川西北馬腦殼金礦床成礦階段劃分＊

劉 基，郭耀宇，王久懿

（1中國地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查中心，陜西 西安710000；2中國地質(zhì)大學(xué)地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點實驗室，北京 100083；3中國地質(zhì)調(diào)查局哈爾濱地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查中心，黑龍江 哈爾濱 150086）

1 概述

馬腦殼金礦床地處華北板塊、揚子板塊和印度板塊三大構(gòu)造單元銜接部位[1]，是川西北地區(qū)與構(gòu)造蝕變帶有關(guān)的微細浸染型金礦的典型代表[2-4]。迄今為止，馬腦殼金礦床中金資源量超過39t[3]，達到大型規(guī)模，并且在馬腦殼礦區(qū)外圍的找礦工作也取得重大進展。

馬腦殼金礦床的形成經(jīng)歷了沉積變質(zhì)成巖期、熱液成礦期以及表生氧化期[3-7]。前人針對熱液成礦期的成礦階段劃分有三種觀點，分別是：（1）Ⅰ石英-黃鐵礦-白鎢礦-毒砂，Ⅱ石英-輝銻礦-雄黃，Ⅲ 石英-雄黃-方解石，Ⅳ石英-方解石[8]；（2）Ⅰ黃鐵礦-毒砂-石英；Ⅱ石英-（白鎢礦）-輝銻礦；Ⅲ石英-雄（雌）黃；Ⅳ石英-方解石等4個成礦階段[4]；（3）Ⅰ石英-毒砂-黃鐵礦階段，Ⅱ輝銻礦-石英階段，Ⅲ 石英-雄（雌）黃-方解石階段等4個成礦階段[9]。這三種觀點中四個階段的礦物組合內(nèi)容不夠統(tǒng)一，如付紹洪等（2002）[6]將白鎢礦界定為成礦第一階段中的礦物；王可勇等（2001）[5]將白鎢礦界定為成礦第二階段中的礦物；張國見等（2012）[9]在成礦階段劃分中沒有提及白鎢礦。同時，前人關(guān)于成礦階段劃分的證據(jù)不充分，鏡下照片較少，說服力不夠。

成礦階段的厘定對今后礦床成因、探討成礦規(guī)律的研究具有重要意義。因此，本文在前人成礦階段劃分的研究工作的基礎(chǔ)上，結(jié)合野外礦床地質(zhì)特征（礦體構(gòu)造及礦石構(gòu)造特點）和礦石標本、光片等呈現(xiàn)地顯微特征，重新厘定該礦床的成礦階段。

2 區(qū)域地質(zhì)背景

秦嶺造山帶自北向南包括了華北板塊南緣、秦嶺微板塊（北秦嶺和南秦嶺）和揚子板塊北緣的造山帶前陸沖斷褶帶（含碧口地體、松潘褶皺帶北部）[10-11]，三個板塊被商－丹縫合帶和勉－略縫合帶分隔開[1]（如圖1a所示）?？惮斈鏇_推覆構(gòu)造，是勉略帶的巨大弧形逆沖推覆構(gòu)造，呈弧形分布于康縣－瑪曲間，西段為迭部－瑪曲推覆構(gòu)造迭置，西延接瑪沁推覆構(gòu)造[10]（如圖1b所示）。馬腦殼金礦床位于勉略構(gòu)造帶的康碼段（如圖1c所示），馬腦殼韌—脆性剪切帶控制了礦體的形態(tài)以及展布情況，即明顯是構(gòu)造控礦，構(gòu)造破碎巖帶是主要礦體賦存部位，金礦體在礦化構(gòu)造破碎巖帶內(nèi)呈透鏡狀、脈狀、復(fù)脈狀產(chǎn)出[5]。

圖1 西秦嶺大地構(gòu)造格局及勉略構(gòu)造帶地質(zhì)簡圖[12-13]

3 礦床地質(zhì)特征

馬腦殼金礦床內(nèi)出露地層主要為石炭系—三疊系沉積巖建造。三疊系由老至新劃分為下統(tǒng)菠茨溝組、中統(tǒng)扎尕山及上統(tǒng)雜谷腦組，出露完整[9]。前人研究顯示扎雜山組二段是金礦體主要賦存層位[9]，該地層中金等成礦元素豐度較高，是異常豐富的礦源[3]。受構(gòu)造破碎帶的影響，礦體呈似層狀、薄透鏡狀、脈狀產(chǎn)出，且礦體普遍具有分枝復(fù)合、膨縮的現(xiàn)象，如在斷裂交匯部位和褶曲鞍部厚度膨大，在層間破碎帶狹窄部位厚度明顯變小[14-15]。

馬腦殼金礦床的礦石以脈型金礦石[8]為主（品位5～10g/t），并含有少量的蝕變巖型金礦石（品位 2～5g/t）。 礦石具有多樣的結(jié)構(gòu)構(gòu)造（如圖2所示），主要有脈（網(wǎng)脈）狀（如圖 2a所示）、塊狀（如圖 2b 所示）、浸染狀（如圖2c所示）、和條帶狀構(gòu)造等。除礦石構(gòu)造外，礦石結(jié)構(gòu)也多樣，包括包含（如圖2d-e所示）、草莓（如圖2f所示）、自形—半自形粒狀（如圖2d-f所示）、殘余（如圖2g所示）、假象（如圖2h所示）和交叉（交錯）結(jié)構(gòu)（如圖2i所示）等。

圖2 馬腦殼金礦床礦石的構(gòu)造與組構(gòu)

4 礦區(qū)礦物特征

馬腦殼金礦床礦石礦物主要是自然金、輝銻礦、毒砂、黃鐵礦、雄（雌）黃和辰砂。而脈石礦物主要是石英、方解石和絹云母。

4.1 礦石礦物

黃鐵礦：黃鐵礦貫通于成巖、成礦的全過程，為主要載金礦物之一，與金礦化關(guān)系密切。黃鐵礦可細分為沉積-成巖期黃鐵礦和熱液期黃鐵礦。沉積-成巖期黃鐵礦呈浸染狀分布，含量約1%～2%，具草莓狀結(jié)構(gòu)。沉積期的草莓狀黃鐵礦由多個黃鐵礦晶體（球粒直徑約為10um）聚集成一團（如圖2f所示），由膠質(zhì)黃鐵礦結(jié)晶而成，零星產(chǎn)出或呈團塊狀分布。熱液期黃鐵礦呈浸染狀（如圖2c所示）或脈狀分布在石英裂隙或間隙中，多具自形、半自形（圖3a所示）和包含狀結(jié)構(gòu)（如圖2e所示）。其中，自形、半自形黃鐵礦為等軸立方晶體，晶形包括立方體為主和五角十二面體，鏡下切面呈正方形（如圖3a所示）、菱形、矩形、三角形和不規(guī)則狀 （如圖3b所示），粒徑為0.002～0.5mm。

圖3 馬腦殼金礦床礦石和脈石礦物的分布狀態(tài)及晶型特征

毒砂：毒砂是馬腦殼金礦床主要的載金礦物之一，集中分布在含礦帶底部。毒砂與黃鐵礦共生，多產(chǎn)于石英脈近旁，部分毒砂分布在方解石中 （如圖3d所示）。毒砂呈細脈狀（如圖3c所示）、串珠狀（如圖3d所示）、斑點狀（如圖3e-f所示）產(chǎn)出，局部相對富集呈團塊狀（如圖3f所示），礦物晶體自形程度高，多呈自形、半自形，鏡下切面形態(tài)呈菱形、板狀、或不規(guī)則四邊形等。晶體粒度小于黃鐵礦，其長約為 0.005～0.05mm。

輝銻礦：馬腦殼礦床的一大特點是產(chǎn)出大量的輝銻礦。輝銻礦主要呈塊狀（如圖2g所示）、細脈狀和網(wǎng)脈狀產(chǎn)出（如圖3g所示）、浸染狀產(chǎn)出。塊狀輝銻礦以礦脈形式產(chǎn)出，礦脈長達十多米，寬近1m[5]。礦物晶體較大，且自形程度高，單晶可達7mm，一般為1～3mm，含量近似2%[5]。呈浸染狀或細脈狀分布于石英中的輝銻礦（如圖3g所示）晶體較小，自形程度低，粒徑 0.05～0.5mm，含量 0.5%～1%。 部分呈晶簇狀生長的輝銻礦與方解石共生，呈細脈狀或者網(wǎng)脈狀分布石英間隙中。

雄黃：雄（雌）黃礦化屬礦區(qū)典型蝕變礦物之一。雄（雌）黃多以超顯微浸染于石英之中，致使石英呈桔紅色（如圖2a-b所示），少量以細脈或網(wǎng)脈穿插于石英間隙之中（如圖3h所示)，手標本中見雄黃-輝銻礦-石英脈。該類雄黃為半自形及他形，大小約 0.05～0.5mm，含量 0.1%～0.5%。 除此之外，還可見雄黃與雌黃、辰砂共生（如圖3i所示），呈細（網(wǎng)）脈穿插脈狀分布的黃鐵礦毒砂，礦物具有自形程度較高和晶粒較大的特點，晶體大小約0.1～1mm，含量約0.5%～3%。

褐鐵礦：褐鐵礦屬于表生作用的產(chǎn)物，由黃鐵礦、毒砂、綠泥石等礦物經(jīng)氧化分解而成，呈斑點狀、星點狀或薄膜狀產(chǎn)出，集中分布于構(gòu)造破碎帶或熱液脈體內(nèi)及其附近，對金礦的富集起一定的作用。含礦帶內(nèi)碎裂巖中褐鐵礦化蝕變強烈，構(gòu)造破碎帶、巖層揉皺或撓曲強烈地段內(nèi)碎裂巖也伴隨有中等-弱的褐鐵礦化。

辰砂：辰砂主要分布在礦化板巖中，呈團塊狀或脈狀分布，且與雄黃、雌黃伴生。辰砂呈塊狀切板巖板理分布，或者與雄雌黃一起呈脈狀分布（如圖3i所示）。

金：馬腦殼金礦床中，金主要賦存于各載金礦物中[6]。

4.2 脈石礦物

石英：硅化集中發(fā)育在含礦帶及構(gòu)造破碎帶。硅化具多期次特征，貫穿整個熱液成礦期。石英呈團塊狀或脈狀集合體產(chǎn)出，還有后期形成的石英呈粒狀、它形粒狀、細脈狀或脈狀集合體形式產(chǎn)出，且部分晶型完好，形成石英環(huán)帶。脈狀石英早期的順著板巖的板理發(fā)育，晚期石英脈切板理發(fā)育。

方解石：方解石呈細脈、網(wǎng)脈狀、不規(guī)則團塊在巖層褶曲強烈地段順層貫入或沿構(gòu)造破碎帶的裂隙穿插交代圍巖及礦石。馬腦殼金礦床內(nèi)普遍發(fā)育碳酸鹽化，但單一的碳酸鹽化與金礦化無關(guān)，因為方解石含金極微或不含金。在地表氧化帶，方解石經(jīng)風(fēng)化淋濾作用析出的鈣質(zhì)、白色粉末沿巖石微裂隙充填或呈薄膜狀覆蓋于巖石破裂面，使地表土呈白灰色，該特征在含礦帶尤為突出，可作為間接找礦標志之一。

綠泥石：綠泥石見于粉砂質(zhì)板巖、板巖形成的糜棱巖化碎裂巖中[13]，主要分布在斷層破碎帶和斷層附近的派生斷裂及熱液脈接觸帶巖石中[13]。在礦區(qū)礦化富集地段見有較弱綠簾石化，尤其是與褐鐵礦化迭加蝕變強烈地段，與金礦化關(guān)系最為密切。

絹云母：絹云母呈鱗片狀，直徑 0.02～0.15mm。與熱液作用有關(guān)的絹云母化，貫穿于整個熱液成礦期，伴生各種金礦化相關(guān)的蝕變。特別是在碳酸鹽-金-鐵-絹云母礦化階段，形成大量的熱液鐵質(zhì)和絹云母。熱液鐵質(zhì)與綠泥石共生，呈塵點狀或薄膜狀分布于絹云母片體內(nèi)[13]。當絹云母細脈規(guī)模較大時，絹云母片體也相應(yīng)增大（直徑可達0.25mm），并沿絹云母細脈的延伸方向呈定向分布。若絹云母經(jīng)歷構(gòu)造作用（如揉皺）可變質(zhì)成白云母。

5 成礦階段

馬腦殼金礦床金屬礦物主要為黃鐵礦、毒砂、輝銻礦和褐鐵礦，含有少量的自然金、雄黃、雌黃和辰砂，非金屬礦物主要為石英、方解石、絹云母、綠泥石、綠簾石。本文基于詳細的野外露頭、手標本以及顯微鏡觀察，對礦物粒度、組構(gòu)和礦物共生組合及交切關(guān)系進行了細致分析，最終將馬腦殼金礦床的成礦作用劃分為3個成礦期：（1）沉積成巖期（金預(yù)富集）。 （2）熱液成礦期（原生金礦床形成）。 （3）表生氧化期——次生再富集成礦作用；其中熱液成礦期為金的主要成礦期。

其中，沉積成巖期主要是金的初步富集作用，主要金屬礦物為草莓狀黃鐵礦。小球狀黃鐵礦（如圖2f所示）由多個黃鐵礦晶體聚集合抱成一團，由膠質(zhì)黃鐵礦結(jié)晶而成，零星產(chǎn)出或呈團塊狀分布，球粒直徑約為10um。草莓狀黃鐵礦成因之一是有機質(zhì)或細菌參與[16]，結(jié)合扎雜山組二段地層中金等成礦元素豐度較高[3]，暗示礦源層成礦作用[3]。熱液金成礦作用根據(jù)礦石礦物共生組合以及生成順序，主要可以劃分為如下4個成礦階段（如圖4所示），即I.石英-毒砂-黃鐵礦階段；II.石英-輝銻礦-方解石階段；III.石英-雄（雌）黃方解石階段；IV石英-方解石階段。而表生氧化期的主要載金礦物為褐鐵礦，這一期次的礦物還包括綠泥石，綠泥石化總是與褐鐵礦化相伴生。褐鐵礦化的強度可作為直觀判斷氧化礦石貧富的指標[2,15]，因為熱液期所形成的主要載金礦物黃鐵礦和毒砂在表生條件下可被氧化成褐鐵礦。同時金從黃鐵礦和毒砂中游離出來會隨地表水向下滲透[17]，致使金向下轉(zhuǎn)移富集呈超顯微-顯微自然金產(chǎn)出[7,18]，故而需考慮氧化過程是否伴隨淋濾作用。以下為熱液成礦期階段劃分的詳細依據(jù)。

圖4 馬腦殼金礦床礦物生成順序

5.1 石英-毒砂-黃鐵礦階段

該階段的礦物組合為石英＋黃鐵礦＋毒砂，顯微鏡下可見毒砂以包體的形式產(chǎn)在黃鐵礦顆粒中（如圖5a所示），因此判斷毒砂與黃鐵礦共生。含F(xiàn)e-SAs熱液沿斷裂構(gòu)造及圍巖裂隙侵入[19]，在石英裂隙或者圍巖裂隙形成毒砂黃鐵礦脈 （如圖5b所示）。后期受構(gòu)造應(yīng)力作用的影響，大顆粒黃鐵礦碎裂成小顆粒黃鐵礦或者產(chǎn)生裂隙（如圖7f所示）。粒狀黃鐵礦內(nèi)發(fā)育兩種產(chǎn)出類型的毒砂，一種晶型完好的Apy1生長在黃鐵礦中；另一種晶型不完好Apy2則生長在黃鐵礦的間隙中（如圖5c所示）。本階段是金富集的重要階段，金多賦存于黃鐵礦、毒砂裂隙中。

圖5 馬腦殼金礦床石英-毒砂-黃鐵礦階段礦物共生關(guān)系

5.2 石英-方解石-輝銻礦階段

該階段主要礦物為石英+方解石+輝銻礦，后期含輝銻礦的熱液沿著構(gòu)造裂隙侵入，溶蝕上一階段礦物，石英被溶蝕成孤島狀、港灣狀，塊狀輝銻礦中殘留石英角礫，而角礫中含黃鐵礦、毒砂；或者輝銻礦呈網(wǎng)脈狀填充石英裂隙，碎裂的石英中含黃鐵礦（如圖6a所示）。

塊狀輝銻礦雖然溶蝕了早階段形成的石英，同樣也有部分石英與輝銻礦為同一階段產(chǎn)物（如圖6b所示）。這些自形的石英，粒徑較小，未發(fā)生被溶蝕。除了塊狀輝銻礦外還有晶簇狀的輝銻礦，其分布在石英邊緣或者方解石中；部分輝銻礦則與方解石一起呈脈狀分布在石英間隙中（如圖6c所示）或者分布在方解石中。

圖6 馬腦殼金礦床石英-方解石-輝銻礦階段礦物共生關(guān)系

5.3 石英-方解石-雄（雌）黃階段

該階段主要礦物為石英+方解石+雄（雌）黃+辰砂。雄黃呈細網(wǎng)脈狀分布于石英顆粒周邊并與其石英形成鑲嵌分布的特征（如圖3h所示），或者以網(wǎng)脈狀穿插于純凈的方解石脈或方解石團塊之中。辰砂則與雄黃相伴生，主要現(xiàn)象在手標本中（3i），鏡下未發(fā)現(xiàn)明顯現(xiàn)象。脈狀雄黃穿插塊狀的輝銻礦（如圖7a所示），網(wǎng)脈狀雄黃溶蝕充填在石英裂隙中的輝銻礦，且將石英染成棕紅色（如圖7b所示）。

除此之外，顯微鏡下顯示脈狀雄（雌）黃常常切割早階段的石英-黃鐵礦-毒砂 （如圖7c所示），或者石英-方解石-雄黃脈切割脈狀分布的黃鐵礦、毒砂（如圖7d所示）。雄黃脈切穿石英脈，石英脈中含黃鐵礦（如圖7e所示）。呈浸染狀分布的毒砂和黃鐵礦具有完好的晶型，長條狀的毒砂被石英-雄黃脈切斷（如圖7f所示）。

圖7 馬腦殼金礦床石英-方解石-雄黃階段的礦物共生關(guān)系

5.4 石英-方解石階段

石英-方解石階段主要礦物組合為石英＋方解石。沿晚期裂隙不連續(xù)產(chǎn)出，礦化較弱，金屬礦物很少。且?guī)缀跷词艿胶笃诘臉?gòu)造變形影響，砂巖中雄黃呈脈狀分布，被后期的寬大的石英-方解石脈切開錯斷，脈中方解石主要處于脈中間部分，石英處于脈邊緣部分，石英顆粒晶型完好，未受到后期作用（如圖8所示）。

圖8 馬腦殼金礦石英-方解石階段的礦物生成關(guān)系

6 結(jié)論

馬腦殼礦區(qū)載金礦物主要為黃鐵礦、毒砂，另外還有輝銻礦、雄雌黃等。馬腦殼金礦床的礦石可劃分為石英-毒砂-黃鐵礦、石英-輝銻礦、石英-方解石-輝銻礦-雄黃和石英-雄（雌）黃-方解石4種類型。其成礦作用可劃分為3個成礦期：沉積成巖期、熱液成礦期和表生氧化期，其中熱液成礦期為主成礦期，又可細分為4個成礦階段，即石英-毒砂-黃鐵礦階段、石英-方解石-輝銻礦階段、石英-雄（雌）黃-方解石階段和石英方解石階段。