金礦床蝕變帶礦體地質(zhì)及地球化學(xué)特征分析

王歡歡

（湖南省地球物理地球化學(xué)勘查院，湖南 長(zhǎng)沙 410000）

0 引言

金礦床一直以來都是采礦行業(yè)的重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象。近年來，過度開采導(dǎo)致金礦開采的難度迅速攀升，使人們更加關(guān)注金礦床的情況，并逐步開始進(jìn)行金礦床蝕變帶礦體的研究。本文深入分析金礦床的地質(zhì)情況、地球化學(xué)特征，以制定更加科學(xué)可行的金礦開采作業(yè)方案，推動(dòng)金礦開采行業(yè)生產(chǎn)力水平的持續(xù)優(yōu)化。

1 金礦床蝕變帶礦體地質(zhì)分析

1.1 金礦床蝕變帶礦體分布地質(zhì)

1.1.1 片巖礦體地質(zhì)

一般來說，金礦床大多位于清水江、湖的地下，也有少部分金礦床存在于麻巖類巖層中。由此可見，大多數(shù)的金礦床都存在礦區(qū)，而且長(zhǎng)期被水流腐蝕、沖洗，要承受水流的影響，這使得金礦床經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)斷層情況。在此背景下，露出水面的金礦床會(huì)以帶狀的形式分布，而沒入水中的金礦床則多以第四系殘積物的形式存在。但總體來說，金礦床會(huì)呈東北向斜軸分布，且東北區(qū)域較為平緩，越向北地勢(shì)越高?；诖?，可以將礦體分布地質(zhì)劃分為4 個(gè)地質(zhì)組，包括片巖地質(zhì)、板巖地質(zhì)、砂質(zhì)巖地質(zhì)、堆積物地質(zhì)。其中，在片巖地質(zhì)條件下，礦體地質(zhì)組分通常包括粗、中、細(xì)3 種礫巖，且呈現(xiàn)出深灰色、淺灰色等不同的色階。通常來說，此地質(zhì)條件下的礦體多以片巖狀態(tài)礦體為主，而且會(huì)與下方、上方的礦體之間保持一個(gè)拆離斷層狀態(tài)，并明顯地呈現(xiàn)在金礦床外圍河床位置。根據(jù)此特征判定，片巖礦體地質(zhì)組分應(yīng)當(dāng)為石英巖（圖 1）、石英片巖（圖 2）、顆粒石英巖（圖 3）。此外，礦體的地質(zhì)組分也有可能是兩種石英巖，即黑云綠泥鈉長(zhǎng)石英片巖和二云母鈉長(zhǎng)石英片巖。

圖1 石英巖

圖2 石英片巖

圖3 顆粒石英巖

1.1.2 板巖礦體地質(zhì)

此地質(zhì)條件下，礦體呈板巖狀態(tài)存在，其上部接觸到的地質(zhì)巖體一般是灰色或黃土色的板巖。同時(shí)，下部接觸到的地質(zhì)巖體則通常為深褐色的云母石砂質(zhì)板巖，但有少部分云母板巖會(huì)呈現(xiàn)出紅褐色。在實(shí)際環(huán)境中，上部的巖體可能會(huì)露出地面，導(dǎo)致其受到外界條件影響而出現(xiàn)風(fēng)化破壞的情況，使其成為一種多氣孔的變質(zhì)板巖。這類巖體位于礦體上部，可能會(huì)露出地面的板巖，通常是由火山熔巖形成的玄武巖。此類地質(zhì)巖體屬于一種含有杏仁體的熔巖。就目前來看，其在地質(zhì)結(jié)構(gòu)中的分布也較為廣泛。不過，其在金礦床礦體地質(zhì)中的存在數(shù)量極為有限，且所在位置大多臨近礦床中心。總體來說，板巖地質(zhì)的覆蓋范圍比較大，受板塊運(yùn)動(dòng)的影響，板巖很容易與下方的麻巖相結(jié)合，形成新的巖層。而這一新的巖層通常會(huì)受風(fēng)化作用影響，從最初的灰綠色變成墨綠色，而且在臨近中心一側(cè)的蝕變帶中存在大規(guī)模的杏仁體玄武巖，并呈現(xiàn)出綠簾石化的狀態(tài)。一般來說，通過表面觀測(cè)可以發(fā)現(xiàn)，杏仁體部分的地質(zhì)情況呈中空狀態(tài)，整體外形為球狀或甲殼蟲、蝌蚪狀。其中，杏仁體部分大致存在兩種，即橢圓形杏仁體和球形杏仁體。橢圓形杏仁體長(zhǎng)度大約為2.5 cm，寬度約為0.75 cm，此杏仁體的狀態(tài)能夠體現(xiàn)出巖石成型時(shí)熔巖的流動(dòng)方向。球狀杏仁體的數(shù)量較少，直徑通常在2.5 m 以上，由石英巖構(gòu)成。如果使用顯微鏡觀察其表觀，則可以觀察到有石英巖分布、覆蓋在杏仁體外層，且大顆粒巖石分布在外層，小顆粒則分布在中心位置，同時(shí)中心位置內(nèi)還填充有方解石。在此類地質(zhì)條件下，礦體地質(zhì)的頂部會(huì)受巖漿腐蝕、礦層與水流相互作用的影響，產(chǎn)生較多的孔洞。隨著時(shí)間的推移，杏仁體會(huì)慢慢地轉(zhuǎn)變?yōu)榍驙畋逃褓|(zhì)和硅質(zhì)的礫巖，而金礦床通常形成于此地質(zhì)環(huán)境中。

1.1.3 砂質(zhì)巖礦體地質(zhì)

此地質(zhì)組分主要以一種含碳元素的砂質(zhì)板巖為主。在表觀上，此礦體地質(zhì)巖層通常會(huì)呈現(xiàn)出由黑色漸變到灰黃色、由厚到薄的疊加形態(tài)。在局部區(qū)域內(nèi)可能會(huì)混入一些含碳元素的砂質(zhì)板巖，而經(jīng)過一段時(shí)間后，此位置就會(huì)轉(zhuǎn)變成含礫晶屑的沉凝灰?guī)r。此后，受巖石之間相互作用的影響，形成320 m 厚的凝灰?guī)r。

1.2 金礦床蝕變帶礦體發(fā)育地質(zhì)

1.2.1 硅化發(fā)育地質(zhì)

金礦床蝕變的發(fā)育地質(zhì)組分包括硅化、黃鐵礦化等，這使得硅、黃鐵礦等礦石成為常見的金礦伴生礦。因此，人們可以根據(jù)伴生礦的存在狀態(tài)推測(cè)金礦床的位置，為開采工作提供有利依據(jù)。其中，硅化地質(zhì)通常發(fā)育在蝕變帶中心臨近斷裂帶的位置。這種地質(zhì)的巖體不僅會(huì)來源于殘留石英，而且也在很大程度上來源于長(zhǎng)石絹云母和熱液攜帶。在此過程中，硅化地質(zhì)的發(fā)育是階段性進(jìn)行的。在早期階段，硅化地質(zhì)組分為瓷白石英，而該石英巖會(huì)以團(tuán)狀或顆粒狀、呈團(tuán)塊或脈集合體的形式存在。經(jīng)過一段發(fā)育后，硅化地質(zhì)會(huì)進(jìn)入成礦階段，發(fā)育成為灰色或灰白色的細(xì)粒石英，而且會(huì)析出多種硫化物。

1.2.2 黃鐵礦化發(fā)育地質(zhì)

黃鐵礦與金礦的相關(guān)度較高。一般在發(fā)現(xiàn)黃鐵礦的區(qū)域內(nèi)也會(huì)存在金礦床。黃鐵礦化作為一種金礦床蝕變帶礦體發(fā)育地質(zhì)，大多存在于黃鐵絹英巖帶。從本質(zhì)上來說，黃鐵礦是一種多次作用形成的礦產(chǎn)，其也經(jīng)常會(huì)與硅化、絹云母伴生，并呈現(xiàn)出一種細(xì)粒且稠密浸染的構(gòu)造狀態(tài)。

1.2.3 絹云母化發(fā)育地質(zhì)

絹云母化是一種金礦床的黃鐵絹帶與鉀長(zhǎng)帶的蝕變作用，這使得絹云母礦與金礦密切共生。因此，絹云母化地質(zhì)也是常見的金礦床蝕變帶礦體發(fā)育地質(zhì)之一。通常來說，絹云母化發(fā)育大多從蝕變帶中心向兩邊逐步弱化。絹云母化發(fā)育地質(zhì)通常形成于熱液對(duì)巖石的作用。在此種作用下，長(zhǎng)石會(huì)發(fā)生水化分解反應(yīng)，生成細(xì)鱗片絹云母，以及氧化硅，與此同時(shí)，黃鐵礦也在發(fā)育，那么經(jīng)過上述反應(yīng)，就會(huì)生成黃鐵絹英巖。此類地質(zhì)巖石中會(huì)含有黑云母、閃石，然后經(jīng)過水化蝕變后，被鐵鎂帶出，然后繼續(xù)被蝕變，生成絹云母。

2 金礦床蝕變帶礦體地球化學(xué)特征分析

2.1 地球化學(xué)元素特征

從地球化學(xué)角度上來看，礦體地層中的金元素保有量會(huì)更加豐富，且含有金元素的巖石平均密度普遍較高，同時(shí)，此類巖石所在深度大多比較深。由此可見，上述金元素的分布是金礦床蝕變帶礦體地球化學(xué)最基礎(chǔ)的元素特征。在此背景下，考慮到金元素大多存在于深地層中，導(dǎo)致人們難以運(yùn)用抽樣試驗(yàn)的方式來試驗(yàn)、計(jì)算得出金元素的相對(duì)含量等相關(guān)化學(xué)特征信息?；诖耍谠靥卣鞣治鲋?，可以考慮通過直接測(cè)試主要巖石礦體中的金元素含量，然后將得出的金元素含量結(jié)果作為研究標(biāo)準(zhǔn)，以及第二層礦體內(nèi)的金元素含量值，且該金元素含量值為整體含量最高值。而除了金元素以外，其他元素均呈現(xiàn)出不規(guī)律的分布，以目前的研究方法很難測(cè)定各元素的具體含量，這些元素包括銀、銅、鉑、鋅等[1]。

2.2 地球化學(xué)硫元素特征

在地球化學(xué)的背景下，可以采用質(zhì)譜儀，以抽樣研究的方式對(duì)硫元素的存在特征進(jìn)行研究。這種研究方法的精確度能夠達(dá)到0.15%。而經(jīng)過上述研究，人們發(fā)現(xiàn)大部分蝕變帶主要是由鋅、鐵礦石組成。其中，硫元素的含量以及存在形式不受閃石、麻片石的影響，而是與由巖漿所形成的火山巖之間存在緊密關(guān)系。因此，目前較為認(rèn)可的說法為硫元素主要源于巖漿。在金床中，硫化物作為金礦的共生礦物，其能夠促進(jìn)金元素的活化與遷移。因此，蝕變帶礦體中硫元素的存在狀態(tài)會(huì)直接反映出金礦床的狀態(tài)，為開采工作提供有利依據(jù)。由此可見，蝕變帶中硫元素的地球化學(xué)特征可以被闡釋為，大多以鐵、鋅化合物的形式存在，且很可能來源于火山巖。同時(shí)也是金元素活化、遷移的主要作用元素。基于此，在金礦勘探、開采中，可以根據(jù)火山巖的存在狀態(tài)推測(cè)硫元素的存在情況，在此基礎(chǔ)上分析金礦床的大致情況[2]。

2.3 地球化學(xué)氫氧元素特征

在地球化學(xué)分析中，對(duì)氫氧元素特征的分析通常會(huì)采用爆裂法。在此過程中，需要先提取石英石，將其置入100 ℃的環(huán)境中持續(xù)炙烤，蒸干石英石中的水分，然后升溫至700 ℃，使其爆裂開來，釋放內(nèi)部的水分，最后收集此部分水分，并使用鋅，將水分中的氫氧元素置換出來，加以測(cè)量，由此得出蝕變帶中的氫氧元素含量。根據(jù)上述研究可以了解到，氫氧元素主要源于水，而很大一部分金元素均存在于水底的地層中。因此，金元素離水越遠(yuǎn)，氫氧元素就越少，這意味著，氫氧元素的含量可以反映金元素存在位置的水環(huán)境，為開采工作提供更加詳細(xì)的信息[3]。

2.4 地球化學(xué)微量元素變化特征

通常來說，蝕變帶中會(huì)含有一些除了金元素以外的微量元素，如鉑、銀等。從地球化學(xué)的角度上來看，這些微量元素的變化與花崗巖中微量元素的變化有一定的相似度。但在蝕變帶中，隨著地質(zhì)發(fā)育而含量不斷增加的微量元素均與成礦相關(guān)。在早期階段，豐度明顯提升的微量元素包括Sb、Mo、Co 等。此后，豐度明顯提升的微量元素包括Ag、As 等。再之后，豐度增加的元素則為Au、Pb 等。因此，在金礦探測(cè)中，可以根據(jù)微量元素的豐度情況來判斷金礦的成礦狀態(tài)。在此過程中，如果Cu、Au、Ag 等元素均在蝕變帶中呈現(xiàn)出遷入的狀態(tài)，就意味著其中的成礦熱液中含有較多的上述成分，而這有助于金礦的形成。因此，當(dāng)存在上述微量元素變化特征時(shí)，就說明當(dāng)前金礦床中的金礦正處于一個(gè)良好的成礦狀態(tài)。

3 結(jié)語

綜上所述，積極開展對(duì)金礦床的研究，可以為采礦生產(chǎn)作業(yè)的優(yōu)化提供依據(jù)。在金礦開采行業(yè)中，根據(jù)金礦床蝕變帶礦體的地球化學(xué)特征以及地質(zhì)情況，幫助人們推理出金礦床的存在狀態(tài)、位置等信息，為開采生產(chǎn)提供更加詳盡、有參考價(jià)值的依據(jù)。