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被誉为“亚洲第一红土型金矿”的嘉鱼蛇屋山金矿,是我国迄今为止发现的第一个也是规模最大的红土型金矿床,以其易开采、易冶选、储量大而突出。随着蛇屋山金矿开采规模的加大,具备开采条件的红土金矿亦日近枯竭,因此,为扩展矿区金矿储量,针对红土型金矿床深部原生矿的研究和开发成为重中之重。
笔者通过收集国内外诸多关于红土型金矿床原生矿的研究成果发现,虽然原生矿(化)体成因类型有所不同,但红土层和原生矿在空间上却有相似之处,即红土型金矿床无外乎分为迁积型和残积型两种,因此在针对蛇屋山矿区深部原生靶区圈定工作中,确定地表红土型金矿床与其原生矿(化)体的空间关系是原生矿体找矿的前提。通过前人学者对该地区红土型金矿床和基岩部位地质特征的多年研究以及笔者实地勘查发现,蛇屋山地区所产出的红土型金矿床系残积型,也就是说,目前所勘查到的地表红土型金矿床是其深部原生矿(化)体,在暴露至地表氧化环境之后,经历了漫长的第四纪热带雨林气候条件下的红土风化作用形成的,那么关于原生矿床的成因、原生矿的矿化富集规律的研究就有了具体的研究对象。
笔者通过总结湖北省四队在1991年、1994年、1999年间的矿区勘查报告、矿区找矿远景研究和金矿富集规律研究报告中所给出的勘查成果,结合刘施民、虞人育、李松生等学者的研究成果和笔者在矿区实地勘查和室内研究最终得出如下结论:
1、通过原生矿与氧化矿的赋矿岩层层理特征、控矿构造、化学元素含量、黄铁矿晶型和元素含量等诸多证据表明,蛇屋山矿区产出的红土型金矿床属残积型红土型金矿,矿区仍存在有部分原生矿(化)体,位于下伏的寒武-奥陶纪碳酸盐岩部位,矿床类型为卡林型金矿,也即“微细粒浸染型金矿”。
2、通过前人对矿区采集到的古生物化石研究,AuⅠ矿体(硅化岩矿体)原岩地层应属二叠系或二叠系之前,而AuⅡ矿体(红土型金矿床)为奥陶-二叠系地层。
3、矿床严格受控于蛇屋山倒转背斜和蛇屋山双重逆推覆构造,这两组构造分别形成于燕山早期运动和燕山晚期时的新华夏运动,沿构造破碎带部位可见硅化、黄铁矿化、毒砂化、雄(雌)黄化、方解石化、粘土矿化以及重晶石化等中低温热液蚀变现象,与金矿化关系密切。
4、金在氧化矿体中主要是呈次显微的胶体金粒吸附在伊利石和高岭石的晶体边缘,部分金以自然金形式包裹于褐铁矿中;而原生矿体部位金赋存在粘土矿物和黄铁矿中,粘土矿物中的金为小圆球状或者不规则状的自然金和金银矿,赋存在高岭石和水云母边缘,而黄铁矿中的金为晶格金。电子探针测试表明,原生矿体中毒砂也是主要的载金矿物,黄铁矿中Co/Ni含量比值显示出黄铁矿热液成因的可能。
5、通过氢氧同位素特征显示原生金矿的成矿热液主要来自于大气降水;硅化构造岩与原生矿围岩中的方解石脉δ18O值接近,反映二者形成于同一热事件,而表生氧化矿部位的矿石氢氧同位素因长期处于地表环境因此表现出“偏离大气降水线的特征”。碳和硫同位素特征显示大气降水与碳酸盐岩发生过广泛的同位素交换,表明成矿物质来源于海相碳酸盐岩。通过泥晶生物屑灰岩中测得的异常铅同位素年龄为150Ma,即燕山早期,与矿区分布的蛇屋山倒转背斜形成的起始时间相吻合。
6、原生矿中金的富集显示出多层位赋矿的卡林型金矿床地质特征,主要的赋矿层位是奥陶系中上部分乡组-宝塔组与下伏寒武系宝塔-五峰组之间的∈/O层间滑脱面和下侏罗与上三叠的J/T。滑脱面部位,这些滑脱面中的岩层受构造作用而破碎强烈,为金的富集提供了理想的容矿空间。
7、原生矿床形成的温度属于中低温热液型矿床范围,成矿流体中含有CO2、CH4和H2O,盐度2.20~9.34wt%,成矿深度约为1.5~2.0km,属高密度、低盐度、低温热液流体。成矿流体主要来源于大气降水,大气降水沿断裂面下渗,与深部多组碳酸盐岩发生水岩交代反应之后,萃取了大量的Cl-、Na+离子,形成高密度热卤水,随后在地热异常的驱使下携带其淋滤过的多组岩层中的成矿物质向上运移至浅部,在适当的温度、压力和盐度条件下富集成矿。后经区域抬升,潜水面下降,赋存于地表碳酸盐岩地层中的原生金矿体形成大规模岩溶地貌,当岩溶地貌发育到一定阶段后,地下溶洞顶部的碳酸盐岩地层在受重力坍塌,并于大姑冰期-庐山冰期期间的间冰期热带雨林气候条件下,继续接受化学-生物风化作用,最终形成了今天看到的红土型金矿床。
8、矿区地表近东西向断续分布的“硅帽”,从其产状、主微量元素特征以及均-温度范围看应属热水沉积成因。富含SiO2的成矿热液沿F13断裂带运移至浅部,在∈/O滑脱面形成的F12断裂面处,交代-充填奥陶-志留纪地层中的碳酸盐岩,进而发生沉积,与深部原生矿体为同一热事件形成,后由于区域抬升暴露至地表条件下,经碎裂剥蚀形成现在断续分布于矿区近东西走向的硅化构造岩。在地表环境中,硅化构造岩所含的Au大量流失,仅部分地段保持工业品位,成为AuⅠ矿体,但出露于地表的硅化岩亦可作为找矿标志。
本文结合硅化构造岩(AuⅠ矿体)、红土型金矿和原生金矿三者的空间关系,三种矿体产出的矿物岩石演化关系,岩石主、微量元素地球化学特征,构造与成矿的关系,矿床产出的地质特征,矿化围岩蚀变组合类型以及成矿流体性质等诸多方面内容,探讨它们之间存在的联系,并与国内外具备相似特征的矿床进行比对,最终得出蛇屋山金矿床深部原生矿体属微细粒浸染型金矿这一结论,并且验证了该地区金的一些主要矿化特征,为下一步的原生矿体勘查工作提供了有力依据。