石湖金矿田

矿田位于阜平幔枝构造核心，马蓬花岗杂岩东侧，陈庄向斜西北翼(图4-10)，包括石湖-土岭和西石门-李家庄矿区，规模较大。本区出露的地层主要为太古界阜平群团泊口组和南营组片麻岩，由一套基性-中基性火山岩-碎屑岩-碳酸镁岩和基性-酸性变质岩组成。前者是主要的含矿围岩。

图4-10石湖-土岭矿区地质构造图

矿区地质构造早期以褶皱和韧性变形(Ar)为主，晚期以断裂(Mz)为主。后者是主要的控矿构造。石湖背斜向西北延伸30公里。轴线为团泊口组斜长片麻岩、变粒岩和斜长角闪石，两翼为黑云母斜长片麻岩夹南营组斜长角闪石。近南北向断层是一组压性和扭性断层。石湖-土岭矿区是一条长4公里、宽2公里的复合断裂带，有北西向断层叠加。结构面平缓波状，倾角60° ~ 90°，是石湖-土岭矿区的主要控矿构造。

矿田的总体构造轮廓是一个向东倾斜的背斜构造，断层发育在近南北向、北西向和东西向。东西向断裂穿过矿田，并使矿脉错位。101和否石湖矿区SN附近的102，并在土岭矿区西部SN附近错动了一些矿脉。该断裂可能形成于晚太古代区域褶皱晚期，燕山期仍有活动。SN-向断裂十分发育，大部分是矿田的直接控矿构造。土岭、石湖矿区主要有24号、28号、47号、101号、102号、116号矿脉。北西向断层的发育程度远低于分布在上述两个方向的断层。目前只看到石湖矿区规模较大的116号矿脉。

(2)矿床地质特征

1.矿床的规模、形状和产状

矿区已发现50多条含矿断层蚀变岩带。经勘探和开采证实，北西向116矿脉和近SN-向101矿脉均已成为中大型矿脉。最大断裂带101全长3200米，宽10 ~ 40米~ 40米，走向330° ~ 360°，东倾角55° ~ 80°。101矿脉共有8个矿体，其中101-4和101-2为主要矿体。101-4矿体存在于101脉下部靠近底板处，101-2矿体存在于101脉上部靠近顶板处。由于矿体严格受破碎蚀变带控制，矿体形态在平面和剖面上多呈扁豆状、层状、脉状。单个矿体沿走向和倾向有膨胀收缩、尖灭再现和分枝复合现象。主矿体具有向南卧的规律，侧倾角约40°。矿体在空间上与应时闪长玢岩脉有关。目前石湖金矿101号矿脉从600m至180m共发育9个中段，垂深450余米，沿走向向北缩短，向南延伸。260米、220米和180米的深中段已开挖至29号线以南。出露表明矿化连续性良好。

2.矿石组构特征

石湖金矿矿石成分复杂，主要金属矿物为黄铁矿、方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、斑铜矿、磁铁矿、自然金、银金矿、金银矿和自然银。非金属矿物主要有应时、绢云母、绿泥石、方解石、重晶石和高岭土。常见的矿石结构有自生颗粒结构、半自生-异形颗粒结构、溶蚀结构、交代残留结构、压碎结构、包裹体结构和乳滴结构。矿石构造包括块状构造、浸染状构造、角砾岩构造、点状构造和细脉。

3.矿化和蚀变特征

金的成矿过程可分为原生成矿期和表生成矿期。原生成矿期可分为四个成矿阶段:(1)自立方晶型的黄铁矿-硅质密集带(或乳状应时脉)阶段；(ii)金-异晶-他晶黄铁矿-灰白色应时阶段；㈢金-多金属硫化物-烟熏应时阶段；(ⅳ)瓷白应时-方解石阶段。第二、三阶段是金的主要成矿阶段，第三阶段含金量最高。与金矿化有关的围岩蚀变主要有黄铁矿化、硅化、绢云母化、钾碱化、绿泥石化和局部碳酸盐化、高岭土化等。蚀变的空间分布有两种类型:面状和线状。金有两种赋存状态。一种以独立的金矿物形式存在，如自然金、银金矿等。另一种属于亚显微金，其独立金矿物可分为断裂金、粒间金和包裹金，分别占40%、40%和20%。

与金矿化密切相关的围岩蚀变类型很多，包括硅化、绢云母化、钾长石化、绿泥石化、局部碳酸盐化和高岭土化。从矿化中心到两围岩，与矿化有关的围岩蚀变分带为:黄铁矿绢云母化带→强硅化绢云母化带→硅化绢云母化带→弱硅化(绿泥石)钾化带。然而，有时蚀变带不发达，缺少一种或几种蚀变类型。矿化强度与围岩蚀变中的绢云母化、硅化和钾含量呈显著正相关。

(3)成矿条件

通过对石湖金矿床及其外围金矿点矿物包裹体的测温，成矿温度范围主要为115 ~ 285℃，平均为196℃，说明主要成矿温度为中低温，但低于前人测得的成矿温度范围，为210 ~ 310℃。矿区应时包裹体以气相+液相为主，占865，438+0%，少量CO2包裹体，形态各异，以拉长型和椭圆形为主，范围5 ~ 65，438+05微米，平均7 μ m，包裹体气液比主要为65，438+00% ~ 30%。盐度为4.98% ~ 9.08% (NaCl)，平均值为8.04%。

包裹体流体相组成主要为Cl-SO2-4-Ca2+-Na+流体，具有以下特征(表4-13):

表4-13应时脉包裹体气液成分分析结果

注:中南大学，2007年。

1)的气相组成中，H2O含量较高，当时成矿流体富含水，表明成矿作用以热液充填为主，而不是气液充填交代作用。

2)气相成分富含CO2和CH4，无O2，表明成矿环境应为还原环境。

3)包裹体流体相中的阴离子主要是SO2-4、Cl-和NO-3，而不是F-，阳离子主要是Ca2+、Na+和K+，还有少量的Mg2+，这也证明了该矿区金主要以氯络合物和硫络合物的形式迁移。

4)成矿流体的Na+/K+可作为识别成矿流体来源的标志。岩浆热液的Na+/K+一般小于1，本矿区样品的Na+/K+为0.6 ~ 0.9，平均值为0.8，具有岩浆热液的特征。但样品中含有Cl-而不含F-，反映了地层流体(或天然雨水)的特征，表明有地层流体加入，进一步推断成矿流体为岩浆热液和地层流体(或天然雨水)的混合流体。

5)5)CO2包裹体的盐度相对较低，为4.98% ~ 6.2%(NaCl)，平均值为5.68；而气液两相包裹体的盐度略高，为7.73% ~ 9.08%(NaCl)，平均值为8.59，表明盐度较低。

(4)成矿物质来源

1.硫同位素

根据石湖金矿28个硫同位素的统计(表4-14)，该区矿脉的硫同位素组成除3个样品稳定在陨石硫的δ34S值附近外，其余均为低正。综上所述，本矿床的硫同位素具有以下特征:

表4-14石湖金矿硫同位素特征

1)硫同位素范围较窄，δ34S值为-2.15 ~ 5.037，平均值为1.40，范围为7.14。

图4-石湖金矿硫同位素组成频率分布图+01

2)黄铁矿δ34S变化幅度很小，比陨石硫略富集34S，属于正偏差型。

3)硫同位素直方图显示出明显的塔效应(图4-11)。表明该区硫同位素基本达到平衡，硫同位素来自原生硫，无明显同位素分馏效应，反映其成矿物质来源较深。

4)结合马蓬岩体为I型壳幔重熔型的特征，矿石硫的来源应来自地球深部。这也反映了成矿流体主要是岩浆热液的来源。

2.铅同位素

从表4-15中26件铅同位素测试结果可以看出，铅的变化范围为15.95438+0 ~ 18.099，平均值为16.443；207Pb/204Pb为15.134 ~ 15.535，平均值为15.247；208Pb/204Pb为36.601 ~ 37.825，平均值为37.109。三种蚀变岩中206Pb/204Pb为16.293 ~ 16.559，平均值为16.424；四种燕山期岩浆岩的206Pb/204Pb为16.365 ~ 16.1，平均值为16.475；207Pb/204Pb为15.094 ~ 15.294，平均值为15.182；208Pb/204Pb为36.915 ~ 37.251，平均值为37.100；四种变质岩中206Pb/204Pb的铅含量为15.821 ~ 17.376，平均值为16.708；207Pb/204Pb为14.987 ~ 15.179，平均值为15.117；208Pb/204Pb为36.738 ~ 40.01，平均值为38.172。

表4-15石湖金矿铅同位素组成

继续的

图4-12石湖金矿铅同位素演化图

将该区铅同位素组成投影在206Pb/204Pb-207Pb/204Pb图上(图4-12)可以看出，除1块矿铅外，其余25块矿铅、蚀变岩铅、岩脉铅和部分变质岩铅均落在地幔和下地壳演化线之间，表明矿铅落在地幔和下地壳演化线之间。为什么会出现这种多源的情况？实际情况也很好解释，因为像马蓬岩体和太行山这样大规模的燕山期岩浆侵入所需要的空间必然是巨大的，不可能简单地将已有的壳源物质向上或侧向推，而更可能的是除了顶顶外推之外，大量的原始壳源物质被吞噬，导致铅同位素在其演化曲线上多数落在下壳幔曲线之间，少数位于造山带曲线附近的一般规律。

3.氢、氧和碳同位素

根据已发表和实测的15样品(表4-16)，可知本区马蓬岩体和李家庄岩体的应时δ18O为9.0 ~ 11.2；金矿脉中应时的δ18O为11.4 ~ 13.8，δD为-79 ~-105。其中，岩浆岩的氧同位素值与原生水和岩浆水的变化范围一致，矿石的氧同位素值略大于原生水和岩浆水，而δD低于原生水和岩浆水。六个矿床的氢氧同位素平均值投影在δD-δOH2O图上(图4-13)。大部分点落在岩浆水区间(左下)附近，远离雨线，说明石湖金矿的热液来源应该是以岩浆水为主，并有其他来源的水加入。

图4-13石湖金矿田δD-δOH2O成分图

表4-16石湖金矿床氢、氧、碳同位素特征

注:1000 lnα= 3.38×106t-2-3.40(根据Clayton等，1972)。

矿石的氧同位素之所以大于岩浆岩，δD-δOH2O图上的点(图4-13)偏离岩浆水区域，是因为岩浆水的氧同位素与岩浆高温结晶的深成岩处于平衡状态，分馏效应很小，所以深成岩的δ18O与岩浆水一致。但随着深部矿液不断向浅部迁移，不可避免地增加了大气水的比例，导致同位素值向天水方向漂移。

此外，花岗岩的δ34S值约为2，马蓬岩体的87Sr/86Sr值为0.706783，上述δ18O值可以证实成矿流体的深源特征。

三种矿石的应时δ13C为-5 ~-3.5，平均值为-4.47；杨等(1991)测定了6种碳酸盐矿物的碳同位素(表4-17)，δ 13C值在-4.29 ~-5.903之间，平均值为-4.91。两者都接近初级碳(δ13C，-5 ~-8)。可以看出，该区δ13C值落在岩浆氧化碳和岩浆碳酸盐的碳同位素组成范围内。也说明矿区的碳酸盐化属于岩浆热液成因，即热液来自岩浆岩。

表4-17石湖金矿碳氧同位素组成

4.硅同位素

我们分析的四种矿石的应时δ30Si范围为-0.2 ~ 0.5(表4-18)，与中国和北美花岗岩的δ30Si相似，表明该区燕山期岩浆作用可能提供了一定量的硅。

表4-18石湖金矿硅同位素分析结果

5.稀有气体的同位素特征

东南部石湖金矿和西石门金矿7个样品分析结果见表4-19。从表4-19可以看出，矿石中黄铁矿的3He/4He含量范围为0.54×10-6 ~ 2.75×10-6，平均值为1.26×10-6；R/Ra为0.39 ~ 1.98，平均值为0.90；地幔中氦的比例为4.74% ~ 24.86%，平均值为11.25%。40Ar/36Ar为477 ~ 2060，平均值为1031.71，是现代大气值(40Ar/36Ar=295.5)的1.61 ~ 6.97倍。

结合硫、铅、碳、氢、氧同位素资料可以看出，石湖金矿床的成矿物质应来自地球深部，地幔流体参与了成矿作用。但在长距离迁移演化中，加入了壳源物质，或者在上升过程中出现了明显的脱气现象和放射性4He(壳源物质)。

表4-19石湖金矿氦氩同位素特征

注:*为黄铁矿中3He/4He与空气中3He/4He的比值(Ra:空气中3He/4He = 1.40×10-6)。