吉林小梨河金礦床地質(zhì)特征及成因

王玉波，張 洲，李佳言，王 洋

(吉林省有色金屬地質(zhì)勘查局 六〇六隊(duì)，吉林 通化 134001)

1 區(qū)域地質(zhì)背景

本區(qū)大地構(gòu)造位于吉黑褶皺系(Ⅰ)，吉林優(yōu)地槽褶皺帶(Ⅱ)，吉林復(fù)向斜(Ⅲ)，雙陽—磐石褶皺束(Ⅳ)的吉中弧形構(gòu)造上，伊蘭—伊通和輝發(fā)河深大斷裂之間，地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜，位于雙河鎮(zhèn)—二道甸子金成礦帶的西部[1]。

1.1 地層

區(qū)域上出露地層主要有古生界石炭系、二疊系、三疊系，其次為中生界侏羅系、白堊系。石炭系余富屯組(C1y)、鹿圈屯組(C1l)、磨盤山組(C2m)、石嘴子組(C3s)；二疊系大河深組(P1d)、范家屯組(P1f)；三疊系大醬缸組(T3d)；侏羅系玉興屯組(J1yx)、南樓山組(J3n)、久大組(J3j)、安民組(J3a)；白堊系營城子組(K1y)、泉頭組(K1q)[1]。

1.2 構(gòu)造

區(qū)域上處于吉中弧形構(gòu)造頂部由北北東向轉(zhuǎn)向南北向的轉(zhuǎn)折部位。構(gòu)造特點(diǎn)是華力西期以北北東向褶皺構(gòu)造為主，并伴有北北東向和北西向的斷裂構(gòu)造；燕山期主要以斷裂構(gòu)造為主，控制了巖漿巖及相關(guān)礦產(chǎn)的分布[1]。

1.3 巖漿巖

區(qū)域上巖漿活動強(qiáng)烈，華力西期—燕山期均有大規(guī)模的巖漿活動，以中酸性侵入活動為主[2]。侵入體呈巖基、巖株?duì)?見圖1)。

圖1 小梨河一帶區(qū)域地質(zhì)

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 礦區(qū)地質(zhì)概況

2.1.1 地層

出露地層主要為石炭系下統(tǒng)鹿圈屯組(C1l)，其次為余富屯組(C1y)[2]。

余富屯組(C1y)，出露在測區(qū)南東側(cè)的豆夾溝—東梨河一帶。以變質(zhì)火山巖為主夾有碎屑巖和大理巖的一套地層。

鹿圈屯組(C1l)，在礦區(qū)大面積分布，以灰色碎屑巖為主，夾薄層灰?guī)r或灰?guī)r透鏡體的一套地層。主要巖石組合為灰、褐色中粒砂巖、細(xì)砂巖、灰?guī)r或粉砂巖、頁巖，灰?guī)r為基本程序的多個(gè)旋回層。東南部巖石組合為安山質(zhì)凝灰?guī)r、流紋質(zhì)凝灰?guī)r、英安質(zhì)凝灰?guī)r等中酸性火山熔巖，沿走向其巖性由北向南由熔巖向?qū)幽規(guī)r過渡，與下部砂板巖為整合接觸關(guān)系。小梨河—豆夾溝一帶巖石組合為鈣質(zhì)片巖、絹云母石英片巖、變質(zhì)(安山巖、流紋質(zhì)凝灰?guī)r、英安質(zhì)凝灰?guī)r)夾大理巖透鏡體等。

2.1.2 構(gòu)造

區(qū)內(nèi)近南北向的斷裂構(gòu)造極為發(fā)育，以豆夾溝—小梨河—太平村擠壓帶為代表，南北向貫穿全區(qū)，總體傾向東，傾角70(°)～80(°)并表現(xiàn)多次活動的特點(diǎn)，對金的活化、遷移、富集有利，受其控制的擠壓破碎帶內(nèi)巖石多為片狀、瓦狀及千枚狀或者成破碎角礫巖和糜棱巖帶，帶內(nèi)出現(xiàn)不同規(guī)模的次一級牽引褶皺，絹云母化、綠泥石化發(fā)育，并有規(guī)模不等、形態(tài)各異的石英脈貫入，零星伴有金、銀、銅、鉛礦化。

東西向構(gòu)造在地貌上表現(xiàn)為負(fù)地形，主要有振興屯—太平村斷裂和大風(fēng)倒樹—東梨河斷裂分別位于詳查區(qū)南北部。這兩條斷裂兩側(cè)巖層相對位移不大，由北側(cè)溝旁出現(xiàn)的一些斷層三角面，大致可以判定為這兩條斷裂是北盤上升、南盤下降的逆斷層，為成礦后斷裂，對礦體沒有破壞作用。

北西向構(gòu)造在本區(qū)多顯示負(fù)地形，地貌特征為北西向的溝谷，方向在300(°)左右。為一組扭性斷裂，傾向南西，傾角50(°)～73(°)，以強(qiáng)烈的揉皺和片理化為特征，斷距不大，大都是南西側(cè)向南東、北東側(cè)向北西錯(cuò)動。斷層上盤為砂板巖，下盤主要為大理巖、結(jié)晶灰?guī)r及鈣質(zhì)片巖。對礦體有破壞作用，但斷距不大，對礦體破壞作用較小。

北東、北北東向構(gòu)造在區(qū)內(nèi)較發(fā)育，見有幾條斷裂顯出扭性特征。斷層傾向北西西，傾角35(°)～48(°)，沿?cái)嗔哑扑槲g變帶兩側(cè)有閃長玢巖脈和正長斑巖脈產(chǎn)出。斷裂破碎帶內(nèi)巖性復(fù)雜，但均受強(qiáng)烈擠壓而發(fā)生破壞[3]。

2.1.3 巖漿巖

區(qū)內(nèi)巖漿巖發(fā)育，巖性復(fù)雜，有華力西晚期和燕山期的酸性、中酸性侵入體，脈巖較發(fā)育。

1)小梨河巖體(γ43(2))

分布在礦區(qū)西部，巖體侵入于石炭系下統(tǒng)鹿圈屯組地層中，同位素年齡338 Ma，時(shí)代為華力西晚期。巖性有花崗巖和花崗閃長巖，兩者為相變關(guān)系。巖石普遍具碎裂結(jié)構(gòu)，綠泥石化、綠簾石化，并有石英脈及與石英脈有關(guān)的鉛、鋅、銀、金的礦化。

2)燕山早期花崗巖(γ52(1))

燕山期花崗巖主要分布在礦區(qū)北東部，巖性為中粒結(jié)構(gòu)花崗巖、細(xì)粒花崗巖。脈巖極為發(fā)育，主要有閃長玢巖、花崗閃長斑巖、花崗斑巖、正長斑巖等，主要呈北東—南西向，受斷裂構(gòu)造控制，其中閃長玢巖脈、花崗閃長斑巖脈與金礦化關(guān)系密切。

2.2 礦體地質(zhì)特征

2.2.1 礦體特征

礦區(qū)共發(fā)現(xiàn)14條礦體，地表發(fā)現(xiàn)7條礦體，鉆孔中發(fā)現(xiàn)7條盲礦體，Ⅴ號礦體為主礦體。

Ⅴ號礦體賦存標(biāo)高112～324 m，埋深0～230 m，呈扁豆?fàn)睢⒚}狀，走向近南北，傾向西，傾角36(°)～68(°)，走向控制礦體長度125 m，最大傾斜延深260 m，厚度0.35～15.01 m，平均厚度4.10 m，厚度變化系數(shù)111.94%，屬較穩(wěn)定型。礦體中金品位1.27×10-6～8.29×10-6，平均品位2.85×10-6，品位變化系數(shù)57.02%。礦體資源儲量(122b+333)礦石量451.91 kt，占全區(qū)總礦石量的64.38%。金金屬量1 287 kg，占全區(qū)總金屬量的50.51%。伴生銀平均品位15.46×10-6，伴生銀金屬量5.1 t(如圖2所示)[4]。

圖2 小梨河金礦床地質(zhì)

2.2.2 礦石礦物組成

通過顯微鏡下測定，并結(jié)合MLA掃描電鏡能譜成份分析礦石中礦物種類，確定礦石中主要金屬礦物為黃鐵礦、黃銅礦、磁黃鐵礦，其次有閃鋅礦、毒礦、碲鉍礦、自然鉍、褐鐵礦、磁鐵礦、赤鐵礦、黝銅礦等；貴金屬礦物組成為自然金、銀金礦，以及碲銀礦、碲金銀礦；非金屬礦物以石英為主，其次有斜長石、絹云母、綠泥石、高嶺土、方解石等礦物組成(見表1)[5]。

表1 礦石礦物組成測量結(jié)果 %

黃銅礦(CuFeS)：為礦石中主要的金屬硫化物，占礦石礦物相對含量的0.51%(含黝銅礦)。主要呈他形晶塊狀結(jié)構(gòu)產(chǎn)出，嵌布粒度較粗，主要以大于0.1 mm的粗粒為主，占含量的72.2%。黃銅礦在礦石中與磁黃鐵礦、閃鋅礦、褐鐵礦、黃鐵礦、毒砂嵌存關(guān)系都較密切。鏡下可見磁黃鐵礦呈塊狀及脈狀嵌存在黃銅礦裂隙中；也常見閃鋅礦呈他形晶粒狀及塊狀、褐鐵礦呈脈狀及塊狀嵌存在黃銅礦中；該礦石中的次生銅礦物主要為黝銅礦，其含量少，粒度細(xì)小，主要呈他形晶粒狀嵌布于黃銅礦中，也見有黃銅礦交代黃鐵礦嵌布(圖3)；另外，黃銅礦與貴金屬礦物碲銀礦、銀金礦、自然金、碲金銀礦等嵌存關(guān)系都較緊密，見有碲銀礦、碲金銀礦及銀金礦呈粒狀嵌存其中(碲銀礦中含有碲鉍礦見圖3)，說明黃銅礦是金的載體礦物之一。

圖3 黃銅礦顯微照片

黃鐵礦(FeS2)：粒度分布以中、細(xì)粒為主，主要呈半自形晶—他形晶碎粒狀結(jié)構(gòu)產(chǎn)出，黃鐵礦粒間及裂隙見有褐鐵礦交代嵌布；毒砂在礦石中含量很少，鏡下見有部分毒砂被黃鐵礦交代(見圖4)。黃鐵礦與黃銅礦及磁黃鐵礦交代嵌布現(xiàn)象鏡下較常見；黃鐵礦與貴金屬礦物也存在一定的嵌存關(guān)系，由圖4可見，有碲銀礦及銀金礦嵌存在黃鐵礦裂隙中。

圖4 黃鐵礦顯微照片

氧化鐵礦物(褐鐵礦、磁鐵礦、赤鐵礦)：該礦石中褐鐵礦鏡下較常見，占礦石礦物相對含量的1.22%。褐鐵礦在礦石中分布粒度以中細(xì)粒為主，主要呈他形晶粒狀產(chǎn)出。其在礦石中交代黃鐵礦呈粒狀分布的較多，其次見有部分呈粒狀及脈狀嵌存在脈石粒間及裂隙中。褐鐵礦與黃銅礦嵌存關(guān)系也較密切，黃銅礦中見有褐鐵礦呈放射狀及脈狀嵌布其中。磁鐵礦與赤鐵礦在礦石中嵌布粒度比較細(xì)小，以細(xì)粒為主，主要呈他形晶粒狀產(chǎn)出。在鏡下常見磁鐵礦被赤鐵礦交代呈殘余結(jié)構(gòu)(見圖5)。氧化鐵礦物與金礦化關(guān)系不密切。

圖5 銀金礦在石英中嵌存情況

2.2.3 礦石結(jié)構(gòu)與構(gòu)造

1)礦物結(jié)構(gòu)

a 他形晶粒狀結(jié)構(gòu)：礦石中金屬硫化物黃鐵礦、黃銅礦、磁黃鐵礦等主要呈此結(jié)構(gòu)分布。

b 乳濁狀結(jié)構(gòu)：呈細(xì)小顆粒嵌存于閃鋅礦中的黃銅礦呈此結(jié)構(gòu)。

c 包含結(jié)構(gòu)：黃銅礦包含黝銅礦等呈此結(jié)構(gòu)。

d 放射狀結(jié)構(gòu)：部分褐鐵礦在黃銅礦中呈放射狀結(jié)構(gòu)產(chǎn)出。

e 殘余結(jié)構(gòu)：赤鐵礦交代磁鐵礦呈交代殘余結(jié)構(gòu)。

2)礦石構(gòu)造

a 脈狀構(gòu)造：褐鐵礦沿脈石及黃銅礦裂隙嵌部呈脈狀構(gòu)造。

b 塊狀構(gòu)造：礦石中的主要金屬硫化物都呈此構(gòu)造。

2.2.4 礦石中的有益組分和有害組分

通過組合分析(表2)、礦石全分析(表3)，礦石中主要有用組分為Au，伴生有益組分為Ag，其他元素含量甚微，無綜合利用價(jià)值。礦石中有害組分砷、汞、碳含量較低，對選礦的影響較小。

表2 ZH01(Ⅴ號礦體)組合分析結(jié)果

表3 巖石全分析結(jié)果 %

2.2.5 金的賦存狀態(tài)

經(jīng)顯微鏡下查定結(jié)合MLA能譜分析，該礦石中的貴金屬礦物為自然金、銀金礦。采用光片鏡下測定并結(jié)合人工重砂檢測，進(jìn)行綜合統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果表明該礦石中金礦物粒度分布以0.074～0.037 mm區(qū)間為主，占49.1%，其次為小于0.037 mm，占31%，大于0.074 mm含量19.9%(見表4)。

表4 金礦物嵌布粒度測量結(jié)果

對自然金及銀金礦進(jìn)行MLA掃描電鏡能譜成份分析，結(jié)構(gòu)可知自然金中金含量主要分布在87%～100% 左右，銀金礦中金含量在60%～70%之間。

2.2.6 礦石類型及品級

根據(jù)礦石氧化程度、圍巖巖性、結(jié)構(gòu)構(gòu)造等自然狀態(tài)，本礦床是以產(chǎn)在蝕變巖中的浸染狀、細(xì)脈—浸染狀原生礦石為主。礦石的自然類型主要有石英—黃鐵礦型、石英—多金屬硫化物類型兩種類型，二者在礦體中不能單獨(dú)劃分，一般含多金屬硫化物礦石含金性較好。金礦物主要與硫化物關(guān)系密切。礦石工業(yè)類型確定為含石英脈貧硫化物細(xì)粒浸染型礦石。

2.2.7 礦體圍巖和夾石

礦體主要分布在晚古生界鹿圈囤組地層中，礦體圍巖主要為鈣質(zhì)片巖、粉砂質(zhì)板巖和細(xì)粒閃長巖、閃長玢巖、花崗閃長斑巖。礦體受北北東向構(gòu)造。礦體呈脈狀，金礦化與礦化蝕變強(qiáng)度有關(guān)，礦體于脈巖接觸界限清楚；于地層接觸界限不明顯，要用樣品圈定。區(qū)內(nèi)各礦體品位一般比較均勻，單工程中局部品位低于邊界品位，但一般達(dá)不到夾石剔除厚度，僅Ⅴ號礦體有夾石，夾石主要為礦化較弱的蝕變巖。

3 礦床成因類型

晚古生代早期該區(qū)處于東西向巨型拉張盆地，該盆地是組成華北地臺北緣天山—吉林東西向海槽的一部分；同時(shí)處于南北向磐石—煙筒山轉(zhuǎn)換盆地，在它們相交的煙筒山—頭道川一帶構(gòu)造活動十分強(qiáng)烈。早石炭世余富屯期、鹿圈囤期均為海底中基性火山噴發(fā)—沉積建造，其中余富屯期第Ⅱ旋回、鹿圈囤期Ⅰ旋回層位中均見銅礦化，形成含金、銅豐度較高的初始礦源層。海西運(yùn)動使早石炭系地層發(fā)生變形變質(zhì)，礦源層中金受到區(qū)域變質(zhì)作用活化、并向壓力、溫度降低方向遷移，使其初步富集；燕山期多次強(qiáng)烈構(gòu)造巖漿活動，提供了熱源、熱液活動通道，并萃取了圍巖中的金等元素，在燕山中晚期，伴隨細(xì)粒閃長巖、花崗閃長斑巖、閃長巖脈等侵入，使含金熱液沿構(gòu)造破碎帶及有利部位在裂隙充填交代沉淀成礦。因此，成因類型為與燕山中晚期巖漿活動有關(guān)的中低溫?zé)嵋旱V床。

4 找礦標(biāo)志

斷裂構(gòu)造找礦標(biāo)志：層間構(gòu)造和北北東向斷裂構(gòu)造，是成礦的有利部位。

侵入巖找礦標(biāo)志：細(xì)粒閃長巖、閃長玢巖、花崗閃長巖是直接找礦標(biāo)志。

地層找礦標(biāo)志：余富屯組、鹿圈囤組地層是金、銀及多金屬礦地層標(biāo)志。

地球化學(xué)找礦標(biāo)志：金、辰砂重砂異常和Au元素土壤地球異常，尤其是Au、Ag、As、Sb、Bi、Hg組合異常是重要找礦標(biāo)志。

蝕變找礦標(biāo)志：異常地段內(nèi)出現(xiàn)硅化、絹云母化、綠泥石化、碳酸鹽化等蝕變是找礦標(biāo)志。

礦物找礦標(biāo)志：黃鐵礦化、磁黃鐵礦化、褐鐵礦化、黃銅礦化、方鉛礦化是直接找礦標(biāo)志。

5 結(jié) 語

經(jīng)過總結(jié)研究已經(jīng)取得的地質(zhì)資料，分析礦床成因，確定礦床成因類型為與燕山中晚期巖漿活動有關(guān)的中低溫?zé)嵋旱V床，建立了區(qū)域找礦標(biāo)志，認(rèn)為斷裂構(gòu)造、花崗(閃長)、余富屯組和鹿圈囤組地層、Au-Ag-As-Sb-Bi-Hg組合異常、硅化是重要的找礦標(biāo)志，為今后本區(qū)及周邊部找礦指明了方向。