模型四十一 黑色岩系型金矿床找矿模型

2024-06-25 18:32

1. 模型四十一 黑色岩系型金矿床找矿模型

一、概 述
黑色岩系型金矿床又称为穆龙套型或浅变质碎屑岩型金矿,是指赋存于高有机碳含量 ( 一般 >0. 5% ) 的浅变质岩系中的层控矿床。浅变质岩系以碎屑岩为主,常含碳酸盐岩、硅质岩和火山岩,但以砂岩、板岩为主。有的出现在浊积岩系地层中,因此,也有人称其为浊积岩型金矿 ( 戴自希,2004) 。
黑色岩系型金矿床多产于黑色岩系发育的地区。有资料显示,黑色岩系广泛分布于世界各地,如在俄罗斯西伯利亚里菲界上部,印度小喜马拉雅、巴基斯坦北部、伊朗、法国南部、蒙古、澳大利亚南部、加拿大等地的下寒武统底部,纵贯英格兰、芬兰、德国到中欧的上二叠统,以及中亚地区元古宙和古生代地层中均有分布。但该类金矿只是众多黑色岩系型矿床中的一种,因为黑色岩系通常富含大量的有机质和丰富的 PGE、Cu、Ni、Mo、Au、U、V、Mn、Fe、Co、Bi、Cr、Se 等金属元素,这些元素,在适当条件下均可形成一定规模的矿床。
由于黑色岩系型金矿常以大型 - 超大型规模产出,故其自发现起就成为了世界最具工业价值的主要金矿床类型之一。20 世纪 50 年代乌兹别克斯坦穆龙套超巨型金矿发现后,世界各国掀起了寻找黑色岩系型金矿的高潮。相继在乌兹别克斯坦的南天山地区,哈萨克斯坦的北部、斋桑—准噶尔、楚伊犁、北天山等地区,以及吉尔吉斯斯坦的天山地区,发现了一批黑色岩系型金矿,如哈萨克斯坦的查尔库拉、巴克尔奇克金矿,吉尔吉斯斯坦的库姆托尔、萨瓦亚尔顿金矿,以及俄罗斯苏霍依洛格金铂族金属矿床。20 世纪 90 年代,我国新疆也发现了萨瓦亚尔顿 ( 与吉尔吉斯斯坦的金矿同名,实属同一矿田) 大型金矿床。此外,在美国、澳大利亚、津巴布韦等国也有该类矿床的发现,但总体规模较小。从已发现的黑色岩系型金矿空间分布来看,该类矿床多集中在中亚地区,分布在中天山、南天山成矿带,其资源储量巨大 ( 表 1) 。其中代表性矿床有乌兹别克斯坦的穆龙套、哈萨克斯坦的巴克尔奇克和吉尔吉斯斯坦的库姆托尔金矿等。
表 1 世界主要黑色岩系型金矿的基本特征


续表


资料来源: 刘春涌等,2007; 杨富全等,2005; И. Ф. Мигачев 等,2008
二、地 质 特 征
1. 基本特征
1) 大地构造背景: 黑色岩系型金矿多产于弧后盆地、前陆盆地及岛弧带中,反映的是黑色岩系形成时正处于一个比较稳定的构造环境。如果按槽台构造观点,黑色岩系型金矿则多产于冒地槽,或冒地槽与优地槽过渡的边缘地带。优地槽因岩浆活动发育,地壳活动强烈,很难形成上规模的黑色岩系型金矿床。
2) 控矿构造: 黑色岩系型金矿受断裂构造控矿明显,矿床或矿田多位于缝合带上,产于区域断裂交会部位的矿床规模较大,如穆龙套、道吉兹套等。其控矿断裂具有压性的韧剪带性质,属区域构造应力挤压成矿。这种含矿韧剪带规模巨大、长度达数十米至上千米,而成矿作用在韧剪带中具有分段集中、局部富集的特点。
3) 容矿岩层: 黑色岩系型金矿具层控特征,赋矿地层时代多集中在古生代,其次为元古宙,其中中亚地区尤以寒武 - 石炭纪 ( 系) 为主。容矿岩系为含碳黑色碎屑岩系,具有浊流沉积特征,并经历了浅变质作用,赋矿岩性为炭质千枚岩 ( 萨瓦亚尔顿、库姆托尔) 、千枚岩、炭质板岩、炭质片岩 ( 查尔库拉) 、含炭变质粉砂岩、变质砂岩。
4) 围岩蚀变: 围岩蚀变较强,主要类型有硅化、黄铁矿化、毒砂化 ( 如萨瓦亚尔顿、道吉兹套) 、钠长石化、钾长石化 ( 如穆龙套、库姆托尔) 、绢云母化 ( 如道吉兹套) 、碳酸盐化、绿泥石化( 如阿曼泰套) 等。
5) 成矿作用阶段: 该类矿床的成矿作用过程明显分 3 个主要阶段,即沉积 - 成岩阶段、构造 -变质阶段和侵入 - 热变质阶段。沉积 - 成岩阶段,为平静的还原性滨海环境,金及其伴生元素进入到韵律层状的炭质黏土和炭质粉砂岩及泥岩沉积物内,形成富含金的黑色岩系; 构造 - 变质阶段,构造缝合线中的变形和变质作用引发变质流体的迁移,使金活化,并沿褶皱剪切带迁移,在构造交汇处和地球化学还原障上沉淀下来; 最后在侵入 - 热变质作用的影响下,金再次活化,与热液中的金一起沿剪切带运移,在有利部位成矿,并使早期形成的矿体和与其伴生的交代岩变得更加富集。
6) 矿体形态与矿物特征: 黑色岩系型金矿的矿体形态和构造十分复杂,通常由陡倾和平缓的大型石英脉带和细脉带组合而成。矿体规模大,顺层展布,品位低。矿石中硫化物含量低,以黄铁矿、毒砂、黄铜矿、黝铜矿为主,其次有少量闪锌矿、方铅矿、辉铋矿。脉石矿物有石英、黑云母、正长石、绿泥石、方解石和钠长石等。
7) 与岩体的关系: 部分矿区出露成矿同期的岩体或岩脉,成矿与岩浆侵入活动密切相关 ( 如乌兹别克斯坦的穆龙套和中国的大山口) 。根据地球物理资料,少部分矿田 ( 乌兹别克斯坦的阿曼泰套和道吉兹套) 地下 3 ~5km 的深处可能还有隐伏岩体 ( 杨富全等,2005) 。
2. 典型矿床地质特征
( 1) 乌兹别克斯坦的穆龙套金矿
穆龙套金矿是世界闻名的特大型金矿床,位于乌兹别克斯坦西部的克齐尔库姆沙漠中,为南天山构造带的一部分,包括 3 个金矿床 ( 穆龙套、缪廷巴依、别索潘套) 和 8 个金矿化段,矿区面积约9km2。矿区在区域构造上处于复背斜与深断裂交切部位的附近,即 NW 向的复背斜与近 EW 向的断裂相交切部位 ( 图 1) ,矿区内断裂、褶皱构造极为发育,北面、西面均有近 EW 向近于直立的深断裂 ( 延深超过 3. 7km) ,及其产生的不同方向的次级断裂,在矿区内形成连通网,成为含矿热水溶液运移的通道,使穆龙套金矿床呈现为一个延深很大的矿楼形式。矿区内除有金矿化外,在深部还发现有钨、铀、钼矿化。

图 1 乌兹别克斯坦穆龙套矿床地质图( 引自 L. J. Drew 等,1996)

矿区内热液蚀变作用强烈,主要蚀变类型有硅化、黑云母化、绿泥石化、钾长石化、钠长石化、绿帘石化、碳酸盐化和泥化等。与几期矿化作用有关的热液蚀变沿着桑格龙套 - 塔姆德套剪切带的北部和南部相交带分布,石英 - 黑云母 - 钾长石蚀变交代岩发育于 NW 向构造裂隙带中,与网脉状矿化关系极为密切。石英中流体包裹体的温度为410 ~500℃,CO2是主要的气相组分,还有丰富的 CH4和N2。
穆龙套金矿总体上是一个规模巨大、构造复杂的线状 - 柱状网脉体,沿褶皱轴线向东倾没。矿体在剖面上呈层状,顺层产在中奥陶世—早志留世的杂色别索潘亚组的下部 ( 图 1) 。含矿的杂色别索潘亚组由一套变质粉砂岩、砂岩和泥岩组成,根据其年龄、颜色、碎屑的粒度可分成 4 段,从老到新依次为bs1、bs2、bs3和bs4(表2)。矿体厚度从几十米到几百米。在深孔СГ-10的2397~2404m段内还发现了厚7m、Au平均品位为15.2×10-6、Ag平均品位为8.5×10-6的矿体。整个矿区的矿体可分为两类。一类是大脉型,含金石英脉产在陡倾裂隙中,厚度在0.5m以上,最厚可达20多米,长度一般为100~300m,最长达700m,金平均品位在10×10-6以上,最高可达(300~400)×10-6。该类矿体中的金储量可占矿床总储量的12%~15%。第二类是网脉型,这是主要的金矿化类型,由含金的石英细脉、石英-硫化物细脉、石英-方解石细脉、石英-微斜长石脉、石英-电气石脉交错发育构成。这些细脉产状有陡倾切层的,也有缓倾顺层的。该类矿化规模巨大,但金品位较低,一般为(3~5)×10-6。
表 2 乌兹别克斯坦穆龙套金矿南部山区出露的主要地层单元


资料来源: L. J. Drew 等,1996
金矿石有混合型、石英质型、石英片岩型、硅化片岩型、细脉型和大脉型 6 种类型。90%以上为自然金,呈鳞片状产在石英中,7% 的金赋存在硫化物 ( 黄铁矿、毒砂) 中。矿石中硫化物含量低,仅占矿石总量的 0. 28% ~3. 4% ( 平均为 1. 78%) ,主要为黄铁矿、毒砂、黄铜矿、黝铜矿,其次为少量闪锌矿、方铅矿、辉铋矿。自然金粒度很细,肉眼难以见到。矿石中可供回收利用的还有 Ag、Pd、W,但 Ag 含量不高,Au / Ag 比值平均约为 4。钨主要以白钨矿形式产出。金主要与硅化有关,其次与硫化物颗粒大小和晶形有关。黄铁矿和毒砂粒度越小,金品位越高,五角十二面体形黄铁矿平均含金量为 ( 50 ~60) ×10- 6。过去认为金矿化与炭质有关,但目前发现,含碳量高的地段金品位不一定高,相反,含碳量低的地段,金品位却可能很高。
( 2) 哈萨克斯坦巴克尔奇克金矿
巴克尔奇克矿区位于构造复杂的晚海西期碰撞带内,后者涉及斋桑褶皱系的一些硅镁质断块和受到扰动的蛇绿岩断块 ( 图 2) 。缝合线中的沉积建造在主褶皱期变形强烈,产生了挤压褶皱,其长轴为 NW 向,同时还产生了脆性 - 韧性断层和剪切带。这些构造都为一条近 EW 向的克孜洛夫逆断层带切穿。相邻的向北缓倾的脆性 - 韧性断层系伴有伏卧的挤压褶皱、劈理和沿层理出现的细褶皱,多见于该带的底板和中部。由于发生了挤压和褶皱,所以可见到明显的煌斑岩岩墙的香肠构造和砂岩夹层。在构造张弛的克孜洛夫逆断层带,有斜长花岗岩 - 花岗闪长岩 ( C3- P1) 侵入。
巴克尔奇克矿区的金储量大,包括巴克尔奇克、布尔什维克、 “深谷”、 “中间”、恰洛拜、 “冷泉”和萨尔巴斯等 7 个炭质含金硫化物矿床。矿区内的岩石为石炭纪海相、浅海相和陆相陆源碎屑沉积岩 ( 巴克尔奇克黑色页岩层) 以及由含同生金 - 硫化物矿化的炭质粉砂岩 - 泥质岩组成的一些含金层。它的金品位比背景值高一个数量级,巴克尔奇克黑色页岩层中的金品位达到 100 ~150mg/t;有机碳含量为0. 2%到1. 5% ~2%,在巴克尔奇克层内的炭沥青透镜体中竟达到20. 5% ~54. 1%。在粉砂岩 - 砂岩沉积岩中有时也可见到凝灰岩层和玢岩流。石炭纪陆源沉积岩为斜长花岗斑岩和闪长玢岩的单个岩株和大量岩墙侵入,它们共同组成 NW 向和近 EW 向岩脉群。
该矿床成因的突出特点是黑色页岩岩系中的同生金,在容矿岩石构造变形和变质作用期间发生了活化。经历了沉积 - 成岩、构造 - 变质和侵入 - 热变质 3 个主要成矿作用阶段。巴克尔奇克矿床矿化的探明深度已达 1 ~1. 5km,含矿构造经物探查明深可达 3km,金平均品位为 9. 4g/t。

图 2 哈萨克斯坦斋桑褶皱系硅镁质断块晚海西期复杂碰撞带中的巴克尔奇克矿床的地质环境( 引自 S. Zh. Daukeev 等,2004)

巴克尔奇克矿区中的矿化明显受构造控制。炭质含金硫化物型矿石全都位于主褶皱期形成的剪切带交会处的克孜洛夫变形带内。矿化以半整合纹层状、条带状矿脉形式出现,均具有含金硫化物矿化。含金矿脉以 35° ~40°的角度北倾,沿着克孜洛夫逆断层向下延伸。
地球化学元素组合垂向分带明显,近地表层为 Hg - Sb - Ag 组合,深部则为 Mo - Bi - W - Be 组合 ( 图3) 。利用元素 ( As、Pb、Mo) 及比值 ( As/P) 可区分出矿下带、近矿带和矿上带。Au/ ( P、Cu、Pb、Mo) 具有明显分带性。
黄铁矿和毒砂是主要矿石矿物。在近地表层,矿物组合还包括辉锑矿,偶尔包括白铁矿、黄铜矿、磁黄铁矿和方铅矿。矿物共生组合分为 4 个世代: ①黄铁矿 ( Ⅰ) - 胶黄铁矿 - 白铁矿; ②金( Ⅰ) - 黄铁矿 ( Ⅱ) - 毒砂; ③金 ( Ⅱ) - 闪锌矿 - 方铅矿 - 黄铜矿; ④金 ( Ⅲ) - 辉锑矿 - 白铁矿 - 硫砷铜矿。硫化物矿石中的金主要包裹在毒砂和白铁矿中,呈很小的 ( 0. 1 ~ 5μm) 滴状包裹体、枝晶和粒状出现。明金见于硫化物的裂隙中,与辉锑矿伴生。细分散自然金呈 3 种产出形式: 毛囊状集合体、块状和粒状。金的成色高 ( 95% ~98%) 。毛囊状金常与绿镍矿 ( NiO) 伴生,金属固相 AuNi2也常见。矿床也有超细自然金,呈胶体相和离子相出现。
巴克尔奇克矿床的主要特点是: ①含金韵律层状的炭质黏土和炭质粉砂质泥岩所含的同生金品位较高 ( 10 ~150mg/t) ,有机质含量较高 ( 1% ~10%) ,球形莓粒状黄铁矿含量也较高; ②构造缝合线中发生强烈褶皱,剪切带和受到剪切的岩石的发生塑性变形,在错动带交汇处发生多阶段变形并形成混杂结构; ③在剪切带和错动带中,绿泥石 - 钠长石、次石墨 - 绢云母和绢云母 - 金云母 - 碳酸盐交代岩广泛发育。

图 3 哈萨克斯坦巴克尔奇克金矿横剖面的地球化学分带图( 引自 S. Zh. Daukeev 等,2004)

( 3) 吉尔吉斯斯坦库姆托尔金矿床
库姆托尔金矿是吉尔吉斯斯坦最大的金矿床。库姆托尔金矿位于吉尔吉斯斯坦伊塞克湖以南约50km 处,距中吉边境线直线距离 100km 左右。该矿床分布在长 15km、宽 0. 1 ~ 0. 4km 的窄条范围内。其 NW 和 SE 边界由断层界定,SW 和 NE 边界由于第四系和冰川覆盖而不清楚。该矿床储量为360t,资源量 545t,平均品位 4. 49 × 10- 6。
库姆托尔金矿处于中天山构造带,北侧为尼古拉耶夫线。矿区出露的最老地层为古元古代变质岩,并有里菲代花岗岩的侵入,上里菲界卡什卡苏组角度不整合覆盖其上,由砾岩、变砂岩、玄武岩 - 流纹岩双峰式火山岩组成。平行不整合覆盖于上里菲界卡什卡苏组之上的文德纪杰蒂姆组是赋矿围岩,由轻微变质的炭质复理石岩石组成,厚达 0. 8 ~1. 0km。其可进一步分为 3 个亚组,岩性有炭质千枚岩和板岩,夹砾岩和粉砂岩、砂岩等。在含矿岩系之上为寒武系 - 下奥陶统燧石板岩、白云岩和灰岩,其中炭质燧石岩有铂、铀、钒矿化。中泥盆统 - 下石炭统红色砂岩和灰岩角度不整合覆盖于基底之上,这是区内层控铅锌矿的赋矿层位。
矿区构造为窄条状海西早期推覆体。断层有逆掩断层和逆断层,对成矿起着重要作用。矿化带沿库姆托尔逆掩断层分布,长 10km,向南东倾斜,倾角 30° ~50°。上盘为文德群含矿绿色板岩,下盘为早古生代灰岩、燧石和炭质岩石。断层带宽 100 ~250m,有构造混杂岩和褐铁矿化。
区内侵入岩不发育,有两个岩墙状花岗岩体侵入到里菲界砂岩中,规模很小,可能是新元古代里菲代的产物。地球物理调查表明,在矿区北西 3 ~5km 有一个隐伏侵入体。
矿区矿体严格限制在构造带内。矿化分为南矿带、北矿带、东北矿带和细网脉矿带。矿带长 500 ~1000m,厚 25 ~ 100m,延深 300 ~ 1000m。矿带内矿化为石英细脉和石英网脉。黄铁矿含量越高,金品位越高。矿化岩石有含白钨矿的黄铁矿 - 钠长石 - 碳酸盐岩型、黄铁矿 - 钾长石 - 碳酸盐岩型、角砾状黄铁矿 - 碳酸盐岩型。
矿区矿物约有 100 种,主要金属矿物为自然金、黄铁矿、赤铁矿和白钨矿; 主要脉石矿物有石英、绢云母、钾长石、钠长石、冰长石、方解石、白云石、铁白云石、菱铁矿和重晶石。大部分金产于黄铁矿的裂隙和孔隙中。
与矿化有关的围岩蚀变十分发育,主要有硅化、绢云母化、黄铁钾长碳酸盐化、钾长石化、钠长石化和石英钾长石化。成矿后有石英碳酸盐化。
流体包裹体研究表明,大部分包裹体中 90% 以上为气体 CO2,两相包裹体少见。成矿均一温度为 270 ~240℃,石英碳酸盐岩脉形成温度为 230 ~160℃。成矿流体 pH 小于 7 ~8,氧逸度在 -32 至- 47 之间。成矿时代据铅同位素年龄测定为 200 ~ 280Ma。
三、矿床成因与找矿标志
1. 矿床成因
关于黑色岩系型金矿的成因一直存在争议。以穆龙套金矿为例,该矿床是世界上最早发现的黑色岩系型金矿,在其发现之后的几十年中,关于其成因的争论一直不断,总结起来主要有 3 种观点,即热液成因模式、壳 - 幔热液交代成因模式和变质 - 热液改造成因 ( 同生 - 后生说) 模式。
1) 热液成因模式: 该模式认为含金石英脉是由多次热液作用形成的,与岩浆侵入活动有关,且金不是直接从围岩中交代出来的,而可能是内生成矿作用早期热液带来的。
2) 壳 - 幔热液交代成因模式: 该模式是在岩浆底辟、地幔和壳内交代作用等新概念的基础上提出的,认为黑色岩系型金矿的后期成矿明显存在地幔柱成矿的特点,可能与韧性剪切带局部存在热涌成矿有关。
3) 变质 - 热液改造成因模式 ( 又称同生 - 后生说) : 该模式认为金来自初始的沉积,后在沉积及区域变质、动力变质和热液蚀变作用中,金又在岩层内发生重新分配、富集,从而形成网状矿床。该模式在某种程度上将同生沉积和后生叠加两个成矿阶段结合到了一起,得到了越来越多的认同。
尽管目前关于该矿床成因尚有争论,但大多数人认为变质热液模式的证据是最充分的。按照该模式,黑色岩系型金矿的金矿化是在 3 个阶段中形成的: 沉积 - 成岩阶段、构造 - 变质作用阶段和侵入 - 热变质阶段。含矿流体主要来自于矿下的高温变质作用和花岗岩化作用区。
2. 找矿标志
( 1) 地质找矿标志
1) 黑色岩系地层标志: 以宁静的还原环境下形成的滨浅海相,富含炭质的细碎屑岩 - 碳酸盐岩建造为目标,重点寻找富含炭质的细碎屑岩,而非碳酸盐岩。黑色岩系地层时代以古生界为主。
2) 大地构造单元: 以弧后盆地、陆缘盆地、前陆盆地、陆缘活动带和不发育火山岩的冒地槽为主,且构造单元内火山岩,特别是中酸性侵入岩不发育。
3) 韧性剪切构造: 矿区内韧性剪切构造对成矿起了决定性作用,不仅起到导矿作用,还起到容矿作用。尤其是在脆、韧性多期转换的地带对成矿最为有利,是找矿的重点部位。西南天山和楚伊犁 - 北天山金矿成矿省中几乎所有金矿都受剪切带控制。如,乌兹别克斯坦塔姆德套南部 Au、As 和Au / As 异常与剪切带在空间上具有非常好的对应关系 ( 图 4) 。
4) 蚀变标志: 赋矿岩石以变形强、变质弱的区域低温动力变质热液作用为特征,其标志是具明显黄铁矿化、绢云母化、绿泥石化、碳酸盐化、硅化以及弱石墨化。岩石建造中碳酸盐岩几乎未发生变质作用,基本保持原岩特征,但有变形,在某些地区还在碳酸盐岩层面上见到有机碳或沥青质薄膜。
5) 在矿体上部地表常见有氧化形成的黄褐色铁染、黄钾铁矾形成碎裂岩化铁帽带。这是因为脉体以含黄铁矿、铁染的不规则状含金石英粗脉、石英细 - 网脉为特征,金属矿物以褐铁矿、黄铁矿、黄钾铁矾、铁染为特征。

图 4 乌兹别克斯坦塔姆德套南部 Au、As 和 Au/As 异常与剪切带的关系图( 转引自 L. J. Drew 等,1996)

6) 形态复杂的含金石英脉、石英 - 硫化物脉及网状脉发育地区。这些脉常经过不同程度的变质和强变形作用。石英脉型矿化一般不形成单独的大型矿床,大储量的金矿只与金 - 硫化物型矿化有关。而浅部的含金石英脉型矿化是深部金 - 硫化物矿体的标志。
( 2) 地球物理找矿标志
1) 低重力异常特征: 重力场降低与裂隙度增大、断裂与片理带和破碎带的组合,以及硅化作用等有关。例如,穆龙套矿床大规模的交代蚀变岩石,及在含矿断裂带中发育的蚀变岩石,均能引起重力场的降低,并在中比例尺的重力测量中得到反映。图 5 是在高精度的重力测量中,根据围岩与矿体之间的密度差,计算得出的重力场值与矿体的对应关系图。此外,穆龙套矿田中的深部花岗岩、纵向挤压构造带和 NE 向与 NW 向汇合的深断裂上同样存在重力场低值。

图 5 计算的乌兹别克斯坦穆龙套剖面的重力场值 ( a) 和矿体 ( b) 的关系( 引自 Г. Н. Голищенко 等,2007)

2) 低阻高极化激电异常: 因为含矿岩石多为含炭质较高或局部地段富集金属矿物 ( 黄铁矿) ,故表现为低异常或弱异常。这类异常可作为间接找矿标志,可用航磁测量。
3) 因容矿岩层一般具有低磁化率,故低磁场特征可作为一个辅助找矿标志。
( 3) 地球化学找矿标志
1) Au、Sb、As 等元素异常是最有效的找矿标志。吉尔吉斯斯坦的萨尔布拉克和萨瓦亚尔顿,以及中国的大山口矿床就是根据金化探异常发现的。而乌兹别克斯坦的穆龙套金矿是在对 As 异常验证时发现的。研究表明,地球气测量和活动态金属测量在穆龙套矿体上获得了较好的 Au 异常 ( 图6) 。
2) 贱金属 ( Cu、Pb、Zn) 的地球化学异常比铁族元素 ( Ni、Co、Cr) 的异常有效,后者常常与非成矿的成岩硫化物集合体相伴随。
3) 岩石样品中普遍存在的 Au 地球化学异常。
4) 地球化学分带明显: 近地表多为 Hg、Sb、As 组合,深部多为 Mo、Bi、W、Be 组合 ( 图 3) 。
5) 存在含 NH4+ N2异常的流体包裹体。

图 6 乌兹别克斯坦穆龙套剖面上 Au 分布( 引自王学求等,2000)

( 4) 遥感找矿标志
遥感技术对控矿地层、构造、岩体和蚀变带等找矿标志具有独到的作用。张瑞江 ( 2007) 利用模拟真彩色合成 ETM 图像解译技术对国内外此类矿床进行了对比研究,指出该类矿床的含炭控矿地层在图像上多呈灰黑色间白色调,控矿韧性剪切带构造总体呈灰黑色调,呈断续的线性影像,以褐铁矿化为主的蚀变类型呈褐黄色调不连续的带状或块状影纹,并可根据环形构造预测深部的隐伏岩体,间接确定控矿岩体。
( 唐金荣 金 玺)

模型四十一 黑色岩系型金矿床找矿模型

2. 模型四十 矽卡岩型金矿床找矿模型

一、概 述
矽卡岩一般指中酸性侵入岩侵入碳酸盐岩石中形成的由复杂的变质 - 交代矿物组成的硅酸盐矿物组合。矽卡岩按其矿物成分不同可划分为钙矽卡岩和镁矽卡岩,按其交代岩石的成分划分为内矽卡岩、外矽卡岩、似矽卡岩和复成矽卡岩,即由钙矽卡岩叠加到镁矽卡岩上。矽卡岩是扩散作用、渗滤作用和化学反应耦合的结果。与矽卡岩形成有关的矿床称为矽卡岩矿床。矽卡岩型金矿是诸多矽卡岩型矿床中的一种,主要指金品位和储量达到足以单独开采的矽卡岩矿床。
以往在矽卡岩型矿床开发过程中,金主要作为铜多金属矿床开采的副产品加以回收,因而未受到重视。随着近几十年对含金矽卡岩矿床的勘查和研究的不断深入,世界范围内发现了一批大型独立或共生的矽卡岩金矿 ( 图1; 表1,表2) ,代表性矿床有加拿大的 “镍板”、French 和 QR,美国的福蒂蒂尤德 ( Fortitude) 、Golden Curry 和 Minnle - Tomboy,菲律宾的 Thanksgiving,澳大利亚的雷德多姆Red Dome,尼加拉瓜的 La Luz; 印度尼西亚的 Wabu,中国的山东沂南、安徽马山、湖北鸡冠咀等。其经济价值被普遍认识,据报道,国外从矽卡岩型金矿中生产的黄金量已超过 1000t。尽管与其他类型的金矿相比其产金量较少,但它在某些地区具有重要价值,如加拿大不列颠哥伦比亚省矽卡岩型金矿占到全省产金量的 16%。陈衍景等 ( 1996) 指出,我国境内至少有70 个矽卡岩型 ( 或疑似矽卡岩型) 金矿,其总储量达 1000t,占全国黄金储量的 20%,其经济价值和勘查、研究的重要性不言而喻。

图 1 世界主要矽卡岩型金矿床分布示意图( 引自赵一鸣等,1992,修改)

矽卡岩型金矿床的规模大小不一,矿石规模一般在(0.4~15)×106t之间,金品位为(2~15)×10-6。如加拿大镍板矿床金平均品位为5.3×10-6,已从13.4×106t的矿石中生产出71t金;加拿大QR矿的金矿石储量超过了1.3×106t,平均品位为4.7×10-6;美国福蒂蒂尤德矿床的金平均品位为6.9×10-6,矿石储量为10.3×106t;美国McCoy矿床的金品位为1.5×10-6,矿石量为13.2×106t。目前,该类矿床已成为诸多区域的勘查重点。
二、地质特征
1.区域地质特征
(1)成矿环境
大量的文献资料表明,矽卡岩型矿床均与侵入岩密切相关,不同来源和成因的侵入岩产于特定的构造环境,在不同的地质作用下,于有利的大地构造环境中形成元素组合不同的矽卡岩型矿床。研究表明,洋壳陡俯冲倾向于形成与闪长岩和花岗闪长岩有关的矽卡岩型Au、Fe、Cu等矿床(图2)。矽卡岩型金矿多发育于与侵入体同期的岛弧或弧后环境中的钙质地层内。另有一类矽卡岩金矿的产出与大陆地壳俯冲的岩浆弧有关,且多与还原性岩体有关。与还原的(含钛铁矿,Fe3+/Fe2+<0.75)闪长岩-花岗闪长岩和岩墙或岩床杂岩体有关的矿床,金品位较高,一般在(5~15)×10-6。这种环境下产出的矽卡岩以富铁的辉石为主。我国矽卡岩型金矿与国外矽卡岩型金矿产出环境类似,但不完全相同,有相当一部分产于大陆碰撞造山带、活化的克拉通边缘和克拉通内部的断裂岩浆带等构造环境。据此,陈衍景等(2004)将我国矽卡岩型金矿的产出环境划为4个大地构造域:①阿勒泰系西段,即中国西北地区;②中央造山带西段;③青藏-三江地区新生代特提斯造山带;④中国东部中生代造山区,包括阿勒泰系的东段、中央造山带东段、华南造山带、华北和扬子克拉通。

图2大洋陡俯冲和弧后盆地环境形成的矽卡岩矿床类型示意图(引自Meinert等,2005修改)

(2)与矿床相关的侵入体
从成因上来看,矽卡岩型金矿多与花岗岩类侵入体有关(表1,表2),包括主侵入体(多为岩株)外围的花岗闪长岩和闪长岩成分(个别有流纹斑岩、辉长岩成分)的岩墙(岩床、岩枝)以及隐伏小侵入体,有的与斑岩系统有关。花岗岩类以I型或磁铁矿系列为主,但也有其他类型。

表1 国外主要矽卡岩型金矿特征

续表


资料来源:孙晓明,1993
矿物代号:Act—阳起石;Ad—钙铁榴石;Asp—毒砂;Au—自然金;Bi—自然铋;Bio—黑云母;Bm—辉铋矿;Bn—斑铜矿;Cp—辉砷钴矿;Cc—辉铜矿,Chl—绿泥石;Cz—斜黝帘石;Di—透辉石;Ep—绿帘石;Gar—石榴子石;Gl—方铅矿;Hbd—普通角闪石;Hd—赫碲铋矿;Hm—赤铁矿;Id—符山石;Ksp—钾长石;Lo—斜方砷铁矿;Mc—白铁矿;Mo—辉钼矿;Mt—磁铁矿;Orp—雌黄;Phl—金云母;Po—磁黄铁矿;Py—黄铁矿;Pyx—辉石;Qtg—石英;Real—雄黄;Sb—自然锑;Scp—方柱石;Sl—闪锌矿;Tc—滑石;Tr—透闪石;Tt—黝铜矿;Wo—硅灰石;Wt—硫铋铜矿。
从空间上看,大多数矽卡岩型金矿床产在矽卡岩带内。矽卡岩带宽可从不及10m到数千米,常分为内矽卡岩(产于内接触带)和外矽卡岩(产于外接触带)。内矽卡岩多为火成岩结构。外矽卡岩则以粗粒至细粒、块状花岗变晶状至层状结构为主,部分为角页岩结构。金矿化主要产在围岩中的外矽卡岩带内,特别是有不少产在距离相关侵入体(岩株为主)较远的远源矽卡岩内(距侵入体露头可达数百米甚至远达3km),少部分矿床产于内矽卡岩带内(花岗岩的接触带附近),极少产于岩体内部。
2.矿床地质特征
(1)矿体形态和产状
矽卡岩型金矿床的产出特征与其他类型的矽卡岩矿床产出特征一致。大多数金矿床产在不规则的矽卡岩带内,常沿着受选择性交代的岩层分布,层控特征明显(图3)。该类矿床的矿体形态复杂,多呈似层状、透镜状、囊状、脉状等,具体视围岩条件不同而异。我国长江中下游地区的铜金矿多呈层状,独立金矿多呈透镜状;加拿大镍板矿的矿体则呈板状、筒状和不规则状产出。
表2 岩国大中型矽卡中金矿的基本特征


续表


资料来源:陈衍景,1971,2004
矿物名称:Ag—自然银;Ayp—毒砂;Au—自然金;Az—蓝铜矿;Bi—自然铋;Bl—灰硒铜矿;Bn—斑铜矿;Bs—辉铋矿;Cc—辉铜矿;Cyp—黄铜矿;Cu—自然铜;Cbu—方黄铜矿;Cv—铜蓝;El—银金矿;Gl—方铅矿;Hm—赤铁矿;Mo—辉钼矿;Mr—白铁矿;Mt—磁铁矿;Orp—雌黄;Po—磁黄铁矿;Py—黄铁矿;Rsd—菱锰矿;dS—菱铁矿;mSi—菱锌矿;pS—闪锌矿;Tb—碲铋矿;Ttd—辉碲铋矿;Tth—黝铜矿;Um—红硒铜矿;Wi—脆硫铜铋矿。
蚀变名称:Agl—泥化;Alk—碱交代;Carb—碳酸盐化;Clh—绿泥石化;Ep—绿帘石化;Fl—莹石化;Ka—钾交代;Na—钠交代;Plh—金云母化;eSr—绢云母化;iS—硅化;kS—矽卡岩化;rSp—蛇纹石化;Tal—滑石化。时代和构造背景:Pz—古生代;Pz1—早古生代;Pz2—晚古生代;Pt1—古元古代;Pt2—中元古代;C1—早石炭世;P—二叠纪;T—三叠纪;T2—晚三叠世;J—侏罗纪;K—白垩纪。矿床规模标准:中型为5~02t,大型为02~01t,超大型为大于01t。

图3 美国McCoy矽卡岩型金矿剖面图(引自P.Laznicka,2006)

( 2) 容矿岩石与蚀变
矽卡岩金矿的围岩时代从寒武纪 ( 甚至更老) 到中新世都有,跨度很大。容矿矽卡岩原岩常为不纯碳酸盐岩 ( 灰岩为主) 、钙质砾岩等钙质的碎屑岩,以及凝灰岩等,很少有火山熔岩。美国福蒂蒂尤德矿床就产于中晚石炭世至二叠纪的砾岩、粉砂岩和灰岩中,加拿大的 Hedley 矿则产于三叠纪的粉砂岩、凝灰岩和灰岩透镜体中。我国最重要的含金矽卡岩地层为石炭 - 二叠纪和三叠纪地层,如安徽马山和新桥的金矿体产于晚古生代至早三叠世的碳酸盐岩和碳酸盐岩 - 页岩中,湖北的鸡冠咀和鸡笼山等产于三叠纪灰岩和白云质灰岩中。不过,一个矿区、矿田和矿床内,矿化赋存的层位可以不止一个,其原岩岩性也可以不同。
矽卡岩型金矿的蚀变类型繁多,有钾长石化、钠长石化、金云母化、黑云母化、绿泥石化、角岩化和黄铁绢英岩化等。其中,黑云母化 ± 钾长石化的蚀变,及其造成的角岩结构,是大多数矽卡岩型金矿的重要蚀变矿物组合特征。
( 3) 矿石矿物组合
矽卡岩金矿的矿石矿物成分复杂 ( 表 1,表 2) ,主要为金 - 黄铁矿 - 毒砂,金 - 铜 - 铋硫化物,金 - 碲化物 - 铋 - 硫化物,金 - 硫铋铜矿 - 辉钼矿 - 斑铜矿 - 黄铜矿,金 - 辉砷镍矿 - 毒矿 - 辉钴矿,金 - 闪锌矿 - 方铅矿 - 锑等矿物组合。脉石矿物主要由典型的矽卡岩矿物和石英、方解石、白云石、绢云母、绿泥石、滑石、蛇纹石等组成。常见的矽卡岩矿物有透辉石、石榴子石、透闪石、阳起石、绿帘石、硅灰石、镁橄榄石、粒硅镁石等。矿石结构、构造类同于一般矽卡岩型矿床的矿石结构构造特征,以常见的粒状结构和各种交代结构为主。在单个矽卡岩矿带中,矿石矿物分带明显,较高温的石英 - 金 - 硫化物发育于内接触带; 中温的金 - 磁黄铁矿 - 铜 - 硫化物产在与大理岩相接触的地段,低温的碳酸盐矿化 - 金 - 赤铁矿则产在离开外接触带的地段。
该类矿床中的金常赋存于复杂的金属硫化物中或以自然金等形式产出。自然金多出现在石英 - 碳酸盐矿物产出的岩石中,大多数金是以细微状包裹在硫化物中,或出现在硫化物晶体的界面上。通常用肉眼无法区别出矿石和废石。与金矿化共生的矿物以硫化铁 ( 磁黄铁矿、黄铁矿) 为主 ( 有的矿床有不少毒砂) 。有一些含金矽卡岩中的 Au 与 Cu 的相关性较差,产于富辉石和石榴子石矽卡岩中的矿石,一般具有低 Cu/Au( <2000) ,Zn/Au( <100) 和 Ag/Au( <1) 比值。矽卡岩型金矿与其他类型矽卡岩矿床不同的是富含 As 与 Bi、Te 等元素,常见有铋化物和碲化物,这一特征可作为该类型矿床的勘查标志之一。
( 4) 成矿时代
矽卡岩金矿可形成于显生宙的各个时代,但以中、新生代矿床为主。例如,加拿大不列颠哥伦比亚省的矽卡岩型金矿主要以中侏罗世为主; 澳大利亚西部镁质矽卡岩型金矿则以太古宙为主。我国矽卡岩型金矿的成矿时期多为中生代,东部地区以燕山晚期为多,西北部地区以海西期成矿为主。
( 5) 矿化分带
与其他矽卡岩矿床一样,矽卡岩金矿化具有明显分带性,表现在以下两个方面: 一是具有明显的矿物蚀变分带。Meinert ( 1997) 总结了大多数矽卡岩金矿的分带模式是: 靠近侵入体的接触带有一个石榴子石矽卡岩带,往外稍远处有一个辉石矽卡岩带,再往外有符山石 - 硅灰岩 - 蔷薇辉石或蔷薇辉石带和大理岩带。金矿化可发育于不同的蚀变带中,如澳大利亚雷德多姆金矿体产于硅灰石 - 石榴子石矽卡岩带中,而朝鲜遂安笛洞含金铜矿化产于辉石 - 金云母带和花斑大理岩带中,我国铜陵地区一些金矿产于角岩和含铜黄铁矿带中。二是地球化学分带,通常具有同心状的地球化学异常结构。这种结构是矿物分带的一种反映。中间为 Au、Ag、Cu、Bi 和 Te 元素组合异常,往外为 As、Pb、Zn 异常,常见有方铅矿、闪锌矿、毒砂、蔷薇辉石堆积,而在矿体范围之外则发育有 Co、Ni、Cr 的异常,为黄铁矿、磁铁矿存在的反映。对于矿体、矿床和整个矿田体系来说,同心状矿物分带和地球化学分带是基本对应的。图 4 是美国福蒂蒂尤德矽卡岩金矿的分带性示意图。该图比较清楚地反映了上述的矿物分带和地球化学场异常结构特征。图中从花岗闪长岩与围岩的接触带往外,石榴子石/辉石的比值显著降低,钙铁辉石和钙锰辉石不断地增加,铜/金比值不断地降低,Cu、Co、Mo、Cr、Ni 含量不断减少,而 As、Bi、Cd、Mn、Pb、Zn、Sb、Hg 等元素含量不断增加。

图 4 美国福蒂蒂尤德矽卡岩金矿中的分带( 引自 Myers 等,1991)

三、矿床成因和找矿标志
1. 矿床成因
矽卡岩型金矿的形成过程与矽卡岩的形成密不可分,而矽卡岩的形成过程大致分为 3 个阶段( 图 5) : ① 等化学作用阶段 ( isochemical stage) ,非碳酸盐岩形成角岩,碳酸盐岩开始反应形成矽卡岩; ②变质作用阶段,外矽卡岩和内矽卡岩大范围形成; ③退化阶段,早期的矽卡岩遭到破坏,含水矿物和硫化物大量形成。成矿作用多发生在第三阶段,至于形成哪种金属矿床却取决于侵入体、围岩性质和构造作用等因素。
Meinert ( 2005) 根据含金矽卡岩的成矿岩浆热液组合特征,将其划分为还原型含金矽卡岩、氧化型含金矽卡岩、含金的镁矽卡岩和产于区域变质地体中的含金矽卡岩等 4 种类型。其中,还原型含金矽卡岩最为重要,金矿化大多产于离接触带有一定距离的钙铁辉石矽卡岩中,与还原的、含钛铁矿的闪长岩 - 花岗闪长岩深成岩体、岩墙或岩床杂岩体有关,代表性矿床有加拿大的特大型 Hedley 矿和美国的特大型福蒂蒂尤德矿。其次为产于区域变质地体中的含金矽卡岩,包括部分绿岩控矿的造山型脉状金矿,代表性其实例有纳米比亚的 Navachab 矿床和澳大利亚西部的 Nevoria 矿床等。这类矿床具有典型的矽卡岩组合,但又缺乏明显的相关侵入体。氧化型含金矽卡岩具有高石榴子石/辉石比值、低硫含量特征,退化蚀变组合以大量的冰长石和石英为主,代表性矿床有加拿大 McCoy 和厄瓜多尔的Nambijia。含金的镁矽卡岩,是近年来才认识的一种矽卡岩型金矿类型,过去常把这类矽卡岩矿作为铁矿开采。它与含白云石的岩石有关,特征矿物组合以镁橄榄石、尖晶石、蛇纹石为主,代表性矿床有加拿大 Cable 矿。

图 5 矽卡岩形成过程( 引自 P. A. Cawood,2009)

2. 找矿标志
( 1) 区域地质找矿标志
1) 构造标志: 区域性大 ( 深) 断裂常是控制矽卡岩矿床分布的区域构造标志,矽卡岩型金矿化多沿大 ( 深) 断裂呈线性分布,并多产于大断裂附近的次级构造中。成矿前或成矿早期的断裂、裂隙等构造存在,能起矿液通道的作用,其中有些就是重要的探矿要素,如某些不同岩性岩层接触带等。
2) 地层标志: 绝大多数矽卡岩化都发生在围岩为富含碳酸盐的地层或其他含钙镁质的地层中,因此调查这种类碳酸盐地层的存在是寻找矽卡岩型金矿化的重要前提。
3) 岩浆岩标志: 与矽卡岩矿床有关的岩浆岩具有明显的成矿专属性,一定酸度的岩浆岩指示一定的金属矿化组合,其中富碱中酸性岩浆更有利于矽卡岩型金矿化的形成。
4) 矿床空间分布标志: 在整个区域成矿系统中,矽卡岩型金矿与其他类型金矿和 Cu - Au 矿床可以有一定空间关系。例如,纳米比亚 Karibib 矿区,矽卡岩型 Navachab 金矿与其他类型的 WesternWorkings、Brown Mountain 和 Onguati 矿床在空间上伴生 ( 图 6) 。这些脉型 Cu - Au 和 Cu - W - Bi 矿床产于 Navachab 金矿床上部的白云石化大理岩中。

图 6 纳米比亚 Karibib 地区矽卡岩型 Navachab 金矿与其他矿床类型的产出空间关系图( 引自 P. A. Cawood,2009)

此外,还可以考虑该类矿与斑岩型铜金矿床、热液交代型金矿和卡林型金矿床、中温热液脉型金矿床、浅成热液金矿床以及热液铅锌银矿床等的关系。如发现有斑岩体蚀变甚至矿化时,可注意在其接触带寻找矽卡岩型金矿,尤其在钼矿化的外围。
( 2) 局部地质找矿标志
1) 蚀变强烈是矿化的重要标志。因为大部分矿体都产于矽卡岩中,矿化和矽卡岩化具有密切的成因联系,所以矽卡岩化的存在无疑就是最直接和重要的近矿标志之一。但要注意,并非所有矽卡岩都含金矿体,且不一定产于矽卡岩化最强的地带,相反矽卡岩型金矿通常远离侵入体,产在外矽卡岩带内,故应重视在黄铁绢英岩化最强烈和多金属硫化物最发育的地带找富矿体。
2) 局部构造破碎带。岩石破碎强烈,尤其是毫米级微裂隙特别发育的地带,常为矿体位置。该地带常有很多的风化孔洞,并常呈红色、褐色或棕色等。
3) 碲、铋矿物可以作为找金的指示矿物,因为金常与碲铋矿物紧密共生。
4) 矿物结晶差,粒度小。黄钾铁矾化、褐铁矿化、孔雀石化等强烈的地带。
( 3) 地球物理找矿标志
1) 重力负异常: 由于岩体与围岩之间存在密度差异,可用航空重力测量确定深成岩体的位置。
2) 高导异常: 矿化层多由硫化物组成,而围岩多为碳酸盐岩等,两者之间通常存在电性差异,故可用激发极化法和地面磁法配套使用,圈定部分矿体。
( 4) 地球化学找矿标志
1) 原生晕中的元素组合标志: 平面上具有同心状地球化学异常结构,中心为 Au、Sb、Bi、Hg等元素组合,外围为 Co、Ni、Cr、V 元素组合,而沿着地球化学异常结构的边缘和沿着控矿构造有Ba 的富集,有时还有 Ti。在不同等级的岩浆和热流交代系统的演化过程中岩浆与热流的变化规律也是一致的。次生地球化学场和原生场一样,只是受元素表生活动能力的影响,而使元素组合及强度出现差异。在原生晕中明显出现的金属组合在次生晕中合并成 Au、Ag、Cu、Bi、As、Pb、Zn 组合,但地球化学异常结构并未改变,仍为同心状,沿着青磐岩化的边缘发育有 Cr、Ni、Co、V。图 7 为俄罗斯阿尔泰 - 萨彦褶皱区中的迈斯克矽卡岩金矿床的原生和异常次生地球化学场的关系。
2) 矽卡岩型金矿上方的土壤、水系沉积物和岩石通常具有 Au、As、Bi、Te、Co、Cu、Zn 或 Ni等元素异常,整个矽卡岩围岩也存在地球化学分带。与其他类型的矽卡岩金矿相比,钙质矽卡岩金矿( 不管是富含石榴子石还是富含辉石) 更倾向具有较低 Zn/Au、Cu/Au 和 Ag/Au 比值。与许多其他类型的矽卡岩有关的侵入体相比,与矽卡岩金矿有关的侵入体的相容元素 ( Cr、Sc、V) 相对富集,不相容亲石元素 ( Rb、Zr、Ce、Nb 和 La) 相对亏损。

图 7 俄罗斯迈斯克矽卡岩金矿床原生和次生异常地球化学场的关系( 引自 В. Г. Ворошилов,2009)

3) Au 生物地球化学异常。生物地球化学标志对寻找隐伏的矽卡岩型金矿非常有用。例如,位于加拿大不列颠哥伦比亚省中部的 QR 金矿,在 1988 年加拿大地质调查局用直升飞机采集了 103 个花旗松 ( Pseudotsuga Menziesii) 树顶样品的分析数据作异常检验时,就发现了强烈的金异常带。其后Kinross 金矿公司开采了该矿的主区和西区金矿,共生产出 3. 67t 金。2005 年,研究者又把 1988 年采集的花旗松松针从档案库中取出,磨成粉,用等离子质谱仪进行分析。检验结果确认并更清楚地辨识出了原来根据松枝分析结果圈定的异常区,从而验证了这种地球化学标志的可靠性。2006 年,根据生物地球化学圈定的异常,在该矿床的北区又发现了约 6. 22t 金储量。
4) 氧同位素组成的突变带。由于岩体与围岩氧同位素组成差别较大,两者过渡的地方会出现氧同位素突然降低或增高的现象,而这种地带常为赋矿位置。
( 唐金荣 金庆花)

3. 模型二十七 斑岩型钼矿床找矿模型

一、概 述
斑岩型钼矿床,又称细脉浸染型钼矿床,多分布于古老的地台边缘与新的构造 - 岩浆活动带之间的过渡带内,具明显的面状矿化特点,多呈网脉状产在花岗斑岩、石英二长斑岩等岩体的内部及其近旁的围岩和接触带中,是岩浆侵入的产物。
根据构造、岩浆、热液等特征,可将斑岩型钼矿分为高硅流纹岩 - 碱质系列和分异二长花岗岩系列两类。高硅流纹岩 - 碱质系列矿床,具有偏铝质、高硅流纹岩质的特征,产于大陆拉张环境,仅限于大陆板块内部,如厚层克拉通地壳区的裂谷带,因此也称裂谷型斑岩钼矿。根据碱质岩浆作用与克莱马克斯 ( Climax) 型侵入体之间的关系,可将高硅流纹岩 - 碱质系列进一步细分为克莱马克斯型、过渡型和碱质型 3 个亚型。分异二长花岗岩系列则包括在花岗闪长岩 - 二长花岗岩或二长岩 - 二长花岗岩侵入体晚期分异作用过程中形成的矿床。该类型矿床的构造背景属大陆挤压环境,常常与弧 - 陆或陆 - 陆碰撞相关的俯冲带关系密切,也称岛/陆弧型斑岩钼矿。一般来说,高硅流纹岩 - 碱质系列斑岩钼矿的钼金属富集程度要比分异二长花岗岩系列高; 从钼金属生产历史来看,前者的产量也要大一些。

图 1 Cu - Mo 百分含量对数散点图( 引自 R. B. Carten 等,1993)

斑岩型钼矿有一个重要特点,即与斑岩型铜矿关系密切,多为共生或伴生关系。它们属同一个成矿系列的两个端元。根据矿石中 Cu 和 Mo 的平均品位及相对含量,可将斑岩型矿床划分为: ①斑岩型铜矿———Cu 几乎是唯一可采的金属,Mo 平均品位≤0. 02%; ②斑岩型铜钼矿床———Cu 作为主要金属或共生产品,0. 02% < Mo≤0. 05%; ③斑岩型钼铜矿床———Cu 作为金属副产品,Mo > 0. 05%; ④斑岩型钼矿床———几乎不含可采 Cu,Mo >0. 05%。如果 Mo/Cu <0. 1,则认为属铜富集矿床; 如果 Mo/Cu >1,则认为属钼富集矿床 ( 图 1) 。
就 Mo 金属而言,可以产自斑岩型钼钨、钼锡钨、钼铋、钼镍矿床以及矽卡岩型钼矿、网脉型钼矿等,但大多数经济可采的钼都产自斑岩型铜钼矿床、斑岩型钼铜矿床和斑岩型钼矿床 3 类矿床中。根据 R. B. Carten 等 ( 1993)统计的 219 个斑岩型铜、钼矿床的储量数据,在斑岩型铜矿、斑岩型铜钼矿和斑岩型钼铜矿中,Cu 金属储量为5. 16 × 108t,Mo 金属储量共计约 1. 6 × 107t ( 图 2A) ; 斑岩型钼矿中的钼金属储量包括 ( 高硅) 流纹岩 - 碱质系列亚类 6. 0 × 106t 和 分 异 二 长 花岗 岩 亚 类 4. 3 × 106t,共 计 约1. 03 × 107t ( 图 2B) 。虽然从产出规模上,斑岩型钼矿无法与斑岩型铜矿相提并论,但是斑岩型钼矿是钼金属的重要来源,其找矿模型研究应予以重视。因此,本书在系统介绍 “斑岩型铜矿床找矿模型 ( 模型六) ”之后,另篇探讨斑岩型钼矿的找矿模型,为寻找该类型矿床提供更为直接的信息。

图 2 Cu、Mo 的含量与成矿时代直方图( 引自 R. B. Carten 等,1993)

从全球范围来看,中国、美国和智利的钼金属储量分别位居世界前 3 位。就矿床的钼金属储量规模而言,世界上最大的两个斑岩型钼矿床分别为美国科罗拉多州的克莱马克斯矿床和亨德森( Henderson) 矿床,这两个超大型斑岩钼矿约占世界钼资源总量的 1 /4。美国新墨西哥州的奎斯塔( Questa) 矿床则是世界上最大的单一型钼矿床,但其钼金属储量比其他钼多金属矿床要小。这三大矿床均产于世界著名的克莱马克斯 - 乌拉德 - 亨德森 ( Climax - Urad - Henderson) 斑岩钼矿带上( 图 3) 。另外,美国的石英山 ( Quartz Hill) 、芒特埃孟斯 ( Mount Emmons) 矿床,加拿大的恩达科( Endako) 矿床,智利的丘基卡马塔 ( Chuquicamata) 矿床等,规模也不小 ( 表 1) 。
表 1 世界部分典型斑岩钼矿床


续表


注: 1. 可采储量; 2. 地质储量; 3. 也有部分文献将上房沟、南泥湖归为斑岩 - 矽卡岩型钼矿。

图 3 美国西部典型斑岩钼矿床分布图( 引自 L. M. Klemm 等,2008)

中国的斑岩钼矿主要集中分布在东秦岭成矿带和燕山成矿带上,约占全国已探明钼储量的 60%以上。其中又以东秦岭钼矿带最负盛名,这里共发现钼 ( 钨) 矿床 ( 点) 40 多个,是一条可与美国克莱马克斯 - 乌拉德 - 亨德森斑岩钼矿带相媲美的钼成矿带。其中,包括金堆城钼矿、上房沟钼( 铁) 矿、南泥湖钼 ( 钨) 矿 3 个特大型矿床和大石沟钼 ( 铼) 矿、石家湾钼矿、夜长坪钼钨矿、雷门沟钼矿 4 个大型矿床。近年来,随着新一轮国土资源大调查项目的开展,中国的斑岩钼矿找矿远景及研究有了新的突破。例如,在大兴安岭成矿带发现了一个大型斑岩钼矿,推断钼资源远景储量达2 × 105t 以上; 在西藏冈底斯发现了首例独立钼矿———沙让大型斑岩钼矿,这对于继续在该区域寻找斑岩钼矿具有很重要的指导意义和研究价值。
二、地 质 特 征
1. 构造背景
斑岩型钼矿床属岩浆热液型,多产于克拉通的活动边缘、与弧 - 陆或陆 - 陆碰撞相关的俯冲带或厚层克拉通地壳区中的裂谷带,如美国克莱马克斯 - 乌拉德 - 亨德森钼矿带 ( 图 4) 。活动大陆板块边缘弧内侧的构造岩浆活动带、亲弧裂谷和大陆裂谷都是其有利成矿的大地构造环境。成矿区域有较厚的陆壳,张性构造发育。高品位大型 - 超大型的钼矿多与以显著低重力为特征的厚硅铝壳有关,如东秦岭钼矿带 ( 图 5) 。东秦岭钼矿带上金堆城、上房沟、南泥湖等 3 个特大型斑岩钼矿床分布于地壳厚度较大的莫霍面凹陷处,质量好、规模大的钼矿床更是如此。此外,斑岩钼矿床的形成多与钙碱质、次碱质酸性中酸性岩浆活动有关,大陆硅铝壳多为矿床成矿物质的主要来源。

图 4 美国克莱马克斯 - 乌拉德 - 亨德森钼矿带构造位置图( 引自魏庆国等,2009)


图 5 中国东秦岭地区地壳等厚线与斑岩钼矿分布关系略图( 引自杨荣勇等,1993)

在产出深度上,斑岩型钼矿床几乎都形成于浅地壳深度 ( 3 ~4km) ,这也是大多数斑岩型矿床的产出深度范围。大部分矿体位于侵入斑状或细晶状岩钟顶部或者上方。如果侵入体大面积出露,矿床就可能被剥蚀掉。
研究表明,斑岩钼矿与斑岩铜矿在区域空间上存在着分带现象,例如美国西部克莱马克斯 - 乌拉德 - 亨德森钼矿带地区,靠近大陆边缘产出一系列大型斑岩铜矿,而在偏趋大陆内侧则产出一系列斑岩型钼矿床。但是,在基底构造、岩浆演化、形成环境、矿化元素组合、围岩蚀变等方面,斑岩钼矿与斑岩铜矿又有着显著的差异。斑岩铜矿产于与俯冲带相关的活动大陆边缘的安山岩带,而有经济意义的斑岩钼矿床则主要产于硅铝质陆壳较厚处。

图 6 美国雷德芒廷 52N - N63E -58N 剖面( 引自 E. Seedorff 等,2004)

2. 矿床地质特征
( 1) 含矿岩体与容矿岩石
与斑岩钼矿相关的侵入杂岩体常具有多期次多阶段分异演化的特征,主要由石英闪长岩 - 花岗闪长岩 - 花岗岩 - 脉岩类构成。其主体部分为花岗岩,形态以小岩株、复合岩株、小岩钟、小岩筒等为主,也有角砾岩筒、岩墙等。侵入体的产状、形态与矿体规模无明显的关系,但却对矿化范围、矿化富集、矿体形成位置和矿体形态起着主要支配作用,即矿化和矿化富集带总是围绕着侵入体的前锋部位发育 ( 图 6) 。岩体顶部、岩体上部、岩体与围岩的接触带、岩体上盘等部位是矿体产出较为频繁的位置,在岩体下盘等岩控有利的地段也产出矿体。
含矿岩体多具有斑状结构,浅成、超浅成酸性小型侵入体 ( 一般小于 1km2) 居多。其岩石类型主要为花岗斑岩、二长花岗斑岩、花岗闪长斑岩等,岩石化学成分主要特点为: 富硅 ( SiO2>73% ) 、富钾、高碱 ( Na2O + K2O > 8% ) ,贫钙、镁、铁; 相对于平均花岗岩质岩石: Rb 含量为150 × 10- 6,Sr 含量为 285 × 10- 6,Nb 含量为 20 ×10- 6,与斑岩钼矿相关的岩体明显地富 Rb、Nb而亏损 Sr。
所有的岩石类型均可能成为斑岩型钼矿的容矿岩石。矿体主要的成矿作用明显晚于岩体,因此在主要成矿作用发生时岩体一般作为容矿岩石存在。容矿岩石除了岩体外,也可以是近旁的围岩,或者爆破角砾岩筒。
( 2) 围岩蚀变与矿化特征
斑岩型钼矿的围岩热液蚀变发育,常见蚀变类型包括钾化、硅化、石英绢云母化 ( 似千枚岩化) 、泥化、青磐岩化等。矿化通常与钾化、硅化、石英绢云母化有关,尤其是网脉状硅化强烈发育部位。
从分布特征来看,矿化与围岩蚀变从中心往外具有依次分带的规律。例如,我国河南上房沟斑岩型钼矿矿化与围岩蚀变分带自中心向外依次为钼表内矿体、钼表外矿体、钾化带、硅化带、金云母 -透闪石 - 阳起石化带、透闪石 - 阳起石化带、蛇纹石 - 透闪石 - 透辉石化带、弱蚀变白云石大理岩带等 ( 图 7) 。
一般来说,钾化与高品位钼带 ( Mo >0. 2%) 有关联,而普遍发育的硅化可能局部出现在高品位钼带的下部。钾化和硅化中心带通常以热液成因的钾长石、黑云母、石英为主,有时还有硬石膏。钾长石和黑云母通常作为矿化石英细脉和裂隙的蚀变边产出,这在裂隙和矿化发育的矿区可能更为常见。石英绢云母化有时分布广泛,常环绕钾质 - 硅质中心带发育,并不同程度地叠置在中心带上,其主要矿物组成包括石英、绢云母和碳酸盐等。石英 - 绢云母 - 黄铁矿化可能发育在矿体上方,并在垂向上延伸上百米,在其外围可能存在延伸上百米的泥化带。泥化带一般呈不规则分布,以黏土矿物( 如高岭石) 为特征,常常叠置在其他蚀变类型上面。锰铝榴石可能小范围地产于石英 - 绢云母 - 黄铁矿化和泥化带内,由石英 - 白云母 - 黄玉组成的云英岩化作为环绕石英 - 辉钼矿矿脉的蚀变带产出。青磐岩化主要由绿泥石和绿帘石组成,可能延伸至钾质 - 硅质中心带及石英绢云母化带以外几百米。

图 7 中国河南上房沟斑岩型钼矿床矿化蚀变分带剖面示意图( 引自罗铭玖等,1991)

从成矿时间与过程来看,斑岩型钼矿矿化常具有多期次、多阶段特征。例如,我国金堆城斑岩钼矿矿化可分为早、中、晚 3 期,早期为无矿化的钾长石 - 石英脉; 中期为成矿阶段,主要为硫化物 -石英、硫化物 - 萤石 - 钾长石 - 石英脉; 晚期为硫化物 - 方解石 - 石英、黄铁矿 - 沸石 - 石英脉( 表 2) 。
( 3) 矿体形态与矿石结构
斑岩型钼矿床外形与区域或局部构造相关,形状极不相同,通常呈倒置杯状、半球壳状或圆筒状。矿床横向延伸数百米,垂向上从几十到几百米不等。
矿体主要发育于中性至长英质侵入岩体及其围岩中,受侵入体形态、接触带及断裂、裂隙构造的控制,呈似层状﹑圆筒状、透镜状、环状、锅状、脉状或不规则状。
矿石发育主要受构造的控制,表现为横切裂隙和石英细脉的网状脉,也有石英脉、脉群和角砾岩,偶有浸染作用和交代作用。总体来看,矿石结构呈片状,自形 - 半自形粒状、交代结构,构造为浸染状、细脉浸染状、细脉及网脉状构造。矿石出露地表时,风化作用显著,通常由黄铁矿氧化生成褐铁矿铁帽,辉钼矿氧化生成黄色的铁钼华。
( 4) 成矿时代
斑岩型钼矿的成矿时代主要为中生代和第三纪 ( 图 2) 。例如,我国东秦岭钼矿带的金堆城、南泥湖、上房沟、雷门沟等矿床的成矿年龄集中于 ( 144 ± 2. 1) Ma ~ ( 132. 4 ± 2. 0) Ma ( 李永峰等,2005) ; 美国西部克莱马克斯 - 乌拉德 - 亨德森斑岩钼矿带的成矿时代多小于 90Ma,其中克莱马克斯和亨德森矿床的 Re - Os 同位素年龄为 27Ma。
表 2 我国金堆城斑岩钼矿矿化阶段及围岩蚀变特征


资料来源: 徐兆文等,1998
三、矿床成因和找矿标志
1. 矿床成因
斑岩型钼矿床的成因与板块俯冲作用和 ( 或) 裂谷活动有关。当洋壳以较低的角度俯冲于有较厚陆壳的大陆板块边缘之下因俯冲减速或拆沉作用,或在大陆裂谷早期因镁铁质岩浆上升并释放热能,导致下地壳发生小规模的部分熔融,形成富含成矿元素的 ( 高硅富碱) 流纹质岩浆。当这种岩浆沿着构造薄弱带侵位于大陆边缘地壳浅部时,快速冷凝结晶形成斑状酸性次火山岩体。随后,深部岩浆房中析出的含矿流体迅速上升至次火山岩体的上部,并因减压沸腾形成细脉浸染状矿化或发生隐爆形成角砾岩筒。在遇有化学性质活泼的围岩时也可形成矽卡岩型矿化。
关于矿床形成的具体过程可解释为: 下地壳发生部分熔融形成的富含成矿元素的流纹质岩浆和气液流体,在上升过程中造成负压环境,从而引发大气降水和地下水参与对流循环,使围岩中的矿质活化并参与晚期阶段的成矿,成矿热液系统因此具有混合液的特征。在此期间,静岩压力和静水压力的更替使得岩石发生破裂和矿质脉动沉淀,便形成了纵横交错的含钼石英网状脉。在温度从高温向中温变化的过程中,伴随有钾化、石英绢云母化、矽卡岩化等。在主要的石英硫化物阶段,成矿过程处于一种低 fO2、高 fS2的弱酸性还原环境中。而低—中等盐度成矿流体的沸腾是辉钼矿、黄铁矿等硫化物沉淀的根本原因。而后斑岩热液系统进一步演化进入低温混合热液阶段,由于前期钼的大量沉淀,此时钼几乎耗尽,故在青磐岩化带仅见微弱的钼矿化,矿床的内生成矿作用也因此宣告结束 ( 图 8) 。其后进入表生作用阶段,虽无钼的次生富集,但所形成的铁钼华则是地表找矿的直接标志 ( 黄典豪等,1987) 。

图 8 斑岩型钼矿床的成矿模式( 引自黄典豪,1996)

2. 找矿标志
( 1) 地质找矿标志
1) 活动大陆板块边缘弧内侧的岛弧岩浆活动带、亲弧裂谷和大陆裂谷,是有利于斑岩型钼矿成矿的大地构造环境。
2) 裂谷型斑岩钼矿多产于厚陆壳地区具有拉张构造背景的区域,厚陆壳的特征是一种重要的区域构造标志,但不总是必需的。仅就中国东部重要钼矿床的产出背景而言,以中基性火山变质岩为主,发育基底混合岩的陆壳基底是重要的。
3) 岛 / 陆弧型斑岩钼矿与弧 - 陆或陆 - 陆碰撞的俯冲带关系密切,带有斑状钙碱性侵入体的岛弧岩浆作用和板内长英质火山岩的文象结构是重要的成矿作用标志。
4) 与斑岩型铜矿可能存在着空间分带关系。靠近大陆边缘多产出斑岩型铜矿床,而在偏趋大陆内侧则多产出斑岩型钼矿床。
5) 浅地壳 3 ~ 4km 深度是斑岩型钼矿产出的理想深度范围。
6) 斑岩钼矿为细脉浸染状矿床,矿区的含脉率和裂隙发育程度可作为判定矿化强度的一个重要标志。
( 2) 岩石学与矿物学找矿标志
1) 成矿母岩通常为强酸性岩石,岩石地球化学具高酸、高钾、高碱 ( K2O + Na2O) 、低镁铝等特征,K2O > Na2O,K / Na 高 ( 通常大于 2) 。
2) 与斑岩钼矿成因相关的长英质侵入岩通常具有高 Nb( > 75 × 10- 6) 、富 Rb 的特征。
3) 拉张背景中侵入的富氟斑状或细晶状侵入体,通常具有 SiO2> 73 % 、Rb / Sr 远大于 1 的特征。
4) 富氟矿物,如萤石、云母等,是克莱马克斯型斑岩钼矿存在的一个重要标志。
( 3) 蚀变找矿标志
1) 热液蚀变或矽卡岩化区域蚀变标志,尤其是钾化带、硅化带、带状展布的黄 ( 褐) 铁矿化带、伊利石 - 高岭石化带,或地表有矿化露头、钼华显示区,是斑岩型钼矿勘查的重要目标区域。
2) 与斑岩型铜矿的围岩蚀变标志类似,从中心向外依次可能出现钾化、硅化、绢英岩化、泥化、青磐岩化等分带特征。其中,硅化和钾化是两种贴近矿化的蚀变类型,可有效地指示矿化。
3) 氧化带中可能存在黄 ( 褐) 色铁钼华,其氧化后的产物可能出现在地表,是指示下部工业钼矿体的最为直接的找矿标志。
4) 蚀变外围带可能出现 Ag - Pb - Zn 脉和黄玉、萤石、锰石榴子石等。
( 4) 地球物理找矿标志
1) 与矿化相关的侵入体中磁铁矿缺位 ( 钛铁矿而非磁铁矿占主导) 可能造成低磁或弱磁的特征,在区域上可能出现较大范围的航磁异常,这种异常可为区域勘查提供目标。
2) 钼矿带外围黄铁矿富集区可能显示高激发极化 ( IP) 、低阻、高导等特征,因此可通过激发极化测量圈定那些环绕含钼矿带的黄铁矿蚀变晕。
3) 角页岩区的磁异常可能指示磁黄铁矿或磁铁矿的存在,可作为斑岩型钼矿的一种间接的指示标志。
( 5) 地球化学找矿标志
1) 区域性 Mo 地球化学异常,大型 - 超大型钼矿的成矿母岩 Mo 丰度值通常不低于 50 × 10- 6。
2) 与斑岩钼矿成因相关的侵入岩中或与之相关的蚀变和矿化带中可能存在 U、Th 或 K 等放射性元素异常。
3) 对于矿化带和蚀变带 ( 钾化和石英绢云母化) 中可能存在的高 K 异常,需要进行 Th / K 测量,以确定高 K 异常到底是由矿化蚀变引起,还是由那些高 K 岩石引起的。
4) 矿化带附近的岩石可能存在 Mo、Sn、Cu、W、Rb、Mn 和 F 异常。
5) 水系沉积物或湖底沉积物中可能存在 Mo、Sn、W、F、Cu、Pb、Zn 等元素异常组合。
( 周 平)

模型二十七 斑岩型钼矿床找矿模型

4. 模型七 斑岩型铜金矿床找矿模型

一、概 述
一般来说,斑岩型铜矿按其所含副产品是金还是钼而分成两类,即斑岩型铜钼矿和斑岩型铜金矿。自 1972 年以来,富金的斑岩铜矿 ( 即斑岩型铜金矿) 的经济意义显著提高,原因是金价格上涨。
斑岩型铜金矿床中金的含量较高,在 0. 2 ~2. 0g/t 左右 ( W. D. Sinclair,2006) ,若综合考虑 Cu、Mo、Au 3 种成矿元素,可将斑岩铜 - 钼 - 金矿床分为斑岩铜矿床、斑岩铜金矿床和斑岩铜钼矿床,一般 Au( g/t) /Mo( %) 比值大于 30 为斑岩铜金矿床,小于 3 为斑岩铜钼矿床,介于两者之间为斑岩铜矿床 ( D. P. Cox 等,1986) 。R. H. Sillitoe ( 1993) 提出斑岩铜矿床中金品位应该 >0. 4g/t,才能称之为富金的斑岩铜矿床。
斑岩铜金矿床在世界范围内分布广泛,但比较集中在环太平洋带,尤其是太平洋西南部,特大型斑岩铜金矿就有 9 个之多 ( 表 1) ,包括巴布亚新几内亚 - 伊里安查亚褶皱带的超巨型格拉斯贝格矿床及巨型的潘古纳、奥克特迪、弗里达河矿床; 秘鲁、智利、阿根廷有 3 个最大的富金斑岩矿床———米纳斯康加、塞罗卡萨尔和下德拉阿伦布雷拉,这几个矿床的金品位都高于 0. 5g/t; 特提斯带有两个巨型的斑岩铜金矿床———萨尔切什梅和雷科迪克; 乌兹别克斯坦也有两个巨型的斑岩铜金矿床———卡尔马克尔和达尔涅耶; 另外在加拿大、美国、蒙古、菲律宾、澳大利亚、俄罗斯、印度尼西亚等地均有分布。
表 1 世界主要斑岩型铜金矿床 ( 按金储量大小排序)


续表


资料来源: D. R. Cooke 等,2005; P. Laznicka,2006
二、地 质 特 征
1. 区域构造背景
斑岩铜金矿床所处的大地构造环境是大陆边缘和岛弧地带。产在以花岗岩为基底的大陆边缘的俯冲消亡带之上的矿床有阿根廷下德拉阿伦布雷拉和加拿大菲什湖等矿床,产在大洋岩石圈基底之上岛弧中的矿床有菲律宾的坦珀坎、阿特拉斯等矿床以及巴布亚新几内亚的潘古纳矿床等。
矿床产出的构造背景是岛弧的火山环境,特别是火山旋回的衰退阶段,以及大陆边缘与断裂有关的火山作用发育地区。
2. 矿床地质特征
( 1) 容矿岩石
矿床往往产在钙碱性或高钾钙碱性侵入体中,岩石属Ⅰ型,为磁铁矿系列。其岩石类型包括英云闪长岩至二长花岗岩,英安岩,与侵入岩同时期的安山岩流和凝灰岩,还有正长岩、二长岩和同时期的高钾低钛的火山岩 ( 橄榄玄粗岩) 等。侵入岩具有细 - 中粒细晶质基质的斑状结构。围岩成分一般为安山质火山岩,当然也有其他类型的围岩,包括流纹岩、粉砂岩、砂岩、灰岩、页岩等。岩体侵入时代主要为白垩纪 - 第四纪,侵位的深度一般为 1 ~2km。

图 1 斑岩型铜金矿床的示意剖面图( 引自 D. P. Cox 等,1986)

( 2) 矿化特征
矿化呈细脉浸染状,矿石矿物由黄铜矿、斑铜矿、自然金、银金矿、针碲金银矿和碲银矿等组成( 图 1) 。矿石中磁铁矿含量较高,而且一般伴有交代成因的透明石英,金与黄铜矿 ( ± 斑铜矿) 矿化有密切关系,金品位与铜品位成正比。矿床中的金至少有一部分为自然金,金与黄铁矿没有直接关系,在某些富金的矿带中黄铁矿反而少见; 富金的矿床一般贫钼,但不是没有钼。
富金的斑岩系统附近往往可能存在可整体开采的浅成低温热液金矿床。矿化从斑岩系统中心的浸染状铜矿化带到边缘的金 - 银矿脉带的侧向分带是渐变的,而不是突变的。在富金斑岩系统的上部可能有硫砷铜矿脉存在,如菲律宾的勒班陀 ( Lepanto) 低温热液铜 - 金矿脉和 1987 年发现的位于其东南部下方的 “远东南”( Far South East,FSE) 巨大斑岩铜金矿床 ( 图 2) ,说明火山岩区一些高硫化铜金脉矿与富金斑岩铜矿具有空间和成因上的联系。另外,斑岩铜金矿也常与矽卡岩型金铜矿相伴生。

图 2 菲律宾吕宋岛北部曼卡延矿区图( 引自 A. Jr. Arribas 等,1996)

( 3) 热液蚀变
斑岩铜金矿和斑岩铜矿一样具有明显的热液蚀变和蚀变分带。矿化多赋存在中心的钾硅酸盐蚀变带,向外为绢英岩化蚀变和青磐岩化蚀变带等 ( 图 3,图 4) 。
金品位高的矿石见于长石稳定的钾硅酸盐型蚀变带,该蚀变带中黑云母和钾长石是有代表性的蚀变矿物。钾硅酸盐蚀变向外渐变为青磐岩化蚀变,在该蚀变带中绿泥石含量增加。
其他的蚀变类型还有中间泥岩蚀变,绢英岩化蚀变和前进泥岩蚀变。中间泥岩蚀变分布在岩株上部,上覆在钾硅酸盐蚀变组合之上,中间泥岩蚀变由绢云母、伊利石、蒙脱石、绿泥石和方解石组成。绢英岩化蚀变为石英 - 绢云母 - 黄铁矿组合,有时上覆在钾硅酸盐或中间泥岩蚀变之上。前进泥岩蚀变普遍出现在富金斑岩系统上部的火山岩围岩部分,由石英、明矾石、叶蜡石和硬水铝石等矿物组成,石英通常以玉髓的形式出现。

图 3 斑岩铜金矿系统中侵入体和蚀变关系示意图( 引自 R. H. Sillitoe,1990)


图 4 斑岩铜金矿系统中主要蚀变类型时间 - 深度关系示意图( 引自 R. H. Sillitoe,1990)

三、矿床成因和找矿标志
1. 矿床成因
所有大的富金斑岩型矿床都符合一个统一的模式 ( 图 3) 。该模式与斑岩型铜矿床的模式没有大的区别。导致富金斑岩矿床产生的岩浆和所含的金属具有壳下来源特征,板块俯冲和地幔楔入成分被认为是基本组分。金铜矿化位于复合斑岩岩株中心,复合斑岩岩株在剖面上呈环形到卵圆形。矿化主要局限在岩株内或延伸到围岩中。大多数矿床位于与岩株大致同期的火山岩中,也有少数产在较老的“基底”岩石中 ( 施俊法等,2005) 。
2. 找矿标志
( 1) 区域地质找矿标志
1) 斑岩铜金矿床一般与岛弧构造条件和大陆边缘环境有关,尤其是岛弧地质环境已知赋存有大量巨型的斑岩铜金矿床,是进一步寻找这类矿床的前提。
2) 容矿地层一般以火山岩及伴生的火山碎屑岩为主,所以陆上的火山环境有利寻找这类矿床。
3) 矿化与 I 型磁铁矿系列的次火山侵入体有关,所以要注意区内这类侵入体的分布。
4) 斑岩铜金矿床与浅成低温热液铜金矿脉、矽卡岩型铜金矿床在空间上有叠置关系,所以在区内出现这些类型矿床时,就要注意寻找相互依存的矿床。
( 2) 局部地质找矿标志
1) 矿化是在同源斑岩侵入体侵位时形成的,因此,有斑状石英闪长岩到二长岩等岩株的存在,就能提供勘查目标。
2) 识别区内的热液蚀变类型,富金斑岩铜矿金含量高的矿石主要见于钾硅酸盐蚀变带,代表性的蚀变矿物为黑云母和钾长石。
3) 矿石矿物组合中磁铁矿含量较高,而且一般伴有交代成因的透明石英。
( 3) 地球物理找矿标志
1) 高磁铁矿含量 ( 可以产生高达 4500γ 的磁响应) 与某些富金斑岩铜矿伴生,表明地面磁法或者航空磁法是圈定这类矿床的有效手段。
2) 环状或圆形磁力高与黑云母 - 磁铁矿蚀变带有关; 磁力低与普遍的绢英岩化或中间泥岩蚀变有关。
3) 航空和地面放射性测量数据有助于圈定钾硅酸盐蚀变。
4) 陆地卫星 TM、SLAR ( 机载侧视雷达) 和航空照片可用来鉴定被侵蚀的破火山口和区域性构造。
5) 花岗岩岩基和斑岩岩株的空间组合表明许多斑岩铜金矿床产在大的重力低附近。
6) 激发极化法测量对围绕含铜岩石的黄铁矿晕有很好的响应。
( 4) 地球化学找矿标志
1) 斑岩铜金矿床上方通常不同程度地存在 Cu、Au、Mo、Ag、Zn、Pb、As、Hg、Te、Sn、S 等元素的异常或元素组合异常。
2) 对于未知区来说,水系沉积物地球化学测量方法是筛选靶区的有效方法。
3) 在确定远景区之后,土壤取样、岩屑取样是圈定斑岩矿化系统的有效方法。在这过程中,如果化探异常与物探 ( 磁法或激发极化法) 异常相吻合,则更进一步证实了斑岩成矿系统的存在。
( 唐金荣 戴自希)
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