陕西三家子金矿床地质特征及成因分析

陕西三家子金矿床地质特征及成因分析

1成矿阶段及矿化性质三家子金银位于河北省青龙县以东18公里处。它是该县最大的金矿床。其构造位置处于山海关隆起区马兰峪复式背斜的核部。该矿床产出严格受都山岩体南东侧北东向构造岩浆混杂岩带控制,是都山岩体“金镶边”的重要组成部分。区内出露地层主要为太古界单塔子群三屯营组斜长角闪片麻岩,是矿体的直接赋存围岩。三家子金矿床矿化作用可划分为两大成矿期6个成矿阶段。第一期发生在晚太古代,分两阶段:Ⅰ阶段形成细小石英脉及极少量分散状中细粒黄铁矿;Ⅱ阶段形成中细粒浸染状、细脉状黄铁矿,有微弱金矿化。第二期发生在中生代,是该矿床的主要成矿期,分4个成矿阶段:Ⅲ阶段形成乳白色石英脉及少量粗粒自形黄铁矿,矿化微弱;Ⅳ阶段形成烟灰色石英脉和中细粒半自形黄铁矿,称石英—黄铁矿阶段,是金矿化最主要的阶段;Ⅴ阶段称多金属硫化物阶段,是金矿化的重要阶段;Ⅵ阶段是矿化晚期的一次小脉动,形成石英和方解石细脉。其矿化类型以金属硫化物—石英脉型为主。组成矿石的脉石矿物以石英为主,少量方解石;金属矿物以黄铁矿为主,少量方铅矿、黄铜矿、斑铜矿、闪锌矿,微量辉碲铋矿、硫铋铅铁铜矿及金银系列矿物等。其中石英、黄铁矿是矿床中分布最普遍、含量最多的脉石矿物和矿石矿物。本文将Ⅳ阶段和Ⅴ阶段合称“主成矿阶段”。该成矿阶段的石英、黄铁矿和金银系列矿物是本文的重点研究对象。2矿床矿物学特征2.1石英热光照总积分强度本次测试对象全是三家子金矿床主成矿阶段中的石英,结果见表1。从表1中可看出:三家子金矿床中石英热发光总积分强度普遍较高,变化范围大(2.14～44.2R/mg,平均10.33R/mg);峰类型多为单峰+抬肩,峰位温度集中在245～260°C间,显示了三家子金矿床以中温为主多成矿阶段的特点。2.2成矿阶段特征三家子金矿床主要包裹体类型有单相水溶液包裹体(LH2O)、两相气液包裹体(LH2O+VH2O)、含CO2三相包裹体(LH2O+LCO2+VH2O)和富两相包裹体(LCO2+VCO2)。其中,前二者散见于各个成矿阶段,后二者常见于第一成矿阶段。三家子金矿床石英包裹体均一温度值见表2。根据不同成矿阶段中成矿温度和石英包裹体特征的不同,平均值为297°C、219°C、270°C、279°C、275°C、222°C、295°C、266°C的石英包裹体均一温度反映了三家子金矿Ⅳ、Ⅴ成矿阶段时的特征。据张文淮的分类,三家子金矿为中温热液矿床。2.3矿化过程及矿物质特征热电性是金属或半导体矿物固有的特性,其导电类型可分为电子型和空穴型,即N型和P型。通常热电系数(热电动势率а)为正值时属P型导电,负值时为N型导电。对黄铁矿而言,当Co、Ni、Cu、Zn等以类质同像进入黄铁矿中时会导致硫亏损、铁过剩,黄铁矿往往显示电子导型,即N型;当黄铁矿中进入As、Sb、Te等杂质时会导致铁亏损、硫过剩,黄铁矿多显示空穴导型,即P型。一些学者研究认为:对各种热液矿床来说,由于挥发分硫、砷等多聚集在矿体的顶部,因而在矿化空间上矿体上部和顶部的黄铁矿导型表现为P型,а为正值;矿体中部显示N-P型和P-N型,а为低正值或低负值;矿体下部显示N型,а为高负值;在矿化早期阶段温度较高条件下形成的黄铁矿主要出现电子导型,а值离散范围大时,成矿阶段叠加可能性较大;晚期阶段低温条件下形成的黄铁矿主要出现空穴导型,а值离散范围小时,后期叠加程度降低。表3是三家子金矿床不同中段的13个黄铁矿样品进行热电性测试的结果。其中,所用的黄铁矿标本及薄片均未见环带构造,且所用样品均为主成矿阶段的黄铁矿颗粒。从表3中结果可看出:(1)除了少数颗粒为正的热电动势外,大部分颗粒为负值;所有样品的热电系数均为负值,变化范围在-74.57～-282.21μN/°C之间,剔除一个最大值和一个最小值,极差为109.21,离散范围较大,主要集中在-150～-215μN/°C。根据辽宁地质实验研究中心划分的方案,三家子金矿床黄铁矿的热电场均为N型,表明三家子矿床遭受到一定程度的剥蚀;同时反映了Co、Ni含量较高,硫有一定程度的亏损,与热液成因有关。(2)不同中段中不同程度P型导型的出现,特别是三家子矿床深部中段部分P型的出现,预示着矿床深部成矿可能仍有一定的远景。这与该矿床元素地球化学特征所指示相一致。目前,在开采过程中该矿床已达到第九中段以下,前景很乐观。2.4成金矿床中金的矿物成分及成因三家子金矿床金银系列矿物多以独立矿物产出,主要为自然金和银金矿,次为自然银、金银矿及少量辉银矿与微量碲金银矿、а-汞金银矿。镜下观察:三家子金矿床中金银系列矿物形态主要有粒状、叶片状、三角状等;载体矿物主要有黄铁矿和石英,次有黄铜矿、辉碲铋矿、闪锌矿、方铅矿等;多为可见金,粒径多在0.01～0.1mm。根据金银系列矿物产出部位及与载体矿物的关系,可将其赋存状态分为3类:包体金、裂隙金、晶隙金或粒间金。三家子金矿床中主成矿阶段金属矿物电子探针分析结果见表4。从表4中可看出:三家子金矿床中金银系列矿物Au的百分含量为77.23%～88.51%间,平均82.78%;Ag含量在9.66%～21.91%间,变化较大。在金银系列矿物纯度与温度关系图中,三家子金矿床的投点均落入中温区(图1)。三家子金矿床中,金银系列矿物除了Au、Ag外,还有较多的微量元素。Fe、Co、Ni、Cu、Zn、As、Sb、Se、Te等在金银系列矿物中分配极不均匀,但与金没有表现出明显的相关性。三家子金矿床中金的成色见表5:①三家子金矿床中金的成色在778.999～901.599间,变化范围较大,平均837.847。在金成色与成矿温度关系图解上(图2),反映出三家子金矿床中金银系列矿物形成的温度范围较宽。②三家子金矿床中不同载体矿物中金银系列矿物金的成色也不同。赋存在石英中的金银系列矿物金成色高达901.599,可能与多阶段成矿过程中金银系列矿物经过了充分的改造与净化有关,黄铁矿与多金属硫化物阶段中金银系列矿物成色在778.999～820.069间,反映了温度逐渐降低过程中,银的浓度逐渐增加。③金矿床中金银系列矿物成色也能反映其形成的深度,成色越高,形成的深度越大。据统计资料,世界5个典型中深成金矿床中金银系列矿物金成色平均为880.6,4个浅成金矿床中金银系列矿物金的成色平均为760。与国外不同深度典型金矿床相比,三家子金矿床基本处于中深成矿环境。3矿床成因标志通过上述分析,三家子金矿床中矿物学特征明显,如石英的热发光性、黄铁矿的成分与热电性、金银系列矿物的成分与成色等,可为判别矿床成因、矿床勘查与评价等提供标志。(1)黄铁矿热电性显示为N型热电场,说明