华北克拉通南缘是我国重要的金矿产地,发育大量中生代脉状金矿床,和少量角砾岩型金矿床。前人对该区金成矿作用开展了大量的研究,取得了一系列重要进展。目前对于角砾岩型金矿床一般认为是岩浆热液成因,但是对区内主要的脉状金矿床是属于造山型金矿床还是与克拉通破坏作用相关的岩浆热液型金矿床则一直存在争议。针对这一关键科学问题,本文以华北克拉通南缘典型的脉状金矿床(东桐峪金矿)和角砾岩型金矿床(祁雨沟金矿)为研究对象,在详细的野外地质观察和岩相学研究基础上,对两个金矿床开展了系统的成矿年代学、流体地质学和矿床地球化学的综合对比研究,探讨两者的联系与区别,厘清脉状金矿床的成因问题并完善区域金成矿规律。东桐峪脉状金矿床和祁雨沟角砾岩型金矿床分别位于华北克拉通南缘小秦岭金矿集区和熊耳山金矿集区。两个矿床金矿体均主要赋存于晚太古代-古元古代太华群变质岩中。东桐峪金矿床以脉状矿化为主,矿区发育多条东西向含金石英黄铁矿脉,矿体严格受脆-韧性构造控制;祁雨沟金矿以角砾岩型矿化为主,矿区内发育数个大型含金角砾岩筒,金矿化主要呈胶结物形式胶结围岩角砾,还有少量脉状矿化和赋存于蚀变花岗岩体中的角砾状和脉状矿体。野外地质特征和矿物共生组合显示东桐峪金矿、祁雨沟金矿角砾岩型矿体和蚀变花岗岩型矿体从早到晚均至少经历了4个成矿阶段。东桐峪金矿为:石英-粗粒黄铁矿阶段、石英-细粒黄铁矿阶段、石英多金属硫化物阶段和石英-方解石碳酸盐阶段;祁雨沟金矿角砾岩型矿体为:钾长石-石英-黄铁矿阶段、石英-细粒黄铁矿阶段、石英-多金属硫化物阶段和石英-方解石碳酸盐阶段;祁雨沟金矿蚀变花岗岩型矿体为:石英-磁铁矿(赤铁矿)-黄铁矿-辉钼矿阶段、石英-细粒黄铁矿阶段、石英-多金属硫化物阶段和石英-方解石碳酸盐阶段。东桐峪金矿的围岩蚀变以绢云母化、黄铁矿化、硅化等中-低温蚀变为主。祁雨沟金矿角砾岩型矿体和蚀变花岗岩型矿体具有相似的围岩蚀变特征,均是以钾长石化、绿帘石化、绢云母化、黄铁矿化等中高温蚀变为主。东桐峪金矿床与主成矿阶段金属硫化物密切共生的热液独居石U-Pb年龄为127.1±2.2 Ma(MSWD=0.74),祁雨沟金矿角砾岩型矿体中与载金黄铁矿密切共生的热液榍石的U-Pb年龄为129.9±1.6 Ma(MSWD=1.3),二者在误差范围内完全一致,表明东桐峪金矿床和祁雨沟金矿床都形成于早白垩世。结合区域已发表的可靠成矿年代学数据显示华北克拉通南缘金矿床主要形成于~130Ma左右,与同期古太平洋板片俯冲、滞留和回撤所引起的华北克拉通板块岩石圈大规模伸展减薄的时代一致。岩相学观察、电子探针主量元素分析和LA-ICP-MS微量元素分析表明,东桐峪和祁雨沟金矿床金的赋存形式包括可见金和不可见金两类。其中以可见金为主,包括自然金、银金矿和含金碲铋化物的形式,沿早期黄铁矿裂隙充填分布,或被石英-多金属硫化物阶段硫化物包裹。不可见金则以含金显微矿物包体为主包裹于硫化物中。祁雨沟金矿蚀变花岗岩型矿体中还存在少量的晶格金赋存于黄铁矿中。电子探针分析表明,东桐峪和祁雨沟金矿床中碲化物以碲金矿、碲金银矿、碲银矿和碲铅矿为主。含铋硫盐以碲铋矿、铋碲矿、针硫铋铅矿和辉铋矿为主,发育少量自然铋。结合碲铋化物的成分和成矿温度,估算出对应成矿流体的碲逸度为-12.72<-6.4,硫逸度为-11.42<-6.8。根据辉铋矿系列矿物中碲铋相对含量和矿物共生组合判断碲铋化物形成于相对还原的环境。流体包裹体研究和硫化物微量元素分析表明,东桐峪金矿床的成矿流体为一套中低温(集中于240~300℃)、低盐度(集中于4-8 wt.%Na Cl equiv)富含CO₂的流体,成矿流体中富含Ni、Cu、Zn、Pb、Ag、Te、Au、Bi等元素。与赋存于沉积地层中的造山型金矿普遍富As显著不同,东桐峪金矿黄铁矿中As含量很低,且Au-As相关性不明显,表明As对Au的富集效应较弱。祁雨沟金矿角砾岩型矿体成矿流体为一套中高温(集中于300~360℃)、中低盐度(12~16 wt.%Na Cl equiv)、富含CO₂的流体。黄铁矿LA-ICP-MS微量元素分析结果显示成矿流体富含Co、Ni、Cu、Zn、Pb、Ag、Te、Au、Bi等元素。角砾岩型矿体中的黄铁矿同样贫As,表明Au的富集与As关系不大。祁雨沟金矿蚀变花岗岩型矿体的成矿流体同样为一套中高温(集中于320~360℃)、中低盐度(10~16 wt.%Na Cl equiv)、富含CO₂的流体。黄铁矿LA-ICP-MS微量元素分析结果表明金主成矿阶段流体富含Co、Ni、Cu、Zn、Pb、Ag、Te、Au、Bi等元素。值得注意的是蚀变花岗岩型金矿体石英-细粒黄铁矿阶段的黄铁矿含有大量的As和Sb。结合矿物共生组合,作者认为可能是该阶段成矿流体偏氧化,提高了黄铁矿容纳As元素的能力所致。东桐峪金矿和祁雨沟角砾岩型金矿中的石英在CL和SEM-CL下表现出多世代性,结合石英SIMS原位O同位素分析表明,金主成矿期成矿流体来源于岩浆水(δ¹⁸O_fluid:6.25~7.60‰)。两个矿床中的黄铁矿在红外显微镜下同样表现出多世代性,结合黄铁矿微量元素特征和石英原位O同位素分析,认为东桐峪金矿和祁雨沟角砾岩型金矿均存在多阶段流体成矿作用;大气水在早阶段便参与到成矿过程中。东桐峪金矿和祁雨沟金矿角砾岩矿体、蚀变花岗岩矿体的S同位素组成变化范围较大(-12.1~10.3‰),但金主成矿期的δ³⁴S值较为集中(-2.4~2.4‰),表现出岩浆来源S特征。东桐峪金矿和祁雨沟角砾岩型金矿的Pb同位素组成较为相似²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb、²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb、²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb比值分别分布于:17.03~17.31、15.36~15.43、37.51~38.00。两个矿床的Pb同位素组成同样大致落于华北克拉通岩石圈地幔Pb同位素增长线130Ma上,与区域上同时期有幔源物质加入的基性岩墙的Pb同位素组成较为相似,部分分析点向太华群Pb同位素分布区域偏移。结合东桐峪金矿床和祁雨沟角砾岩型金矿床的S-Pb同位素认为,两个矿床的成矿物质均来源于幔源岩浆,成矿过程中可能有少量围岩物质的混入。值得注意的是,Pb同位素特征表明古生代-早中生代扬子克拉通地壳北向俯冲、脱挥发分及交代作用可能在华北克拉通南缘形成了富金的岩石圈地幔,并为早白垩世大规模金成矿作用提供了成矿物质。尽管祁雨沟金矿床成矿温度和盐度稍高于东桐峪金矿床,二者硫化物微量元素和S同位素也存在些许差异,但东桐峪金矿床与祁雨沟金矿床具有相同的成矿时代和成矿动力学背景,金属赋存形式,成矿流体的组成和性质以及成矿流体和物质来源,表明东桐峪脉状金矿床与祁雨沟角砾岩型金矿均属于岩浆热液有关的金矿床。成矿位置和成矿环境可能是导致二者在成矿温度、盐度以及黄铁矿微量元素和S同位素存在差异的根本原因。结合区域其他金矿床已有的地质、矿化和年代学资料,本文认为华北克拉通南缘晚中生代金矿床是具有相似成矿物质和流体来源,与克拉通破坏相关的岩浆热液型金矿床,其成矿模型为:晚中生代时期,受古太平洋板块西向俯冲以及回撤的影响,使得华北克拉通东部陆块岩石圈地幔强烈伸展减薄,岩石圈地幔发生部分熔融形成大量的中基性岩浆岩,为华北克拉通南缘金矿床提供热、流体以及Au等成矿物质,这些成矿物质随流体到达地壳浅部后在不同环境中形成了不同矿化形式的金矿床。