金青頂金礦黃鐵絹英巖化與鉀長石化的關(guān)系

金青頂金礦黃鐵絹英巖化與鉀長石化的關(guān)系

金嶺頂金礦床位于牟平-乳山金帶中部。這是中國最大的單脈石英單脈金礦。據(jù)金洲礦業(yè)集團2009年底的儲量調(diào)查，金儲量超過50噸。礦區(qū)規(guī)模大，科學研究價值重要。自上世紀60年代以來,國內(nèi)地質(zhì)學者對該礦床的研究從未間斷過,在其礦床地質(zhì)特征[1~4]、疊加暈特征、圍巖蝕變、成礦年齡、成礦物質(zhì)及成礦流體[10~13]等方面均取得了大量成果。但關(guān)于本區(qū)圍巖與金礦化的關(guān)系,長期以來一直存在著兩種不同的觀點。一些學者認為成礦物質(zhì)是從圍巖蝕變的過程中逐漸萃取而來的;另外一些學者則認為成礦物質(zhì)來源于深部流體,圍巖蝕變只是金成礦的表現(xiàn)。本文綜合前人測試數(shù)據(jù),系統(tǒng)研究了本區(qū)蝕變圍巖的類型、范圍及蝕變過程中元素的遷移規(guī)律,并分析了元素遷移與金成礦的關(guān)系,試從蝕變圍巖的規(guī)模及元素遷移規(guī)律的角度探討圍巖對金成礦的貢獻,為成礦物源的研究提供一些啟示作用。1礦區(qū)地質(zhì)特征金青頂金礦體產(chǎn)于中生代昆崳山雜巖體中,受NNE向?qū)④娛?曲河莊斷裂控制,成礦年齡為117±3Ma。區(qū)內(nèi)出露地層有下元古界粉子山群和荊山群變質(zhì)巖系以及第四紀地層。區(qū)內(nèi)巖漿巖以灰色中粗粒含黑云二長花崗巖分布最為廣泛,鋯石SHRIMP方法測得其U-Pb年齡為140~160Ma。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造以NNE和NE向兩組最為發(fā)育,呈近似等間距排布(圖1)。該礦床由18個礦體組成,其中Ⅱ號礦體(圖2)是礦區(qū)內(nèi)規(guī)模最大的一條石英單脈礦體,該礦體在地表出露約250m,總體走向50°~30°,傾向SE,局部反傾,傾角83°~90°。礦體向NNE側(cè)伏,側(cè)伏角55°~65°,側(cè)伏斜深大于1100m。礦體平均厚度2.10m,呈似板狀,嚴格受斷裂構(gòu)造帶控制。礦石類型為黃鐵礦石英脈型和多金屬硫化物型,礦石金屬礦物以黃鐵礦為主,其次為黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦、磁黃鐵礦、碲金銀礦等。金主要以自然金產(chǎn)出,其次為銀金礦和碲金銀礦,其賦存狀態(tài)以裂隙金為主,其次為晶隙金和包體金。脈石礦物以石英為主,其次為方解石、菱鐵礦、綠泥石、鐵白云石、鐵方解石和重晶石等。礦石結(jié)構(gòu)主要有自形、半自形、他形粒狀結(jié)構(gòu),壓碎、包含結(jié)構(gòu),交代殘余結(jié)構(gòu),溶蝕結(jié)構(gòu)等。礦石構(gòu)造主要有塊狀、梳狀、浸染狀、網(wǎng)脈狀、條帶狀、晶洞狀及角礫狀。2圍巖侵蝕特征2.1鉀長石或黑云石本區(qū)圍巖蝕變發(fā)育,主要類型有鉀長石化、赤鐵礦化、硅化、絹云母化、絹英巖化、黃鐵絹英巖化、綠泥石化、綠簾石化、碳酸鹽化等(圖3)。按原巖變化程度、蝕變礦物組合可以將蝕變巖劃分為以下幾種類型:鉀長石化含黑云二長花崗巖:肉紅、淺肉紅色,主要礦物為鉀長石、石英和褪色黑云母,副礦物有金紅石、赤鐵礦、榍石、鋯石、磷灰石。交代殘余結(jié)構(gòu)、花崗變晶結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造。鉀長石一般較新鮮,無明顯泥化現(xiàn)象。按蝕變程度不同,還可分為強鉀長石化和中弱鉀長石化含黑云二長花崗巖,強鉀長石化花崗巖為肉紅色,主要礦物鉀長石(25%~35%)、石英,極少量暗色礦物;中弱鉀長石化花崗巖為淺肉紅色到灰白色,主要礦物石英、鉀長石(10%~20%)、斜長石,少量黑云母。絹云母化含黑云二長花崗巖:灰白色略呈肉紅色或灰綠色,主要礦物為鉀長石、石英、絹云母、白云母,副礦物和伴生礦物有綠泥石、針狀毛發(fā)狀金紅石、赤鐵礦、磷灰石、碳酸鹽礦物、榍石、溶蝕狀鋯石等。交代殘余、鱗片狀花崗變晶結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造。絹云母化表現(xiàn)為斜長石被星點狀-面型絹云母所交代,黑云母也發(fā)生不同程度的絹云母化,有時還伴有碳酸鹽化、綠泥石化。黃鐵絹英巖化含黑云二長花崗巖:灰綠色,主要礦物為石英、絹云母、黃鐵礦,副礦物和伴生礦物有白云母、金紅石、鐵的氧化物、磷灰石、鋯石和少量碳酸鹽礦物。黃鐵絹英巖化表現(xiàn)為長石類礦物大量減少甚至消失,代之以絹云母、石英和黃鐵礦。由硅化、綠泥石化、碳酸鹽化疊加于鉀長石化、絹英巖化之上構(gòu)成的硅化巖、綠泥石化花崗巖、碳酸鹽化絹英巖化花崗巖、綠泥絹英巖等僅在局部可見,不具帶狀分布特征。2.2蝕變圍巖主要通過增強后的亞通過測量金青頂金礦Ⅱ號礦體17號勘探線西側(cè)-335m、-435m、-585m、-635m、-735m、-785m中段圍巖蝕變類型及范圍,結(jié)合-300m以上前人測試蝕變巖范圍,繪制了本區(qū)Ⅱ號礦體蝕變分帶剖面圖(圖4)。觀察顯示,金礦體與圍巖接觸邊界從上到下都很明顯,-785m以上圍巖蝕變范圍多為40~60m(弱鉀長石化),最大75m,蝕變發(fā)育,強度不大,具有明顯的分帶特征,以含金石英脈為中心向兩側(cè)依次近似對稱出現(xiàn)黃鐵絹英巖化帶、絹英巖化帶、鉀長石化帶、含黑云二長花崗巖帶。含金黃鐵礦-石英脈與蝕變圍巖邊界一般較明顯,其他蝕變帶之間界限不明顯,呈漸變過渡關(guān)系。鉀長石化特別發(fā)育,范圍較廣,蝕變強度由近到遠逐漸減弱,遇到有石英脈出現(xiàn)的部位鉀長石化程度又出現(xiàn)局部加強(圖4)。從淺部到深部,強鉀長石化范圍基本在礦體到礦體外20~30m左右,中等、弱鉀長石化則延伸到礦體外40~75m。從-435~-785m蝕變范圍呈寬-窄-寬,強度呈強-弱-強的豆莢狀變化趨勢,值得注意的是-785m中段礦體北部西側(cè)鉀化范圍又加寬,強度加強,并出現(xiàn)較多似偉晶狀鉀長石化含黑云二長花崗巖成脈狀穿插于強鉀化花崗巖中。絹英巖化帶寬度變化較大,-200m以上相對較寬,一般1m左右,-200m以下逐漸變窄,局部尖滅重現(xiàn),常以微弱疊加的形式出現(xiàn)在鉀長石化花崗巖上或呈角礫狀被礦脈包裹;黃鐵絹英巖帶寬度很窄,一般小于0.5m,淺部獨立成帶產(chǎn)出,深部多與礦體和絹英巖化帶共同產(chǎn)出,難以獨立成帶。硅化、綠泥石化、碳酸鹽化一般疊加于鉀長石化、絹英巖化和黃鐵絹英巖化之上,產(chǎn)出局限,不具帶狀分布特征(圖4)。2.3蝕變巖巖體成分含量的標準化金青頂金礦圍巖蝕變由遠礦到近礦依次發(fā)育鉀長石化、絹英巖化、黃鐵絹英巖化。本文采用Grant的計算方法確定各種蝕變巖物質(zhì)成分的遷移規(guī)律,選用惰性元素TiO2為不活動組分,認為其在巖石中的絕對百分含量不變,來標準化各蝕變階段巖石的成分含量,研究在上述蝕變過程中元素的遷移規(guī)律。運用公式:TiO2標準化數(shù)據(jù)式中:Cax為某蝕變巖中被標準化組分的含量;為原巖中TiO2含量;為某蝕變巖中TiO2含量;Cox為原巖中被標準化組分的含量。2.3.1多態(tài)巖石對sio含量和組分的影響分析結(jié)果得出,鉀長石化過程中K2O含量升高2.01%,至于SiO2含量升高,可能是后期次生石英微細脈所致,Al2O3、Na2O、燒失量等組分亦有所升高;Fe2O3、MnO、CaO含量降低(表1,圖5)。絹英巖化階段:早期斜長石較鉀長石更易于被絹云母和石英所交代,較晚期鉀長石也被絹云母和石英交代,在弱酸性、弱堿性條件下其反應(yīng)式如下。反應(yīng)中斜長石被絹云母所交代,K+隨著酸性溶液對巖石的交代而繼續(xù)加入到巖石中,Na+、Ca2+則從長石中被置換出來并被溶液帶走,同時還有硅化的存在,造成SiO2含量的升高。鉀長石部分也被絹云母所交代。分析結(jié)果顯示:絹英巖化過程中NaO含量降低4.67%,K2O降低0.17%,SiO2升高60.10%(表1,圖5),與之相對應(yīng)礦物組合中斜長石、鉀長石含量降低,石英含量升高,出現(xiàn)絹云母。絹英巖化過程中含量升高的組分還有Al2O3、Fe2O3、FeO、MgO,相對降低的組分還有CaO、MnO。Fe2O3升高,表現(xiàn)為有赤鐵礦小斑點的生成。黃鐵絹英巖化階段:大量Si的帶入導(dǎo)致流體的pH降低,伴隨溫度降低,流體中溢出的H2S使得體系S逸度升高,發(fā)生黃鐵礦沉淀,即黃鐵絹英巖化。該過程,SiO2含量再升高64.60%,Fe2O3升高4.00%,Al2O3、K2O分別降低2.48%和0.69%。(表1,圖5)。2.3.2微量元素含量鉀長石化階段:與未蝕變的原巖相比,Ba、Rb、Cu、Pb、Zn、Y、Zr、Ga、Nb等微量元素含量相對增加,其中Ba、Rb含量顯著增加,分別為836.8×10-6、34.4×10-6(表1,圖6)。絹英巖化階段:與鉀長石化花崗巖相比,Rb、Li、Ga、W、Th等微量元素含量增加;Ba、Sr、Cu、Zn、Y、Zr、Sc、Sn、Nb等微量元素含量降低(表1,圖6)。Sr的降低主要是斜長石被絹云母和石英交代的結(jié)果,花崗巖中Sr主要賦存在含Ca礦物斜長石中,當斜長石被蝕變?yōu)椴缓珻a的絹云母和石英時,Sr與Ca一起進入溶液(Sr2+→Ca2+,Ca2+帶出)。黃鐵絹英巖化階段:與絹英巖化花崗巖相比,Au、Ag、Bi、As、Sn、Sb、Cu、Pb、Cr、W、V、Co、Ni、Mo等與成礦相關(guān)的元素較大幅度升高(表1,圖6)(增加0.01~103×10-6),Sr、Ba含量分別降低317×10-6和663.34×10-6。該階段Fe、Cu、Pb、Zn等以硫化物存在,而Au、Ag、Bi、As賦存于這些硫化物中,因此前人推測金以Au(HS)2-絡(luò)合物的形式在中溫條件下遷移,當溶液變得酸性及氧逸度降低時,Au(HS)2-變得不穩(wěn)定,造成Au、Ag與黃鐵礦一起沉淀,使得Au、Ag、Bi、As大幅度升高,成為成礦的第一個階段。2.3.3蝕變巖中ree含量的變化本區(qū)REE含量及分餾系數(shù)(ρ)見表2,ρ值是水巖交代作用過程中加入-帶出活動性、穩(wěn)定性的指示參數(shù):ρ<0時指示REE被帶入;ρ>0時指示REE被帶出。ρ絕對值越大,指示REE在熱液交代作用過程中活動性也越大。蝕變前巖石中REE含量-蝕變后巖石中REE含量ρ=蝕變前巖石中REE含量對本區(qū)不同類型蝕變巖REE分餾系數(shù)ρ的計算及對比研究說明:蝕變巖類型不同,REE在水巖交代作用過程中加入或帶出元素也不同。從含黑云二長花崗巖→鉀化花崗巖的過程中,LREE多被帶出,HREE多被帶入;從鉀化花崗巖→絹英巖過程中HREE降低的幅度大于LREE,并且降低的程度與絹英巖化的強度成正比;從絹英巖→黃鐵絹英巖過程中,REE均被帶出(ρ>0)。REE的ρ變化與蝕變巖的類型密切相關(guān)(圖7)。3蝕變過程元素遷移富集與成礦物質(zhì)源測量觀察發(fā)現(xiàn),金礦體與圍巖接觸邊界明顯,蝕變發(fā)育,強度不大,與金相關(guān)的元素在各蝕變階段含量以增加為主,尤其是Au、Ag,且離礦體越近、蝕變強度越大,Au、Ag富集程度越強。蝕變圍巖中Au等成礦元素的含量升高,即可能是蝕變過程中元素遷移富集的結(jié)果,也可能是成礦熱液由于濃度差向兩邊擴散的結(jié)果。研究顯示,從新鮮圍巖到蝕變巖再到礦體,Au等成礦元素含量沒有降低的位置,說明蝕變圍巖中Au等成礦元素含量升高是因為成礦熱液因濃度差向兩邊圍巖擴散的結(jié)果。因此,石英脈兩側(cè)近似對稱發(fā)育的交代蝕變可能僅是金沉淀成礦過程的產(chǎn)物,圍巖的主要作用是冷卻成礦流體,改變成礦流體的酸堿度、氧化還原性以及各種氣體的逸度,使成礦物質(zhì)在有利的容礦空間沉淀富集,而并非提供主要成礦物質(zhì)的母巖。就目前礦床研究的深度而言,其對成礦物源的貢獻十分微弱。該結(jié)論與來自膠東地區(qū)其他金礦床的C、H、O、S同位素得出的深部成礦流體上涌與地殼流體混合沉淀成礦的結(jié)論較一致。4蝕變巖與成礦相關(guān)元素含量關(guān)系(1)本區(qū)圍巖蝕變類型主要有鉀長石化、硅化、絹英巖化、黃鐵絹英巖化等,在石英脈兩側(cè)呈似等間距分布。鉀長石化蝕變程度向深部有加強的趨勢,但整體范圍較窄,局部反復(fù)出現(xiàn)膨大收縮的豆莢狀構(gòu)造特征;絹英巖化地表較發(fā)育,深部反復(fù)尖滅重現(xiàn)。(2)鉀長石化蝕變過程中,K2O、SiO2、Ba、Rb、Cu、Pb、Zn、HREE等含量增加。絹英巖化過程中SiO2、Al2O3、Fe2O3、FeO、MgO、Rb、Li、Ga、W等含量升高;NaO、K2O、CaO、MnO、Ba、Sr、Cu、REE等含量降低。黃鐵絹英巖化過程中SiO2、Fe2O3、Au、Ag、Bi、As、Sn、Sb、Cu、Pb、Cr、W、Hg等與成礦相關(guān)的元素較大幅度升高;Al2O3、K2O、Sr、Ba、REE等含量降低。大量不同類型蝕變圍巖的Au、Ag、Cu、S含量數(shù)據(jù)顯示所有類型蝕變巖的Au、Ag、Cu含量均高于新鮮混合花崗巖。(3)圍巖蝕變過程中可能提供了少量成礦物質(zhì),但圍巖對金成礦的主要作用是冷卻成礦流