吉林小梨河金矿床地质特征及成因

王玉波，张 洲，李佳言，王 洋

(吉林省有色金属地质勘查局 六〇六队，吉林 通化 134001)

1 区域地质背景

本区大地构造位于吉黑褶皱系(Ⅰ)，吉林优地槽褶皱带(Ⅱ)，吉林复向斜(Ⅲ)，双阳—磐石褶皱束(Ⅳ)的吉中弧形构造上，伊兰—伊通和辉发河深大断裂之间，地质构造较复杂，位于双河镇—二道甸子金成矿带的西部[1]。

1.1 地层

区域上出露地层主要有古生界石炭系、二叠系、三叠系，其次为中生界侏罗系、白垩系。石炭系余富屯组(C1y)、鹿圈屯组(C1l)、磨盘山组(C2m)、石嘴子组(C3s)；二叠系大河深组(P1d)、范家屯组(P1f)；三叠系大酱缸组(T3d)；侏罗系玉兴屯组(J1yx)、南楼山组(J3n)、久大组(J3j)、安民组(J3a)；白垩系营城子组(K1y)、泉头组(K1q)[1]。

1.2 构造

区域上处于吉中弧形构造顶部由北北东向转向南北向的转折部位。构造特点是华力西期以北北东向褶皱构造为主，并伴有北北东向和北西向的断裂构造；燕山期主要以断裂构造为主，控制了岩浆岩及相关矿产的分布[1]。

1.3 岩浆岩

区域上岩浆活动强烈，华力西期—燕山期均有大规模的岩浆活动，以中酸性侵入活动为主[2]。侵入体呈岩基、岩株状(见图1)。

图1 小梨河一带区域地质

2 矿床地质特征

2.1 矿区地质概况

2.1.1 地层

出露地层主要为石炭系下统鹿圈屯组(C1l)，其次为余富屯组(C1y)[2]。

余富屯组(C1y)，出露在测区南东侧的豆夹沟—东梨河一带。以变质火山岩为主夹有碎屑岩和大理岩的一套地层。

鹿圈屯组(C1l)，在矿区大面积分布，以灰色碎屑岩为主，夹薄层灰岩或灰岩透镜体的一套地层。主要岩石组合为灰、褐色中粒砂岩、细砂岩、灰岩或粉砂岩、页岩，灰岩为基本程序的多个旋回层。东南部岩石组合为安山质凝灰岩、流纹质凝灰岩、英安质凝灰岩等中酸性火山熔岩，沿走向其岩性由北向南由熔岩向层凝灰岩过渡，与下部砂板岩为整合接触关系。小梨河—豆夹沟一带岩石组合为钙质片岩、绢云母石英片岩、变质(安山岩、流纹质凝灰岩、英安质凝灰岩)夹大理岩透镜体等。

2.1.2 构造

区内近南北向的断裂构造极为发育，以豆夹沟—小梨河—太平村挤压带为代表，南北向贯穿全区，总体倾向东，倾角70(°)～80(°)并表现多次活动的特点，对金的活化、迁移、富集有利，受其控制的挤压破碎带内岩石多为片状、瓦状及千枚状或者成破碎角砾岩和糜棱岩带，带内出现不同规模的次一级牵引褶皱，绢云母化、绿泥石化发育，并有规模不等、形态各异的石英脉贯入，零星伴有金、银、铜、铅矿化。

东西向构造在地貌上表现为负地形，主要有振兴屯—太平村断裂和大风倒树—东梨河断裂分别位于详查区南北部。这两条断裂两侧岩层相对位移不大，由北侧沟旁出现的一些断层三角面，大致可以判定为这两条断裂是北盘上升、南盘下降的逆断层，为成矿后断裂，对矿体没有破坏作用。

北西向构造在本区多显示负地形，地貌特征为北西向的沟谷，方向在300(°)左右。为一组扭性断裂，倾向南西，倾角50(°)～73(°)，以强烈的揉皱和片理化为特征，断距不大，大都是南西侧向南东、北东侧向北西错动。断层上盘为砂板岩，下盘主要为大理岩、结晶灰岩及钙质片岩。对矿体有破坏作用，但断距不大，对矿体破坏作用较小。

北东、北北东向构造在区内较发育，见有几条断裂显出扭性特征。断层倾向北西西，倾角35(°)～48(°)，沿断裂破碎蚀变带两侧有闪长玢岩脉和正长斑岩脉产出。断裂破碎带内岩性复杂，但均受强烈挤压而发生破坏[3]。

2.1.3 岩浆岩

区内岩浆岩发育，岩性复杂，有华力西晚期和燕山期的酸性、中酸性侵入体，脉岩较发育。

1)小梨河岩体(γ43(2))

分布在矿区西部，岩体侵入于石炭系下统鹿圈屯组地层中，同位素年龄338 Ma，时代为华力西晚期。岩性有花岗岩和花岗闪长岩，两者为相变关系。岩石普遍具碎裂结构，绿泥石化、绿帘石化，并有石英脉及与石英脉有关的铅、锌、银、金的矿化。

2)燕山早期花岗岩(γ52(1))

燕山期花岗岩主要分布在矿区北东部，岩性为中粒结构花岗岩、细粒花岗岩。脉岩极为发育，主要有闪长玢岩、花岗闪长斑岩、花岗斑岩、正长斑岩等，主要呈北东—南西向，受断裂构造控制，其中闪长玢岩脉、花岗闪长斑岩脉与金矿化关系密切。

2.2 矿体地质特征

2.2.1 矿体特征

矿区共发现14条矿体，地表发现7条矿体，钻孔中发现7条盲矿体，Ⅴ号矿体为主矿体。

Ⅴ号矿体赋存标高112～324 m，埋深0～230 m，呈扁豆状、脉状，走向近南北，倾向西，倾角36(°)～68(°)，走向控制矿体长度125 m，最大倾斜延深260 m，厚度0.35～15.01 m，平均厚度4.10 m，厚度变化系数111.94%，属较稳定型。矿体中金品位1.27×10-6～8.29×10-6，平均品位2.85×10-6，品位变化系数57.02%。矿体资源储量(122b+333)矿石量451.91 kt，占全区总矿石量的64.38%。金金属量1 287 kg，占全区总金属量的50.51%。伴生银平均品位15.46×10-6，伴生银金属量5.1 t(如图2所示)[4]。

图2 小梨河金矿床地质

2.2.2 矿石矿物组成

通过显微镜下测定，并结合MLA扫描电镜能谱成份分析矿石中矿物种类，确定矿石中主要金属矿物为黄铁矿、黄铜矿、磁黄铁矿，其次有闪锌矿、毒矿、碲铋矿、自然铋、褐铁矿、磁铁矿、赤铁矿、黝铜矿等；贵金属矿物组成为自然金、银金矿，以及碲银矿、碲金银矿；非金属矿物以石英为主，其次有斜长石、绢云母、绿泥石、高岭土、方解石等矿物组成(见表1)[5]。

表1 矿石矿物组成测量结果 %

黄铜矿(CuFeS)：为矿石中主要的金属硫化物，占矿石矿物相对含量的0.51%(含黝铜矿)。主要呈他形晶块状结构产出，嵌布粒度较粗，主要以大于0.1 mm的粗粒为主，占含量的72.2%。黄铜矿在矿石中与磁黄铁矿、闪锌矿、褐铁矿、黄铁矿、毒砂嵌存关系都较密切。镜下可见磁黄铁矿呈块状及脉状嵌存在黄铜矿裂隙中；也常见闪锌矿呈他形晶粒状及块状、褐铁矿呈脉状及块状嵌存在黄铜矿中；该矿石中的次生铜矿物主要为黝铜矿，其含量少，粒度细小，主要呈他形晶粒状嵌布于黄铜矿中，也见有黄铜矿交代黄铁矿嵌布(图3)；另外，黄铜矿与贵金属矿物碲银矿、银金矿、自然金、碲金银矿等嵌存关系都较紧密，见有碲银矿、碲金银矿及银金矿呈粒状嵌存其中(碲银矿中含有碲铋矿见图3)，说明黄铜矿是金的载体矿物之一。

图3 黄铜矿显微照片

黄铁矿(FeS2)：粒度分布以中、细粒为主，主要呈半自形晶—他形晶碎粒状结构产出，黄铁矿粒间及裂隙见有褐铁矿交代嵌布；毒砂在矿石中含量很少，镜下见有部分毒砂被黄铁矿交代(见图4)。黄铁矿与黄铜矿及磁黄铁矿交代嵌布现象镜下较常见；黄铁矿与贵金属矿物也存在一定的嵌存关系，由图4可见，有碲银矿及银金矿嵌存在黄铁矿裂隙中。

图4 黄铁矿显微照片

氧化铁矿物(褐铁矿、磁铁矿、赤铁矿)：该矿石中褐铁矿镜下较常见，占矿石矿物相对含量的1.22%。褐铁矿在矿石中分布粒度以中细粒为主，主要呈他形晶粒状产出。其在矿石中交代黄铁矿呈粒状分布的较多，其次见有部分呈粒状及脉状嵌存在脉石粒间及裂隙中。褐铁矿与黄铜矿嵌存关系也较密切，黄铜矿中见有褐铁矿呈放射状及脉状嵌布其中。磁铁矿与赤铁矿在矿石中嵌布粒度比较细小，以细粒为主，主要呈他形晶粒状产出。在镜下常见磁铁矿被赤铁矿交代呈残余结构(见图5)。氧化铁矿物与金矿化关系不密切。

图5 银金矿在石英中嵌存情况

2.2.3 矿石结构与构造

1)矿物结构

a 他形晶粒状结构：矿石中金属硫化物黄铁矿、黄铜矿、磁黄铁矿等主要呈此结构分布。

b 乳浊状结构：呈细小颗粒嵌存于闪锌矿中的黄铜矿呈此结构。

c 包含结构：黄铜矿包含黝铜矿等呈此结构。

d 放射状结构：部分褐铁矿在黄铜矿中呈放射状结构产出。

e 残余结构：赤铁矿交代磁铁矿呈交代残余结构。

2)矿石构造

a 脉状构造：褐铁矿沿脉石及黄铜矿裂隙嵌部呈脉状构造。

b 块状构造：矿石中的主要金属硫化物都呈此构造。

2.2.4 矿石中的有益组分和有害组分

通过组合分析(表2)、矿石全分析(表3)，矿石中主要有用组分为Au，伴生有益组分为Ag，其他元素含量甚微，无综合利用价值。矿石中有害组分砷、汞、碳含量较低，对选矿的影响较小。

表2 ZH01(Ⅴ号矿体)组合分析结果

表3 岩石全分析结果 %

2.2.5 金的赋存状态

经显微镜下查定结合MLA能谱分析，该矿石中的贵金属矿物为自然金、银金矿。采用光片镜下测定并结合人工重砂检测，进行综合统计分析，结果表明该矿石中金矿物粒度分布以0.074～0.037 mm区间为主，占49.1%，其次为小于0.037 mm，占31%，大于0.074 mm含量19.9%(见表4)。

表4 金矿物嵌布粒度测量结果

对自然金及银金矿进行MLA扫描电镜能谱成份分析，结构可知自然金中金含量主要分布在87%～100% 左右，银金矿中金含量在60%～70%之间。

2.2.6 矿石类型及品级

根据矿石氧化程度、围岩岩性、结构构造等自然状态，本矿床是以产在蚀变岩中的浸染状、细脉—浸染状原生矿石为主。矿石的自然类型主要有石英—黄铁矿型、石英—多金属硫化物类型两种类型，二者在矿体中不能单独划分，一般含多金属硫化物矿石含金性较好。金矿物主要与硫化物关系密切。矿石工业类型确定为含石英脉贫硫化物细粒浸染型矿石。

2.2.7 矿体围岩和夹石

矿体主要分布在晚古生界鹿圈囤组地层中，矿体围岩主要为钙质片岩、粉砂质板岩和细粒闪长岩、闪长玢岩、花岗闪长斑岩。矿体受北北东向构造。矿体呈脉状，金矿化与矿化蚀变强度有关，矿体于脉岩接触界限清楚；于地层接触界限不明显，要用样品圈定。区内各矿体品位一般比较均匀，单工程中局部品位低于边界品位，但一般达不到夹石剔除厚度，仅Ⅴ号矿体有夹石，夹石主要为矿化较弱的蚀变岩。

3 矿床成因类型

晚古生代早期该区处于东西向巨型拉张盆地，该盆地是组成华北地台北缘天山—吉林东西向海槽的一部分；同时处于南北向磐石—烟筒山转换盆地，在它们相交的烟筒山—头道川一带构造活动十分强烈。早石炭世余富屯期、鹿圈囤期均为海底中基性火山喷发—沉积建造，其中余富屯期第Ⅱ旋回、鹿圈囤期Ⅰ旋回层位中均见铜矿化，形成含金、铜丰度较高的初始矿源层。海西运动使早石炭系地层发生变形变质，矿源层中金受到区域变质作用活化、并向压力、温度降低方向迁移，使其初步富集；燕山期多次强烈构造岩浆活动，提供了热源、热液活动通道，并萃取了围岩中的金等元素，在燕山中晚期，伴随细粒闪长岩、花岗闪长斑岩、闪长岩脉等侵入，使含金热液沿构造破碎带及有利部位在裂隙充填交代沉淀成矿。因此，成因类型为与燕山中晚期岩浆活动有关的中低温热液矿床。

4 找矿标志

断裂构造找矿标志：层间构造和北北东向断裂构造，是成矿的有利部位。

侵入岩找矿标志：细粒闪长岩、闪长玢岩、花岗闪长岩是直接找矿标志。

地层找矿标志：余富屯组、鹿圈囤组地层是金、银及多金属矿地层标志。

地球化学找矿标志：金、辰砂重砂异常和Au元素土壤地球异常，尤其是Au、Ag、As、Sb、Bi、Hg组合异常是重要找矿标志。

蚀变找矿标志：异常地段内出现硅化、绢云母化、绿泥石化、碳酸盐化等蚀变是找矿标志。

矿物找矿标志：黄铁矿化、磁黄铁矿化、褐铁矿化、黄铜矿化、方铅矿化是直接找矿标志。

5 结 语

经过总结研究已经取得的地质资料，分析矿床成因，确定矿床成因类型为与燕山中晚期岩浆活动有关的中低温热液矿床，建立了区域找矿标志，认为断裂构造、花岗(闪长)、余富屯组和鹿圈囤组地层、Au-Ag-As-Sb-Bi-Hg组合异常、硅化是重要的找矿标志，为今后本区及周边部找矿指明了方向。