金廠金礦18號礦體蝕變礦物學特征及成因分析

金廠金礦18號礦體蝕變礦物學特征及成因分析

金廠金礦位于黑龍江省東南部東寧縣。該礦床發(fā)現于20世紀60年代,武警黃金地質研究所和武警黃金第一總隊在此開展了一系列的找礦勘探和科研工作,迄今查明儲量超過50t,是中國大型金礦床之一。該區(qū)區(qū)域地質工作程度相對較高,但因18號礦體為隱伏礦體,尚待開展深入研究。有關該礦體的熱液蝕變特征及與熱液蝕變相關的研究主要是近幾年才開展,但對蝕變與礦化之間的關系并沒有進行深入研究,從而制約了該區(qū)深部和外圍的找礦進程。短波紅外光譜技術已經在地質領域廣泛應用,一般能測出的波長范圍為1300～2500nm,也就是位于短波紅外區(qū)。由于羥基、水、碳酸鹽以及Al-OH、Mg-OH和Fe-OH等對短波紅外光十分敏感,當短波紅外光照射到這些礦物表面時,會產生特征的吸收光譜。通過對波譜波長位置、深度和寬度的測量,可以獲取蝕變礦物種屬、組分和主要金屬元素比值等方面的信息。本文通過對金廠18號礦體礦石物質宏觀-微觀特征的鑒定和分析、短波紅外光譜測試,來歸納蝕變礦物特征,總結賦礦圍巖蝕變與礦化關系。1礦區(qū)地質特征金廠金礦位于黑龍江省東寧縣金廠鄉(xiāng)東南側,太平嶺成礦帶金廠銅金成礦亞帶內,是近年來發(fā)現的大型斑巖型金礦床之一。大地構造上位于北方造山帶東部之松嫩地塊,北鄰佳木斯、興凱地塊,西南為華北地塊(圖1)。次級構造單元位于太平嶺隆起與老黑山斷陷接合部位。區(qū)內構造、巖漿活動十分強烈,形成中生代構造ue001￣巖漿活化區(qū),是金成礦有利環(huán)境。北東向的綏陽深大斷裂及北東ue001￣北北東向的褶皺奠定了本區(qū)構造的基本格局,發(fā)育太平嶺復背斜,其軸向為北東向,貫穿整個區(qū)域,長達上百公里。出露地層主要有下元古界、上古生界、中生界和新生界,其中上古生界石炭ue001￣二疊系和中生界侏羅系、白堊系最為發(fā)育。礦區(qū)內大面積分布了印支-燕山期中酸性侵入巖,僅在礦區(qū)外圍出露上元古界黃松群變質巖系地層,礦區(qū)及其外圍零星出露中ue001￣上侏羅統(tǒng)屯田營組火山巖系地層。區(qū)域內侵入活動強烈,以中深成、中酸性的花崗巖類為主,可劃分為印支期、燕山期兩個侵入旋回。巖漿巖侵入順序為:(1)印支早期閃長巖、輝長巖;(2)印支晚期ue001￣燕山早期斜長花崗巖、花崗閃長巖ue001￣文象花崗巖;(3)燕山中期中細粒花崗巖;(4)燕山中晚期花崗斑巖ue001￣爆破角礫巖;(5)燕山中晚期閃長玢巖ue001￣爆破角礫巖。礦區(qū)內現已發(fā)現大小金礦體幾十個,通過研究表明,礦化類型主要包括隱爆角礫巖型、環(huán)狀放射狀裂隙充填型和巖漿穹隆型。巖漿穹隆型礦體為本文重點研究礦體,資源量占總資源量的20%,為隱伏礦體。金礦石硫化物含量較高,屬富硫化物礦石,按照其產狀、礦物組合及結構構造,可將金礦石分為四種類型:角礫巖型礦石、石英ue001￣黃鐵礦脈型礦石、蝕變巖型礦石以及多金屬硫化物石英脈型礦石。18號礦體既存在蝕變巖型礦石,也存在石英ue001￣黃鐵礦脈型礦石和多金屬硫化物石英脈礦石,礦石中硫化物礦物主要為黃鐵礦,黃鐵礦細網脈越發(fā)育,其規(guī)模越大、品位越高;脈石礦物主要為石英和長石,其次為角閃石、黑云母、綠泥石、綠簾石和碳酸鹽礦物等。2圍巖侵蝕特征2.1蝕變巖芯組織特征礦區(qū)圍巖蝕變現象廣泛發(fā)育,綜合前人[4,5,9,11,12,13,14,15]研究可知,本區(qū)花崗巖類巖石以鉀化、絹英巖化為主,疊加黃鐵絹英巖,偶見泥化;而閃長巖以青磐巖化為主,疊加硅化。作者對18號ZK0003、0306、0015、0303、0412、04ue001￣1、16、17、1131、1523等10個鉆孔巖芯(圖2)進行取樣觀察,結合室內顯微鏡下鑒定,可知本區(qū)蝕變類型主要有鉀化(紅化)、硅化、絹云母化、黃鐵礦化、高嶺石化,其次為碳酸鹽化、綠泥石化和黃鐵礦化。鉀化(紅化):熱液活動早期在花崗閃長巖中所發(fā)生的面型交代熱液蝕變作用。多沿著斷裂及裂隙呈帶狀分布,尤其是在斷裂帶附近,可見到團塊狀紅色鉀長石。顯微鏡下鉀長石呈短柱狀、板狀,多為不規(guī)則的粒狀,可見卡式雙晶,赤鐵礦或褐鐵礦呈斑點狀賦存在鉀長石上,這是由于表生氧化作用造成的,使得巖石在宏觀上看起來偏紅,形成我們所說的紅化現象。硅化:圍巖中石英或隱晶質二氧化硅含量增加的一種蝕變作用。鉆孔巖芯宏觀上的硅化主要表現為團塊狀、脈狀石英產出,硅化較強時,石英呈脈狀充填或交代圍巖,有時呈晶簇狀,這類石英顆粒較大,局部可見與黃鐵礦伴生。顯微鏡下石英呈細小粒狀集合體沿礦物的解理、微裂紋交代充填。絹云母化:常伴隨有石英和黃鐵礦的產生,因而可稱為絹英巖化,若黃鐵礦含量超過5%時,則稱為黃鐵絹英巖化。絹云母化是一種面型中溫熱液交代蝕變,主要蝕變礦物是絹云母(即細小鱗片狀白云母)。鏡下可見絹云母交代黑云母、斜長石、鉀長石,并充填在長石、石英等礦物的顆粒間。黃鐵礦化:主要出現在黃鐵絹英巖、石英ue001￣黃鐵礦、碳酸鹽ue001￣多金屬硫化物三個階段,呈浸染狀、脈狀和團塊狀產出。圍巖中黃鐵礦以浸染狀為主,晶型較為完好但含礦性不高,與絹云母共生;其次以細脈狀為主,寬約0.1～10mm,沿巖石的節(jié)理或裂隙發(fā)育,多為它形且含礦性較高。高嶺土化:在破碎帶最為發(fā)育,以高嶺石和蒙脫石類礦物為主,主要是長石的蝕變產物。從鏡下觀察可知,鉀長石表面常被高嶺土化,蝕變強烈時巖石中的鉀長石和斜長石幾乎全部被高嶺土化并形成其假象。常與絹云母化、碳酸鹽化等蝕變疊加在一起。綠泥石化:綠泥石主要由富含Fe、Mg的硅酸鹽礦物經熱液交代蝕變而成,也可由熱液帶來Fe、Mg組分并與一般的鋁硅酸鹽礦物交代反應而形成。本次鏡下很少發(fā)現綠泥石,主要為切片位置原因。通過觀察巖芯可看到,綠泥石主要呈細網脈狀穿切石英,與黃鐵礦共生。碳酸鹽化:主要蝕變礦物為方解石。方解石常呈不規(guī)則團塊狀產出,通常與綠泥石共生,在巖石裂隙處也可見碳酸鹽細脈交切早期的硅化和絹云母化。鏡下方解石顆粒較大,通常與綠簾石共生,周圍有時可見石英顆粒和暗色金屬礦物。對這幾種蝕變類型的觀察可見,鉀化一般分布在花崗巖中,鉀長石多呈脈狀、片狀分布,尤其是在斷裂帶,發(fā)育比較強烈,蝕變作用時間最早。硅化在本礦區(qū)發(fā)育很廣,幾乎每種賦礦圍巖都遭受了不同程度的硅化作用,蝕變時間晚于鉀化。綠泥石化在閃長巖中發(fā)育,與硅化同期形成。絹云母化在礦區(qū)內也廣泛發(fā)育,與石英、黃鐵礦共生,形成絹英巖化,在空間上呈帶狀產出,晚于硅化。高嶺土化常疊加絹云母化、碳酸鹽化。碳酸鹽化往往疊加在已硅化、絹云母化的巖石上,是熱液最后一期蝕變活動作用?？傮w來說,圍巖蝕變發(fā)育順序從早到晚為:鉀化、硅化、綠泥石化、絹云母化、碳酸鹽化、高嶺土化。2.2蝕變分帶剖面的提出根據對上述10個鉆孔的野外巖芯蝕變特征和顯微鏡下蝕變礦物特征觀察,將本區(qū)蝕變礦物組合劃分為:鉀化=鉀長石化+硅化±黃鐵礦化;青磐巖化=綠泥石化+綠簾石化±黃鐵礦化±碳酸鹽化;絹英巖化=絹云母化+硅化±黃鐵礦化;泥化=高嶺石化±絹云母化±硅化±黃鐵礦化。以鉀化為主的巖石整體上呈紅色,以青磐巖化為主的巖石則明顯呈青灰色,以絹英巖化為主的巖石顏色上隨著蝕變強度的加深從淺黃到黃綠色。為了表示蝕變作用在空間上的組合分帶特征,將這10個鉆孔平移到一個方向上,根據各鉆孔巖芯的巖石顏色、蝕變礦物組合以及已劃分出來的蝕變分帶組合特征,作出了一個蝕變分帶圖(圖3),這個剖面圖只能反映出蝕變分帶的垂向性特征。從圖3中可以看出,鉆孔蝕變作用分帶性很明顯(圖中用虛線劃分出蝕變帶),從底部到頂部分別發(fā)育鉀化帶、絹英巖化帶和青磐巖化帶,但是各蝕變組合帶的強度和規(guī)模有所不同,各蝕變相帶之間的界限也不是絕對的,而是有一定的漸變過渡關系。蝕變作用非常強烈的地方疊加泥化,巖石呈灰白色,粘土狀,這些區(qū)段是良好的礦化帶。根據以上作出的蝕變分帶剖面圖,聯系各個鉆孔的空間位置,選取一條方向線,使得這10個鉆孔與這條線之間的距離和最小,然后將各鉆孔投影到這個方向線上,作出蝕變分帶在空間分布狀態(tài)上的示意圖,即蝕變分帶剖面示意圖(圖4)?？傮w上來說,本礦體在垂向上存在較為明顯的蝕變分帶現象,從上往下依次發(fā)育青磐巖化、絹英巖化和鉀化。這種分帶現象與典型的斑巖型礦床的垂向蝕變分帶特征相同,這也就進一步說明了該礦床屬于斑巖型蝕變礦床。圖4可以清楚地看出,在絹英巖化帶內礦體較為集中,一般蝕變越嚴重,金品位越高(圖4中黑色圓點表示礦體位置),也就是說,絹英巖化蝕變強烈與否,與金礦化關系最大。3在熱液雕刻帶中，波長紅外光譜特征3.1測定條件與原則短波紅外(SWIR)光譜礦物測量技術由高光譜遙感技術發(fā)展而來,主要應用于光譜礦物測量。澳大利亞IntegratedSpectronicsPryLtd公司生產的便攜式短波紅外光譜礦物測量儀(PortableInfraredMineralAnalyzer,以下簡稱PIMA),是目前使用最廣泛的測試儀器。PIMA測量工作包括野外樣品的采集、現場測量和數據處理與解譯3個環(huán)節(jié)。盡管PIMA測量可以采用多種多樣的介質,但根據本次工作的性質,均采集巖(礦)石樣品進行測量。采樣原則是,以一定點距(一般3m間距,在蝕變較強地區(qū)可加密至1～2m進行),測量分別以鉆孔巖芯為對象,另一個原則是,盡量使所采樣品具有代表性。PMIA測量獲得的是礦物光譜曲線,蝕變礦物識別是在PimaView3.1軟件支持下自動進行的。對識別出的蝕變礦物,可對其進行礦物種類的統(tǒng)計,歸納出礦區(qū)出現的主要礦物,并與礦物蝕變和礦體進行對比分析,根據蝕變礦物及其組合的空間分布特征,可分析蝕變作用產生的礦物組合特征,進行蝕變分帶,總結蝕變與礦化間的關系及規(guī)律。3.2測試結果和解決方案3.2.1pima儀測礦物是否為硬石膏筆者對以上10個鉆孔進行了野外巖芯取樣,并對其進行了PIMA測試,共測試樣品979塊。結果表明,識別出的礦物共有26種,蒙脫石、埃洛石、硬石膏、伊利石、白云母、高嶺石在其中分布最廣泛(表1)。從表1可見,硬石膏含量較大,但野外觀察未見硬石膏,而本區(qū)賦礦圍巖主要為花崗巖類,也就是說該區(qū)域的石英含量較多,作者就大膽猜測此處PIMA所識別出的硬石膏會不會就是石英?為了驗證這一猜想,作者將一塊純凈的石英放在測試口處,PimaView3.1識別出的礦物譜線顯示為100%硬石膏;作者再將其他純凈單礦物靠近測試口,儀器識別為其他礦物。由于PIMA測試儀的使用范圍有限,它只能識別包括羥基、水、碳酸鹽、氨基、Al—OH、Fe—OH、Mg—OH的礦物,而石英中不含這些成分,故PIMA儀識別不出。由于本礦區(qū)以花崗巖為主,選取樣品時很難避開石英,而PIMA儀極有可能將石英誤識別成硬石膏。也就是說,PIMA在本礦區(qū)所識別出的硬石膏其實就是石英。3.2.2al—主要蝕變礦物短波紅外光譜特征蒙脫石在本區(qū)各鉆孔中的識別頻率為28%～87%,平均頻率為56.34%,是識別出來的主要粘土礦物。其最主要的光譜特征是在2200nm處存在Al—OH的吸收谷、1900nm處存在H2O的吸收谷、1400nm處存在-OH的吸收谷(圖5)。本區(qū)白云母特指絹云母,識別頻率為1%～41%,平均17.25%,在2200nm附近存在Al—OH的吸收谷,谷形尖而深(圖6),隨著白云母中Al含量的減少,Al—OH的譜帶從2190nm逐漸變化到2225nm。高嶺石識別頻率為0～40%,平均14.89%,在1400nm附近存在-OH的雙峰吸收谷,2160nm和2200nm附近各有一個Al—OH吸收谷,H2O吸收谷不明顯(圖7)。埃洛石識別頻率為3%～83%,平均53.7%,成分與高嶺石相似,只是水分子比高嶺石多。比較圖7和圖8,發(fā)現二者短波紅外光譜亦相似,只是在1912nm處埃洛石的H2O的吸收特征明顯。伊利石識別頻率為2%～37%,平均20.86%。在1410nm、1905nm和2205nm附近分別有-OH、Al-OH和H2O的吸收谷(圖9),隨著Na+和K+的替代影響,Al—OH吸收谷也會跟著移動,Na+為2190nm,K+為2210nm。3.2.3蝕變帶與巖石成分的關系筆者選取了圖2中的0～1號和47號勘探線進行了鉆孔剖面蝕變帶劃分,同時將各鉆孔主要蝕變礦物含量等值線圖投影到各勘探線剖面上。圖10為0～1號勘探線剖面的主要蝕變礦物含量等值線圖,ZK17為閃長巖,從圖中可知不發(fā)育白云母,而ZK1523主要為花崗巖,白云母含量很高,其中以絹英巖化帶含量最高;白云母高值區(qū)對應于金礦體位置,由此可以說明絹英巖化與金礦化關系密切。伊利石在青磐巖化帶和絹英巖化帶內均有發(fā)育,尤其在青磐巖化帶內含量更高;金礦體中沒有伊利石,遠離礦體伊利石含量反而增高,這說明伊利石與金礦體呈反相關性。高嶺石主要發(fā)育在青磐巖化底部、絹英巖化中上部和鉀化帶內,高值區(qū)存在于鉀化帶內,說明鉀化與高嶺石關系較為密切。蒙脫石在該剖面規(guī)律性不強,從上往下各個蝕變帶內均有發(fā)育,說明該剖面在不同熱液蝕變時期均遭受了一定程度的泥化作用。埃洛石高值區(qū)在絹英巖化帶和鉀化帶內較多,青磐巖化帶內含量較少。圖11為47號勘探線剖面的主要蝕變礦物含量等值線圖,從中可觀察到,白云母高值區(qū)均集中在絹英巖化帶內,且每一個金礦體處對應一個濃集中心,說明其與金礦體呈正相關性。伊利石高值區(qū)在勘探線剖面的上部區(qū)域,是青磐巖化帶內的特征產物,其他蝕變帶內也有發(fā)育,說明本區(qū)的蝕變帶界限不明確,各種熱液蝕變之間是互相疊加的。高嶺石鉀化帶內的濃集度最高,其余蝕變帶內的高嶺石均發(fā)育在與鉀化過渡地區(qū)。蒙脫石和埃洛石發(fā)育廣泛,在各個蝕變帶中含量相當。對比勘探線剖面蝕變分帶和PIMA測試結果,可以得出相應的一致性。通過PIMA測試結果可以發(fā)現,硬石膏在該礦區(qū)中含量豐富,出現范圍廣,為貫通性礦物,也就是說,石英在本礦區(qū)的含量較多,各個蝕變帶均有分布。根據野外和室內觀察,以及PIMA測試結果分析得出,青磐巖化帶蝕變礦物組合為綠泥石+綠簾石+伊利石±埃洛石±蒙脫石±石英;鉀化帶蝕變礦物組合為分布不連續(xù)的鉀長石+高嶺石+埃洛石±蒙脫石±石英;絹英巖化帶蝕變礦物組合為絹云母+埃洛石±蒙脫