杭州金絲金礦床成礦流體特征研究

膠西北金雞金礦區位于著名的焦家金礦區。這是山東省的大型金礦床。已知金礦床儲量超過30噸。雖然楊敏之(1998,1996)和李兆龍等(1993)對膠東金礦床圍巖蝕變進行了大量研究,但對不同類型礦化的組成規律研究不多,對金城金礦床也缺乏系統的研究。筆者對金城金礦床不同類型蝕變巖石的常量元素和成礦元素、蝕變礦物的組成及其含金性進行了研究,并首次對鐵碳酸鹽化及煌斑巖杏仁體與金成礦的關系進行了探討。1巖漿蝕變及礦化特征金城金礦床包括位于焦家金礦南側的馬塘金礦區和焦家金礦北側的東季、紅布金礦區(圖1),大地構造位置上屬膠北隆起區,礦床受郯廬斷裂東側的次級斷裂控制。區域和礦區與金成礦有關的地層為太古代膠東群變質基底,玲瓏花崗巖、郭家嶺花崗閃長巖等中生代巖漿巖廣泛出露,控礦構造主要為沿玲瓏花崗巖和膠東群老地層接觸帶發育的焦家斷裂及其次級的紅布斷裂。礦體走向NE,傾向北西,馬塘礦區金礦化以黃鐵絹英巖型(灰色,簡稱為灰礦)為主,紅布和東季礦區金礦化以鉀長石化花崗巖中節理裂隙黃鐵礦充填型為主(紅色,簡稱為紅礦),其次為花崗質碎裂巖中細脈浸染狀礦化(斑雜色,簡稱斑雜礦)。品位變化在2×10-6～10×10-6,高者可達50×10-6,平均品位一般2×10-6～5×10-6。金城金礦床圍巖蝕變的類型有黃鐵礦化、絹云母化、硅化、黃鐵絹英巖化、鐵碳酸鹽化、絹英巖化、鉀長石化,局部有綠泥石化和黃銅礦化,蝕變強烈,分布廣泛。其中,以黃鐵礦化、硅化、黃鐵絹英巖化及鐵碳酸鹽化與金礦化關系密切。據野外及室內研究分析,礦化蝕變從早到晚可分為5個階段:①鉀長石化階段:成礦早期,廣泛鉀長石化,礦化弱,其中石英脈已韌性變形;②黃鐵礦化階段:黃鐵礦呈細脈、網脈狀充填鉀長石化花崗巖中節理裂隙,形成紅礦,紅礦礦石可見在灰礦中呈角礫;③石英鐵碳酸鹽黃銅礦黃鐵礦化階段:呈脈產出,形成脈礦,較局部,可見在灰礦中呈斷續脈狀角礫;④黃鐵礦絹英巖化階段:形成灰礦,局部疊加紅礦形成斑雜礦;⑤方解石階段:礦化蝕變末期,形成方解石網脈。2巖漿巖的常量元素和元素特征2.1紅礦與鉀長石化砂巖地球化學特征為了探討礦化蝕變過程中常量元素的變化,我們選擇兩個礦體剖面進行了巖石化學分析(表1,樣號帶Hb者采自紅布礦區,Mb者采自馬塘礦區)。需說明的是,由于濕法分析的Fe3+為全鐵和Fe2+差減的結果,因此分析結果中的Fe2O3實際上包括了難溶的黃鐵礦中Fe,樣品中高的Fe2O3結果實際上主要為黃鐵礦含量高所致。從表2可以看出,在紅布金礦區,紅礦(Hb34、Hb35的平均值)與鉀長石化花崗巖(Hb32、Hb33、Hb38、Hb39的平均值)相比,SiO2、Al2O3、FeO、MgO、CaO、K2O、Na2O變化不大,僅Fe2O3明顯富集,這與紅礦為鉀長石化花崗巖中黃鐵礦充填的地質事實一致;斑雜礦與紅礦相比,斑雜礦中Na2O虧損K2O富集,表明斑雜礦中除黃鐵礦化外,還有斜長石的絹云母化。在馬塘金礦區,黃鐵絹英巖與鉀長石化花崗巖(Mb18、Mb27、Mb28的平均值)相比,SiO2、Fe2O3、MgO、K2O明顯富集,Al2O3、FeO、CaO、Na2O明顯虧損,這與黃鐵絹英巖中黃鐵礦化、硅化、絹云母化發育的地質事實一致,絹云母的出現是鉀交代的標志,指示了鈉更長石的分解、Ca、Na、Al的帶出:6NaAlSi3O8+6CaAl2Si2O8+5K2O=10KAlSi3O8+CaO+3Na2O+4Al2O3,灰礦與黃鐵絹英巖相比,Fe2O3強烈富集,SiO2強烈虧損,FeO、CaO富集,MgO虧損,這與灰礦中黃鐵礦化強烈,并發育碳酸鹽化有關。2.2金礦中au、ag、pb、zn、w元素含量的相關性通過對金城金礦床的紅布、東季、馬塘金礦區進行了成礦元素Au、Ag、As、Hg、Sb、Bi、Co、Cu、Mo、Ni、Pb、W、Zn的測試研究。樣品由國土資源部廊坊物化探研究所分析測試。其中,Au、Ag采用無火焰原子吸收分析,As、Hg采用原子熒光法分析,Sb、Bi、Co、Cu、Mo、Ni、Pb、W、Zn采用等離子質譜法分析。分析質量好、精度高,一級標準物質合格率和重復樣合格率均為100%。測試結果見表3、4、5。發育紅礦、斑雜礦的紅布金礦區Au、Ag的含量變化較大,最小值分別為3.2×10-9和49×10-9,最大值分別為5138×10-9和4700×10-9,平均含量分別為645×10-9和617×10-9,標準差分別為1172×10-9和1007×10-9,其他元素的含量變化較小,均值較低,標準差也較小。相關性分析表明,Au與Ag、Bi、Co、Mo相關性較好,相關系數>0.5,而與Cu、Pb、Zn、W相關性較差,相關系數<0.2。聚類分析表明Au與Co、Bi聚為較近的一類,與As、Sb的關系也較密切。因子分析表明13種成礦元素分布于4個因子中,Au存在于f1和f2兩個因子中,可能表明金有兩個礦化階段。回歸分析可見Au與Co的關系最密切,其次依次為Mo、Bi、Ni。上述分析表明紅礦、斑雜礦中Au與Co、Bi的關系最密切,與Mo,Ag也有一定關系。發育紅礦的東季金礦區Au、Ag的含量變化也較大,最小值分別為1.9×10-9和25×10-9,最大值分別為10430×10-9和6800×10-9,平均值分別為830×10-9和657×10-9,標準差分別為2474×10-9和1768×10-9,其他元素的含量變化較小,均值較低,標準差也較小。相關分析表明Au與Ag、Bi、Pb、W關系密切,而與As、Sb、Hg、Co、Mo、Ni、Zn關系密切程度較差。R型聚類分析表明,Au與Ag、Bi關系密切,其次是Pb、W。因子分析表明13種成礦元素分布于3個因子中,Au只存在于f1因子中,表明控礦因素單一,Au與Ag、Bi、Cu、Pb、W關系密切。線性回歸分析結果Au與Ag關系最密切,其次依次為Cu、Mo、Co,與其他元素關系密切程度較差。上述分析表明紅礦中Au與Ag的關系最密切,其次是Bi、Cu、Pb、W,與Mo、Co也有一定關系。發育灰礦的馬塘金礦區Au、Ag、Cu、Pb含量變化也較大,最小值分別為33.3×10-9、320×10-9、23.5×10-6和23×10-6,最大值分別為10764×10-9、19700×10-9、783×10-6和7540×10-6,平均含量分別為1480×10-9、4809×10-9、205×10-6和515×10-6,標準差分別為2426×10-9、5463×10-9、209.6×10-6和1704×10-6,其他元素的含量變化較小,均值較低,標準差也較小。相關分析結果Au與Ag、As、Bi、Co、Cu關系密切明顯正相關,而與其他元素關系密切程度較差。R型聚類分析結果Au與Ag、Bi、As關系密切,其次為Cu、Co。因子分析結果成礦元素歸于4個因子中,Au只存在于因子f1中,表明控礦因素單一,Au與Ag、As、Bi、Co、Cu關系密切。回歸分析Au與Ag關系最密切。上述分析表明,灰礦中Au與Ag關系最密切,與Bi、As、Cu、Co的關系也很密切。3雕刻礦物的特征及其含金性金城金礦床礦化蝕變過程中形成的礦物有黃鐵礦、黃銅礦、石英、鉀長石、碳酸鹽等。3.1黃鐵礦、石英性質及其含金性黃鐵礦是本礦床中最主要的金屬礦物,有3種形態。(1)52面黃鐵礦粒徑一般大于0.1mm,常呈碎斑狀產出,沿邊部及其裂隙常有碎粒化。該類黃鐵礦發育于紅礦及部分斑雜礦、脈礦中形成較早。(2)黃鐵礦自形粒狀,粒徑0.05～0.1mm,常均勻浸染于黃鐵絹英巖中,與早期五角十二面體黃鐵礦伴生。該類黃鐵礦主要發育于灰礦中。(3)as不高,s/femol%他形粒狀,粒徑一般0.01～0.03mm或更小,常與五角十二面體黃鐵礦和立方體黃鐵礦伴生,多分布于五角十二面體黃鐵礦斑的周圍、邊部或裂隙中,多為早期粗粒黃鐵礦的碎裂產物。該類黃鐵礦發育于灰礦及斑雜礦中。電子探針分析表明,3類黃鐵礦的主要化學組成類似,S52.26%～54.15%,Fe45.443%～46.46.958%,含As不高(0.332%～0.637%),S/Fe(mol%)也無明顯差別(1.94～2.08)。礦區成礦期石英有兩類,一類為變形石英,該類石英形成于成礦早期鉀長石化階段,遭受了韌性變形,普遍波狀消光、亞顆?；蜃優槭⒕剮?另一類石英為新生石英,一般呈自形粒狀、棒狀,與黃鐵礦或黃銅礦、鐵碳酸鹽共生,無波狀消光,形成于黃鐵礦化階段及黃鐵絹英巖化階段。黃鐵礦及石英單礦物中Au含量見表6,可見黃鐵礦為主要載金礦物,但不同世代黃鐵礦金含量不同:變形石英脈(Jch20)中礦化初期黃鐵礦含金最低,為1.57×10-6;黃鐵礦黃銅礦石英鐵碳酸鹽脈(Jch59、JJA15、Mb16、Mb32)中黃鐵礦含金較高,為3.27×10-6～8.69×10-6;灰礦(Mb22)及紅礦(Jch36、Hb1-8)中黃鐵礦含金均較高,分別為37.29×10-6和9.76×10-6～107.1×10-6,表明黃鐵礦化階段和黃鐵絹英巖化階段和是該礦床的主要成礦階段。石英為Au的潔凈礦物,無論是變形石英還是新生石英,其中金含量均較低。3.2熱液蝕變礦物碳酸鹽化是該礦床中一類較普遍的蝕變,產物包括方解石及各種鐵碳酸鹽。前人研究均表明方解石是成礦末期的產物,但鐵碳酸鹽化較早,發育于菱鐵礦黃銅礦石英黃鐵礦脈中,在黃鐵絹英巖型礦體中有菱鐵礦黃銅礦石英黃鐵礦脈的角礫。菱鐵礦與金礦化有十分密切的關系,顯微鏡下觀察及電子探針(表7)研究均發現,鐵碳酸鹽中黃鐵礦、黃銅礦發育處鐵碳酸鹽變為方解石,表明菱鐵礦與流體中的S、Ca、Cu等反應形成黃鐵礦、黃銅礦和方解石,是載金礦物黃鐵礦、黃銅礦沉淀的有利地球化學障。2S2-+FeCO3(菱鐵礦)+Ca2+=FeS2(黃鐵礦)+CaCO3(方解石)2S2-+FeCO3(菱鐵礦)+Cu+Ca2+=CuFeS2(黃銅礦)+CaCO3(方解石)薄片及光片中隨處可見金屬硫化物分布于鐵碳酸鹽與其他礦物集合體接觸帶上靠鐵碳酸鹽一側的現象,為地球化學突變帶成礦(邊緣成礦)的縮影。此外,熱液蝕變礦物還有鉀長石、黃鐵礦等。黃銅礦為礦床中另一重要金屬礦物,一般呈他形穿插于黃鐵礦的碎裂裂隙或分布于鐵碳酸鹽的邊部及裂隙中,多集中于黃鐵礦與鐵碳酸鹽接觸帶,與棒狀及自形粒狀石英共生。黃銅礦的探針分析結果為Cu23.751mol%～24.905mol%,Fe24.816mol%～25.801mol%,S50.032mol%～50.243mol%,含As較低,為0.165mol%～0.206mol%,接近標準分子。4制成林核心質量礦區與金礦化有密切時空關系的煌斑巖的杏仁體邊部有鉀長石裙邊(表8),杏仁核心為鐵白云石(表7)。這表明煌斑巖巖漿的晚期殘余氣液富含K、Mg、Fe、Ca、CO2,其成分和沉淀次序與成礦流體類似,鉀長石早,鐵碳酸鹽晚,表明成礦作用可能與來自深部的煌斑巖巖漿活動有密切成因聯系。5成礦流體及成礦地質特征(1)圍巖蝕變常量元素研究表明,形成不同類型金礦化的成礦流體組成有差異,形成紅礦的成礦流體以富Fe為特征,形成斑雜礦的成礦流體以富K、Fe為特征,形成黃鐵絹英巖的成礦流