三道湾子金矿床地球化学研究进展

三道湾子金矿床地球化学研究进展

吕萌芽

黑龙江省齐齐哈尔地质勘查总院 黑龙江齐齐哈尔 161000

摘要 黑龙江省三道湾子金矿床地处小兴安岭西北部，兴安地块东缘，贺根山-黑河断裂西北侧。是00年以来发现的一座大型浅成中-低温热液金矿床，是我国乃首例独立的碲化物金矿床，金资源量大于25吨，平均金品位为15g/t。本文通过查阅最近十年来对三道湾子金矿的研究文献，总结了三道湾子金矿床的地球化学研究进展，包括主、微量元素，H-O-S-Pb等稳定同位素，放射性元素定年以及流体包裹体研究。认为三道湾子金矿成矿年龄约120Ma；成矿物质主要来源于岩浆，为深源；成矿流体为岩浆水和大气降水的混合。

关键词：三道弯子金矿；地球化学；矿床

1矿床简介

三道湾子金矿位于小兴安岭西北部，黑龙江省黑河市西北约50km的三道湾子村北山，行政区划属黑河市爱辉区上马场乡管辖。矿区地理坐标：东经：126°59′47″－127°00′58″，北纬：50°21′40″－50°22′09″(见图 1-1)。

三道湾子金矿位于多宝山-罕达气-红叶家成矿中带北部，该带是黑龙江省北部重要的金及多金属成矿区。三道湾子金矿资源量达到大型矿床，矿床富矿段金品位高达20000×10^-6，金的赋存状态主要以碲化物为主，与斐济的Emperor金矿床具有很大的相似性。

2矿床地球化学特征

2.1 主量元素

三道湾子金矿赋矿围岩的主量元素主要有吕军（2011）、翟德高（2014）和程琳（2017）做了研究。分别采集了安山岩、硅化安山岩、石英脉（矿体）、基性岩脉以及花岗岩样品进行了主量元素的分析。

根据翟德高的采样分析结果将岩石的地球化学数据投图在Nb/Y-Zi/TiO₂图解上，所有火山岩和岩脉样品均表现出准铝质和过铝质的特征（翟德高，2014）。

吕军在分析了安山岩、硅化安山岩和石英脉（矿体）的主量元素后认为金矿脉围岩蚀变组分的带入-带出平衡关系说明在交代作用过程中相对加入组分有 SiO₂，反映的是硅化作用的增强。相对带出的组分有：Na₂O、Al₂O₃、CaO、MgO、Fe₂O₃，CaO 反映的是先带出，随着蚀变作用增强，后期带出量有所减少，是晚期碳酸盐化作用的结果（吕军2011）。

依据火山岩的TAS判别图解，三道湾了火山岩和岩脉的成分主要属于粗面岩－粗安岩－玄武粗安岩－玄武安山岩－安山岩的成分范围，成分组成也包含了碱巧及亚碱性火山岩系列（翟德高，2014）。

2.2 微量及稀土元素

根据翟德高等（2014）的采样分析结果，球粒陨石标准化的稀止元素配分图解表明火山岩和岩脉样品都具有轻稀土元素富集、重稀土元素亏损及负Eu异常的特征，稀土元素配分形式与中上地壳的平均稀土元素配分形式相近，而与下地壳的成分有较大的不同，表明火山岩的形成与源自中上地壳的岩浆作用密切相关。

根据吕军的采样分析结果闪长玢岩和与花岗岩稀土元素的配分曲线总体上表现为线形态相近、分馏程度相近的特征，与未蚀变安山岩的相似。但花岗岩有着更大的Eu负异常（吕军，2011）。

2.3 稳定同位素

2.3.1 硫同位素

前人采集了来自含矿石英脉、蚀变粗安岩以及花岗岩中的黄铁矿及少量黄铜矿进行了硫同位素分析，所得到的数据基本一致。数据表明蚀变安山岩中黄铁矿的δ³⁴S变化为-3.1～+3.8‰，均值为～0‰（如武子玉，2005；刘宝玉和吕军，2006；吕军等2009；赵胜金，2010；Liu et al.，2013；翟德高，2014）；赵胜金等（2010）和Liu et al.（2013）获得石英脉中黄铜矿的δ³⁴S变化范围为-2.2～+1.9‰。根据获得硫同位素数值较为接近零值附近的特征，前人均认为三道湾子矿床中硫的来源为岩浆来源.

2.3.2 氢氧同位素

前人对本区不同矿化蚀变阶段的石英进行了氢氧同位素测试（吕军，2005a；Liu B S，2006；赵胜金等，2010；程琳，2017）综合成果显示：三道湾子碲金矿床中热液石英样品的氧同位素（δ¹⁸O_石英‰）为-1.8‰～-29.8‰，计算所得的水的氧同位素（δ¹⁸O_H2O‰）为-15.3‰～2.4‰，测试所得流体包裹体的氢同位素（δD_V-SMOW‰）为-120.4‰～-93‰，与本区现代及中生代雨水的组成无异，说明早阶段成矿流体为岩浆水，主成矿阶段由大气降水占主导。

2.3.3 铅同位素

铅同位素是物质来源的示踪剂。张志华（2009）和吕军（2011）采用同一组样品来自安山岩、硅化安山岩和含金石英脉的数据，各样品铅同位素组成基本一致，变化范围很小，两人通过不同的图解方法得出了不同的结论。张志华（2009）所采用的图解方法投影点均落于地幔与造山带间，说明它们铅源相同，暗示成矿物质来源于岩浆，也可能来自围岩火山地层。吕军（2011）所采用的图解方法各点均落在原始地幔附近，说明成矿物质来源于地幔，属深源。

3 矿床成因

3.1 成矿年龄确定

确定金矿床年齡最理想的方法即测定与自然金共生或结晶时间相近矿物的形成年龄。对于三道湾子金矿床而言，矿物学研究已表明自然金主要与石英和蹄化物密切共生。翟德高（2014）的研究采用与金共生的石英单矿物进行Rb-Sr同位素定年。12件黄铁矿样品的Rb-Sr等时线年龄为119.1±3.9Ma（MSWD=0.28）与10件石英获得的等时线年龄121.3±2.6Ma（MSWD=1.93）相近,因此认为石英中流体包裹体和黄铁矿中蚀变矿物的等时线年龄（～120Ma）基本代表了三道湾子金矿床的成矿年龄。

3.2 成矿流体研究

根据翟德高（2014）和陈静（2012）的流体包裹体采样分析结果，不同阶段的石英脉进行的包裹体显微测温结果表明，第Ⅰ阶段的石英脉中包裹体的均一温度平均值为330℃。第Ⅱ阶段的均值为280℃，第Ⅲ阶段的均值为240℃（大量蹄化物和自然金形成的阶段），第Ⅳ阶段的均值为200℃。

显微测温过程中得到型包裹体的冰点温度变化范围为-10.2～0.1℃，计算得到流体盐度变化范围为0.2～14.2wt% NaCl equivalent，流体盐度的均值为4.5±0.8wt% NaCl equivalent。

3.3 成矿物质来源

从三道湾子金矿黄铁矿及黄铜矿的硫同位素看，δ34S值介于-2.18‰～1.91‰之间，在0 值附近，接近陨石硫，显示具有幔源硫同位素组成特点（吕军，2005）。

²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb-²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb同位素图解和²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb-²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb同位素图解，均落在原始地幔附近，说明成矿物质来源于地幔，属深源。

⁸⁷Sr/⁸⁶Sr(i)为0.70481-0.70504。εNd(t)为样品值为在0.3167-1.1623，表现为地幔特征。

4 认识与讨论

通过三道湾子金矿最新的科研数据和研究论文，从矿物学、岩石学、矿床学、同位素地球化学、流体包裹体地球化学、成矿年代学东方面详细的了解三道湾子金矿床，主要有以下认识：

（1）通过对H、O、S、Pb、Sr、Nd、Hf同位素的研究表明：成矿流体主要为大气降水。黄铁矿硫同位素实验数据显示硫具地幔来源的特点；铅同位素数据显示成矿物质来源于地幔。

2. 黄铁矿颗粒的Rb－Sr等时线年龄（119.1±3.9Ma）主要代表了热液蚀变矿物的结晶年龄，与含金石英脉中石英颗粒的Rb－Sr等时线年龄（121.3±2.6Ma）基本一致，限定了三道湾子成矿的时间约为120Ma；该成矿年龄与围岩安山岩中锆石的U-Pb年龄相近（124±４Ma），，表明三道湾子地区成矿作用的发生与该区早白垩世的中－酸性岩浆作用关系紧密。

3. 流体包裹体研究结果表明热液体系发生大量金、银碲化物和自然金沉淀时流体中等温度（240～280℃）、中－低盐度（＜6.0但可高达14.2wt% NaCl equiv）和中－低压力（＜450bars）为主要特征。

对三道湾子金矿床不同的矿床学家们做了大量的实验分析，取得了一定的成果，但是在一些问题上还存在分歧。下一步可对三道湾子金矿床的火成岩和矿石的稀土元素进行分析，判断是否存在岩浆的分离结晶。

参考文献

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