澳大利亞北領(lǐng)地Pine Creek造山帶中部地區(qū)金礦成礦規(guī)律

黃什，侯明金

（1安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局321地質(zhì)隊(duì)， 安徽銅陵 244000； 2安徽省地質(zhì)調(diào)查院， 安徽合肥 230001）

0 引言

Pine Creek造山帶位于澳大利亞北領(lǐng)地的北部，靠近首府達(dá)爾文。Needham等（1985）根據(jù)區(qū)域地層層序、變質(zhì)程度、構(gòu)造特征等將Pine Creek造山帶劃分為五個單元：Litchfield，Rum Jungle，South Alligator，East Alligator和中部地區(qū)（圖1）[6]，其中中部地區(qū)金礦資源豐富，是北領(lǐng)地三大金礦礦集區(qū)之一。本文通過系統(tǒng)搜集區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)資料、梳理區(qū)內(nèi)金礦床及礦點(diǎn)數(shù)據(jù)庫，研究典型金礦地質(zhì)特征，探討總結(jié)各類型金礦的成礦規(guī)律和成礦模式，為我國企業(yè)今后在該區(qū)開展礦業(yè)投資和礦產(chǎn)勘查提供參考資料。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

Pine Creek造山帶在古元古代是一個陸內(nèi)克拉通盆地，由早期的裂谷作用和太古代陸殼邊緣下沉所形成。該區(qū)有3套構(gòu)造層：太古代結(jié)晶基底由花崗巖—片麻巖構(gòu)成，古元古代地層由變質(zhì)沉積巖夾少量火山巖組成；古元古代末期地槽封閉，之后轉(zhuǎn)入地臺發(fā)育階段。

1.1地層

Pine Creek造山帶中部地區(qū)出露地層主要為古元古界。中—新元古界、古生界、中—新生界主要分布于造山帶邊緣，區(qū)域簡表見表1。

1.2構(gòu)造

區(qū)內(nèi)主要的基底斷層包括Giant Reef斷層、South Alligator斷層、Shoobridge斷層、Hayes Creek斷層、Pine Creek剪切帶等。這些斷層形成于太古代地殼裂谷、伸張作用，對區(qū)域沉積作用、構(gòu)造格架影響很大。

區(qū)內(nèi)構(gòu)造變形主要形成于造山運(yùn)動（1861～1847Ma）及隨后的大規(guī)模巖漿侵入時期，可劃分為5個構(gòu)造變形期[4～5]：

圖1 Pine Creek造山帶構(gòu)造單元劃分圖（據(jù)Needham等,1985）Figure 1.Structural unit division of the Pine Creek orogenic belt(after Needham et al.,1985)

D1期：主要發(fā)育北西走向的拉伸線理和平行巖層的層間劈理，可能與北西向單斜翹曲作用相關(guān)，形成于South Alligator群沉積之前，體現(xiàn)褶皺前期的構(gòu)造變形特征。

表1 區(qū)域地層簡表Table 1.Regional stratigraphy

D2期：在Pine Creek中部低變質(zhì)程度地區(qū)表現(xiàn)較弱，形成局部小規(guī)模逆斷層。

D3期：為最顯著的構(gòu)造變形期，發(fā)育對稱緊閉褶皺，主要特征為：軸面近直立為主，軸向北西向?yàn)橹?，少?shù)近南北向，多數(shù)褶皺樞紐向南東傾伏，傾伏角度不大，褶皺巖層中常見平行于軸面的板狀劈理。

D4期：形成寬廣的開闊褶皺或穹隆構(gòu)造，地層變形不明顯。

D5期：主要受控于右旋作用力，表現(xiàn)為區(qū)域斷層附近形成拖曳褶皺，部分早期褶皺和斷層發(fā)生小幅旋轉(zhuǎn)，石英脈發(fā)生扭曲等構(gòu)造變形。

1.3巖漿巖

1.3.1太古代雜巖

太古代雜巖體為穹隆構(gòu)造的核心，隆起出露地表，主要由花崗巖類和片麻巖組成，大多數(shù)具面理構(gòu)造，僅少量偉晶巖和白崗巖不具面理構(gòu)造。

1.3.2古元古代基性侵入巖

基性侵入巖主要形成于古元古代晚期，巖性主要為輝綠巖、粒玄巖等，以巖墻、巖脈等形式產(chǎn)出。通過同位素測年和侵入關(guān)系，輝綠巖形成年齡約為1863Ma（Worden等,2008）。

圖2 Pine Creek造山帶中部地區(qū)金礦床/礦點(diǎn)分布圖（底圖根據(jù)1：50萬區(qū)域地質(zhì)圖修改，數(shù)據(jù)來源為北領(lǐng)地資源部2018年更新礦點(diǎn)數(shù)據(jù)庫）Figure 2.Distribution of gold deposits/occurrences in the central Pine Creek orogenic belt

1.3.3古元古代花崗巖類

造山期后，區(qū)內(nèi)侵入大量的花崗巖類（圖2），侵入時間晚于上述基性侵入巖，成因類型以I型花崗巖為主。根據(jù)巖石學(xué)、地球化學(xué)特征可將區(qū)內(nèi)主要的21個花崗巖類侵入體劃分為三個系列：a.白崗巖為主的巖體；b.花崗巖為主的巖體；c.過渡類型的花崗巖體。一般從巖體中部到邊緣，顆粒呈減小的趨勢，邊緣常出現(xiàn)似斑狀結(jié)構(gòu)。通過對搜集到的巖體地球化學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，區(qū)內(nèi)花崗巖類以高鉀鈣堿性花崗巖類為主，呈現(xiàn)富鉀，低鎂、鐵、鈦的特征，Al2O3中等飽和—過飽和[4～5]。

1.4變質(zhì)作用

區(qū)域變質(zhì)作用發(fā)育廣泛，根據(jù)北領(lǐng)地地質(zhì)局UPb鋯石測年數(shù)據(jù)和地質(zhì)學(xué)研究成果，區(qū)域變質(zhì)作用發(fā)生時代主要為古元古代晚期造山期，變質(zhì)程度較低，一般為綠片巖相，部分地區(qū)疊加由大量花崗巖類侵入而導(dǎo)致的接觸熱變質(zhì)作用。

2 主要金礦類型

參考北領(lǐng)地資源部礦床/礦點(diǎn)數(shù)據(jù)庫中金礦的分類方案，區(qū)內(nèi)金礦主要有三種類型：a)石英脈型金礦，b)條帶狀鐵質(zhì)巖相關(guān)金礦，c)金—多金屬型金礦。

北領(lǐng)地資源部礦床/礦點(diǎn)數(shù)據(jù)庫中共記錄Pine Creek造山帶中部地區(qū)金礦床/礦點(diǎn)314個：石英脈型共225個，占絕大多數(shù)，其中小型以上規(guī)模礦床46個；條帶狀鐵質(zhì)巖相關(guān)共24個，其中小型以上規(guī)模礦床5個；金—多金屬型金礦床2個；沖積型砂金礦點(diǎn)38個；其他類型或地質(zhì)礦化特征不明的礦點(diǎn)25個。

2.1石英脈型金礦

石英脈型金礦是區(qū)內(nèi)最主要的金礦類型，D3構(gòu)造變形期背斜構(gòu)造的核部、剪切帶中次級斷裂構(gòu)造和雁列劈理是含金石英脈賦存的有利位置。賦礦地層以Mount Bonnie組和Burrell Creek組最多。

石英脈型金礦中，金礦（化）體形態(tài)主要有兩種：一是與巖層近于平行的鞍狀體、二是近直立的脈狀、網(wǎng)脈狀礦化體，典型的如Woolwonga金礦（圖3）。含金石英脈多數(shù)厚度為0.5～2.0m，近直立為主，產(chǎn)狀平行于背斜構(gòu)造的軸面和主要的劈理，在部分礦區(qū)為網(wǎng)狀厘米級石英細(xì)脈。金礦化比較富集的位置有背斜與斷層構(gòu)造交匯處、鞍狀礦體邊緣破碎帶等。

圖3 Woolwonga金礦a.地質(zhì)簡圖b.剖面圖（據(jù)Kavenagh等,1990修改）Figure 3.The Woolwonga gold deposit：a).geological sketch;b).sectional view(modified after Kavenagh et al.,1990)

2.2條帶狀鐵質(zhì)巖相關(guān)金礦

包含條帶狀鐵質(zhì)巖（BIF）的地層主要為Koolpin組中段，共劃分出5個BIF巖性段（I1-I5），被4個泥巖巖性段（M1-M4）隔開。

區(qū)內(nèi)條帶狀鐵質(zhì)巖相關(guān)金礦的分布情況與Koolpin組的分布情況相關(guān)，常賦存于北西向背斜構(gòu)造的核部，典型礦床有Cosmo Deeps金礦、Golden Dyke等。金礦化在I1-I5五個BIF巖性段中均有發(fā)生，但主要是上部的BIF巖性段（I5、I4）和泥巖巖性段（M4）。主要礦體呈似層狀，并與BIF巖性段的產(chǎn)狀相同。也有石英脈型和微細(xì)網(wǎng)狀脈，穿插BIF和泥巖巖層或充填斷層、構(gòu)造破碎帶。

2.3金-多金屬型金礦

除了主要礦種金之外，還含有鉛、鋅、銅、銀，礦體中基本沒有發(fā)育石英脈是這類金礦與其他金礦主要區(qū)別之一。Iron Blow和Mount Bonnie金多金屬礦是區(qū)內(nèi)僅有的兩個這類典型礦床，兩者位置相鄰，距離約3km，構(gòu)造特征相似，Iron Blow金礦位于Margaret向斜構(gòu)造的西翼，而Mount Bonnie金礦位于Margaret向斜的東翼；容礦層位相同，礦體呈似層狀透鏡體賦存于Mount Bonnie組下段，礦體產(chǎn)狀與巖層產(chǎn)狀近似。

3 成礦規(guī)律

3.1金礦化空間分布與地層的關(guān)系

金礦化層控特征比較明顯：

石英脈型金礦化主要賦存地層包括Mount Bonnie組、Gerowie凝灰?guī)r組、Burrell Creek組。這些地層有利于金礦化富集，一是巖石化學(xué)性質(zhì)較活潑、或提供還原劑和吸附作用而改變流體的物理化學(xué)條件，二是這些巖層易于發(fā)生褶曲，不同巖性之間易于形成層間破碎、滑脫等層間構(gòu)造，形成有利于礦體產(chǎn)出的空間。

條帶狀鐵質(zhì)巖相關(guān)型金礦與鐵質(zhì)巖的層位密切聯(lián)系，絕大多數(shù)賦存于Koolpin組中段。

兩個金—多金屬型金礦的礦體均呈似層狀透鏡體賦存于Mount Bonnie組下段，圍巖巖性主要為互層狀頁巖、炭質(zhì)頁巖、粉砂巖等。

3.2金礦化空間分布與構(gòu)造的關(guān)系

區(qū)內(nèi)金礦床和礦點(diǎn)大多數(shù)分布于基底斷裂附近，主要有北西向的Pine Creek剪切帶、北東向的Hayes Creek斷層、近南北向的Shoobridge斷層等，這些大規(guī)?；讛嗔研纬捎谠焐竭\(yùn)動之前，在隨后的構(gòu)造變形期再活動及疊加后期構(gòu)造，是主要的導(dǎo)礦構(gòu)造。

石英脈型金礦主要容礦構(gòu)造有Pine Creek剪切帶，基底斷層兩側(cè)的次級斷層、褶皺構(gòu)造和褶皺核部密集發(fā)育的劈理等。

地殼級韌性剪切帶的次級剪切帶往往控制礦床的空間展布，在剪切應(yīng)力作用下形成的密集劈理和裂隙是含金石英脈產(chǎn)出的有利位置，近直立的劈理其中一組平行發(fā)育，另一組不發(fā)育，從而形成平行排列的含金石英脈。

褶皺構(gòu)造容礦的金礦體形態(tài)一般有兩種，典型的如前述Woolwonga金礦，一是與巖層近于平行的鞍狀體，層間破碎帶和滑脫構(gòu)造是其主要礦化空間；二是近直立的脈狀、網(wǎng)脈狀礦化體，密集的劈理和節(jié)理是其主要礦化位置。

條帶狀鐵質(zhì)巖相關(guān)型金礦礦化體分布主要于鐵質(zhì)巖巖性段的產(chǎn)狀相關(guān)，有利容礦構(gòu)造為北西向背斜構(gòu)造，常形成似層狀礦體。

區(qū)內(nèi)金—多金屬型金礦只有Iron Blow和Mount Bonnie兩個典型礦床，分別位于Margaret向斜構(gòu)造的西翼和東翼，層間破碎帶、滑脫空間是礦體產(chǎn)的有利空間。

3.3金礦化空間分布與巖漿巖的關(guān)系

區(qū)內(nèi)巖漿巖有太古代雜巖、古元古代基性侵入巖和花崗巖類。太古代雜巖體中沒有已知的具有經(jīng)濟(jì)意義的礦化，但在雜巖體周邊發(fā)現(xiàn)了一系列以鈾礦為主的礦床和礦化點(diǎn)?；郧秩霂r規(guī)模不大，認(rèn)為與大范圍的金礦化關(guān)系不大。

大多數(shù)金礦床/礦點(diǎn)位于古元古代花崗巖類侵入體外接觸帶，在花崗巖類侵入體內(nèi)部幾乎沒有金礦化。在不考慮隱伏巖體情況下，本文通過arcgis軟件統(tǒng)計(jì)出各金礦床/礦點(diǎn)距離出露的花崗巖類地質(zhì)體的最近距離：

225個石英脈型金礦床/礦點(diǎn)距離巖體最近距離平均為8.23km，其中46個小型以上規(guī)模礦床平均為4.17km；

24個條帶狀鐵質(zhì)巖相關(guān)金礦床/礦點(diǎn)平均距離為4.5km，僅一個礦化點(diǎn)大于10km，其中5個小型規(guī)模以上礦床平均距離4.74km；

2個層控金—多金屬型金礦床距巖體最近距離分別為4.17km和4.91km。

研究認(rèn)為金的沉淀溫度通常不超過300℃，在距離巖漿巖太近時，尚未冷卻的巖漿熱使自然金難以沉淀，而太遠(yuǎn)時，成礦流體的熱動能又不足以驅(qū)動其到達(dá)，比較適合金礦脈形成的空間位置是距成礦地質(zhì)體1～3km的范圍[1]。研究區(qū)小型以上規(guī)模金礦床與花崗巖類侵入體最近距離平均為4～5km，可能原因是成礦作用相關(guān)的巖漿活動規(guī)模更大、持續(xù)時間更長有關(guān)。

3.4金礦化空間分布的帶狀特征

石英脈型金礦床和礦點(diǎn)眾多，分布情況受基底斷層、剪切帶、褶皺構(gòu)造控制明顯，因而表現(xiàn)出明顯的帶狀分布特征。Pine Creek剪切帶是研究區(qū)最大的金礦化帶，礦床和礦點(diǎn)沿剪切帶北西向帶狀展布特征很明顯，Burnside（2）花崗巖體周圍也可大致區(qū)分出3個北西向金礦化帶，Allamber Springs（11）花崗巖體東部金礦點(diǎn)大致呈北西向展布，Mount Todd金礦區(qū)域礦點(diǎn)分布受PineCreek剪切帶東側(cè)次級斷裂構(gòu)造控制，大致呈北東向展布，只有Mount Bundey（20）花崗巖體西側(cè)南側(cè)礦點(diǎn)分布沒有明顯的帶狀分布特征[1]。

3.5金礦化局部富集規(guī)律

石英脈型金礦中金主要以晶隙金、包裹金賦存于毒砂、磁黃鐵礦、黃鐵礦等硫化物礦物中，在石英脈之外的圍巖中含金極少。背斜核部鞍狀礦體邊緣部位、不同方向斷層、劈理構(gòu)造交匯處，金礦化相對富集更好[5,8]。

條帶狀鐵質(zhì)巖相關(guān)型金礦主要控礦構(gòu)造為北西向背斜構(gòu)造，根據(jù)統(tǒng)計(jì)，背斜不同位置的金礦化品位差距明顯，背斜兩翼較低，核部較高，氧化帶和構(gòu)造角礫巖中經(jīng)過次生富集，品位可能更高。條帶狀鐵質(zhì)巖相關(guān)型金礦中往往也發(fā)育有石英脈、石英網(wǎng)脈，但這類石英脈中往往金礦化品位較低[5]。

4 成礦模式

結(jié)合前人在成礦時代、流體包裹體、硫同位素、氫氧同位素等方面的諸多研究成果（Matthai等,1995；Wygralak,1996；Sener,2004；Ahmad等,1993；Ahmad等,2013），探討總結(jié)區(qū)內(nèi)金礦成礦模式，并繪制成礦模式圖（圖4）。

造山運(yùn)動期后，深部地殼部分熔融形成大規(guī)模的中酸性巖漿，巖漿侵位過程的熱能引起圍巖發(fā)生較大規(guī)模熱接觸變質(zhì)，接觸外帶范圍可達(dá)約10km，隨著變質(zhì)程度的加深，含水硅酸鹽和碳酸鹽礦物發(fā)生脫水和脫二氧化碳反應(yīng)，釋放出低—中鹽度、還原性、含CO2和CH4成分的變質(zhì)流體；巖漿侵位晚期，釋放出的的巖漿熱液稍晚于變質(zhì)流體出現(xiàn)，多表現(xiàn)為中等鹽度，氧化性的熱液流體。這些流體萃取巖漿和圍巖中的金等成礦元素及硫等礦化劑后形成含礦熱液，巖漿熱能為含礦流體遷移提供驅(qū)動力，同時基底斷層、剪切帶構(gòu)造為含礦流體運(yùn)移提供有利的運(yùn)移通道。通過現(xiàn)有資料分析，區(qū)內(nèi)三種主要類型的金礦床/礦點(diǎn)成礦流體差別不大，均為接觸—熱變質(zhì)水和巖漿水的混合流體，其成礦模式主要差別在于金從流體中沉淀富集的方式。

石英脈型金礦化模式為：含礦流體在遷移進(jìn)入背斜核部層間滑脫、劈理，次級剪切構(gòu)造等成礦有利空間時，流體壓力迅速降低，導(dǎo)致沸騰和相分離，引起金和硫化物礦物沉淀富集，以充填作用為主。個別石英脈型金礦金沉淀富集過程中可能有大氣降水與成礦流體混合作用的影響。

條帶狀鐵質(zhì)巖相關(guān)金礦化富集的主要原因可能為含礦流體與富鐵圍巖之間的反應(yīng)，破壞金—硫絡(luò)合物的穩(wěn)定性，從而導(dǎo)致金和硫化物沉淀富集成礦。D3期強(qiáng)烈的褶皺作用使相對脆性的鐵質(zhì)巖發(fā)生破碎和碎裂巖化，易于流體滲透。

金—多金屬型金礦主要控礦構(gòu)造為層間滑動斷層，流體—炭質(zhì)圍巖反應(yīng)可能是金沉淀富集的主要機(jī)制。

5 結(jié)論

（1）區(qū)內(nèi)金礦化層控特征比較明顯，石英脈型金礦化主要賦存地層包括Mount Bonnie組、Gerowie凝灰?guī)r組、Burrell Creek組，條帶狀鐵質(zhì)巖相關(guān)型金礦絕大多數(shù)賦存于Koolpin組中段。

（2）大多數(shù)金礦床/礦點(diǎn)位于古元古代花崗巖類侵入體外接觸帶，在花崗巖類侵入體內(nèi)部幾乎沒有金礦化。

（3）礦床/礦點(diǎn)分布受構(gòu)造控制特征較明顯，大多數(shù)分布于基底斷層附近，并表現(xiàn)出明顯的帶狀分布特征，主要控礦構(gòu)造有Pine Creek剪切帶，基底斷層兩側(cè)的次級斷層、褶皺構(gòu)造和褶皺核部密集發(fā)育的劈理等。

（4）在總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上，探討區(qū)內(nèi)金礦成礦模式，認(rèn)為區(qū)內(nèi)三種主要類型的金礦成礦流體差別不大，其成礦模式主要差別在于金從流體中沉淀富集的方式。

圖4 Pine Creek造山帶金礦成礦模式圖Figure 4.Mineralization pattern of gold deposits in the Pine Creek orogenic belt