东北地区金矿成矿规律及找矿方向

Metallogenic regularity and prospecting direction of gold deposits in Northeast China

摘要

金矿是一种重要的贵金属矿产,也是东北地区优势矿产之一。东北地区金矿资源丰富,分布具有明显的区域性集中趋势,是我国岩金尤其是砂金的重要产区。本文系统收集和整理了已有东北地区金矿地质资料,全面总结了东北地区金矿资源禀赋、矿床类型、时空分布规律、成矿演化,指出了进一步的找矿方向。综合金矿床的工业类型和成因类型,将东北地区金矿床分为砂矿型、岩浆热液型、陆相火山岩型、变成型和受变质型、斑岩型、叠加型及成因暂时未查明的流体型等类型。岩金主要分布于华北成矿省辽东成矿带、华北陆块北缘东段成矿带,吉黑成矿省小兴安岭—张广才岭成矿带、吉中—延边成矿带,大兴安岭成矿省东乌珠穆沁旗—嫩江成矿带等;而砂金主要分布于黑龙江省三江沿岸,大兴安岭成矿省东乌珠穆沁旗—嫩江成矿带、吉黑成矿省佳木斯—兴凯成矿带、小兴安岭—张广才岭成矿带等。东北金矿具有多旋回、多期次成矿的特点,按其规律可划为太古宙、元古宙、加里东期、华力西期、印支期、燕山期、喜马拉雅期等7个成矿期。划分了13个成矿系列,22个成矿亚系列,22个三级预测区,显示出良好的成矿条件和找矿前景。

关键词

金矿 / 成矿规律 / 矿床类型 / 找矿方向 / 东北地区

Key words

gold deposits / metallogenic regularity / deposit types / prospecting direction / Northeast China

0 引言

中国东北地区是传统的金矿产区,一批典型金矿(团结沟、老柞山、多宝山、夹皮沟、二道甸子、海沟、小西南岔、柏杖子、排山楼、猫岭、五龙等)的成功勘探和研究成果^[1⇓⇓-4],为全国金矿勘查做出了示范,或写入教科书,抑或作为典型案例写入金矿勘探规范(黑龙江团结沟、东风山、兴隆沟、桦南,吉林夹皮沟、二道甸子、刺猬沟,辽宁五龙金矿等都被作为典型实例收录到地质行业标准DZ/T 0205—2002《岩金矿地质勘查规范》),对提高全国金矿的研究程度和找矿水平作出了历史性贡献。

1 东北金矿的资源特征

黑龙江省素有“金镶边”和“沿江数千里,无处不有金”之美称,金矿资源丰富,属黑龙江省优势矿种之一,尤其是砂金矿储量居全国首位,金矿主要分布于呼玛、黑河、漠河、嘉荫、萝北、伊春、鹤岗、桦南、穆棱、林口、东宁等地。吉林省大中型金矿床较少,小型矿床及矿点居多,主要分布在东南部山区,集中分布在吉林、四平、通化、白山及延边等地区。辽宁省金矿数量较多,以岩金为主,分布于营口、丹东、朝阳、阜新、抚顺、葫芦岛、锦州等地。

本文所用矿产地数量、资源储量等数据来源于中国地质科学院矿产资源研究所2020年“中国矿产地质志”项目。在充分搜集各地百年来尤其是1949年中华人民共和国成立以来勘查、研究成果资料的基础上,按照《中国矿产地质志·省级矿产地质志研编技术要求》,对各矿产地的自然属性和地质特征进行了梳理。设在一个地区,矿产地数量有N处,矿产资源量有M,该地区的面积为S,可以分别将N/S、M/S 作为表征成矿密度MD与成矿强度MI的指标^[5],见公式(1)、公式(2)。

(1)

MD=N/S

(2)

MI=M/S

式中:N为某地区矿产地数量;S为某地区面积,km²;M为某地区矿产资源量,t;MD为单位面积矿产地数量即成矿密度,个/km²;MI为单位面积矿产资源量即成矿强度,t/km²。

截至2022年底(表1),东北黑龙江、吉林、辽宁三省的金矿产地775处,其中黑龙江337处,吉林232处,辽宁206处;探明金矿资源储量2 051.24 t,其中黑龙江765.71 t,吉林641.61 t,辽宁643.92 t。无论是矿产地数量还是资源储量,总体上均呈北多南少态势,但各省面积不同,就成矿密度而言,黑龙江、吉林和辽宁分别为7.12处/10⁴ km²、12.38处/10⁴ km²和13.92处/10⁴ km²,就成矿强度而言,黑龙江、吉林和辽宁分别为16.19 t/10⁴ km²、34.24 t/10⁴ km²和43.55 t/10⁴ km²。可见,无论是成矿密度还是成矿强度,均是黑龙江<吉林<辽宁,表明南部的辽宁比北部的黑龙江更具有资源优势。此外,如果不考虑砂金矿,仅就岩金矿床而言,这一规律更加明显。但这只是就已经探明的金矿资源而言,黑龙江的工作程度显著低于辽宁。就岩金矿的品位而言,黑龙江平均为6.984 g/t,要略高于辽宁的6.612 g/t,与工作程度及开发利用的成本因素也是吻合的。

相当于全国来说,东北三省的矿产地个数占全国的14.49%,成矿密度为9.58处/10⁴ km²,远远高于全国平均值(5.59处/10⁴ km²);探明的金矿资源储量占全国的9.22%,成矿强度为25.37 t/10⁴ km²,高于全国平均值(21.94 t/10⁴ km²)。

2 东北金矿的矿床类型

东北地区既有众多的岩金矿床也有星罗棋布的砂金矿,岩金资源储量1 625.84 t,砂金425.39 t。岩金资源储量在黑龙江、吉林和辽宁分别为388.41 t、609.06 t和628.37 t,黑龙江较少,吉林和辽宁接近,但黑龙江的砂金储量比吉林或辽宁要多出十多倍(表1)。

黑龙江省是我国砂金矿产资源最丰富的省份之一。全省已查明砂金矿产地211处,其中超大型矿床1处,大型矿床9处,中型矿床34处,小型矿床111处;查明砂金资源储量达377.29 t,占全省黄金资源总量的46.94%,几乎与岩金矿床的资源储量平分秋色。黑龙江砂金矿的成矿密度和成矿强度也明显高于吉林和辽宁。砂金矿主要分布在上黑龙江成矿带、新巴尔虎右旗—根河成矿带、东乌珠穆沁旗—嫩江成矿带、小兴安岭—张广才岭成矿带、佳木斯—兴凯成矿带。地域上主要分布在漠河、呼玛、黑河、嘉荫-萝北、佳木斯-桦南、牡丹江-东宁6个砂金集中区内,以黑龙江、松花江、绥芬河水系为主河谷的各级支谷中,成矿作用以冲积型砂金矿为主。至2002年底,黑龙江全省砂金矿已全部禁采。黑龙江的伴生金矿资源总量也不少,但主要集中在嫩江县多宝山铜钼矿床(伴生金储量80.381 t,品位0.14 g/t)等少数几个斑岩型铜金矿床中。可见,从金矿资源储量的结构看,黑龙江以砂金和伴生金为主,二者合计超过岩金。从黑龙江到吉林再到辽宁,岩金与砂金的储量之比从1.026上升到18.713再上升到23.205。这一方面体现在砂金在黑龙江的独特地位,另一方面也说明从北到南,随着地形地势逐渐趋于平缓,剥蚀程度逐渐升高,南方的夷平区以寻找岩金矿为主。

就岩金矿床而言,东北地区的金矿类型主要有岩浆热液型(黑龙江省黑河市争光、漠河县砂宝斯、逊克县东安,吉林省安图县海沟、白山市江源区金英、桦甸市二道甸子、珲春市小西南岔,辽宁省丹东市五龙、凤城市白云、凌源市柏杖子)、变成型和受变质型(吉林桦甸夹皮沟、老金厂,辽宁阜新排山楼、清原红透山)、斑岩型(黑龙江嘉荫团结沟)、叠加型(黑龙江勃利老柞山)及成因暂时未查明的流体型(辽宁盖州猫岭)等。需要指出的是,对于岩浆热液型金矿,有的与陆相火山热液型难以区分,如小西南岔;对于变成型金矿,有的与叠加型金矿也难以区分,如夹皮沟、老金厂和排山楼等均可能在前寒武纪、加里东期等早期变质成矿的基础上叠加有燕山期的成矿作用。因此,本次所取的“矿床类型”在很大程度上保留了习惯性用法,但在矿床成矿系列的厘定时更多地采用了其最终成矿的时代或最重要的成矿时代,尽可能避免将同一个矿床划入到不同的矿床成矿系列中(表2)。

3 东北金矿的成矿规律

3.1 东北金矿的空间分布规律

东北的金矿主要分布在吉黑成矿省、大兴安岭成矿省和华北成矿省(表3)。其中,在大兴安岭成矿省的上黑龙江(边缘海)Au-Cu-Mo成矿带(Ⅲ-46)中赋存有黑龙江漠河砂宝斯金矿床和呼玛达拉罕-韩家园子-兴隆沟砂金矿田,在东乌珠穆沁旗—嫩江Cu-Mo-Pb-Zn-W-Sn-Cr成矿带中赋存有黑龙江黑河争光金矿床(多宝山—黑河成矿亚带,Ⅲ-48①)^[6]。

在吉黑成矿省,小兴安岭—张广才岭Fe-Pb-Zn-Cu-Mo-W成矿带中赋存有黑龙江逊克县东安金矿床(Ⅲ-52①)和吉林珲春市小西南岔金铜矿床及柳树河子砂金矿床(Ⅲ-52②),佳木斯—兴凯(地块)Fe-Au-P-石墨-夕线石成矿带中赋存有黑龙江勃利老柞山金矿床、嘉荫团结沟(乌拉嘎)金矿床及桦南县桦南砂金矿床(Ⅲ-53),吉中—延边(活动陆缘)Mo-Au-As-Cu-Zn-Fe-Ni-W成矿带中赋存有吉林桦甸二道甸子金矿床(吉中成矿亚带,Ⅲ-55①)和吉林安图海沟金矿床(延边成矿亚带,Ⅲ-55②)。

在华北成矿省,辽东(隆起)Fe-Cu-Pb-Zn-Au-U-硼-菱镁矿-滑石-石墨-金刚石成矿带的铁岭—靖宇成矿亚带(Ⅲ-56①)赋存有吉林桦甸的夹皮沟金矿田和老金厂金矿床,太子河—浑江成矿亚带赋存有吉林白山江源区的金英金矿床(Ⅲ-56②),营口—长白成矿亚带(Ⅲ-56③)赋存有辽宁省凤城市白云金矿、丹东市五龙金矿及盖州市平庄猫岭金矿。在华北陆块北缘东段Fe-Cu-Mo-Pb-Zn-Au-Ag-Mo-U-磷-煤-膨润土成矿带赋存有辽宁阜新的排山楼金矿(内蒙古隆起东段成矿亚带,Ⅲ-57①)和辽宁凌源的柏杖子金矿(燕辽成矿亚带,Ⅲ-57②)。

3.2 东北金矿的时间分布规律

东北地区的金矿具有多旋回、多期次成矿的特点^[7]。最新的金矿就是当今仍然在形成的砂金矿床,包括黑龙江流域的黑龙江呼玛县达拉罕-韩家园子-兴隆沟砂金矿田、黑龙江支流松花江流域的黑龙江省桦南县桦南砂金矿床以及图们江流域的吉林珲春市柳树河子砂金矿床等。最古老的金矿床可能就是吉林桦甸的夹皮沟金矿田,其中除了中生代甚至还有古生代等不同时期成矿作用的叠加、改造之外,在太古宙时期可能就发生了金的原始富集,甚至还达到了相当大的规模,其容矿围岩钾质花岗岩、闪长质片麻岩及花岗闪长岩的锆石年龄为2 523~2 505 Ma^[8],但这可能仍然是变质年龄。含金的红透山铜矿区辉绿岩脉的锆石年龄为2 534 Ma。龙岗岩群的年龄要早于2 972 Ma。因此,太古宙就已经发生金成矿的可能性难以排除。东北也是我国最早发生金成矿作用的地区。

进入元古宙,在辽宁盖州猫岭金矿的毒砂中记录有(2 316±140) Ma的Re-Os等时线年龄^[9],在盖州大东沟金矿的花岗闪长岩中记录有(2 147±10) Ma的锆石年龄^[10],在阜新排山楼金矿的金矿石中记录有(2 105.2±10.4) Ma的石英氩氩法年龄^[11],在吉林夹皮沟金矿的含金石英脉中记录有1 864~1 800 Ma的K-Ar年龄^[12]。这些都说明到了古元古代,夹皮沟、猫岭、大东沟、排山楼等多个金矿就已经开始形成。在中元古代的长城纪(1 800~1 400 Ma),金成矿的线索不明显,意味着成矿可能处于“宁静期”,而在蓟县纪(1 400~1 000 Ma),除了在夹皮沟等“老矿区”出现1 334 Ma^[12]等K-Ar年龄之外,在辽宁丹东的四道沟、凤城的白云、小佟家堡子以及吉林桦甸的二道沟、抚松的西林河等重要矿区出现了属于该时期的K-Ar年龄^[13-14],说明金的成矿作用又趋于活跃。在新元古代(1 000~543 Ma),除了辽宁白云金矿区有伟晶岩、辉绿岩形成之外,金的成矿事件尚未发现。

进入加里东构造-岩浆旋回期(543~410 Ma),成矿作用又趋于活跃,以黑龙江多宝山大型伴生金矿最为典型,在争光金矿及黑龙江宁安市的英城子金矿、嫩江县的铜山铜金矿、鹤岗市的东风山铁-金矿区也有不少的早古生代锆石年龄、硫化物Re-Os年龄及石榴子石Sm-Nd等时线年龄数据^[15⇓-17],说明加里东期金的成矿作用在多宝山、争光一带达到一个小高潮并可能波及黑龙江的东部地区,但并未延展进入到吉林和辽宁。

进入华力西构造-岩浆旋回期(410~250 Ma),仅仅从同位素年代学的角度考察(东北地区搜集到的与金矿成矿有关的同位素年龄数据共504个),黑龙江的争光、老柞山、五道沟、新立、平顶山、跃进山、三道湾子等不同规模、不同类型的金矿区均有晚古生代岩浆活动的年龄数据,在吉林的海沟、小西南岔、夹皮沟及板庙子也有,在辽宁凤城的白云金矿,也有显示。这说明华力西期的岩浆活动点多面广,地壳进入“活化期”,对金矿的形成可能起了重要的作用。

进入印支构造-岩浆旋回期(250~205 Ma),东北地区的岩浆活动和成矿作用继续活跃,但空间上发生了转移,有别于华力西期的特点。表现为:记录有印支期岩浆活动和成矿作用发生的矿区主要在黑龙江和辽宁,吉林偏少,“两头活跃”;按时间先后,各地波状起伏,没有哪里先哪里后的规律。其中,在黑龙江的大兴安岭区有骆驼场金矿,黑河市有小多宝山铜金矿,呼玛县有富拉罕岩金矿,嘉荫县有平顶山金矿,嫩江县有孟德河金矿、铜山铜金矿、多宝山铜金矿、争光金矿,宁安市有英城子金矿;在吉林,桦甸市有夹皮沟金矿,珲春市有杨金沟金矿、小西南岔金铜矿;在辽宁,凤城有小佟家堡子金矿、青城子铅锌银金矿、白云金矿,盖州有猫岭金矿,凌源有毛家店金矿和柏杖子金矿。这些金矿大部分在华力西期并不活跃。

进入燕山期,同位素年代学数据更多,占58%,一方面说明对燕山期成岩成矿作用研究程度高,另一方面也说明燕山期的岩浆活动和成矿作用的确“普遍”而“漫长”,尤其是从205 Ma到100 Ma的时段,同位素年龄数据的分布是均匀的,没有大起大落的变化,而在燕山晚期从100 Ma到65 Ma的这35 Ma时段,除了在辽宁的五龙金矿仍然有岩浆活动之外,似乎又一次进入成矿作用和岩浆活动的“静默期”。

在205~100 Ma的成矿高峰期,留下成岩成矿年代学记录的金矿主要有:黑龙江宝清县的跃进山,勃利县的老柞山,东宁县的金厂,黑河市的多宝山、大新屯、北大沟、三道湾子、上马场,呼玛县的旁开门,虎林市的先锋北山,鸡东县的西山林场,嘉荫县的团结沟、连珠山,嫩江县的永新、争光,逊克县的东安、高松山等;吉林省桦甸市的夹皮沟、六批叶沟,珲春市的小西南岔,汪清县的刺猬沟、九三沟、闹枝、新田,延边按图的海沟,长春的兰家;辽宁省大连的庄河,丹东的五龙、三股流,凤城的小佟家堡子、青城子、白云,阜新的排山楼,盖州的猫岭、大东沟,建平县的烧锅营子,宽甸的沙窝沟,凌源的柏杖子、毛家店,清远的开封沟等。由于同位素数据繁多,此不赘述。

进入喜马拉雅旋回期,除了第四纪的砂金矿之外,个别地区也有第三纪砂金矿的形成,但在小西南岔金铜矿、五龙金矿、白云金矿及青城子铅锌金银矿区,仍然有斑状花岗岩、花岗闪长岩、辉绿岩、辉长岩等侵入岩形成,而这些矿区岩体中磷灰石的U-Pb年龄可能意味着区域性构造抬升与剥蚀事件^[18]。

3.3 东北金矿成矿系列

矿床的成矿系列,指在一定的地质历史时期或构造运动阶段、一定的地质构造单元及构造部位,与一定的地质成矿作用有关而形成的一组具有成因联系的矿床的自然组合^[19]。根据东北地区金矿的成矿特征和空间分布规律、时间分布规律,据《中国成矿体系与区域成矿评价》对全国矿床的成矿系列的厘定,可将东北地区的主要金矿床归属于13个矿床成矿系列(组),22个矿床成矿亚系列(表3)。

4 东北金矿的找矿方向

东北地区金矿三级预测区共22个,预测资源储量达到大型规模的18个,其中预测资源储量大于500 t的预测区1个(辽宁盖县猫岭),500~100 t的预测区3个(辽宁凤城县小佟家堡子、黑龙江七台河市老柞山、黑龙江逊克县东安),50~<100 t的预测区7个(吉林临江市荒沟山金矿、黑龙江嘉荫县团结沟、黑龙江呼玛县兴隆沟、吉林桦甸县夹皮沟-金城洞、吉林汪清县五凤-杜荒岭、黑龙江黑河市三道湾子、辽宁清原县韩家堡子-清原县下大堡),20~<50 t的预测区7个(表4),显示了东北地区的金矿具有良好的找矿前景。金矿产预测类型有与侵入岩有关的热液型、陆相火山岩型、绿岩建造型、砂岩型、微细浸染型、变碎屑岩地层中热液型等^[20⇓-22]。

(1)在传统金矿类型上,无论是砂金矿还是岩金矿都具有良好的找矿前景,尽管砂金矿的开发利用已经随着环境保护力度的加大而受到限制,但砂金矿分布区往往是寻找岩金矿的重要地区。这在黑龙江成矿带的多宝山、争光一带以及吉林东南部的珲春河一带均有很好的成功经验。

(2)在新类型或不常见类型方面,一些尚未发现大型以上金矿的类型值得重视。如,黑龙江虎林四平山岩金矿床为典型的热泉型金矿床,金矿化主要与酸性火山岩有关,深部火山通道和张性断裂及构造交汇处,既是热泉通道也是寻找热泉型金矿床的重要远景区^[23]。再比如,辽宁水泉金矿床是辽西地区典型的构造角砾蚀变岩型矿床,中型规模;闪长岩体为金矿化富集提供初始物源,后期花岗斑岩再次提供金质来源,并为金的成矿过程提供热源,断裂构造为金富集成矿提供容矿空间,形成控矿标志体——角砾岩石英网脉含矿带;其矿源层、含矿带、矿体经钻探验证均往深部连续存在且未封闭,显示深部资源潜力大^[24-25]。

(3)在老矿区深部找矿方面,无论是夹皮沟还是五龙金矿等,都通过多年来的实践证明其良好的找矿前景。老矿山的就矿找矿仍然是东北地区金矿找矿突破的现实而有效的途径。

(4)根据矿床成矿系列的系统论观点,在一些不是以金矿为重点的工作区尤其是老矿区,值得开展以金矿为重点的找矿工作。无论是黑龙江多宝山以铜为主的矿区、矿田,还是以铅锌矿为特色的辽宁青城子矿集区,都找到了独立的金矿,意味着金矿的找矿前景良好。而吉林的山门大型银矿,一开始也是从找金矿、有色金属矿床开始的,重新开展金矿的找矿工作很有必要。

5 结论

(1)中国东北金矿床虽以小型居多,但大中型金矿床的资源储量约占80%。矿床类型虽以岩金为主,但砂金更具特色,黑龙江的砂金资源储量处于全国首位。东北金矿床的成矿密度与成矿强度均高于全国平均值。

(2)金矿床在空间上具有明显的区域性集中趋势,集中于小兴安岭—张广才岭成矿带、辽东(隆起)成矿带、东乌珠穆沁旗—嫩江成矿带等;金矿床在时间上具有多旋回、多期次成矿的特点,在燕山期大规模成矿,矿床数和资源储量均居主要地位,其次为喜马拉雅期和印支期。

(3)划分了13个成矿系列,22个成矿亚系列,22个三级预测区,预测金属量近百吨,找矿前景良好。要重视在传统金矿类型、新类型或不常见类型、老矿区深部等发现新矿体的可能,利用矿床成矿系列理论,加强有找矿潜力的现有矿山和成矿强度较高矿山的深部、边部及外围地质勘探找矿工作。东北地区金矿找矿潜力还很大,有望取得金矿的找矿突破。

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基金资助

科学技术部科技基础资源调查专项(2022FY101702)

长安大学中央高校基本科研项目(300102272504)

中国地质调查局中国矿产地质志项目(DD20221695)

中国地质调查局中国矿产地质志项目(DD20190379)

中国地质调查局中国矿产地质志项目(DD20160346)