地质找矿论丛CONTRIBUTIONS TO GEOLOGY AND MINERAL RESOURCES RESEARCH1999年 第14卷 第2期  Vol.14  No.2

四川石棉西部碳酸盐岩中金矿床的地质特征和控矿规律*

王小春

摘 要 四川石棉西部碳酸盐岩中的金矿床产于泥盆系中统,受层间蚀变破碎带控制。围岩蚀变类型有硅化、碳酸盐化和绢云母化。矿石矿物组合为黄铁矿、黝铜矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿和Au-Ag系列矿物,具Au-Cu-Ag-Pb-As-Sb-Bi的元素组合,并显示一定的垂直分带规律。其成因类型为地下热卤水型。矿床受地层、岩性和断裂的控制明显。并阐明了金矿床的成矿过程和勘查准则。
关键词 碳酸盐岩中金矿床,地质特征,控矿规律,四川

GEOLOGICAL FEATURES AND ORE-CONTROLLING
REGULARITY OF CARBONATE ROCKS-HOSTED GOLD
DEPOSITS IN WESTERN SHIMIAN, SICHUAN

Wang Xiaochun
(Southwest Institute of Metallurgical Mineral Resources Exploration and Development, Chengdu, 610051)

Abstract  The carbonate rock-hosted gold deposits in western Shimian, occur in the middle Devonian system, and are controlled by the interlayer fratured zone. There are silicification, carbonatization and sericitization in ore-hosted rocks. The gold ores have mineral association of pyrite, tetrahedrite, chalcopyrite, galena, sphalerite and Au-Ag mineral series, and element association of Au-Cu-Ag-Pb-As-Sb-Bi, which show certain vertical zonal regularity. The deposits were controlled obviously by strata, lithology and fracture. Finally, the ore-forming process and exploration criteria are discussed.
Key words Carbonate rocks-hosted gold deposit, Geological features, Ore-controlling regularity, Sichuan

1 区域地质背景
  石棉西部位于扬子构造区丹巴-泸定-盐边隆起带(即康滇地轴)北段西缘与可可西里-雅江地块的复合部位,地跨安宁河断裂带和金河-箐河断裂带,出露太古界—下元古界康定群深变质岩系、中泥盆统—三叠系碳酸盐岩、碎屑岩和火山岩建造,发育海西期基性侵入岩。区域地质构造演化经历了三个阶段:太古代—元古代早期扬子基底形成阶段,震旦纪—三叠纪槽古分野阶段(其中发育P-T陆内裂谷和裂陷槽)和侏罗纪—第四纪陆内造山阶段(发育巨型龙门山-锦屏山推覆构造带)。

2 矿床地质地球化学特征
  石棉西部已知金矿床3处(金鸡台、广金坪、黄水沟),矿点17处,分布较为集中(图1)。除个别矿点产于中下三叠统和康定群中外,绝大部分矿床(点)均产于中泥盆统碳酸岩系中。现以金鸡台矿床为例,阐明该类金矿的地质地球化学特征。

图1 石棉西部金矿地质略图
Fig.1 Geological sketch map of western Shimian,
showing distribution of gold deposits and spots
1.中下三叠统 2.二叠系 3~5.中泥盆统 3.火木山组 4.标水岩组 5.纸厂组 6.下震旦统 7.太古界 8.晋宁期花岗岩 9.海西期基性-超基性岩 10.辉绿岩 11.金矿床 12.金矿点 13.断裂 14.不整合面

2.1 矿体和围岩蚀变
  
金矿体产于中泥盆统火木山组碳酸盐岩层中,受层间构造破碎带的严格控制。已圈定矿体3个,其中主矿体呈似层状,长190 m,厚4.94 m,延深215 m,含w(Au) 5.2×10-6
  金矿的具体容矿岩石为白云岩和白云质大理岩,其蚀变发育,种类多,计有硅化、碳酸盐化、绢云母化和绿泥石化。硅化和绢云母化同时发育时,指示近矿部位,而硅化与金矿化的关系最为密切。
2.2 矿石学特征
  
金矿石呈网脉状、团块状、致密块状和浸染状产出,具晶粒结构和交代结构。矿石矿物主要为黄铁矿、黝铜矿和方铅矿,其次为黄铜矿、闪锌矿和斑铜矿,偶见硫锑铜矿、毒砂和自然金、铜银金矿、碲银矿、脉石矿物有石英、白云石、方解石、绢云母和绿泥石等。矿石的元素组合为Au-Cu-Pb-As-Sb-Bi。
  热液黄铁矿平均含w(Fe)6.407%、w(S)52.277%,与理论值相比属亏硫型。其微量元素种类多,在垂向上,由上而下,出现Au→Cu→Sb→Zn→Ag→As→Pb的分带序列。粗粒自形黄铁矿的含矿性远逊于细粒它形黄铁矿。此外,黄铁矿含w(Co)31×10-6、w(Ni)46×10-6、w(Se)3×10-6,S/Se比值1.74×105。与沉积-热液改造型黄铁矿特征相似。
  黝铜矿族矿物呈它形细粒状,与自然金、黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿和毒砂等共生。矿石中黝铜矿族矿物含量愈大,金品位愈高。黝铜矿族矿物变种在垂向上具有一定的变化特征,自上而下依次为锌锑黝铜矿、锑黝铜矿→砷锌黝铜矿、砷铁黝铜矿→锑铁黝铜矿。
  金-银系列矿物主要分布于硫化物矿物中,呈包体金、裂隙金和粒间金产出,粒径相差大,小者1~2 μm,大者可达0.0175 mm×0.01 mm,金成色为811~997,以自然金为主,银金矿次之。矿区上部主要为银金矿,下部主要为自然金。
  按照矿物组合及其相互关系,热液成矿期可划分为三个阶段:早期绢云母-石英阶段,生成绢云母、石英及少许黄铁矿;主期黄铁矿-黝铜矿-石英阶段,形成含金-银系列矿物的多金属硫化物组合;晚期方解石-石英阶段,产生方解石、白云石、石英及少量硫化物。而表生期则以褐铁矿和孔雀石等矿物的形成为特征。
2.3 同位素地球化学特征
  
由石英及其中包体的测试和换算,成矿流体δD‰值为-90~-80,δ18O‰值为0.75~4.82[1],显示矿液介质属深层地下(卤)水和大气降水的混合流体。
  区域中泥盆统白云岩的δ13C‰值为-2.37~-0.09(平均-1.23‰),δ18OPDB‰值为-9.34~8.52(平均-8.93‰);中、下三叠统灰岩δ13C-1.12‰,δ18OPDB-8.23‰;矿石中热液方解石δ13C‰-2.70~0.66(平均-1.55‰)、δ18OPDB‰值-13.57~-0.07,平均-12.05‰[1]。这些说明矿石中的碳来自地层碳酸盐岩。
  矿区44件硫化物矿物的δ34S‰值介于-2.44~21.98,平均11.49‰,偏差4.11‰。其中黄铁矿(39件)δ34S‰值为2.44~21.98,平均1.49‰,偏差44.11‰;黝铜矿(4件)δ34S‰值为6.50~9.08‰,平均7.53‰,偏差0.96‰;方铅矿(1件)δ34S-1.59‰。据Sangster,D.F.(1968)[2],与同期海水硫酸盐相比,层控硫化物矿床富集34S,平均11.7‰。由泥盆纪海水硫酸盐(δ34S18‰~24‰)演化而来的层控硫化物矿床的δ34S应为6.3‰~12.3‰,这与本矿床相近,说明矿床的硫质主源于地层硫酸盐。而硫同位素组成的极大范围显示有机硫也提供了部分硫质。

  
矿区4件矿石铅的同位素组成为:w(206Pb)/w(204Pb)18.501~24.527,w(207Pb)/w(204Pb)15.522~15.870,w(208Pb)/w(204Pb)38.292~38.282,变化范围大,Doe单阶段年龄多为负值。地层白云岩、板岩的铅同位素组成变化也较大,显然系其中富集放射成因铅所致。金矿区及其附近的基性脉岩不同程度地受到了(矿化)热液的影响,其定位应早于热液活动。由弱蚀变辉绿岩的模式年龄127 Ma可知,金矿的生成时代小于127 Ma,属燕山期的产物。
  在不同构造环境的w(207Pb)/w(204Pb)~w(206Pb)/w(204Pb)图上,矿石铅的投点除1点位于上地壳铅演化线上外,其余3点均位于造山带铅与地幔铅演化线之间;地层铅投点均位于造山带铅演化线及其以上范围;弱蚀变辉绿岩投点位于造山带铅演化线上;强蚀变辉绿岩投点位于地幔铅演化线以下。这些说明矿石中铅及其它成矿物质是多源的,除来自地层外,尚有深源物质(如康定群)的加入。
2.4 成矿物理化学条件
  
经流体包裹体测试和热力学计算显示,矿石生成温度范围较宽,为85~320 ℃,集中区间200~280 ℃,平均240 ℃。由温度概率累积曲线分解得知,主阶段和晚阶段的成矿温度分别为220~300 ℃(平均250 ℃)和80~210 ℃(平均150 ℃)。
  成矿流体的盐度为w(NaCl)eq5.6%~20.0%,平均w(NaCl)eq12.32%。成矿主阶段为w(NaCl)eq12%~19%,平均w(NaCl)eq15.1%;晚阶段为(w(NaCl)eq6%~11%,平均w(NaCl)eq8.57%。密度为0.862~0.965 g/cm3,成矿压力为(100~275)×105Pa,pH7.63~8.04,Eh-1.10~-0.61 V。流体介质主阶段属SO2-4-HCO3-Ca2+-Mg2+型,晚阶段为HCO-3-SO2-4-Ca2+-Na+型。
  这些说明,矿床是在浅成中低温条件下,由高盐度低密度地下热卤水流体在碱性还原环境中生成的。

3 控矿规律
3.1 地层层位控矿规律

  
该区绝大部金矿床(点)产于中泥盆统中,显示明显的层位控制性质。由区域地球化学研究显示,石棉西部中泥盆统含w(Au)(1.3~2.5)×10-9,平均w(Au)1.8×10-9,且具有Au-As-Sb-Ag-Pb-Bi的元素组合,这与碳酸盐岩中金矿的元素组合相似。由金矿及其附近围岩中金含量的变化趋势可知,矿区近矿围岩存在低含量区段,说明矿质确实主要来自含矿围岩。此外,作为本区最古老的、具有Fe-Ti-Cr-Cu-Ni-Co-Pt-Au元素组合的康定群,是本区金矿的初始矿源层,也为金矿的形成贡献了部分矿质。
3.2 岩性控矿规律
  薄层、粒细、性脆、矿物组成复杂的岩石及不同岩性交替频繁的岩石组合,在构造作用下会产生层间滑脱、揉皱、劈理和碎裂,使岩石的孔隙度和渗透性增加,而利于矿液的活动。如金鸡台矿区的矿脉产于层间断裂下盘的白云岩、白云质大理岩中,而上盘厚层块状大理岩中无矿化。其原因在于下盘岩石性脆,易于碎裂,化学性质活泼,而上盘完整的大理岩则充当相对隔挡层的作用。(图2)

图2 金鸡台金矿层间破碎带与金矿化的关系
Fig.2 Relationship between interlayer fractured zone and gold mineralization
in the Jinjitai gold deposit

3.3 断裂构造控矿规律
  
断裂构造对金矿的控制十分明显。区域性深大断裂控制该区金矿集中区的展布。深大断裂的长期演化既制约着金源层的形成和分布(同生断裂),也制约着金矿的生成和就位(造山阶段的逆冲推覆断裂)。区域性深大断裂(金河-箐河断裂带)两侧的次级断裂和层间破碎蚀变带控制着金矿区的展布。规模更小的节理、裂隙、小断层以及断裂在倾向上转折,在平面上变宽的低压膨胀扩容部位,则是金矿体产出的适宜场所。而金矿化的强弱则与岩石的构造碎裂程度密切相关。

4 成矿过程
  由上可知,石棉西部产于碳酸盐岩中的金矿属燕山(—喜马拉雅)期混合热卤水形成的蚀变破碎带型金矿。
  燕山(—喜马拉雅)期时,受中国古大陆构造背景的影响,本区处于强烈的挤压造山构造环境[2]。构造-岩浆活动的广泛发育,使本区成为明显的地热异常区。在构造-岩浆活动所产生的热源驱动下,地壳深部的地层建造水与浅部的大气降水相互沟通,构成热液流体的环流体系,并从矿源层(中泥盆统及康定群)中浸滤出矿质,形成盐度高、密度低的混合热卤水。含矿流体沿密度和压力梯度降低的方向迁移,在地壳浅部深大断裂的次级断裂及层间断裂破碎带中,因温度、压力等物化条件的骤变,含金络合物解体,矿质沉淀,形成工业金矿床。

5 勘查准则
  石棉西部的优势金矿类型为产于碳酸盐岩中的地下热卤水型金矿,属易采易选型,其开发利用价值较高。对于这类金矿的勘查,我们认为应遵循以下准则:
5.1 勘查条件
  (1)扬子地块西缘及其邻区的泥盆系碳酸盐岩建造。
  (2)区域性深大断裂及其旁侧的次级断裂构成的断裂体系。
  (3)燕山(—喜马拉雅)期的混合地下热卤水循环成矿体系。
  (4)基性脉岩(辉绿岩)发育区。
5.2 勘查标志
  (1)区域性深大断裂旁侧的层间断裂破碎带。
  (2)硅化、绢云母化、碳酸盐化和绿泥石化发育的白云岩。
  (3)矿物组合以黄铁矿(褐铁矿)、黝铜矿、方铅矿 、闪锌矿和金矿物为主。当出现铜银金矿、碲银矿或硫铜锑矿时,往往指示富金矿体的存在。矿物组合和部分矿物特征的垂向变化往往可以判断矿体的剥蚀深度(表1)[3]
  (4)元素组合以Au-Cu-Ag-Pb-As-Sb-Bi为主。同样地,其垂向变化特征也可以指示矿体的产出部位(表1)。

表1 金鸡台矿区金矿化的垂向分布特征
Table 1 Vertical zoning characters of gold mineralization in the Jinjitai mine

矿体部位 上部 中上部 中部 下部
海拔/m 2252 2210 2170 2090
矿化强度 较强
矿物组合 黄铁矿-黝铜矿-黄铜矿-铜银金矿-石英-绢云母 黄铁矿-黝铜矿-硫铜锑矿-自然金-石英 黄铁矿-黝铜矿-自然金-石英-绢云母 黄铁矿-黝铜矿-自然金-石英-绢云母
元素组合 Au-As-Bi-Cu-Zn-Hg-Ag-Ba-Sb Au-Sb-As-Cr-Ba-Hg-Cu Au-Sb-Bi-As-Cu-Hg Au-As-Co-Ni-Bi-Hg-Sb-Mo
黄铁矿 微量元素 Au→Cu→Sb→Zn→Ag→As→Pb
热导电型 N型为主、夹P型 N、P、NP型 N型为主、夹P型 N型
黝铜矿 变 种 锌锑黝铜矿、锑黝铜矿   砷锌黝铜矿、砷铁黝铜矿 锑铁黝铜矿
含金性 不含金   含金 不含金
* 中国科学院矿床地球化学开放研究实验室基金资助项目
作者简介:王小春,男,1965年10月生。高级工程师,矿床地质专业。

作者单位:西南冶金矿产勘查开发院,成都,610051

参考文献
 [1].王小春.康滇地轴石棉-会理段金矿化同位素地质学研究.矿物岩石,1994,14(1):74~82
 [2].高质彬,王小春.燕山-喜马拉雅旋回在中国内生金矿成矿中的重要意义及其成因探讨.矿床地质,1992,11(2):97~105
 [3].王小春.论石棉金鸡台金矿的垂直分带规律.四川地质学报,1993,13(4):296~303

 [4].Sangster D F. Relative sulfur isotope abundances of ancient seas and stratabound sulphide deposits . Geol. Assoc. Canada Proc.,1968,19:79~91

收稿日期 1998-11-16