云南省墨江县金厂金矿床金银矿物成因矿物学研究

江永宏,李胜荣

(1.中国地质调查局发展研究中心,北京100037;2.中国地质大学(北京)地球科学与资源学院,岩石圈构造与深部过程及探测技术教育部重点实验室,北京100083)

0 引言

云南省墨江县金厂金矿是一个大型原生金矿床。矿床的金、银系列矿物从自然银、银金矿到自然金都有出现,其中以银金矿和自然金为主,其中矿石中金以独立矿物(自然金)产出的约占70%,为矿区主要的金矿物(据00533部队1982年资料),自然金w(Au)=70.85%～99.08%(前人资料为78.8%～95.5%)。自然银为本次研究首次发现。此外,还有钯金矿、铂金矿、铑金矿、硒金银矿等[1-4]。本次研究还发现含银-银黝铜矿系列和硒银矿系列。

1 矿床地质概况

金厂金矿床位于哀牢山构造变质带九甲—安定脆韧性剪切带旁侧(图1),是一个成因上与加里东晚期具有蛇绿岩性质的超基性岩体有关的大型低温浅成热液金矿床。矿体沿金厂蛇绿岩体西接触带的断裂构造带断续分布,主要产于志留纪金厂组砂板岩中,少数产于蛇绿岩及三叠系砂岩中(图2)。金矿化以石英脉型、含金石英脉与含金硅质岩混合型为主要类型[5]。哀牢山构造带自加里东晚期至喜山期均有不同程度的构造岩浆活动,而本金矿的成矿时代则从海西早期至喜山期,具有多期成矿的特点。含镍金黄铁矿硅质岩的Sm-Nd年龄为358 Ma,Rb-Sr年龄为 354 Ma[6];铬绢云母的 K-Ar年龄为180Ma(全国同位素地质年龄汇编小组,1986);穿插镍矿体的Au矿化石英脉的顺磁共振 ESR年龄为46.7 Ma[7]。猫鼻梁矿段矿体为含金石英脉型矿体与含金石英岩混合型矿体(I型矿体),与矿区范围内I型的矿体一致,均表现为:①厚度变化不均匀,变化系数0.6～0.8;②品位变化属不均匀至很不均匀,变化系数0.33～1.41。例如,I8矿体、I60矿体 的厚度变化系数、品位变化系数分别为 64%和126%,分属不均匀和很不均匀[8]。

图1 哀牢山金矿带区域地质简图(方维萱等,2001)Fig.1 The simplified regional regional map of Ailaoshan gold belt

图2 金厂金矿猫鼻梁矿段金、镍矿体关系剖面图[8]Fig.2 Profile showing spatial relation of Au,Ni ore bodies at Maobi liang ore domain of Jinchang Au deposit

2 热液演化与成矿阶段

金厂金矿的热液演化在空间上体现为由超基性岩体渐入围岩金厂组砂板岩的面型蚀变分带,以及不同期次石英脉的线型叠加,据此可进行热液演化的阶段划分[9-10]。

2.1 以蛇纹石化、滑石化、碳酸盐化(包括菱镁矿化、铁白云石化)、硅化为特征的镁质超基性岩体蚀变阶段

金厂蛇绿岩体中的辉石、橄榄石依次发生蛇纹石化、菱镁矿化、滑石化和石棉化,此后发生硅化,在金厂蛇绿岩体与金厂组地层接触带附近一定范围内形成硅质岩,Au,As,Sb,Ti,Cr,Co,Ni等重要成矿元素以络合物形式活化迁移。蛇纹石、菱镁矿、铁白云石、铬尖晶石、白钛石、自然金及铂族元素矿物为其特征组合。

2.2 超基性岩外接触带的交代蚀变阶段

(1)硅化、黄铁矿化亚阶段:超基性岩体外接触带是含金硅质岩型金矿化的主要成矿空间,其交代蚀变作用与以镍矿化为主要特征的内、外接触带有较大差异,根据笔者对铬绢云母成分标型的研究[5],发生硅化的硅质除部分来源于超基性岩体外,绝大部分应来源于金厂组硅板岩。热流体搬运Au,Cr,Mg,Fe,S等物质在有利的空间沉淀形成黄铁矿矿化和较弱的金矿化,它是蛇纹岩化岩体形成全硅质外壳的延续。

(2)黄铁矿铬绢英岩化亚阶段:本亚阶段以形成翠绿色含铬绢云母为特色。黄铁铬绢英岩是金矿化石英脉的蚀变围岩,按照黄铁矿与铬绢云母类的相对含量,将其进一步划分为6个类型:①含铬绢云母的黄铁硅质岩;②铬绢云母黄铁硅质岩;③含黄铁矿铬绢云母硅质岩;④黄铁铬绢英岩;⑤含黄铁矿铬绢云母岩;⑥铬绢云母岩。此亚阶段为黄铁矿的主要形成期,黄铁矿以浸染状、条带浸染状为主。

2.3 石英脉充填阶段

(1)早期石英脉阶段(I阶段石英脉):石英脉一般呈灰白色,顺层产出且边界平整,厚度变化小,呈板状脉体(“脉板”)或绿色浸染状石英脉,矿物主要为石英,含极少量黄铁矿。石英多为隐晶硅质、玉髓,基本无矿化,为不含矿石英脉。

(2)主成矿期石英脉阶段:又可称为硫化物-石英脉阶段。银金矿、自然金等含金矿物主要出现在本阶段石英脉中。黄铁矿仅有少量产出,分布于石英晶隙。石英脉以乳白色和淡黄色条带状-裙边带状构造为特征。

(3)晚期乳白色石英脉阶段:以全晶质石英晶簇为特色,共生矿物有自然银和少量银金矿。本阶段极少出现黄铁矿。

表1 金厂金矿床金、银矿物电子探针分析结果Table 1 The electron microprobe analysis of the gold and silver minerals of the Jinchang Au deposit

3 金、银矿物系列成因

3.1 形态

自然金和银金矿的主要形态有粒状(包括浑圆粒状、角粒状、椭圆粒状等)、枝叉状、板状、片状、线状、丝状等。粒度范围变化较大,从粒径1～4 cm的“块金”到次显微金(<5μm)均有产出。据00533部队资料,其平均粒度为0.012 35 mm(共统计2346粒)。本次在猫鼻梁矿段所发现的均为次显微金。

3.2 赋存状态

(1)裂隙金:主要产于石英、黄铁矿的裂隙中。

(2)粒间金:主要产于石英、黄铁矿的晶粒间隙内。

(3)连生金:与含银-银黝铜矿、硒银矿等较紧密共生,成不规则粒状。

(4)包体金:在石英、玉髓、黄铁矿、含银-银黝铜矿、硫锑铜银矿、辉锑矿、黄铜矿、菱镁矿以及蛇纹石、高岭石、滑石、绢云母、褐铁矿等矿物中,金均以微粒包裹体产出。

3.3 金矿物共(伴)生组合

(1)主成矿期石英脉阶段。自然金、银金矿与石英、含铬绿泥石、含铬高岭石、黄铁矿、针镍矿、斜方硫镍矿、方硫镍矿、锑硫镍矿、含银-银黝铜矿、硒银矿共生。

(2)晚期乳白色石英脉阶段。自然银、银金矿与黄铁矿、绢云母、石英共生。

(3)伴生组合。金矿物与下列矿物连生:自然金-黄铁矿;自然金-石英;自然金-方铅矿-石英;自然金-辉锑银矿;自然金-辉锑银矿-黝铜矿;自然金-含银黝铜矿-黄铁矿;黄铁矿-自然金-含银黝铜矿-辉砷镍矿;褐铁矿-黄铁矿-自然金-含银黝铜矿-辉砷镍矿;褐铁矿-自然金;银金矿-石英;银金矿-有机质黏土;银金矿-石英-有机质黏土;银金矿-辉锑银矿;银金矿-辉锑银矿-黝铜矿;银金矿-黝铜矿-硫锑铜银矿-赤铁矿等。

3.4 化学成分

3.4.1 成分特点

(1)自然银中S,Se,As,Cu,Zn,Ni的质量分数较高。

(2)银金矿中 Cu的质量分数高,分别可达0.35%和0.31%,Cr达0.14%。

(3)自然金中Pt的质量分数可高达0.13%,Os可达0.33%,Ir可达0.39%,而 Pt,Os,Ir总量可达0.85%。

3.4.2 演化系列

按照金矿物的结晶先后顺序(即从成矿早期到晚期)为自然金→银金矿→自然银(表1),金的成色有下降的趋势。这与古老矿源层为胶东群的山东招远灵山沟、玲珑等金矿不同[11]。随着金的成色不断降低,银的质量分数及矿物中微量元素总量却有明显增加的趋势。银金矿中微量元素Cu,Cr,Ni和Co的总量最高达到0.81%。

3.4.3 微量元素

(1)自然金具有高含量的 Pt,Os,Ir,银金矿中的Pt,Os,Ir含量次之。因为PGE元素可分为Ir组和 Pd组,Ir组为Os,Ir,Ru;Pd组为 Rh,Pt,Pd。如果把铂族元素按熔点降低的顺序排列(Os,Ir,Ru,Rh,Pt,Pd),它们在地幔部分熔融过程中的分异特点就会反映到幔源岩浆矿床中,其中Ir组为高温组合,Pt组为低温组合[12]。本次研究发现,Ir组合相对于Pt组表现为异常富集,可能反映矿床成因不仅与超基性岩本身富集矿质元素Au,Ni,PGE相关,并且与超基性岩体外围在发生蛇纹岩化蚀变的过程中温度较高具有关联。

(2)Cr和Ni为基性岩的主要组分,其含量高,如富金石英脉中银金矿、硒银矿中w(Cr)分别为0.14%和0.18%,说明矿化强度较高,它们可以部分与金、银类质同象。而因为金、银矿物中杂质元素以Ni,Co,Ti和 Se,As,Sb为特征(表1),显示了矿化的多源性。

(3)自然银中Cu,Pb,Zn,As,Sb,Bi的质量分数很高,说明矿化很强。前人研究证明,金银矿物杂质元素的质量分数为0或低值是矿化不广泛的标志[13]。

4 结论

通过对墨江金厂金矿床金、银矿物系列的形态、赋存状态、矿物共(伴)生组合、化学成分等成因标型研究,结合富含金、银的含银-银黝铜矿系列、硒银矿系列在富矿成矿阶段的出现可以认为:

(1)金、银系列矿物中自然银、银金矿、自然金都有出现,以银金矿、自然金为主。w(Au)的变化范围为70.85%～99.08%(前人资料为 78.8%～95.5%)。按照金矿物的结晶先后顺序(即从成矿早期到晚期)为自然金→银金矿→自然银,金的成色有下降的趋势,而银的质量分数及矿物中微量元素总量却有明显增加的趋势。银金矿中微量元素总量(Cu+Cr+Ni+Co)最高达到0.81%。

(2)自然银为首次发现。自然银中Cu,Pb,Zn,As,Sb,Bi的质量分数很高,说明矿化很强,是矿化广泛的标志。

(3)含银-银黝铜矿连续固溶体系列的确定,说明成矿阶段富含Cu,Ag,Pt,Zn,Sb,As,S,Se,Fe等成矿元素的流体在低温过程中迅速结晶而形成。它的Ag+/(Cu++Cu2+)比值在同一标本样品上的离散性分布反映了成矿阶段热液活动复杂以及物化条件变化快的特点。

(4)硒银矿中Se,Ag,Bi的质量分数变化范围分别为0.981×10-6～0.869×10-6,1.813×10-6～2.733×10-6,0.006×10-6～0.027×10-6。硒银矿中Bi的出现率为100%,说明为完全类质同象替代Ag[8]。

(5)虽然金厂金矿床中没有发现锇铱矿和铱锇矿,但Ir和Os却进入自然金晶格,形成铱金矿与锇铱金矿的类质同象系列,也是指示与超基性岩有关的成因标志[8]。自然金中 Pt,Os,Ir的质量分数都很高,银金矿中 Pt,Os,Ir的质量分数次之。因为PGE元素可分为Ir组和Pd组,本次研究发现,Ir组相对于Pt组表现为异常富集可能反映矿床成因不仅与超基性岩本身富含矿质元素Au,Ni,PGE密切 相关,并且与超基性岩体外围在发生蛇纹岩化蚀变的过程中温度较高具有关联。

致谢:在此特别感谢陈光远教授、孙岱生教授、邵伟教授在项目组织、样品制备和论文成稿过程中的辛勤劳动和谆谆教诲!同时在本文的研究过程中,曾得到武警黄金部队黄金研究所陈锦荣高级工程师、云南黄金局、墨江金矿,以及中国地质大学(北京)电子探针室李树岩、陈卉泉高级工程师的帮助,在此表示衷心的感谢!

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