前寒武纪条带状含铁建造中的金矿床.pdf

1 987 年 地质学报 A CTAGEOLOGICA SINICA 第 1 期 前寒武纪条带状含铁建造中的金矿床 以东风山金矿床为例 “ 刘静兰 黑龙 江省地质矿产局地质科学研究所 , 哈尔滨 木文对佳木斯中间地块前寒武纪1 3处 含铁建造进行了初步研究和 39 1 个样品含金性的 查定 , 并在查明金矿床受条带状含铁建造严格控制 、 具有明显的层控性质的基础上 , 着重研究 了金矿床在多期变质作用中的演变及其富集条件 。 东风 山式金矿床原始沉积富含锰 、 钻元素 。 这一点 , 有力地支持和补充了世界 同类金矿床的变质火 山喷气 一沉积成因说。 一 、 区域地质背景 黑龙江省前寒武纪条带状含铁建造中的金矿床 , 见于佳木斯中间地块 图 1。 该中 间地块位于我国华北地台 和苏联西伯 利亚地台之 间的华力西期地槽区 , 处在活动 带之中 。 向 北延人 苏联境内 , 与 布裂亚地块相连;东南与兴凯地块相邻 , 面 积 约 10 0 , oO0 k 时 。 佳木 斯中间地块是较年轻的活动 带t 1 ] ;西部以牡丹江深断裂为界 , 与 张广才岭古生代优地槽褶 皱带相接;东南面 以敦密深断裂为 界 , 与中生代那丹哈达岭优地槽褶皱带及延边褶皱系相 接 , 近南北向展布 。 牡丹江 深断裂属前寒武纪超壳断裂 。 华力西期和燕山期岩浆活动与 深断裂密切相关 , 深断裂两侧的沉 积作用也有较明显的区别 。 该中间地块 除分布 有大片的新老花岗岩和前寒武纪长英质片麻岩以外 , 还有前寒武 纪绿片岩相到麻粒岩相的层状变质杂岩和中新生代的火山 岩 、沉 积岩。 黑龙江省前寒武纪变质杂岩具有如下 特点 1 . 它主要由层状中级变质火山 一 沉积 岩系绿岩 带和高级变质的麻粒岩系高级变质 区 两个部分组成 。 它们 几乎都呈大 小不等 的各种 包体 习称为残留体赋存在 新老花岗 质岩石中图 l。 2 . 层 状变质火 山 一沉 积岩系由下至 上可分三组 岩群 下部超 基性岩群 , 包括 蛇纹 岩 、 绿泥透闪片岩 、绿 泥滑石片岩、 镁质绿泥片岩 、 部分斜长角闪岩 和高镁质糜棱片岩等; 中部钙碱性火山岩群 , 包括大部分斜长角闪岩 、片 岩及片麻岩 、黑 云角闪片麻 岩和少部 分黑云斜长片麻岩及变粒岩 、钠长绿泥 糜棱片岩 、蓝 闪糜棱片岩及条带状角闪磁铁石英岩 等; 沉积岩群 , 包括 大部分黑云斜长片麻岩 、云母 片 岩 、 矽线 石片岩和 片麻 岩 、 云母石 英 . 片岩 、变粒岩、 石英岩 、大理 岩 、 条带状磁铁石英岩 、 铁闪铁英岩以及钠长云母糜棱岩类 等 。 本文所讨论的金 矿床 即产在 上部沉 积岩群中 。 * 参加本专题研究的还有刘会元 、杜世政、刘雅琴。 本文 19 8, 年1 1月收到 , 1,8 6年7月改回 , 季国容编辑 。 第 1 期刘静兰 前寒武纪条 带状含铁建造中的金矿床以东风山金矿床为例 3 . 在绿岩带 区内萝北 、 依兰 、磨刀 石等j也 , 分布有大型韧性剪切带图 1。 其中广 泛发育 的典型的糜棱岩即原 “黑龙江 群 ” 典型岩石 , 具有常 见的微构 造 , 如劈理 、拉 伸 口 , 硼 2 昌 3 皿 4 因 。 囚 。 囚 了 ’ 口 8 曰 。 羞 ,。团; 哭 斗 / /厂、、 线理 、 布丁构造 、压 力影 、 “梦 型弯曲等 。 各 种糜棱岩是由部分层状火山 一沉积 岩系 经较 强 烈的 韧 性剪切和塑性变形作用所形成 。 这 种变形是一次重大 构造 事件的产物 , 以致使 原岩由角闪岩相退化变质为 绿片岩相 。 4 . 在前寒武纪层状变质岩系及其周围花 岗质岩石中 , 蕴藏着多种矿产 , 如铁 、 金 、 钻 、 镍 、 白钨矿 、石 墨、矽 线石 、 磷灰石 、 大理岩等 。 5 . 佳木斯中 间地块与较稳定的中朝古陆 不同 。 由于处于地槽区 , 受后期构造运动的 影 响十分强烈 , 重大地质事件多次重叠 , 因 此 , 长期以来 , 对前寒武纪变质杂岩所得到 的 同位素地质年龄 , 几乎都 “年轻化”了。 另外 , 黑龙江省前寒武系绝 大部分被现代植被所覆 盖 , 露头很少 。 这些都给前寒武纪地质及其 成矿作用的研究 , 增加了 难度 。 了 ; 蔚 薛 依兰 咔、陌 ‘ 十 ‘之兰 日 ’ 一二 , 十 二 、 条带状含铁建造的含金性 及其金矿床的层控性质 1 . 含铁建造的含金性 通过 对1 3处前寒武纪含铁建 造 的初步研 究和 3 9 1 个样品含金性 的查定 表 1 , 根据 它们 的原始层位 、 空间分布 、 岩 石组合 、 地球 化学和变质作用特征以及铁矿床成 因等 , 将 含铁建造 划 分为三种 类型 , 它们 的含金性是 不同的 l 分布在大型韧性剪切 带内 , 直接产 于绿岩带下部岩群的镁铁 质火山岩中的含铁 。鸡西市 60肠l 图 Fig 佳木斯中间地块地质略图 SI In Plifiedge ological m aPof the Ji a,nusi一n id一m assif 1 . 中生界; 2 . 古生界; 3 . 前 寒武纪绿岩带; 4 . 高级变质区麻粒岩相; 头长英质片麻岩及 片岩 、大理岩 等; 6 . 元古代花岗岩; 7 . 晚期 花岗岩; 8 . 前 寒武纪蛇绿岩; 9 . 断裂带; 10 . 韧性剪切带; 11 . 含铁建造产地 。 建造 。 如依兰县鸡冠 山 , 铁矿 的成 因属于基性火 山喷发 一沉 积变质矿床, 其围岩原 岩没有 正常沉积岩 , 主要为大洋拉斑玄武岩 。 金 的含量很低 , 其算术平均值又为 1 . 29p pb , 几 何平均值 C 为 0 . 8 5 ppb。 一 ‘ 2分布在 未经 韧性变形绿 岩 带上部的沉 积岩群中的含铁建造 。 如 东风 山 、亮子河、 东 风林场 、大盘 道 、 孟家岗 、 周家屯 、羊 鼻 山等 1 0处 。 可形成工业意 义较大 的铁矿床 , 分布 广泛 , 规模不 等 , 数量较多 本文仅 对1 0 处主要含铁建造进行 含金性查定 。 其围岩 原为 中酸性火山岩 、隧 石岩、 泥质岩 、 碳酸盐 岩等 , 属变质 的火 山喷气 一化 学沉 积成因 。 金含 60 地质学报 1 9 87 年 T 。卜全e 表 1 佳木斯中间地块 含铁建造 中金的丰度值 p pb G o里 d a‘。 。da。。e p pb ofir o。一酝eriog fo rma*100 io t卜e ee,tra lJiamu si mid 一massif 采采采样地点 点样数数范围* * *算术平均 均几何平 均 均岩 石 组合合分布布备注注 值值值值值值又 值G 1 1 1 1 1 羊 鼻山 山 12 2 2l 。 0一3 2 2 25 . 1 7 7 72 。 21 1 1 豆荚状磁铁片麻岩 、黑云角 闪片麻 麻绿绿绿 岩岩岩岩岩岩岩岩 、矽线石片麻岩、大理岩 岩 岩岩岩 带带带带带带带带带带带带带带带带带带带带带带带带带带带带带带带带带带带带带带带带带带带带带带带带 2 2 2 2 2 桦 皮沟沟 19 9 90 。 5一13礴 礴17 。 54 4 4 5 。 64 4 4 致密状透辉磁铁绿帘黑云角闪片 片片片 岩岩岩岩岩岩岩岩 、黑云 电气变粒岩 、大理岩 岩岩岩 3 3 3 3 3 大盘道道 l0 0 01 . 0一3 . 6 6 6 1 . 6 3 3 3l 。 49 9 9 条带状铁闪铁英岩 、含电气石二云 云云云 石石石石石石石石英片岩 、大理岩 岩岩岩 4 4 4 4 4 东风林场场 5 7 7 7 2 . 2一15 3 3 3 3 954 4 4 4 4 . 7 8 8 8 磁铁石英岩 、 铁闪铁英岩 、 二云石英英英已形成成 片片片片片片片片岩 、绿泥片岩、大理 岩岩岩金矿体 体 5 5 5 5 5 东风 山 山 154 4 40 . 5一2 47 0 0 09 32 . 8 8 886 。 16 6 6 条带状铁闪铁英岩 、铁橄岩、锰铝榴 榴榴榴 岩岩岩岩岩岩岩岩 、石 英片岩 、石墨片岩、大理岩 岩岩岩 6 6 6 6 6 亮子河河 2 3 1 1 10 . 5一60 0 0 6 。 1 4 4 4 3 . 38 8 8 条带状铁闪铁英岩 、绢云钠长石英 英英英 片片片片片片片片岩 、石墨石英片岩、大理岩 岩岩岩 7 7 7 7 7 孟家岗 岗 3l l l 0 . 5一24 4 4 2 。 7 4 4 4 1 。 42 2 2 条带状铁闪铁英岩 、黑云角闪片岩、、、、 黑黑黑黑黑黑黑黑云石英片岩 、大理岩 岩岩岩 8 8 8 8 8 向阳沟沟 15 5 5l 。 3一21 1 13 。 43 3 33 。 07 7 7 条带状铁闪铁英岩 、黑云片岩、变粒 粒粒粒 岩岩岩岩岩岩岩岩 、石墨片岩、大理岩 岩岩岩 9 9 9 9 9 周 家屯屯 l 斗斗 0 . 5一5 . 8 8 8 2 。 94 4 4 l 。 15 5 5 铁闪铁英岩 、铁 闪锰榴岩 、斜长角闪 闪闪闪 片片片片片片片片岩 、大理岩 岩岩岩 l l l0 0 0 老 柞 山山 l6 6 64 . 0一780 0 0 80 。 16 6 62 2 。 5 3 3 3 矽卡岩化铁矿 、黑云斜长片麻岩、斜 斜斜斜 长长长长长长长长角闪岩 、大理岩 岩岩岩 l l ll l l 鸡冠 山 山 12 2 20 . 5一6 . 0 0 0 ; . 9 9 9O 。 85 5 5 条带状角闪磁铁石英岩 、 绿帘钠长长长长 角角角角角角角角闪片岩 、斜长绿 泥角闪片岩 岩岩岩 l l l2 2 2 天宝山山 l7 7 71 . 0一4 。 8 8 8 4 。 3 6 6 6 2 。4 2 2 2 二辉麻粒岩 、矽线 黑云片麻岩 岩 高 级级级 变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变质区 区区 1 1 13 3 3 西麻山山 1 l l l 0 。 8一1 . 8 8 8 1 。 10 0 0l 。 0 8 8 8 磁铁角闪辉石岩 、透辉 斜长片麻岩 、、、、 矽矽矽矽矽矽矽矽 线石片麻岩岩岩岩 * 分析方法主要为化学光谱法 , 灵敏度。 . sp pb,由黑龙江省地质实验 室测试;少量为中子活化法 , 由成都地质学 院 测试 。 量 0 . 5 一 24 70ppb , 变化 大 , 范围广 , 平均值高 , 已发现金矿床2处 , 金矿 化 4 处 。 3 产在高级变质区超镁铁质二辉麻粒岩中的含铁建造 。 如天宝 山 、 西麻山等 , 金含 量也很低 , 1 . Oppb 左右 。 上述含金性特征 , 与 国外绿岩带中含铁建造的金含量特征十分相似[ 2 ] 。 . . 本文对鸡冠 山 、 东风 山 、 ‘ 东风林场和 孟家岗含铁建造 的稀土元素含量进行了研究图 2二 一 。 其结果 表明 E u /E u*‘ 平均为 0 . 8 8 , 其中东风 L J J为 1 . 5; C e /C e * 平均 为 0 . 87 , 东风山 为 0 . 9 2 。 表明梢和饰具有略微富集或轻微亏损特点 , 与 B . J . F ry e r 按销 、 柿所确认 的 早 元古代 含铁建造的特点相一致 【 s ] a 1 Eu * 为 sm , G d 两个相 邻元素的标准化平均值;C e 巾 同样处理 。 第 l 期 刘静兰 前寒武纪条带状含铁建造中的金矿床以东风山金矿床为例 鸡冠山 ZKZ一xs东风林场 Z K61一431东风山 即0 0 心U C ‘ ZKZ18 0 09 08 07 06 0 5 0如即 朗如 目闷 比经 冲 县 瀚 喇如 川川 巴冲 和 ZK01431 H104 LaC。P丫封ds栩E。Gd DyH 。Er ’l’。 Y b L uY 图 2 条带状含铁建造稀土元素配分型式图 Fig . 2 . r he distrib utio n pat te rn ofrherar e 一 earthelel”e nt i‘ 1 the ba nded ir on一bearing fo rmation 2 . 东风山金矿床的层控性质 东风山金矿床具有明显的层控性质 , 作者等[ 4 ]已做过专门论述 , 现概括 如下 l 条带状含铁建造的围岩是细晶含石墨大理岩 、微 晶石墨 绿泥片岩 、 变质的中酸 性 火山碎屑岩图版 一 l 以及微晶 云母石英片岩 、 绢云片岩等 。 含铁建造及其围岩金含量 普遍高于克拉 克值 2一3 个数量级; 2 条带状 含铁建造 的 岩石组合主要是 铁闪磁铁石英岩 、 磁铁铁闪岩 、 斜方辉石 尤莱辉石铁闪铁英岩图版 一2 、 铁闪橄榄岩 、 磁黄铁锰铁闪石锰榴岩 ‘, 金矿 石 、 磷黄 铁石英黑云锰榴岩 2 金矿 石等 , 在铁矿层 顶底板和夹层 中常出现硅质岩石 , 即微晶云母 石英片岩 、 微晶含电气石 石英片岩等 。 原生 含铁建造 由上到下可划为三个沉 积相一一硅 酸盐相 、硅酸盐一碳酸盐 混合相和 含锰 、 钻硫化物矿物相 。 金矿体在含铁建造中 , 具有固定 层位 , 主要赋存在该含铁建造下部的含锰 、钻 硫化 物矿 物相内; 3金 矿体呈层 状 、 似层状 、透 镜状 ; 4金 矿体与 围 岩整合接触 , 并随围岩褶皱而褶皱图 3; 5 容矿岩石是区域变质岩 , 具明显 的变晶结构 和条带状构造图 4 , 5; 6 金与铁 、 硫 、 砷 、 锰 、 钻 、 镍 、 磷 、 硼等元素紧密共生 , 自然金粒常常与 磁黄铁矿连 生 , 或包 在毒砂 、磁黄 铁矿 、 辉钻矿 、锰 铝榴石 、 锰铁 闪石等 晶体中 。 有时辉钻矿 、 磁黄铁矿 l 、2 锰铝石榴石在岩石金矿石中含尼一般 占4 0 一5 5 , 高达7 0以上 , 锰铁闪石一般占4 0左右 , 其它犷 物占1 0左右 。 1 9 8 7 .. . . 一 . 一 一一一 一 一 - - 一- 一 一 -- 一 一一.自. 曰 一子匕、100 。 2 线 ;24 线 32 线 ZK76 ZK7O2杖63 Z K6 12 K35 剪 姗 清 是 , 于 l . 图 3 东风山金矿床地质剖面图 F19 . 3G e ologic alse etionofthe D ong feng shan gol d d epo sit 1 . 金矿层; 2 . 钻矿层; 3 . 铁矿层; 4 . 微晶含电气石云母石英片岩; 5 . 细晶大理岩; 6 . 微晶含石墨茧青石片岩; 7 . 黑云母花岗岩; 8 .脉岩 图 4 容矿岩石金含量 3 1 . 1夕g 了 t 呈变晶结构 Fig 4H os亡ro ck 卯Id con ten t 31 . 179/ t。howi,g a qua si一granoblasrie texture . s P e 锰侣榴石;Da n 锰铁闪石;放大 7 2倍十 图 5 金矿层岩石呈 杀带状构遣 Fsg . 5 丑a口dedgold一be aring ro ekeo; , lpo s od ofsPes s artine 一r ieh d a次 bands and ligh t ba nd,ofgr uner i.eand qu artz 黑色 条带 锰铝榴石; 浅灰 色条带; 铁闪石 、石英等 等又被包 在锰铝榴石中图版 一3, 6 , 7 , 8; 7 不同 层位尹s值 的 变化范围不一样 , 而尹。值 在铁矿层及含锰 、 钻硫化物金 矿层中的分布也不平 衡 。 反映了不同 层位对硫 、 氧同位素都具有专属性;在铁矿 层及含 锰 、 钻硫化物矿 层 , 尹S平均值为 0 . 1 3殉 , 磁铁矿的尹O平均值为 6 . 1 9痴 。 表 明 同生的 铁 、金 可 能来源于地壳深部 。 研究表 明 , 东风 山金矿 床的成 因 , 应属变质的同生的中酸性火 山喷气 一 沉积矿床 。 第 1 期 刘静兰 前寒武纪条带状含铁建造中的金矿床以东风山金矿床为例 三 、 东风山金矿床在变质作用中的转变 该金矿床经历了长期的演化 , 多期变质作用 在该矿床中表现较明显 。 早前寒武纪 以 来 , 各期重大地质事件所引起的不 同类型变质作用 , 对金矿床产生 了不 同程度的影响 , 从 而导致了它的转变 。 1 . 晚元古代区域进化变质作用和热接触变质作用对金矿床的影响 在多期变质作用中 , 晚元古代所发生的区域变质作用是一次关键性的变质作用 。 规 模和强度最大 , 同位素年龄扰动也较大 。 用铆 一穗全岩等时 法测 定了一组8个新鲜岩芯 , 其同位素年龄值为7 9 7 士4 3 M 。, r 0 . ”3 l 。 这次变质作用强烈地控制 了现今变质岩 的 面貌 。 在条带状含铁建造 中 , 首先对含铁矿物成分发生转变 , 出现了下 列变质矿物组合 矿 物的化学成分见表 2 铁闪石 一石英一 磁铁矿 一 铁铝榴石; 铁闪石 一镁铁闪石一尤 莱辉石斜方辉石类 一 磷灰石; 铁橄榄石 一石英一 铁闪石; 铁闪石和镁铁闪石占铁矿层的矿物含量 6 0 一 7 0沁 , 它们是 原始含铁建造 硅酸盐相和 碳酸盐相经进化变质而成 t5 J .幻 7Fe , Mg 35 140。o H 2 3Fe , Mg 75 1002 2o H 2 45 1 0 2 4H Zo 铁滑 石镁铁闪石石英硅酸盐相 8Fe , Mg C o , 95 10 2 H ZO 一F e , Mg ,5 1002 2O H 2 F e , Mg 5 10 3 scq 镁菱铁矿镁铁闪石斜方辉石碳酸盐相 9Fe , Mg , MnCO 、 95 10 2 H Zo F e , Mg , M n ,siaO22O H 2 锰镁菱铁矿锰铁闪石 F e , Mg , M n 25 10; gCo Z 铁橄榄石碳酸盐相 除铁 闪石 、 镁铁闪石 、 锰铁闪石幻外 , 在铁矿层中还出现了条带状纯橄榄岩 。 用爆烈 法测定铁橄榄石矿物包体的温度是 6巧℃4。 在 硅酸盐相中 , 当温度达到 6 4 0℃ 左右时 , 铁闪石分解 ZFe 7S三5022o H 2 一 7Fe Zsi O; 9 510 ZH ZO 铁闪石铁橄榄石 石英 由此表明 , 该含铁建造已经 历了中高级变质作用 。 这期变质作用对金矿床产生了如 下影响 1参照 B . r . 莫伊辛科 19 7 3 ’ 、 采玉坤 【6, 1 984的实验资料 , 当含金光片加热到 6 0 0℃ 以上时 , 自然金粒明显出现化整为零的趋势 , 可清楚地看到自然金粒崩解现象 , 并 使金 的成 色提高 。 东风山金矿床自然 金粒随着 温度 的升高而越变越细 , 尤其 是被包 在锰 1 19 82 年 5月北京铀矿地质研究所测定 。 2 j r C . K l e j n, 197 6, “前寒武纪某些条带状含铁建造中矿物组合随变质程度 的变化”。 ‘国外地质, , 第 2 期 。 3 据] ,,8年国际矿物协会批准角闪石命名法 。 4 由黑龙江省地质实验室测试 。 5 B . F . 莫伊辛科 , 197 3, 金在热变质过程中的性状 。 王义 文译 。 第 1 期 刘静兰 前寒武纪条带状含铁建造中的金矿床以东风山金矿床为例 三 、 东风山金矿床在变质作用中的转变 该金矿床经历了长期的演化 , 多期变质作用 在该矿床中表现较明显 。 早前寒武纪 以 来 , 各期重大地质事件所引起的不 同类型变质作用 , 对金矿床产生 了不 同程度的影响 , 从 而导致了它的转变 。 1 . 晚元古代区域进化变质作用和热接触变质作用对金矿床的影响 在多期变质作用中 , 晚元古代所发生的区域变质作用是一次关键性的变质作用 。 规 模和强度最大 , 同位素年龄扰动也较大 。 用铆 一穗全岩等时 法测 定了一组8个新鲜岩芯 , 其同位素年龄值为7 9 7 士4 3 M 。, r 0 . ”3 l 。 这次变质作用强烈地控制 了现今变质岩 的 面貌 。 在条带状含铁建造 中 , 首先对含铁矿物成分发生转变 , 出现了下 列变质矿物组合 矿 物的化学成分见表 2 铁闪石 一石英一 磁铁矿 一 铁铝榴石; 铁闪石 一镁铁闪石一尤 莱辉石斜方辉石类 一 磷灰石; 铁橄榄石 一石英一 铁闪石; 铁闪石和镁铁闪石占铁矿层的矿物含量 6 0 一 7 0沁 , 它们是 原始含铁建造 硅酸盐相和 碳酸盐相经进化变质而成 t5 J .幻 7Fe , Mg 35 140。o H 2 3Fe , Mg 75 1002 2o H 2 45 1 0 2 4H Zo 铁滑 石镁铁闪石石英硅酸盐相 8Fe , Mg C o , 95 10 2 H ZO 一F e , Mg ,5 1002 2O H 2 F e , Mg 5 10 3 scq 镁菱铁矿镁铁闪石斜方辉石碳酸盐相 9Fe , Mg , MnCO 、 95 10 2 H Zo F e , Mg , M n ,siaO22O H 2 锰镁菱铁矿锰铁闪石 F e , Mg , M n 25 10; gCo Z 铁橄榄石碳酸盐相 除铁 闪石 、 镁铁闪石 、 锰铁闪石幻外 , 在铁矿层中还出现了条带状纯橄榄岩 。 用爆烈 法测定铁橄榄石矿物包体的温度是 6巧℃4。 在 硅酸盐相中 , 当温度达到 6 4 0℃ 左右时 , 铁闪石分解 ZFe 7S三5022o H 2 一 7Fe Zsi O; 9 510 ZH ZO 铁闪石铁橄榄石 石英 由此表明 , 该含铁建造已经 历了中高级变质作用 。 这期变质作用对金矿床产生了如 下影响 1参照 B . r . 莫伊辛科 19 7 3 ’ 、 采玉坤 【6, 1 984的实验资料 , 当含金光片加热到 6 0 0℃ 以上时 , 自然金粒明显出现化整为零的趋势 , 可清楚地看到自然金粒崩解现象 , 并 使金 的成 色提高 。 东风山金矿床自然 金粒随着 温度 的升高而越变越细 , 尤其 是被包 在锰 1 19 82 年 5月北京铀矿地质研究所测定 。 2 j r C . K l e j n, 197 6, “前寒武纪某些条带状含铁建造中矿物组合随变质程度 的变化”。 ‘国外地质, , 第 2 期 。 3 据] ,,8年国际矿物协会批准角闪石命名法 。 4 由黑龙江省地质实验室测试 。 5 B . F . 莫伊辛科 , 197 3, 金在热变质过程中的性状 。 王义 文译 。 第 i 期刘静兰 前寒武纪条带伏含铁建造中的金矿床 以东风山金矿床为例 四 、 东风山金矿床的富集条件 如前所述 , 金矿体主要赋存在条带状 含铁建造下部的含锰 、 钻硫 化物矿物相内 。 金 同 铁 、硫、 砷 、 锰 、 钻 、镍、 磷和硼等元素共生 。 金 的富集与硫 、 砷元素密切相关 , 如自然金常常呈 磁黄铁矿 、 毒砂等矿物包体图版 - 7 , 8 或与其连晶 。 另外 , 在该含铁建造及其围岩中 , 都有一定数量 的碳质存在如石墨片 岩 、石 墨大理岩等 。 这些岩石中的碳质 , 可以是金 的吸附剂和有利的沉淀剂 ‘7,。 因此东 风 山金矿床中金与硫 、砷 密切共生 和碳质的存在 , 都是使金富集的有利条件 , 与国外同类 矿床相似 。 硫 、砷 和碳质在金矿床中的地球化学行为 J 已是 人所共知 , 国内外有关报道也 较多 , 本文不加论述 。 此外 , 该矿床金的富集 , 还有两个特殊条件 , 这是区别于国外同类金 矿 床的 。 1 . 原生含铁建造富含锰 、钻 元素 在佳木斯中间地块绿岩带上部岩群中的第二种类型含铁建造中 , 富含有锰 、 钻元素 , 其分布具有区域性 , Mno 含量5一1 9外 , 高 达 3 0多; 钻的 含 量 2 0 。一700ppm , 高达 14ooppm 地壳钻丰度 25P Pm , 可形成钻工业矿体 。 原生锰 、钻 元素 在含铁建 造中有固定 层位 图6 。 岩石具有典型条带 状构造图5 。金与 钻、 MnO 之间 呈正相关关系图 7 。 东风山金矿床2 4劫探线剖面图 水平2一月m垂直 {七- j J l l , 多、281. ZK63 Z K302K9 铁矿层 O 00 硅质层 ‘气尸邻2 0。 2 2 线 ZK 48 东风山金矿床背斜西翼剖面 图 ZJ线 26线 25线 又使6 3 2 K7 d 、 21又62 30线 ZK65 铁铁矿层 层 0 0 0 ., ‘口 护 ,月门刁丫宁 七吃叭 叭叭叼价义鱿劝、个心V‘‘戈受 火,乙、 ‘‘ { { { 缪擎 护一丁 丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁J J J J J J J 。 乡 缪缪 缘缘 矍撇 . . . 硅硅质层层层层层层 睡 耀}金矿体医 翻金的贫矿体二二钻矿体 巨互含锰 、 钻硫化物层 图 6 东风 山金矿床金 、 钻矿体分布图 万19 . 6Dist ribu tionofgo ld an d cobaltor ebod ie s in the D o ngfengshau gold depo sit 地 质学 报 19 8 7 年 C o 〔 pp m J00 J2 00 A ug八 ] 0 00 U n”Un U 0八 n U 甘 R nnJ阳, 200 广. . .l e e e s l l 泞e s e s w e e e 卜e s O 八八七月, Z n甘 ... , 一 一一, 一 ‘一一. . 孟. .. 口一‘ ‘ L , 柞摇 刁1do3 9 3837363534335 柳 p A og 八 n占 .q 场件 l 件 外 扑 | 斗 . 补 扑 砂 63一峨4Q93878410 7 723 73一24584072通/63 样粤 a mp No 图 7 东风 山金矿床 A u 一Co . M 正 10 关系图 Fjg . 7c o仃ejation diag ra mo f A u, e oa nd M no in tho D ong feng shan 90]d depo sit 表 3 单矿物金含量分析结果 * T o ble3Gold eoo ten t s in m ono. 玉。e 了als 63一39 5 70一94 1115 46一472 53一96 心2一65 含锰铁闪石 磁 黄 铁矿 毒砂 辉钻 矿 12 。 50 1 2 。 40 3 。 峪0 5 。 20 l 。 20 86 . 5 金钻矿休 金钻矿 休 金钻矿体顶部 金钻矿体 铁 矿层 金钻矿休 石 石 榴 闪 铝锰锰 铁 * 由黑龙江省地质实验室测试 。 第 1 期刘静兰 前寒武纪条带状含铁建造中的金矿床以东风山金矿床为例 7。 锰铁闪石 、 锰铝榴石 、 辉钻矿等锰 、 钻矿物都是金的 主要载体矿物表 3 。 由这些矿 物组成的容矿岩 石 , 金的含量常常很高 , 可高达5 0 . 679/t。 在条带状含铁建造的下部含锰 、 钻硫化物 矿物相中 , 经常出现大 量的锰铝榴石 、 锰 铁闪石这些 矿物含量占岩石1 0一8 5务 。 少量锰铝榴石在硅酸盐 一 碳酸盐混合相中 , 常 常与铁闪石 、 尤莱辉石该矿物含锰也较高 , 见表 2共生 。 表明锰铝榴石在中高级变质 作用中仍有出现 , 但已不属于正常泥质岩石低级变质作用产物 , 而是对含铁建造原始特殊 环境的一种反映 , 表明有原生锰晕的存在 。 这与澳大利亚布罗肯山前寒武纪铁矿 、 南非开 普省前寒武纪有色金属等矿床相似 。 正像 E . F . 斯塔姆普夫E . F . S t u m n f l , 19 79 ‘ 等人指出那样 前寒武纪含铁建造中出现大 量锰 石榴石是锰的主要载铁矿物 , 则是层 状火山喷气矿床的一种标志 。 关于锰在 火山喷气热液中与金的相互关系及其它地球化学 行为 , 目前研究较少 , 不很清楚 。 参考 R . w . 博伊尔R . w . B o yl e , 1979 关于锰可 以使金富集及其地球化学行为的研究成果 〔7,, 认为在火山喷气热液中 , 可以有锰的各种氧 化物和可溶性离子团存在 , 对金的迁移起重要作用 。 因为锰是一个变价元素 , 价态的改变 可引起离子性质的变化 , 导致其化学性质的规律变化 。 因此也表现在锰的氧化物性质上 , 可由酸性高价态向碱性低价态变化 。 锰的价态改变 , 直接影响它的迁移和沉淀 , 同时 也会 响影到金的迁移和沉淀 。 一般认为金在弱酸性和酸性介质中容易溶解 , 金的络合物如[A u C I ; 〕 一、 〔 A u C 1 21- 等在 弱碱性到碱性介质中不稳定 。 在火山喷气热液中 , 锰对 金的主要影响 , 表现在 锰 的二氧化物和其它氧化物有助于产生氯 。 氯能与 金络合 , 使金活化 , 有利于向含硫高的还 原带迁移 。 就是说 , 在火山喷气热液中 , 含有大量的氯化物如 N 。C l , HC I 等与M no 起 反应后 , 能产生M矛十 , 并能放出氯 。 氯使金成为氯化物络合物而变得活泼起来 , 其反应 式是 4HCI MnO Z 一 M n CIZH ZO C12 A u Zel Z 一 可溶性络合物 , 如LA u CI ; ] - 另外 , 二氧化锰是一种强氧化剂 , 对 金还可起到活性吸附剂作用 , 使金被吸附到各种含水 的锰的氧化物胶体中 。 随着含矿溶液性质的改变 , 高价态锰向低价态锰转化 , 使可溶性 金 还原成金属金进而沉 淀 。 因此锰对金又起到了沉淀剂的作用 。 钻在大多数类型的矿床中与 金伴生 , 但一般仅以痕量或微量出现 。 东风山金矿床如 此富含钻元素 , 这与世界上类似的矿 床相比 , 是很特征的 。 钻 是典型 的地 慢型元素[ 8 ] , 这进 一步说 明了成矿物质来源于火山作用 。 可以清楚地看到该矿床中 ; 辉钻矿包裹自然金 粒 。 钻 与 金之 间的关系目前还不十分清楚 , 但钻对砷有很高的化 学亲合力是众所周知的 。 因 此 , 在火 山喷气热液中 金和 钻的关系是间接的 , 有可能是通 过砷表现出来 。 在岩浆作用 和岩浆期后作用过程中 金和钻显示出相似性状劝 , 在 火山喷气热 液中 , 也可能具相似性 状 。 有实验证明匀 , 在合成钻和铁的砷化物时 , 从含金溶液中 , 可以提取达4 3外的金 。 说 1E F . slumpfl, 2He l‘Paeo B, H 198p, “层控有色金属矿 床周 围的锰晕”。 国外地质科技 , 第2期 。 AHCCC P, 197 8 3同2 o raM 日”H , r . H ., “砷化物建 造的矿床中金和钻矿化的相互关系 ”。 古方译自 峨几。K月a 脚 ro M . 243,N o . 3 地质学报 1987 年 明在硫化物 一 砷化物矿石 结晶时 , 金有可能从溶液中沉淀 。 因此 , 金和 钻矿 化的密切关系 , 是受砷的碱性溶液中金具偏高溶解度控制的 。 这种现象还有待于进一步研究 , 但钻可 以使 金富集的事实是存在的 。 必须指出 , 该矿床富含锰 、 钻元素 , 是金富集的重要特殊条件 , 但不 是唯一条件 。 原生 含铁建造必须含有大量的铁T F e 2 5沁 左右 、硫 1 0外左右以及砷 、 锰 、 钻等多种 元 素时 , 金才可富集 。 2 . 退化变质对金的富集作用 退化变质作用在这 里是指原来已经过中高级变质作用之后 , 随着温度 、 压力的降低和 H刀 , cq 化学势的增高 , 在相对封闭系统的物理化学条件下 , 有 H刃和cq 的参与 , 出现了一组低级变质矿物明显地叠加在高级变质矿物之 上 。 在显微镜下明显地观察到铁 橄榄石的铁闪石化 , 变质铁闪石和镁铁闪石的铁滑石 化和绿 泥石化 , 尤莱辉石的铁滑石 化 锰铁闪石和锰铝榴石的菱铁矿化 和菱锰矿化 , 磁黄铁矿的黄铁矿 化等图版 一4, 5。详 细 研究表明 , 凡是矿体强 烈退化变质的部位 , 尤其是菱铁矿化含 吨 。 , Mno 都较高 , 见 表 4, 金都有明显富集图 8 , 局部地段含金有时高达9 4 . 219/ t 一16 0 4 19 / t 。 表 4 碳酸盐化矿物化学组分分析结果 T 曲 e 4 C 取 em ioal e oo. ti t蟹e nts oft五e o a r bo natized .1〔e 针习s j项序号 { 样品号Mgo 备 注 28 。 77 29 。2 7 31 。 64 3 3 . 85 3 3 . 6 7 其它组分为 CO , 内jlj o”,” 份丹 ,‘ ‘ 了n己 哎 矽沙 . . ⋯ Q U 心J”、J月,户O” 1 ‘‘1 ,妇 OU lj ” 片”,j气J乙妙 3- ⋯ ‘ . 孟no ,口八 凡”声 O 1峪护 O受 2,‘一J  . . ⋯ n”O 产 ZJ 月 , ,1 .. .人, .‘. ,几, .1 一 一”一一 ” jl,”j11lj i人今 ‘自 j 皿 .” 、J 中国地质科学院矿 床地质研究所侧试 退化变质作用使金富集 , 与金的地球化学行为有直接关系 , 而 c o 及Hc o百对 金的 转移起到很重要作用 。 退化变质作用比原来进化变质作用时的温度明显 降低 , c o 。 化学 势随温度降低而增高 , Cq . 易溶于水 _, 产生下列化学平衡 CO H刃二‘‘H声0 3 一 H 十 十HCO百 一 C。里 一 十 ZH 十 _ 对于 重碳酸盐在 金的成矿作用中的作用 , 不容忽视 。 因为几乎所有的重碳酸盐 , 易溶 于水 , 随着温度的降低 , CO 与H ZO 增加 , 则将会提高溶液的酸度 , 从而促进金能 以重 碳酸盐形式在 小范围内活化迁移 。 当 C O 不断增加 , 又不 断形成 HCO丁时 , 有利于金 的不 断活 化迁移; CO , 由于形成HCO了而消耗 , 从不断增加变为不 断减 少 。 当 c o 耗 尽后 , 介质的 p林 可 能变成碱性 , 并使溶液的碱性 逐渐增强 。 然而 , Hco万的浓度与 co ; 一 的浓度相反 , 将随着溶液碱性的增强而降低 , 而 co 孟 一 的浓度则逐渐 增加 。 由于 CO 璧 一 比5 1 0 里 一 活动性强 , 逐渐使金矿 层的硅酸盐如锰铝 榴石及含水硅酸盐如锰铁 闪石不稳定而分解 , 直至形成稳定的碳酸盐矿物含锰 、镁高的菱铁矿, 见 表4 , 和石英等 独立矿物 为止 图版 一4, 5 。 金就是在这样退 化变质作用引起的碳酸盐化过程中迁移 、 沉 淀 、富 集 。 这种碳酸盐 化 , 除了有 c