黔东南平秋金矿床地质特征及控矿因素分析

2021-04-19 02:56马思根杨通国王振华
世界有色金属 2021年3期
关键词:板岩黄铁矿石英

马思根,杨通国,王振华

(贵州财经大学,贵州 贵阳 550025)

平秋金矿床是黔东南金成矿带上的一个重要金矿床,也是黔东南地区赋存于浅变质浊积岩(砂岩、粉砂岩、板岩和凝灰岩)中的含金石英脉金矿[1]的典型代表。前人主要对平秋金矿在矿床地质[2-4]、矿床成因及成矿流体来源[1,5-8]、微量及稀土元素[9,10]、同位素地球化学[8]、矿床类型[11-14]和构造控矿[15]等方面进行了研究,但整体上平秋金矿勘查研究程度偏低,加上金元素特殊的地球化学性状决定了它成矿作用所特有的复杂性[12],造成控矿因素不够明确,找矿效果不明显,在找矿上还一直没有大的突破。本文在较为系统地研究平秋金矿床地质特征的基础上,对地层、区域变质、岩性和构造等控矿因素进行了分析,旨在为平秋金矿找矿勘探提供理论依据。

1 区域地质背景

黔东南及其邻近区域位于扬子陆块南东缘与南华陆块间过渡的“江南造山带”南西段[16],在地史上经历了包括四堡、加里东、印支和燕山等多次构造运动[17]。区域上发育有中、新元古代至新生代地层,这些地层形成于不同的沉积环境,具有不同的沉积组合,产出于不同类型的盆地。其中新元古界青白口系地层为区内的主要含矿地层,该地层主要为砂泥质及火山碎屑沉积物的变质、浅变质岩系。区域内发育有不同类型的岩浆岩和变质岩,具有多种岩浆岩组合和变质相带,产出于不同的大地构造背景。存在多期次构造运动,有洋陆转换阶段的造山运动,也有陆内活动阶段的造山运动[18];区域内发育有各种类型的构造形迹,构造线走向以北北东向为主,有不同类型褶皱、断裂和过渡性剪切带。燕山运动奠定了该地区现今主要的地质构造格局和地貌发育的基础[19]。构造是成矿的充分条件,黔东南地区的金矿床几乎都离不开“背斜加一刀”模式[20]。总体上,黔东南地区金矿受区域成矿背景整体性控制,金矿床的形成多与小尺度褶皱、断裂有直接关系,具有分级成矿—构造控矿的特点[21]。区域矿产资源较为丰富[22],矿种繁多,除了主要有金、银、铜、铅锌、汞、锑、砷、铁、锰、钨锡、钒镍钴等金属矿产外,还有煤、重晶石、磷块岩、硅石、大理石、硫铁矿、高岭土等非金属矿产资源。区域矿产分布具有分带性、区域性等特点,除了重晶石矿床达到大型矿床外,其他矿产主要为中小型矿床或矿点。

2 矿床地质特征

2.1 矿区地层

平秋金矿区出露地层主要为青白口系下江群番召组第二段(Pt3f2),岩性为一套绿片岩相的具条带状、层纹状构造的粉砂质板岩、绿泥石绢云母板岩、板岩和变余砂岩,偶夹有不稳定的变余凝灰质板岩和余玻屑凝灰岩[23]。岩石普遍含炭质,其中的主要矿物成分为绢云母,次为绿泥石及石英,沿层理及层面有立方体黄铁矿呈星散状分布。

番召组第二段第一亚段(Pt3f2-1)地层,出露于矿区十二盘至松格一带F1断层的北西盘。为灰色、深灰、紫红色薄至中厚层状绢云母板岩,不稳定的变余凝灰质板岩和变余玻屑凝灰岩。具有鳞片变晶结构,板劈理极为发育,未见底,出露厚度大于97m。

番召组第二段第二亚段(Pt3f2-2)地层,出露于矿区F1断层南东十二盘背斜、金厂溪背斜以南,如平秋金矿地质图(图2)所示。该地层为一套灰、灰绿色薄至中厚层状粉砂质绢云母板岩,具水平层纹及水平条带构造,偶夹不稳定的变余凝灰质板岩和变余玻屑凝灰岩,地层厚约204m。番召组第二段第二亚段地层是矿区的主要含矿地层,金矿主要赋存于浅变质岩系的绿片岩带中[4]。

番召组第二段第三亚段(Pt3f2-3)地层,主要出露于矿区北西及南东部。为灰、浅灰色薄至中厚层粉砂质绢云母板岩,夹中厚至厚层状变余砂岩。粉砂质绢云母板岩中水平层纹发育。地层厚度大于103m。

2.2 矿区构造

平秋金矿区位于华南褶皱带与扬子地台的嵌接部位,次级构造位置处于平秋背斜北西翼(图1),向南东向北西方依次发育有金厂溪背斜、十二盘背斜(图2)。断裂主要有北东向断裂F1、F2和剪切破碎带,以及沿背斜轴部发育的层间滑动断层。

图1 平秋金矿床区域地质矿产图(据王尚彦等[22]修改)

2.2.1 褶皱构造

矿区褶皱构造主要为十二盘背斜和金厂溪背斜,呈北东—南西向展布,归属于平秋~溪口背斜的中段。这些背斜由一系列边幕式背斜组成。

十二盘背斜,其走向为北东向,背斜南东翼地层倾向在158°~175°之间,倾角为10°~25°;背斜北西翼地层倾向在290°~326°之间,倾角为20°~25°,在背斜轴部两翼地层产状变缓。地层岩性主要为变余凝灰质粉砂岩、砂质板岩、千枚状板岩[24]。

金厂溪背斜,其走向为北东—南西向,此背斜为一宽缓的复式背斜。背斜南东翼地层倾向为130°~150°,倾角25°~35°;背斜北西翼地层倾向325°左右,在轴部附近产状平缓,倾角仅有5°左右。背斜地层岩性主要为变余凝灰质粉砂岩、砂质板岩、千枚状板岩[24]。岩石中普遍含有碳质,其碳质含量约为10%,构成岩石的原始层纹。沿层面及层理可见黄铁矿矿物,金厂溪背斜为平秋矿区的主要控矿构造。

2.2.2 断裂构造

平秋矿区断裂构造发育,并且控制了区内石英脉型金矿的分布及其产出形态,主要有F1和F2断层,如平秋金矿地质图(图2)所示,除了断层之外,局部还发育有纵向和横向节理。

图2 平秋金矿地质图

F1断层,此断层为逆断层,走向为北东向,倾向北西,倾角45°~85°,总体表现为上陡下缓。F1断裂带宽1m~5m。垂直断距大于90m。断层两侧发育10m~50m 宽的劈理化带。上盘出露地层为番召组第二段第一亚段,下盘地层为番召组第二段第二亚段[25]。

F2断层,断层为逆冲断层,走向为北东向,倾向南东,倾角75°左右,局部直立或反倾。断距一般5m~15m,断裂带宽2m~20m。断裂两侧发育10m~20m 宽的劈理化带[25]。

2.3 矿体及产出特征

平秋金矿床矿体类型主要为石英脉型和蚀变岩型两种。石英脉型金矿体主要产于断裂层间石英脉中,层间脉主要分布在金厂溪背斜轴部。石英脉型金矿体在区内地表没有出露,为隐伏矿体。蚀变岩型金矿体产于断裂破碎带中,矿体产状与断裂破碎带一致,矿体形态为透镜状、板状等,蚀变岩型金矿体在区内地表有出露。

2.3.1 蚀变岩型金矿体

蚀变岩型金矿体严格受断裂带控制,矿体产状与控矿断裂带一致,呈透镜状、似板状产于断裂破碎带中。F1断裂带中的蚀变岩型金矿体倾向北西,倾角45°~85°。矿体走向长约900m,平均厚1.51m,Au 平均品位3.93×10-6。F2断裂带中的蚀变岩型金矿体倾向南东,倾角70°~75°。矿体走向长约850m,平均厚2.38m,Au 平均品位4.83×10-6。蚀变岩型金矿体具有随着断裂带由浅入深构造变形强度增强而变富变厚的趋势[5]。

图3 平秋金矿剖面图

2.3.2 石英脉型金矿体

石英脉型矿体(脉)主要赋存于番召组第二段(Pt3f2)的变余凝灰质粉砂岩的层间断裂带中,呈透镜状、扁豆状产出,矿体的产状与地层的产状基本一致,受金厂溪背斜控制。石英脉型金矿体呈上下叠置平行沿背斜轴部及两翼平行展布,如平秋金矿剖面图(图3)所示,矿体相距70m~90m。矿体南东翼倾向为140° ~160°,倾角15° ~30°;北西翼倾向290° ~326°,倾角20°~25°,在背斜轴部产状变缓[24]。

2.4 矿石特征

2.4.1 矿石组成

平秋矿床矿石矿物组成中,金是主要矿物。金属矿物还有黄铁矿、毒砂、方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、自然铅、自然铜、磁铁矿、氧化锰、褐铁矿等,非金属矿物有石英、重晶石、金红石、云母等。通过野外地质观察发现,矿石氧化程度较低,以原生矿石为主,几乎未见氧化矿石,发育有少量半氧化矿石。

2.4.2 矿石结构、构造

平秋金矿矿石结构类型主要有全晶质自形结构、半晶质自形结构、玻璃质它形结构、充填结构和交代结构等。矿石构造类型主要有块状构造、条带状构造、脉状构造和浸染状构造。

2.5 围岩蚀变特征

矿区围岩蚀变主要有硅化、黄铁矿化、绿泥石化、毒砂化和绢云母化等。矿区内硅化较强,与石英脉呈现过渡关系,黄铁矿化普遍。硅化、黄铁矿化、毒砂化与金含量呈正相关,金属硫化物主要沿石英脉的层间破碎带和断裂破碎带呈条带状、细脉状及星点状分布。附近偶尔可见有黄铜矿、方铅矿等。

硅化可分为早、晚两期。早期硅化作用较强,围岩普遍具有褪色现象(围岩由灰绿色变为褐红色和灰白色)及重结晶现象(粗粒化)。晚期硅化较弱,主要沿岩石节理裂隙充填,对围岩产生溶蚀交代作用,呈石英细脉和网脉产出,伴随有细粒黄铁矿、毒砂等硫化物。黄铁矿化较为普遍,根据产出特征也可分为两种。一种是沿岩层层面、层纹分布的黄铁矿,自形程度高,有立方体、五角十二面体等,粒径一般1mm 左右,以星散状和条带状分布为主,是沉积作用的产物。另一种是沿岩石的裂隙、孔隙充填交代的黄铁矿,一般晶形细小,半自形—他形粒状结构,呈细脉状、浸染状产出,该黄铁矿与金矿化关系极为密切。

毒砂化可化为两期。早期毒砂自形程度高,一般为自形,呈星散状分布于围岩中,粒径一般大于0.1mm。晚期毒砂粒径一般小于0.5mm,自形—半自形,单独形成细脉条带或与其他硫化物形成细脉状集合体。

绢云母化和绿泥石化分布也较普遍,这是一种受区域变质作用形成的大面积蚀变。

2.6 成矿期次

根据矿区地质特征、矿石矿物组分、矿石结构构造等特征,可将平秋金矿的成矿作用过程分为热液(成矿)期和表生期,热液成矿期又可以分为金–石英成矿阶段和金–石英–多金属硫化物成矿阶段[24]。

金–石英成矿阶段,此阶段主要是早期的金–石英形成阶段,伴随有硅化、绢云母化等早期的与围岩的蚀变作用,有少量金及黄铁矿富集。金–石英成矿阶段形成的金及黄铁矿主要分布在十二盘和金厂溪背斜轴部、转折端等部位的虚脱空间中。金–石英–多金属硫化物成矿阶段,此阶段主要为金–多金属–石英形成阶段,也是矿区的主要金矿化阶段,除金矿物外,其他矿物主要有黄铁矿、毒砂、石英、方铅矿、黄铜矿和绢云母等。在金–石英–多金属硫化物成矿阶段,构造活动持续加强,早期形成于背斜轴部和转折端滑脱空间类的石英脉以及剪切带内应力集中部位形成一系列次级剪切裂隙,早期韧性变形构造岩及早期石英脉大量碎裂岩化,从而使大量含矿热液进入早期的脉体裂隙中或两侧再度充填,含矿热液在流经碎裂岩裂隙时在大量捕获各种成矿物质的同时与围岩发生强烈的交代作用,使脉体与围岩发生了矿化物质的带入与带出作用,最终在脉体围岩中晶出各种金属硫化物和金矿物[26]。

3 控矿因素分析

3.1 地层控矿

平秋金矿的含金岩石主要为青白口系下江群番召组第二段第二亚段中的灰、灰绿色薄至中厚层状粉砂质绢云母板岩。H-O 和He-Ar 同位素示踪结果表明平秋金矿床成矿流体起源于壳源变质流体,很可能来源于赋矿地层番召组浅变质围岩[27],即来源于赋矿围岩本身。黎应书等也通过测试分析,结果指出黔东南地区金矿围岩既是容矿层也是矿源层,因为青白口系部分层位的近矿围岩金元素平均含量高达25.69×10-6~108.48×10-9,远高于地壳中金元素克拉克值3.5×10-9[28],而平秋金矿就产于青白口系下江群番召组第二段第二亚段地层中,完全受地层所控制。

3.2 区域变质作用控矿

矿区的区域地层中新元古界下江群最为发育,该地层为变质沉积建造,以区域变质为主,岩性主要有变质砂岩、变质粉砂岩、板岩、片岩和少量的变质沉凝灰岩等[4],是黔东南地区的含金层位。区域变质作用与金成矿的关系,一方面表现为金矿成矿流体水来源于变质水[27],另一方面由于变质作用过程温度、压力、溶液等因素的变化而使原有矿床的改造或使成矿元素迁移富集而成矿[29]。并且,含金等有用元素较高的原岩,在区域变质作用下,使金元素迁移富集,形成金矿床,即区域变质作用对金矿床的控制作用明显。

3.3 岩性控矿

平秋金矿床石英脉型金矿体近矿围岩岩性多为凝灰岩和板岩,矿区内矿体两盘围岩蚀变较弱。围岩中富含毒砂和黄铁矿,毒砂颗粒较大,多以自形晶产出,黄铁矿多以细粒粉末状顺层产于围岩地层中。

根据金元素与毒砂、黄铁矿的共生关系可知,围岩是金成矿的矿物质来源之一,岩性对石英脉型金矿的控矿特征明显。蚀变岩型金矿均产于断裂破碎带中,断裂破碎带中的蚀变岩型矿化特征明显,可见黄铁矿、毒砂等。断裂破碎带是金元素迁移的良好通道,在变质作用过程中,变质热水溶液通过破碎岩石,在岩石基体中发生矿物和化学变化。水岩反应以及热水过程和矿床的形成关系密切[29],岩石渗滤作用形成矿脉及矿体。

3.4 构造控矿

矿区内金矿体主要赋存于断裂构造的断裂带、背斜的层间断裂破碎带、背斜轴部虚脱部位及两翼层间滑动带中,特别是产在产状由陡变缓的有利部位,断裂构造和背斜构造是矿区十分重要控矿构造[24]。蚀变岩型金矿受断裂控制,呈透镜状、似板状产于断裂破碎带中,矿体产状与控矿断裂产状一致,矿体在区内地表有出露;石英脉型金矿体主要赋存于层间剥离断层中的层间脉,层间脉主要分布在金厂溪背斜轴部,石英脉型金矿体在区内地表没有出露,为隐伏矿体[24]。

平秋矿区内断裂构造主要有NE 向断裂构造F1、F2,其次为沿背斜轴部的层间滑动断层。断裂构造F1、F2均局部含矿,为构造破碎蚀变岩型金矿的主要控矿构造和产出部位;层间滑动断裂则是矿区石英脉型金矿的主要控矿构造。

区内矿化与构造控矿也相一致,其中石英脉型金矿化是由于区域内平秋-南加大背斜中的次级背斜金厂溪背斜、桃子坳背斜在挤压形成过程中产生的顺层虚脱空间充填形成,背斜形成过程中主应力的方向、强弱、主应力作用的连续性以及地层岩石的能干性控制了背斜的形态从而控制了矿脉的形态,反之可以根据矿脉的形态反推控矿背斜的性质。

蚀变岩型矿化主要有两种表现形式,一方面是近矿围岩岩性多为凝灰岩和板岩,矿区内两盘围岩蚀变较弱,围岩中可见大量毒砂和黄铁矿,毒砂颗粒较大,多以自形晶产出,黄铁矿多以细粒粉末状顺层产于围岩地层中;另一方面是在断裂破碎带中的蚀变岩型矿化,黄铁矿、毒砂常见,指示深部有较好的前景。如果对破碎带进行构造地球化学取样,可以确定与金矿化有关的元素是否在该破碎带中有迁移痕迹,对深部是否存在蚀变岩型金矿提供证据。

4 结语

研究矿体的空间分布规律及其控制因素,是进行隐伏矿体定位预测的核心问题,只有解决这一核心问题,才能指导矿床找矿勘探,取得良好的找矿效果。通过研究可知,平秋金矿矿体产出受地层、区域变质、岩性和构造控矿特征明显。在含矿地层番召组第二段第二亚段中的浅变质灰、灰绿色薄至中厚层状粉砂质绢云母板岩中,在背斜转折端虚脱部位,特别是断裂构造叠加区,矿体富集特征明显,是找矿勘探的重点区域。矿区外围及深部找矿,重点也应放在背斜与剪切带构造共同作用地段,该区域的找矿前景乐观。

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