內(nèi)蒙古板廟子金礦床成礦流體特征及成因分析

內(nèi)蒙古板廟子金礦床成礦流體特征及成因分析

0成礦帶北西板廟子金礦區(qū)位于吉林省樺甸市以東約50公里處?；莅l(fā)河位于深層大斷裂帶以東，達皮溝金成礦帶北端的。該區(qū)范圍內(nèi),礦床(點)眾多,從西至東依次分布有大廟子、板廟子、援朝溝、菜搶子等10多處礦床(點)(圖1),成礦地質(zhì)條件有利。隨著夾皮溝成礦帶研究的深入和板廟子金礦床資源的不斷開發(fā)利用,對板廟子金礦床成礦作用及深部找礦前景問題進行研究具有重要意義。1南大別無砂區(qū)研究區(qū)位于華北地臺北緣東段,以北東向輝發(fā)河巖石圈深大斷裂、北西向大砬子—夾皮溝弧形斷裂帶為界,北部、西部與吉黑海西褶皺帶毗鄰。板廟子金礦床位于板廟子背斜南翼北西向韌性剪切帶南側(cè)邊緣,板廟子屯北側(cè)。區(qū)內(nèi)太古代表殼巖夾皮溝巖群三道溝巖組主要呈大小不等的殘留體(塊)分布于板廟子河兩岸花崗質(zhì)巖石中,其中南岸多為斜長角閃巖(或斜長角閃片麻巖)殘留體,少見黑云變粒巖,最大者為10m×10m,一般為5m×3m。斜長角閃片麻巖Au平均豐度為2.39×10-9。北岸以磁鐵石英巖及含石榴石磁鐵石英巖為主,最大出露面積約6m×6m。研究表明,該組地層Au平均豐度為0.92×10-9,為區(qū)內(nèi)重要的礦源層之一。受NW向弧形斷裂構(gòu)造的影響,區(qū)內(nèi)次級斷裂構(gòu)造發(fā)育,主要表現(xiàn)為近東西向(275°~290°)壓扭性斷裂,它們不但控制了區(qū)內(nèi)脈巖的分布,同時也嚴格地控制金礦脈的產(chǎn)出與展布,成為區(qū)內(nèi)主要的儲礦構(gòu)造系統(tǒng),已知工業(yè)礦體均賦存于該組斷裂構(gòu)造系統(tǒng)中。區(qū)內(nèi)巖漿巖主要有晚太古代錦山村二長花崗巖、花崗閃長巖等。另外,輝綠巖、煌斑巖、閃長玢巖、花崗斑巖及二長花崗斑巖等脈巖亦較為發(fā)育,它們與金礦脈空間關(guān)系密切,其形成時代為100~190Ma,為早侏羅世—白堊世產(chǎn)物。1.1礦脈沿向或向礦轉(zhuǎn)移礦區(qū)具有工業(yè)價值的金礦體以含金石英脈為主,目前已發(fā)現(xiàn)35條,均呈單脈狀產(chǎn)出,形態(tài)為扁豆狀、透鏡狀,少數(shù)呈脈狀、似脈狀。礦脈沿走向或傾向變化復雜,常具分支復合、尖滅再現(xiàn)特征。單個礦脈最長320m,最短18m,一般在50~200m;最大延深240m,最小18m,一般在50~200m,延長與延深比接近1∶1;水平厚度最寬7m,最小0.05m,一般為0.2~1m,礦石Au平均品位約為20×10-6。1.2礦物成分及微量元素特征區(qū)內(nèi)礦石礦物主要有自然金、黃鐵礦,次要礦物主要有黃銅礦、磁鐵礦、磁黃鐵礦、菱鐵礦及微量方鉛礦等;次生礦物有赤鐵礦、孔雀石等;脈石礦物主要為石英,次要為綠泥石、絹云母、方解石等。礦石中有用礦物金以自然金、含銀自然金(銀15%)為主。自然金顆粒比較大,但分布不均勻,粒徑0.522~5.220mm,主要分布于黃鐵礦、黃銅礦、黃鐵礦裂隙中、黃鐵礦與脈石接觸處,其賦存狀態(tài)有包裹金、晶隙金及裂隙金等。礦石結(jié)構(gòu)主要有它形粒狀結(jié)構(gòu)、壓碎結(jié)構(gòu)、乳滴狀結(jié)構(gòu);礦石構(gòu)造主要有條帶狀構(gòu)造、網(wǎng)脈狀構(gòu)造、團塊狀構(gòu)造、角礫狀構(gòu)造等。微量元素分析結(jié)果表明,礦石中除Au元素外,Ag、Cu、Pb、Zn、Co、Ni、Bi等微量元素也有不同程度的富集。R型聚類分析結(jié)果表明,主要成礦元素明顯地分為Au、Bi和Ag、Cu、Pb、Zn、Co、Ni兩群,結(jié)合金的賦存狀態(tài)等礦物學特征可以認為,Au、Bi和Ag、Zn、Cu、Pb等2組元素自熱液中沉淀富集時間不同,反映本礦區(qū)多階段成礦的特點(圖2)。1.3金-金-多金屬階段礦區(qū)可劃分為5個成礦階段:石英-黃鐵礦階段(早)、石英-黃鐵礦階段(晚)、金-黃鐵礦階段、金-多金屬階段、碳酸鹽-黃鐵礦階段,其中金-黃鐵礦階段、金-多金屬階段為金的主要沉淀成礦階段。金-黃鐵礦階段主要以晶形粗大、晶形較好、顯示出較高溫度特征的黃鐵礦為主要特點;金-多金屬階段主要形成較低溫度的以它形粒狀為主的金屬礦物,除黃鐵礦外,還有黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦等。礦區(qū)主要的圍巖蝕變?yōu)楣杌?、碳酸鹽化、黃鐵礦化、綠泥石化,絹云母化次之。產(chǎn)于輝綠巖中或外側(cè)的礦化斷裂帶中蝕變多為綠泥石化、硅化、黃鐵礦化及碳酸鹽化,蝕變帶寬不足0.5m;產(chǎn)于花崗質(zhì)片麻巖中的蝕變以硅化和絹云母化為主。2巖相學及顯微測溫在對礦床地質(zhì)特征進行詳細野外地質(zhì)調(diào)查的基礎(chǔ)上,本次工作在礦區(qū)460m中段采集了含金石英脈樣品15件,對樣品石英中發(fā)育的流體包裹體開展了系統(tǒng)的巖相學及顯微測溫研究。流體包裹體測試分析工作在吉林大學地球科學學院地質(zhì)流體實驗室完成,測溫用儀器為英國LinkamTHMSG-600型冷熱兩用臺,分析精度低于0℃時為±0.10℃,高于200℃時為±2℃。3液體包體巖石相學特征和微觀溫度3.1氣液兩相包裹體鏡下觀察表明,石英脈中主要發(fā)育氣液兩相(圖3a,b)、含CO2三相(圖3c)2種類型的原生流體包裹體,偶見純CO2包體(圖3d)。包裹體以無色為主,少數(shù)為淺灰色、灰色。形狀以不規(guī)則狀為主,其它還有長條狀、橢圓狀、渾圓狀及少量三角形狀、四邊形狀等。氣液兩相包裹體大小一般為4~12μm,氣液比為10%~30%,多為15%±。含CO2三相包裹體大小一般為6~16μm,主要集中于7~11μm;CO2相所占比例變化較大,為40%~90%。3.2流體流體溫度分布氣液兩相包裹體冷凍—升溫過程中,測得該類包裹體冰點溫度一般為-3.2℃~-4.4℃,平均為-3.86℃,據(jù)相應(yīng)公式計算得到流體鹽度(w(NaCl))為5.25%~7.01%(圖4A),包裹體以均一至液相方式為主,均一溫度變化范圍為128.7~285.4℃,平均187.4℃,多集中于130~230℃(圖5A),依鹽水溶液包裹體溫度-密度、溫度-壓力關(guān)系式,估算流體密度為0.88~0.98g/cm3,最大壓力值為62.16×106Pa,最小為34.7×106Pa,平均為48.8×106Pa。含CO2三相包裹體冷凍—升溫過程中,測得CO2固相熔化溫度為-58.1~-58.6℃,平均-58.4℃,CO2水合物消失溫度為6.2~7.7℃。據(jù)此溫度和相應(yīng)公式求得相應(yīng)流體w(NaCl)為4.5%~7.1%(圖4B);CO2相部分以均一至液相為主,少量臨界均一,均一溫度變化范圍為18.5~30.8℃;富水溶液含CO2三相包裹體以均一至水溶液相為主,富CO2三相包裹體以均一至CO2相及臨界均一方式為主,均一溫度變化范圍為250.3~326.2℃(圖5B),據(jù)此估算流體密度為0.88~0.98g/cm3,最大壓力值為109.6×106Pa,最小56.7×106Pa,平均77×106Pa。4分析與討論的結(jié)果4.1流體特征及氧同位素組成板廟子金礦床流體包裹體研究結(jié)果表明:礦區(qū)含金石英脈型礦石石英中主要發(fā)育氣液兩相、含CO2三相包裹體2種類型的原生流體包裹體,也見少量純CO2包裹體;它們在石英顆粒中共生發(fā)育的事實,反映成礦流體為一富含CO2的H2O-CO2-NaCl流體體系,而且成礦過程中發(fā)生過CO2及鹽水溶液的不混溶作用。已有包裹體同位素分析資料表明,含金石英脈石英氧同位素組成主要變化范圍為9.14‰~-11.99‰,金礦脈石英中包體的δD值-70‰~-93.0‰。該區(qū)絕大多數(shù)金礦成礦熱液氫、氧同位素值接近于巖漿水特征,表明成礦熱液以巖漿水為主,但成礦過程中可能有大氣降水的混入。4.2流體包裹體結(jié)構(gòu)研究表明,成礦深度與成礦壓力具非線性關(guān)系,既不能簡單地用靜巖壓力梯度計算,也不能用靜水壓力梯度計算。依據(jù)Sibson的斷裂帶流體垂直分帶曲線,用計算機分段擬合求得深度和壓力之間的關(guān)系式,即不同壓力段計算成礦深度的公式如下:(1)在測得的流體壓力小于40MPa時,用靜水壓力梯度來計算,即用壓力除以靜水梯度(10MPa/km),即y=x/10;(2)測得的流體壓力為40~220MPa時,y=0.0868/(1/x+0.00388)+2;(3)測得的流體壓力為220~370MPa時,y=11+e(x-221.95)/79.075;(4)測得的流體壓力大于370MPa時,y=0.0331385x+4.19898。式中:x、y分別代表流體壓力值(MPa)和成礦深度(km)。利用上述公式(1)、(2)計算得出,本礦床形成深度約為6.03~7.00km。在流體壓力分布圖上(圖6),流體包裹體投影點大多落入6~7km范圍內(nèi),與計算結(jié)果基本一致。熱液脈狀礦床可以在地殼中較深的位置中形成。在總結(jié)對比太古代不同變質(zhì)相環(huán)境中形成的脈狀金礦特征基礎(chǔ)上,Groves提出了太古代脈狀金礦的地殼連續(xù)成礦模式,認為在地殼可以連續(xù)成礦,成礦深度從近地表到至少15km。Groves等認為,比較通用的中溫熱液礦床可分成3個地殼層次類型,即淺層次(成)礦床(epizonal,<6km),中層次(成)礦床(mesozonal,6~12km),深層次(成)礦床(hypozonal,>12km)。經(jīng)過幾十年的資源開發(fā),目前板廟子金礦床從地表以下,已達到490m開采深度,其主要控礦構(gòu)造與礦體延深穩(wěn)定,并自490m中段坑內(nèi)鉆約130m深部礦體仍較穩(wěn)定,厚度具有增大趨勢,圍巖蝕變加強。包裹體分析數(shù)據(jù)表明,本礦床總體上的成礦深度約為6~7km,相當于Groves的中層次金礦床。該類礦床一般具有較大的垂向延深,如同一成礦帶上的鄰礦夾皮溝金礦床,總體上成礦深度為4.4~7.5km,在達1200m處深部鉆孔中仍發(fā)現(xiàn)有礦體;又如近年來在深部找礦屢獲重大突破的山東膠東一帶,其成礦流體形成溫度為115~390℃,流體包裹體壓力為110MPa,亦均與本礦床基本相似。據(jù)此分析本礦床深部仍應(yīng)有一定的找礦前景。5成礦流體特征根據(jù)流體包裹體研究結(jié)果,結(jié)合礦區(qū)地質(zhì)特征及含金石英脈氫、氧同位素資料綜合分析,可得出以下主要結(jié)論:(1)板廟子金礦床含金石英脈中發(fā)育不同類型的流體包裹體,主要發(fā)育氣液兩相、含CO2三相2種類型的原生流體包裹體,表明成礦流體為一富含CO2的H2O-CO2-NaCl流體體系。(2)礦區(qū)成礦流體以巖漿水為主,但可能有大氣降水的混入,反映該礦床成礦作用與區(qū)內(nèi)中生代巖漿活動關(guān)系密切。(3)測溫結(jié)果顯示:含CO2三相包裹體,均一溫度為250~326℃、w(NaCl)為4.51%~7.14%;氣液兩相包裹體,均一溫度129~229℃、w(NaCl)為5.25%~7.01%。據(jù)此估算本礦床成礦壓力為34.7~10