金礦床深部礦體地質特征及成礦機制研究

周文俊，王 琦，張 園

（江西省地質礦產勘查開發(fā)局九一六大隊，江西 九江 332100）

經濟的快速發(fā)展在一定程度上促進了礦產行業(yè)的發(fā)展，金資源作為國家重要的戰(zhàn)略資源，一直以來受到相關部門的重點關注。結合有關部門對金礦床的逐步勘察，對于金礦床的勘探深度也隨之不斷加深。在我國針對金礦床深部礦體地質特征及成礦機制方面的研究十分普遍，并且已經取得了一定的研究成果，得出結論為：金礦床主要分布于大型礦山內的褶皺區(qū)域或斷裂帶中，其中部分礦床的形成主要受到附近火山巖漿的噴射或地質風化等外界因素的影響，表明了礦區(qū)成礦是受到地質結構或其它因素等嚴格控制的。對著地質結構的不斷進化或地殼的不斷遷移，雖然類似的地質結構可形成類似形態(tài)的礦區(qū)，但仍有大部分的礦區(qū)類型受到其它因素的影響發(fā)生變異，表明金礦床成礦是逐步由簡至繁的，新生礦區(qū)或地質結果變化較活躍的地段總會衍生出新的金礦床，進而金礦床的形成是具有一定理論規(guī)律的。本文以此為研究依據，開展金礦床深部礦體地質特征及成礦機制研究，通過地質特征及成礦機制兩方面研究，致力于為金礦床深部礦體勘查工作以及找礦工作提供更加廣闊的發(fā)展空間，同時為有關礦產行業(yè)的發(fā)展提供正確的技術指導。

1 金礦床深部礦體地質特征研究

在金礦床深部礦體地質特征研究中，本文主要針對在金礦床中較為重要的地質特征進行研究，其中包括：褶皺、斷裂帶、巖漿巖以及節(jié)理裂隙。通過對以上四點地質特征進行重點研究，為確定金礦床深部礦體地質情況提供理論支持。具體內容，如下文所述。

1.1 褶皺

由于一般情況下金礦床深部褶皺較發(fā)育，下面的地層先沉積，上面的地層后沉積，通過溝門前向斜，發(fā)生波狀彎曲。本文通過背斜與向斜的判斷方法，確定金礦床深部的褶皺構造軸向。根據褶皺構造軸向，推測出巖層受水平擠壓力作用形成一系列波狀彎曲而喪失連續(xù)性的構造?？紤]到金礦床本身巖層可塑性差，因此其褶皺構造呈先揚起，再傾伏趨勢，根據褶皺的外貌景觀可以看出金礦床深部礦體地質的狀態(tài)。除此之外，在金礦床深部地層中，很容易發(fā)現(xiàn)由于區(qū)域變質作用而形成的小褶皺[1]?？赏ㄟ^對小褶皺的野外識別觀察其斷層面上是否具有一定方向的密集的微細刻槽的痕跡，判斷其地質特征。因此，可以得出金礦床深部礦體的具體褶皺構造。

1.2 斷裂帶

針對金礦床深部礦體地質特征的斷裂帶研究如下，結合以往勘探資料顯示，金礦床深部成礦點主要分布于青白口紀底層、震旦紀地層、泥盆基底層和石炭紀地層，所處面積均較大，庫里組地層是新疆地區(qū)最底部層巖。主要巖石有凝結灰?guī)r、千枚巖等，對巖石的沉積相對穩(wěn)定，位于其上部的巖石成礦提供較穩(wěn)定的發(fā)育環(huán)境，其中，硅化白巖為金礦的控礦提供凝灰細粒。處于盆地基底的石灰基層中含有大量的粉砂質碳點，巖層呈現(xiàn)橫向縱向交叉分布，礦點結構以底部褶皺，巖礦組合覆蓋結構為主，會在一定程度上受到后期板塊異動的影響。由于蝕化導致礦底的地質殘缺不全，被斷裂切割后，切割面往往會成塊體特點[2]。金礦床深部斷裂帶中間區(qū)域右石英脈填充，同時有黃崗巖石與黃斑巖石灌入，上述所有巖礦及地質特征均與金礦床深部礦體的成礦密切相聯(lián)系。在金礦床深部地殼中只要有一個裂口或破裂帶，那么沿著它相鄰的巖體都會發(fā)生運動。其中，斷層長度變化最大，從幾厘米至幾百公里不等，兩盤之間的位移量也可有這樣大的變化，斷層作為金礦床深部礦體地質特征運動中廣泛發(fā)育的構造形態(tài)，其大小不一、規(guī)模不等。在金礦床深部礦體斷裂帶地質特征中，最小的斷裂不足一米，大的斷裂長到數(shù)百、上千千米，但都破壞了巖層的連續(xù)性和完整性。在斷層帶上往往巖石破碎，易被風化侵蝕，沿斷層線常常發(fā)育為溝谷。斷層兩盤地層重復不一定對稱，甚至缺失。

1.3 巖漿巖

金礦床深部礦體地質區(qū)域不同于其他金屬礦床巖漿活動強烈，包含常見的：花崗巖、花崗斑巖、流紋巖、松脂巖、黑曜巖、珍珠巖以及花崗閃長巖，并且?guī)r漿巖呈現(xiàn)出多旋回的活動特征。根據金礦床深部礦體的地理位置特點可知金礦化與中川巖體關系密切，主要為：全晶質結構、半晶質結構以及玻璃質結構，均分布于金礦床周圍地層中。金礦床深部礦體巖漿巖控礦構造具體特征處于連通狀態(tài)，為成礦熱液的運移沉積創(chuàng)造了條件。

圖1 金礦床深部礦體的巖漿巖形態(tài)

1.4 節(jié)理裂隙

結合以往針對金礦床深部礦體地質特征調查結果顯示，金礦床深部礦體內節(jié)理裂隙構造發(fā)育，主要呈現(xiàn)出四種走向的節(jié)理裂隙。其中，主要包括：近南北向、近東西向、北東向以及北西向。由于金礦床深部弱風化現(xiàn)象嚴重，可通過礦化蝕變物質充填，形成金礦化構造蝕變帶。與此同時，近板巖節(jié)理裂隙帶占有突出優(yōu)勢地位。板巖作為金礦床深部礦體控礦構造特征，對金礦床深部礦體的成礦控礦具有積極影響。

2 金礦床深部礦體成礦機制研究

通過對金礦床深部礦體地質特征研究，下文將開展金礦床深部礦體成礦機制研究。由于超過90% 以上的金礦床在本質上屬于稀礦山式金礦床，而稀礦山式金礦床的成礦流體溫度區(qū)間在160℃～260℃之間；密度主峰值范圍在1.08g/cm3～1.25g/cm3之間；鹽度范圍在14.89% ～23.85% 之間。將以上數(shù)據作為金礦床深部礦體成礦機制研究的數(shù)據取值范圍，針對成巖成礦期進行研究，可得金礦床深部礦體在巖漿改造期的溫度為236.8℃，成礦階段的溫壓條件雖然變化頻繁，但總的背景顯示出變化幅度不大，這表明金礦床深部礦體成礦環(huán)境處在地殼變動的相對平靜階段[3]?？紤]到金礦床深部礦體成礦體系屬于熱液體系，導致該成礦機制與Eh 離子活度息息相關。因此，通過能斯特方程式對Eh 離子活度的反應方程式進行計算，則其計算公式，如公式（1）所示。

在公式（1）中，n 指的是氧化－還原反應中得失電子數(shù)，為實數(shù)；F 指的是法拉第常數(shù)，在金礦床深部中取值為100205C/col ；R 指的是理想氣體常數(shù)，在金礦床深部中取值為6.258J/（K ?mol）；T 指的是金礦床深部在巖漿改造期的溫度，取值為236.8℃；K 指的是反應平衡常數(shù)。通過公式（1）可以明確在金礦床深部礦體熱液體系中，多種離子均有多種穩(wěn)定存在的形式。通過在特定條件下，多種離子相遇并通過反應生成金礦。以此，可以得出金礦床深部礦體成礦機制中化合物及離子的吉布斯自由能，如表1 所示。

表1 化合物及離子的吉布斯自由能

根據表1 可知，金礦床深部礦體成礦機制中化合物及離子的吉布斯自由能能夠表現(xiàn)出金的遷移形式。由于金礦床深部巖漿期后熱（氣）液成礦時間比成巖時間晚10 百萬年左右，因而含礦流體不是隨巖漿侵位傳輸?shù)?，而是一種所謂“穿巖漿流體”?！俺蓭r流體”只是標志著巖漿分異出含礦流體的時間和據以判斷含礦流體源的位置，成礦物質不是來自巖漿巖，成礦作用與侵入體并不直接相關。巖體與圍巖接觸帶部位只是一種有利的容礦空間，矽卡巖只是一種良好的容礦巖石而已；從位于同一成礦巖體的接觸帶部位，矽卡巖十分發(fā)育地段，當沒有運礦構造貫通時并不成礦的現(xiàn)象可以揭示成礦作用的本質。由此可見，巖漿期后熱（氣）液成礦作用的各種礦床類型，都是由來自深源的含礦熱流體通過交代、充填方式成礦的。并且金礦床深部礦體巖漿期后成礦作用正是處在造山運動結束后，構造、巖漿活動相對寧靜的地質環(huán)境中進行的。以此可以得出，金礦床深部礦體成礦機制為沉淀成礦機制。

3 結語

由于金礦床深部勘查工作強度的不斷加大，對金礦床深部礦體地質特征及成礦機制研究力度也逐漸增大。金作為我國礦產資源中極為重要的元素，對其進行針對性分析具有非常重要的意義。建議后續(xù)在工作程度較高的金礦床分布集中地區(qū)，應加強對區(qū)域成礦規(guī)律梳理、加強對金礦典型礦床的成礦模式和找礦模型的研究，在工作手段上多利用綜合物化探與和淺鉆相結合的方式，可能在金礦床礦產地質調查中能夠取得有一定成效。希望通過本文分析，為日后金礦床深部礦體采礦、找礦工作提供理論依據，以促進國家金礦資源的經濟發(fā)展。但本文不足之處在于沒有對金礦床深部礦體的控礦因素進行詳細研究，相信這一點可以成為金礦床深部礦體研究方面的方向之一。