辽宁小骼子金矿床地质特征及成因分析

辽宁小骼子金矿床地质特征及成因分析

小童家宝金矿床位于辽宁省凤城区。其大部分地层结构位于中国北部地台的北缘和辽东褶皱的中部。矿区出露层主要为大石桥群和盖县群。金矿床主要分布在大石桥群上部和盖县群地层过渡区的层之间滑动过渡区。矿体形状如鳞片和透镜，一般向东西倾斜，倾斜角度约为20。该矿床含矿岩石多种多样,主要为硅化角砾状大理岩、微细粒石英交代岩、变粒岩、云母片岩、蚀变煌斑岩等。目前该矿床已探明金金属储量大于30t,远景储量大于100t。1蚀变作用类型及强度小佟家堡子金矿床一个显著特征是多种岩石类型构成矿体主岩,是同一成矿空间多种类型岩石与成矿流体相互反应的结果,岩性不同,所表现的蚀变作用类型和蚀变强度也显著不同。矿床中的蚀变岩石是历次构造、热事件叠加的结果,虽然很难确定所有蚀变与构造与热事件的对应关系,但可以根据矿化组合及切割关系分为成矿前、成矿期、成矿后蚀变。成矿期蚀变主要表现为硅化、水绢云母-绢云母化、含铁白云石化、硫化物化等。1.1构造带中下地壳结构成矿前的蚀变作用在变粒岩和片岩类岩石中发育,主要有钾长石化、退变质作用(包括变质岩中石榴石、黑云母蚀变为绢云母)。含矿构造带中石榴石云母片岩退变质作用发育,变粒岩中钾长石化明显,主要为微斜长石,格子双晶发育。根据交代残余和交代结构可以建立退变质作用过程的交代反应如下:在煌斑岩中成矿前的蚀变作用也较明显,表现为辉石、角闪石、黑云母等暗色矿物的绿泥石化,其蚀变反应如下:显然,成矿前的蚀变作用使容矿岩石被氧化,从而使硅酸盐中的铁呈氧化物的形式析出,蚀变后的岩石变为一种氧化性的岩石。1.2含矿主岩的特征水绢云母化-绢云母化:蚀变矿物组合为细粒石英+水绢云母-绢云母+少量高岭土,见于碳酸盐岩和变粒岩的基质中以及部分云母片岩中,魏明秀采用全岩X射线法,用绢云母001峰和石英101峰强度测定,矿石中绢云母含量可达到18.9%。镜下观察绢云母常呈细微磷片状,沿层理、片理呈条带状或团块状分布,石英沿层理面和微裂隙生成一些细脉和斑点。与金矿化紧密共生。硅化:不同岩性的含矿主岩,包括变粒岩、大理岩、云母片岩、煌斑岩等,其矿化蚀变岩石中都沉淀了细粒石英,变粒岩、云母片岩和煌斑岩中硅化主要表现为含白云石、细小黄铁矿和毒砂的石英细脉。在碳酸盐岩中,局部注入了大量的热液二氧化硅,形成强烈的硅化带。在永胜西山——杨树露天矿一带形成规模巨大的微细粒石英交代岩;微细粒石英交代岩与大理岩之间为渐变过渡关系,在过渡带硅化为团斑状、细脉状,具多期性特征,至少可以分为三期。早期为隐晶质细粒石英,粒度一般小于0.01mm,呈不规则状、圆粒状,颗粒边缘呈锯齿状、缝合线状,伴随有细小绢云母、粘土矿物形成,此期伴生的硫化物主要为不规则形状的细粒黄铁矿和细小针状毒砂,相伴产出的黄铁矿常见更早期的黄铁矿包边产出。中期石英颗粒较粗,呈柱粒状,结晶较好,伴随有颗粒稍大的毒砂和黄铁矿,还有含铁的白云石形成。晚期石英也呈颗粒较粗的柱粒状,常沿裂隙分布,呈梳状结构,少见硫化物伴生。碳酸盐化:具有多期活动特征,至少可以分为早、晚两期。早期碳酸盐化在变粒岩型矿石和蚀变片岩型矿石中较明显,呈脉状、网脉或沿层理(片理)呈团块和斑点状产出,伴有石英形成,碳酸盐成分为含铁白云石,还伴有毒砂、黄铁矿,形成时间大体与中期硅化相当;晚期碳酸盐化为成矿后的方解石、白云石细脉。2岩屑剖面中岩石地球化学变化特征2.1蚀变的晶及晶体结构变粒岩处于碳酸盐岩与云母片岩的过渡部位,呈薄层状构造,单个层厚度以1~10mm为主,有时达50mm,这种间层状的变粒岩的总厚度5~20m,其厚度变化较大。单层岩性为变质粉砂岩,变泥质粉砂岩、白云石大理岩。主要矿物为石英、绢云母、钾长石、白云石、少量黄铁矿、石墨、磁铁矿等。钾长石格子双晶发育,被绢云母蚀变交代呈不规则粒状,其化学成份几乎为纯的钾长石(表1)。变粒岩型矿石与变粒岩围岩对比研究表明:1)矿石的韧脆性变形明显,特别是顺层理的层间滑动较发育;2)两者毒砂含量明显不同,矿石中细脉状、浸染状细小针状毒砂普遍,而围岩中少见;3)主要载金的微细粒毒砂、细粒它形黄铁矿、含砷黄铁矿与绢云母共生,晚于钾长石化;4)矿石与围岩相比具有较强的微斜长石化、绢云母化和含铁白云石化。变粒岩与变粒岩型矿石地球化学特征对比表明:两者主要元素和微量元素含量均有一定的差别,矿化蚀变后,岩石中Al2O3、CaO、MgO、K2O等氧化物的含量增加,而SiO2的含量降低(表2、3、4),显然是钾长石化、绢云母化和含铁白云石化的结果。Sb、Mo、Sr、(Mn)等微量元素明显的带入,Ti、Cr、V、Co、Ni等铁族元素,以及Cu、Zn、Hf、Nb、Ta、Th、U等亲石元素和稀土元素的含量变化不明显,它们在矿化蚀变过程中没有强烈的带入带出。2.2蚀变片岩与岩石地球化学特征云母片岩型矿石与近矿云母片岩对比表明:1)矿石和近矿围岩水绢云母~绢云母化较强,其中的石榴石变斑晶已交代蚀变为绢云母、水云母集合体,保留石榴石的假象,同时有黄铁矿化。这种导致石榴石绢云母化的蚀变可能是退化变质作用形成;2)两者区别是云母片岩矿石中发育含铁白云石的石英细脉,其中含有颗粒细小的黄铁矿、毒砂。地球化学元素特征对比:蚀变片岩与围岩的微量元素含量差别不大,仅表现为Mo含量增高,Mn、Sr、Sb等有一定程度的带出。因此,矿石与非矿石之间地球化学特征无明显的差别。Ti、Cr、V、Co、Ni等铁族元素,以及Cu、Zn、Hf、Nb、Ta、Th、U等亲石元素和稀土元素的含量变化不明显,它们在矿化蚀变过程中没有强烈的带入带出,Mn、Sr、Sb等元素在片岩蚀变过程中带出,与它们在变粒岩中的带入形成了互补关系(表3、4)。2.3蚀变过程与岩石地球化学特征小佟家堡子矿区从白云石大理岩到强硅化蚀变大理岩大致可以分为4个带:1)未明显蚀变的白云石大理岩;2)细脉硅化带:石英细脉、网脉发育,同时粘土化(主要是绢云母)也较发育;3)强硅化带:石英细脉、网脉非常发育,硅化交代碳酸盐强烈,碳酸盐呈残留的角砾状、孤岛状;4)微细粒石英交代岩带:石英细脉充填和硅化交代均十分强烈,碳酸盐几乎完全被交代,此外局部发育高岭土化及黄铁矿化,含金较高的矿石主要在2)、3)、4)带内。微细粒石英交代岩,硅化大理岩、大理岩的地球化学特征对比:(表2、3、4)1)在蚀变矿化过程中,SiO2强烈带入,CaO、MgO强烈带出。FeO(全铁)的含量有一定程度的增加,反映了硅化、脱碳酸盐化及硫化物化的特征。2)Cu、Pb、Zn等矿化元素在矿化蚀变过程中无强烈的富集,仅Cu的含量有所增加,而Pb、Zn的含量变化较大,表明在金的矿化蚀变过程中Pb、Zn发生了活化,但其沉淀富集的条件与Au不同。3)矿化蚀变岩石与原岩大理岩相比,具有较高的Mn、Sb、Mo含量。在矿化蚀变过程中是被带入。4)大理岩的矿化蚀变过程中,其铁族微量元素含量带入带出不明显。5)稀土元素特征:从大理岩→硅化大理岩→微细粒石英交代岩,岩石稀土元素的含量和配分形式变化不大,总体表现在矿化蚀变过程中比较稳定。只有强蚀变的微细粒石英交代岩(矿石)具有显著的Eu负异常。2.4蚀变过程中微量元素的含量特征与新鲜煌斑岩相比(表5、6、7),蚀变煌斑岩SiO2、CaO、MgO、Fe2O3、FeO等含量变化大,而K2O、TiO2、P2O5等含量较稳定。这与镜下观察到的煌斑岩蚀变主要是碳酸盐化、硅化、水绢云母-绢云母化等是一致的。在这些蚀变过程中,Si、Ca、Mg、Fe等元素有较明显地带入带出。蚀变矿化煌斑岩亲石元素分布趋势与新鲜煌斑岩相比,保留了K、La、Ce、Sn的富集和Nb的相对贫化特征,Ba、Sr变化较大,新鲜煌斑岩Ba、Sr为相对富集,而蚀变矿化煌斑岩Ba、Sr相对贫化。既使亲石元素有强烈带出时,K、P、Ti等元素变化也不大,在蚀变过程中为明显的非活动性。Au、Ag、Zn、Pb、As、W等微量元素在蚀变过程中明显富集,说明在蚀变过程中这些元素被带入(图1)。稀土元素总量呈贫化趋势,但其配分形式、轻、重稀土的比值,轻重稀土本身的分馏程度变化不大,Eu异常略有变化,从弱正异常变为弱负异常。反映了成矿溶液呈还原性的特征。3成矿溶液的特征1)由于小佟家堡子金矿床成矿温度较低,蚀变后的云母片岩其主要元素和微量元素含量变化不大。2)相同的成矿溶液作用于不同的主岩时,元素的带入带出有显著的差别,小佟家堡子成矿溶液与变粒岩、片岩、大理岩相互作用,主要元素和微量元素所表现的带入带出有很大差别。大理岩易于与成矿溶液发生交代作用,其微量元素易于带入带出。大理岩强烈蚀变,而其他岩性岩石蚀变较弱的特征表明了成矿溶液为酸性。3)小佟家堡子金矿不同岩性的容矿主岩在成矿蚀变过程中,Mn、Sb、Mo等元素有非常明显的带入,Ba、Sr、Pb、Zn等元