陜西梅子鋪金礦地質(zhì)特征及礦床成因分析

高 萍, 徐山忠

(西安西北有色物化探總隊有限公司,陜西 西安 710068)

0 引言

陜西安康梅子鋪金礦位于秦嶺褶皺系北大巴山加里東褶皺系,屬石泉—漢陰—香爐山金、錳、鉬、鐵多金屬成礦帶,北鄰石泉—旬陽金成礦帶。礦床所處區(qū)域上牛山—鳳凰山隆起核部NWW向斷裂發(fā)育,沿斷裂帶分布大面積的中酸性巖漿巖,形成晚元古代鳳凰山—牛山構(gòu)造巖漿巖帶,帶中金、銅、鐵、釩礦點、異常眾多,區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造條件和成礦地質(zhì)條件較好。

礦床自2005年開展系統(tǒng)性的金礦普查工作以來,楊宏林等[1-2]從不同角度闡述了礦床地質(zhì)特征、圍巖蝕變、化探異常特征等,探討了在本區(qū)進(jìn)一步找礦的潛力。但是,在礦床成因及成礦物質(zhì)來源方面相關(guān)資料缺失。為了進(jìn)一步探討梅子鋪金礦床的成因,進(jìn)而為該區(qū)隱伏金礦床找礦勘查提供理論依據(jù),本文在詳細(xì)的礦床地質(zhì)研究基礎(chǔ)上,對梅子鋪金礦礦石、巖體及圍巖中的硫化物進(jìn)行了硫同位素測定,結(jié)合區(qū)域上文峪金礦和東闖金礦硫同位素數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析,討論了梅子鋪金礦床成礦物質(zhì)來源和成礦作用,以探討礦床成因。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

礦區(qū)所在區(qū)域?qū)儆谇貛X構(gòu)造帶南秦嶺南部逆沖推覆系石泉—神河逆沖推覆帶(圖1a),經(jīng)歷了加里東—華力西期拉張裂陷,印支—燕山期SN向強(qiáng)烈擠壓收縮褶皺造山,褶皺斷裂發(fā)育,巖漿活動較弱,是白水江—鐵佛寺以金為主的Ⅳ級成礦帶的重要地段。

圖1 梅子鋪金礦大地構(gòu)造位置圖(a)及區(qū)域地質(zhì)簡圖(b)

梅子鋪金礦床位于牛山隆起南緣,月河斷裂帶以南5 km處(圖1b)。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育,總體呈NW向。部分韌性剪切帶內(nèi)或上下盤疊加發(fā)育后期脆性斷裂,北走向,以韌性剪切帶為主,脆性斷裂次之。圍繞隆起周邊呈弧形展布,長度幾十千米到100多千米,顯示具有多期構(gòu)造疊加特征。

區(qū)域出露地層分為基底和蓋層兩個部分。基底地層出露于牛山—鳳凰山隆起核部,主要為中元古界武當(dāng)巖群和耀嶺河巖組。武當(dāng)巖群(Pt2Wd)分布于牛山及鳳凰山一帶,為海相-火山巖建造,由酸性火山熔巖和酸性火山碎屑巖組成,巖性為淺色云母片巖/淺色變質(zhì)沉積巖;耀嶺河巖組為一套變質(zhì)砂巖、綠泥鈉長石片巖、絹云石英片巖等。

沉積蓋層主要是震旦系—奧陶系(Z2-O)的一套細(xì)碎屑巖,由絹云石英片巖、綠泥鈉長片巖夾炭質(zhì)絹云片巖、硅質(zhì)巖及灰?guī)r組成,平行不整合于耀嶺河群之上。下志留統(tǒng)大貴坪組(S1dg)主要為炭質(zhì)泥質(zhì)板巖、炭質(zhì)砂巖、角礫狀粗面巖,平行不整合于震旦系—奧陶系之上。

區(qū)域內(nèi)侵入巖分布較廣泛,巖石類型從基性、中性、酸性巖和堿基性—堿中性均有不同程度出露。形成歷史漫長,從晚元古代、古生代到中生代均有不同程度的發(fā)育,其中以晚元代古晉寧期侵入巖規(guī)模最大。中酸性巖集中分布于牛山、鳳凰山地區(qū),總體呈NWW向展布。巖體規(guī)模巨大,普遍發(fā)育片麻狀構(gòu)造,并疊加有較強(qiáng)的共軛剪切節(jié)理,屬中等變形強(qiáng)度。巖性總體上呈帶狀產(chǎn)出,傾向NE,傾角35°～40°。展布方向與同期構(gòu)造地質(zhì)體展布方向基本一致,表明巖體受控于晉寧期基底構(gòu)造的發(fā)展演化,可能為一期聚合事件產(chǎn)物。

鳳凰山、牛山巖體與該區(qū)金、銅、鐵礦床(點)空間關(guān)系密切。沿牛山隆起周邊有銅、鐵、釩、金和鈦的礦床、礦點分布,礦床類型有斑巖型銅礦、沉積變質(zhì)熱液再造型鐵礦、沉積型釩礦、變質(zhì)熱液型金礦床(鹿鳴金礦)、沙金礦床(月河金礦)[3]。

2 礦區(qū)地質(zhì)

2.1 地層

礦區(qū)出露地層為武當(dāng)山巖群(Pt2Wd),該地層為一套淺變質(zhì)中酸性火山碎屑巖夾中基性火山巖及細(xì)粒碎屑巖。地層整體呈NW向,傾角40°～78°。巖性主要為綠泥鈉長片巖、絹云綠泥鈉長片巖、含炭質(zhì)絹云母石英板巖、絹云石英片巖。褐鐵礦化石英脈是重要的找礦標(biāo)志。

礦區(qū)南部黃家坪以南出露糜棱巖(圖2),呈帶狀近EW向展布,出露寬度50～100 m,長約1000 m。巖石呈灰白色,略帶黃綠,變晶結(jié)構(gòu),常見直徑1～3 mm的等軸狀石英顆粒,發(fā)育細(xì)密(2～5 mm間距)的片理構(gòu)造,片理產(chǎn)狀與區(qū)域片理平行,主要礦物成分與云母石英片巖相同。

圖2 梅子鋪金礦地質(zhì)簡圖

2.2 構(gòu)造

區(qū)內(nèi)由北向南整體表現(xiàn)為一背形一向形,巖層走向NNW—近EW,褶皺兩翼多發(fā)育不對稱次級拖曳褶皺,褶皺軸面近直立,走向NWW—EW,對金銀礦化(體)無明顯影響。

區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育,主要為NW向,NNE向次之。主要為破碎帶、斷層泥、片理化等。NW向與NNE向斷裂交匯部位對金礦化有明顯的控制作用。張啟等[4]對小秦嶺地區(qū)金礦成礦與構(gòu)造關(guān)系中提到,燕山運動形成的NE—NNE—SN向為組合特征的左形剪切斷裂帶,為含金石英脈密集區(qū)的形成提供了極其重要的構(gòu)造條件,這些發(fā)生在成礦期的次級斷裂構(gòu)造,既具有導(dǎo)礦構(gòu)造特點,又具有容礦構(gòu)造的特點。

2.3 巖漿巖

礦區(qū)內(nèi)巖漿活動強(qiáng)烈,除了晚元古代石英閃長巖外,多以巖株和巖脈狀產(chǎn)出,整體呈NNE向展布。主要有3個侵入體,包括鳳凰山石英閃長巖、上莊子—寨灣花崗閃長巖、扇子灣石英閃長巖。

區(qū)內(nèi)主要以侵入巖為主,分布在南溝兩側(cè)及扇子灣—寨灣一帶,呈不規(guī)則面狀分布,主要為中細(xì)粒閃長巖及少量的石英閃長巖,巖體與地層接觸界線不明顯,呈漸變關(guān)系。巖體內(nèi)強(qiáng)變形帶呈彌散式分布,變形強(qiáng)弱分帶不受所處巖體內(nèi)部部位制約,表明屬區(qū)域構(gòu)造作用的產(chǎn)物。

3 礦體地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

礦區(qū)內(nèi)共圈定7條金礦(化)體,金礦體主要賦存于NNE向斷裂中(圖2)。金礦體走向長度150～1000 m,水平厚度0.1～7.4 m,控制最大斜深185 m,礦體Au平均品位范圍為(1.54～15.87)×10-6。其中Au-5礦體規(guī)模最大,地表控制長度大于1000 m,產(chǎn)狀120°∠58°～90°,呈舒緩波狀延伸特征(圖3)。其余礦(化)體規(guī)模均較小,礦體地質(zhì)特征見表1。

表1 梅子鋪金礦體特征

圖3 梅子鋪金礦132勘探線剖面圖

3.2 礦石特征

礦區(qū)內(nèi)礦體均在侵蝕基準(zhǔn)面以上,且各控礦含礦構(gòu)造均為后期脈體所充填,沒有形成大量開放空間,不利于水體的流動,因此,礦石大多屬于原生硫化礦石,特征是含有黃鐵礦、磁黃鐵礦、方鉛礦,礦石比重大,品位富(銀、鉛品位也較高)。

按照礦石中有用礦物含量、脈石礦物種類、礦物共生組合、礦石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、氧化程度等因素,可劃分為自然金-銀金礦-多金屬硫化物脈型金礦石、自然金-銀金礦-黃鐵礦-石英脈型金礦石、自然金-褐鐵礦-蝕變巖(石英脈)型金礦石(氧化礦石)。其中以多金屬硫化物型礦石在礦體中分布最為廣泛,約占礦床總礦石量的80%,品位較高(10×10-6～24×10-6)。其次是黃鐵礦石英脈型礦石,約占全礦床礦石量的17%,品位較低(小于5×10-6)。

礦石中非金屬礦物主要為絹云母,其次為綠泥石、斜長石、石英等,金屬礦物主要為黃鐵礦,其次為毒砂,再次是黃銅礦、磁黃鐵礦、方鉛礦、碲鉛礦、閃鋅礦等;貴金屬礦物為自然金、銀金礦、碲銀礦、碲金銀礦。

區(qū)內(nèi)礦石結(jié)構(gòu)比較簡單,主要有半自形—自形粒狀結(jié)構(gòu)、半自形—他形粒狀結(jié)構(gòu)、包含結(jié)構(gòu)、交代環(huán)邊結(jié)構(gòu)等。礦石的構(gòu)造主要有團(tuán)塊狀構(gòu)造、稀疏浸染狀—浸染狀構(gòu)造、脈狀構(gòu)造三種。

3.3 金賦存狀態(tài)

Au元素主要賦存于銀金礦中,其次以自然金狀態(tài)存在,少量賦存于碲金銀礦中。金礦物主要呈角粒狀為主,其次是線狀、針狀、長角粒狀,再次是長角粒狀、枝杈狀,其他較少(圖4)。金礦物的粒度變化較大,粒度范圍為0.001 mm×0.001 mm～0.14 mm×0.15 mm。金礦物粒度以0.04～0.08 mm為主,其次是0.02～0.04 mm,其他粒徑含量均小。根據(jù)顯微鏡下詳細(xì)掃面觀察,金礦物以粒間金為主,約占85.335%,其次是裂隙金,約占12.298%,包裹金較少,含量為2.367%。粒間金、裂隙金比較容易解離,對選礦有利[5]。

圖4 梅子鋪金礦礦石鏡下特征

4 控礦要素

4.1 控礦構(gòu)造及含礦脈體特征

本區(qū)的金礦(化)體均與斷裂構(gòu)造有關(guān),直接受斷裂構(gòu)造的控制。礦體Au-5賦存于廣東寨—深溝腦斷裂中;Au-3、Au-6、Au-7礦體產(chǎn)出于上莊子—寨灣一帶的NNE向斷裂構(gòu)造中;Au-1、Au-2礦體賦存于南溝一帶NWW向斷裂中(圖2)。金銀等一般富集于斷裂構(gòu)造中充填的含硫化物(石)英脈體中。

(1)廣東寨—深溝腦斷裂構(gòu)造(F3)及含礦脈體

F3斷裂是Au-5礦體的控礦斷裂,該斷裂南起廣東寨,北至深溝腦,出露長度大于1 km,主要發(fā)育于閃長巖中。斷裂帶寬度0.5～10 m,多數(shù)地段由近平行的1～8條次級斷裂構(gòu)成,總體NNE向舒緩波狀延伸。

富硫化物含礦石英脈體主要充填于廣東寨—深溝腦斷裂及其次級斷裂中,傾向SE,脈體長度10～40 m,寬度0.1～0.6 m,其產(chǎn)狀規(guī)模嚴(yán)格受所在斷裂構(gòu)造控制,與圍巖界限清晰。在脈體膨大部位,金礦化較強(qiáng),而構(gòu)造狹縮部位,金礦化變?nèi)酢：V脈體中硫化物以黃鐵礦為主,其次為方鉛礦,磁黃鐵礦,而閃鋅礦相對較少。富硫化物含礦礦石是梅子鋪金礦主要礦石類型,針對該類礦石樣品分析成果顯示其中w(Au)max=739×10-6,w(Ag)max=7441×10-6。

(2)上莊子—寨灣的含礦斷裂構(gòu)造及含礦脈體

上莊子—寨灣的斷裂構(gòu)造規(guī)模均不大,大小共有10多條,稀疏分布于上莊子—寨灣一帶的花崗閃長巖中。斷裂帶內(nèi)及圍巖伴隨有較強(qiáng)的硅化。石英脈體或以單一脈體充填斷裂空間,或以不規(guī)則細(xì)脈(群)分布在斷裂旁側(cè)的硅化蝕變部位。成群分布的脈體普遍細(xì)小,長度一般小于3 m,厚度小于0.5 cm,單一脈體較少,長度5 m以內(nèi),厚度1～3 cm,充填斷裂中心部位。

當(dāng)黃鐵礦化、方鉛礦化的石英脈體相對密集發(fā)育時則可能形成金礦化體,針對脈體的化驗分析結(jié)果顯示其中w(Au)max=40.40×10-6。在上莊子—寨灣一帶的含礦構(gòu)造中圈定了Au-3、Au-6、Au-7等工業(yè)礦體和多條金礦化體。

(3)南溝一帶的NWW向斷裂(F2)及含礦脈體

斷裂帶位于南溝Au-1礦體附近的閃長巖中,長度大于400 m,有3～5條斷裂平行分布在5～10 m的范圍內(nèi)。含礦石英脈體充填其中,長度0.3～2 m,厚度小于10 cm,通常2～4條平行分布。黃鐵礦化的石英脈是金、銀等成礦物質(zhì)的載體,其分布密度影響金銀礦化的強(qiáng)度。在南溝一帶的NWW向斷裂帶中圈定了Au-1、Au-2礦體。

綜上所述,斷裂構(gòu)造是本區(qū)金銀成礦的最直接控制因素。梅子鋪金礦這一特征,也符合小秦嶺金礦田熱液成因石英脈型金礦的典型特征,即礦體直接受控于由區(qū)域構(gòu)造活動派生的次級張剪性脆韌性剪切帶[6-8]。

4.2 巖體的成礦控制作用

本區(qū)金銀礦(化)體均與侵入巖體有空間關(guān)系,礦體或賦存于巖體中,或賦存于巖體接觸帶。如Au-5礦體賦存于閃長巖及其圍巖的接觸帶;Au-3、Au-6、Au-7賦存于花崗閃長巖中;Au-1、Au-2礦體賦存于(蝕變)石英閃長巖及其圍巖的接觸帶附近。

綜上,本區(qū)礦體的形成受到構(gòu)造和巖體的雙重制約,并以斷裂控礦為主。巖漿熱液可能提供了成礦物質(zhì)及熱動力來源,斷裂構(gòu)造為成礦熱液的遷移、富集提供了通道和沉積場所。

5 礦床成因討論

5.1 硫的來源

礦床中硫化物的S同位素組成可以示蹤S的來源和成礦作用過程。梅子鋪金礦主要的載金礦物為黃鐵礦。本次研究采取梅子鋪金礦礦體、巖體及圍巖共15件硫化物樣品進(jìn)行S同位素測試,測試單位為核工業(yè)北京地質(zhì)研究院穩(wěn)定同位素實驗室,測試儀器采用Delta v plus氣體同位素質(zhì)譜計,檢測方法和依據(jù)為《硫化物中硫同位素組成的測定》(DZ/T 0184.14—1998)。

梅子鋪金礦硫同位素分析結(jié)果顯示(表2),礦體的δ34S的變化范圍很小(3‰～5.1‰),正說明成礦物質(zhì)是單一來源的。礦體的δ34S與變安山巖、閃長巖、石英斑巖中的δ34S都很接近,且均在1.6‰～6.9‰之間。熱液礦床的硫同位素研究表明[9]:δ34S正向偏離“0”值不遠(yuǎn),且變化范圍不大,礦石S源應(yīng)為地?；虻貧ど畈看罅康貧の镔|(zhì)均一化的結(jié)果。由此得出梅子鋪礦床的礦石硫主要來自地殼深部,即具有深源硫的特征(圖5)。

表2 梅子鋪地區(qū)礦體和巖石硫同位素分析結(jié)果

圖5 梅子鋪金礦床硫同位素組成分布圖

據(jù)前人研究小秦嶺金礦田特大型金礦床文峪和東闖金礦床硫同位素特征,其中文峪礦床黃鐵礦δ34S值變化范圍為0.6‰～4.5‰,平均2.6‰。東闖礦床金(鉛)礦床黃鐵礦δ34S值變化范圍為2.4‰～6.9‰,平均4.3‰[10],梅子鋪金礦δ34S值變化范圍為1.6‰～6.9‰,平均4.25‰,與文峪和東闖金礦床同位素特征有相似之處(圖5)。即梅子鋪礦床各類硫化物的平均值與中低溫?zé)嵋旱V床(3.5‰)[11-12]和巖漿硫(4‰)[13]的平均值十分接近,由此可以推斷,梅子鋪金礦礦體及圍巖中的硫化物為一致巖漿硫硫源,是巖漿熱液與變質(zhì)巖地層相互作用的產(chǎn)物。

5.2 成礦作用

據(jù)王亨治等[14]研究結(jié)果,小秦嶺金礦田礦化蝕變分為三期:Ⅰ期發(fā)生石英脈黃鐵礦礦化,Ⅱ期為石英多金屬硫化物礦化,Ⅲ期為石英-鐵白云石-黃鐵礦礦化。從梅子鋪礦石礦物組合特征來看以石英-多金屬硫化物階段形成的礦石為主,該階段是金礦化最重要的階段,礦化溫度集中在209℃～296℃之間,屬中低溫礦床。梅子鋪金礦礦體主要呈硫化物含礦石英脈形式分布斷裂中,脈體旁側(cè)的熱液蝕變主要有黃鐵礦化、絹云母化、硅化、高嶺土化等,因此成礦作用主要為熱液充填-交代作用。

5.3 成礦過程分析

礦區(qū)構(gòu)造變形主要發(fā)生于印支—燕山期,早期變形表現(xiàn)為早期順層滑脫分層剪切,晚期自北向南推覆過程中形成縱向構(gòu)造置換。印支燕山期順層滑脫逆沖推覆形成規(guī)模不等韌性-脆韌性剪切帶,韌性變形過程中形成熱液萃取活化地層中的Au元素,含礦熱液運移到脆韌性剪切帶沉淀富集成礦[15-16]。

礦體賦存于閃長巖、花崗閃長巖中的構(gòu)造裂隙中,表明礦體形成于這些巖體就位之后。研究區(qū)內(nèi)也有多個小的侵入體,這說明在主巖體就位之后,區(qū)域內(nèi)存在較小規(guī)模的巖漿活動,且與金屬礦化有關(guān),這些小規(guī)模的巖漿熱液可能是成礦物質(zhì)的溶劑和載體。

6 結(jié)論

(1)梅子鋪地區(qū)位于牛山地背斜西南緣,屬牛山隆起周邊地帶。梅子鋪金礦位于月河深大斷裂南側(cè),區(qū)內(nèi)發(fā)育次級斷裂為成礦熱液的流通、富集提供了通道和沉積場所,晚元古代鳳凰山石英閃長巖和燕山期花崗巖能為區(qū)內(nèi)成礦提供物質(zhì)和熱動力來源。

(2)斷裂構(gòu)造是本區(qū)金銀成礦的最直接控制因素,區(qū)內(nèi)金銀礦(化)體均與侵入巖體有空間關(guān)系,既梅子鋪金礦礦體的形成受到構(gòu)造和巖體的雙重制約,并以斷裂控礦為主。

(3)梅子鋪金礦床的各類硫化物的平均值與中低溫?zé)嵋旱V床和巖漿硫的平均值十分接近,由此可以推斷,梅子鋪金礦流體中的硫絕不是單純的巖漿硫,是巖漿熱液與變質(zhì)巖地層相互作用的產(chǎn)物。

(4)梅子鋪礦區(qū)主要礦石類型含金為多金屬硫化物石英脈體,并伴隨有黃鐵絹英巖化蝕變,主要的成礦作用為熱液充填-交代作用。