東秦嶺祁雨溝金礦床189號礦體黃鐵礦標(biāo)型特征及其地質(zhì)意義

曾 濤 唐 利 孫宇辰 黃丹峰 胡昕凱 王 亮

(1.中國地質(zhì)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院,北京 100083;2.河南省地質(zhì)調(diào)查院 河南 鄭州 450007)

作為揚子板塊與華北板塊陸陸碰撞造山作用的產(chǎn)物,秦嶺造山帶經(jīng)過太古宙—中生代長期地質(zhì)演化,形成于古生代多階段俯沖—碰撞造山及中生代陸內(nèi)造山作用[1]。帶內(nèi)巖漿活動頻繁,成礦地質(zhì)條件良好,賦存世界最大鉬礦[2]、國內(nèi)第二大造山型金礦[3]和世界第二大類卡林型金礦等[4]。該成礦帶自東向西依次發(fā)育有熊耳山、欒川、崤山、小秦嶺等多個多金屬礦集區(qū),帶內(nèi)蘊藏金資源儲量超1 000 t,是國內(nèi)僅次于膠東的重要黃金產(chǎn)地[5]。東秦嶺熊耳山多金屬礦集區(qū)地處秦嶺造山帶北部,區(qū)內(nèi)中侏羅世—早白堊世巖漿活動十分頻繁,雷門溝、祁雨溝、花山等花崗巖體侵位于太華群基底花崗質(zhì)片麻巖和熊耳群中基性—中酸性火山巖中。區(qū)內(nèi)中生代中酸性巖體與不同類型礦床的成巖成礦時代主要集中在246～202 Ma[6-9]、169～142 Ma[10-11]、136～118 Ma[12-13]3個年齡區(qū)間。區(qū)內(nèi)金礦床的成礦時代多集中于136～118 Ma[14-17],與祁雨溝、花山等巖體的成巖時代基本吻合。礦集區(qū)內(nèi)出露的礦種類型以金、鉬、銀、鉛、鋅、銅為主,發(fā)育雷門溝、石窯溝等大型鉬礦床,祁雨溝、上宮等大型金礦床,及沙溝、鐵爐坪、蒿坪溝等銀鉛鋅多金屬礦床,資源儲量和成礦潛力巨大。然而該區(qū)域的勘查程度普遍較低,多處于500 m水平以上,故深部第二找礦空間仍具有極佳的找礦前景。

祁雨溝金礦床地處華北板塊南緣熊耳山礦集區(qū)中部,是該礦集區(qū)發(fā)現(xiàn)最早的金礦之一。祁雨溝金礦床探明金資源/儲量達(dá)70 t,其中以J4含金角礫巖體最富(含金20 t以上)[18]。該礦床以典型的爆破角礫巖型礦化為特征,前人從成礦流體性質(zhì)及演化[3,19-23]、成礦物質(zhì)來源[19,21,24]、成巖成礦時代[16,25-26]等方面開展了大量工作,并認(rèn)為爆破角礫巖型金成礦作用和隱伏花崗斑巖體具有密切的成因關(guān)系。近年來,隨著祁雨溝金礦床勘探與開采的進一步深入,新發(fā)現(xiàn)的斑巖型金礦體(189號礦體)主要賦存于400m水平以下細(xì)粒斑狀花崗巖復(fù)合巖體角礫化、硅化核頂部[27-28],其地質(zhì)特征與深部找礦潛力評價亟需深入剖析。

本研究將祁雨溝189號礦體220 m和280 m兩個標(biāo)高的載金黃鐵礦作為分析對象,在識別黃鐵礦產(chǎn)出特征和類型劃分的基礎(chǔ)上,系統(tǒng)研究不同標(biāo)高、不同類型黃鐵礦的成分標(biāo)型特征和熱電型標(biāo)型特征,探討祁雨溝深部189號金礦體的成礦規(guī)律及深部成礦潛力。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

熊耳山礦集區(qū)位于華北板塊南緣(圖1(a)),北以洛寧斷裂為界,南以馬超營斷裂為界。區(qū)內(nèi)普遍發(fā)育太古宇—古元古界太華群花崗質(zhì)片麻巖[10]和古元古界(約1.75 Ga)熊耳群火山巖系[29]。太華群為區(qū)內(nèi)多金屬礦床的重要賦礦圍巖之一,在該區(qū)僅可見太華群,巖性主要為黑云斜長片麻巖、角閃片麻巖及斜長角閃巖。熊耳群為區(qū)內(nèi)金礦床另一重要賦礦圍巖,分布于礦區(qū)東部與南部,呈不整合覆蓋于太華群之上,為一套中基性—中酸性火山巖系,巖性以安山巖為主,夾少量英安流紋巖。受秦嶺造山帶大規(guī)模區(qū)域性碰撞造山作用的影響,斷裂構(gòu)造在熊耳山礦集區(qū)極為發(fā)育,主要有 NEE向、NNE向、NE向、NW 向和NWW向5組斷裂(圖1(b))。其中,NEE向、NNE向、NE向、NW向斷裂為造山期后伸展作用的產(chǎn)物,這些斷裂控制了熊耳山多金屬礦集區(qū)的礦床分布與產(chǎn)出。

圖1 研究區(qū)區(qū)域地質(zhì)特征[33]Fig.1 Regional geological characteristics of the study area

熊耳山礦集區(qū)發(fā)育多期多階段巖漿活動,主要集中在太古宙、中元古代、印支期和燕山期4個階段。太古宙巖漿作用形成華北板塊的結(jié)晶基底太華群,同時構(gòu)成熊耳山NNE向拆離—變質(zhì)核雜巖構(gòu)造變質(zhì)核[30]。中元古代以熊耳群火山巖大面積裂谷式噴發(fā)為主,形成一套巨厚的中基性—中酸性火山巖[31-32]。印支期巖漿活動主要表現(xiàn)為一些小規(guī)模的堿性巖、堿性花崗巖和碳酸巖脈的侵入,形成磨溝堿性巖體和黃水庵碳酸巖脈[10],該時期形成的礦床包括紙房、前范嶺、黃水庵、大石門溝鉬礦床以及店房、北嶺、上宮、瑤溝金礦床[5]。燕山期巖漿活動規(guī)模最大,以形成酸性巖漿侵入巖為特征,發(fā)育有祁雨溝、花山、合峪、雷門溝等花崗巖體,其中花山、合峪巖體以巖基為主要特征產(chǎn)出,其余祁雨溝、雷門溝等巖體呈小巖株狀。燕山期大規(guī)模巖漿活動為研究區(qū)金、銀、鉬、鉛、鋅等礦產(chǎn)的形成提供了充足的物質(zhì)來源[32]。

2 礦床地質(zhì)特征

祁雨溝金礦床主要由6個達(dá)到工業(yè)品位的含金爆破角礫巖筒(J2、J4、J5、J6、J7和 J8)和 189 號斑巖型金礦體組成。礦區(qū)出露的地層主要由太華群片麻巖和第四系沉積物組成(圖2)。太華群分布范圍廣,巖性為黑云斜長片麻巖、斜長片麻巖和混合片麻巖。混合片麻巖多由前兩者經(jīng)混合巖化作用形成,多呈條帶狀分布。熊耳群呈角度不整合覆蓋于太華群之上,許山組在礦區(qū)東北部、中南部可見,主要巖性為安山巖、安山玄武巖和安山玢巖,其中安山巖發(fā)育不同程度褐鐵礦化、高嶺土化、綠泥石化等蝕變。

區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造主要有NE、NW和近SN向3組(圖2),金礦體主要受NE向斷裂控制。NW向斷裂有早、晚兩期,早期表現(xiàn)為平面上由多條平行的不等寬斷層組成斷裂帶,斷層面上及剖面上呈較平緩波紋狀,層間常充填有不同類型的脈巖,各類構(gòu)造巖也普遍發(fā)育,斷層帶內(nèi)常見礦化及蝕變現(xiàn)象,但不構(gòu)成礦體。晚期斷裂構(gòu)造規(guī)模較小,多發(fā)育在成礦期后,對礦體有一定的破壞作用。近SN向斷裂為區(qū)內(nèi)另一組重要的斷裂構(gòu)造,以壓扭性為主,發(fā)育有不同程度的熱液蝕變,礦化一般較弱。

圖2 祁雨溝金礦區(qū)地質(zhì)特征Fig.2 Geological characteristics of Qiyugou Gold Deposit

區(qū)內(nèi)燕山期巖漿巖主要形成于4個階段:第1階段以礦區(qū)東部石英斑巖及巖枝為代表,其侵位年齡分別為(150.1±1.1)Ma和(165.0±0.6)Ma[10];第 2階段花崗斑巖出露于礦區(qū)東段16號角礫巖筒下方,前人[26]通過鋯石U-Pb測年法測得花崗斑巖中鋯石結(jié)晶年齡為(134.1±2.3)Ma;第3階段產(chǎn)物為含金花崗斑巖,即189號礦體賦礦圍巖,其成巖時代約束于133～127 Ma[25];第4階段的角閃二長花崗斑巖呈巖脈狀侵入太華群TTG片麻巖和第三階段含金斑狀花崗巖,其成巖年齡為(124.7±0.6)Ma[25]。祁雨溝金礦床的成礦年齡主要集中于135.6～134.1 Ma和132.9～127.5 Ma,與兩期斑巖巖漿作用時限基本一致[34-36]。基于成巖成礦年齡、同位素和流體包裹體研究,前人認(rèn)為祁雨溝爆破角礫巖型金成礦作用和斑巖型金成礦作用具有密切的成因聯(lián)系,二者同屬由深部同一巖漿房來源的斑巖成礦系統(tǒng),是秦嶺造山帶后碰撞伸展環(huán)境的產(chǎn)物[24,35-36]。

189號礦體主要產(chǎn)于400 m水平以下的細(xì)粒斑狀花崗巖巖株的角礫化、硅化核頂部,受花崗復(fù)合巖體和蝕變帶控制,巖體中心硅化核為主要富礦體,分布范圍集中,出露面積約0.042 km2,在280m標(biāo)高上出露面積約0.127 km2。斑巖巖株形態(tài)呈近直立狀,礦體走向49°并向深處逐漸增大(圖3)。含金量大于2 g/t的主要金礦體在空間上與巖株核心處硅化核密切相關(guān)。硅化核廣泛發(fā)育硅化、鉀化和黃鐵礦化,呈網(wǎng)脈狀分布(圖4(a))。圍巖蝕變由中心地帶鉀化蝕變向巖體外圍轉(zhuǎn)變?yōu)榍嗯蛶r化蝕變。經(jīng)野外觀察其脈體接觸關(guān)系、礦物共生組合,將成礦過程大致劃分為3個階段:第Ⅰ階段以發(fā)育鉀化蝕變的花崗斑巖為代表(圖4(a)和圖4(b)),發(fā)育石英-鉀長石網(wǎng)脈,主要礦物組合為鉀長石+石英+黃鐵礦±磁鐵礦;第Ⅱ階段礦物組合為石英+輝鉬礦+黃鐵礦+黃銅礦,侵位于第Ⅰ階段鉀化花崗巖中,含片狀輝鉬礦集合體,可見黃鐵礦-輝鉬礦細(xì)脈(圖4(c));第Ⅲ階段以石英-黃鐵礦網(wǎng)脈為特征(圖4(d)),分布廣泛,含金量大,礦物組合為石英+黃鐵礦+黃銅礦±自然金±銀金礦±碲化物。中粗粒黃鐵礦(0.5～3.0 cm)富集于礦脈內(nèi)。

圖3 祁雨溝189號礦體地質(zhì)剖面Fig.3 Geological profile of Qiyugou No.189 orebody

圖4 祁雨溝金礦床189號礦體野外地質(zhì)特征Fig.4 Field geological characteristics of No.189 orebody of Qiyugou Deposit

3 樣品采集及分析方法

本研究4件樣品采自祁雨溝金礦床189號礦體220 m、280 m兩個標(biāo)高的坑道中。樣品探針片制備和礦相學(xué)觀察在中國地質(zhì)大學(xué)(北京)科學(xué)研究院實驗室完成。黃鐵礦單礦物挑選在廊坊宇能巖石礦物分選實驗室完成,供黃鐵礦熱電性測試。

黃鐵礦熱電性測試地點為中國地質(zhì)大學(xué)(北京)礦物標(biāo)型實驗室,測試儀器為BHTE-06熱電儀。活化溫度設(shè)定為(60±2)℃,溫差設(shè)定為100℃,分別對4件樣品隨機選取100粒黃鐵礦單礦物進行熱電性分析,電動勢直接從測量儀讀取。黃鐵礦電子探針(EMPA)成分分析測試地點為中國科學(xué)院地質(zhì)與物理研究所電子探針與掃描電鏡實驗室,測試儀器為日本JXA-8100型電子探針儀,各項參數(shù)設(shè)定為加速電壓20 kV,探針電流1×10-8A,束斑大小為10μm,檢出限為0.001%,波譜分析,ZAF法修正。本研究針對15顆黃鐵礦晶體(19Q-03、19Q-15、QYG-1樣品分別選取4顆黃鐵礦晶體,QYG-4樣品中選取了3顆黃鐵礦晶體)進行電子探針成分分析,每顆黃鐵礦晶體由核部至邊部分析3～4個測點,其中核部和邊部的成分較為均一,共包括53個測點。表1為4件樣品黃鐵礦多個測點的平均成分。

表1 祁雨溝189號礦體不同標(biāo)高黃鐵礦電子探針(EMPA)分析結(jié)果Table 1 EMPA results of pyrite in different elevations of Qiyugou No.189 orebody %

4 黃鐵礦標(biāo)型特征

4.1 黃鐵礦產(chǎn)出特征

祁雨溝189號金礦體中黃鐵礦產(chǎn)出廣泛,各礦段均可見。通過手標(biāo)本和光學(xué)顯微鏡下觀察,根據(jù)其產(chǎn)狀、形態(tài)、結(jié)構(gòu)特征及相互關(guān)系將黃鐵礦形成劃分為如下兩個主要類型:

(1)黃鐵礦(Py1)。以浸染狀賦存于花崗斑巖中,呈自形—半自形中粗粒結(jié)構(gòu)(0.2～4.8 mm),晶形以立方體為主,磨光面光滑(圖5(a))。自形黃鐵礦呈立方體晶形產(chǎn)出,以星散狀分布,粒徑較小;半自形黃鐵礦通常粒徑較大,經(jīng)后期交代作用明顯,邊緣破碎程度嚴(yán)重而呈港灣狀,含礦性良好(圖5(c))。

(2)黃鐵礦(Py2)。賦存于石英-黃鐵礦脈中,呈黃白—淺黃色,結(jié)構(gòu)呈半自形—他形中粗粒結(jié)構(gòu)(0.8～3.7 mm),少數(shù)可見自形立方體晶,部分呈脈狀、團塊狀產(chǎn)出。表面普遍發(fā)育裂痕,與細(xì)粒石英共生(圖5(b)、圖5(d)),結(jié)合礦脈穿插關(guān)系,認(rèn)為Py1早于Py2形成。

圖5 祁雨溝礦床189礦體不同標(biāo)高黃鐵礦顯微照片F(xiàn)ig.5 Photomicrographs of pyrite of No.189 orebody in Qiyugou Deposit

4.2 黃鐵礦成分標(biāo)型特征

黃鐵礦定義分子式為 FeS2,其中w(Fe)=46.55%,w(S)=53.45%,w(S)/w(Fe)約為2,小于2稱為硫虧損,大于2稱為鐵虧損[37-38]。黃鐵礦中除了常量元素Fe、S外,還含Co、Ni等類質(zhì)同象元素和Au,Ag 等物理混合為主的元素,其中 As、Sb、Bi、Se、Te和S等揮發(fā)性元素是Au遷移礦化的搬運劑,Au、Ag、Cu、Pb、Zn等元素則是判斷礦化強弱的直接標(biāo)志[39]。

(1)220 m標(biāo)高中段。黃鐵礦w(Fe)為46.23%～46.83%,平均值為 46.55%;w(S)為 51.94%～53.74%,平均值為53.16%,n(S)/n(Fe)為1.91～2.02,平均值為1.98,晶體化學(xué)式為Fe1.001S2。與理想的黃鐵礦化學(xué)成分相比相對貧S,為硫虧損,通常說明有利于其他金屬元素富集[40]。Co、As、Mo含量極低,均低于檢測限;Ni含量相對較高,為0.01%;Au含量相對于280 m標(biāo)高的黃鐵礦略高,最多可達(dá)0.28%,平均為 0.09%;其余 Ag、Bi、Cu、Zn、Mn 等元素含量均低于280 m標(biāo)高黃鐵礦。

(2)280 m標(biāo)高中段。黃鐵礦w(Fe)為46.17%～46.81%,平均值為 46.61%;w(S)為 53.32%～53.49%,平均為 53.44%;n(S)/n(Fe)為 1.97～2.08,平均值為2,與標(biāo)準(zhǔn)值接近。Co含量較220 m中段稍高,為0.01%,僅有一個測點Co高于檢測限;Zn含量相對較高,較220 m黃鐵礦高出一個數(shù)量級,為0.13%;As、Mo、Ni含量低,均低于檢測限;其余Mn、Cu、Bi、Ag 等元素相對于 220 m黃鐵礦均表現(xiàn)出升高趨勢。

4.3 黃鐵礦熱電性標(biāo)型特征

熱電性是指半導(dǎo)體類礦物在有溫差的受熱情況下,其表面發(fā)生電荷的釋放與吸收的性質(zhì)。黃鐵礦為典型的半導(dǎo)體類礦物,因其產(chǎn)出狀態(tài)不同,熱電性特征也會隨之改變[41]。一般認(rèn)為晶體形態(tài)、礦床成因和微量元素含量等差異均會引起黃鐵礦熱電性變化[42-43]。因此,確定黃鐵礦熱電性標(biāo)型特征對其形成過程中的含礦信息、成礦深度、找礦方向、深部成礦預(yù)測等具有指示意義。

黃鐵礦的導(dǎo)電類型由其內(nèi)部晶格所含的雜質(zhì)元素種類和含量決定。若黃鐵礦的熱電性為N導(dǎo)型(電子型),則黃鐵礦內(nèi)部晶格中存在給出電子的原子或離子雜質(zhì)(Co、Ni等),反映成礦物質(zhì)來源較深[44]。若黃鐵礦的熱電性為P導(dǎo)型(空穴型),則黃鐵礦內(nèi)部晶格中存在能攫取電子的原子或離子雜質(zhì)(As等),且晶格內(nèi)有多余的空穴,反映成礦物質(zhì)來源較淺[43]。黃鐵礦的熱電系數(shù)(α)為單位溫度差的黃鐵礦冷熱端的熱電動勢,計算公式為

式中,α為熱電系數(shù),μV/℃;E為熱電動勢,μV;Δt為活化溫度,℃。

4.3.2 熱電性標(biāo)型特征

本研究在祁雨溝金礦床189號礦體220 m、280 m兩個標(biāo)高分別采集了2件樣品,在中國地質(zhì)大學(xué)(北京)礦物標(biāo)型實驗室測得4件樣品共400粒黃鐵礦熱電性測試數(shù)據(jù),分別對每個樣品的100個熱電數(shù)據(jù)進行處理,即將每個樣品的測試數(shù)據(jù)分為N型、P型,分別求出每組熱電系數(shù)的最大值、最小值、平均值以及該類型測試數(shù)占每件樣品總測數(shù)的百分比。

一般認(rèn)為,P導(dǎo)型黃鐵礦熱電系數(shù)為正值,指示其形成于礦體上部、晚期、較低溫環(huán)境;混合導(dǎo)型(PN)型或(N-P型)其熱電系數(shù)或正或負(fù),多為礦體中部、中期、中溫條件形成;N導(dǎo)型黃鐵礦熱電系數(shù)為負(fù)值,指示其形成條件為礦體下部、早期、高溫環(huán)境[42]。通過相關(guān)測試分析,祁雨溝金礦床189號礦體220 m和280 m標(biāo)高的黃鐵礦N型出現(xiàn)率平均值為98.5%,表現(xiàn)為礦體中下部特征。熱電系數(shù)(α)總分布范圍為-580.6～+177.1μV/℃,其中P型黃鐵礦熱電系數(shù)(α)為+27.9～+177.1μV/℃,主要分布在+27.9～+53.1μV/℃;N型黃鐵礦熱電系數(shù)(α)為-580.6～-49.2μV/℃,主要分布在 -201.7～-111.1μV/℃。通過數(shù)據(jù)分析得到熱電數(shù)據(jù)分布直方圖(圖6),由此可知,該處黃鐵礦熱電系數(shù)以單峰正態(tài)分布為主,熱電系數(shù)最主要的分布區(qū)間為-200～-100μV/℃。

圖6 不同標(biāo)高黃鐵礦熱電系數(shù)分布直方圖Fig.6 Histogram of thermoelectric coefficient distribution of pyrite in different elevations

5 討 論

5.1 黃鐵礦成分特征

5.1.1 主量元素

189號礦體220 m標(biāo)高黃鐵礦主量元素中Fe含量為46.23%～46.83%,平均值為46.55%;S含量為51.94%～53.74%,平均值為53.16%;w(S)/w(Fe)平均值為1.98;280 m標(biāo)高Fe含量為46.17%～46.81%,平均值為 46.61%;S含量為 53.32%～53.49%,平均為 53.44%;w(S)/w(Fe)平均值為2.0。此外,189號礦體上覆的隱爆角礫巖體中黃鐵礦Fe、S平均含量分別為45.60%與53.77%,具有貧Fe、富S特征[45]。因此,祁雨溝金礦床的黃鐵礦在縱向上呈向深處富Fe、貧S趨勢。該元素含量變化可作為判斷礦體位置的標(biāo)準(zhǔn),一般來說處于礦體上部的黃鐵礦呈富硫特征,處于下部或尾部的黃鐵礦的硫相對虧損[46];w(S)/w(Fe)值下降表明含礦流體在上升運移過程中硫逸度升高,深部成礦物質(zhì)混入較多。280 m標(biāo)高處S含量與標(biāo)準(zhǔn)值基本相仿(-0.01%),而在220 m標(biāo)高呈硫虧損(-0.3%)特點,且Fe含量下降了0.07%,故認(rèn)為以280 m標(biāo)高為基準(zhǔn)點,由該處向深部可劃分為礦體下部區(qū)域且在深部存在更符合類質(zhì)同相替換的物質(zhì)基礎(chǔ),指示下方具有良好的找礦前景。前人通過對黃鐵礦中w(Fe)/w(S+As)值與其形成深度關(guān)系的研究,認(rèn)為黃鐵礦w(Fe)/w(S+As)值隨深度增加而減小(表2)[47]。礦區(qū)黃鐵礦w(Fe)/w(S+As)變化范圍為0.87～0.88(表2),根據(jù)w(Fe)/w(S+As)與其形成深度的關(guān)系,189號礦體中黃鐵礦的w(Fe)/w(S+As)值低于淺成環(huán)境,而高于中—深成環(huán)境黃鐵礦的w(Fe)/w(S+As)值,指示189號礦體中黃鐵礦形成于中偏淺成環(huán)境。

圖2A和表1示，不同分化程度(Z=2.52，P=0.011)和病理分期(Z=2.19，P=0.028)與CEACAM1表達(dá)有關(guān)聯(lián)。不同年齡(Z=1.04，P=0.297)和性別(Z=0.06，P=0.949)與患者CEACAM1表達(dá)無關(guān)聯(lián)。CEACAM1表達(dá)水平越高，食管腺癌分化程度越差，患者病理分期越晚。以上結(jié)果均提示CEACAM1代表了腫瘤的惡性程度，可以幫助臨床判斷食管癌患者的預(yù)后。

表2 189號礦體黃鐵礦w(Fe)/w(S+As)值與其形成深度的關(guān)系Table 2 Relationship between the value of w(Fe)/w(S+As)of pyrite and its output elevation of No.189 orebody

5.1.2 微量元素

(1)w(Co)、w(Ni)值。 Co、Ni元素因具有與 Fe類似的化學(xué)性質(zhì),在礦物形成過程中常以類質(zhì)同相替代Fe進入晶胞,故黃鐵礦中二者含量及其比值對于礦床成因有指示作用[46]。黃鐵礦中Co含量可指示礦物形成溫度,通常高溫成因黃鐵礦中Co含量大于0.1%,中溫成因Co含量為0.01%～0.10%,低溫成因小于0.01%[48]。祁雨溝189號金礦體中黃鐵礦的Co、Ni元素含量多數(shù)低于檢測限,其中Co元素檢出數(shù)據(jù)平均值為0.01%,指示該礦床屬中低溫巖漿熱液型礦床。

(2)w(Au)/w(Ag)值。w(Au)/w(Ag)值對礦床成因具有指示意義,中低溫巖漿熱液型礦床的黃鐵礦w(Au)/w(Ag)值大于0.5;火山巖型、沉積變質(zhì)熱液型等金礦床中黃鐵礦w(Au)/w(Ag)值小于0.5[47]。本區(qū)測得黃鐵礦w(Au)/w(Ag)值為2～9,屬于典型的中低溫巖漿熱液型礦床。

5.2 成礦溫度

成礦溫度在一定程度上影響黃鐵礦的熱電系數(shù)和導(dǎo)電類型,跟據(jù)礦物結(jié)晶溫度與黃鐵礦熱電性之間的約束關(guān)系,黃鐵礦熱電性可作為地質(zhì)溫度計來衡量礦物的形成溫度。前人從戈爾巴喬夫于1964年做出的黃鐵礦熱電性—溫度圖中得到如下線性方程[49]:

式中,T為黃鐵礦形成溫度,℃;α為熱電系數(shù),μV/℃。

通過式(2)可得出祁雨溝金礦床189號礦體中黃鐵礦的形成溫度(表3)。本研究黃鐵礦(N型)的形成溫度主要集中在277.5～332.5℃(α值采用表3中N型熱電系數(shù)范圍-580.6～-49.2μV/℃),指示該礦床形成于中溫環(huán)境。該環(huán)境下硫化物結(jié)晶速度過快導(dǎo)致黃鐵礦晶格內(nèi)部存在明顯缺陷,有利于吸附成礦流體中金屬元素,可解釋相對于280 m標(biāo)高黃鐵礦,220 m標(biāo)高黃鐵礦高溫元素Ni含量相對較高,Ag、Bi、Cu、Zn、Mn 等元素含量均相對較低這一現(xiàn)象。上述金屬元素富集特征反映成礦溫度由淺至深具有升高趨勢。前人對189號礦體3個成礦階段的流體包裹體進行研究,顯示出其成礦溫度范圍分別為380～475℃ (Ⅰ階段)、330～379℃ (Ⅱ階段)、214～337℃(Ⅲ階段)[50]。本研究黃鐵礦形成溫度與Ⅲ主成礦階段一致,指示載金黃鐵礦和金的沉淀均形成于中低溫環(huán)境。

表3 祁雨溝金礦189礦體黃鐵礦的熱電系數(shù)與導(dǎo)型特征Table 3 Thermoelectric coefficient and conductivity characteristics of pyrite in Qiyugou No.189 orebody

5.3 礦體剝蝕率和找礦指示意義

礦體剝蝕指數(shù)(γ)指采探工程揭露礦體剝蝕深度占總礦體百分比,計算公式[51]為

式中,Xnp為黃鐵礦的熱電參數(shù);f1、f2、f4、f5分別表示相應(yīng)的黃鐵礦熱電系數(shù)α區(qū)間(＞400μV/℃、200～400μV/℃、0～-200μV/℃、＜-200μV/℃)內(nèi)黃鐵礦單礦物數(shù)量百分比,%。

根據(jù)式(3)可得出祁雨溝金礦黃鐵礦熱電性參數(shù)、礦體剝蝕率等參數(shù)(表4)。祁雨溝金礦床黃鐵礦在220 m標(biāo)高的熱電性參數(shù)Xnp平均值為-127～-107,在280 m標(biāo)高的熱電性參數(shù)Xnp平均值為-142～-102。

表4 祁雨溝金礦黃鐵礦熱電性參數(shù)和礦體剝蝕率取值Table 4 Thermoelectricity parameters and ore erosion rate of Qiyugou Gold Deposit

此外,根據(jù)Xnp值推算出礦體相對礦化總長度的剝蝕百分比集中在75.5%～85.5%,說明礦體已被剝蝕到中下部位置,但深部仍具有一定的找礦潛力。值得注意的是,礦區(qū)附近發(fā)育有沉積成因高都川砂金礦床,二者空間分布上的聯(lián)系指示其可能為祁雨溝金礦剝蝕后沉積的產(chǎn)物,從而反映出該礦外圍具有較大的砂金找礦潛力。

6 結(jié) 論

(1)祁雨溝189號礦體金成礦作用可大致劃分為3個階段,分別為第Ⅰ階段鉀長石+石英+黃鐵礦±磁鐵礦,第Ⅱ階段石英+輝鉬礦+黃鐵礦+黃銅礦細(xì)脈和第Ⅲ階段石英+黃鐵礦+黃銅礦±自然金±銀金礦±碲化物網(wǎng)脈。

(2)祁雨溝189號金礦體220 m與280 m標(biāo)高黃鐵礦可分為兩種主要類型,分別呈浸染狀賦存于花崗斑巖中和呈脈狀、團塊狀賦存于石英-黃鐵礦脈中,前者早于后者形成。

(3)自280m標(biāo)高至220m標(biāo)高呈富鐵貧硫趨勢,w(Fe)/w(S+As)值與深度的相關(guān)性指示189號礦體中黃鐵礦形成于中偏淺成環(huán)境,w(Au)/w(Ag)值指示礦體屬巖漿熱液成因,微量元素變化趨勢反映成礦溫度由淺至深逐漸升高。黃鐵礦形成溫度范圍主要為277.5～332.5℃。該礦體剝蝕率為75.5%～85.5%,剝蝕程度較深,但深部仍具有一定的找礦潛力,祁雨溝金礦外圍具有較大的砂金找礦潛力。

致 謝

本研究野外工作得到了河南金源黃金礦業(yè)有限責(zé)任公司閆建明、萬利敏,河南省地質(zhì)調(diào)查院宋要武、胡小川,中國地質(zhì)大學(xué)(北京)趙玉等同志的支持和幫助,電子探針分析得到了中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所賈麗輝同志的指導(dǎo),在此一并表示感謝!