黔東地區(qū)拾金坡金礦床地質(zhì)環(huán)境分析

黔東地區(qū)拾金坡金礦床地質(zhì)環(huán)境分析

什么地方和礦產(chǎn)資源的問題一直是礦產(chǎn)勘探和礦床研究的中心重點(diǎn)，同時(shí)也促進(jìn)了現(xiàn)代勘探技術(shù)和礦床理論的改進(jìn)。何處找礦的問題需要系統(tǒng)研究區(qū)域成礦地質(zhì)構(gòu)造背景,而找什么礦則需要地質(zhì)科學(xué)系統(tǒng)論的實(shí)踐,礦床模式的建立、改進(jìn)和完善較為有效地解決了這一問題。成礦模式是對(duì)形成礦床的成礦作用從四維空間上進(jìn)行的高度理論概括。它抽象地再現(xiàn)了一類礦床、一組(系列)礦床或某些地區(qū)的礦床的形成過程,分布規(guī)律以及它們之間的相互關(guān)系。成礦模式被稱為礦產(chǎn)勘查的“智力拐杖”,其目的是將礦床的一系列描述性內(nèi)容概括成一組相似礦床的共性認(rèn)識(shí),提高找礦效率。拾金坡金礦床是拾金坡—金場溝侵入巖區(qū)金成礦帶的重要組成(1),建立拾金坡式侵入巖型金礦成礦模式對(duì)于該成礦帶礦產(chǎn)勘查、預(yù)測評(píng)價(jià)及找礦工作有指導(dǎo)性意義。1區(qū)域地質(zhì)背景1.1堿泉子大斷裂南緣成巖改造北山拾金坡金礦床位于甘肅省瓜州縣柳園鎮(zhèn)、花牛山以西,方山口以東,大地構(gòu)造地處塔里木板塊之輝銅山—小草湖陸緣裂谷帶西段,黑山—堿泉子大斷裂以南(圖1)。區(qū)域斷裂構(gòu)造極為發(fā)育,以近EW向展布的數(shù)條區(qū)域性深大斷裂為主,總體構(gòu)造呈向北突出的弧形。近EW向斷裂是區(qū)內(nèi)的控巖基底斷裂,遙感圖像解譯和重磁場特征反映出區(qū)內(nèi)近EW向斷裂。受阿爾金活動(dòng)性深大斷裂的影響,以NE向斷裂較為發(fā)育,NE向和NW向斷裂組成的“X”型斷裂系統(tǒng)與EW向斷裂共同構(gòu)成了本區(qū)菱形格狀構(gòu)造格局,拾金坡金礦床分布于深大斷裂附近。1.2奧陶紀(jì)大井山群形成時(shí)代區(qū)內(nèi)因侵入巖體穿插和斷裂構(gòu)造破壞,地層略顯破碎。出露地層為前長城系、長城系、寒武系、奧陶系、泥盆系、二疊系等。前長城系、長城系主要分布該區(qū)南側(cè),主要為一套早古生代火山—沉積巖建造,其內(nèi)見有蛇紋石化橄欖巖、輝長巖、玄武巖和硅質(zhì)巖團(tuán)塊。區(qū)內(nèi)主體由奧陶系各類沉積巖所構(gòu)成,中奧陶統(tǒng)花牛山群巖石為泥質(zhì)板巖、石英巖、碳酸鹽巖、細(xì)砂巖和礫巖,厚度大于1194m,具陸緣淺海相沉積巖建造特征。上奧陶統(tǒng)白云山組由大理巖、粉砂巖、砂巖和礫巖組成,厚度在425m以上,同樣屬陸緣淺海相沉積巖建造。奧陶系沉積巖地層之上為中、下泥盆統(tǒng)三個(gè)井群火山—沉積巖不整合覆蓋,局部地段見有上泥盆統(tǒng)墩墩山群紫紅色陸相火山巖建造、厚度大于1496m。下二疊統(tǒng)上巖組哲斯群玄武巖、安山凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)砂巖夾板巖,上二疊統(tǒng)礫巖、砂巖、頁巖及含礫英安斑巖。1.3巖石學(xué)和微量元素特征區(qū)內(nèi)各種成因類型和不同形成時(shí)代的花崗巖類侵入巖分布廣泛,約占巖石出露面積的45%。主要為華力西期和印支期中酸性侵入巖大面積分布,巖石類型主要有石英閃長巖、花崗閃長巖、花崗巖和斑狀花崗巖等,總體呈EW向展布,明顯受區(qū)域深大斷裂的控制,構(gòu)成了長約140km,寬約30km的花崗巖帶。華力西中晚期,巖漿侵入活動(dòng)加劇,該區(qū)南部形成了中、晚兩期2個(gè)亞旋回的中酸性侵入巖。其次,區(qū)內(nèi)脈巖十分發(fā)育,主要有石英脈、英安斑巖脈、閃長巖脈、石英閃長巖脈、細(xì)晶巖脈、輝綠巖脈及輝長巖脈等。古生代強(qiáng)烈的構(gòu)造巖漿活動(dòng)引起的內(nèi)生金屬成礦作用對(duì)本區(qū)金礦化的形成具有十分重要的意義。2成礦地質(zhì)環(huán)境拾金坡金礦床產(chǎn)于拾金坡復(fù)式花崗巖體的邊部,該區(qū)為斷裂構(gòu)造發(fā)育,中酸性巖體(脈)大面積分布的多期次構(gòu)造—巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈的地質(zhì)環(huán)境。2.1ew向展布的區(qū)域性深大斷裂礦區(qū)以近EW向斷裂構(gòu)造最為發(fā)育,具有規(guī)模大,形成時(shí)間早的特點(diǎn)。寶石山近EW向展布的區(qū)域性深大斷裂控制著拾金坡復(fù)式花崗巖體和礦帶的展布形態(tài)。由它派生的一系列NW向、NE向次級(jí)斷裂常形成擠壓蝕變帶,嚴(yán)格控制了含金石英脈的展布(即拾金坡、磨金洞、老金灘等礦床和礦點(diǎn)),為本區(qū)金成礦和控礦斷裂。2.2奧陶—巖漿巖礦區(qū)主要花崗巖類侵入體有拾金坡、石人字井、玉石嶺、明舒井、輝銅山北等,巖體多為多期次復(fù)式巖體。拾金坡復(fù)式花崗巖體呈巖基狀產(chǎn)出,面積400km2,近EW向延伸,巖性為中粗粒斑狀花崗巖。安國堡對(duì)該巖體全巖Rb-Sr等時(shí)線年齡分析獲得388.84+17.2Ma,花崗巖內(nèi)鋯石U-Pb年齡為409.3Ma,分別屬于早泥盆世和志留紀(jì)末。北山南帶奧陶—泥盆紀(jì)花崗巖在成因上普遍具有殼幔混合的信息,即由來自上地幔的玄武質(zhì)巖漿上升中發(fā)生地殼混染作用。巖體內(nèi)輝綠巖脈、煌斑巖脈、閃長巖脈、花崗閃長斑巖脈等巖脈成群、成帶分布,形成于加里東期、華力西期、印支期和燕山期。2.3巖脈與巖脈背景區(qū)內(nèi)金礦體產(chǎn)于與中酸性巖漿侵入活動(dòng)有關(guān)的拾金坡、明舒井復(fù)式花崗巖體。含礦巖石主要為似斑狀二長花崗巖、黑云母二長花崗巖及閃長巖脈、輝綠巖脈。微量元素分析結(jié)果表明,似斑狀二長花崗巖平均含金量為2.64×10-9、黑云母二長花崗巖平均含金量為2.40×10-9、閃長巖脈平均含金量為9.85×10-9、輝綠巖脈平均含金量為6.07×10-9,可以認(rèn)為拾金坡巖體是金的成礦母巖。2.4礦物年齡及礦化年齡特征拾金坡巖體同位素年齡為409.3～279Ma(鋯石U-Pb同位素年齡為409.3Ma、380+12Ma和380+40Ma;全巖Rb-Sr法388.84+17.3Ma和386.09+56.6Ma;黑云母K-Ar法279Ma和297Ma),明舒井巖體同位素年齡為401.9～370Ma(鋯石U-Pb同位素年齡為401.9Ma和398.14Ma;角閃石K-Ar法370Ma;黑云母K-Ar法384Ma),玉石嶺巖體鋯石U-Pb同位素年齡為424.9+4.1Ma,輝銅山北巖體為350～197Ma(鋯石U-Pb同位素年齡為350+17Ma;全巖Rb-Sr法350.12+17Ma;黑云母K-Ar法197.235Ma;40Ar-39Ar同位素年齡192+3Ma),新井花崗巖巖體黑云母K-Ar法年齡為197Ma。據(jù)多個(gè)礦田礦石年齡測定該礦田成礦時(shí)間具多期特點(diǎn):早期礦化年齡為253～298Ma(金溝井253.084Ma,拾金坡323Ma、298Ma),中期礦化年齡為246～229Ma(拾金坡246Ma、238Ma、130Ma,新井229Ma),晚期礦化年齡為89Ma(小金窩子),表明金礦化作用發(fā)生于華力西中期,鼎盛于印支期,結(jié)束于燕山期。拾金坡金礦主要形成于華力西期末和印支期早中期,與北山地區(qū)金礦床成礦時(shí)代一致。3拾金坡巖體內(nèi)金礦點(diǎn)在拾金坡—金廠溝成礦帶內(nèi)已發(fā)現(xiàn)金礦床(點(diǎn))10余處,主要分布在拾金坡巖體南部的金溝井—拾金坡—南金灘一線(拾金坡巖體南與輝銅山北巖體相鄰),其余的金礦點(diǎn)也多沿拾金坡巖體的邊緣分布。拾金坡金礦床位于拾金坡巖體邊部,具體礦體特征如下。3.1金石英礦化蝕變帶及地殼特征礦區(qū)內(nèi)金礦體呈NW向分布于大片斑狀花崗巖中,均產(chǎn)于石英脈內(nèi),規(guī)模及形態(tài)完全受石英脈體的控制,近EW向展布的早期灰白色石英脈含礦,而近SN向展布的晚期石英脈不含礦。礦區(qū)內(nèi)見約48條石英脈,其中含金石英脈約20條,呈南、中、北3條礦化蝕變帶分布。南帶含礦性好,且規(guī)模最大,延伸近2000m,寬約10～50m,其中7號(hào)、8號(hào)和9號(hào)礦體分布于該帶(圖2),礦體地表延伸可達(dá)800m,厚幾厘米到幾十厘米,局部厚達(dá)0.89m,礦體主要呈脈狀,最大斜深可達(dá)240m,傾向13°～16°,傾角75°～82°,各礦體之間多呈近平行或雁行狀斜列(圖2),在剖面上呈疊瓦狀分布,單一礦體形態(tài)多呈平行帶狀、脈狀、薄板狀分布。沿走向礦體具中間較寬,兩端較窄且逐漸尖滅的特征,具膨脹收縮尖滅再現(xiàn)及向東側(cè)伏的特點(diǎn)。內(nèi)部富礦體以透鏡狀、囊狀產(chǎn)出,且厚度變化較大。含金石英脈的走向多為260°～280°。3.2礦石的組成標(biāo)志礦石(化)類型為石英脈型,其次為發(fā)育在石英脈兩側(cè)的蝕變巖型。拾金坡金礦床礦石的礦物組合較為簡單,礦石中的金屬礦物有自然金、銀金礦、黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦;脈石礦物有石英、鈉長石及少量絹云母、綠泥石和碳酸鹽礦物等。礦石的主要有用組分為金,伴生的有用組分有銀、鉛、鋅等。下面對(duì)典型載金礦物的特征簡單描述。(1)黃鐵礦:礦石中分布最廣泛的金屬礦物,也是重要的含金礦物,以細(xì)粒不規(guī)則狀含金量最高,五角十二面體次之,顆粒較大的立方體狀較差。呈淡黃白色,以細(xì)小單晶或細(xì)脈網(wǎng)脈狀或浸染狀分布于石英中,含量0.5%～10%。黃鐵礦單晶粒徑一般1～2mm,呈立方體狀、五角十二面體以及各種不規(guī)則狀。(2)方鉛礦與閃鋅礦:灰色、灰黑—鋼灰色,含量0.5%～5%;粒度小于5mm,一般0.1～0.5mm。主要呈半自形—它形粒狀集合體的細(xì)脈充填于黃鐵礦裂隙,或者膠結(jié)黃鐵礦角礫團(tuán)塊。(3)黃銅礦:銅黃色,含量較少,粒度0.06mm以下,多呈乳滴狀存在于閃鋅礦中構(gòu)成固溶體分離結(jié)構(gòu)。(4)石英:含量最高,約占70%～95%,乳白色或煙灰色,油脂或土狀光澤,它形粒狀集合體,粒徑多為1～5mm,顯微鏡下具波狀消光。暗灰色或煙灰色石英不均勻分布于乳白色石英中。煙灰色石英含有較多的染色雜質(zhì)元素和硫化物微粒,Au、Ag、Pb、Zn、Cu等的含量也較高。煙灰色石英是乳白色石英改造后形成,是金的主要載體之一,也是金礦良好的找礦標(biāo)志。礦石中金含量一般為5～20×10-6,最高達(dá)121×10-6,最低小于1×10-6。銀多以銀金礦的形式產(chǎn)出于石英、黃鐵礦裂隙中,其銀含量平均為7.53×10-6,可供綜合回收。3.3構(gòu)、固溶體分離結(jié)構(gòu)及含結(jié)構(gòu)礦石結(jié)構(gòu)以晶粒結(jié)構(gòu)、壓碎結(jié)構(gòu)為主,其次為交代結(jié)構(gòu)、固溶體分離結(jié)構(gòu)以及包含結(jié)構(gòu)。礦石構(gòu)造以塊狀構(gòu)造、團(tuán)塊狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造為主,次有角礫狀構(gòu)造、細(xì)脈—網(wǎng)脈狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造及蜂巢狀構(gòu)造等。3.4礦物成礦標(biāo)志圍巖蝕變:硅化、黃鐵礦化、絹云母化、綠泥石化、碳酸鹽化、褐鐵礦化、高嶺土化,其中見于礦體和圍巖中的黃鐵礦等金屬硫化物與成礦作用關(guān)系密切,是直接的標(biāo)志。4成礦機(jī)4.1成礦地質(zhì)及礦物學(xué)特征拾金坡金礦床定位于拾金坡復(fù)式巖體的邊部,空間上受斑狀花崗巖的控制。該巖體為多次脈動(dòng)侵入的復(fù)式巖體,巖體形成后,又有花崗斑巖脈、輝綠(玢)巖墻等巖脈群疊加。巖石地球化學(xué)資料顯示該巖體屬I型花崗巖,根據(jù)花崗巖的成礦專屬性,與I型花崗巖有關(guān)的礦床多為Au、Ag等多金屬礦床。花崗巖在上升侵位過程中帶來大量的成礦物質(zhì)和成礦流體,形成含金石英脈,而較晚期次的花崗巖侵入體提供巖漿,形成巖墻且切割了含金石英脈。總之,該區(qū)熱源豐富,熱場持久,特別是華力西中期的黑云母斑狀花崗巖為金的活化、遷移富集創(chuàng)造了得天獨(dú)厚的先決條件。拾金坡花崗巖體自身較高的含金量是金成礦的物質(zhì)基礎(chǔ)。該花崗巖體是上地幔玄武質(zhì)巖漿上升過程中受到地殼混染作用而形成,由于地幔中Au、Ag、Cu等元素的豐度值較高,來源于上地幔的巖漿攜帶大量的Au、Ag等成礦金屬元素,為后期成礦及成礦礦種取得先天條件。后期大量脈體的貫入及脈巖群中較高的金豐度暗示了本區(qū)金成礦作用與地幔流體的大量參與有十分密切的關(guān)系。4.2礦石地球化學(xué)特征王琦對(duì)拾金坡礦石中石英氧同位素分析,推算成礦熱液δ18O水值為7.29～8.99,平均為8.17,斑狀花崗巖石英包裹體的δ18O水值為6.421,兩者δ18O水值較為相近;δD值為-91.342～-93.139,平均-92.24,位于標(biāo)準(zhǔn)花崗巖δD值范圍-50～-120之內(nèi),礦石的氫氧同位素顯示主要來自花崗巖漿。礦石的黃鐵礦δ34S值介于2.90～4.75,平均3.6,蝕變花崗巖δ34S值為3.1～5.1,平均4.1,在誤差范圍內(nèi)兩者基本一致。礦石與圍巖同位素組成相一致,表明兩者具有同源繼承演化的過程。地質(zhì)地球化學(xué)資料顯示,礦石礦物為自然金、黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦等中溫礦物;蝕變以硅化、碳酸鹽化、綠泥石化、絹云母化及黃鐵礦化等中溫蝕變組合;礦石中廣泛發(fā)育角礫狀構(gòu)造、細(xì)脈—網(wǎng)脈狀構(gòu)造以及碎裂結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)等中溫?zé)嵋旱V石的特征組構(gòu);礦石的硫、鉛、氫、氧同位素指示成礦物質(zhì)來源于殼?；煸吹陌郀罨◢弾r,成礦流體為巖漿水。4.3成礦機(jī)該區(qū)成巖與成礦時(shí)差大,表明成巖與成礦非同一構(gòu)造熱事件的產(chǎn)物,但成巖作用對(duì)于該區(qū)成礦作用具有決定性作用?？傮w可以分為3個(gè)階段。4.3.1種ma期巖體的構(gòu)造特征拾金坡巖體U-Pb同位素年齡為409.3～279Ma,從區(qū)域上來看,352～341Ma正處于北山地區(qū)造山作用成礦階段(405～350)Ma末期和陸殼伸展活動(dòng)成礦階段(350～296Ma)早期。該復(fù)式巖體呈至少3個(gè)期次侵入,早期侵入體主要為閃長巖、石英閃長巖,屬于鈣堿性巖系,呈小巖株、巖瘤殘存于主侵入體內(nèi)部;晚期侵入體主要為黑云母二長花崗巖,金平均含量為2.40×10-9;中期也是主侵入體,主要為斑狀—似斑狀二長花崗巖,金平均含量為2.64×10-9。中期和晚期侵入體則為堿質(zhì)巖系,普遍遭受鉀交代作用,尤其主侵入體。4.3.2拾金坡金礦床成因早期礦化年齡為298～253Ma(金溝井253.084Ma,拾金坡323Ma、298Ma),屬海西期末,北山地區(qū)處于大規(guī)模造山后伸展—拉張環(huán)境,巖漿熱液活動(dòng)強(qiáng)烈,是大規(guī)模成礦作用的發(fā)生期。拾金坡巖體中含金石英脈與中基性巖脈的穿插關(guān)系表明,拾金坡金礦床的形成時(shí)代晚于斑狀花崗巖,成礦物質(zhì)主要來源于深部的花崗巖漿。在巖漿演化晚期,巖漿分異結(jié)晶過程中析出成礦流體,后者在熱動(dòng)力驅(qū)使下順沿不同序次的斷裂和破碎帶流動(dòng),并且與圍巖發(fā)生交代反應(yīng),造成硅化、絹云母化、碳酸鹽化等熱液蝕變。4.3.3晚期成礦階段中期礦化年齡為246～229Ma(拾金坡246Ma、238Ma、130Ma),屬印支早中期,該區(qū)構(gòu)造—巖漿的再次活動(dòng),使富堿富氣巖漿熱液再次對(duì)圍巖(斑狀花崗巖)發(fā)生鉀交代作用,沿次級(jí)斷裂內(nèi),隨著溫度和壓力的降低,浸出的金與金屬硫化物一起又疊加在海西期礦化體之上,發(fā)生成礦物質(zhì)的沉淀并充填構(gòu)造裂隙,最終形成了金的工業(yè)礦體。5拾金坡巖體紅巖山區(qū)通過對(duì)拾金坡巖體及金礦床的分析和研究,歸納總結(jié)了該礦床的主要成礦要素(如表1),建立了礦床成礦模式(圖3)。拾金坡金礦床成礦模式可描述為:華力西期區(qū)內(nèi)處于陸內(nèi)裂谷環(huán)境,地幔物質(zhì)上涌,區(qū)域斷裂構(gòu)造再次活動(dòng),主要沿近EW向斷裂富堿的鉀長花崗巖、黑云母花崗巖大量侵入。拾金坡巖體尤其是南部靠近斷裂一帶,受到了來自深部富鉀巖漿的影響,發(fā)生了普遍的鉀交代作用。在花崗巖中堿質(zhì)的大量帶入必然造成大量硅質(zhì)的帶出,即“酸堿分離”。飽和SiO2的熱水溶液攜帶著從圍巖中浸出的大量Au流向附近巖體中的斷裂構(gòu)造束,經(jīng)減壓、降