甘肅禮縣金山金礦床礦石組構及成因類型的研究

陳博通

（甘肅省有色金屬地質勘查局白銀礦產勘查院，甘肅 白銀 730900）

金山金礦位于甘肅省禮縣洮坪鄉境內，礦區距洮坪鄉五公里。大地構造位置屬中秦嶺海西褶皺帶的北亞帶，位于秦嶺造山帶的西段，地處華北板塊、揚子板塊兩個不同大地構造單元的交匯部位[1,2]。印支期—燕山早期巖漿活動活躍，特別是與金山金礦有關的中川巖體，其北、東、南外接觸帶產有李壩(大型)、崖灣(小型)、馬泉(中型)等金礦而聞名于世[3]。成礦地質背景良好，吸引了眾多地質學者關注，本文以金山金礦床礦石為研究對象，通過標本觀察和鏡下鑒定，對該礦床的礦石組構、礦物組合進行了研究和分析，從而確定礦床的成礦期、成礦階段，并進一步探討了礦床的成因。

1 礦區地質概況

礦區內出露地層主要為中泥盆統李壩群（D2Lb）的第二巖性段（D2Lb2）和第三巖性段（D2Lb3），大致呈NEE或近東西向展布，分述如下表1。

表1 黃鐵礦電子探針分析結果(wB/%)

另外在礦區的北部和東南部還有中石炭統地層出露，主要出露中石炭統下加嶺組第一（C2X1）和第二（C2X2）兩個巖性段。第一巖性段巖性為灰--灰黑色粉砂巖、砂質板巖，第二巖性段為石英砂巖及炭質板巖互層。與中泥盆統呈不整合或斷層接觸。

礦區位于印支-燕山期中川和碌碡壩兩大花崗巖體之間，熱接觸變質作用較為明顯，形成斑點狀千枚巖、角巖。區域變質作用下，大部分粘土質原巖礦物發生重結晶成為絹云母、綠泥石，在應力作用下定向排列。同時可見巖漿活動后期的脈巖，巖脈的分布受礦區構造控制，沿斷層或裂隙貫入，其規模一般都不大，長數米至數十米，寬1m～2m，其中煌斑巖脈與礦化關系密切，但煌斑巖脈本身并不含礦，但它常與金礦體相伴產出或切穿礦體，且在脈巖集中地區金礦化有增強的趨勢。近礦圍巖蝕變有硅化、碳酸鹽化、綠泥石化。

礦區位于石家河壩復式向斜南翼的張鳳坡次級背斜構造的南翼，中新生代經歷了多次以南北向為主的伸展裂陷、擠壓造山運動，形成了東西（為主）向與南北向斷裂并存的構造格架，構造線大致呈NEE向或近EW向展布。東西向斷裂為金山礦床的主要控礦構造，礦床的規模、產狀、形態與該組斷裂基本一致[4]。

金山礦區主要由金山、張皮溝、竹園溝礦段組成，均產于中泥盆統地層中，礦體呈脈狀、透鏡狀、扁豆狀，大致平行展布，傾向NW或N，傾角50°～75°，礦體平均水平厚3.86m～17.12m，金主要以獨立礦物的形式存在。整體嚴格受東西向斷裂控制，礦體主要位于金山礦段。金山礦段是由一系列大致平行近東西走向的礦體群組成。

2 礦石組構特征

2.1 礦石構造

金山金礦床的礦石構造相對較為簡單，主要為浸染狀、斑點狀，其次為脈狀構造。

浸染狀構造：為礦區主要的礦石構造。黃鐵礦、毒砂呈半自形、它形粒狀浸染于絹云母千枚巖中，部分嵌布在石英脈中或石英脈體兩壁，鏡下觀察發現這類黃鐵礦和毒砂與金關系密切。為成礦溶液沿構造裂隙選擇性交代圍巖的結果。斑點狀構造：主要發育于絹云母千枚巖中，斑點占15%～25%，直徑一般為3mm左右。斑點多被壓扁拉長，具定向排列，長軸方向與千枚理一致。斑點成分可分為：石英-金屬礦物-綠泥石斑點、綠泥石-碳酸鹽斑點、綠泥石斑點、碳酸鹽斑點等幾類；斑點形態為橢圓形，斑點核心有石英、長石、黑云母組成，外圍有黑云母組成，部分黑云母已蝕變為綠泥石，綠泥石、碳酸鹽斑點形態不規則，粒度相對偏小。各類斑點中均有大量黃鐵礦、毒砂及少量的鈦鐵礦、金紅石等，金礦化與斑點狀千枚巖關系密切。該構造為低級熱變質和熱液交代的產物。脈狀構造：受構造作用的影響，含礦熱液沿裂隙，層間薄弱面或片理貫入。石英-方解石-硫化物等的細脈，在金礦為圍巖中普遍發育，金銀礦就產在石英中或間隙中，特別是石英-方解石-硫化物脈與金礦化關系密切。

圖1 金山金礦典型礦石構造

2.2 礦石結構

結晶作用形成的結構有自形晶結構、半自形結構、它形晶結構、共邊結構、嵌晶結構。自形晶結構：毒砂、黃鐵礦常見良好的晶粒充填在脈石礦物中。半自形-它形結構：為礦區的主要結構之一，毒砂、黃鐵礦、磁黃鐵礦、黃銅礦等呈半自形、它形晶充填在脈石礦物中。共邊結構：毒砂與磁黃鐵礦、毒砂與黃鐵礦呈共結關系。嵌晶結構：斑點中嵌布在石英中的自然金銀礦物，石英-方解石脈中嵌布有自然金銀礦物，磁黃鐵礦中嵌布有棱柱狀毒砂，毒砂中嵌布有自然金顆粒。

交代作用形成的結構極為常見，本區構造作用和礦化具多階段多期次的特點。主要表現在硫化物、砷化物和硫鹽交代脈石礦物，常見有浸蝕結構、交代殘余結構、骸晶結構、鑲邊結構等。

浸蝕結構：后形成的硫銻鉛礦，硫銻鉛礦交代脈石礦物石英，沿著石英-方解石脈裂隙交代形成浸蝕結構，邊緣呈港灣狀或者島弧狀；金交代毒砂；磁黃鐵礦交代早先形成的毒砂，毒砂邊緣呈島弧狀；黃鐵礦、毒砂交代早先形成的脈石礦物石英、方解石。交代殘余結構：褐鐵礦沿著裂隙交代早先形成的黃鐵礦、毒砂，后者呈星點狀殘余，毒砂沿著石英顆粒邊緣交代。骸晶結構：早先形成的棱柱狀毒砂礦物被后期方鉛礦完全交代，但保留了毒砂的晶型。鑲邊結構：主要是早先形成的黃鐵礦，白鐵礦沿著黃鐵礦的邊緣進行交代，構成環形鑲邊。

壓力作用形成的結構較為常見，主要為壓碎結構，早先形成的礦物受動力作用后，脆性礦物產生裂紋和破碎，形成似斑狀結構，主要表現在黃鐵礦和毒砂礦物中。

固溶溶體分離結構：高溫時相互溶解，形成均一結晶相的固體，當溫度和壓力，特別是溫度下降時固溶體中的不同組分分離成多種礦物相。該結構較為常見，主要表現在銀金礦和金銀礦之間，少見黃銅礦呈乳滴狀嵌布在閃鋅礦中。

沉積作用形成的結構不常見，主要表現為黃鐵礦組成的球粒狀的莓群結構。

2.3 標型礦物

（1）黃鐵礦：為礦區主要金屬礦物，形成于沉積成巖期和熱液期。在礦石中平均含量為1.5%。產出形式主要為浸染狀，其次為脈狀。多呈它形結構，亦見半自形、它形結構，偶見膠狀及莓群狀結構。粒度大小不均勻，最大粒徑為0.4mm，小的只有幾微米。分為三種類型，詳述如下：①莓群狀黃鐵礦：少量，粒徑0.005mm～0.01mm，成群分布在石英中，微莓群體內部莓粒做無序排列，這是沉積成巖期的產物。②粒狀黃鐵礦：是本礦床黃鐵礦最為普遍的存在形式。其嵌布形式有兩種，一種是呈它形粒狀集合體，嵌布在絹云母、綠泥石中，這種黃鐵礦在斑點中相對富集。另一種為自形、半自形、它形粒狀集合體嵌布在石英-方解石脈中，沿脈兩側富集，這兩種類型的黃鐵礦與金礦化關系密切。

3.注重培養學生語文學習的興趣。我們不妨試想，學生如果對語文學習沒有興趣，他怎可能會自覺地預習語文？所以，要想學生自覺預習語文，不可忽視了培養學生對語文學習的興趣。

黃鐵礦電子探針分析結果表明（表1）：除熱液期粒狀含金黃鐵礦含微量砷外，其余均不含砷。黃鐵礦單礦物化學分析結果，Co=0.008%，Ni=0.014；Co/Ni=0.57，Se/Te＞2，S/Se=20486.9，具有巖漿熱液型特征。

（2）毒砂：是本礦床主要的載金礦物，形成于熱液期。礦石中平均含量為1%左右。產出形式主要為浸染狀，也有斑點狀、細脈狀。多呈自形細長棱柱狀晶體及它形粒狀集合體，集合體常呈交叉狀、放射狀、斑點狀。有的斑點呈菱形，毒砂則沿菱形邊部密集。粒度大小不一，可以劃分為0.005～0.3mm和大于0.3mm兩個粒級，局部顯示出斑狀結構，顯然是不同時代形成。毒砂中普遍含有磁黃鐵礦、白鐵礦、金紅石等包體，包體粒徑為0.03～0.005mm。

毒砂形成至少有兩期，早期毒砂多呈自形長柱狀單晶或集合體浸染于巖石中，鏡下觀察這種毒砂與金礦化有一定關系，晚期毒砂呈它形粒狀集合體及自形晶棱柱體嵌布在方解石-石英脈中，并往往與銅、鉛、鋅硫化物或硫鹽礦物共生，沿脈壁的鎂綠泥石帶中毒砂富集，這種毒砂與金礦化關系密切，金多賦存在它形粒狀集合體毒砂的間隙中。

毒砂電子探針分析結果表明（表2）：砷低硫高，分子式介于FeAs（0.86～0.92）S（1.05～1.16）之間，S/Se比值為1.17～1.38，屬于富硫貧砷型的低溫毒砂。這與毒砂爆裂溫度測定結果（180℃～280℃）一致。

表2 毒砂電子探針分析結果(wB%)

（3）磁黃鐵礦：為礦床主要硫化物之一，分布普遍，但含量不等，一般0.1%～0.5%。至少可分為兩期：早期呈微細粒包裹于毒砂中，鏡下易見板條狀、針狀切面分布于巖石中；晚期磁黃鐵礦呈它形粒狀集合體分布于石英-方解石脈中，常與毒砂、黃鐵礦共生，多沿毒砂晶體間隙分布，也見有沿毒砂周邊分布的，形成環狀結構，有交代毒砂、黃鐵礦現象，可見其形成略晚于毒砂和黃鐵礦，這種磁黃鐵礦與金礦化關系密切。據電子探針分析結果（表3），計算的化學式為Fe(1-0.15)S或者Fe7S8，屬于低溫型單斜晶系變體。

表3 金山金礦磁黃鐵礦電子探針分析結果(wB%)

3 成礦期、成礦階段及礦石組合

經過系統的礦石研究基礎上，結合前人的研究成果，作者認為金山金礦去在成礦前期（晚古生代）沉積了一套含金建造；成礦初期構造運動，巖層發生塑性流動變形或韌性變形作用，形成了礦源的初步富集；成礦期，巖體的侵位為初步富集的礦源層提供熱源和部分礦源，驅動成礦流體運移，在有利構造帶多次減壓和沉淀；后期礦體抬升至地表或淺地表，接受淋濾和風化作用。成礦期大致可分為成巖期、變質富集期、熱液期和表生期，詳述如下。

（1）沉積成巖期：粘土礦物吸附金形成含金礦源層，金主要以絡合物的形式被粘土礦物吸附。石英呈細小顆粒，來自搬運沉積物。此階段以莓群狀黃鐵礦為特征，有部分團塊狀黃鐵礦。

（2）變質富集期：中泥盆統李壩群的細碎屑巖經歷區域變質作用，變質作用較弱，僅粘土礦物及部分粉砂質成分重新結晶，出現絹云母及少量綠泥石、石英，定向排列，具鱗片變晶結構，為板巖、千枚巖。該過程活化原沉積巖中的部分金，遷移至千枚理或構造裂隙（節理）中，礦化較弱，形成金的初步富集。

（3）熱液成礦期：是礦床的主要礦化期。根據礦物組合及礦脈穿插關系至少分為三個階段：①早期石英-硫化物階段，形成黃鐵礦、毒砂、石英。黃鐵礦以細粒或集合體呈團粒狀為代表，毒砂呈自形長柱狀單晶或集合體，前二者往往被晚期的形成的硫化物交代，形成殘余。石英為純白色為特征。金礦化較弱。②中期硫化物階段，形成黃鐵礦-毒砂-磁黃鐵礦組合。其中，磁黃鐵礦略晚于黃鐵礦與毒砂，磁黃鐵礦呈板條狀、針狀，此階段礦物組合呈浸染狀分布于絹云母千枚巖中。受構造作用，礦物受應力作用出現碎裂結構，并伴有金礦化。

4 礦床成因探討

4.1 礦質來源

豐富的物源對礦區內礦床形成起著極為重要的作用。中泥盆世，金山礦區處于淺水隆后盆地沉積環境，物源為以富鐵族元素的基性巖或基性火山巖為主，沉積了一套含金濁積巖。據郭朝暉等研究表明：中泥盆統地層含金背景值為3.1×10-9，經分層統計表明李壩群（D2Lb）巖層的含金量高出本區背景值2～3倍。因此，為成礦提供了充實的物源基礎。

4.2 礦液運移與沉淀

金山金礦的產出嚴格地受控于近于東西向構造破碎帶。趙娟，楊根生等對穩定同位素及微量元素的研究表明：成礦熱液具混合硫特征，主要來自地層；水來自大氣降水和巖漿水混合；硫化物具有巖漿熱液成因的特點；對來自金山金礦的黃鐵礦的鉛同位素測定年齡相當于中川巖體侵入晚期。由此可見，巖漿活動不僅為成礦提供了熱驅動，而且為成礦提供了硫和水。構造活動為大氣降水提供了下滲通道，大氣降水與巖漿水形成環流加速礦質的溶解，萃取中泥盆統李壩群巖層中金元素，并在運移過程中含金絡合物被Fe2+還原。在多階段的構造-巖漿活動和深部水循環熱水溶液的作用下，成礦物質不斷加入，形成富礦溶液，沿斷裂特別是東西向與南北向斷裂交匯部位選擇性交代、富集，形成浸染狀、斑點狀、脈狀礦石。

綜上所述，作者初步確定金山金礦為構造-巖漿活動控制的中低溫熱液交代型金礦床。

5 結論

基于金山金礦床的勘查工作，結合室內外研究，作者得出以下進展和結論。①礦石組構方面：礦床的礦石構造相對較為簡單，主要有浸染狀、斑點狀及脈狀構造。礦石結構較為復雜按成因可分為結晶作用、交代作用、壓力作用、固溶體分離作用和沉積作用形成的結構。②成礦期次方面：結合前人研究成果，大致分為成巖期、變質期、熱液期和表生期。③成礦機制方面：多階段構造-巖漿活動不斷萃取中泥盆統李壩群（D2Lb）地層中的金元素形成含礦熱液，運移至減壓區沉淀。因此，初步確定金山金礦為構造-巖漿活動控制的中低溫熱液交代型金礦床。