豐寧滿族自治縣鑫潤金礦地質(zhì)特征及成因類型

白玉濤 李建峰 王 遷

(河北省地礦局第六地質(zhì)大隊 石家莊 050081)

1 成礦地質(zhì)背景

1.1 大地構(gòu)造位置

本區(qū)大地構(gòu)造位置處于中朝準地臺(I2)、燕山臺褶帶()、承德拱斷束()、東卯斷塊()構(gòu)造單元與大廟穹斷束()構(gòu)造單元的銜接部位。此處又是豐寧—隆化、紅石砬—大廟EW 向區(qū)域斷裂帶西部延伸部位,烏龍溝—上黃旗NNE 向區(qū)域斷裂上黃旗段的南延部分(湯河口—塔黃旗段NE向斷裂的邊部)。

1.2 地層

區(qū)域出露地層有新太古界單塔子群白廟組(Arb)、雙山子群茨榆山組(Arc),中生界侏羅系中統(tǒng)后城組(J2h)、上統(tǒng)白旗組(J3b)及張家口組(J3z),白堊系下統(tǒng)南店組(K1n)及新生界第四系全新統(tǒng)(Q4)。區(qū)域內(nèi)與金礦賦存密切的地層為白廟組(Arb)。

1.3 構(gòu)造

區(qū)域構(gòu)造發(fā)育,主要表現(xiàn)為斷裂構(gòu)造。礦區(qū)位于煙筒山—隆化—豐寧區(qū)域斷裂和尚義—平泉區(qū)域斷裂之間、烏龍溝—上黃旗NNE 向區(qū)域斷裂上黃旗段的南延部分(湯河口—塔黃旗段NE 向區(qū)域斷裂的邊部)。有多組斷裂構(gòu)造從區(qū)域東部穿過,主要為NE向、NNE 向或近NS 向、近EW 向。近EW向構(gòu)造生成時代較早,其次是NE向構(gòu)造,最晚的為NNE向(或近NS向)構(gòu)造。

1.4 巖漿巖

區(qū)內(nèi)巖漿活動頻繁,侵入巖較發(fā)育,巖體多呈NE向展布,并受區(qū)域斷裂帶控制。從晚太古代到燕山期主要侵入巖有： 變質(zhì)閃長巖(δ1)、海西期侵入的花崗巖()、燕山期侵入花崗巖()、燕山晚期淺成—超淺成侵入巖,即石英正長斑巖()、正長斑巖()。研究初步認為,燕山期超淺成次火山巖漿為區(qū)域金屬礦的成礦提供了熱源和部分成礦物質(zhì)來源等有利條件(圖1)。

圖1 大地構(gòu)造位置圖

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

礦區(qū)內(nèi)出露地層由新太古界單塔子群白廟組(Arb)及新生界第四系全新統(tǒng)(Q4)組成。

新太古界單塔子群白廟組(Arb),巖石主要為輝石角閃巖、斜長角閃巖、斜長變粒巖夾有少量黑云角閃斜長片麻巖。本區(qū)局部混合巖化較強,金礦體賦存于輝石角閃巖、斜長角閃巖的構(gòu)造破碎蝕變帶中。

新生界第四系全新統(tǒng)(Q4),主要為沖洪積、殘坡積物。巖性為礫石、碎石、砂、粘土、腐植土,厚約0～5m。

2.2 構(gòu)造

礦區(qū)構(gòu)造發(fā)育,主要表現(xiàn)為斷裂構(gòu)造,褶皺構(gòu)造次之。

(1)斷裂構(gòu)造

受區(qū)域斷裂的影響,礦區(qū)內(nèi)形成一系列的次級壓扭性構(gòu)造破碎帶,這些次級構(gòu)造主要是近EW 向(即F1構(gòu)造蝕變帶)和NE向(即F2構(gòu)造蝕變帶)構(gòu)造破碎帶,其次是近NS向和NW 向構(gòu)造。近EW向構(gòu)造形成較早(在海西期之前形成),NE 向構(gòu)造為燕山期的產(chǎn)物,NE向構(gòu)造切穿近EW 向構(gòu)造；近NS向和NW 向構(gòu)造較小,一般為張性構(gòu)造和剪切小構(gòu)造裂隙。礦區(qū)共見有兩條大的構(gòu)造帶,即F1、F2,全區(qū)礦體均賦存在這兩條構(gòu)造破碎帶中。

(2)褶皺構(gòu)造

礦區(qū)為單斜構(gòu)造,局部各種小的揉皺構(gòu)造發(fā)育,尤其是片麻巖地層經(jīng)過各個造山運動,新太古界地層變質(zhì)和變形褶皺,較韌性的巖石經(jīng)擠壓變形,形成各種小的揉皺(劍鞘揉皺、小的背斜、向斜揉皺、平臥揉皺等)。

2.3 巖漿巖

區(qū)內(nèi)巖漿巖主要為太古代變質(zhì)閃長巖(δ1),大面積分布于區(qū)內(nèi)的道溝里—榆樹溝北部,本區(qū)②號礦體和⑤號礦體東北段就賦存于變質(zhì)閃長巖造破碎蝕變帶中。

3 礦床特征

3.1 礦體特征

礦床以含金蝕變巖型為主、含金石英脈型為輔的巖漿改造—復生金礦床,礦體主要賦存于新太古界單塔子群白廟組(Arb)斜長角閃巖、輝石角閃巖、斜長變粒巖及變質(zhì)閃長巖構(gòu)造裂隙蝕變帶中。控礦構(gòu)造為近EW 向(F1)構(gòu)造和NE 向(F2),還有近NS向、NW 向小構(gòu)造,以上這些構(gòu)造裂隙蝕變帶中均為含礦構(gòu)造。根據(jù)工程施工取樣分析,按照金礦工業(yè)指標規(guī)范要求在界內(nèi)圈定出15條礦體,礦體總體上受F1和F2兩大構(gòu)造裂隙蝕變帶控制,走向近EW 或NE,傾向S或NW,礦體呈舒緩波狀(表1)。

3.2 圍巖蝕變

含礦圍巖主要為斜長角閃巖、輝石角閃巖及變質(zhì)閃長巖。構(gòu)造破碎蝕變帶從內(nèi)到外蝕變的主要類型有硅化、鉀長石化、黃鐵礦化、絹云母化、綠泥石化和碳酸鹽化等。

圍巖蝕變垂直礦體走向分帶如下： 由礦體到圍巖大致可分為,硅化—黃鐵礦化、絹云母化—黃鐵礦化、綠泥石化—鉀化、碳酸鹽化等四個帶；金主要發(fā)育在硅化、絹云母化兩個帶中；沿礦體傾向分帶不明顯；礦體的形成與前三種蝕變有關(guān),即與硅化、絹云母化、黃鐵礦化相關(guān)。

3.3 礦石質(zhì)量

(1)礦石物質(zhì)組成

蝕變巖型金礦石： 主要金屬礦物有銀金礦,金銀礦微量、自然金微量、自然銀微量、黃銅礦含量0.1%～5%,黃鐵礦3%～13%、少量的鈦鐵礦、方鉛礦、輝鉬礦等；非金屬礦物主要為石英,含量33%～49%、綠泥石,含量21%～30%,絹云母,含量3%～15%,少量白云母等。

黃鐵礦化石英脈型金礦石： 礦石礦物較簡單,主要礦物黃鐵礦含量5%～15%,黃銅礦少量；非金屬礦物主要為石英,含量70%～87%,其次少量方解石1%～2%。

(2)礦石的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造

蝕變巖型金礦石： 主要有粒狀變晶結(jié)構(gòu),少量見有不規(guī)則粒狀結(jié)構(gòu)、包含結(jié)構(gòu),交代殘余結(jié)構(gòu)；構(gòu)造為星散浸染狀構(gòu)造、細脈浸染狀構(gòu)造、團塊狀構(gòu)造、碎裂構(gòu)造。

黃鐵礦化石英脈型金礦石： 主要有粗粒鑲嵌結(jié)構(gòu),少量見有不規(guī)則粒狀結(jié)構(gòu),交代結(jié)構(gòu)；構(gòu)造為星散浸染狀構(gòu)造、細脈浸染狀構(gòu)造、團塊狀及碎裂構(gòu)造構(gòu)造。

①金礦物的賦存狀態(tài)

金以金屬狀態(tài)存在,呈亮黃帶粉紅的色調(diào)。金礦物成礦有兩個世代： 早期金礦物呈乳滴狀以包體形式賦存于早期黃鐵礦晶體中；晚期金礦物呈不規(guī)則粒狀與晚期黃鐵礦、黃銅礦一起充填在早期黃鐵礦的裂隙中,或在黃鐵礦、黃銅礦中呈乳滴狀包體,或賦存于黃鐵礦、黃銅礦及脈石礦物之間。

對礦石中黃鐵礦、黃銅礦、石英單礦物分析表明： 黃鐵礦含量高,金、銀含量也高,是主要載金礦物,其次是黃銅礦和金、銀也密切相關(guān)。

金礦物主要為自然金,次為銀金礦,自然金占金礦物總量的三分之二。

②金礦物形態(tài)及嵌布特征

金礦物形態(tài)復雜,主要為不規(guī)則粒狀和枝叉狀,占近90%,其他形態(tài)者占10%。

金礦物嵌布狀態(tài)主要是粒間金,占62.77%；次為包體金,占29.26%；少量裂隙金,占7.97%。金礦物與金屬礦物關(guān)系密切,有92.66%的金礦物與金屬礦物連生,僅有7.34%的金礦物與非金屬(主要是石英)連生。

③金礦物的粒度分布

礦石中金礦物以中、中—粗粒金為主,其中粒度大于0.074mm 的粗粒金占45.5%,0.074～0.037 mm 的中粒金占25.71%,小于0.037mm 的細、微粒金占28.75%。

(3)礦石化學成分

依據(jù)礦石樣化學多元素分析結(jié)果看： SiO217.94%～72.92%,平均58.41%；Al2O30.85%～10.42%,平均4.35%；S2.72%～18.69%,平均7.65%；CaO3.17%～18.67%,平均8.94%；Fe2O3+FeO 共計13.02%；K2O0.18%～3.01%,平均1.15%；Na2O0.12%～2.50%,平均0.50%；MgO 0.38%～1.38%,平均0.72%。有用元素Au、Ag含量較高,Cu 個別樣較高；其它元素(有益有害元素)含量相對偏低。礦石中S(黃鐵礦)與Au的含量呈正相關(guān)關(guān)系。

3.4 礦體圍巖及夾石

根據(jù)工程統(tǒng)計②、③、⑥、⑦、⑧、⑨、⑩、?、?、礦體上下盤圍巖為斜長角閃巖,①、②、⑨號礦體104線以北為輝石角閃巖及變質(zhì)閃長巖,④號礦體上下盤圍巖主要為斜長變粒巖,⑤號礦體上下盤圍巖為變質(zhì)閃長巖。

②和⑧號礦體內(nèi)局部含有夾石,厚度4.3～7.8 m。其它礦體夾石很少,且較薄,小于剔除厚度,對礦體影響不大。沒有后期巖脈穿插到礦體內(nèi),礦體形態(tài)、連續(xù)性較好,沒有受后期構(gòu)造和脈巖的破壞。

3.5 礦石類型及品級

本區(qū)礦石類型主要以蝕變巖型金礦石為主,有少量的黃鐵礦化石英脈型金礦石。其中①、②、③、④、⑤、⑧、⑨、⑩、?、?號礦體礦石類型為蝕變巖型金礦石,⑥、⑦號礦體礦石類型為黃鐵礦化石英脈型金礦石。

按結(jié)構(gòu)構(gòu)造可分為硅化細脈浸染型、稀疏浸染型和條帶狀石英脈型。按類型又分為黃鐵礦化石英脈型金礦石、含金蝕變巖型金礦石。雖然劃分出礦石類型為兩種,而礦體的特征基本相同,均屬產(chǎn)于裂隙構(gòu)造蝕變巖帶中的脈狀礦體,礦脈結(jié)構(gòu)基本一致。

礦石中金品位一般為3.10×10-6～59.54×10-6,最低1.03×10-6,最高413.00×10-6,平均品位12.29×10-6,未分品級。

4 礦床成因類型

根據(jù)礦床地質(zhì)特征、礦石礦物組合,該礦床屬含金蝕變巖型巖漿改造—復生金礦床,為硫化物—金建造,礦床受構(gòu)造裂隙控制。

4.1 金礦床形成方式

礦床的形成兼有充填和交代作用兩種方式,以充填作用為主。

4.2 金的來源與金成礦時代

在晚太古代沿著區(qū)域斷裂有基性巖漿上升,經(jīng)過分異作用形成了一系列超基性巖體、基性巖體和中酸性巖體以及火山熔巖和火山碎屑巖,隨后又形成了各類沉積巖。構(gòu)成了早期的巖類組合(斜長角閃巖、斜長變粒巖、輝石角閃巖和變質(zhì)閃長巖),這一系列的巖漿巖攜帶有較高含量的金及其它成礦組分。至太古代末期,相繼產(chǎn)生了強烈的區(qū)域變質(zhì)和超變質(zhì)作用,在華北地臺的特定背景下,通過漫長地質(zhì)時期的演化過程,形成了廣泛發(fā)育的角閃巖相-麻粒巖相的高級變質(zhì)巖類組合,變質(zhì)作用過程中,在高溫、高壓的作用下各種狀態(tài)的水匯聚起來并融化了許多活化組分,形成熱水溶液。熱液不斷地從圍巖中將金萃取出來,并使其與本身所攜帶的鹵化物、硫酸鹽結(jié)合,形成各種絡陰離子和堿金屬和絡合物。太古宙只形成了金的早期富集,還沒有含金溶液大規(guī)模遠距離的遷移,但這一潛在的初始礦源層的形成為今后金礦形成奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。

后來經(jīng)過晚期(主要是燕山晚期)巖漿活動的強烈改造,通過熱力以至熱液的作用,使其中的成礦組分活化、遷移,加上巖漿本身成礦物質(zhì),沿著斷裂構(gòu)造通道流動,在有利的小構(gòu)造裂隙部位沉淀富集形成金礦床。

根據(jù)本區(qū)構(gòu)造、地層和巖漿巖的時代、穿插及侵入關(guān)系,本區(qū)構(gòu)造成礦主要為燕山晚期。

燕山晚期在NW 向和SE向強大的壓應力的作用下,形成了烏龍溝—上黃期NNE 向區(qū)域斷裂,并造成了巖漿侵入及火山噴發(fā),形成了NNE 向巖漿巖小巖體及次火山巖帶。受NNE 向斷裂構(gòu)造影響,本區(qū)NE 向次級裂隙發(fā)育,NE 向構(gòu)造切穿近EW 向構(gòu)造。在巖漿的作用下,使金及其它成礦組分從含礦熱水溶液的殼源含金源巖活化,沿近EW向構(gòu)造裂隙和NE向構(gòu)造裂隙富集形成金礦床。

4.3 巖漿與成礦過程

本類礦床的成礦物質(zhì)具有多種來源,斜長角閃巖、輝石角閃巖、變質(zhì)閃長巖是成礦物質(zhì)的重要來源,但巖漿巖(花崗巖巖漿)和天水的加入是必不可少的。

花崗巖漿的本質(zhì)是各種形式的堿質(zhì)交代和硅鋁酸鹽交代以及硅質(zhì)交代,早期堿質(zhì)交代以鈉質(zhì)交代為主,中期鈉質(zhì)、鉀質(zhì)并重,后期則硅質(zhì)的充填作用增強,這些交代或貫入是多期的,這個過程帶入的是K、Na、Si,而帶出的是Fe、Mg、Ca,在“巖汁”或“熔漿”沿斷裂上升時,攜帶了一定量的富堿質(zhì)及含礦鹵素的熱水溶液,與巖漿作用過程中從圍巖本身中獲得的水溶液以及滲入圍巖中的天水組成混合溶液。在高溫強堿的作用下,通過熔融、擴散、滲透的方式,溶液不斷從變質(zhì)巖中萃取大量的Au和其它成礦組分,組成金硫絡陰離子和堿金屬絡合物,如〔AuS2〕3-、〔AuS3〕、〔Au2(HS)2S〕2-、〔Au(S2O3)2〕3-、〔AuS2O3〕-、〔Au(OH)2〕-、KAuCl4、NaAuS2等,從而導致斜長角閃變質(zhì)巖的巖石含金貧化,含金量下降,這些含礦的聚集造成了沿構(gòu)造裂隙運移和局部構(gòu)造裂隙地段金的富集。

4.4 礦物生成順序

根據(jù)巖礦鑒定,金屬礦物的生成順序及特征如下：

當溫度在300 ℃～400 ℃時,富硅熱液沿構(gòu)造裂隙充填,形成早期乳白色石英脈,此時有少量的粗晶黃鐵礦和金沉淀,隨著成礦構(gòu)造復活早期礦脈重新張裂,繼之沉淀了煙灰色石英脈,溫度下降200℃～300 ℃時,pH 值為7.26～9.37,處于弱堿性還原環(huán)境下,由于壓力驟然下降,使含礦熱液的溫度很快達到臨界狀態(tài),引起沸騰,大量揮發(fā)分溢出,導致溶液礦化增強,伴隨天水的加入并有Fe2+的參與下,大量硫化物相繼生成,化學平衡遭到破壞,溶液的金絡離子隨之“解絡”而沉淀富集。

與此同時產(chǎn)生強烈的絹云母化、硅化、碳酸鹽化、綠泥石化等圍巖蝕變。成礦進入尾聲階段,溫度在150 ℃以下,形成方解石和碳酸鹽脈。

圖2 金礦床礦物生成順序圖表

礦床的蝕變具有水平分帶性,尤其在垂直礦脈走向上從內(nèi)到外可以分為三個帶,即黃鐵石英脈金礦帶、絹云巖化帶、含黃鐵礦化—綠泥石化—絹云母化—鉀化帶,為晚期的方解石碳酸鹽化帶(蝕變裂隙帶的下盤發(fā)育有鉀化帶),在裂隙構(gòu)造帶之間節(jié)理面有綠泥石化和綠簾石化細脈(見圖2金礦床礦物生成順序表)。