新疆红滩金矿床特征与成因探讨

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  摘要:红滩金矿床是近年在东疆地区发现的石英脉型金矿。红滩金矿成矿物质主要来源于中石炭统梧桐窝子组和华里西中期碱长花岗斑岩。红滩金矿共有11条金矿脉,含金石英脉49条;主要有益组分为金,矿体品位高,最高品位可达462.5g/t。金多呈自然金的产出,同时伴生黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿;含矿母岩以石英脉为主,主要呈近東西、北西向延伸。在康古尔深大断裂的活化作用,成矿物质进一步富集,沿康古尔深大断裂的次级断裂运移、沉淀,富集成矿。
  关键词:红滩 金矿 石英脉型 成因探讨
  中图分类号:TD 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2013)26-438-02
  绪 论
  新疆红滩金矿位于哈密市南西,距离哈密70 km。1988年,新疆地矿局第六地质大队进行了1∶20万区域化探扫面①。2001年,新疆地调院进行了1∶50000岩屑测量及金的矿产普查工作,查明了区内Au、Cu等十种元素的分布特征,发现了红滩、沙海金矿、天木金矿②。2001年,新疆地矿局第六地质大队对红滩金矿进行普查工作,共发现八个矿化地段、金矿化石英脉(≥0.3g/t)85条,其中含金石英脉49条(≥1g/t),圈定出矿体(≥3g/t)11条,主矿体为:AuⅠ—1、AuⅡ—1、AuⅡ—2、AuⅢ、AuⅣ—1、AuⅣ—2、AuⅤ—1矿体 ;推断的内蕴经济资源量(333)748.04kg,预测的资源量(3341)935.61 kg,(333)+(3341)总资源量1683.65 kg③。
  1 矿区地质
  矿区位于康古尔深大断裂的北侧5~7km处,面积约70平方千米。出露大面积中石炭统梧桐窝子组的火山碎屑岩系,其次在矿区中部有第四系残坡积物零星覆盖。区内断裂构造发育,多以近东西向及北西向的低序次断裂构造为主,为康古尔深大断裂派生的次级断裂。岩浆活动强烈,侵入岩在矿区的南北部大面积出露。后期脉岩主要为花岗岩脉,且石英脉在矿区普遍分布,个别矿化较好者则形成金矿(化)体。
  1.1 地层
  红滩金矿区出露的地层为中石炭统梧桐窝子组,为一套爆发相为主火山碎屑岩、局部夹溢流相火山熔岩,岩性主要为凝灰岩,局部夹少量的玄武岩、安山岩。地层走向总体呈北西向,与构造线基本一致。
  凝灰岩为矿区主要岩石类型,在矿区大面积出露,大部分金矿体赋存于其中。玄武岩分布于局限,见于AuⅣ-1矿体两侧。安山岩仅见于AuⅠ-1矿体的上盘,为近矿围岩。
  1.2 侵入岩
  矿区内侵入岩均为华力西中期的产物,分布面积较广,呈岩株状产出,岩性为碱长花岗斑岩。岩石具黄铁矿化、碳酸盐化。
  矿区内脉岩发育,以石英脉为主,其次有花岗岩脉。石英脉多沿断层构造或层间裂隙产出,长度一般几米至数十米,部分长度大于100米;厚度一般为0.1-0.6米,部分大于1米;脉体走向集中在330°和270°两个方向上。石英脉是矿区内最主要的含矿地质体。
  1.3 构造
  矿区位于觉罗塔格晚古生代裂陷槽的南缘[1],康古尔深大断裂的北侧5km处 [2]。矿区内构造主要为断裂构造,均为康古尔深大断裂低序次的走向断层,按其走向可分为三组,即近东西向、北西向和北东向,其中近东西向断裂为最早期形成,一般规模较大,沿断裂具强烈的碎粒岩化、片理化;北西向、北东向断裂规模较小,多为张性或平移断裂。金矿床的分布主要受近东西向和北西向的断裂及破碎蚀变带控制,AuⅠ-1、AuⅡ-1、AuⅢ、AuⅣ-1、AuⅣ-2等主要矿体均分布于其上。
  1.4 矿化蚀变带特征
  红滩金矿内蚀变带发育,其规模、形态、产状、蚀变类型及蚀变强度因其产出部位及形成机理的不同而异。一般而言,产在断裂构造带内的蚀变带(如红滩金矿AuⅠ-1、AuⅡ-1和AuⅢ矿体两侧的蚀变岩带)规模大,多呈带状、长条状产出,宽度一般大于10米,蚀变类型以绢云母化、高岭土化为主,其次有褐铁矿化、黄铁绢云岩化;而因含矿热液在张性裂隙中作用而形成的蚀变带(如红滩金矿AuⅡ-4矿化体两侧)则规模较小,石英脉与围岩的边界很不平直,呈犬牙交错状,围岩的破碎、蚀变程度较弱,蚀变类型单一,主要为高岭土化,其次可见绢云母化、碳酸盐化。
  普查工作中在红滩金矿发现规模较大的蚀变带有三条,分别编号为SbⅠ、SbⅡ、SbⅢ,其特征见表1。
  2 矿床特征
  2.1 矿体特征
  红滩金矿的金矿体以石英脉为主,多分布于中石炭统梧桐窝子组的火山碎屑岩中,已发现矿化(≥0.3 g/t)石英脉85条,其中含金(≥1 g/t)石英脉49条,这49条中见到自然金的有20条,经采样分析含金大于3 g/t石英脉22条。含金石英脉的展布方向多集中在330°和270°左右,一般规模较小,长度小于50米居多,部分长度大于100米;厚度多为0.1~0.6m,个别脉体可达1.3m。石英脉一般具有黄铁矿化、褐铁矿化、孔雀石化、方铅矿化。其围岩一般具有强高岭土化,个别脉体两侧围岩甚至形成粉末状粘土,蚀变宽度一般为2~10m,最大可达50m。
  根据矿体在空间分布上的相近程度,将红滩金矿暂时划分了八个矿化地段,分别是AuⅠ—AuⅧ。现就部分矿化段分述如下:
  2.1.1 AuⅠ矿化段
  AuⅠ矿化段由2个矿体组成。AuⅠ-1矿体,矿体长145m,呈豆荚状,厚0.2~0.83m,控制矿体深度为80m;产状:0~5°∠62~70°,平均品位Au 14.2 g/t,品位及厚度变化较稳定。矿体为石英脉,围岩为蚀变花岗斑岩、玄武岩、弱蚀变凝灰岩等。AuⅠ-7矿体(非工业矿体),矿体长110m,厚1.0m;产状145°∠52°;品位Au 1.99 g/t,可见自然金。
  2.1.2 AuⅡ矿化段   AuⅡ矿化段由2个矿体、3个矿化体组成。AuⅡ-1矿体,呈透镜状,长30m,厚0.35~2.9m,矿体向地下延深不超过40m;产状:145°∠52°;自然金普遍,品位Au 7.62~43.12 g/t,平均 18.15 g/t;含矿岩石为石英脉,围岩为凝灰岩,具弱高岭土化、强褐铁矿化和绢云母化。AuⅡ-2矿体,呈透镜状,长40m ,厚0.4 m;产状216°∠68°;自然金普遍,品位Au 105.62 g/t。围岩为凝灰岩,具弱褐铁矿化、弱高嶺土化。AuⅡ-3、AuⅡ-4、AuⅡ-7为三个石英脉型金矿化体,其中AuⅡ-7地表长度近400米,产状200°∠73°;见自然金,品位Au 1.04 g/t。
  2.1.3 AuⅢ矿化段
  该矿化段仅发现AuⅢ矿体,呈脉状,地表连续分布;矿体长400m,控制深度15m,平均厚0.39m;产状338~340°∠68~71°;自然金普遍,Au品位为4.41~93.70 g/t,平均品位30.22 g/t;围岩为凝灰岩,具强的高岭土化和较弱的绢云母化。
  2.1.4 AuⅣ矿化段
  AuⅣ矿化段由AuⅣ-1、AuⅣ-2两个矿体组成。AuⅣ-1,呈透镜状,长70m,0.2~0.5m;产状:79°∠70°;自然金普遍,Au 品位0.36~462.50 g/t,平均品位64.69 g/t。围岩为玄武岩,具强高岭土化、绢云母化和较弱的褐铁矿化、黄铁矿化;矿体产状、厚度较稳定。AuⅣ-2,呈透镜状,长40m,厚0.1~0.2m;产状:338°∠55°;自然金可见,Au 品位6.86~73.19 g/t,平均品位20.01 g/t;围岩为凝灰岩,具褐铁矿化、硅化。
  2.1.5 AuⅤ矿化段
  AuⅤ矿化段之中发现了2个矿体、2个矿化体。AuⅤ-1,呈透镜状,长40m,厚0.2~0.45m,平均厚0.37m。产状:315°∠58°;自然金可见,品位Au 8.79~76.06 g/t,平均30.60 g/t。围岩为凝灰岩,具高岭土化、绢云母化、褐铁矿化。
  2.2 矿石特征
  2.2.1 矿石的化学成分
  红滩金矿矿石的化学成分见表2。表2显示矿石之中主要成矿元素为Au,其浓集系数最高可达2198;主要伴生元素为Ag,其浓集系数最高可达281.3;As、Sb两元素有一定的富集,其余各元素浓集不明显,与地壳背景值大致相当。
  2.2.2 矿石的矿物成分及组合特征
  红滩金矿区的矿石类型有石英脉型和蚀变岩型两种,矿物成分有所不同。
  A.石英脉型金矿石,呈灰白色,个别为褐红色、烟灰色,不等粒他形粒状结构,浸染状、蜂窝状构造,亚颗粒构造。矿石矿物主要为自然金、黄铁矿、褐铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、辉铜矿、铜兰、孔雀石,含量2-15%。脉石矿物主要为石英,可偶见少量绢云母、方解石,含量85-98%。
  B.蚀变岩型金矿石,矿区内蚀变岩型金矿石仅见于AuⅡ-1矿体中,为含炭凝灰岩蚀变而成,矿石呈土红色,他形晶粒状-片状结构,浸染状构造。矿石矿物有自然金、黄铁矿、褐铁矿,脉石矿物有斜长石、绢云母、石英、白钛石等。
  2.3 成矿期次及成矿阶段
  根据已知各矿体的产状、矿化特征以及各矿体的矿物成分特征、矿石的结构构造特征,各矿物的镶嵌关系,红滩金矿区的成矿作用划分为三个成矿期次。第二期和第三期矿体区别较大。
  2.3.1 第一成矿期
  第一个期次的成矿作用主要表现为以张性裂隙热液充填为主,以红滩金矿AuⅡ-4矿化体、WAu471矿体及沙海AuⅡ矿体为代表。主要特征是石英脉呈乳白色、具较强的褐铁矿化、局部可见孔雀石化,但褐铁矿化主要呈团块状极不均匀分布,自然金可见且与褐铁矿化关系密切。脉体两侧围岩破碎和片理化现象不发育、蚀变较弱,以高岭土化为主,局部可见绢云母化。Au品位一般为1~3 g/t之间。这一期次的成矿作用在本区是次要的金的成矿期。
  2.3.2 第二成矿期
  第二期次的成矿作用主要表现为以构造、热液活动均较强烈的热液蚀变为主。区内的大部分矿床属于这一成矿期。主要特征是石英脉多呈瓷白色、灰白色甚至铅灰色。具褐铁矿化、黄铁矿化、黄铜矿化、方铅矿化,孔雀石化较普遍。矿石矿物一般呈浸染状、细脉浸染状分布,矿化较均匀;自然金较多见且多数沿裂隙分布(粒间金)。脉体两侧围岩一般具较强的片理化和热液蚀变现象,蚀变类型以绢云母化、黄铁绢云岩化、绿帘石化为主,局部见碳酸盐化。对这一期次的成矿作用进行进一步分析,可再分为石英重结晶阶段和晚期石英脉阶段两个成矿阶段。
  2.3.3 第三成矿期
  第三成矿期—表生成矿期:主要表现为氧化作用、次生富集作用和风化淋滤作用。
  氧化作用主要表现为褐铁矿、孔雀石、铜兰的产生。次生富集作用主要表现在分布于金属硫化物中的超显微金随压力、PH值、氧逸度的变化而溶解、沉淀,加之铁氧化物对金的吸附使金颗粒增大,矿石品位变富。风化淋滤作用表现为蕴藏于地表岩石中的有用成分经风化,大气降水或地表水,向下运移富集。富集深度可大于20米。
  3 矿床成因讨论
  3.1 成矿物质来源分析
  根据矿区内1∶50000岩屑测量成果,通过对主成矿元素Au在各地层单元中的含量、标准离差及变异系数的统计及对矿区的地质特征、矿化特征的分析,认为红滩金矿的成矿物质来源有梧桐窝子组和碱长花岗斑岩两方面:
  中石炭统梧桐窝子组(C2w)中金元素含量较高,平均值为1.54g/t,标准离差为1.01,变异系数为0.65。华西中期侵入岩—碱长花岗斑岩之中金的背景值同样很高,平均值为1.79 g/t,标准离差为1.54,变异系数为0.86。康古尔深大断裂及其次级断裂的活动,使地层和岩体中的金元素活化,沿构造薄弱部位—断裂迁移、富集,形成含金量高的带甚至金矿化带。
  3.2 矿床成因探讨
  通过对目前所获资料进行综合分析、研究,初步认为红滩、沙海金矿区的矿床形成机理如下:
  在华力西中期的岩浆侵入和火山喷发过程中,形成了一套中基性—酸性岩类,其中侵入岩以碱长花岗斑岩为主,喷出岩为安山岩、玄武岩及中酸性火山碎屑岩,这套岩石金含量较高。其后在动力变质作用过程中,由于原岩的脱水作用以及矿物的重结晶作用,形成变质热液,这种热液对金属元素及其他元素具有很强的溶解力,使大范围低含量的金开始升价活化形成络合物,在热梯度、压力梯度和化学位能的影响下,不断向构造软弱带运动形成高含金带。而构造活动的多期性,继承性使构造软弱带产生破碎带,于是在较窄的范围内形成极大的压力差,能量由此很快释放,同时后期侵入的岩浆热液混合早期形成的变质热液迅速向扩容空间富集而形成矿(化)体。前述本区金的第二成矿期第一期次的金矿(化)体可能是这一过程的直接反映。
  其后,由于动力变质作用的影响,原矿化石英脉发生碎裂、变质,产生重结晶作用,使金进一步富集。
  至华力西中期的最后阶段,岩浆期后的含矿热液沿构造薄弱部位运移,随着酸碱度、氧化-还原条件、温度、压力、组份浓度等物理化学条件的改变,这些含金热液在原有的金矿化带中形成含金石英脉,部分金则在早期形成的含金石英脉的裂隙中伴随金属硫化物而沉淀使金进一步富集。
  综上所述,根据矿体的产出部位及空间分布,矿体的矿石类型,矿物成分及矿石特征,结合本区地球化学元素组合特征,推断红滩金矿成因类型为中—低温岩浆热液石英脉型金矿。
  致 谢
  本论文的编写过程中得到辽宁省第五地质大队高级工程师刘培梧、新疆第六地质大队工程师张黎、吉林大学刘玉梅教授的大力帮助,在此表示衷心的感谢。
  [参考文献]
  [1]肖序常,何国琦,成守德等。中国新疆及邻区大地构造图说明书,地质出版社:北京,2003,1~65。
  [2]新疆维吾尔自治区地质矿产局。新疆维吾尔自治区区域地质志,地质出版社:北京,1993,718~741。
  [3]赵振华。微量元素地球化学原理,科学出版社:北京,1997,223~224
  作者简介 王东波:男,辽宁省营口市,辽宁省第五地质大队工程师。
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