丰宁满族自治县鑫润金矿地质特征及成因类型

白玉涛 李建峰 王 迁

(河北省地矿局第六地质大队 石家庄 050081)

1 成矿地质背景

1.1 大地构造位置

本区大地构造位置处于中朝准地台(I2)、燕山台褶带()、承德拱断束()、东卯断块()构造单元与大庙穹断束()构造单元的衔接部位。此处又是丰宁—隆化、红石砬—大庙EW 向区域断裂带西部延伸部位,乌龙沟—上黄旗NNE 向区域断裂上黄旗段的南延部分(汤河口—塔黄旗段NE向断裂的边部)。

1.2 地层

区域出露地层有新太古界单塔子群白庙组(Arb)、双山子群茨榆山组(Arc),中生界侏罗系中统后城组(J2h)、上统白旗组(J3b)及张家口组(J3z),白垩系下统南店组(K1n)及新生界第四系全新统(Q4)。区域内与金矿赋存密切的地层为白庙组(Arb)。

1.3 构造

区域构造发育,主要表现为断裂构造。矿区位于烟筒山—隆化—丰宁区域断裂和尚义—平泉区域断裂之间、乌龙沟—上黄旗NNE 向区域断裂上黄旗段的南延部分(汤河口—塔黄旗段NE 向区域断裂的边部)。有多组断裂构造从区域东部穿过,主要为NE向、NNE 向或近NS 向、近EW 向。近EW向构造生成时代较早,其次是NE向构造,最晚的为NNE向(或近NS向)构造。

1.4 岩浆岩

区内岩浆活动频繁,侵入岩较发育,岩体多呈NE向展布,并受区域断裂带控制。从晚太古代到燕山期主要侵入岩有： 变质闪长岩(δ1)、海西期侵入的花岗岩()、燕山期侵入花岗岩()、燕山晚期浅成—超浅成侵入岩,即石英正长斑岩()、正长斑岩()。研究初步认为,燕山期超浅成次火山岩浆为区域金属矿的成矿提供了热源和部分成矿物质来源等有利条件(图1)。

图1 大地构造位置图

2 矿区地质特征

2.1 地层

矿区内出露地层由新太古界单塔子群白庙组(Arb)及新生界第四系全新统(Q4)组成。

新太古界单塔子群白庙组(Arb),岩石主要为辉石角闪岩、斜长角闪岩、斜长变粒岩夹有少量黑云角闪斜长片麻岩。本区局部混合岩化较强,金矿体赋存于辉石角闪岩、斜长角闪岩的构造破碎蚀变带中。

新生界第四系全新统(Q4),主要为冲洪积、残坡积物。岩性为砾石、碎石、砂、粘土、腐植土,厚约0～5m。

2.2 构造

矿区构造发育,主要表现为断裂构造,褶皱构造次之。

(1)断裂构造

受区域断裂的影响,矿区内形成一系列的次级压扭性构造破碎带,这些次级构造主要是近EW 向(即F1构造蚀变带)和NE向(即F2构造蚀变带)构造破碎带,其次是近NS向和NW 向构造。近EW向构造形成较早(在海西期之前形成),NE 向构造为燕山期的产物,NE向构造切穿近EW 向构造；近NS向和NW 向构造较小,一般为张性构造和剪切小构造裂隙。矿区共见有两条大的构造带,即F1、F2,全区矿体均赋存在这两条构造破碎带中。

(2)褶皱构造

矿区为单斜构造,局部各种小的揉皱构造发育,尤其是片麻岩地层经过各个造山运动,新太古界地层变质和变形褶皱,较韧性的岩石经挤压变形,形成各种小的揉皱(剑鞘揉皱、小的背斜、向斜揉皱、平卧揉皱等)。

2.3 岩浆岩

区内岩浆岩主要为太古代变质闪长岩(δ1),大面积分布于区内的道沟里—榆树沟北部,本区②号矿体和⑤号矿体东北段就赋存于变质闪长岩造破碎蚀变带中。

3 矿床特征

3.1 矿体特征

矿床以含金蚀变岩型为主、含金石英脉型为辅的岩浆改造—复生金矿床,矿体主要赋存于新太古界单塔子群白庙组(Arb)斜长角闪岩、辉石角闪岩、斜长变粒岩及变质闪长岩构造裂隙蚀变带中。控矿构造为近EW 向(F1)构造和NE 向(F2),还有近NS向、NW 向小构造,以上这些构造裂隙蚀变带中均为含矿构造。根据工程施工取样分析,按照金矿工业指标规范要求在界内圈定出15条矿体,矿体总体上受F1和F2两大构造裂隙蚀变带控制,走向近EW 或NE,倾向S或NW,矿体呈舒缓波状(表1)。

3.2 围岩蚀变

含矿围岩主要为斜长角闪岩、辉石角闪岩及变质闪长岩。构造破碎蚀变带从内到外蚀变的主要类型有硅化、钾长石化、黄铁矿化、绢云母化、绿泥石化和碳酸盐化等。

围岩蚀变垂直矿体走向分带如下： 由矿体到围岩大致可分为,硅化—黄铁矿化、绢云母化—黄铁矿化、绿泥石化—钾化、碳酸盐化等四个带；金主要发育在硅化、绢云母化两个带中；沿矿体倾向分带不明显；矿体的形成与前三种蚀变有关,即与硅化、绢云母化、黄铁矿化相关。

3.3 矿石质量

(1)矿石物质组成

蚀变岩型金矿石： 主要金属矿物有银金矿,金银矿微量、自然金微量、自然银微量、黄铜矿含量0.1%～5%,黄铁矿3%～13%、少量的钛铁矿、方铅矿、辉钼矿等；非金属矿物主要为石英,含量33%～49%、绿泥石,含量21%～30%,绢云母,含量3%～15%,少量白云母等。

黄铁矿化石英脉型金矿石： 矿石矿物较简单,主要矿物黄铁矿含量5%～15%,黄铜矿少量；非金属矿物主要为石英,含量70%～87%,其次少量方解石1%～2%。

(2)矿石的结构、构造

蚀变岩型金矿石： 主要有粒状变晶结构,少量见有不规则粒状结构、包含结构,交代残余结构；构造为星散浸染状构造、细脉浸染状构造、团块状构造、碎裂构造。

黄铁矿化石英脉型金矿石： 主要有粗粒镶嵌结构,少量见有不规则粒状结构,交代结构；构造为星散浸染状构造、细脉浸染状构造、团块状及碎裂构造构造。

①金矿物的赋存状态

金以金属状态存在,呈亮黄带粉红的色调。金矿物成矿有两个世代： 早期金矿物呈乳滴状以包体形式赋存于早期黄铁矿晶体中；晚期金矿物呈不规则粒状与晚期黄铁矿、黄铜矿一起充填在早期黄铁矿的裂隙中,或在黄铁矿、黄铜矿中呈乳滴状包体,或赋存于黄铁矿、黄铜矿及脉石矿物之间。

对矿石中黄铁矿、黄铜矿、石英单矿物分析表明： 黄铁矿含量高,金、银含量也高,是主要载金矿物,其次是黄铜矿和金、银也密切相关。

金矿物主要为自然金,次为银金矿,自然金占金矿物总量的三分之二。

②金矿物形态及嵌布特征

金矿物形态复杂,主要为不规则粒状和枝叉状,占近90%,其他形态者占10%。

金矿物嵌布状态主要是粒间金,占62.77%；次为包体金,占29.26%；少量裂隙金,占7.97%。金矿物与金属矿物关系密切,有92.66%的金矿物与金属矿物连生,仅有7.34%的金矿物与非金属(主要是石英)连生。

③金矿物的粒度分布

矿石中金矿物以中、中—粗粒金为主,其中粒度大于0.074mm 的粗粒金占45.5%,0.074～0.037 mm 的中粒金占25.71%,小于0.037mm 的细、微粒金占28.75%。

(3)矿石化学成分

依据矿石样化学多元素分析结果看： SiO217.94%～72.92%,平均58.41%；Al2O30.85%～10.42%,平均4.35%；S2.72%～18.69%,平均7.65%；CaO3.17%～18.67%,平均8.94%；Fe2O3+FeO 共计13.02%；K2O0.18%～3.01%,平均1.15%；Na2O0.12%～2.50%,平均0.50%；MgO 0.38%～1.38%,平均0.72%。有用元素Au、Ag含量较高,Cu 个别样较高；其它元素(有益有害元素)含量相对偏低。矿石中S(黄铁矿)与Au的含量呈正相关关系。

3.4 矿体围岩及夹石

根据工程统计②、③、⑥、⑦、⑧、⑨、⑩、⑪、⑫、矿体上下盘围岩为斜长角闪岩,①、②、⑨号矿体104线以北为辉石角闪岩及变质闪长岩,④号矿体上下盘围岩主要为斜长变粒岩,⑤号矿体上下盘围岩为变质闪长岩。

②和⑧号矿体内局部含有夹石,厚度4.3～7.8 m。其它矿体夹石很少,且较薄,小于剔除厚度,对矿体影响不大。没有后期岩脉穿插到矿体内,矿体形态、连续性较好,没有受后期构造和脉岩的破坏。

3.5 矿石类型及品级

本区矿石类型主要以蚀变岩型金矿石为主,有少量的黄铁矿化石英脉型金矿石。其中①、②、③、④、⑤、⑧、⑨、⑩、⑪、⑫号矿体矿石类型为蚀变岩型金矿石,⑥、⑦号矿体矿石类型为黄铁矿化石英脉型金矿石。

按结构构造可分为硅化细脉浸染型、稀疏浸染型和条带状石英脉型。按类型又分为黄铁矿化石英脉型金矿石、含金蚀变岩型金矿石。虽然划分出矿石类型为两种,而矿体的特征基本相同,均属产于裂隙构造蚀变岩带中的脉状矿体,矿脉结构基本一致。

矿石中金品位一般为3.10×10-6～59.54×10-6,最低1.03×10-6,最高413.00×10-6,平均品位12.29×10-6,未分品级。

4 矿床成因类型

根据矿床地质特征、矿石矿物组合,该矿床属含金蚀变岩型岩浆改造—复生金矿床,为硫化物—金建造,矿床受构造裂隙控制。

4.1 金矿床形成方式

矿床的形成兼有充填和交代作用两种方式,以充填作用为主。

4.2 金的来源与金成矿时代

在晚太古代沿着区域断裂有基性岩浆上升,经过分异作用形成了一系列超基性岩体、基性岩体和中酸性岩体以及火山熔岩和火山碎屑岩,随后又形成了各类沉积岩。构成了早期的岩类组合(斜长角闪岩、斜长变粒岩、辉石角闪岩和变质闪长岩),这一系列的岩浆岩携带有较高含量的金及其它成矿组分。至太古代末期,相继产生了强烈的区域变质和超变质作用,在华北地台的特定背景下,通过漫长地质时期的演化过程,形成了广泛发育的角闪岩相-麻粒岩相的高级变质岩类组合,变质作用过程中,在高温、高压的作用下各种状态的水汇聚起来并融化了许多活化组分,形成热水溶液。热液不断地从围岩中将金萃取出来,并使其与本身所携带的卤化物、硫酸盐结合,形成各种络阴离子和碱金属和络合物。太古宙只形成了金的早期富集,还没有含金溶液大规模远距离的迁移,但这一潜在的初始矿源层的形成为今后金矿形成奠定了物质基础。

后来经过晚期(主要是燕山晚期)岩浆活动的强烈改造,通过热力以至热液的作用,使其中的成矿组分活化、迁移,加上岩浆本身成矿物质,沿着断裂构造通道流动,在有利的小构造裂隙部位沉淀富集形成金矿床。

根据本区构造、地层和岩浆岩的时代、穿插及侵入关系,本区构造成矿主要为燕山晚期。

燕山晚期在NW 向和SE向强大的压应力的作用下,形成了乌龙沟—上黄期NNE 向区域断裂,并造成了岩浆侵入及火山喷发,形成了NNE 向岩浆岩小岩体及次火山岩带。受NNE 向断裂构造影响,本区NE 向次级裂隙发育,NE 向构造切穿近EW 向构造。在岩浆的作用下,使金及其它成矿组分从含矿热水溶液的壳源含金源岩活化,沿近EW向构造裂隙和NE向构造裂隙富集形成金矿床。

4.3 岩浆与成矿过程

本类矿床的成矿物质具有多种来源,斜长角闪岩、辉石角闪岩、变质闪长岩是成矿物质的重要来源,但岩浆岩(花岗岩岩浆)和天水的加入是必不可少的。

花岗岩浆的本质是各种形式的碱质交代和硅铝酸盐交代以及硅质交代,早期碱质交代以钠质交代为主,中期钠质、钾质并重,后期则硅质的充填作用增强,这些交代或贯入是多期的,这个过程带入的是K、Na、Si,而带出的是Fe、Mg、Ca,在“岩汁”或“熔浆”沿断裂上升时,携带了一定量的富碱质及含矿卤素的热水溶液,与岩浆作用过程中从围岩本身中获得的水溶液以及渗入围岩中的天水组成混合溶液。在高温强碱的作用下,通过熔融、扩散、渗透的方式,溶液不断从变质岩中萃取大量的Au和其它成矿组分,组成金硫络阴离子和碱金属络合物,如〔AuS2〕3-、〔AuS3〕、〔Au2(HS)2S〕2-、〔Au(S2O3)2〕3-、〔AuS2O3〕-、〔Au(OH)2〕-、KAuCl4、NaAuS2等,从而导致斜长角闪变质岩的岩石含金贫化,含金量下降,这些含矿的聚集造成了沿构造裂隙运移和局部构造裂隙地段金的富集。

4.4 矿物生成顺序

根据岩矿鉴定,金属矿物的生成顺序及特征如下：

当温度在300 ℃～400 ℃时,富硅热液沿构造裂隙充填,形成早期乳白色石英脉,此时有少量的粗晶黄铁矿和金沉淀,随着成矿构造复活早期矿脉重新张裂,继之沉淀了烟灰色石英脉,温度下降200℃～300 ℃时,pH 值为7.26～9.37,处于弱碱性还原环境下,由于压力骤然下降,使含矿热液的温度很快达到临界状态,引起沸腾,大量挥发分溢出,导致溶液矿化增强,伴随天水的加入并有Fe2+的参与下,大量硫化物相继生成,化学平衡遭到破坏,溶液的金络离子随之“解络”而沉淀富集。

与此同时产生强烈的绢云母化、硅化、碳酸盐化、绿泥石化等围岩蚀变。成矿进入尾声阶段,温度在150 ℃以下,形成方解石和碳酸盐脉。

图2 金矿床矿物生成顺序图表

矿床的蚀变具有水平分带性,尤其在垂直矿脉走向上从内到外可以分为三个带,即黄铁石英脉金矿带、绢云岩化带、含黄铁矿化—绿泥石化—绢云母化—钾化带,为晚期的方解石碳酸盐化带(蚀变裂隙带的下盘发育有钾化带),在裂隙构造带之间节理面有绿泥石化和绿帘石化细脉(见图2金矿床矿物生成顺序表)。