陜西三家子金礦床地質(zhì)特征及成因分析

陜西三家子金礦床地質(zhì)特征及成因分析

1成礦階段及礦化性質(zhì)三家子金銀位于河北省青龍縣以東18公里處。它是該縣最大的金礦床。其構(gòu)造位置處于山海關(guān)隆起區(qū)馬蘭峪復(fù)式背斜的核部。該礦床產(chǎn)出嚴(yán)格受都山巖體南東側(cè)北東向構(gòu)造巖漿混雜巖帶控制,是都山巖體“金鑲邊”的重要組成部分。區(qū)內(nèi)出露地層主要為太古界單塔子群三屯營組斜長角閃片麻巖,是礦體的直接賦存圍巖。三家子金礦床礦化作用可劃分為兩大成礦期6個(gè)成礦階段。第一期發(fā)生在晚太古代,分兩階段:Ⅰ階段形成細(xì)小石英脈及極少量分散狀中細(xì)粒黃鐵礦;Ⅱ階段形成中細(xì)粒浸染狀、細(xì)脈狀黃鐵礦,有微弱金礦化。第二期發(fā)生在中生代,是該礦床的主要成礦期,分4個(gè)成礦階段:Ⅲ階段形成乳白色石英脈及少量粗粒自形黃鐵礦,礦化微弱;Ⅳ階段形成煙灰色石英脈和中細(xì)粒半自形黃鐵礦,稱石英—黃鐵礦階段,是金礦化最主要的階段;Ⅴ階段稱多金屬硫化物階段,是金礦化的重要階段;Ⅵ階段是礦化晚期的一次小脈動(dòng),形成石英和方解石細(xì)脈。其礦化類型以金屬硫化物—石英脈型為主。組成礦石的脈石礦物以石英為主,少量方解石;金屬礦物以黃鐵礦為主,少量方鉛礦、黃銅礦、斑銅礦、閃鋅礦,微量輝碲鉍礦、硫鉍鉛鐵銅礦及金銀系列礦物等。其中石英、黃鐵礦是礦床中分布最普遍、含量最多的脈石礦物和礦石礦物。本文將Ⅳ階段和Ⅴ階段合稱“主成礦階段”。該成礦階段的石英、黃鐵礦和金銀系列礦物是本文的重點(diǎn)研究對象。2礦床礦物學(xué)特征2.1石英熱光照總積分強(qiáng)度本次測試對象全是三家子金礦床主成礦階段中的石英,結(jié)果見表1。從表1中可看出:三家子金礦床中石英熱發(fā)光總積分強(qiáng)度普遍較高,變化范圍大(2.14～44.2R/mg,平均10.33R/mg);峰類型多為單峰+抬肩,峰位溫度集中在245～260°C間,顯示了三家子金礦床以中溫為主多成礦階段的特點(diǎn)。2.2成礦階段特征三家子金礦床主要包裹體類型有單相水溶液包裹體(LH2O)、兩相氣液包裹體(LH2O+VH2O)、含CO2三相包裹體(LH2O+LCO2+VH2O)和富兩相包裹體(LCO2+VCO2)。其中,前二者散見于各個(gè)成礦階段,后二者常見于第一成礦階段。三家子金礦床石英包裹體均一溫度值見表2。根據(jù)不同成礦階段中成礦溫度和石英包裹體特征的不同,平均值為297°C、219°C、270°C、279°C、275°C、222°C、295°C、266°C的石英包裹體均一溫度反映了三家子金礦Ⅳ、Ⅴ成礦階段時(shí)的特征。據(jù)張文淮的分類,三家子金礦為中溫?zé)嵋旱V床。2.3礦化過程及礦物質(zhì)特征熱電性是金屬或半導(dǎo)體礦物固有的特性,其導(dǎo)電類型可分為電子型和空穴型,即N型和P型。通常熱電系數(shù)(熱電動(dòng)勢率а)為正值時(shí)屬P型導(dǎo)電,負(fù)值時(shí)為N型導(dǎo)電。對黃鐵礦而言,當(dāng)Co、Ni、Cu、Zn等以類質(zhì)同像進(jìn)入黃鐵礦中時(shí)會導(dǎo)致硫虧損、鐵過剩,黃鐵礦往往顯示電子導(dǎo)型,即N型;當(dāng)黃鐵礦中進(jìn)入As、Sb、Te等雜質(zhì)時(shí)會導(dǎo)致鐵虧損、硫過剩,黃鐵礦多顯示空穴導(dǎo)型,即P型。一些學(xué)者研究認(rèn)為:對各種熱液礦床來說,由于揮發(fā)分硫、砷等多聚集在礦體的頂部,因而在礦化空間上礦體上部和頂部的黃鐵礦導(dǎo)型表現(xiàn)為P型,а為正值;礦體中部顯示N-P型和P-N型,а為低正值或低負(fù)值;礦體下部顯示N型,а為高負(fù)值;在礦化早期階段溫度較高條件下形成的黃鐵礦主要出現(xiàn)電子導(dǎo)型,а值離散范圍大時(shí),成礦階段疊加可能性較大;晚期階段低溫條件下形成的黃鐵礦主要出現(xiàn)空穴導(dǎo)型,а值離散范圍小時(shí),后期疊加程度降低。表3是三家子金礦床不同中段的13個(gè)黃鐵礦樣品進(jìn)行熱電性測試的結(jié)果。其中,所用的黃鐵礦標(biāo)本及薄片均未見環(huán)帶構(gòu)造,且所用樣品均為主成礦階段的黃鐵礦顆粒。從表3中結(jié)果可看出:(1)除了少數(shù)顆粒為正的熱電動(dòng)勢外,大部分顆粒為負(fù)值;所有樣品的熱電系數(shù)均為負(fù)值,變化范圍在-74.57～-282.21μN(yùn)/°C之間,剔除一個(gè)最大值和一個(gè)最小值,極差為109.21,離散范圍較大,主要集中在-150～-215μN(yùn)/°C。根據(jù)遼寧地質(zhì)實(shí)驗(yàn)研究中心劃分的方案,三家子金礦床黃鐵礦的熱電場均為N型,表明三家子礦床遭受到一定程度的剝蝕;同時(shí)反映了Co、Ni含量較高,硫有一定程度的虧損,與熱液成因有關(guān)。(2)不同中段中不同程度P型導(dǎo)型的出現(xiàn),特別是三家子礦床深部中段部分P型的出現(xiàn),預(yù)示著礦床深部成礦可能仍有一定的遠(yuǎn)景。這與該礦床元素地球化學(xué)特征所指示相一致。目前,在開采過程中該礦床已達(dá)到第九中段以下,前景很樂觀。2.4成金礦床中金的礦物成分及成因三家子金礦床金銀系列礦物多以獨(dú)立礦物產(chǎn)出,主要為自然金和銀金礦,次為自然銀、金銀礦及少量輝銀礦與微量碲金銀礦、а-汞金銀礦。鏡下觀察:三家子金礦床中金銀系列礦物形態(tài)主要有粒狀、葉片狀、三角狀等;載體礦物主要有黃鐵礦和石英,次有黃銅礦、輝碲鉍礦、閃鋅礦、方鉛礦等;多為可見金,粒徑多在0.01～0.1mm。根據(jù)金銀系列礦物產(chǎn)出部位及與載體礦物的關(guān)系,可將其賦存狀態(tài)分為3類:包體金、裂隙金、晶隙金或粒間金。三家子金礦床中主成礦階段金屬礦物電子探針分析結(jié)果見表4。從表4中可看出:三家子金礦床中金銀系列礦物Au的百分含量為77.23%～88.51%間,平均82.78%;Ag含量在9.66%～21.91%間,變化較大。在金銀系列礦物純度與溫度關(guān)系圖中,三家子金礦床的投點(diǎn)均落入中溫區(qū)(圖1)。三家子金礦床中,金銀系列礦物除了Au、Ag外,還有較多的微量元素。Fe、Co、Ni、Cu、Zn、As、Sb、Se、Te等在金銀系列礦物中分配極不均勻,但與金沒有表現(xiàn)出明顯的相關(guān)性。三家子金礦床中金的成色見表5:①三家子金礦床中金的成色在778.999～901.599間,變化范圍較大,平均837.847。在金成色與成礦溫度關(guān)系圖解上(圖2),反映出三家子金礦床中金銀系列礦物形成的溫度范圍較寬。②三家子金礦床中不同載體礦物中金銀系列礦物金的成色也不同。賦存在石英中的金銀系列礦物金成色高達(dá)901.599,可能與多階段成礦過程中金銀系列礦物經(jīng)過了充分的改造與凈化有關(guān),黃鐵礦與多金屬硫化物階段中金銀系列礦物成色在778.999～820.069間,反映了溫度逐漸降低過程中,銀的濃度逐漸增加。③金礦床中金銀系列礦物成色也能反映其形成的深度,成色越高,形成的深度越大。據(jù)統(tǒng)計(jì)資料,世界5個(gè)典型中深成金礦床中金銀系列礦物金成色平均為880.6,4個(gè)淺成金礦床中金銀系列礦物金的成色平均為760。與國外不同深度典型金礦床相比,三家子金礦床基本處于中深成礦環(huán)境。3礦床成因標(biāo)志通過上述分析,三家子金礦床中礦物學(xué)特征明顯,如石英的熱發(fā)光性、黃鐵礦的成分與熱電性、金銀系列礦物的成分與成色等,可為判別礦床成因、礦床勘查與評價(jià)等提供標(biāo)志。(1)黃鐵礦熱電性顯示為N型熱電場,說明