河北東坪金礦成因及找礦標(biāo)志

李春章　杜登峰　宋立方

(河北省地礦局第十一地質(zhì)大隊(duì) )

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河北東坪金礦成因及找礦標(biāo)志

李春章杜登峰宋立方

(河北省地礦局第十一地質(zhì)大隊(duì) )

摘要東坪金礦床賦存于水泉溝偏堿性雜巖體與老地層的內(nèi)接觸帶上。在分析東坪金礦區(qū)域地質(zhì)背景、礦區(qū)地質(zhì)特征的基礎(chǔ)上，對礦床成因、礦體圍巖特征進(jìn)行了探討，并分別總結(jié)了找礦直接標(biāo)志及間接標(biāo)志，供區(qū)內(nèi)找礦參考。

關(guān)鍵詞區(qū)域地質(zhì)背景礦區(qū)地質(zhì)特征礦床成因礦體圍巖特征找礦標(biāo)志

東坪金礦位于河北省崇禮縣東南約3km處，礦區(qū)交通較便利。該礦山建于1986年6月20日，2005年9月6日實(shí)現(xiàn)了國企改制，現(xiàn)為福建紫金礦業(yè)集團(tuán)股份有限公司的控股子公司。東坪金礦自1987年開始連續(xù)進(jìn)行了3期技術(shù)改造，生產(chǎn)規(guī)模由建礦初期的50t/d擴(kuò)大至目前的850t/d。東坪金礦為產(chǎn)于偏堿性雜巖體中的大型金礦床，中國地質(zhì)學(xué)會(huì)礦床地質(zhì)專業(yè)委員會(huì)貴金屬礦床專業(yè)組和中國黃金學(xué)會(huì)地質(zhì)學(xué)術(shù)委員會(huì)已將東坪金礦床命名為“東坪式”金礦床類型[1-3]。東坪金礦為國內(nèi)首次發(fā)現(xiàn)的新類型金礦床，不僅規(guī)模大、經(jīng)濟(jì)價(jià)值高，而且開辟了一條新的金礦找礦途徑，具有重要的理論意義和科研價(jià)值。為進(jìn)一步指導(dǎo)區(qū)內(nèi)找礦工作，本研究著重對東坪金礦礦區(qū)地質(zhì)特征、礦床成因及找礦標(biāo)志進(jìn)行深入探討。

1　區(qū)域地質(zhì)背景

東坪金礦位于華北地臺(tái)燕遼沉降帶與內(nèi)蒙地軸交界部位，崇禮—赤城深斷裂南側(cè)(圖1)。

圖1　區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造

1.1地層

區(qū)域上廣泛分布有太古界、下元古界變質(zhì)巖系和中生界侏羅系，次為中元古界沉積巖系、中生界白堊系，新生界第三系、第四系在區(qū)內(nèi)零星分布。

1.2構(gòu)造

區(qū)域橫跨華北地臺(tái)2個(gè)Ⅱ級構(gòu)造單元，斷裂構(gòu)造和褶皺構(gòu)造均較發(fā)育。

(1)褶皺構(gòu)造。在漫長的歷史演化中，區(qū)內(nèi)太古代—早元古代變質(zhì)巖、中—晚元古代沉積巖及中生代火山碎屑巖都經(jīng)受了多次的構(gòu)造變動(dòng)和區(qū)域變質(zhì)作用，形成了多種形態(tài)的背、向斜構(gòu)造。

(2)斷裂構(gòu)造。①EW向斷裂構(gòu)造，有崇禮—赤城深斷裂，區(qū)內(nèi)可見長約80km，走向近EW，傾角70°～80°，傾向時(shí)而S傾，時(shí)而N傾，控制了該區(qū)的構(gòu)造格架，派生了一系列的次級斷裂，同時(shí)也控制了巖漿巖和金礦成礦帶的分布；②NWW向斷裂構(gòu)造，為崇禮—赤城深斷裂的派生構(gòu)造，控制了水泉溝偏堿性雜巖體和東坪、后溝等金礦床的分布，主要包括楊木洼—馬丈子—金家莊斷裂、后中山—紅花背—上水泉斷裂、磚樓—后溝斷裂；③NW向斷裂，包括紅花嘴—場地—大白楊斷裂、枯楊—雙層山斷裂；④近SN向斷裂,主要有海流圖—小營盤斷裂、四臺(tái)嘴—響水溝斷裂、玉泉堡—常家窯斷裂、獨(dú)石口—冰梁斷裂等；⑤NNE、NE向斷裂，主要包括赤城—東興堡斷裂、屯軍堡—東山廟等一系列斷裂。

(3)韌性變形帶。①NE向韌性變形帶，分布于大嶺堡—沃麻坑一帶；②NW向韌性變形帶，包括赤城—東柵子韌性變形帶和青泉溝—后樓韌性變形帶。

1.3巖漿巖

區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，從深成、淺成至侵入—噴發(fā)均有，并具多旋回性，規(guī)模較大，遍布全區(qū)，多受崇禮—赤城深斷裂控制。元古代、海西期2個(gè)巖漿旋回侵入巖占絕對優(yōu)勢，呈巖基、巖株及熔巖狀產(chǎn)出。海西期侵入巖主要有水泉溝偏堿性雜巖體，酸性巖有海流圖、馬營、冰山梁、觀山、舍身崖等二長花崗巖。區(qū)內(nèi)巖漿巖主要巖性有角閃二長巖、石英角閃二長巖、二長巖、石英二長巖、正長巖、石英正長巖、霓輝正長巖、霓輝二長巖等8類，經(jīng)論證，該類巖體與區(qū)內(nèi)金成礦密切相關(guān)，為金礦的運(yùn)移、富集提供了動(dòng)力。

2　礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1巖石特征

東坪金礦礦區(qū)內(nèi)及附近主要出露以海西期二長雜巖體為主，為水泉溝—大南山二長雜巖體的一部分，主要巖性為二長巖、角閃二長巖、石英二長巖等。礦區(qū)南部外圍出露有太古界變質(zhì)巖系，主要巖性為斜長角閃透輝巖、斜長角閃巖、斜長角閃片麻巖、透輝斜長片麻巖及少量麻粒巖、淺粒巖等，溝谷兩側(cè)及溝谷內(nèi)發(fā)育第四系覆蓋層。

2.2構(gòu)造特征

斷裂構(gòu)造與金成礦關(guān)系密切，根據(jù)斷裂形成時(shí)間，區(qū)內(nèi)構(gòu)造可分為賦礦構(gòu)造和成礦后斷裂2類。

(1)賦礦構(gòu)造。巖體南部邊界總體走向NW，局部變化較大，巖體走向上的變化部位為構(gòu)造應(yīng)力集中區(qū)，二長巖類等剛性巖石中斷裂、裂隙構(gòu)造十分發(fā)育，屬區(qū)內(nèi)三級構(gòu)造，構(gòu)成礦區(qū)范圍內(nèi)線性構(gòu)造的密集區(qū)，為含金熱液的遷移和沉積提供了良好的空間場所。區(qū)內(nèi)賦礦構(gòu)造按斷裂、裂隙走向可分為3組：①NNE向斷裂，為最主要的含礦斷裂，走向0°～20°，傾向NW，傾角40°～50°，走向延長90m，寬僅數(shù)厘米至數(shù)十厘米，傾向延深數(shù)十米，屬壓扭性，組成左側(cè)幕狀排列的斷裂帶；②NW向斷裂或密集節(jié)理構(gòu)造，也為區(qū)內(nèi)主要的含礦構(gòu)造，走向290°～340°，傾向SW，傾角25°～48°，以多條斷裂出現(xiàn)時(shí)，傾角25°～45°，走向上呈右側(cè)幕狀分布，傾向上呈迭瓦狀，以密集節(jié)理出現(xiàn)時(shí)，則構(gòu)成近SN向的密集節(jié)理帶，NW向斷裂或節(jié)理構(gòu)造在走向上由北至南，依次為單條斷裂→多條斷裂→密集節(jié)理帶，由上至下大致也有相似規(guī)律；③NNE向斷裂和NW向斷裂(節(jié)理)，為一組共軛扭性斷裂，應(yīng)力場的轉(zhuǎn)變，使其發(fā)生了繼承性活動(dòng)，沿早期形成的共軛節(jié)理追蹤，斷裂走向NEE或NW，形成總體近SN走向的斷裂系統(tǒng)，該斷裂系統(tǒng)對成礦十分有利，在壓扭性地段產(chǎn)生穩(wěn)定的礦體，在引張擴(kuò)寬地段形成了厚大礦體，區(qū)內(nèi)1#脈群各礦體即賦存于上述斷裂系統(tǒng)中。

(2)成礦后斷裂。成礦后斷裂不發(fā)育，對礦體破壞不大，按走向可分為3組，即近SN、NW、NWW向斷裂。

2.3圍巖蝕變和礦化特征

近礦圍巖蝕變強(qiáng)烈，主要有鉀長石化、硅化，次為絹云母化和黃鐵礦化，還有碳酸鹽化，重晶石化、高嶺土化等。前4類蝕變與金礦化關(guān)系密切，與鉀長石化和硅化更為密切。

(1)鉀長石(微斜長石)化。為富含硅、鉀、鈉熱液沿?cái)嗔鸭傲严督淮鷩鷰r而成。礦脈內(nèi)有2期：第1期為磚紅色致密塊狀，較少，w(Au) 3.92×10-8；第2期為肉紅色，沿裂隙呈細(xì)脈狀或沿石英脈兩側(cè)分布，在石英脈、網(wǎng)脈或節(jié)理發(fā)育部位，厚度大，單一蝕變w(Au) 48.99×10-8，與金礦化富集關(guān)系密切。

(2)硅化。為富硅質(zhì)熱液沿?cái)嗔押土严冻涮罱淮晌⒓?xì)脈、細(xì)網(wǎng)脈、細(xì)脈，與肉紅色鉀長石緊密伴生。灰白色油脂光澤石英脈與金礦化關(guān)系密切。

(3)絹云母化。為交代條紋長石和斜長石的產(chǎn)物，常與高嶺土共生，在構(gòu)造裂隙發(fā)育地段絹云母化較強(qiáng)烈。

(4)黃鐵礦化。多呈星點(diǎn)狀或細(xì)脈狀、微細(xì)脈狀，產(chǎn)出于礦脈或裂隙中，為Au的重要載體礦物之一。

(5)碳酸鹽化和重晶石化。細(xì)脈狀，為成礦晚期階段的產(chǎn)物。

3　礦體圍巖特征

礦體賦存于蝕變二長巖、石英二長巖等巖石中。含金石英脈一側(cè)為硅鉀化蝕變巖型礦石，礦體與圍巖無明顯界面和區(qū)別標(biāo)志，呈漸變過渡關(guān)系。在礦石和蝕變圍巖中，均具硅化、鉀長石化、絹云母化、黃鐵礦等蝕變現(xiàn)象，各類蝕變分布有的單一出現(xiàn)，也有數(shù)類蝕變互相疊加，無分帶性，與礦體關(guān)系密切的蝕變?yōu)楣杌?、鉀化、絹云母化。根?jù)蝕變巖的含金性、蝕變強(qiáng)弱及物質(zhì)組分含量變化可歸納為3個(gè)帶：①強(qiáng)蝕變帶，為w(Au) 1.5×10-6以上的蝕變巖型金礦體；②中蝕變帶或礦化蝕變帶，為w(Au) (0.5～1.5)×10-6的蝕變巖，石英細(xì)網(wǎng)脈或節(jié)理裂隙相對稀疏，分布于石英脈型和蝕變巖型礦體兩側(cè)或礦體端部，帶寬1～11.6m；③弱蝕變帶，為w(Au)(0.1～0.5)×10-6的蝕變巖，分布較廣，區(qū)內(nèi)1#脈群最寬處達(dá)570m。正常情況下區(qū)內(nèi)蝕變表現(xiàn)為強(qiáng)—中—弱的過渡特征，各蝕變帶除含金性不一致外，其他常量元素、微量元素含量也有所不同，即蝕變帶由強(qiáng)至弱，各組分(SiO2、K2O、Cu、Pb、Bi)含量由高至低變化，Al2O3、CaO、MgO、Sn、Ba、V等組分含量則由低至高變化。按工業(yè)指標(biāo)夾石剔除厚度要求圈定的夾石金含量都高于圍巖，個(gè)別由表外礦組成，其物質(zhì)組分與蝕變巖型礦體基本一致。

4　礦床成因

4.1圍巖與成礦關(guān)系

礦體主要賦存于偏堿性雜巖體二長巖、石英二長巖、正長巖中，偏堿雜巖體經(jīng)過多期構(gòu)造及巖漿活動(dòng)長期演化形成。海西運(yùn)動(dòng)使崇禮—赤城深斷裂巖漿活動(dòng)加劇，并導(dǎo)致部分地殼熔融，在上侵過程中，幔源物質(zhì)和殼層物質(zhì)加入，形成同熔型巖漿，侵入于太古宙變質(zhì)巖中，形成角閃二長巖-霓輝二長巖系列巖石，構(gòu)成偏堿性雜巖體的雛形。燕山運(yùn)動(dòng)又使深部殘漿重新活動(dòng)，沿構(gòu)造帶、低壓擴(kuò)容帶、巖體邊部等地段進(jìn)行重溶交代和混溶作用，改造了以往形成的巖石組合，形成了二長巖、石英二長巖、正長巖系列巖石。早期同熔形成的角閃二長巖組合巖石，一般以鐵族元素、親硫元素為特征，對Au的富集極為有利。晚期形成的二長巖、正長巖類，隨著重溶演化過程，揮發(fā)組分也隨著無水硅酸鹽礦物(石英、長石)的生成以及含水礦物角閃石類的分解而逐步富集。由于Si、K、Na的帶入，使巖漿pH值升高，發(fā)生以K為主的交代作用使Au活化遷移，成礦物質(zhì)進(jìn)一步富集，形成了含礦溶液，為金礦形成創(chuàng)造了物質(zhì)條件。

4.2成礦物質(zhì)來源

太古宙變質(zhì)巖經(jīng)原巖恢復(fù)為基性火山沉積巖系，含有豐富的成礦物質(zhì)，經(jīng)測定，w(Au)平均8.15×10-9、w(Cu)平均41.6×10-6、w(Pb)平均35.6×10-6、w(Zn)平均74.1×10-6，為金礦的主要礦源層。水泉溝偏堿性雜巖的侵入以及重熔交代作用，從中吸取了大量的成礦物質(zhì)，早期形成的角閃二長巖，經(jīng)測定，w(Au)平均12.54×10-9，顯然是在同熔演化過程中萃取了老地層中的Au，使其含金量得到提高。礦區(qū)S同位素測試表明，Au、S均來自老變質(zhì)巖層。

4.3成礦溶液組分及成礦溫度

表1各成礦階段主要礦物的生成次序

4.4導(dǎo)礦構(gòu)造和儲(chǔ)礦構(gòu)造

崇禮—赤城深斷裂的多期次活動(dòng)，導(dǎo)致附近多期次巖漿侵入和不同規(guī)模產(chǎn)狀及性質(zhì)的次級構(gòu)造產(chǎn)生。水泉溝偏堿性雜巖體正是沿EW向次級構(gòu)造侵入的。雜巖體南北兩側(cè)接觸帶斷裂均屬平行深斷裂的次級斷裂，金礦主要沿該斷裂分布，故被認(rèn)為是金礦成礦的導(dǎo)礦構(gòu)造。雜巖體內(nèi)接觸帶發(fā)育一系列平行的NNE向構(gòu)造帶，與之相伴的還有NW、NE、SN向次級低序次的斷裂裂隙，為金礦的主要儲(chǔ)礦構(gòu)造。

4.5成礦作用

太古宙變質(zhì)巖中含有豐富的Au、Ag、Cu、Pb、Zn等成礦元素，巖漿上侵與變質(zhì)巖發(fā)生同熔、重熔交代作用，早期同熔過程從變質(zhì)巖中萃取大量的成礦元素，使得含金濃度提高。晚期重熔交代作用過程中，由于含水礦物的分解以及Si、K、Na等帶入，使巖漿pH值升高，揮發(fā)組分富集，促使Au活化、遷移，形成富鉀的硅質(zhì)含金溶液。在高溫條件下，Au以絡(luò)離子((AuCl4)1-)的形式遷移。含Au溶液在遷移演化過程中，隨著溫度降低、CO2增多、pH值和含鹽度降低，以及天水的加入，改變了成礦溶液的平衡條件，在構(gòu)造有利部位以及適宜的溫度壓力環(huán)境下，經(jīng)多次疊加，從而形成了金礦床。根據(jù)上述成礦作用過程、礦物組分、成礦溫度、成礦方式，可知大坪金礦床成因類型為同熔—重熔高—中溫?zé)嵋撼涮罱淮⒚}-蝕變巖型金礦床。

5　找礦標(biāo)志

(1)找礦直接標(biāo)志。①由于近SN、NNE、NNW向的3組構(gòu)造為主要控礦構(gòu)造，因而在構(gòu)造交叉部位，為礦體的富集地段；②處于地表的硫化物受氧化淋濾作用形成的鐵質(zhì)污染帶，形成了次生礦物或蜂窩狀等溶蝕孔，均可作為找礦標(biāo)志；③礦床成因與鉀質(zhì)交代關(guān)系密切，鉀長石化大多發(fā)育于礦體上下盤，或單獨(dú)形成蝕變巖型礦體，鉀長石化色澤肉紅易于發(fā)現(xiàn)，分布范圍較礦體大；④含硫化物的灰白色石英脈或石英細(xì)脈、石英網(wǎng)脈發(fā)育的地段，走向NNW—NNE，傾向SW—NW，為成礦有利地段；⑤已發(fā)現(xiàn)的主要礦體多賦存于二長巖、石英二長巖、正長巖中，在找礦過程中，對上述巖性的含礦性進(jìn)行研究，可起到縮小靶區(qū)、指導(dǎo)找礦的作用。

(2)找礦間接標(biāo)志。①多年的找礦實(shí)踐證明， 1∶50 000水系沉積物測量可發(fā)現(xiàn)較大規(guī)模的礦化帶；1∶10 000土壤測量異常，可反映礦化帶的范圍, 1∶5 000土壤異常基本可反映礦化帶的形態(tài)，w(Au)大于10×10-9的規(guī)整異常，基本為礦體的反映；②由于鉀長石化與金礦關(guān)系密切，因此可利用γ能譜方法進(jìn)行找礦，對于w(K)大于4%的異常，基本可反映礦化帶的總體形態(tài)，w(K)大于6%的規(guī)整異常，多數(shù)為礦致異常；③礦與非礦元素含量的差異性，可作為間接判別礦與非礦的標(biāo)志，如Cu、Pb、Zn、Bi等為礦脈或近脈元素，應(yīng)注意高值異常區(qū)，Sr、Ba、V則相反，應(yīng)注意負(fù)值異常區(qū)；④利用石英包裹體中H2O、CO2與Au關(guān)系的密切性，通過紅外光譜測試，可判斷巖石是否具有含礦石英脈特征。

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(收稿日期2016-03-04)

李春章(1970—)，男，高級工程師，054000 河北省邢臺(tái)市鋼鐵北路416號。