一、成矿地质背景
长城金矿位于迁安市北东约21km处,区域出露太古宇变质深成岩、古元古界至中生界等多套地层。冷口盆地构造运动频繁,褶皱构造有五道河—冷口复向斜,断裂构造主要为NW向和NENNE向2组。区域内火山活动频繁,岩浆岩侵入与金及多金属成矿关系密切。
二、矿床地质特征
(一)地层
矿区位于冷口断裂带及其北侧,出露地层由老至新依次为长城系、蓟县系、侏罗系、第四系,其中蓟县系杨庄组为含矿层位,蚀变白云岩是主要赋矿围岩。
(二)构造及岩浆岩
矿区位于冷口断裂北部,构造发育,多条北西走向断裂控制矿体,岩浆活动以闪长玢岩脉侵入为主,北部出露的燕山期岩体与金矿形成可能有关。
(三)矿体及矿石特征
矿体特征:共发现8条构造蚀变带,矿体形态及产状受断裂或构造破碎蚀变岩带控制,全区累计圈定65条金矿体,各矿带规模不同。

矿石特征:矿石类型主要有黄铁矿化泥晶白云岩型等3种;矿石结构与岩性有关,构造均为块状构造。

(四)围岩蚀变
区内围岩蚀变主要有硅化等,硅化是金矿化重要标志,铁白云石化分布广泛,褐铁矿化黄铁矿化在白云岩和闪长玢岩中均有出现,重晶石化反映成矿早阶段成矿流体环境。
(五)成矿期
分为热液期和表生氧化期,热液期又分三个阶段,是金矿主要形成时期;表生氧化期矿石多氧化成松散土状。

三、样品测试分析
(一)样品采集及分析方法
采集60件样品进行矿物学及地球化学分析,包括闪长玢岩脉和蚀变白云岩样品,在不同机构完成多种分析测试。
(二)实验结果
电子探针分析:黄铁矿是主要载金矿物,其次是毒砂,黄铁矿中部分元素含量有成因意义,暗示流体深源或岩浆来源。

扫描电镜分析:金矿物为银金矿,赋存状态多样,除少量显微金外,存在较多“不可见金”。

包裹体测温:采集样品磨制包裹体薄片进行测试,不同成矿阶段包裹体特征不同,成矿流体温度、盐度和成矿深度有变化。

氢氧同位素示踪:分析表明主成矿阶段成矿流体来自岩浆水混合大气降水,岩浆活动参与成矿过程。
碳、氧同位素:分析结果表明成矿流体中碳具有混合来源,主要为围岩海相碳酸盐岩溶解作用产生的C,有少量花岗岩提供的C。
硫同位素:黄铁矿S原位同位素分析结果显示矿石中黄铁矿的δ34S值有一定范围,表明成矿物质硫来源复杂。

四、探究
(一)成矿流体
从包裹体测温、C - O - H同位素、S同位素三方面研究,表明长城金矿形成于浅成环境,属于中—低温度低盐度流体体系,成矿流体来源复杂,主成矿阶段成矿流体来自岩浆水混合大气降水,成矿物质主要来自岩浆,少量来自地层。

(二)成矿作用
长城金矿受断裂及破碎带控制,闪长玢岩脉与金成矿关系密切,可能提供金成矿物质。成矿时代为早白垩世早期,深部壳 - 幔混合的岩浆流体沿深大断裂上升形成成矿流体,在构造有利部位形成不同类型金矿。该矿床与美国卡林型金矿和黔桂滇卡林型金矿有相似和特殊之处,初步认为其成因类型是与隐爆角砾岩型金矿床有关联的深部浅成岩浆柱前锋液压致碎(裂)构造蚀变岩型金矿床,也可认为是类卡林型金矿。
五、结论
1. 长城金矿形成主要受北西向断裂构造控制,赋矿地层为杨庄组蚀变白云岩,成矿期划分明确,热液期是主要成矿时期。
2. 矿区黄铁矿是主要载金矿物,含金矿物以微细浸染型、“不可见金”为主,成矿流体属于中—低温度低盐度体系。
3. 氢氧同位素表明成矿流体为岩浆流体混合大气水或层间水,碳氧硫同位素表明成矿物质来源复杂,温度、压力降低和流体沸腾是金沉淀主要机制。
4. 成矿时代为早白垩世,与闪长玢岩类或肖营子复式花岗岩体有密切空间关系,明确了矿床成因类型。