牟平-乳山金礦床地質(zhì)特征及成因分析

牟平-乳山金礦床地質(zhì)特征及成因分析

1礦床的地質(zhì)特征1.1昆山透照結(jié)構(gòu)牟平-乳山金礦位于文定山西側(cè)邊緣，產(chǎn)于昆至山脈倒置背面的昆至山花崗巖體中。該金礦帶有四條北北東(15°)方向的斷裂,構(gòu)成北北東向地塹式構(gòu)造,乳山金礦床即產(chǎn)于地塹構(gòu)造中部的金青頂-三甲斷裂中。1.2巖性地球化學(xué)區(qū)內(nèi)出露上太古界膠東群的魯家組、馬格莊組和棗園組。巖性主要為黑云斜長片麻巖、黑云斜長角閃巖、黑云變粒巖夾大理巖透鏡體。其片麻理走向一般為310°～350°,分布在昆崳山花崗巖體兩側(cè),即倒轉(zhuǎn)背斜兩翼。1.3昆山巖漿成礦物質(zhì)來源巖體出露面積約1500km2,產(chǎn)于昆崳山倒轉(zhuǎn)背斜核部,沿北北東向斷裂呈長條狀分布。其兩側(cè)邊部巖石具片麻狀構(gòu)造,中部為中粗粒塊狀構(gòu)造。礦物含量見表1。巖石化學(xué)成分見表2。結(jié)合鏡下鑒定將昆崳山花崗巖定為中粗粒黑云母二長花崗巖。稀土元素分析表明該巖體繼承了膠東群地層稀土配分模式的兩個主要特點分別是:①都是稀土富集型;②都沒有虧損。該巖體Eu的δ18O為11.55,Sr87/86Sr初始比值為0.7095～0.7124(計算值,據(jù)Isr=(Sr87/86Sr),鉛同位素組成為208Pb/204Pb36.96～37.57,207Pb/20415.35～15.63,206Pb/20416.40～17.37;K-Ar同位素年齡為154×106～134×106a。上述特征表明,昆崳山花崗巖體以富堿尤其以富鈉為主要特征;其成礦物質(zhì)來源于膠東群地層,是在中生代由昆崳山倒轉(zhuǎn)背斜核部的膠東群地層經(jīng)斷裂重熔作用形成的。礦區(qū)內(nèi)大面積主要是出露昆崳山花崗巖,僅見到少量呈孤島狀分布的膠東群地層殘留體,其巖性多為斜長角閃巖,化學(xué)分析表明地層殘留體含金量達(dá)20×10-9。1.4壓扭性斷裂復(fù)合控制組該金礦脈主要受NE65°的F1(50°/SE∠75°)和NNE15°的F2(15°/NW∠80°)兩組壓扭性斷裂復(fù)合控制,(F1隱伏于深部)復(fù)合部位具有張扭性質(zhì)。在淺部礦體主要受F2控制,其產(chǎn)狀走向15°、傾向北西、傾角80°,而在深部(-155m標(biāo)高)礦體主要受F1控制,其產(chǎn)狀走向50°、傾向南東、傾角75°(礦體仍未尖滅)。-385m以下傾角變陡,局部反傾。1.5蝕變帶物質(zhì)成分帶坑道觀察表明該金礦床圍巖蝕變具有分帶特征,不同蝕變帶之間呈漸變關(guān)系,以礦體為中心向兩側(cè)依次對稱出現(xiàn)有黃鐵絹英巖帶、鉀化花崗巖帶,外側(cè)為未蝕變花崗巖。從未蝕變花崗巖到黃鐵絹英巖,石英、絹云母和黃鐵礦等逐漸增多,長石和黑云母逐漸減少,蝕變帶的礦物組成及演化關(guān)系見圖1。蝕變帶物質(zhì)成分帶計算結(jié)果表明,在成礦作用過程中有大量的K2O、H2O、CO2加入圍巖,而花崗巖中的Na2O、CaO大量淋失;稀土元素在鉀化帶相對富集,在黃鐵絹英巖帶則明顯被淋濾,但它們都繼承了未蝕變花崗巖稀土配分模式的主要特征。1.6石英脈巖石學(xué)和礦物特征乳山金礦床礦體是由黃鐵礦石英脈、銅-鉛-鋅多金屬硫化物石英脈和菱鐵礦石英脈3種礦脈疊加而成的復(fù)合金礦體。其中黃鐵礦石英脈為主礦體,在中上部呈較規(guī)則的單脈與周圍邊界清楚,隨深度增加在主礦脈兩側(cè)產(chǎn)出許多細(xì)脈,深部形成細(xì)脈侵染狀礦化帶。銅-鉛-鋅多金屬硫化物石英脈在淺部(35m標(biāo)高以上)可形成獨立的工業(yè)礦體;在35～-250m間則呈微細(xì)脈產(chǎn)在黃鐵礦石英脈的裂隙中;在中部(-250～-435m)金屬硫化物趨于單一,以大量脈狀或條帶狀分布的中粗粒黃鐵礦為特征;在深部(-435m以下),礦物組合以石英為主,黃鐵礦少量(5%左右);在-650～-860m標(biāo)高間逐漸過度為細(xì)脈侵染狀礦化帶,厚度明顯放大。該種礦脈的礦物成分有垂直分帶現(xiàn)象,上部主要為閃鋅礦和方鉛礦,中部則主要為黃銅礦和黃鐵礦,下部主要為黃鐵礦。菱鐵礦石英脈規(guī)模較小,厚度一般在幾厘米至幾十厘米。常見有兩種產(chǎn)出形式:一種是呈獨立的脈體產(chǎn)出;另一種是貫入破碎的黃鐵礦石英脈中形成膠結(jié)物。呈獨立的菱鐵礦石英脈產(chǎn)出時具有典型的對稱分帶,以具有梳妝結(jié)構(gòu)的石英為中心,兩側(cè)依次對稱出現(xiàn)塊狀菱鐵礦帶和塊狀石英帶(含少量黃鐵礦)。該類礦脈不能構(gòu)成工業(yè)礦體。2金礦床類型、礦物和雕刻礦化階段2.1黃鐵礦金礦石如前所述,由于3種礦脈的疊加,礦體不同部位的礦石礦物成分差異較大。根據(jù)礦物成分可分為五種礦石類型(見表3)。其中黃鐵礦金礦石是構(gòu)成工業(yè)礦體的主要礦石類型;其次為黃銅礦黃鐵礦金礦石,產(chǎn)在-250m標(biāo)高以上,是黃鐵礦石英脈和多金屬硫化物石英脈疊加的產(chǎn)物;多金屬硫化物型金礦石在上部(35m標(biāo)高以上)形成可采礦體;而由菱鐵礦石英脈及破碎黃鐵礦石英脈形成的菱鐵礦黃鐵礦金礦石,僅在局部產(chǎn)出。2.2礦石類型及產(chǎn)出礦通過對黃鐵礦金礦石和黃銅礦黃鐵礦金礦石兩種主要礦石類型的鏡下研究,表明主要以金-銀礦物類和金-銀碲化物兩類型式產(chǎn)出,黃鐵礦是其主要載體礦物,其次為黃銅礦、閃鋅礦等。(1)黃鐵礦充填金金包括自然金(Au>80%)、銀金礦(Au50%～80%)、金銀礦(Au50%～10%)。粒度一般在0.036～0.069mm。呈乳滴狀、蠕蟲狀和細(xì)脈狀產(chǎn)于黃鐵礦裂隙及晶隙中。與黃鐵礦的嵌布關(guān)系分為包體金、裂隙金和間隙金。裂隙金占57.14%,包體金占25.0%,間隙金占17.8%,黃鐵礦中不存在晶格金。(2)金-銀化物的分布包括碲金銀礦、碲銀礦并共生有碲鉍礦、碲鉛礦,碲金銀礦呈粒狀、不規(guī)則狀,包含有許多粒徑在0.0012～0.018的微粒自然金。金-銀碲化物主要分布于中粗粒黃鐵礦中,少量沿黃鐵礦裂隙產(chǎn)出;在黃鐵礦的浸蝕結(jié)構(gòu)中見碲化物沿黃鐵礦的生長環(huán)帶穿插并交代,說明它們是在略晚于黃鐵礦的貧硫條件下形成的。金-銀碲化物形成晚期已有許多微粒自然金形成并包含在金-銀碲化物中,大量的金-銀碲化物形成以后,以裂隙金和間隙金形式產(chǎn)在黃鐵礦的裂隙和晶隙中。據(jù)此認(rèn)為礦物生成順序為:黃鐵礦-金銀碲化物-自然金銀類礦物。(3)黃鐵礦截面的形、密度、硬度、反射率和晶格常數(shù)變化規(guī)律黃鐵礦是工業(yè)礦體黃鐵礦石英脈的主要礦物成分,也是金的主要載體礦物。黃鐵礦的晶形、密度、硬度、反射率和晶格常數(shù)在縱向上變化趨勢有一定規(guī)律性:即淺部黃鐵礦以立方體為主,深部則以五角十二面體為主;隨深度增加立方體黃鐵礦的反射率漸小,五角十二面體黃鐵礦的反射率則增大;黃鐵礦的晶格常數(shù)、密度和硬度隨產(chǎn)出深度增加而加大。2.3礦化過程和礦化作用在礦區(qū)內(nèi)常見有少量的花崗巖偉晶巖脈沿花崗巖的原生節(jié)理穿入,并被礦脈穿切?；◢弬ゾr的形成標(biāo)志著花崗巖作用結(jié)束和巖漿期后熱夜蝕變礦化作用的開始。如前所述,礦體由3種礦脈組成,在坑道和鏡下都能見到它們之間的穿切關(guān)系。其中多金屬硫化物石英脈除在35m標(biāo)高以上形成獨立礦體外,在35～-250m多呈網(wǎng)脈狀穿切黃鐵礦石英脈;具對稱分帶的菱鐵礦石英脈在宏觀上穿切礦灣和圍巖(見圖2),在鏡下可見膠結(jié)破碎的黃鐵礦石英脈。在礦體兩側(cè)對稱產(chǎn)出黃鐵絹英巖和鉀化蝕變帶。其中鉀化帶在深部更為發(fā)育,黃鐵絹英巖與礦體緊密共生,是礦體的直接圍巖。綜上所述將該金礦蝕變礦化作用分為4個階段:①鉀化;②絹云母化-黃鐵礦石英脈;③多金屬硫化物石英脈;④菱鐵礦石英脈。3成礦機(jī)3.1成礦活動的物理條件(1)計算表及估算表乳山金礦床礦體及蝕變巖中石英包裹體測定參數(shù)及形成溫度和壓力的估算見表4。從表4看出該金礦的成礦作用從早期鉀化到黃鐵礦石英脈形成,其溫度、壓力都逐漸變小,主礦體和黃鐵絹英巖幾乎同時形成,成礦溫度為295～311℃,屬于中溫?zé)嵋旱V床。(2)成礦熱液體系向酸度的變化利用昂里科夫的礦物酸度表特征法估計成礦溶液酸度的變化,結(jié)果見表5?？梢姰?dāng)花崗巖產(chǎn)生鉀化和絹云母化后成礦熱液體系向酸度增加的方向演化。據(jù)礦物包裹體氣體成分的物理化學(xué)參數(shù)圖解,利用礦體及裹體氣相成分及成礦圍巖中石英包巖成礦溫度和壓力,求得該金礦成礦熱液近似的氧逸度(見表6)。(3)流體包裹體成分隨深度的變化通過對比可以看出:①氣相成分以H2O和CO2為主;②花崗巖和鉀化花崗巖中石英包裹體成分富含K+、Na+、Cl-;而礦體和黃鐵絹英巖中石英包裹體的成分隨深度發(fā)生變化:在深部與花崗巖石英包裹體成分的特點類似;在淺部則以Fe2+、SO2?442-等元素為主。這表明從早期到晚期,由深部到淺部,富含F(xiàn)e2+、SO2?442-、CO2等組分的成礦熱液,是由K+、Na+、Cl-的沿漿期后熱液從深部上升過程中逐漸演化而成的。3.2成礦熱液演化期板礦作熱液花崗巖固結(jié)后,巖漿期后熱液從深部沿斷裂上升,并與花崗巖作用依次產(chǎn)生鉀化、絹云母化蝕變,這些蝕變反應(yīng)的發(fā)生促使巖漿期后熱液向成礦熱液演化。(1)熱液參與巖石學(xué)熱力學(xué)計算表明,當(dāng)熱液溫度較高、K+/Na+值較大時,斜長石易產(chǎn)生鉀化;在中溫條件下,當(dāng)熱液中富含CO2時長石易產(chǎn)生絹云母化,按其難易程度順序依次為鈣長石、鈉長石、微斜長石,且溫度降低有利于長石的絹云母化。因此認(rèn)為:鉀化是巖漿作用結(jié)束后早期富含K+、Na+、Cl-偏堿性的高溫?zé)嵋航淮◢弾r而形成的。隨熱液上升,溫度降低,同時鉀化反應(yīng)使熱液中部分K+、Na+、Cl-進(jìn)入圍巖,而Fe2+、SO2?442-、HCO-3、CO2相對富集,從而使蝕變由鉀化轉(zhuǎn)化為絹云母化,此外Fe2+離子的增加促使金的絡(luò)合物分解沉淀。(2)金的包體成分分析結(jié)果在成礦熱液中金主要與硫、氯形成兩大類絡(luò)合物。在一定的氧逸度條件下,隨溶液的pH值變小(由堿性變酸性),金的氯絡(luò)合物(AuCl-2)溶解度變大,而金的硫絡(luò)合物(Au(HS)-2)溶解度逐漸減小,參考包體成分分析結(jié)果以及成礦溶液由弱減性變?nèi)跛嵝?可以推測金的熱液中是以(Au(HS)-2)形式遷移的,隨熱液演化其溶解度逐漸降低并富集成礦。引起金絡(luò)合物分解沉淀的主要原因之一是由于隨蝕變反應(yīng)進(jìn)行熱液中Fe2+離子的增加。4成礦的來源4.1巖漿水、變質(zhì)水和大氣水組成的混合熱液體系通過測定石英中的氧同位素和絹云母中的氫同位素見表7。它們的分布表明該金礦成礦溶液是巖漿水、變質(zhì)水和大氣水組成的混合熱液體系,從黃鐵絹英巖到菱鐵礦石英脈,熱液中大氣水的比例逐漸增加。4.2變化的《生活》6.49.4該金礦黃鐵礦的δ34S(‰)平均值為7.92,變化在6.4～9.4(見表8)。與膠東群地層和花崗巖的硫同位素組成基本一致,它們都無例外地向偏離隕石硫值,以富含34S為特征。4.3膠群地層的鉛同位素組成鉛同位素分析(見表9)表明,該金礦的鉛同位素組成與膠東群和昆崳山花崗巖相似都屬于正常鉛,三者鉛同位素比值十分相似,表明乳山金礦床的成礦物質(zhì)來源于膠東群地層。5成礦法綜合上述分析研究,乳山金礦床的形成演化過程可分成3個階段。(1)晚太古代火山巖夾沉巖的形成時代原巖恢復(fù)證明,膠東群地層是一套富含Au等成礦元素的中基性火山巖夾沉積巖,在晚太古代(約26億～28億a)發(fā)生大規(guī)模區(qū)域變質(zhì),形成一套低角閃巖相到麻粒巖相的中深變質(zhì)巖系。(2)金及相關(guān)元素中生代(1.5億a)由于太平洋板塊與歐亞板塊的劇烈碰撞,使昆崳山等背斜核部的膠東群地層斷裂重熔形成花崗巖巖漿,并使Au及相關(guān)元素從巖石中活