桂北地区剪切带型金矿成矿机理研究(1).pdf

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第 45 卷摇 第 6 期 2009 年 11 月 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 地质与勘探 GEOLOGY AND EXPLORATION摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 Vol. 45摇 No. 6 November,2009 [收稿日期]2009-07-18;[修订日期]2009-10-11;[责任编辑]孙 赫。 [基金项目]“十一五冶国家科技支撑计划编号2006BAB01B04、广西科学基金编号桂科基 0575105资助。 [第一作者简介]莫江平1962 年,男,1984 年毕业于桂林冶金地质学院,获学士学位,现在主要从事找矿勘查和矿床地质研究工作。 桂北地区剪切带型金矿成矿机理研究淤 莫江平,摇 黄摇 杰,摇 冯国玉 桂林矿产地质研究院,桂林摇 541004 [摘摇 要]桂北地区金矿划分为石英脉型、石英细脉带型和构造蚀变岩型金矿。 不同级别剪切带构 造控制矿化集中区、矿床、矿体分布以及矿脉形态、产状和矿化类型,具有上部石英脉型、中部石英细脉 带型、下部构造蚀变岩型金矿的矿化分带模式。 金质矿源主要来源于上地壳围岩,硫源主要来自深部, 金矿成矿溶液主要来源于大气降水,热源来自变质和构造运动,成矿时代主要为燕山期。 矿床成因属是 产于前寒武纪浅变质碎屑岩系的与脆-韧性剪切带有关的中低温热液脉状金矿。 [关键词]金矿摇 成矿机理摇 剪切带摇 矿床成因 桂北 [中图分类号]P 618. 44摇 [文献标识码]A摇 [文章编号]0495-5331200906-0655-06 Mo Jiang-ping, Huang Jie, Feng Guo-yu. Mineralization mechanism research of shear zone gold deposits in Northern Guangxi province[J]. Geology and Exploration, 2009, 456655-660. 摇 摇 在全球范围内,与剪切带相关的金矿床普遍发 育[1-4]。 世界上许多大型、超大型金矿床或金矿带 产出,与大型线性剪切带构造密切相关[5,6]。 80 年 代以来,在江南地块变质基底的金矿找矿获得重大 突破,相继在江西金山和湖南沃溪、雪峰山地区找到 一批大型特大型金矿床,说明江南地块前寒武纪变 质基底具备优越的成矿地质条件和巨大的找矿前 景[7-13]。 桂北处于江南地块西南边缘,金矿找矿在 80 年代末期引起人们的关注,,先后发现福平包、麻 岭界、分水坳、潘内、岩山背、金石等中小型矿床 点50 多处。 作者近年运用剪切带型金矿成矿理 论,对桂北地区剪切带型金矿的矿化类型、控矿作用 和成矿规律进行深入研究,发现具有大型金矿找矿 前景的龙喉金矿床,对桂北地区金矿找矿具有重要 指导意义。 1摇 区域成矿地质背景 桂北位于华南东南亚板块中部,扬子地块与 华南地块的碰撞拼贴带上[14]。 出露地层为上元古 界和下古生界一套浅变质砂泥质岩夹硅质岩、碳酸 盐岩建造,其中含砾凝灰质泥质 砂岩、碳质泥 页岩、硅质岩金丰度高,是本区重要的含金层位。 本区经历四堡、广西、印支燕山等构造运动, 产生了一系列 NNE 向区域性深大断裂,如龙胜永 福深断裂,这些断裂具有长期活动和控岩控相等特 征,与其派生的次级、更次级断裂、裂隙构造,一并构 成了本区含金热液迁移通道和矿体富集定位空间。 区域内岩浆岩较为发育,在深大断裂附近广泛 发育雪峰期基性、超基性侵入岩体脉,成群成带 产出,由于强烈的剪切作用,岩体及其边缘形成强烈 片理化带或断裂破碎带,成为基性、超基性岩中金矿 化的有利地段。 2摇 剪切带型金矿类型 自从 1986 年加拿大国际金矿床讨论会以来,特 别是 Bonnemaison 率先提出“含金剪切带型金矿冶的 概念,国内外的研究者们对该类金矿床开展了大量 卓有成效的研究工作,在理论方面不断取得新认识 和新进展,在金矿勘探方面取得许多新突破,在剪切 带中发现了许多大型、超大型金矿床。 桂北地区剪切带型金矿集中分布三江县、龙胜 县、兴安县和全州县等。 金矿化类型按矿体产状和 矿石特征,可划分为石英脉型、石英细脉薄脉型和构 造蚀变岩型三种类型。 556 图 1摇 桂北地区金矿地质简图 Fig. 1 Geological sketch map of the north Guangxi area gold deposits 1断裂;2地质界线;3金矿床;4金矿点 1fault; 2geology bordline; 3gold deposit; 4gold occurence 2. 1摇 石英脉型金矿 为桂北分布最普遍的一种矿化类型,产于区域性 断裂旁侧的次级脆性断裂破碎带中,矿体形态较简 单,以单脉居多,由石英脉组成,延深延长颇大,长一 般数百米-千余米,厚 0. 3 3m,向深部矿体逐渐变 厚,其破碎程度也逐渐加强。 矿石品位变化较大,局 部可见富矿包。 围岩蚀变有硅化、绿泥石化、黄铁矿 化等。 代表矿床有平等、曹龙等金矿。 2. 2摇 石英细脉带型金矿 为本区重要金矿类型之一,主要受密集陡倾压剪 性节理带控制,矿体常包含多组由近于平行排列的石 英薄脉带,矿脉与围岩界线平直,产状稳定形态规则, 脉带宽3 8m,石英单脉厚度均小于0.4m,其中以 0. 02 0.08m 居多,含脉密度一般 5 15 条/ m 米左右, 密者可达 20 条/ m。 矿石品位中等,但石英薄脉 Au 含量较高。 矿物组合有石英、黄铁矿、磁黄铁矿、黄铜 矿、方铅矿、自然金等。 围岩蚀变总体不强,以硅化、 黄铁矿化为主。 代表矿床有潘内金矿床。 2. 3摇 构造蚀变岩型金矿 为本区新发现的重要金矿类型,其产出严格受 次级脆韧性剪切带控制。 矿体由石英细脉、微脉、 网脉和破裂围岩组成,受构造破碎带控制,延长延深 较大,长一般大于 1000m,宽数米至十余米,矿化分 布较均匀,由于构造破碎带多期多阶段长期活动,为 成矿物质的多期次叠加、富集提供条件。 矿石品位 变化较均匀,一般 2 5g/ t。 矿物组合有石英、黄铁 矿、磁黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、毒砂、绿泥石、绢云母 等。 围岩破碎强烈,蚀变强,发育硅化、黄铁矿化、黄 铁绢英岩化、碳酸盐化。 代表矿床有龙喉金矿床。 3摇 矿床成因 3. 1摇 硫同位素组成特征 桂北地区矿床点的硫同位素组成变化较大 见表1,啄34S 在-4. 6 10. 30译,平均 0. 38译,极差 达14.9,反映为硫源复杂。 龙喉、福平包、金坑、平等 金矿 啄34S 变化不大,啄34S 在-4. 6 3. 37译,极差达 7. 97译,平均 0. 16译,接近陨石硫组成,具有岩浆硫特 征,说明硫来源与岩浆活动有关,可能来自深部岩浆 侵入,与该区重磁推断有隐伏花岗岩体相佐证。 表 1摇 桂北地区金矿硫同位素组成 Table 1摇 S isotopic compositions of the north Guangxi area gold deposits 矿区产出状态测试矿物啄34S译备注 龙喉 福平包 金坑 分水坳 平等 浸染状矿石 浸染状矿石 块状矿石 浸染状矿化 细脉状碳质硅质岩 浸染状碳酸盐岩 顺层条带状 脉状 矿石 矿石 矿石 矿石 矿石 矿石 黄铁矿 -1.46 1.24 -4.49 3.37 -0.84 -0.03 2.22 3.18 2.7 -4.6 7.6 -3.51 10. 3 0.48 本次工作 王瑞湖 1997 广西区调队 1990 测试单位宜昌矿产地质研究所2008 年 3. 2摇 氢氧同位素组成特征 桂北地区矿床点含金石英脉的氢氧同位素 组成见于表 2,啄18O译SMOW为 8. 04 10. 74, 啄DH2O译 SMOW 为 - 80. 0 - 48. 6。 在 啄D 啄18O关系图上,样品落在岩浆水与大气降水之间, 靠近大气降水一侧,说明桂北金矿成矿流体来源以 656 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 地质与勘探摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 2009 年 表 2摇 桂北地区金矿氢、氧同位素组成 Table 2摇 H and O isotopic compositions of the north Guangxi area gold deposits 矿 区编 号 测试 矿物 均一 温度 啄18O译 SMOW 啄18OH2O译 SMOW 啄DH2O译 SMOW 福平包F-2石英18510. 74-2. 7-80.0 福平包LF-2石英17710. 09-3.95-55.2 分水坳CD1-5石英1609.52-5.86-67.2 分水坳CD2-2石英1838.04-5.55-48.6 注1据王瑞湖[14] 2103lna 石英水 3,141伊106/ T2 大气降水为主。 3. 3摇 銣-锶同位素组成特征 据王瑞湖[14]对分水坳金矿床 8 个含金石英脉 全岩銣-锶同位素组成测定可知, 87Rb/86Sr 和87 Sr / 86Sr 值分别为 0. 07986 4. 22986 和 0. 72145 0. 72905,均值分别为 2. 77447 和 0. 72722,二者相关 系数为 0. 9425,反应线性关系较好,经投影等时线 斜率为0. 002366依0. 00036,算得模式年龄为166. 4依 25.7Ma;87Sr / 86Sr 初始值为 0. 72065依0. 0015,大于 0. 712,反映为壳源物质来源。 3. 4摇 成矿温度和盐度 桂北地区主要金矿流体包裹体温度、盐度测定 结果见表 3,蚀变岩型金矿均一温度 170益 190/ 179益,石英细脉带型金矿均一温度 145益 200/ 177益,石英脉型金矿均一温度相对较高,有两组,低 温组 160益 187/177益, 高 温 组 212益 315/ 250益。 所以桂北地区主要金矿主要属于中低温热 液矿床。 值得一提的是,分水坳金矿深部低温组、石 英细脉带型金矿均一温度与该区蚀变岩型金矿均一 温度相近。 流体包裹体的盐度为 5. 9 11,平 均 8. 76。 参考均一温度求得流体密度为 0. 94 0. 96g/ cm3,表明成矿热液为低盐度、低密度流体。 表 3摇 桂北地区金矿流体包裹体温度、盐度测定结果 Table 3摇 Fluid inclusion temperature and salinity determination result of the north Guangxi area gold deposits 矿床样号测试矿物均一温度益盐度矿化类型备注 龙喉 麻岭 平等 分水坳 D9-1 D22-2 D38-1A D38-1B M9-1 T5 Ma-4 Pd-12 F30-12 石英 181/148 255 190/137 246 212/186 238 253/247 337 218/186 244 302/299 305 170/118 205 175/142 243 256/208 317 219/181 259 187/177 202 315/256 370 蚀变岩 石英脉 蚀变岩 石英脉 1 福平包 F1440-1 CD1-5 CD2-2 CD4-2 IF-2 Lf-2 F-8 221/190 247 160/190 247 183/131 210 178/110 230 185/162 214 200/136 260 145/128 175 9. 1/7.7 10 10.2/8.9 11 10/9.1 10. 7 8.2/7. 8 8. 8 6.3/5. 9 6. 7 石英细脉 2 注1桂林矿产地质研究院,2据王瑞湖[14]。 测试单位桂林矿产地质研究院 2008 年 756 第 6 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 莫江平等桂北地区剪切带型金矿成矿机理研究摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 3. 5摇 矿床成因分析 1 成矿物质来源 桂北地区广泛发育元古界浅变质岩系,四堡群、 丹州群、震旦系金丰度平均为 2. 72 伊10-9、2. 96 伊 10-9、4. 49伊10-9,其中金丰度相当高的有丹州群合 桐组沉积岩可达 9. 04伊10-9,说明金在局部地层产 生较强烈的同生富集,其含量明显高于大陆地壳及 对应岩石的平均值,说明该浅变质岩系是主要的矿 源层,其中所夹炭质砂页岩金的丰度很高,炭质砂页 岩、硅质岩和凝灰质砂岩构成矿源层的核心。 金以 吸附形式或以显微-次显微形式存在于矿源层中, 这种金在化学上具活泼性,易于在岩石遭受后期变 质作用或构造热液活动时被活化迁移出来富集成 矿。 銣-锶同位素说明金质矿源主要来源于上地壳 围岩,硫源主要来自深部下地壳或地幔,通过陡 倾深大断裂带到成矿热液中。 2 成矿能量来源 区内岩浆活动频繁而且广泛,沿北北东或北东 向断裂带及背斜轴部有四堡期、雪峰期、加里东期的 中酸性-基性-超基性岩浆岩出露。 岩浆活动是与 大规模强烈的构造运动紧密联系在一起的,后者往 往伴随一定程度的变质作用。 该区除部分金矿成矿 能量来源于岩浆活动外,大多数金矿床的成矿能量 主要来源于构造和变质作用,构造运动是热液驱动 能量的主要动力作用。 3 成矿元素运移和沉淀 上述硫、氢氧、銣-锶同位素等资料表明,该区 金矿成矿溶液主要来源于大气降水,成矿物质主要 来源于上地壳围岩,硫源主要来自深部下地壳或 地幔,通过陡倾深大断裂带到成矿热液中。 一般认为,金在各种不同性质的热水溶液中都 可以形成可溶性络合物而溶解和运移,这是由于金 的电离势高,电子层空轨道较多而亦于接受配位体, 因而表现出较强的络合性,易于与阴离子 Cl-、S2-、 CO3-、OH33-、CN -等形成易容的络合物。 虽然 溶液中可形成的络合物种类较多,但只有金的氯化 物络合物和金的硫化物络合物在自然条件下才是稳 定的。 在成矿作用中,热液对金的溶解和运移程度,往 往取决于热液的性质、浓度、温度、压力、氧化还原电 位及酸碱度等诸多因素。 金的沉淀与聚集,主要是 由于温度降低,压力减小,以及氧化还原电位、酸碱 度和逸度等的改变所致。 对于以氯化物络合物形式迁移的金来说,由于 其溶液只有在酸性条件下是稳定的,因而得以搬运 迁移,而在碱性和中性条件下均不稳定,当 PH 值改 变时络合物即分解。 在深部由于温度较高,溶液中 一些较碱金属离子进入围岩而显示出较强的酸性, 当溶液向上运移到浅部,由于压力降低,一些酸性组 分的迅速渗透或形成氟化氢、氯化氢、二氧化碳等挥 发,从而有利于溶液的分解和金的析出。 氧化还原 电位降低、浓度、逸度等因素,也使金的活动受到抑 制而迅速沉淀。 金的氯化物络合物离子解离的反应 式通常为 [ AuCl2-] - e 寅 Au0 2Cl-或[ AuCl2-] - 寅 Au0 Cl2尹 对于以硫氢络合物形式迁移的金来说,导致金 解析沉淀的因素除温度、压力、PH 值等之外,最重要 的是溶液中还原硫的活度降低和氧逸度下降,引起 金的分离和沉淀。 通常可出现如下反应 [ AuHS2] - H寅 Au0 H 2S S2 [AuHS2] - CH 4 H 寅 Au0 H 2S C有机 [ AuHS2] - e 寅 Au0 HS- 4摇 成矿机理分析 通过对桂北金矿地质、地球化学特征、流体包裹 体及同位素地质特征的综合研究,认为桂北金矿是 产于前寒武纪浅变质碎屑岩系的与脆-韧性剪切带 有关的热液脉状金矿床。 金质矿源主要来源于上地 壳围岩,硫源主要来自深部下地壳或地幔,金矿 成矿溶液主要来源于大气降水,通过陡倾深大断裂 带到成矿热液中,热源来自变质和构造运动,属于中 低温热液脉状金矿床。 成矿时代从雪峰期至燕山期 地壳长期活动演化的产物,主要成矿期为燕山期 166. 4依25. 7Ma。 区域性深大断裂长期持续活动, 促使金矿成矿溶液向浅部迁移,在构造有利部位富 集成矿。 剪切带构造对矿床、矿体的产出、矿质沉淀、富 集的控制作用,主要表现在控制矿脉形态、产状和矿 化类型,控制矿质的沉淀与富集,具“带中脉、脉中 体冶的矿化特点。 矿化强度和矿体厚度明显受容矿 剪切带的破碎程度制约,构造破碎越强,矿化越好, 矿体厚度也越大。 在空间上形成上部石英脉型金矿 分水坳、中部为石英细脉带型金矿潘内、下部 为构造蚀变岩型金矿岩湾的矿化分带模式,具有 垂上分带特点,不同类型金矿,反映剪切带构造系统 发生、演化和不同阶段相互联系的结果。 总之,剪切带构造控矿作用,不仅仅是作为通道 856 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 地质与勘探摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 2009 年 或容矿空间的形式在几何形态或排列组合方式上, 对成矿带、矿带或矿体分布的控制,更重要的是其构 造演化过程包括递进变形、退化变质作用及热液蚀 变作用等,对矿质的活化迁移、沉淀富集起到明显的 促进作用,尤其是剪切带的韧脆性转化,是促进成 矿物质迁移富集的重要机制。 5摇 结论 1 桂北地区剪切带型金矿划分为石英脉型、 石英细脉薄脉型和构造蚀变岩型金矿。 在空间上具 有上部石英脉金矿,中部石英细脉带型金矿、下部为 构造蚀变岩型金矿的矿化分带模式。 2 剪切带构造与金矿关系密切,深断裂控制 金矿化集中区,次级、更次级脆韧性剪切带控制矿 床和矿体分布,以及矿脉形态、产状和矿化类型。 3 矿床成因属是产于前寒武纪浅变质碎屑岩 系的与脆-韧性剪切带有关的中低温热液脉状金 矿。 金质矿源主要来源于上地壳围岩,硫源主要来 自深部,金矿成矿溶液主要来源于大气降水,通过陡 倾深大断裂带到成矿热液中,热源来自变质和构造 运动,成矿时代从雪峰期至燕山期地壳长期活动演 化的产物,主要成矿期为燕山期。 [参考文献] [1]摇 李德威. 含金剪切带的类型划分及成矿机理[J]. 矿床地质, 1993,2148-155. 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Guangxi Geology, 1997,225-36. 956 第 6 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 莫江平等桂北地区剪切带型金矿成矿机理研究摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 Mineralization Mechanism Research of Shear Zone Gold Deposits in Northern Guangxi Province MO Jiang-ping,摇 HUANG Jie,摇 FENG Guo-yu Guilin Research Institute of Geology for Mineral Resources, Guilin摇 542114 AbstractThe gold deposits in north Guangxi area can be divided into the quartz vein, the quartz stringer vein belt and the structure alteration crag gold deposits. The different ranks of shear-structure zone control central mineralization, the ore deposit, the ore body distribution as well as the ore lode shape, producing the mineralization type of quartz veins upside, the quartz slight vein belt in the middle, the structurally altered mineralization at the bot鄄 tom. The gold is mainly from earths crust, and the sulfur from the deep level. The mineralization related fluids mainly come from atmospheric water, and the heat comes from the metamorphism and the tectonic events. The mineralization mainly occurred at the Yanshan cycle. According to the research, the deposit belongs to epithermal gold deposits related to crisp - ductile shear zone ed in pre-Cambrian low metamorphic clastic rocks. Key wordsgold deposits, mineralization mechanism, deposit genesis, shear zone, Northern Guangxi 观迎订阅 ISSN0495-5331 CN11-2043/ P 双 月 刊摇 摇 全年定价 150 元摇 摇 邮发代号 82-504 地质与勘探1957 年创刊,中国期刊方阵“双百冶期刊,中文核心期刊。 1992 年荣获全国优秀科 技期刊评比二等奖,是地质勘查类综合性技术期刊,现由中国冶金地质总局和中国地质学会联合主 办。 地质与勘探以刊载矿产地质、商业地质经济、成矿规律与成矿预测、矿产资源评价、找矿勘探方 法、地球物理和地球化学勘查、岩石矿物研究、钻探技术、工程勘察与岩土工程施工等专业科研成果为 主要内容,面向地质矿产勘查和岩土工程专业的生产、科研和教学人员。 地址北京市安贞里二区 11 楼一层地质与勘探编辑部摇 摇 邮编100029 电话01064435074摇 64447778摇 网址http/ / dzykt. alljournal. net/ dzyktcn/ ch/ index. aspx摇 E鄄maildzykt vip. sina. com 开户行中国建设银行和平里支行摇 账号11001018800056000557摇 摇 收款单位中国冶金地质总局矿产资源研究院 066 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 地质与勘探摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 2009 年
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