福建碧田金矿床冰长石特征及其意义.doc

华 东 地 质 学 院 学报Jo u rn a l o f E a st C h in a Geo lo g ica l In st itu te第 21 卷第 4 期1998 年 12 月V o l. 21 N o. 4Sum64福建碧田金矿床冰长石特征及其意义3刘晓东黄铁心(华东地质学院应用技术研究所, 江西省临川市, 344000)摘 要 电子探针、扫描电子显微镜、X 射线衍射等测试方法的应用, 揭示了碧田金矿床冰长石的存在及其矿物学特征。 冰长石的存在及其它地质证据, 说明碧田金矿床属于冰长石2绢云母型浅成 低温热液贵金属矿床, 与附近产出的紫金山酸性2硫酸盐型铜金矿床成因类型不同。 两种端员类型浅成低温热液贵金属矿床产于同一地质环境, 这在我国是第一个实例。关键词 冰长石; 低温热液; 金矿床; 碧田; 福建分类号 P 578. 968; P 618. 51浅成低温热液贵金属矿床是世界范围内最重要的贵金属矿产资源之一。 一般划分为冰长石2绢云母型和酸性2硫酸盐型两种端员类型矿床1 。 90 年代初, 我国报导了首例大型酸性2硫 酸盐型紫金山铜金矿床2 。距该矿床以西仅 3 km 的碧田金矿床处于相同的地质环境, 但其矿 化特征与紫金山矿床不同, 冰长石化与矿化关系密切, 含矿石英脉或硅化带中普遍存在着冰长 石。作者借助电子探针 (E PM A )、扫描电子显微镜 (SEM ) 和 X 射线衍射仪 (XRD ) 等手段, 进一 步揭示了冰长石的矿物学特征, 这是我国东南部有关浅成低温热液贵金属矿床冰长石研究第 一份较详细的研究结果。冰长石的确定, 表明碧田金矿床应属于浅成低温热液贵金属矿床的另一端员类型 冰 长石2绢云母型。碧田和紫金山两种端员类型矿床产出空间相近、成矿地质环境相同, 它启发人 们进一步扩大了浅成低温热液贵金属矿床的找矿思路。地质背景碧田金矿床位于福建省上杭盆地北部、距紫金山酸性2硫酸盐型浅成低温热液紫金山铜金 矿床西部约 3 km 。盆地基底及其外围由海西- 印支至燕山早期中粗粒和细粒花岗岩组成。盆 地盖层由一套总厚度大于 3 000 m 的白垩纪中酸性火山熔岩及火山碎屑岩组成, 其中石帽山 群下组粗安岩和英安岩以及上组流纹岩、熔接凝灰岩在该区出露面积最广。区内火山期后热液 隐爆角砾岩发育, 为多期次气液隐爆作用的产物。 热液隐爆作用对岩性虽无选择性, 但以粗安 岩及英安岩最为发育, 且与 A u , A g 矿化关系密切。矿床构造以盖层中北西向断裂构造及基底1收稿日期 19982102073 中国国家黄金管理局和日本科技厅资助项目 (972F TO 2125)北东向深断裂为主要表现形式。矿化多产于两组断裂的交汇部位, 矿化作用受基底及火山岩盖层之间及不同层位界面之间产状平缓的滑移断层控制。矿区内围岩蚀变发育, 不同矿化阶段围岩蚀变特征不同。主要表现为矿化前期的区域性绢云母化; 成矿期的冰长石化和绢云母化; 成矿后期的碳酸盐化以及贯穿整个矿化过程的硅化。勘探结果表明, 金、银、铜矿化, 具有垂直分带特征。 上部为粗安岩和热液隐爆角砾岩中的金、银、铜矿化, 以金矿化为主; 下部为基底花岗岩中的铜、银、金矿化, 以铜矿化为主。 矿体多呈似层状、透镜状, 以含矿石英脉及细网脉的形式产出。主要成矿期矿石矿物, 由自然金、自然银、银 金矿、螺硫银矿2辉银矿、马硫铜银矿、硫铋银矿以及 C u , F e, P b , Zn 的硫化物和 C u 的硫酸盐组 成; 脉石矿物以石英、玉髓、冰长石、磷灰石、绢云母、碳酸盐及少量重晶石等为主。冰长石与金、银矿化关系密切, 金矿化仅限于冰长石化范围内。在含金、银石英脉或硅化带 中, 凡有金、银矿物出现, 就有冰长石存在, 两者是密不可分的。 所以, 冰长石是与金、银矿物密切共生的特征矿物, 也是确定碧田金矿成因类型的关键因素。2 冰长石的矿物学特征2. 1 冰长石的产状碧田金矿冰长石主要以两种形式产出。 第一种形式是产于粗安岩或隐爆角砾岩中含金石 英细脉内的冰长石, 呈细小的自形晶、半自形晶体 ( 0. 01 0. 1 mm ) , 沿石英细脉的两壁分布,冰长石与围岩接触 (照片 1 和 2)。这说明冰长石结晶略早于石英及脉体中其它矿物。在石英脉中, 冰长石具不均匀分布的特点, 一般占矿物总量的 1% 5% 。单偏光镜下冰长石呈透明的菱 形晶体, 其负突起的特征区别于石英等其它矿物; 正交偏光镜下呈 I 级灰或灰白干涉色。 第二 种 形式是产于花岗岩中含矿石英脉或硅化带 内 的 冰 长 石。 以 细 小 的 菱 形 自 形 晶 ( 0. 010. 05 mm ) 呈弥漫状分布于石英颗粒间或充填晶洞 (照片 3 和 4)。其光性特征与第一种形式的 冰长石相同。 第二种形式的冰长石往往不同程度地被绢云母所交代。2. 2 冰长石成份特征作者选择了有代表性不同产出形式的冰长石样品, 利用 J EOL - 6821M 型电子探针, 对冰 长石进行了详细的成分分析。 分析测试条件及定量分析结果列于表 1。表 1 结果表明, 第一种产出形式的冰长石 N a2O 含量低, 略富 S i2O , 而第二种产出形式的 冰长石, N a2O 含量为 0. 14 w (B ) 0. 27 w (B ) % , 略贫 S i2O 。以 K ( A lS i3O 8 ) 为标准结构式, 根据定量分析结果, 得出两种形式冰长石的平均结构化学式分别为:K (0. 968) A l(0. 987) S i(3. 017)O 8 和 K (0. 933) , N a (0. 018) , A l(1. 000) , S i(3. 011) , O 8将碧田金矿不同产出形式冰长石的平均成份与其他地区冰长石 ( 表 1 中 S 和 D ) 3, 4 主要 成份相比, 碧田金矿冰长石以贫 N a2O , 略富 S i2O 和 K 2O 为特征 (图 1)。2. 3 冰长石的显微形态特征利用 J EOL J SM - 6301F 电子显微镜结合能谱系统, 对冰长石的显微形态进行了系统观 察。冰长石的二次电子图像表明, 由于其110面特别发育, 冰长石主要以菱形板状晶体与石英交生或充填于石英颗粒间 (照片 5)。 绢云母化的冰长石, 在晶体表面往往有很多浸蚀凹斑 ( 照 片 6) , 说明绢云母交代的冰长石局部溶蚀, 但仍保存其完整的自形晶形态。粗安岩中冰长石 (A D ) 沿石英细脉 (Q ) 的两壁分布The a d u la ria in t ra c hya nd e s ite(p la in lig h t)单偏光, 标尺: 0. 2 mm照片 2 粗安岩中冰长石 (A D ) 沿石英细脉 (Q ) 的两壁分布P ho to 2 The a d u la ria in t ra c hya nd e s ite(c ro s s e d p o la rize d lig h t) 正交偏光镜下冰长石呈 I 级灰或灰 白干涉色, 干涉色比石英低照片 1P ho to 1照片 3 产于花岗石中呈弥漫状分布的菱形板状冰长石 (A D )P ho to 3 The d iam o nd 2p la te a d u la ria e x is t ing in g ra n ite w ith the d is t rib u t io no f d iffus io n (p la in lig h t)冰长石呈特征的负突起, 具不同程度的绢云 母化 (SE ) , 单偏光, 标尺: 0. 1 mm照片 4 产于花岗石中呈弥漫状分布的菱形板状冰长石 (A D )P ho to 4 The d iam o nd 2p la te a d u la ria e x is t ing in g ra n ite w ith the d is t rib u t io n o fd iffus io n (c ro s s e d p o la rize d lig h t)正交偏光镜下冰长石呈 I 级灰 或灰白干涉色照片 5 冰长石的扫描电镜二次电子图像P ho to 5 The s e c o nd a ry im a g e o f s c a nn ing e le c t ro n ic m ic ro s c o p e fo r a d u la ria冰长石 (A D ) 以菱形板状晶体充填于石英 (Q ) 颗粒间, 标尺: 10 m照片 6 冰长石的扫描电镜二次电子图像P ho to 6 The s e c o nd a ry im a g e o f s c a nn ing e le c t ro n ic m ic ro s c o p e fo r a d u la ria冰长石 (A D ) 被绢云母交代后具浸蚀凹斑, 标尺: 5m表 1冰长石电子探针定量成分分析结果 Ta b le 1 Q ua n t ita t iv e A na ly s is re s u lts o f A d u la r ia b y e le c t ro n M ic ro p ro b e w (B ) % 样品号B 4- 1B 4- 2B 27- 1B 27- 2B 27- 3SDS iO 266. 0564. 5964. 7364. 7265. 9863. 5164. 28A l2O 318. 0618. 3618. 4918. 1518. 5318. 9919. 19N a2O0. 0016. 14100. 250. 0316. 7299. 700. 2716. 1999. 680. 1415. 9798. 980. 2416. 51101. 261. 3415. 1398. 960. 9215. 3099. 69K 2O总量以 8 个氧为参照的阳离子数S iA lN a3. 0343. 0002. 9973. 0313. 0052. 9662. 9750. 9751. 0001. 0061. 0000. 9951. 0421. 0400. 0000. 0000. 0220. 0110. 0220. 1120. 083K0. 9480. 9890. 9560. 8820. 9620. 9020. 906总数(K + + N a+ )4. 9574. 9894. 9814. 9244. 9845. 0225. 0040. 9480. 9890. 9780. 8930. 9841. 0140. 989电子探针: J EOL -8621 M ; 电压: 15 kV ; 电流: 1x 10- 9A ; B 4: 样品取自 5106 钻孔, 产于粗安岩第一种形式的冰长石; B 27: 样品取自 8102 钻孔, 产于花岗石中第二种形式的冰长石; S: 产于瑞典 Se lk ingen 地区的冰长石 ( 转引自国际数据中心 ICDD 资料, Kahm a r e t a l. , 1997 ) ; D : 产于瑞典 Go t th a rd 地区的冰长石 ( 转引自D ee r e t a l. , 1992 )2. 4冰长石的 x 射线衍射数据冰长石是钾长石的低温变种, 一般属单斜晶系。 但因成矿环境不同, 某些冰长石具有由单 斜晶系向三斜晶系转化的特征。 利用理学 R o to f lex X 射线衍射仪, 对碧田金矿冰长石进行测定, 其 2扫描范围为 3 70, 扫描速度为 4m in。 对冰长石而言, 2介于 20 36之间的特征X 射线, 是确定冰长石晶体结构的关键性参数5 。所以, 具体测试过程中, 2在 20 36范围的 扫描速度为 2m in。该范围内的粉晶 X 射线参数列于表 2。其中碧田冰长石由 x 射线衍射谱线的 h k l 参照 ICDD 冰长石资料确定。表 2冰长石粉晶 X 射线参数Ta b le 2 X 2ra y P ow d e r D iff ra c t io n D a ta o f A d u la ira碧田冰长石样品ICDD 冰长石数据d 值I I od 值I I oh k lh k l3. 934161113. 94161113. 76980130-13 1-11 22203. 7780130-13 1-11 22203. 618163. 61163. 466453. 47453. 3141003. 311003. 232650023. 24650022. 998501312. 992501312. 90330022041-13 2-24 12. 90130022041-13 2-24 12. 7632. 57820302. 7692. 5712030衍射仪: 理学 Ro to f lex; 铜靶 = 1. 541 810- 10; , 2: 20 36; 速度; 2m in表 2 结果与国际衍射数据中心发表的冰长石的特征 X 射线衍射参数一致。所有样品中冰长石 (131) 面的 2角均为 29. 8左右, 且衍射图谱在该 2值表现为单峰特征, 说明碧田金矿的 冰长石均属单斜晶系, 未向三斜晶系转化, 是低温条件下快速结晶的产物6 。3冰长石存在的意义浅成低温热液贵金属矿床, 一般划分为冰长石2绢云母型 ( 或称低硫型) 和酸性2硫酸盐型(或称高硫型) 两种端员类型1, 7 。 两种端员类型矿床在围岩蚀变类型、矿物共生组合等方面特征虽然不同, 但划分两类型矿床的关键性标志, 就是确定冰长石的存在与否。只要出现冰长石, 且冰长石与贵金属矿化关系密切, 就可定为冰长石2绢云母型; 而所有酸性2硫酸盐型浅成低温 热液贵金属矿床均不出现冰长石。作者曾于 1996 年初步提出, 碧田金矿含有冰长石。 本研究结果进一步证实了碧田金矿床 冰长石的存在, 揭示了其矿物学特征。结合碧田金矿其他方面研究成果, 如: 成矿温度为 151243 , 成矿流体为低盐度, 无硫砷铜矿和明矾石 ( 酸性2硫酸盐型矿床特征矿物) 出现等, 说明碧田金矿属冰长石2绢云母型浅成低温热液贵金属矿床, 与紫金山大型酸性2硫酸盐型铜金矿床成因类型不同。 两种端员类型矿床产于同一地区, 这在我国尚属首例。 虽然全球范围内也有两种端员类型矿床产于相近空间的实例, 如美国 L ak e C ity 地区、日本M im am i K ayab e 地区等, 但通常认为两类矿 床形成于不同的热液体系, 除时空 关系外, 两者无明显的成因联系8 。 最新的研究资料, 如波利维亚 A lt i2p lano 地 区 和 加 拿 大 M o u n tSk u k um 地 区 的 研 究 结 果 认 为, 如 果 两 种 端 员 类 型 矿 床 产 于 同 一 地区, 又具相似的成矿地质条件, 这可 能预示着一个岩浆2浅成低温热液 的演化和转换过程9, 10 。 碧田冰长石2绢云母型和紫金山酸性2硫酸盐 型两种类型浅成低温热液贵金属矿床, 在空间上相距仅 3 km , 产于同一地质环境, 但两者的成矿机理及其成因上的联系, 尚须进一步深入 研究。图 1 碧田金矿床冰长石成份特征及其与其它地区冰长石成份的比较The C om p o s it io n c ha ra c te ris t ic s o f A d u la ria f rom B it ia nF ig u re 1d e p o s it a nd the C om p a ris o n w ith the C om p o s it io ns o f A d u la ria f rom O the r O c c u rre nc e sB 4: 样品取自 5106 钻孔, 产于粗安岩第一种形式的冰长石; B 27: 样品取自 8102 钻孔, 产于花岗石中第二种形式的冰长石; S: 产于瑞典 Se lk ingen 地区的冰长石 ( 转引自国际数据中心 ICDD 资料, Kahm a r e t a l. , 1997 ) ; D : 产于瑞典 Go t th a rd 地区的冰长石 ( 转引自 D ee r e t a l. , 1992 )结论( 1 ) 碧田金矿床含矿石英脉 或硅化带中普遍含冰长石, 且冰长 石与金、银矿化关系密切。( 2 ) 冰长石的存在证明碧田 金矿属冰长石2绢云母型浅成低温 热液贵金属矿床。4( 3 ) 碧田金矿床成因类型的确定, 不仅丰富了我国浅成低温热液贵金属矿床类型, 而且扩大了在碧田2紫金山地区的找矿思路。 两种类型共存的实例, 对指导浅成低温热液贵金属矿 床的找矿, 具有重要的意义。所有测试工作由第一作者在日本动燃团人形佧事业所完成, 对该事业所提供的各项测试条件在此表示衷心的感谢。参考文献1H ayba D O , B e th k e P M , H ea ld P and Fo ley N k. 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