江永宏,李勝榮

(1.中國地質(zhì)調(diào)查局發(fā)展研究中心,北京100037;2.中國地質(zhì)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院,巖石圈構(gòu)造與深部過程及探測技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京100083)

0 引言

云南省墨江縣金廠金礦是一個大型原生金礦床。礦床的金、銀系列礦物從自然銀、銀金礦到自然金都有出現(xiàn),其中以銀金礦和自然金為主,其中礦石中金以獨(dú)立礦物(自然金)產(chǎn)出的約占70%,為礦區(qū)主要的金礦物(據(jù)00533部隊(duì)1982年資料),自然金w(Au)=70.85%～99.08%(前人資料為78.8%～95.5%)。自然銀為本次研究首次發(fā)現(xiàn)。此外,還有鈀金礦、鉑金礦、銠金礦、硒金銀礦等[1-4]。本次研究還發(fā)現(xiàn)含銀-銀黝銅礦系列和硒銀礦系列。

1 礦床地質(zhì)概況

金廠金礦床位于哀牢山構(gòu)造變質(zhì)帶九甲—安定脆韌性剪切帶旁側(cè)(圖1),是一個成因上與加里東晚期具有蛇綠巖性質(zhì)的超基性巖體有關(guān)的大型低溫淺成熱液金礦床。礦體沿金廠蛇綠巖體西接觸帶的斷裂構(gòu)造帶斷續(xù)分布,主要產(chǎn)于志留紀(jì)金廠組砂板巖中,少數(shù)產(chǎn)于蛇綠巖及三疊系砂巖中(圖2)。金礦化以石英脈型、含金石英脈與含金硅質(zhì)巖混合型為主要類型[5]。哀牢山構(gòu)造帶自加里東晚期至喜山期均有不同程度的構(gòu)造巖漿活動,而本金礦的成礦時代則從海西早期至喜山期,具有多期成礦的特點(diǎn)。含鎳金黃鐵礦硅質(zhì)巖的Sm-Nd年齡為358 Ma,Rb-Sr年齡為 354 Ma[6];鉻絹云母的 K-Ar年齡為180Ma(全國同位素地質(zhì)年齡匯編小組,1986);穿插鎳礦體的Au礦化石英脈的順磁共振 ESR年齡為46.7 Ma[7]。貓鼻梁礦段礦體為含金石英脈型礦體與含金石英巖混合型礦體(I型礦體),與礦區(qū)范圍內(nèi)I型的礦體一致,均表現(xiàn)為:①厚度變化不均勻,變化系數(shù)0.6～0.8;②品位變化屬不均勻至很不均勻,變化系數(shù)0.33～1.41。例如,I8礦體、I60礦體 的厚度變化系數(shù)、品位變化系數(shù)分別為 64%和126%,分屬不均勻和很不均勻[8]。

圖1 哀牢山金礦帶區(qū)域地質(zhì)簡圖(方維萱等,2001)Fig.1 The simplified regional regional map of Ailaoshan gold belt

圖2 金廠金礦貓鼻梁礦段金、鎳礦體關(guān)系剖面圖[8]Fig.2 Profile showing spatial relation of Au,Ni ore bodies at Maobi liang ore domain of Jinchang Au deposit

2 熱液演化與成礦階段

金廠金礦的熱液演化在空間上體現(xiàn)為由超基性巖體漸入圍巖金廠組砂板巖的面型蝕變分帶,以及不同期次石英脈的線型疊加,據(jù)此可進(jìn)行熱液演化的階段劃分[9-10]。

2.1 以蛇紋石化、滑石化、碳酸鹽化(包括菱鎂礦化、鐵白云石化)、硅化為特征的鎂質(zhì)超基性巖體蝕變階段

金廠蛇綠巖體中的輝石、橄欖石依次發(fā)生蛇紋石化、菱鎂礦化、滑石化和石棉化,此后發(fā)生硅化,在金廠蛇綠巖體與金廠組地層接觸帶附近一定范圍內(nèi)形成硅質(zhì)巖,Au,As,Sb,Ti,Cr,Co,Ni等重要成礦元素以絡(luò)合物形式活化遷移。蛇紋石、菱鎂礦、鐵白云石、鉻尖晶石、白鈦石、自然金及鉑族元素礦物為其特征組合。

2.2 超基性巖外接觸帶的交代蝕變階段

(1)硅化、黃鐵礦化亞階段:超基性巖體外接觸帶是含金硅質(zhì)巖型金礦化的主要成礦空間,其交代蝕變作用與以鎳礦化為主要特征的內(nèi)、外接觸帶有較大差異,根據(jù)筆者對鉻絹云母成分標(biāo)型的研究[5],發(fā)生硅化的硅質(zhì)除部分來源于超基性巖體外,絕大部分應(yīng)來源于金廠組硅板巖。熱流體搬運(yùn)Au,Cr,Mg,Fe,S等物質(zhì)在有利的空間沉淀形成黃鐵礦礦化和較弱的金礦化,它是蛇紋巖化巖體形成全硅質(zhì)外殼的延續(xù)。

(2)黃鐵礦鉻絹英巖化亞階段:本亞階段以形成翠綠色含鉻絹云母為特色。黃鐵鉻絹英巖是金礦化石英脈的蝕變圍巖,按照黃鐵礦與鉻絹云母類的相對含量,將其進(jìn)一步劃分為6個類型:①含鉻絹云母的黃鐵硅質(zhì)巖;②鉻絹云母黃鐵硅質(zhì)巖;③含黃鐵礦鉻絹云母硅質(zhì)巖;④黃鐵鉻絹英巖;⑤含黃鐵礦鉻絹云母巖;⑥鉻絹云母巖。此亞階段為黃鐵礦的主要形成期,黃鐵礦以浸染狀、條帶浸染狀為主。

2.3 石英脈充填階段

(1)早期石英脈階段(I階段石英脈):石英脈一般呈灰白色,順層產(chǎn)出且邊界平整,厚度變化小,呈板狀脈體(“脈板”)或綠色浸染狀石英脈,礦物主要為石英,含極少量黃鐵礦。石英多為隱晶硅質(zhì)、玉髓,基本無礦化,為不含礦石英脈。

(2)主成礦期石英脈階段:又可稱為硫化物-石英脈階段。銀金礦、自然金等含金礦物主要出現(xiàn)在本階段石英脈中。黃鐵礦僅有少量產(chǎn)出,分布于石英晶隙。石英脈以乳白色和淡黃色條帶狀-裙邊帶狀構(gòu)造為特征。

(3)晚期乳白色石英脈階段:以全晶質(zhì)石英晶簇為特色,共生礦物有自然銀和少量銀金礦。本階段極少出現(xiàn)黃鐵礦。

表1 金廠金礦床金、銀礦物電子探針分析結(jié)果Table 1 The electron microprobe analysis of the gold and silver minerals of the Jinchang Au deposit

3 金、銀礦物系列成因

3.1 形態(tài)

自然金和銀金礦的主要形態(tài)有粒狀(包括渾圓粒狀、角粒狀、橢圓粒狀等)、枝叉狀、板狀、片狀、線狀、絲狀等。粒度范圍變化較大,從粒徑1～4 cm的“塊金”到次顯微金(<5μm)均有產(chǎn)出。據(jù)00533部隊(duì)資料,其平均粒度為0.012 35 mm(共統(tǒng)計(jì)2346粒)。本次在貓鼻梁礦段所發(fā)現(xiàn)的均為次顯微金。

3.2 賦存狀態(tài)

(1)裂隙金:主要產(chǎn)于石英、黃鐵礦的裂隙中。

(2)粒間金:主要產(chǎn)于石英、黃鐵礦的晶粒間隙內(nèi)。

(3)連生金:與含銀-銀黝銅礦、硒銀礦等較緊密共生,成不規(guī)則粒狀。

(4)包體金:在石英、玉髓、黃鐵礦、含銀-銀黝銅礦、硫銻銅銀礦、輝銻礦、黃銅礦、菱鎂礦以及蛇紋石、高嶺石、滑石、絹云母、褐鐵礦等礦物中,金均以微粒包裹體產(chǎn)出。

3.3 金礦物共(伴)生組合

(1)主成礦期石英脈階段。自然金、銀金礦與石英、含鉻綠泥石、含鉻高嶺石、黃鐵礦、針鎳礦、斜方硫鎳礦、方硫鎳礦、銻硫鎳礦、含銀-銀黝銅礦、硒銀礦共生。

(2)晚期乳白色石英脈階段。自然銀、銀金礦與黃鐵礦、絹云母、石英共生。

(3)伴生組合。金礦物與下列礦物連生:自然金-黃鐵礦;自然金-石英;自然金-方鉛礦-石英;自然金-輝銻銀礦;自然金-輝銻銀礦-黝銅礦;自然金-含銀黝銅礦-黃鐵礦;黃鐵礦-自然金-含銀黝銅礦-輝砷鎳礦;褐鐵礦-黃鐵礦-自然金-含銀黝銅礦-輝砷鎳礦;褐鐵礦-自然金;銀金礦-石英;銀金礦-有機(jī)質(zhì)黏土;銀金礦-石英-有機(jī)質(zhì)黏土;銀金礦-輝銻銀礦;銀金礦-輝銻銀礦-黝銅礦;銀金礦-黝銅礦-硫銻銅銀礦-赤鐵礦等。

3.4 化學(xué)成分

3.4.1 成分特點(diǎn)

(1)自然銀中S,Se,As,Cu,Zn,Ni的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高。

(2)銀金礦中 Cu的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高,分別可達(dá)0.35%和0.31%,Cr達(dá)0.14%。

(3)自然金中Pt的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可高達(dá)0.13%,Os可達(dá)0.33%,Ir可達(dá)0.39%,而 Pt,Os,Ir總量可達(dá)0.85%。

3.4.2 演化系列

按照金礦物的結(jié)晶先后順序(即從成礦早期到晚期)為自然金→銀金礦→自然銀(表1),金的成色有下降的趨勢。這與古老礦源層為膠東群的山東招遠(yuǎn)靈山溝、玲瓏等金礦不同[11]。隨著金的成色不斷降低,銀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)及礦物中微量元素總量卻有明顯增加的趨勢。銀金礦中微量元素Cu,Cr,Ni和Co的總量最高達(dá)到0.81%。

3.4.3 微量元素

(1)自然金具有高含量的 Pt,Os,Ir,銀金礦中的Pt,Os,Ir含量次之。因?yàn)镻GE元素可分為Ir組和 Pd組,Ir組為Os,Ir,Ru;Pd組為 Rh,Pt,Pd。如果把鉑族元素按熔點(diǎn)降低的順序排列(Os,Ir,Ru,Rh,Pt,Pd),它們在地幔部分熔融過程中的分異特點(diǎn)就會反映到幔源巖漿礦床中,其中Ir組為高溫組合,Pt組為低溫組合[12]。本次研究發(fā)現(xiàn),Ir組合相對于Pt組表現(xiàn)為異常富集,可能反映礦床成因不僅與超基性巖本身富集礦質(zhì)元素Au,Ni,PGE相關(guān),并且與超基性巖體外圍在發(fā)生蛇紋巖化蝕變的過程中溫度較高具有關(guān)聯(lián)。

(2)Cr和Ni為基性巖的主要組分,其含量高,如富金石英脈中銀金礦、硒銀礦中w(Cr)分別為0.14%和0.18%,說明礦化強(qiáng)度較高,它們可以部分與金、銀類質(zhì)同象。而因?yàn)榻?、銀礦物中雜質(zhì)元素以Ni,Co,Ti和 Se,As,Sb為特征(表1),顯示了礦化的多源性。

(3)自然銀中Cu,Pb,Zn,As,Sb,Bi的質(zhì)量分?jǐn)?shù)很高,說明礦化很強(qiáng)。前人研究證明,金銀礦物雜質(zhì)元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0或低值是礦化不廣泛的標(biāo)志[13]。

4 結(jié)論

通過對墨江金廠金礦床金、銀礦物系列的形態(tài)、賦存狀態(tài)、礦物共(伴)生組合、化學(xué)成分等成因標(biāo)型研究,結(jié)合富含金、銀的含銀-銀黝銅礦系列、硒銀礦系列在富礦成礦階段的出現(xiàn)可以認(rèn)為:

(1)金、銀系列礦物中自然銀、銀金礦、自然金都有出現(xiàn),以銀金礦、自然金為主。w(Au)的變化范圍為70.85%～99.08%(前人資料為 78.8%～95.5%)。按照金礦物的結(jié)晶先后順序(即從成礦早期到晚期)為自然金→銀金礦→自然銀,金的成色有下降的趨勢,而銀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)及礦物中微量元素總量卻有明顯增加的趨勢。銀金礦中微量元素總量(Cu+Cr+Ni+Co)最高達(dá)到0.81%。

(2)自然銀為首次發(fā)現(xiàn)。自然銀中Cu,Pb,Zn,As,Sb,Bi的質(zhì)量分?jǐn)?shù)很高,說明礦化很強(qiáng),是礦化廣泛的標(biāo)志。

(3)含銀-銀黝銅礦連續(xù)固溶體系列的確定,說明成礦階段富含Cu,Ag,Pt,Zn,Sb,As,S,Se,Fe等成礦元素的流體在低溫過程中迅速結(jié)晶而形成。它的Ag+/(Cu++Cu2+)比值在同一標(biāo)本樣品上的離散性分布反映了成礦階段熱液活動復(fù)雜以及物化條件變化快的特點(diǎn)。

(4)硒銀礦中Se,Ag,Bi的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化范圍分別為0.981×10-6～0.869×10-6,1.813×10-6～2.733×10-6,0.006×10-6～0.027×10-6。硒銀礦中Bi的出現(xiàn)率為100%,說明為完全類質(zhì)同象替代Ag[8]。

(5)雖然金廠金礦床中沒有發(fā)現(xiàn)鋨銥礦和銥鋨礦,但I(xiàn)r和Os卻進(jìn)入自然金晶格,形成銥金礦與鋨銥金礦的類質(zhì)同象系列,也是指示與超基性巖有關(guān)的成因標(biāo)志[8]。自然金中 Pt,Os,Ir的質(zhì)量分?jǐn)?shù)都很高,銀金礦中 Pt,Os,Ir的質(zhì)量分?jǐn)?shù)次之。因?yàn)镻GE元素可分為Ir組和Pd組,本次研究發(fā)現(xiàn),Ir組相對于Pt組表現(xiàn)為異常富集可能反映礦床成因不僅與超基性巖本身富含礦質(zhì)元素Au,Ni,PGE密切 相關(guān),并且與超基性巖體外圍在發(fā)生蛇紋巖化蝕變的過程中溫度較高具有關(guān)聯(lián)。

致謝:在此特別感謝陳光遠(yuǎn)教授、孫岱生教授、邵偉教授在項(xiàng)目組織、樣品制備和論文成稿過程中的辛勤勞動和諄諄教誨!同時在本文的研究過程中,曾得到武警黃金部隊(duì)黃金研究所陳錦榮高級工程師、云南黃金局、墨江金礦,以及中國地質(zhì)大學(xué)(北京)電子探針室李樹巖、陳卉泉高級工程師的幫助,在此表示衷心的感謝!

[1] 帥德權(quán).墨江金廠金礦的金屬礦物生物組構(gòu)及其成礦意義[J].云南地質(zhì),1988,7(3):203.

[2] 俞廣鈞,謝如勇.墨江金廠金礦床的地質(zhì)特征及其成因[J].地質(zhì)與勘探,1986,22(2):11.

[3] 俞廣鈞.哀牢山金礦帶原生金礦床的類型及控礦條件[J].地質(zhì)與勘探,1990,26(5):3.

[4] 蔡長金,陸榮軍,宋湘榮.中國金礦物志[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1994.

[5] 江永宏,陳光遠(yuǎn),孫岱生,等.云南省墨江金廠金礦床鉻絹云母系列分類與地質(zhì)意義[J].地質(zhì)地球化學(xué),2001,29(1):7-13.

[6] 方維萱,胡瑞忠,謝桂青,等.墨江鎳金礦床(黃鐵礦)硅質(zhì)巖的成巖成礦時代[J].科學(xué)通報,2001,46(10):857-860.

[7] 畢獻(xiàn)武,胡瑞忠,何明友.哀牢山金礦帶ESR年齡測定及其地質(zhì)意義[J].科學(xué)通報,1996,41(14):1301-1303.

[8] 劉文龍,陳錦榮,陳光遠(yuǎn),等.云南省墨江金廠超基性巖金礦地質(zhì)[M].北京:地震出版社,1999.

[9] 江永宏,李勝榮,王吉中.云南墨江金廠金礦床黃鐵礦標(biāo)型特征研究[J].礦物巖石,2003,23(2):22-26.

[10] 江永宏,李勝榮.云南墨江金廠金礦床含鉻層狀硅酸鹽礦物成分標(biāo)型特征[J].巖石礦物學(xué)雜志,2004,23(4):351-360.

[11] 孫岱生,陳光遠(yuǎn),宋玉國,等.膠東靈山溝金礦成因礦物學(xué)[M].武漢:中國地質(zhì)大學(xué)出版社,1993.

[12] 儲雪蕾,孫敏,周美夫.內(nèi)蒙古西大井銅多金屬礦床礦石的鉑族元素分布及物質(zhì)來源[J].科學(xué)通報,2002,47(6):457-461.

[13] 陳光遠(yuǎn),邵偉,孫岱生.膠東金礦成因礦物學(xué)與找礦[M].重慶:重慶出版社,1989.