黑龙江省嘉荫县马连金矿床的成因研究.pdf

分分 类类 号P618.51 号P618.51 单位代码单位代码10183 研究生学号2008612067 研究生学号2008612067 密密 级公 开级公 开 吉 林 大 学 硕士学位论文 黑龙江省嘉荫县马连金矿床的成因研究 Study on Ore Genesis of the Malian Gold Deposit， Jiayin,Heilongjiang Province 作者姓名张 朋 专 业矿物学 岩石学 矿床学 研究方向矿床地质学 指导教师孙景贵 教授 培养单位吉林大学地球科学学院 2010 年 06 月 作者姓名张 朋 专 业矿物学 岩石学 矿床学 研究方向矿床地质学 指导教师孙景贵 教授 培养单位吉林大学地球科学学院 2010 年 06 月 黑龙江省嘉荫县马连金矿床的成因研究 Study on Ore Genesis of the Malian Gold Deposit ， Jiayin,Heilongjiang Province 作者姓名张 朋 专业名称矿物学 岩石学 矿床学 指导教师孙景贵教授 学位类别理学硕士 答辩日期2010 年 06 月 未经本论文作者的书面授权， 依法收存和保管本论文书面版本、 电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进 行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的 商业性使用（但纯学术性使用不在此限） 。否则，应承担侵权的法律 责任。 吉林大学硕士学位论文原创性声明 本人郑重声明所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导 下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内 容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作 品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中 以明确方式标明。 本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名 日期 年 月 日 中国优秀博硕士学位论文全文数据库投稿声明 研究生院 本人同意中国优秀博硕士学位论文全文数据库出版章程的内 容，愿意将本人的学位论文委托研究生院向中国学术期刊（光盘版） 电子杂志社的 中国优秀博硕士学位论文全文数据库 投稿， 希望 中 国优秀博硕士学位论文全文数据库给予出版，并同意在中国博硕 士学位论文评价数据库和 CNKI 系列数据库中使用，同意按章程规 定享受相关权益。 论文级别■硕士 □博士 学科专业 矿床地质学 论文题目黑龙江省嘉荫县马连金矿床的成因研究 作者签名 指导教师签名 年 月 日 作者联系地址（邮编） 吉林省长春市建设街 2199 号 130061 作者联系电话 内 容 提 要 马连金矿区大地构造位置位于佳木斯隆起北部， 该区已发现马连金矿床、 蜂房沟金矿点、 小马连沟金矿点和多处异常， 其中马连金矿床较为典型， 本文详细研究该矿床的成矿地质背 景、矿床地质、流体包裹体特征和成矿时代，并对该区两个金矿点做了详细的地质调查研究 与样品的室内分析工作，取得了如下认识 矿床地质特征表明马连金矿床矿体以脉状为主，主要赋存于近南北向、北北东向和北 北西向断裂带中，矿体的围岩为黑龙江岩群上岩组；矿石自然类型为石英脉型；矿石矿物主 要有自然金、黄铁矿、黄铜矿和毒砂，脉石矿物主要为石英、碳酸盐、云母类和绿泥石；围 岩蚀变明显，主要蚀变类型有硅化、绿帘石化、绿泥石化、阳起石化和碳酸盐化；根据矿体 构造，矿石结构、构造，矿物共生组合特征，将矿床的矿化分为石英－毒砂黄铁矿阶段、 石英－金属硫化物阶段和石英－碳酸盐阶段三个矿化阶段； 蜂房沟金矿点和小马连沟金矿点 与马连金矿床具有相似的地质特点，矿体围岩均为黑龙江岩群，矿体以石英脉为主，矿物组 成为黄铁矿、石英、绢云母和高岭土，围岩蚀变主要有绢英岩化、泥化、青磐岩化等，蜂房 沟金矿点可分为绢云母黄铁矿、石英黄铁矿和石英高岭土三个矿化阶段。 矿床流体包裹体研究表明 马连金矿床三个成矿阶段对应的成矿温度分别为 石英毒 砂黄铁矿阶段220℃～310℃；石英金属硫化物阶段180℃～220℃；石英碳酸盐阶 段阶段120℃～180℃；通过流体包裹体相关参数计算得出成矿压力为 7.65～24.07MPa， 成矿深度为 0.97-1.79km。包裹体的气相成分主要为 CO2、H2O 和 CH4，成矿流体总体为 CO2-H2O-CH4体系；具有低盐度、低密度的流体特征，与国内外典型的造山型金矿床的流 体性质有相似的特点；因此，初步确定该矿床为与造山带有关的中低温热液脉型金矿床；考 虑到其它两个矿点成矿地质条件及流体包裹体特征与马连金矿相似， 因此它们同属于造山型 金矿。 本次获得矿体围岩白云母钠长片岩的锆石 U-Pb 年龄为 266.45.5 Ma，而构造折返退变 质过程形成的白云母 40Ar/39Ar 等时线年龄为 180Ma 左右；因此，初步认为马连金矿床的成 矿期为这期构造折返的伸展期，或早燕山期成矿。 基于上述研究，我们得出该矿床的含矿流体是在古生代古亚洲洋闭合，佳木斯地块向 松嫩地块拼贴过程中产生， 在随后的构造折返阶段聚集、 上升到地壳浅部脆性域发生结晶沉 淀作用而成矿。 关键词嘉荫 马连金矿床 矿床地质 流体包裹体 矿床成因 I 目 录 第 1 章 引 言.................................................................................................................................1 1.1 研究现状................................................................................................................................1 1.2 论文选题及意义....................................................................................................................2 1.2.1 论文选题..........................................................................................................................2 1.2.2 研究内容、思路和方法.................................................................................................3 1.3 实物工作量............................................................................................................................3 第 2 章 成矿地质背景.....................................................................................................................5 2.1 区域地层发育状况................................................................................................................5 2.1.1 元古界地层......................................................................................................................5 2.1.2 中新生界地层..............................................................................................................7 2.2 区域岩浆岩.............................................................................................................................7 2.3 区域构造................................................................................................................................7 2.3.1 褶皱构造.........................................................................................................................8 2.3.2 断裂构造.........................................................................................................................8 2.4 区域地球物理、地球化学特征............................................................................................9 2.4.1 区域地球物理特征.........................................................................................................9 2.4.2 区域地球化学特征.......................................................................................................10 第 3 章 马连金矿区的矿床地质特征...........................................................................................12 3.1 马连金矿床..........................................................................................................................12 3.1.1 矿区地质特征...............................................................................................................12 3.1.2 矿床地质特征...............................................................................................................16 3.2 蜂房沟金矿点.......................................................................................................................21 3.2.1 矿点地质特征...............................................................................................................21 3.2.2 矿床地质特征...............................................................................................................22 3.3 小马连沟金矿点..................................................................................................................24 3.3.1 矿点地质特征...............................................................................................................24 3.3.2 矿床地质特征...............................................................................................................24 第 4 章 矿床流体包裹体研究.......................................................................................................27 4.1 马连金矿床流体包裹体特征...............................................................................................27 4.1.1 流体包裹体类型及特征................................................................................................27 4.1.2 流体包裹体的均一温度...............................................................................................28 II 4.1.3 流体包裹体盐度...........................................................................................................30 4.1.4 流体包裹体成分...........................................................................................................31 4.1.5 密度、压力和成矿深度...............................................................................................32 4.2 蜂房沟金矿点流体包裹体特征...........................................................................................37 4.2.1 流体包裹体类型及特征................................................................................................37 4.2.2 流体包裹体均一温度和盐度........................................................................................38 4.2.3 流体包裹体成分............................................................................................................38 4.2.4 密度、压力和成矿深度................................................................................................39 第 5 章 矿床成因与成矿动力学模式...........................................................................................42 5.1 矿床成因探讨.......................................................................................................................42 5.1.1 成矿流体性质...............................................................................................................42 5.1.2 成矿物质来源...............................................................................................................43 5.1.3 碰撞造山作用与成矿...................................................................................................43 5.1.4 成矿年代学研究...........................................................................................................45 5.2 成矿动力学过程与成矿动力学模式..................................................................................48 5.2.1 成矿动力学过程............................................................................................................48 5.2.2 成矿动力学模式...........................................................................................................50 结论及存在问题.............................................................................................................................51 参 考 文 献...................................................................................................................................52 图 版...........................................................................................................................................56 致 谢...........................................................................................................................................58 中文摘要...........................................................................................................................................1 ABSTRACT......................................................................................................................................3 第 1 章 引 言 1 第1章 引 言 1.1 研究现状 马连金矿区位于黑龙江省中东部， 大地构造位置位于佳木斯隆起的北部。 七十年代以前， 本区的基础地质与矿产资源调查一直处于空白阶段， 之后本区陆续开展区调、 航空磁测和沙 金、岩金、铁、煤、镍等矿产普查工作，对于区域成矿条件的认识积累了丰富的地质资料。 同时，发现团结沟大型岩金矿床为代表的一批矿产地。当前，区内的地质、物探、化探和遥 感等方面的研究， 已经在前线地质人员的努力下完成， 马连金矿床及蜂房沟金矿点和小马连 沟金矿点是在上述地质工作的基础上再次被发现的新矿床和矿点， 由于该矿床和矿点发现较 晚，因此研究较为有限，对马连金矿床及矿点的发掘做出重要的贡献是 （1） 1976 年－1978 年， 黑龙江省地质矿产局区测一队在该区进行了 1／20 万区域地质 调查，并于 1979 年出版了该区的 1／20 万区域地质调查报告。 （2）1981 年，黄金部队 505 团对大马连站河进行了砂金普查，圈出了两条砂金矿体， 远景储量 391 公斤，87 年又加密进行了勘探，结果不详。现在群众及外地采金队正在复采， 经济效益比较好。 （3）1983－1985 年,黑龙江省地矿局物探大队，在该区开展了 1／20 万分散流测量，圈 出了 As－Sb 组合异常，编号为 Hs－5，经 1／5 万分散流测量进一步缩小了靶区，在 Hs－5 组合异常内共圈定了 7 个分解异常；同时采用 110000 土壤地球化学测量方法对其中的 Hs －5－3 异常进行了检查，通过查证发现了本区的金矿化。 （4）1986 年－1989 年，省地矿局第三地质大队四分队在物探队工作的基础上，于马连 地区开展了岩金普查，圈出了 34 条金矿体，并得出该矿床为一小型破碎蚀变岩型金矿床。 （5）1993 年－1994 年，省地矿局第三地质大队黄金勘探开发公司对马连岩金矿床 VI、 VII、IX、X、XIV、XV 号等矿体又进一步开展了地质工作。共圈出大小金矿体 36 条，其 中主要金矿体及从属矿体 19 条。 （6）2000 年 510 月，黑龙江省矿业集团有限责任公司进行地质详查工作共圈出大小 矿体 7 条，其中主矿体 2 条，并且控制了矿体的产出形态、产状、空间位置及规模。在寻找 和控制矿体的同时， 对矿区的控矿构造进行了深入研究与观察， 确定了北西向及近南北向断 裂是本区的控矿构造，对该地区再次找矿提供了地质依据和工作基础。 （7）2008 年 7 月2009 年 11 月吉林大学地质调查研究院开展 15 万区域地质矿产调 查，发现蜂房沟和小马连沟金矿点，共圈定矿体 4 条。 总之，马连地区金矿的研究较少，突出表现在矿床的基础地质方面，但该区实施了相关 的物探、化探等基础地质工作，大量的研究资料都得以积累，例如构造性质与矿体关系、 矿体的矿化类型及延展方向、矿区外围和深部找矿勘探等。但仍存在如下问题亟待解决如 矿床的成矿条件、成矿流体的性质和来源、成矿时代、矿床成因及成矿动力学模式等问题， 第 1 章 引 言 2 鉴于上述的问题， 近两年来我们在有关项目的支持下， 通过野外调研和室内有关方面的研究， 对该矿床进行了系统研究。 1.2 论文选题及意义 1.2.1 论文选题 马连金矿床位于黑龙江省嘉荫县城东南部,直距 50 公里处。行政区划属伊春市管辖。1 5 万国际分幅地形图为吉春站幅（M－52－130），地理坐标为东经 13037ˊ00“-13037ˊ 45“、北纬 4827ˊ00“-4827ˊ30“。矿区东有嘉荫至太平沟国防公路通过，北通汤旺河，南 达鹤岗，均与国铁相通，见矿区交通位置图（图 1.1）。矿区交通较为便利。 本区属于小兴安岭北麓低 山区，山脊北东走向，地势南西 高，北东低。海拔标高最高 457.90 米， 一般为 150－350 米， 相对高差 200 米。 矿区北临黑龙 江， 东侧有大马连站 （下站） 河， 呈北东－南西向通过， 该河的北 西－南东向支流较为发育。 大马 连站河由南西向北流入黑龙江， 属于黑龙江 I 级支流，区内植被 较为发育，以阔叶杂木林居多。 气候属中温带大陆季风气 候，温差显著，寒署变化较大， 十月末至翌年四月为冰冻期，一月份气温最低，平均在－28.5℃，最低可达－47.7℃，七月 份气温最高，平均气温为 30.9℃，最高为 35℃；年平均气温为－1.1℃。六月至八月份为雨 季，年平均降水量为 584 毫米，年最大降水量 720 毫米。 本区地处边境，附近民民点稀少，仅于区北及区东有两个小型林场，嘉荫县属经济贫困 县，经济上以工、农、林相结合。工业上以采金业为主；农业以种植小麦、大豆、玉米、水 稻为主；林业以育林为主。居民生产、生活用品依赖外部调入。 大地构造位置上， 马连金矿床及矿点位于佳木斯降起北部的次级构造单元－鹤岗凸起的 最北部。是佳木斯隆起铁、金和非金属成矿带新发现的矿床。其发现不仅对该地区该类型矿 床的研究意义重大， 而且对该区相关类型矿床的发现与勘探及资源潜力的开发前景等， 都具 有十分深远的意义。 本人有幸在攻读硕士研究生学位期间，参加了导师的横向课题“黑龙江省嘉荫县乌拉嘎 镇、团结沟、连江林场、嘉荫河口幅 1∶5 万区域地质矿产调查”和“延边浅成低温热液金矿 图 1.1 研究区交通位置图 第 1 章 引 言 3 床的成矿动力学模式研究”、“延边地区浅成热液铜金矿床的成矿与找矿模式研究”纵向课题 项目， 并且对马连金矿床矿区进行了为期三个月的野外基础地质调查和取样工作， 同时参与 了大量的分析测试工作。 以上述两个纵向课题和一个横向课题为依托， 在导师的精心指导下， 最终确定以“黑龙江省嘉荫县马连金矿床的成因研究”为本人论文题目。 通过综合研究马连金 矿床的成矿条件、 矿床的地质、 流体特征和成矿年龄等总结该矿床的成因及建立成矿动力学 模式， 可为佳木斯地块造山型金矿成因的确定提供重要证据， 也可为马连金矿床进一步的找 矿勘探提供建设性的见意和方案。 1.2.2 研究内容、思路和方法 以前人研究资料为基础， 对其进行加工分析并结合野外调研和室内实验测试整理， 运用 所学的理论与实践知识，通过研究该矿床及矿点的成矿地质条件、矿区及矿床地质特征、与 成矿密切相关的黑龙江岩群的性质、 成矿流体来源与性质和成矿时代等， 最后确定矿床的成 因机制和成矿动力学模式（如图 1.2）。 1. 详细解读和分析收集来的资料，取其精华，为进一步研究及本论文的撰写打下坚实 的基础。 2.野外调研 做好系统取样工作， 详细研究矿区及矿床的地质特征， 矿石的矿化类型和矿脉与围岩的 接触关系等。对所取的样品进行详细的记录，以便室内进行矿相学、岩相学、流体包裹体、 成矿年代学等方面的研究。 3.室内分析、研究 利用矿相显微镜对矿石的光片进行详细研究，鉴定矿石的矿石矿物、脉石矿物、矿物的 组构、矿物的先后生成顺序，利用偏光显微镜对岩石薄片进行鉴定命名。 4.流体包裹体研究 根据野外调查和室内分析， 对具有代表成矿其次的岩矿石样品磨制流体测温薄片， 并在 显微镜的帮助下划分包裹体的类型，测定流体包裹体的特征常数（均一温度、冰点、部分均 一温度），计算含矿流体的盐度，密度及成矿的压力，并对相应的流体成分进行激光拉曼探 针测定，确定含矿流体性质和来源。 5.年代学研究 已对取自与成矿密切的黑龙江岩群进行了单颗粒锆石分析定年，确定矿床的形成时限。 通过上述的综合研究， 结合矿床的成矿地质条件以及前人的综合地质研究成果， 最终确 立马连金矿床的成因类型、建立其成矿动力学模式。 1.3 实物工作量 本人论文得以完成的保障是导师孙景贵教授的生产和科研项目，笔者跟随导师在 2008 第 1 章 引 言 4 年 7 月份对马连金矿床及矿点进行了野外地质考查工作，在室内进行了相应的分析测试工 作，如光片、薄片等的鉴定；锆石测年和地质图的修编等。根据本人论文的具体要求，本 次马连金矿床及矿点综合研究工作的实物工作量见表 1.1。 表1.1 马连金矿床（点）实物工作量表 次序号 研究的内容 实物工作量 1 修编地质图 2张 2 照片采集 30张 3 岩石/矿石标本采集 约230块 4 磨制的光片和鉴定 25个 5 磨制的薄片和鉴定 25个 6 流体包裹体均一温度测定 60个 7 包裹体拉曼成分测定分析 50个 8 锆石U-Pb年龄测定和CL图像分析 60个 图 1.2 论文研究思路结构图 第 2 章 成矿地质背景 5 第2章 成矿地质背景 马连金矿区位于吉黑地槽褶皱系北部， 佳木斯隆起与张广岭褶皱带接壤部位北端 （图 2.1） ， 该区火山作用、岩浆作用发育，尤其是中生代的岩浆活动十分强烈，为贵金属成矿提供了有利 的热来源。 2.1 区域地层发育状况 研究区隶属于黑龙江省中东部地区， 根据前人的研究成果和本次工作， 初步认为区域上出 露的地层有元古界底变质岩系和中生代白垩系火山沉积岩系， 以及新生代古近系、 新近系和 第四系河流相沉积物，缺失古生界地层（图 2.2，表 2.1）。 2.1.1 元古界地层 区域上出露的元古界地层仅有黑龙江岩群（Pt2hl），为一套变质程度相对低的片岩岩系， 前人将其分为上下两个岩组（孙景贵，2009）黑龙江岩群上岩组（Pt2hl [2]）主要为二云母纳 长石英片岩、白云母钠长石英片岩、白云母石英片岩及含石榴二云纳长石英片岩石榴石绿泥、 硬绿泥石二云母钠长片岩等。黑龙江岩群下岩组（Pt2hl [1]）主要岩石类型为疙瘩状绿帘钠长 绿泥片岩、钠长二云母片岩、绿帘蓝闪钠长片岩以及阳起片岩等。 图 2.1 马连金矿床大地构造位置图 第 2 章 成矿地质背景 6 我们对黑龙江岩群的矿物组合特征进行分析，可以反演变质、变形作用的发生。根据岩矿 学特征、矿物生长世代，结合前人研究资料，本文认为，本区黑龙江岩群至少经历了三期变质 变形作用。 第一期变质变形作用为蓝闪片岩相 发生在佳木斯地块与松嫩地块俯冲拼合过程中， 共生 矿物组合为蓝闪石 ＋绿帘石＋钠长石＋ 石英。 第二期变质变形 作用为绿片岩相发 生在黑龙江岩群由深 部的构造层次向浅部 构造层次迁移的过 程，矿物共生组合为 绿泥石＋阳起石绿 帘石钠长石环带石 榴石。 第三期变质变形 作用为低绿片岩相 图 2.3 黑龙江岩群变质作用的 P-T-t 演化轨迹 图 2.2 马连地区区域地质图 第 2 章 成矿地质背景 7 可能与晚期的断裂构造活动有关， 典型的矿物共生组合为 粗晶绿泥石＋绿帘石＋晚期钠长石 晚期白云母。 综上所述， 研究区黑龙江岩群中经历了蓝闪片岩相一绿片岩相一低绿片岩相变质作用的演 化，发生了三期主要的变质变形事件。第一期变质变形作用为蓝片岩相变质变形作用，与佳木 斯地块和松嫩地块之间的俯冲碰撞有关； 第二期变质变形作用为绿片岩相变质变形作用， 与岩 石由深部向浅部构造层次运移有关。第三期为与构造相关的局部超高压引起的变质变形作用。 这三期变质变形作用整体上具有顺时针演化的 P-T-t 轨迹（图 2.3） 2.1.2 中新生界地层 区内出露的中生界地层单元主要为白垩系上统宁远村组（K1n）、淘淇河组（K1t）、福民 河组（K1f）、太平林场组（K2tp）和渔亮子组（K2yl）新生界地层主要是上新统渐新统孙吴 组和第四系。 宁远村组（K1n）上部为英安岩、安山岩夹安山质晶屑岩屑凝灰角砾熔岩及英安质岩屑 晶晶屑熔结凝灰岩，下部岩石类型为安山质、英安质、流纹质晶屑岩屑凝灰角砾熔岩、熔结凝 灰岩、火山角砾岩、以及含砾长石砂岩、碳质粉砂岩等。 淘淇河组（K1t）底部巨砾岩、砾岩和砂砾岩；上部砂岩为主。 福民河组（K1f）区域上为流纹岩、英安岩夹流纹质层凝灰岩及酸性火山岩。 太平林场组（K2tp）主要岩石类型为灰色灰黑色页岩、泥质粉砂岩和细粒长石砂岩组成， 底部有油页岩。 渔亮子组（K2yl）本组岩性为砂砾岩、砂岩和粉砂岩。 孙吴组（E3N2s）为一套河流相粗碎屑沉积。主要由灰色、黄褐色、灰黄色弱胶结砂砾 岩、砂岩夹灰绿色、灰色泥岩（粘土岩）组成，局部砂砾岩为铁质胶结或含铁质结核。 第四系主要为河流相沉积，沿河谷分布。主要由冲积砂、砂砾石、粉砂、亚粘土、亚砂 土、粉砂、砂、砂砾石等组成。 2.2 区域岩浆岩 区域内岩浆活动频繁，侵入岩出露较为广泛且类型复杂，主要由早古生代超镁铁质岩、晚 三叠世花岗质侵入岩、 晚三叠早侏罗世花岗质侵入岩及早白垩世花岗质侵入岩组成， 按侵入 时代由老到新分别为晋宁期、印支期和燕山期表 2.2。 2.3 区域构造 本区位于吉黑地槽褶皱系北部， 佳木斯隆起与张广岭褶皱带接壤部位北端。 北北东向的乌 拉嘎深断裂将本区分为鹤岗凸起和乌拉嘎断陷盆地两部分，区内褶皱构造与断裂构造发育。 第 2 章 成矿地质背景 8 2.3.1 褶皱构造 以元古代变质岩为变形体形成的马连站、中心沟复背斜及其间的复向斜，呈雁行式排列， 总体背、向斜轴走向为北东－南西。 1．马连站复背斜 马连站复背斜位于本区的北部， 自马连站至三间房附近被乌拉嘎断陷所截， 背斜核部由黑 龙江群下岩组组成，有蛇纹石化橄榄岩体产出，向两翼为黑龙江群上岩组组成。复背斜呈北东 －南西向延伸，其西南端有向南西西延伸之势。 2．中心沟复背斜 中心沟复背斜位于本区南部，背斜核部为黑龙江群上岩组，两翼为黑龙江岩群下岩组。沿 核部分