甘肅禮縣金山金礦床礦石組構(gòu)及成因類型的研究

陳博通

（甘肅省有色金屬地質(zhì)勘查局白銀礦產(chǎn)勘查院，甘肅 白銀 730900）

金山金礦位于甘肅省禮縣洮坪鄉(xiāng)境內(nèi)，礦區(qū)距洮坪鄉(xiāng)五公里。大地構(gòu)造位置屬中秦嶺海西褶皺帶的北亞帶，位于秦嶺造山帶的西段，地處華北板塊、揚(yáng)子板塊兩個(gè)不同大地構(gòu)造單元的交匯部位[1,2]。印支期—燕山早期巖漿活動(dòng)活躍，特別是與金山金礦有關(guān)的中川巖體，其北、東、南外接觸帶產(chǎn)有李壩(大型)、崖灣(小型)、馬泉(中型)等金礦而聞名于世[3]。成礦地質(zhì)背景良好，吸引了眾多地質(zhì)學(xué)者關(guān)注，本文以金山金礦床礦石為研究對(duì)象，通過(guò)標(biāo)本觀察和鏡下鑒定，對(duì)該礦床的礦石組構(gòu)、礦物組合進(jìn)行了研究和分析，從而確定礦床的成礦期、成礦階段，并進(jìn)一步探討了礦床的成因。

1 礦區(qū)地質(zhì)概況

礦區(qū)內(nèi)出露地層主要為中泥盆統(tǒng)李壩群（D2Lb）的第二巖性段（D2Lb2）和第三巖性段（D2Lb3），大致呈NEE或近東西向展布，分述如下表1。

表1 黃鐵礦電子探針?lè)治鼋Y(jié)果(wB/%)

另外在礦區(qū)的北部和東南部還有中石炭統(tǒng)地層出露，主要出露中石炭統(tǒng)下加嶺組第一（C2X1）和第二（C2X2）兩個(gè)巖性段。第一巖性段巖性為灰--灰黑色粉砂巖、砂質(zhì)板巖，第二巖性段為石英砂巖及炭質(zhì)板巖互層。與中泥盆統(tǒng)呈不整合或斷層接觸。

礦區(qū)位于印支-燕山期中川和碌碡壩兩大花崗巖體之間，熱接觸變質(zhì)作用較為明顯，形成斑點(diǎn)狀千枚巖、角巖。區(qū)域變質(zhì)作用下，大部分粘土質(zhì)原巖礦物發(fā)生重結(jié)晶成為絹云母、綠泥石，在應(yīng)力作用下定向排列。同時(shí)可見(jiàn)巖漿活動(dòng)后期的脈巖，巖脈的分布受礦區(qū)構(gòu)造控制，沿?cái)鄬踊蛄严敦炄?，其?guī)模一般都不大，長(zhǎng)數(shù)米至數(shù)十米，寬1m～2m，其中煌斑巖脈與礦化關(guān)系密切，但煌斑巖脈本身并不含礦，但它常與金礦體相伴產(chǎn)出或切穿礦體，且在脈巖集中地區(qū)金礦化有增強(qiáng)的趨勢(shì)。近礦圍巖蝕變有硅化、碳酸鹽化、綠泥石化。

礦區(qū)位于石家河壩復(fù)式向斜南翼的張鳳坡次級(jí)背斜構(gòu)造的南翼，中新生代經(jīng)歷了多次以南北向?yàn)橹鞯纳煺沽严?、擠壓造山運(yùn)動(dòng)，形成了東西（為主）向與南北向斷裂并存的構(gòu)造格架，構(gòu)造線大致呈NEE向或近EW向展布。東西向斷裂為金山礦床的主要控礦構(gòu)造，礦床的規(guī)模、產(chǎn)狀、形態(tài)與該組斷裂基本一致[4]。

金山礦區(qū)主要由金山、張皮溝、竹園溝礦段組成，均產(chǎn)于中泥盆統(tǒng)地層中，礦體呈脈狀、透鏡狀、扁豆?fàn)?，大致平行展布，傾向NW或N，傾角50°～75°，礦體平均水平厚3.86m～17.12m，金主要以獨(dú)立礦物的形式存在。整體嚴(yán)格受東西向斷裂控制，礦體主要位于金山礦段。金山礦段是由一系列大致平行近東西走向的礦體群組成。

2 礦石組構(gòu)特征

2.1 礦石構(gòu)造

金山金礦床的礦石構(gòu)造相對(duì)較為簡(jiǎn)單，主要為浸染狀、斑點(diǎn)狀，其次為脈狀構(gòu)造。

浸染狀構(gòu)造：為礦區(qū)主要的礦石構(gòu)造。黃鐵礦、毒砂呈半自形、它形粒狀浸染于絹云母千枚巖中，部分嵌布在石英脈中或石英脈體兩壁，鏡下觀察發(fā)現(xiàn)這類黃鐵礦和毒砂與金關(guān)系密切。為成礦溶液沿構(gòu)造裂隙選擇性交代圍巖的結(jié)果。斑點(diǎn)狀構(gòu)造：主要發(fā)育于絹云母千枚巖中，斑點(diǎn)占15%～25%，直徑一般為3mm左右。斑點(diǎn)多被壓扁拉長(zhǎng)，具定向排列，長(zhǎng)軸方向與千枚理一致。斑點(diǎn)成分可分為：石英-金屬礦物-綠泥石斑點(diǎn)、綠泥石-碳酸鹽斑點(diǎn)、綠泥石斑點(diǎn)、碳酸鹽斑點(diǎn)等幾類；斑點(diǎn)形態(tài)為橢圓形，斑點(diǎn)核心有石英、長(zhǎng)石、黑云母組成，外圍有黑云母組成，部分黑云母已蝕變?yōu)榫G泥石，綠泥石、碳酸鹽斑點(diǎn)形態(tài)不規(guī)則，粒度相對(duì)偏小。各類斑點(diǎn)中均有大量黃鐵礦、毒砂及少量的鈦鐵礦、金紅石等，金礦化與斑點(diǎn)狀千枚巖關(guān)系密切。該構(gòu)造為低級(jí)熱變質(zhì)和熱液交代的產(chǎn)物。脈狀構(gòu)造：受構(gòu)造作用的影響，含礦熱液沿裂隙，層間薄弱面或片理貫入。石英-方解石-硫化物等的細(xì)脈，在金礦為圍巖中普遍發(fā)育，金銀礦就產(chǎn)在石英中或間隙中，特別是石英-方解石-硫化物脈與金礦化關(guān)系密切。

圖1 金山金礦典型礦石構(gòu)造

2.2 礦石結(jié)構(gòu)

結(jié)晶作用形成的結(jié)構(gòu)有自形晶結(jié)構(gòu)、半自形結(jié)構(gòu)、它形晶結(jié)構(gòu)、共邊結(jié)構(gòu)、嵌晶結(jié)構(gòu)。自形晶結(jié)構(gòu)：毒砂、黃鐵礦常見(jiàn)良好的晶粒充填在脈石礦物中。半自形-它形結(jié)構(gòu)：為礦區(qū)的主要結(jié)構(gòu)之一，毒砂、黃鐵礦、磁黃鐵礦、黃銅礦等呈半自形、它形晶充填在脈石礦物中。共邊結(jié)構(gòu)：毒砂與磁黃鐵礦、毒砂與黃鐵礦呈共結(jié)關(guān)系。嵌晶結(jié)構(gòu)：斑點(diǎn)中嵌布在石英中的自然金銀礦物，石英-方解石脈中嵌布有自然金銀礦物，磁黃鐵礦中嵌布有棱柱狀毒砂，毒砂中嵌布有自然金顆粒。

交代作用形成的結(jié)構(gòu)極為常見(jiàn)，本區(qū)構(gòu)造作用和礦化具多階段多期次的特點(diǎn)。主要表現(xiàn)在硫化物、砷化物和硫鹽交代脈石礦物，常見(jiàn)有浸蝕結(jié)構(gòu)、交代殘余結(jié)構(gòu)、骸晶結(jié)構(gòu)、鑲邊結(jié)構(gòu)等。

浸蝕結(jié)構(gòu)：后形成的硫銻鉛礦，硫銻鉛礦交代脈石礦物石英，沿著石英-方解石脈裂隙交代形成浸蝕結(jié)構(gòu)，邊緣呈港灣狀或者島弧狀；金交代毒砂；磁黃鐵礦交代早先形成的毒砂，毒砂邊緣呈島弧狀；黃鐵礦、毒砂交代早先形成的脈石礦物石英、方解石。交代殘余結(jié)構(gòu)：褐鐵礦沿著裂隙交代早先形成的黃鐵礦、毒砂，后者呈星點(diǎn)狀殘余，毒砂沿著石英顆粒邊緣交代。骸晶結(jié)構(gòu)：早先形成的棱柱狀毒砂礦物被后期方鉛礦完全交代，但保留了毒砂的晶型。鑲邊結(jié)構(gòu)：主要是早先形成的黃鐵礦，白鐵礦沿著黃鐵礦的邊緣進(jìn)行交代，構(gòu)成環(huán)形鑲邊。

壓力作用形成的結(jié)構(gòu)較為常見(jiàn)，主要為壓碎結(jié)構(gòu)，早先形成的礦物受動(dòng)力作用后，脆性礦物產(chǎn)生裂紋和破碎，形成似斑狀結(jié)構(gòu)，主要表現(xiàn)在黃鐵礦和毒砂礦物中。

固溶溶體分離結(jié)構(gòu)：高溫時(shí)相互溶解，形成均一結(jié)晶相的固體，當(dāng)溫度和壓力，特別是溫度下降時(shí)固溶體中的不同組分分離成多種礦物相。該結(jié)構(gòu)較為常見(jiàn)，主要表現(xiàn)在銀金礦和金銀礦之間，少見(jiàn)黃銅礦呈乳滴狀嵌布在閃鋅礦中。

沉積作用形成的結(jié)構(gòu)不常見(jiàn)，主要表現(xiàn)為黃鐵礦組成的球粒狀的莓群結(jié)構(gòu)。

2.3 標(biāo)型礦物

（1）黃鐵礦：為礦區(qū)主要金屬礦物，形成于沉積成巖期和熱液期。在礦石中平均含量為1.5%。產(chǎn)出形式主要為浸染狀，其次為脈狀。多呈它形結(jié)構(gòu)，亦見(jiàn)半自形、它形結(jié)構(gòu)，偶見(jiàn)膠狀及莓群狀結(jié)構(gòu)。粒度大小不均勻，最大粒徑為0.4mm，小的只有幾微米。分為三種類型，詳述如下：①莓群狀黃鐵礦：少量，粒徑0.005mm～0.01mm，成群分布在石英中，微莓群體內(nèi)部莓粒做無(wú)序排列，這是沉積成巖期的產(chǎn)物。②粒狀黃鐵礦：是本礦床黃鐵礦最為普遍的存在形式。其嵌布形式有兩種，一種是呈它形粒狀集合體，嵌布在絹云母、綠泥石中，這種黃鐵礦在斑點(diǎn)中相對(duì)富集。另一種為自形、半自形、它形粒狀集合體嵌布在石英-方解石脈中，沿脈兩側(cè)富集，這兩種類型的黃鐵礦與金礦化關(guān)系密切。

3.注重培養(yǎng)學(xué)生語(yǔ)文學(xué)習(xí)的興趣。我們不妨試想，學(xué)生如果對(duì)語(yǔ)文學(xué)習(xí)沒(méi)有興趣，他怎可能會(huì)自覺(jué)地預(yù)習(xí)語(yǔ)文？所以，要想學(xué)生自覺(jué)預(yù)習(xí)語(yǔ)文，不可忽視了培養(yǎng)學(xué)生對(duì)語(yǔ)文學(xué)習(xí)的興趣。

黃鐵礦電子探針?lè)治鼋Y(jié)果表明（表1）：除熱液期粒狀含金黃鐵礦含微量砷外，其余均不含砷。黃鐵礦單礦物化學(xué)分析結(jié)果，Co=0.008%，Ni=0.014；Co/Ni=0.57，Se/Te＞2，S/Se=20486.9，具有巖漿熱液型特征。

（2）毒砂：是本礦床主要的載金礦物，形成于熱液期。礦石中平均含量為1%左右。產(chǎn)出形式主要為浸染狀，也有斑點(diǎn)狀、細(xì)脈狀。多呈自形細(xì)長(zhǎng)棱柱狀晶體及它形粒狀集合體，集合體常呈交叉狀、放射狀、斑點(diǎn)狀。有的斑點(diǎn)呈菱形，毒砂則沿菱形邊部密集。粒度大小不一，可以劃分為0.005～0.3mm和大于0.3mm兩個(gè)粒級(jí)，局部顯示出斑狀結(jié)構(gòu)，顯然是不同時(shí)代形成。毒砂中普遍含有磁黃鐵礦、白鐵礦、金紅石等包體，包體粒徑為0.03～0.005mm。

毒砂形成至少有兩期，早期毒砂多呈自形長(zhǎng)柱狀單晶或集合體浸染于巖石中，鏡下觀察這種毒砂與金礦化有一定關(guān)系，晚期毒砂呈它形粒狀集合體及自形晶棱柱體嵌布在方解石-石英脈中，并往往與銅、鉛、鋅硫化物或硫鹽礦物共生，沿脈壁的鎂綠泥石帶中毒砂富集，這種毒砂與金礦化關(guān)系密切，金多賦存在它形粒狀集合體毒砂的間隙中。

毒砂電子探針?lè)治鼋Y(jié)果表明（表2）：砷低硫高，分子式介于FeAs（0.86～0.92）S（1.05～1.16）之間，S/Se比值為1.17～1.38，屬于富硫貧砷型的低溫毒砂。這與毒砂爆裂溫度測(cè)定結(jié)果（180℃～280℃）一致。

表2 毒砂電子探針?lè)治鼋Y(jié)果(wB%)

（3）磁黃鐵礦：為礦床主要硫化物之一，分布普遍，但含量不等，一般0.1%～0.5%。至少可分為兩期：早期呈微細(xì)粒包裹于毒砂中，鏡下易見(jiàn)板條狀、針狀切面分布于巖石中；晚期磁黃鐵礦呈它形粒狀集合體分布于石英-方解石脈中，常與毒砂、黃鐵礦共生，多沿毒砂晶體間隙分布，也見(jiàn)有沿毒砂周邊分布的，形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)，有交代毒砂、黃鐵礦現(xiàn)象，可見(jiàn)其形成略晚于毒砂和黃鐵礦，這種磁黃鐵礦與金礦化關(guān)系密切。據(jù)電子探針?lè)治鼋Y(jié)果（表3），計(jì)算的化學(xué)式為Fe(1-0.15)S或者Fe7S8，屬于低溫型單斜晶系變體。

表3 金山金礦磁黃鐵礦電子探針?lè)治鼋Y(jié)果(wB%)

3 成礦期、成礦階段及礦石組合

經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的礦石研究基礎(chǔ)上，結(jié)合前人的研究成果，作者認(rèn)為金山金礦去在成礦前期（晚古生代）沉積了一套含金建造；成礦初期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，巖層發(fā)生塑性流動(dòng)變形或韌性變形作用，形成了礦源的初步富集；成礦期，巖體的侵位為初步富集的礦源層提供熱源和部分礦源，驅(qū)動(dòng)成礦流體運(yùn)移，在有利構(gòu)造帶多次減壓和沉淀；后期礦體抬升至地表或淺地表，接受淋濾和風(fēng)化作用。成礦期大致可分為成巖期、變質(zhì)富集期、熱液期和表生期，詳述如下。

（1）沉積成巖期：粘土礦物吸附金形成含金礦源層，金主要以絡(luò)合物的形式被粘土礦物吸附。石英呈細(xì)小顆粒，來(lái)自搬運(yùn)沉積物。此階段以莓群狀黃鐵礦為特征，有部分團(tuán)塊狀黃鐵礦。

（2）變質(zhì)富集期：中泥盆統(tǒng)李壩群的細(xì)碎屑巖經(jīng)歷區(qū)域變質(zhì)作用，變質(zhì)作用較弱，僅粘土礦物及部分粉砂質(zhì)成分重新結(jié)晶，出現(xiàn)絹云母及少量綠泥石、石英，定向排列，具鱗片變晶結(jié)構(gòu)，為板巖、千枚巖。該過(guò)程活化原沉積巖中的部分金，遷移至千枚理或構(gòu)造裂隙（節(jié)理）中，礦化較弱，形成金的初步富集。

（3）熱液成礦期：是礦床的主要礦化期。根據(jù)礦物組合及礦脈穿插關(guān)系至少分為三個(gè)階段：①早期石英-硫化物階段，形成黃鐵礦、毒砂、石英。黃鐵礦以細(xì)?；蚣象w呈團(tuán)粒狀為代表，毒砂呈自形長(zhǎng)柱狀單晶或集合體，前二者往往被晚期的形成的硫化物交代，形成殘余。石英為純白色為特征。金礦化較弱。②中期硫化物階段，形成黃鐵礦-毒砂-磁黃鐵礦組合。其中，磁黃鐵礦略晚于黃鐵礦與毒砂，磁黃鐵礦呈板條狀、針狀，此階段礦物組合呈浸染狀分布于絹云母千枚巖中。受構(gòu)造作用，礦物受應(yīng)力作用出現(xiàn)碎裂結(jié)構(gòu)，并伴有金礦化。

4 礦床成因探討

4.1 礦質(zhì)來(lái)源

豐富的物源對(duì)礦區(qū)內(nèi)礦床形成起著極為重要的作用。中泥盆世，金山礦區(qū)處于淺水隆后盆地沉積環(huán)境，物源為以富鐵族元素的基性巖或基性火山巖為主，沉積了一套含金濁積巖。據(jù)郭朝暉等研究表明：中泥盆統(tǒng)地層含金背景值為3.1×10-9，經(jīng)分層統(tǒng)計(jì)表明李壩群（D2Lb）巖層的含金量高出本區(qū)背景值2～3倍。因此，為成礦提供了充實(shí)的物源基礎(chǔ)。

4.2 礦液運(yùn)移與沉淀

金山金礦的產(chǎn)出嚴(yán)格地受控于近于東西向構(gòu)造破碎帶。趙娟，楊根生等對(duì)穩(wěn)定同位素及微量元素的研究表明：成礦熱液具混合硫特征，主要來(lái)自地層；水來(lái)自大氣降水和巖漿水混合；硫化物具有巖漿熱液成因的特點(diǎn)；對(duì)來(lái)自金山金礦的黃鐵礦的鉛同位素測(cè)定年齡相當(dāng)于中川巖體侵入晚期。由此可見(jiàn)，巖漿活動(dòng)不僅為成礦提供了熱驅(qū)動(dòng)，而且為成礦提供了硫和水。構(gòu)造活動(dòng)為大氣降水提供了下滲通道，大氣降水與巖漿水形成環(huán)流加速礦質(zhì)的溶解，萃取中泥盆統(tǒng)李壩群巖層中金元素，并在運(yùn)移過(guò)程中含金絡(luò)合物被Fe2+還原。在多階段的構(gòu)造-巖漿活動(dòng)和深部水循環(huán)熱水溶液的作用下，成礦物質(zhì)不斷加入，形成富礦溶液，沿?cái)嗔烟貏e是東西向與南北向斷裂交匯部位選擇性交代、富集，形成浸染狀、斑點(diǎn)狀、脈狀礦石。

綜上所述，作者初步確定金山金礦為構(gòu)造-巖漿活動(dòng)控制的中低溫?zé)嵋航淮徒鸬V床。

5 結(jié)論

基于金山金礦床的勘查工作，結(jié)合室內(nèi)外研究，作者得出以下進(jìn)展和結(jié)論。①礦石組構(gòu)方面：礦床的礦石構(gòu)造相對(duì)較為簡(jiǎn)單，主要有浸染狀、斑點(diǎn)狀及脈狀構(gòu)造。礦石結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜按成因可分為結(jié)晶作用、交代作用、壓力作用、固溶體分離作用和沉積作用形成的結(jié)構(gòu)。②成礦期次方面：結(jié)合前人研究成果，大致分為成巖期、變質(zhì)期、熱液期和表生期。③成礦機(jī)制方面：多階段構(gòu)造-巖漿活動(dòng)不斷萃取中泥盆統(tǒng)李壩群（D2Lb）地層中的金元素形成含礦熱液，運(yùn)移至減壓區(qū)沉淀。因此，初步確定金山金礦為構(gòu)造-巖漿活動(dòng)控制的中低溫?zé)嵋航淮徒鸬V床。