河南鎮(zhèn)平縣祈子堂金礦地質(zhì)特征及礦床成因分析

趙景武, 胡 楠, 王 菲, 楊賀杰, 張 瑩 , 喻艷麗

(1.河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第三地質(zhì)大隊(duì),河南 鄭州 450016;2.河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)探測工程技術(shù)研究中心,河南 鄭州 450016)

0 引言

祈子堂金礦區(qū)隸屬河南省鎮(zhèn)平縣城關(guān)鎮(zhèn)劉家崗村管轄,地理位置為北緯33°06′01″～33°06′46″,東經(jīng)112°13′32″～112°16′49″。該礦區(qū)于1973年由河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第三地質(zhì)大隊(duì)(以下簡稱“三隊(duì)”),在楸樹灣銅鉬礦區(qū)外圍普查找礦時發(fā)現(xiàn)。最初,發(fā)現(xiàn)了坦頭山、老君山、涼水泉等金礦點(diǎn)。1973-1978年,三隊(duì)對該區(qū)進(jìn)行普查,主要集中在坦頭山金礦點(diǎn),雖實(shí)施了多種地質(zhì)勘查手段,但找礦效果不佳。1981年,三隊(duì)對該區(qū)擴(kuò)大普查找礦,在祈子堂后山發(fā)現(xiàn)了金礦化硅化帶,而后經(jīng)填圖、化探原生暈測量、探槽揭露,在祈子堂發(fā)現(xiàn)兩處含金蝕變破碎帶。區(qū)內(nèi)圈出化探原生暈8個,又找到周家、井溝等金礦化點(diǎn)。通過鉆探工程等進(jìn)一步勘探工作,三隊(duì)1986年9月提交了礦區(qū)“7～20線地段詳細(xì)普查報(bào)告”,探獲金儲量1135.5 kg,金平均品位5.31×10-6,初步認(rèn)定該礦床為小型低溫?zé)嵋簶?gòu)造蝕變巖型金礦床[1-2]。但在以往認(rèn)識下,礦區(qū)及外圍有諸多地域未能積極開展有效勘查和評價工作,為此,本研究通過對地質(zhì)資料的再開發(fā),對祈子堂金礦的礦床成因進(jìn)行了研究,以期通過新認(rèn)識挖掘該礦區(qū)及其外圍的找礦潛力。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

祈子堂金礦區(qū)位于秦嶺造山帶北秦嶺構(gòu)造亞帶秦嶺地體東段[3],四棵樹大背斜南西翼,區(qū)域性朱陽關(guān)—夏館深大斷裂的北東側(cè)。

區(qū)內(nèi)出露地層[4]主要為古元古界秦嶺巖群郭莊組(Pt1g)、雁嶺溝組(Pt1y),下白堊統(tǒng)高溝組(K1g),新近系鳳凰鎮(zhèn)組(Nf)和第四系(Q)(圖1)。其中,郭莊組賦存金云母及蛭石,并見有鉛、銀、金礦化點(diǎn)分布;雁嶺溝組賦存金、銀礦化點(diǎn)多處,距礦區(qū)6 km的楸樹灣銅鉬礦床[5,6]也賦存于該層位中。

圖1 祈子堂金礦床區(qū)域地質(zhì)及礦產(chǎn)分布略圖

區(qū)內(nèi)構(gòu)造復(fù)雜,秦嶺巖群長期受近SN向水平擠壓應(yīng)力作用,形成了NWW-SEE向展布的褶皺和斷裂構(gòu)造。主要斷裂: ① 區(qū)域性朱陽關(guān)—夏館深大斷裂是橫貫本區(qū)的主干斷裂。斷裂面呈305°～310°方向延伸,傾向SW,局部傾向NE,傾角65°～77°。它與北側(cè)相平行的次級斷裂之間,破碎帶及碎裂巖石極為發(fā)育,構(gòu)成數(shù)百米寬的擠壓破碎帶。該斷裂對區(qū)內(nèi)金礦點(diǎn)分布有著明顯的控制作用。 ② 漁溝-狼洞溝斷裂位于朱陽關(guān)—夏館深大斷裂之南,NWW向延伸,斷裂面走向300°～315°,傾向NE,傾角30°～58°不等。具有多次活動的特征。該斷裂延伸長度及所造成破碎帶的寬度不及朱夏斷裂,但兩者因傾向相反構(gòu)成了北西狹長斷陷盆地,控制了區(qū)內(nèi)白堊系的沉積,亦是區(qū)域構(gòu)造單元的重要劃分線。除此之外,本區(qū)還見有NE、NNE、NW向斷面粗糙的張性或張扭性斷裂,其中NNE向張扭性斷裂控制著坦頭山、老君山金礦化點(diǎn),規(guī)模不大,但金品位較高,可能是NWW向壓性斷裂的同序次的配套構(gòu)造。

本區(qū)處于四棵樹大背斜的南西翼,主要表現(xiàn)為一單斜構(gòu)造,但秦嶺巖群地層中,小型緊密褶皺發(fā)育,巖石柔皺現(xiàn)象普遍。

區(qū)內(nèi)巖漿活動頻繁。侵入活動分為三期:第一期加里東期;第二期華力西期,該期侵入活動規(guī)模大,分布廣,呈巖基、巖株產(chǎn)出;第三期燕山期,主要分布在華力西期侵入體的周邊部,呈巖株、巖枝侵入于秦嶺巖群地層中。區(qū)內(nèi)成群出現(xiàn)的花崗巖脈也為燕山期巖漿活動的產(chǎn)物[7-9]。該期巖漿活動及其空間分布與區(qū)內(nèi)銅-鉬礦床、金礦點(diǎn)(礦床)關(guān)系密切。此外,該期巖漿活動使區(qū)內(nèi)巖石發(fā)生了區(qū)域熱液變質(zhì)作用。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

礦區(qū)主要出露地層[4]為古元古界秦嶺巖群雁嶺溝組(Pt1y)變質(zhì)巖系,其次為下白堊統(tǒng)高溝組(K1g),新近系鳳凰鎮(zhèn)組(Nf)和第四系(Q)(圖2)。由北至南、由老至新分述如下:

圖2 祈子堂金礦區(qū)地質(zhì)略圖

(1)秦嶺巖群雁嶺溝組(Pt1y):分為三個巖性段。

下段(Pt1y1):分布于礦區(qū)北部,NWW向展布。主要巖性為條紋狀及條帶狀含石墨大理巖,夾有多層白云石大理巖,局部夾黑色薄層碳質(zhì)條帶及斜長角閃片巖層。出露厚度約1500 m。巖層柔皺構(gòu)造發(fā)育,似為塑性狀態(tài)下由于海底滑坡而致。與上覆中段地層呈過渡關(guān)系。

中段(Pt1y2):分布廣泛,主要分布在礦區(qū)中部。巖性為灰白色厚層狀白云石大理巖和含石墨白云石大理巖。碎裂結(jié)構(gòu),夾多層斜長角閃片巖。為礦區(qū)金礦主要賦存層位?？偤?00～800 m。該層位的碎裂白云石大理巖其分布地段往往有金礦化及金的化探異常。在含金破碎帶通過的碎裂白云石大理巖與斜長角閃片巖接觸部位,尤其是金礦脈所在部位則發(fā)育糜棱狀黃色碎裂白云石大理巖。

而在夾層斜長角閃片巖中常有方解石脈,并有偉晶巖的小細(xì)脈。

上段(Pt1y3):主要分布在礦區(qū)的南、東部。為一套蝕變斜長角閃片巖,夾含蛇紋石、黑云母、透輝石、大理巖薄層。呈黃綠、黑綠與灰白色相間的層狀。最大厚度為455 m,與下段地層呈過渡關(guān)系。

(2)下白堊統(tǒng)高溝組(K1g)

分布于礦區(qū)西南部,呈NWW狹長帶狀,與下伏雁嶺溝組呈斷層接觸。巖性為礫巖夾薄層紫紅色泥巖。

(3)新近系鳳凰鎮(zhèn)組(Nf)

呈不整合覆于其它層位之上,產(chǎn)狀平緩,巖性為灰綠色、棕紅色砂巖及灰白色、淺綠色礫巖。礫巖底部有一層1～2 m厚的灰白色-米黃色泥灰?guī)r。

(4)第四系(Q)

分布在溝谷和坡地,巖性為砂礫石、亞砂土、亞黏土、黏土。

2.2 構(gòu)造

本區(qū)處于秦嶺加里東褶皺帶的南部,由于長期受近SN向水平應(yīng)力的作用,斷裂構(gòu)造多期性活動,區(qū)內(nèi)構(gòu)造較為復(fù)雜。

2.2.1 褶皺

本區(qū)處于四棵樹大背斜的南西翼,為一單斜構(gòu)造。巖層走向280°～340°,傾向SW,傾角25°～50°,偶有70°陡傾斜,局部平緩或向北東傾斜。僅有小型背、向斜,但其柔皺構(gòu)造發(fā)育。礦區(qū)的主要小褶皺為3～20線間,形成小型褶曲,其軸向與巖層走向斜交,向南東側(cè)伏,呈寬展型短軸背、向斜,礦區(qū)較有規(guī)模的礦體在空間分布上與該構(gòu)造關(guān)系密切。

2.2.2 斷裂

區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造十分發(fā)育,主要為NWW向斷裂,其次為NNE和NW、NE向斷裂。NWW、NNE向形成時間較早,為成礦前斷裂,但在成礦后仍有活動。NW、NE向形成時間較晚,為成礦后斷裂[10]。

(1) NWW向斷裂

斷裂編號為F1～F8、F11、F16、F17,是由朱陽關(guān)-夏館斷裂及其北側(cè)一系列近于平行的次級斷裂組成?？偟呐帕行问綖橄驏|撒開,向西收斂。平面上多為成組成帶狀展開。每組帶中斷裂與斷裂之間小斷裂發(fā)育,巖石受不同程度破碎,構(gòu)成區(qū)內(nèi)3個大破碎帶(編號Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)。由于區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)的金原生暈異常及金礦體主要賦存在Ⅱ號、Ⅲ號斷裂破碎帶內(nèi),故又稱為含金斷裂破碎帶。而位于礦區(qū)北部的F4、F7斷裂,則多有花崗巖脈充填。

其中,Ⅰ號破碎帶由F1和F2斷裂(朱陽關(guān)-夏館大斷裂的南東延長部分)夾持而成,破碎帶構(gòu)造角礫、片理化、褐鐵礦化、千枚巖化十分強(qiáng)烈?；皆鷷灩惓?沿該帶分布,可能為一導(dǎo)礦性構(gòu)造。在礦區(qū)出露長1500～3000 m,向南東傾沒于第四系之下。

Ⅱ號和Ⅲ號含金斷裂破碎帶則分別由F8、F8-1～F8-5斷裂和F3、F11斷裂構(gòu)成,斷裂均分布在礦區(qū)中部雁嶺溝組碎裂白云石大理巖巖性段中。

Ⅱ號含金斷裂破碎帶長約2200 m,寬80～160 m,由一系列間距寬20～60 m的次級斷裂組成,具分支復(fù)合現(xiàn)象。單個斷裂面呈舒緩波狀,破碎帶局部硅化強(qiáng)烈,礦區(qū)金礦體主要賦存在該帶內(nèi)。

Ⅲ號含金斷裂破碎帶位于Ⅱ號含金斷裂破碎帶北側(cè),總長約1000 m,寬數(shù)十米至100余米,該帶巖石破碎程度、紅色鐵染及硅化均不及Ⅱ號含金斷裂破碎帶。帶中有小礦體零星的分布。

值得一提的是,位于礦區(qū)北部、同屬NWW向斷裂組的F4、F7斷裂,多有花崗巖脈充填。

(2) NNE向斷裂

為長幾十米的小型斷裂,總體走向NE10°～20°,屬以張性為主的張扭性斷裂。主要發(fā)育在含石墨大理巖中。坦頭山、老君山金礦化點(diǎn),為該組斷裂所控制。為成礦前斷裂。

(3) NE及NW向斷裂

NE及NW向斷裂組,為成礦后斷裂,一般規(guī)模小,長數(shù)十米至100余米。表現(xiàn)以扭性為主的張扭性特點(diǎn)。水平斷距一般為1～2 m,斷裂規(guī)模小,對礦體破壞性影響不大。

2.3 巖漿巖

區(qū)內(nèi)僅見花崗巖出露。主要呈巖脈或巖枝產(chǎn)出,呈NWW向沿?cái)嗔衙婊驅(qū)娱g侵入,少數(shù)為NE向或NNE向。區(qū)內(nèi)東部及北部較發(fā)育,一般長數(shù)十米至數(shù)百米,最長超過1000 m,寬一般數(shù)米至20余米。

巖石表面呈灰黃、黃白-肉紅色,細(xì)—中粒結(jié)構(gòu)。主要成分為鉀長石、石英,次為少量黑云母,有些含有石榴石和黑色電氣石,呈灰黑色團(tuán)塊狀集合體。鏡下主要成分為鉀長石、微斜長石、條紋長石等,含量占50%～60%,石英含量約占37%,少量斜長石(鈉—更長石),常有綠泥石化,黑云母含量占0～2%,絹云母微量。在巖體(脈)中常夾有白云石大理巖透鏡體,多已蝕變。區(qū)內(nèi)偶見偉晶巖脈,寬僅數(shù)厘米至數(shù)十厘米。巖石化學(xué)成分分析結(jié)果見表1。

表1 祈子堂礦區(qū)花崗巖脈巖石化學(xué)成分分析結(jié)果

該期巖漿活動主要為成礦前,此后仍有活動。在Ⅱ-6礦脈北端及Ⅲ-17號礦脈處,花崗巖脈邊部破碎有金的礦化或構(gòu)成金礦體。

2.4 圍巖蝕變

主要圍巖蝕變有硅化、褐鐵礦化、絹云母化、黑云母化、綠泥石化、碳酸鹽化。

硅化在碎裂白云石大理巖中較強(qiáng),呈云團(tuán)狀及細(xì)脈狀。在糜棱狀黃色白云石大理巖中多呈石英細(xì)脈狀分布。蝕變寬數(shù)厘米至2 m,在Ⅱ-1和Ⅱ-2礦脈地段形成硅化帶。

褐鐵礦化:分布較普遍,呈散點(diǎn)狀、細(xì)脈狀、條帶狀、團(tuán)塊狀。散點(diǎn)狀、細(xì)脈狀主要見于交代石英巖中,條帶狀、團(tuán)塊狀主要見于糜棱狀黃色白云石大理巖中。

絹云母化、黑云母化主要見于近礦斜長角閃片巖中。

碳酸鹽化:分布普遍,主要在斜長角閃片巖及糜棱狀黃色白云石大理巖中,呈細(xì)小的方解石脈。

硅化、褐鐵礦化與成礦關(guān)系密切。硅化、褐鐵礦化強(qiáng)烈處,金礦化較好,可為尋找金礦體的標(biāo)志。絹云母化、黑云母化在成因上與成礦有一定的聯(lián)系。綠泥石化、碳酸鹽化則由區(qū)域變質(zhì)作用及成礦后期形成的。

3 礦床地質(zhì)特征

本文所述的祈子堂金礦床,是指“礦區(qū)內(nèi)已詳細(xì)勘查和評價的礦床”和“礦區(qū)及外圍已發(fā)現(xiàn)但未積極勘查和評價的礦點(diǎn)”。本節(jié)主要介紹前者特征,并簡略介紹后者特征。

3.1 礦體特征

3.1.1 礦體空間分布

區(qū)內(nèi)共圈定礦體22個,分別分布在Ⅱ、Ⅲ含金斷裂破碎帶內(nèi)。Ⅱ號帶賦存礦體18個(含盲礦體2個),Ⅲ號帶賦存礦體4個。大多數(shù)礦體賦存在NWW斷裂構(gòu)造或其側(cè)部破碎帶中,尤其是斷裂構(gòu)造或其側(cè)部破碎帶附近有花崗巖脈或石英脈發(fā)育處(圖2、圖3)。圍巖是含鐵碎裂白云石大理巖及斜長角閃片巖,礦體賦存在兩巖層接觸處白云石大理巖一側(cè)為主。具有一定規(guī)模的金礦體主要集中在Ⅱ號帶7～20線間近700 m地段內(nèi),特別在0～5線及8～20線間的兩個同向小傾伏背斜部位,礦體的規(guī)模最大。

圖3 祈子堂金礦區(qū)0線剖面圖

3.1.2 礦體形態(tài)、規(guī)模及產(chǎn)狀

礦體嚴(yán)格受斷裂構(gòu)造控制,斷裂兩側(cè)的巖石往往產(chǎn)生不同程度的破碎,形成斷裂破碎帶。因而,礦體形態(tài)變化亦較大。一般為脈狀,其次為扁豆?fàn)?、似層狀?尖滅再現(xiàn)及分枝復(fù)合現(xiàn)象明顯,由于受后期擠壓作用,礦體兩側(cè)往往形成糜棱巖及片理化。礦體走向290°～320°,傾向南西,傾角25°～75°,所有礦體均為上部較陡向深部逐漸變緩。

一般礦體走向延長數(shù)十米至100余米,最長者230 m,脈寬0.3～4 m,最寬5.41 m。已控制的最大延伸300 m。沿走向,礦體斷續(xù)出現(xiàn),間斷部位由斷裂破碎帶或蝕變帶相連接。由于受同向小傾伏背斜的控制作用,一般向南東側(cè)伏,側(cè)伏角30°～35°。

Ⅱ-5、Ⅱ-8礦體,主要受層間破碎帶的控制,硅化及褐鐵礦化較弱也不均勻,所以與圍巖界線不清,形態(tài)變化亦較大。各礦體主要特征見表2。

表2 礦體規(guī)模、形態(tài)、產(chǎn)狀、品位統(tǒng)計(jì)

3.2 礦石特征

3.2.1 礦石類型及其礦物組成、結(jié)構(gòu)構(gòu)造

礦石礦物成分簡單,金屬礦物極少,按礦石的巖石性質(zhì)、蝕變特征、結(jié)構(gòu)構(gòu)造劃分出以下四種類型:

(1)硅化白云石大理巖型: 主要脈石礦物為白云石,其次為方解石及石英、石墨等。灰白色,見有硅質(zhì)小脈及灰色云團(tuán)狀的硅化體分布。一般見不到金屬礦物,褐鐵礦也極少見到,含Au量低,Au一般為(0.n～2)×10-6,主要分布在礦體邊緣部位。

(2)交代石英巖型: 淺灰色,脈石礦物有交代所形成的石英(80%～90%),其次有少量殘留的白云石、方解石,并見蛋白石,偶見絹云母等。金屬礦物含量占1%,主要有赤鐵礦、黃鐵礦、針鐵礦、自然金、自然鉍等。偶見磁鐵礦。呈隱晶—花崗變晶結(jié)構(gòu)、星點(diǎn)狀結(jié)構(gòu),浸染狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造及角礫狀構(gòu)造。

(3)糜棱狀黃色白云石大理巖型: 淺黃色,脈石礦物主要為方解石及少量石英,金屬礦物見褐鐵礦呈團(tuán)塊狀或細(xì)小脈狀分布。實(shí)為糜棱巖或超糜棱巖。碳酸鹽化強(qiáng)烈。一般Au含量為(1～4)×10-6。

(4)硅化、褐鐵礦化糜棱狀黃色白云石大理巖型: 黃褐色,脈石礦物主要為方解石及少量石英,褐鐵礦化、硅化較強(qiáng),見石英小細(xì)脈,金屬礦物見褐鐵礦呈脈狀、團(tuán)塊狀或細(xì)條帶狀分布,Au含量一般為(3～7)×10-6,普遍金含量較高。分布也相對穩(wěn)定。

各類型礦石的分布規(guī)律,交代石英巖型金礦石是構(gòu)成礦體的主體,主要分布在礦體的中心部位(或分布在扁豆體的中部),其余三種類型礦石多分布在礦體側(cè)部及兩端部分,或扁豆體與扁豆體之間連結(jié)部分。硅化白云石大理巖型礦石在白云石大理巖中發(fā)育,如與交代石英巖型礦石并存時,兩者無明顯界線,兩者約占總礦石量70%。糜棱狀黃色白云石大理巖型礦石多分布在礦體與斜長角山片巖接觸部位,硅化、褐鐵礦化糜棱狀黃色白云石大理巖型礦石不規(guī)則的分布在該類型之中,兩者約占總礦石量的30%,但在某些部位可能為幾種礦石類型并存。

3.2.2 礦石的化學(xué)成分

選礦實(shí)驗(yàn)樣礦石化學(xué)分析和光譜分析結(jié)果及礦區(qū)對9個礦石樣所做的光譜全分析結(jié)果,表明金礦體中,其他元素含量很低。經(jīng)51個礦體刻槽樣分析結(jié)果,Au平均品位為4.76×10-6,Ag平均品位為0.87×10-6,Ag最高品位為6.1×10-6,計(jì)算Ag與Au相關(guān)系數(shù)為0.78,說明Au和Ag關(guān)系密切。

3.3 金礦化特征及金的賦存狀態(tài)

3.3.1 金礦化特征

礦石Au品位一般為(1～4)×10-6,全區(qū)Au平均品位為4.63×10-6,主要金礦體平均品位為5.47×10-6,單樣最高Au品位大于200×10-6。金礦化在交代石英巖金礦石中較為穩(wěn)定,而在糜棱狀弱硅化黃色白云石大理巖型金礦石中Au品位變化較大,一般以混合類型出現(xiàn)時品位較高,Au品位可達(dá)(5～10)×10-6。

金礦化沿礦體走向或厚度方向均表現(xiàn)出跳躍性的變化特點(diǎn),分布很不均勻。在較富集部位,硅化和褐鐵礦化較強(qiáng)?？傮w來看,金在礦體中部,特別是礦體膨大部位較富集,向礦體兩端礦化減弱(圖4)。從厚度方向看,礦體兩側(cè)礦化較中間強(qiáng)。

圖4 288 m中段Ⅱ-6礦體沿走向厚度、金品位變化曲線圖

從構(gòu)造影響情況看,糜棱巖化、片理化發(fā)育處,特別是有第二期石英發(fā)育處,礦化較強(qiáng)。

主要金礦體Au品位變化系數(shù)為103%～134%,屬很不均勻性分布。

3.3.2 金的賦存狀態(tài)

金為自然金,金黃色,不規(guī)則粒狀、枝杈狀,一般粒徑為1～10 μm,最大粒徑達(dá)50 μm,屬細(xì)粒金。主要見于第二期石英裂隙中,偶見于針鐵礦中,或呈散點(diǎn)狀分布于早期石英顆粒中。金含量為93.22%～94.30%,含銀量為4.03%～5.65%,其他元素含量甚微,金成色為943‰～959‰。

3.4 礦區(qū)及外圍其他金礦化點(diǎn)

包括礦區(qū)內(nèi)花崗巖脈中金礦化體、礦區(qū)北部外圍坦頭山及老君山礦點(diǎn)處金礦化體等。

3.4.1 礦區(qū)內(nèi)花崗巖脈中礦化體特征

在Ⅱ-6礦脈北端及Ⅲ-17號礦脈處,花崗巖脈邊部破碎有金的礦化或構(gòu)成金礦體。該類型礦化體為個別發(fā)現(xiàn),勘探過程中未單獨(dú)圈出礦體,因而對該類型礦體特征未進(jìn)行積極研究。

3.4.2 礦區(qū)北部外圍坦頭山及老君山礦點(diǎn)處金礦化體特征

該礦段,發(fā)現(xiàn)了金礦體,也進(jìn)行了勘查,但勘查效果不佳,礦體規(guī)模較小,未積極地進(jìn)一步勘查和評價。其特殊的地質(zhì)特征,反映出其與“礦區(qū)內(nèi)已詳細(xì)勘查和評價的礦體”具有不同的成因類型,其特征簡略介紹如下。

(1)金礦化體基本特征

該礦段,在祈子堂礦區(qū)北部邊界外500 m,屬其北部外圍。在坦頭山、老君山各發(fā)現(xiàn)單一礦體1個,同屬多金屬硫化物金礦點(diǎn)。礦體規(guī)模較小,但金含量較高。

坦頭山礦體賦存在含石墨白云石大理巖中,受NNE向(10°～25°)向以張性為主的張扭性斷裂控制。礦石類型為赤鐵礦、多金屬-石英-自然金類型。金屬礦物有黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦、方鉛礦等,氧化礦物有赤鐵礦、褐鐵礦。金屬礦物呈細(xì)脈狀、浸染狀分布。自然金呈樹枝狀、片狀及粒狀產(chǎn)于赤鐵礦中,最大金粒徑達(dá)3 mm。成礦期可分為兩個礦化階段:第一階段為金-黃鐵礦-黃銅礦-石英階段;第二階段為方鉛礦-閃鋅礦-石英脈階段。礦石含金量一般為(2～25)×10-6,高者達(dá)162.5×10-6。礦體呈似筒狀,規(guī)模小,傾向NW,傾角50°～75°,礦體膨縮現(xiàn)象顯著。金屬礦物呈細(xì)脈狀、浸染狀分布。

(2)同位素特征

礦區(qū)硫化物礦石的硫同位素測試結(jié)果(表3)表明:① 礦石硫同位素δ34S值分布范圍0.83‰～3.36‰之間,集中在1.5‰～3‰之間,變化范圍較小,具有隕石硫特征。② 與含水花崗巖質(zhì)熔體處于平衡的巖漿流體相的δ34S值接近于4‰[11],巖體中未見到硫酸鹽礦物。表3中測定硫同位素的礦物是本礦段礦體的主要硫化物,說明成礦流體的硫以還原形式占絕對優(yōu)勢。因此,表中硫化物的δ34S值代表了與花崗質(zhì)熔體處于平衡流體相的δ34S值,可以認(rèn)為形成本礦體的硫來源于巖漿。

表3 硫同位素測定結(jié)果

石英包裹體均一化溫度及氫、氧同位素組成測試結(jié)果(表4)顯示,本礦化地段的成礦溫度集中于275℃～350℃區(qū)間,屬中溫范疇;將氫氧同位素組成投影至δD-δ18O關(guān)系圖上顯示本區(qū)的成礦熱液為混合來源,早期為巖漿水,而晚期則明顯與地層水關(guān)系密切。

表4 石英包裹體均一化溫度及氫氧同位素組成

4 礦床成因分析

4.1 低溫?zé)嵋簶?gòu)造蝕變巖型金礦床

祈子堂金礦區(qū)內(nèi)已詳細(xì)勘查和評價區(qū)域,金礦體(脈)賦存于秦嶺群雁嶺溝組大理巖巖性段的斷裂破碎帶中。礦體嚴(yán)格受斷裂構(gòu)造控制。

通過地質(zhì)-化探聯(lián)合剖面上樣品微金分析統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明,雁嶺溝組各種巖性的金豐度平均值均低于克拉克值,說明金礦質(zhì)的來源,很難從圍巖中提取。

金礦石中金屬礦物組合,主要有針鐵礦、褐鐵礦、赤鐵礦、自然鉍、自然金。自然金呈粒狀、枝杈狀分布在石英及針鐵礦晶隙中。再生石英的產(chǎn)生對金礦富集有顯著的影響。對選礦試驗(yàn)樣巖相分析,赤鐵礦、水云母含金量最高,而赤鐵礦、水云母在礦石中呈脈狀或交代碳酸鹽礦物呈浸染狀。分布在礦體側(cè)部的糜棱狀黃色大理巖,實(shí)際是一種糜棱巖或超糜棱巖,并受硅化及碳酸鹽化的作用。

圍巖蝕變有硅化、赤(褐)鐵礦化,局部可見鉀化、絹云母化等。

金為自然金,一般粒徑為1～10 μm,最大粒徑達(dá)50 μm,屬細(xì)粒金。

綜上所述,認(rèn)為礦床的形成具有低溫?zé)嵋撼傻V特征,故祈子堂金礦床為低溫?zé)嵋簶?gòu)造蝕變巖型金礦床。

4.2 中溫?zé)嵋簶?gòu)造蝕變巖型金礦床

礦區(qū)北部外圍坦頭山、老君山礦段,礦體賦存在含石墨白云石大理巖中,受NNE向(10°～25°)以張性為主的張扭性斷裂控制。礦體規(guī)模小,但金含量較高。金屬礦物有黃鐵礦、黃銅礦等中溫礦物。金屬礦物呈細(xì)脈狀、浸染狀分布。自然金粒度大,金最大粒徑達(dá)3 mm,是礦區(qū)自然金粒徑的60～3000倍。

礦段硫同位素特征顯示:硫?yàn)殡E石硫,即深源硫;成礦物質(zhì)來自于巖漿。氫、氧同位素特征顯示成礦熱液為混合來源,早期為巖漿水,晚期則明顯與地層水關(guān)系密切。成礦溫度屬中溫范疇。

綜上所述,祈子堂礦區(qū)北部外圍坦頭山、老君山礦段礦床的形成具有中溫?zé)嵋撼傻V特征,為中溫?zé)嵋簶?gòu)造蝕變巖型金礦床。

4.3 金礦床與花崗巖巖枝、巖脈關(guān)系

礦區(qū)及外圍金礦床與花崗巖巖枝、巖脈關(guān)系密切,證據(jù)如下:

(1)礦區(qū)及區(qū)域內(nèi)成群出現(xiàn)的花崗巖脈為燕山期巖漿活動的產(chǎn)物,燕山期巖漿活動及其空間分布與區(qū)內(nèi)銅鉬礦床、金礦點(diǎn)關(guān)系密切[7]。

(2)本礦區(qū)屬楸樹灣銅鉬礦床外圍,礦區(qū)花崗巖巖枝、巖脈是形成楸樹灣斑巖復(fù)合型銅鉬礦床的楸樹灣燕山期斑巖體的外圍巖枝、巖脈。成礦元素圍繞楸樹灣燕山期斑巖體具有分帶現(xiàn)象[13],表現(xiàn)為平面上楸樹灣銅鉬礦床從楸樹灣斑巖體中心到外圍礦化具有 Mo→Mo、Cu→Cu、Mo→Cu→Cu、Ag→Ag 不規(guī)則環(huán)狀分布特點(diǎn)(圖5),由圖5可見,各種礦化帶與巖體圍巖的不同蝕變帶相對應(yīng)。本礦區(qū)金中含有銀,其它元素甚微,銀與金成礦關(guān)系密切,表明這種環(huán)狀至本礦區(qū)處可能增加了Au,這種不規(guī)則的環(huán)狀可能又增加為 Mo→Mo、Cu→Cu、Mo→Cu→Cu、Ag→Ag→Ag、Au→Au。故理論上礦區(qū)具有形成“含金巖漿-熱液”的可能。

圖5 楸樹灣礦區(qū)蝕變與礦化水平分帶圖[13]

(3)從表1可以看出Ⅱ-6礦脈、Ⅲ-17號礦脈在礦區(qū)各礦體中金平均品位最高,且Ⅱ-6礦脈出現(xiàn)了200×10-6礦區(qū)最高品位。應(yīng)是與其相連的、形成有金礦體的花崗巖脈提供了含金熱液。這也從側(cè)面說明礦區(qū)部分花崗巖脈的成脈巖漿中有“含金巖漿-熱液”。

(4)由圖1可以看出,金礦(點(diǎn))附近基本都有燕山期花崗巖出露。說明金礦體與γ5花崗巖巖枝、巖脈關(guān)系密切。礦區(qū)還有偉晶巖脈出現(xiàn),而偉晶巖脈是巖漿氣—液分離的產(chǎn)物[14]。

(5) 結(jié)合表1和圖2可知,與花崗巖脈接近的礦體產(chǎn)出的金的最高品位都較大,如Ⅱ-1、Ⅱ-2、Ⅱ-6、Ⅲ-17礦體,說明花崗巖脈可能提供了成礦物質(zhì)。從礦區(qū)宏觀上來說Ⅱ-1、Ⅱ-2、Ⅱ-6礦體是受同一花崗巖脈的影響,只是該花崗巖脈斷續(xù)出露,并斷續(xù)礦化。

(6)礦區(qū)低溫?zé)嵋簶?gòu)造蝕變巖型金礦體,金礦化沿礦體走向或厚度方向均表現(xiàn)出跳躍性的變化特點(diǎn),分布很不均勻。金在礦體中部,特別是礦體膨大部位較富集。表明含礦低溫?zé)嵋翰皇怯蔁崃髯饔孟略鼗罨w移而形成,而可能是由含金巖漿-熱液演化而來。

(7)由圖2可以看出,老君山礦點(diǎn)的礦體Ⅱ-24附近分布有多個花崗巖巖枝、巖脈。

(8)礦區(qū)北部外圍坦頭山及老君山礦段硫同位素特征顯示,硫?yàn)殡E石硫,即深源硫;成礦物質(zhì)來自于巖漿。

綜上所述,祈子堂礦區(qū)及外圍金礦床與花崗巖巖枝、巖脈關(guān)系密切,金礦體與其在空間分布上聯(lián)系緊密,成礦物質(zhì)可能來源于楸樹灣斑巖體外圍花崗巖巖枝、巖脈。

4.4 礦床成因類型及形成機(jī)制

根據(jù)上述分析,認(rèn)為祈子堂金礦床為“成礦物質(zhì)可能與斑巖有關(guān)的、分布在斑巖外部圍巖構(gòu)造破碎帶中的低—中溫?zé)嵋簶?gòu)造蝕變巖型金礦床”。

其可能的形成機(jī)制:巖漿在侵位時發(fā)生大規(guī)模氣—液分離,析出富含揮發(fā)分和礦質(zhì)的、具有向流體過渡性質(zhì)的過渡性巖漿[15-16],這些過渡性巖漿隨后沿著巖體上方的斷裂或裂隙運(yùn)移,在適合的物理化學(xué)、地質(zhì)條件下,過渡性巖漿再次發(fā)生氣—液分離,析出富含礦質(zhì)的巖漿-熱液后,殘留體以花崗巖巖枝、巖脈形式出現(xiàn)。而析出的富含礦質(zhì)的巖漿-熱液則通過交代等形式進(jìn)一步演化形成成礦流體[16](有的則結(jié)晶形成偉晶巖),當(dāng)富含礦質(zhì)的巖漿-熱液在NWW向以壓性為主的壓扭性斷裂破碎帶運(yùn)移時,由于破碎帶疏松、開放性程度高,富氧等原因,富含礦質(zhì)的巖漿-熱液演化為低溫含金熱液,這種礦液交代破碎帶中白云石等易交代礦物,形成低溫?zé)嵋簶?gòu)造蝕變巖型金礦體,同時近礦圍巖被交代硅化或形成石英脈,且硫化物基本被氧化為氧化物;當(dāng)富含礦質(zhì)的巖漿-熱液在NNE向以張性為主的張扭性斷裂中運(yùn)移時,由于有斷續(xù)張性裂隙、圍巖堅(jiān)硬等原因,開放性程度相對較低,富含礦質(zhì)的巖漿-熱液演化為中溫含金熱液,這種礦液沿?cái)嗔蚜严痘驀鷰r裂隙充填交代,并沉淀成礦,形成中溫?zé)嵋簶?gòu)造蝕變巖型金礦體,金屬礦物以硫化物為主。

5 結(jié)論及建議

(1)祈子堂金礦區(qū)及其外圍金礦床為成礦物質(zhì)可能與斑巖有關(guān)的、分布在斑巖外部圍巖構(gòu)造破碎帶中的低—中溫?zé)嵋簶?gòu)造蝕變巖型金礦床。不僅僅是前人認(rèn)為的單一的低溫?zé)嵋簶?gòu)造蝕變巖型金礦床。改變找礦思路,認(rèn)為區(qū)內(nèi)具有較大金找礦潛力。

(2)本區(qū)位于秦嶺構(gòu)造帶北秦嶺構(gòu)造亞帶秦嶺巖群地體東段,變質(zhì)作用復(fù)雜。褶皺與斷裂構(gòu)造發(fā)育,具多期巖漿活動,特別是燕山期酸性巖漿活動頻繁,具有金及其他多金屬礦床形成的良好條件。區(qū)內(nèi)已知的礦床有掌耳溝銻礦、大河溝銻礦、紅衛(wèi)(板廠)銅礦、楸樹灣銅-鉬礦床。二龍-祈子堂一帶分布有眾多的銅、鉛、鋅,金、銀等多金屬礦(化)點(diǎn)或物化探異常。區(qū)內(nèi)具有較好的找礦前景。

(3)本礦區(qū)屬楸樹灣銅鉬礦床外圍,礦區(qū)花崗巖巖枝、巖脈又是形成楸樹灣復(fù)合斑巖型銅鉬礦床的楸樹灣燕山期斑巖體的外圍巖枝、巖脈。

成礦元素圍繞楸樹灣燕山期斑巖體具有分帶現(xiàn)象,平面上,礦化具不規(guī)則環(huán)狀分布。本礦區(qū)處,這種不規(guī)則的環(huán)狀可能又增加為 Mo→Mo、Cu→Cu、Mo→Cu→Cu、Ag→Ag→Ag、Au→Au。故本礦區(qū)及外圍具有較大金礦找礦前景。

(4)坦頭山、老君山礦體,是祈子堂金礦區(qū)及北部外圍發(fā)現(xiàn)的、受NNE向張性斷裂控制的中溫?zé)嵋簶?gòu)造蝕變巖型金礦體。張性斷裂常具有沿走向、傾向斷續(xù)延續(xù)的特點(diǎn),祈子堂金礦區(qū)內(nèi)又具有斷裂帶向北東側(cè)伏的特點(diǎn)。應(yīng)據(jù)此兩個特點(diǎn),選取合適位置施以槽探、鉆探工程,控制礦體走向、傾向延伸。并不斷研究該類型礦體的成礦、賦礦規(guī)律,指導(dǎo)全區(qū)NNE向斷裂處(尤其是花崗巖脈附近NNE向斷裂處)該類型礦體的進(jìn)一步找礦工作。

(5)礦區(qū)目前發(fā)現(xiàn)的礦體,以花崗巖巖脈附近及NWW與NNE向斷裂交匯處附近,受NWW向斷裂破碎帶控制的低溫?zé)嵋簶?gòu)造蝕變巖型金礦體為主。其品位不高、單個礦體資源量不多,但也具有一定的找礦潛力。今后,結(jié)合化探原生暈異常(Ⅰ號、Ⅱ號、Ⅲ號破碎帶均有),宜在這些部位及其他礦點(diǎn)處加大找礦力度,力求盡量增加該類型金礦體的資源量總量。