八卦廟金礦床成因新認識

吳 兵，江為民，熊意林，曾小華，黎 湘

(湖北省地質(zhì)調(diào)查院，湖北武漢 430034)

0 引言

礦床成因是礦床學(xué)研究的主要內(nèi)容之一，同時也是礦產(chǎn)勘查評價決策的重要指導(dǎo)依據(jù)，查明礦床成因?qū)τ诘V床理論研究及找礦實踐具有重要意義。八卦廟金礦床是上世紀(jì)90年代在西秦嶺地區(qū)探明的特大型金礦床，關(guān)于其成因認識眾說紛紜［1－13］，鑒于此，筆者在結(jié)合前人資料及野外地質(zhì)調(diào)研基礎(chǔ)上，對八卦廟金礦床的礦床成因進行了綜合研究，以期所獲得的認識對該礦床的后續(xù)研究工作有所幫助。

1 成礦地質(zhì)背景

八卦廟金礦床在大地構(gòu)造位置上位于秦嶺造山帶的泥盆紀(jì)鳳太盆地西北緣，區(qū)內(nèi)出露地層主要為上泥盆統(tǒng)星紅鋪組(D3x)(圖1)，為一套具濁流沉積特征的淺變質(zhì)細碎屑巖，局部夾碳酸鹽巖，據(jù)巖石礦物組合又可分為三個巖性段，其中巖性段下部主要為斑點狀含鐵白云粉砂質(zhì)綠泥千枚巖、含鐵白云粉砂質(zhì)鈣質(zhì)千枚巖、含鐵白云粉砂質(zhì)綠泥絹云母千枚巖及不規(guī)則條帶狀大理巖，是主要的賦礦層位。區(qū)域構(gòu)造線總體為NWW-SEE向，由一系列NWW向緊閉線狀褶皺和斷裂組成，研究區(qū)處于洞溝—王家楞復(fù)式背斜南翼次級構(gòu)造螞蝗溝—八卦廟復(fù)式倒轉(zhuǎn)向斜的北翼。礦區(qū)巖漿活動不發(fā)育，僅局部可見巖脈，據(jù)重磁資料分析，由西和至鳳縣一帶可能存在一較大的隱伏巖體［14］，礦區(qū)外圍巖漿活動較為強烈，發(fā)育獅子嶺花崗閃長巖基。

圖1 八卦廟金礦床地質(zhì)略圖(據(jù)文獻［2］修編)Fig.1 The geological sketch map of Baguamiao gold deposit．粉砂質(zhì)鐵白云石千枚巖夾灰?guī)r;2．大理巖、灰?guī)r夾千枚巖;3．斑點狀鐵云石千枚巖;4．大理巖、灰?guī)r夾鈣質(zhì)千枚巖;5．結(jié)晶灰?guī)r;6．金礦體;．蝕變帶;8．?dāng)鄬?D2 g2．中泥盆統(tǒng)古道嶺組上部;D3 x．上泥盆統(tǒng)星紅鋪泥巖、大理巖、鈣質(zhì)—白云質(zhì)千枚巖;YZB．揚子板塊;QLB．秦嶺微板;NCB．華北板塊;SF1．商丹縫合帶;SF2．勉略縫合帶。

2 礦化地質(zhì)特征

礦體呈透鏡狀、層狀、似層狀產(chǎn)出，走向近EW向，北傾，沿走向和傾向均表現(xiàn)出膨大狹縮、分支復(fù)合、尖滅再現(xiàn)的特點，上貧下富，礦體產(chǎn)狀一般為45°∠65°～85°，由淺部向深部漸趨變陡，礦體厚1．95 ～28．88 m，長78．5 ～527 m，平均品位 1．24 ～8．38 g/t。礦化受NWW向脆斷裂與NE向斷裂、節(jié)理密集帶復(fù)合控制，交匯部位更有利于金礦化富集。礦石類型主要為蝕變巖型和石英脈型，前者占主導(dǎo)地位，后者可分為沿NWW向剪切帶順層分布的順層脈和沿NE向節(jié)理密集帶分布的節(jié)理脈，順層脈多呈團塊狀、扁豆?fàn)睢⑼哥R狀、無根脈狀等，塑性流變、定向拉長特征明顯，具有明顯的脆—韌性剪切帶控礦特征，為主成礦階段的產(chǎn)物，節(jié)理脈常具尖滅再現(xiàn)現(xiàn)象，并切穿順層石英脈，表明其形成晚于順層脈。礦石金屬礦物含量一般＜5%，主要為磁黃鐵礦、黃鐵礦，以及少量黃銅礦、自然金、自然銀、閃鋅礦、方鉛礦、磁鐵礦等，脈石礦物主要為石英、絹云母、鐵白云石、綠泥石、方解石、黑云母和鈉長石等。載金礦物主要為石英、磁黃鐵礦、絹云母、褐鐵礦、黃鐵礦和鐵白云石等，金的賦存狀態(tài)主要為晶隙金、裂隙金和包裹金，常呈中粗粒金產(chǎn)出，其次為顯微金和超顯微金。礦石結(jié)構(gòu)主要發(fā)育粒狀結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)、糜棱結(jié)構(gòu)、假象結(jié)構(gòu)、交代殘余結(jié)構(gòu)、交代環(huán)邊結(jié)構(gòu)、乳滴狀結(jié)構(gòu)、連生結(jié)構(gòu)和包含嵌晶結(jié)構(gòu)等，礦石構(gòu)造主要有浸染狀構(gòu)造、細脈及網(wǎng)脈狀構(gòu)造、團塊狀構(gòu)造和膠狀構(gòu)造等。礦區(qū)圍巖蝕變發(fā)育，其中與金礦化關(guān)系最為密切的蝕變有硅化、鐵白云石化、絹云母化、綠泥石化、鈉長石化、磁黃鐵礦化、黃鐵礦化等。

3 礦床地球化學(xué)特征

3．1 同位素地球化學(xué)特征

礦石 NWW 向順層石英脈形成于(222．14±3．45)Ma［15］，NE 向 節(jié) 理 石 英 脈 形 成 于 (129．45 ±0．35)Ma［16］，與地質(zhì)事實相吻合，同時表明該礦床成礦作用的多期次特點，成礦時間跨度大，成礦作用過程復(fù)雜，其成礦作用時間跨度與區(qū)域上西壩復(fù)式巖體成巖時間跨度一致［17］。秦嶺造山帶在印支—燕山期時期處于大陸板塊構(gòu)造俯沖碰撞主造山演化階段的陸—陸全面碰撞造山過程［18］，是“碰撞—陸內(nèi)型”復(fù)合造山帶演化階段晚期和構(gòu)造作用晚期，二里河—八卦廟脆—韌性剪切帶即為這一地質(zhì)過程的產(chǎn)物。成巖、成礦與造山過程具有時空上的耦合性，表明造山活動、巖體侵入和礦床形成是一個統(tǒng)一連續(xù)的過程，八卦廟金礦床的形成與該階段的碰撞造山活動密切相關(guān)，可能為礦床的形成提供了熱源和部分物源。

八卦廟金礦床成礦流體H、O同位素組成變化范圍為:δD水為 －117．9‰ ～ － 53．38‰，δ18OSMOW為－3．07‰ ～13．2‰［19］，其組成特征如表 1、圖 2 所示。從圖中可以看出H、O同位素組成與大氣降水及巖漿水密切相關(guān)，說明八卦廟金礦床成礦熱液組成主要以大氣降水在剪切帶內(nèi)上下循環(huán)—構(gòu)造熱液為主，有巖漿熱液的加入，推測成礦流體可能來自深部巖漿。

硫同位素是礦床成因和成礦物理化學(xué)條件的指示劑，八卦廟金礦床礦石硫同位素變化范圍為δ34S 4．1‰～14．6‰［19］，不具備塔式集中分布效應(yīng)，比正常沉積硫同位素變化范圍窄，比典型巖漿—火山成因礦床變化范圍寬，介于沉積硫與深源硫同位素組成之間，可能帶有地殼硫與地幔硫混合的特點。圍巖δ34S變化范圍為 －0．38‰ ～14．5‰［20－21］，與鳳太熱水沉積鉛鋅礦的圍巖硫接近［21］，具有地層硫的特征。從礦石硫同位素組成特點來看，硫物質(zhì)來源位于深大斷裂帶附近;與礦床產(chǎn)出環(huán)境(造山帶環(huán)境)相吻合。該礦床的礦石鉛同位素組成具有復(fù)雜性和多來源性，但主要來自上地殼，并有深源(地幔流體或巖漿)的混染［22］，與造山環(huán)境基本吻合。

表1 氫氧同位素分析結(jié)果(據(jù)［23］)Table 1 Analysis results of hydrogen and oxygen isotope

圖2 八卦廟金礦床δD水-δ18 OSMOW圖解Fig.2 TheδD水 －δ18OSMOW diagram of Baguamiao gold deposit

3．2 流體包裹體特征

八卦廟金礦床流體包裹體較為發(fā)育，主要分布于石英和鐵白云石中，數(shù)量較多，類型復(fù)雜多樣，其形態(tài)主要以負晶形、近圓形、長條形、近橢圓形和不規(guī)則狀為主。鐵白云石中包裹體的形態(tài)與鐵白云石的結(jié)晶習(xí)性有關(guān)，表現(xiàn)為較大的四邊形，而石英包裹體則沒有這一性質(zhì)，石英包裹體類型有正常的氣液兩相包裹體、富CO2兩相包裹體等，此外，該礦床還發(fā)育有機包裹體、含NaCl子晶的多相包裹體和含黃鐵礦子晶的多相包裹體［20，24］。石英流體包裹體加熱后多均一成液相，極少數(shù)均一成氣相，均一溫度218～425℃，與前人的測試結(jié)果趨于一致。石英包裹體的均一溫度明顯地分為兩個峰值(圖3)，據(jù)此可將八卦廟金礦床的成礦作用分為兩個階段，正好與NNW向順層石英脈和NE向節(jié)理石英脈的兩期礦化相對應(yīng)。

圖3 八卦廟金礦石英包裹體均一溫度頻數(shù)直方圖Fig.3 The homogeneous temperature histogram of quartz inclusions in the ores of Bagumiao gold deposit

八卦廟金礦主成礦階段石英包裹體鹽度(NaCl)介于 2．2% ～ 10．7% 之間［4，25，26］，屬中等偏低鹽度流體包裹體，氣相成分富含 CO2，達61．5% ～75．6%，氣相中普遍含 CH4，占4．9% ～9．1%，此外，還含有 N2、CO、H2S、C2H2、C2H4等成分。流體包裹體的特征與造山型金礦的流體包裹體的特征極為相似，而與卡林型金礦的差別則較大。

4 礦床成因探討

造山型金礦和卡林—類卡林型金礦是金礦的兩大重要成礦類型，其成礦地質(zhì)特征既表現(xiàn)出相似性，但同時又具有明顯的差異性(表2)。通過系統(tǒng)的研究表明，八卦廟金礦床在成因上有別于長期以來人們認定的卡林型金礦床，而為一造山型金礦床，主要有以下三個方面的證據(jù):

(1)礦床產(chǎn)出構(gòu)造環(huán)境及控礦構(gòu)造。八卦廟金礦床產(chǎn)出于西秦嶺印支—燕山陸—陸擠壓碰撞造山帶環(huán)境。秦嶺造山帶在印支期陸—陸碰撞和陸內(nèi)造山作用過程中形成了一系列推覆構(gòu)造，在逆沖推覆過程中巖石發(fā)生強烈的脆—韌性剪切變形而形成了包括八卦廟脆—韌性剪切帶在內(nèi)的一系列脆—韌性剪切帶。區(qū)內(nèi)剪切構(gòu)造發(fā)育，礦化發(fā)育于八卦廟脆—韌性剪切帶中，礦體就位于鳳鎮(zhèn)—山陽區(qū)域性縱向高角度疊瓦式逆沖斷層及其派生構(gòu)造，與造山型金礦構(gòu)造控礦特征極其相似;

(2)礦床地球化學(xué)特征。成礦作用過程與秦嶺地區(qū)的造山運動及其成巖成礦響應(yīng)具有時空一致性，礦石的氫、氧、硫、鉛同位素地球化學(xué)特征表明深源地質(zhì)作用對礦床的形成具有重要作用，與典型的造山型金礦的同位素組成特征表現(xiàn)出眾多的相似性。流體包裹體的組成特征也進一步從地球化學(xué)的角度佐證了八卦廟礦床的造山型成因;

(3)圍巖蝕變及金賦存狀態(tài)特征。礦床圍巖蝕變礦物組合以石英—絹云母—綠泥石—鐵白云石、磁黃鐵礦—黃鐵礦—鈉長石±黑云母±電氣石為典型特征，與造山型金礦蝕變礦物組合極為相似，代表中低溫的綠片巖相，而卡林型金礦的圍巖蝕變則以硅化、脫碳酸鹽化、泥化(高嶺石化、絹云母化)為典型特征，未達到綠片巖相。該礦床的載礦礦物主要為磁黃鐵礦和黃鐵礦，基本未見毒砂，也不發(fā)育Au－Ag－Sb－Ti－Ba的典型卡林型金礦的共生元素組合，礦石選冶性能良好，金主要以粒間金、裂隙金和包裹金的形式獨立存在于石英、磁黃鐵礦、黃鐵礦、鐵白云石、絹云母等礦物中，在粒徑上主要以粗粒金為主，其次為顯微金，金的賦存狀態(tài)明顯有別于卡林型金礦，而與造山型金礦表現(xiàn)出眾多的相似性。

表2 造山型金礦床與卡林—類卡林型金礦床主要地質(zhì)特征對比表(據(jù)文獻［27-30］編制)Table 2 The main geological features comparison table between orogenic gold deposits and carlin type gold deposits

綜上分析表明，八卦廟金礦床為一產(chǎn)出于秦嶺造山帶構(gòu)造環(huán)境受二里河—八卦廟脆—韌性剪切帶構(gòu)造控制的造山型金礦床。

5 主要結(jié)論

(1)八卦廟金礦床為一賦存于一套淺變質(zhì)細碎屑巖夾碳酸鹽巖建造之中而產(chǎn)出于秦嶺造山帶構(gòu)造環(huán)境受二里河—八卦廟脆—韌性剪切帶構(gòu)造控制的金礦床，成礦過程與造山過程具有密切的內(nèi)在聯(lián)系;

(2)礦床地質(zhì)—地球化學(xué)特征表明，八卦廟金礦床在成礦類型上明顯有別于卡林—類卡林型金礦床，而與造山型金礦床的基本特征相吻合，本文將其成礦類型厘定為受剪切帶構(gòu)造控制的造山型金礦床。

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