4	13.7	2.36
WZK0902-4-3	石英	-100.4	16.2	4.86
WZK0902-4-4	石英	-103.8	13.5	2.16
WZK0902-4-4	石英	-100.5	13.3	1.96
WZK0902-4-6	石英	-98.4	13.3	1.96

图9 五道沟金矿床δ18O-δD图解(底图据文献[20])

Fig.9 Hydrogen and oxygen isotopic compositions of the ore-forming fluids for the Wudaogou gold deposit

表2 五道沟金矿黄铁矿电子探针成分分析(wB/%)

Table 2 Electron probe composition analysis of pyrite from the Wudaogou gold deposit(%)

序号	矿物	As	S	Fe	Se	Cu	Zn	Pb	Ni
WZK0902-1-55-1	黄铁矿	0.013	52.856	46.189	—	—	—	0.03	—
WZK0902-1-55-2	黄铁矿	0.131	52.655	45.996	—	—	0.023	0.006	0.031
WZK0902-1-8-1	黄铁矿	0.030	52.770	46.601	0.022	—	0.034	0.074	—
WZK0902-1-8-3	黄铁矿	2.537	49.753	44.919	—	0.010	0.024	—	—
WZK0902-1-8-4	黄铁矿	4.238	48.397	44.622	—	0.045	—	—	—
WZK0902-1-52-2	黄铁矿	—	52.303	46.018	0.004	0.026	0.017	0.003	—
WZK0902-8-2	黄铁矿	0.023	52.905	45.977	—	—	—	0.009	—
序号	矿物	Ag	Mo	Au	Co	Sb	V	Ti	总量
WZK0902-1-55-1	黄铁矿	0.003	0.678	0.072	0.077	—	—	0.06	99.978
WZK0902-1-55-2	黄铁矿	0.003	0.653	—	0.101	—	—	—	99.599
WZK0902-1-8-1	黄铁矿	—	0.751	0.077	0.062	0.009	0.008	0.024	100.462
WZK0902-1-8-3	黄铁矿	0.009	0.714	—	0.075	0.022	—	0.096	98.159
WZK0902-1-8-4	黄铁矿	0.005	0.652	0.092	0.064	0.001	—	0.086	98.202
WZK0902-1-52-2	黄铁矿	0.005	0.648	—	0.063	0.026	—	0.012	99.125
WZK0902-8-2	黄铁矿	0.018	0.720	—	0.086	0.006	0.008	0.026	99.778

表3 不同成因黄铁矿中微量元素化学特征

Table 3 The trace element characteristics of different type pyrite

矿床成因类型	FeS₂中元素含量(w_B/10^-6)及比值
矿床成因类型	Se	S/Se	Co/Ni
岩浆热液	>10	<40 000	>1
层控热液	<10	>150 000
五道沟金矿	>10	2 398~13 075<40 000	3.25>1

表4 五道沟金矿床硫同位素测试结果

Table 4 Sulphur isotopic compositions of pyrite from the Wudaogou gold deposit

样品编号	分析矿物	产状	δ³⁴S/‰
WZK0902-1-8	黄铁矿	碳质板岩裂隙内	-8.3
	黄铁矿	碳质板岩裂隙内	-7.8
	黄铁矿	石英脉内	-2.5
	黄铁矿	碳质板岩裂隙内	-7.3
	黄铁矿	碳质板岩裂隙内	-5.0
	黄铁矿	石英脉内	-2.9
	黄铁矿	碳质板岩裂隙内	-8.6
	黄铁矿	石英脉内	-2.7
	黄铁矿	碳质板岩裂隙内	-6.0
WZK0902-1-52	黄铁矿	碳质板岩裂隙内	-4.6
	黄铁矿	碳质板岩裂隙内	-7.3
	黄铁矿	碳质板岩裂隙内	-7.5
	黄铁矿	碳质板岩裂隙内	-4.0
	黄铁矿	碳质板岩裂隙内	-4.2
	黄铁矿	碳质板岩裂隙内	-5.3
	黄铁矿	碳质板岩裂隙内	-4.0
WZK0902-1-55	黄铁矿	碳质板岩裂隙内	-7.0
	黄铁矿	碳质板岩裂隙内	-5.2
	黄铁矿	碳质板岩裂隙内	-7.1
	黄铁矿	碳质板岩裂隙内	-5.5
	黄铁矿	碳质板岩裂隙内	-4.7
WZK0902-1-80	黄铁矿	石英脉内	-1.8
	黄铁矿	石英脉内	-1.9
	黄铁矿	石英脉内	-1.2
	黄铁矿	石英脉内	-3.7
	黄铁矿	石英脉内	-3.9

图10 五道沟金矿床硫同位素分布直方图

Fig.10 Sulfur isotopic compositions of pyrite from the Wudaogou Au deposit

表5 五道沟金矿床矿石围岩、侵入岩、矿石的铅同位素测试结果及相关计算参数

Table 5 Lead isotopic compositions of wall rock, intrusive rock and ore from the Wudaogou gold deposit

样号	样品	²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb		²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb		²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb		Pb/10^-6	Th/10^-6	U/10^-6	μ	ω
样号	样品	测定值	校正值	测定值	校正值	测定值	校正值	Pb/10^-6	Th/10^-6	U/10^-6	μ	ω
WZK0902-1-3	碳质板岩	19.70	19.21	15.71	15.69	39.52	38.94	12.59	19.97	5.59	9.56	35.18
WZK0902-1-24	碳质板岩	19.20	18.91	15.70	15.69	39.13	38.80	22.46	19.92	5.87	9.59	36.16
WZK0902-1-33	碳质板岩	19.32	19.03	15.72	15.70	39.21	38.89	21.99	19.80	5.68	9.61	35.97
WZK0902-1-37	碳质板岩	19.10	18.83	15.65	15.64	39.00	38.66	17.73	16.67	4.35	9.50	35.60
WZK0902-1-41	碳质板岩	18.89	18.63	15.60	15.58	38.73	38.40	19.54	17.68	4.53	9.41	35.04
WZK0902-1-49	碳质板岩	18.75	18.58	15.68	15.68	38.84	38.62	20.63	12.64	3.02	9.60	37.03
WZK0902-3-1	闪长岩	18.52	18.33	15.56	15.55	38.33	38.09	5.36	3.53	0.92	9.38	35.12
WZK0902-3-2	石英闪长岩	18.50	18.33	15.57	15.56	38.35	38.15	6.59	3.57	0.98	9.39	35.38
WZK0902-1-21	黄铁矿	18.54	18.54	15.73	15.73	38.91	38.91
WZK0902-1-60	黄铁矿	18.65	18.65	15.72	15.72	38.82	38.82

图11 五道沟金矿床铅同位素构造模式图(底图据文献[34])

Fig.11 Lead isotope evolution curves of the Wudaogou gold deposit

参考文献 34

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黑龙江省东宁县五道沟金矿成矿流体特征及矿床成因

Ore-forming Fluid Characteristics and Genesis of the Wudaogou Gold Deposit in Dongning County, Heilongjiang Province

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