东坪式金矿杂岩体的岩石矿物化学特征

共页第页东坪式金矿杂岩体的岩石矿物化学特征摘要东坪金矿床是我国首次发现与碱性杂岩体有密切联系的大型金矿床。本文主要论述了该矿床的一般岩石地质特征、矿物特征、地球化学特征等，分析了矿床地球化学特征,进而研究了成矿规律,并在此基础上探讨了矿床成因。这对指导在同类地质背景条件下,寻找类似的金矿床,具有非常重大的理论和实践意义。关键词一般地质特征,地球化学特征,成矿规律,矿床成因,东坪金矿AbstractDongpinggolddepositisthefirsttimefoundtoalkalisyenitewithclosetiestolargegolddeposits.Thisarticlediscussesthegeneralcharacteristicsofthedepositrockgeology,mineralcharacteristics,geochemistry,geochemicalanalysisofthedepositcharacteristics,andthenstudythemetallogenicregularity,andonthisbasistoexplorethegenesis.Thisguidanceinsimilargeologicbackground,lookforsimilargolddeposits,withaverygreattheoreticalandpracticalsignificance.Keywordsgeneralgeologicalcharacteristics,geochemicalcharacteristics,metallogenicregularity,genesis,DongpingGold1.矿区地质概况矿区位于华北地台内蒙台背斜与燕山沉降带交接部位,在尚义一赤城一平泉东西向深大断裂南侧10km。区内太古界变质岩系分布广泛（图1）。2.矿区变质杂岩石特征2.1变质杂岩分布概况变质杂岩呈东西向展布,与崇礼群地层走向一致,东西长约54km,南北宽4-8.5km。这套杂岩与周围涧沟河组地层的接触为过渡关系。有人提出,在局部地段见有老地层的“捕虏体”,因而认为是侵入接触关系。通过对接触带的详细研究,我们认为①该杂岩体周边没有细粒冷凝边；②杂岩体边缘无原生流动构造；③杂岩体内不存在捕虏体，也未见真正穿切围岩；④接触带无围岩蚀变；⑤杂岩体未见岩相分带。总之，岩浆侵入体应有的特征，在该岩体中并不存在。值得提出的是，我们对所谓“捕虏体”进行了研究，发现它实际是原始的不同岩性层由于多次变形，而形成的一些透入性的残留岩块；其大小可由数十米到显微尺度，呈石香肠、马鞍状和孤岛状。连共页第页接这些残留体,有时可见它们是柔褶变形产物（图2）。2.2变质杂岩的岩石学特征矿物组成以浅色矿物为主,暗色矿物很少。主要是长石类矿物,其中,微斜长石和条纹长石约占30%—60%，更长石一钠长石约占10%—30%。石英约占5%—10%。暗色矿物辉石、角闪石约占0—10%，局部出现霓辉石。副矿物有磁铁矿、错石、檐石、磷灰石等。结构构造岩石结构主要有①粒状变晶结构—原岩中的矿物重结晶形成互相镶嵌的粒状变晶,岩石中的矿物常见应力作用的烙印,如晶体的不规则拉长、波状消光等。②变余砂状结构—长石、石英保留原砂粒外形,胶结物已重结晶。③包含变晶结构出现较普遍,它是矿物变晶生长时被裹套在晶体内的原岩矿物,其外形浑圆,嵌布无规律。④应力条纹结构—条纹长石沿滑移面呈雁列状分布,为局部应力造成。⑤应力蠕英结构，在压应力下从斜长石晶格中出溶,也可是应力作用下交代、重结晶的产物。⑥旋转结构，在局部扭应力下,使矿物内的包裹体呈S形旋转形态。⑦交代结构，如交代蠕虫、交代条纹等结构。2.3杂岩体的种类根据该杂岩的产状、矿物组成和结构构造，可以确定它是一套以浅粒岩为主，变粒岩为辅的变质粒岩。区内分布最广的是二长浅粒岩，其次为微斜浅粒岩和石英二长浅粒岩，局部有角闪二长变粒岩和霓辉二长变粒岩。一些岩石学家早已指出&在长英质砂岩转变为浅粒岩时,会出现双重结构特征。一方面出现变余砂状结构和粒状变晶结构,另方面出现钾、钠、硅的交代结构,如交代蠕英、交代条纹等结构。而与浅粒岩一起产出的变粒岩、角闪岩等,却不会出现这些交代结构。这种现象说明,在一定的变质程度下,交代现象和交代结构的出现与原岩成分有关。因而,不能仅根据交代结构的存在与否,来确定其属于岩浆岩还是变质岩。3.矿区岩石蚀变特征东坪金矿床产于水泉沟碱性正长杂岩体与桑干群变质岩系地层内接触带1~2km范围内,矿脉成群成带分布。矿石类型以石英脉型和蚀变岩型为主,矿体赋存于霓辉正长岩中。矿化围岩蚀变主要有钾长石化、硅化、黄铁矿化，其次还有碳酸盐化等，其中共页第页尤以钾长石化最为强烈，规模巨大。如1号脉，钾长石化蚀变带南北长约1300m以上,带宽约10—100m,呈大致平行排列，矿脉(体)赋存于蚀变带中。蚀变分带性不明显，基本以石英脉为中心向两侧逐渐减弱。钾长石化分早、晚两期:早期为中粗粒砖红色，晚期为中细粒肉红色，早期钾长石化规模较大，含金性极差，晚期钾长石化规模较小可构成工业矿体。可见强烈的钾长石化是该金矿床独有的特点。4.矿石矿物成分及主要矿物特征该金矿床属贫硫化物型，组成矿物成分比较简单。金属矿物以黄铁矿、褐铁矿为主，次要矿物比较复杂,主要有方铅矿、黄铜矿、闪锌矿、自然金、碲金矿等，还见有微量镜铁矿、铜蓝、斑铜矿、磁铁矿等。脉石矿物主要为石英和钾长石。矿石中金属矿物含量少，一般不超过3%,脉石矿物在95%以上。黄铁矿和石英是金的主要载体。成矿早期石英为乳白色，颗粒中粗，黄铁矿呈粗粒立方体,浸染状分布于石英脉中,一般含金性不好。成矿中期石英则为灰白色,中细粒,黄铁矿呈较细粒立方体，与其他硫化物共生，浸染状或不规则团块状散布于钾长石蚀变岩和石英脉中，含金性最好。晚期成矿阶段石英、黄铁矿不发育，石英为烟灰色，黄铁矿呈微细立方体，含金性最差。根据矿石结构构造，矿石矿物的共生组合,镜下光、薄片鉴定结果等，划分出矿物生成顺序及成矿期次如下:(1)钾长石化阶段主要表现为钾长石交代围岩，形成钾长石化蚀变带。该阶段为早期矿化阶段，含金性较差。(2)黄铁矿�自然金�石英阶段形成早期乳白色中粗粒石英，黄铁矿晶粒粗大,多呈立方体，同时有金析出。(3)金�多金属硫化物�石英阶段石英以灰白!白色,中细粒，呈脉状或不规则脉状产于早期石英中，伴随有黄铁矿、方铅矿、黄铜矿、闪锌矿等金属硫化物的形成，金沉淀富集。(4)黄铁矿�碳酸盐阶段为热液期最后一次成矿阶段，与矿化关系不大。5.矿床地球化学特征5.1成矿物理化学条件包裹体均一温度采取不同地段、不同深度、不同成矿阶段的石英进行包裹体均一法测试获得的温度数据,均在240—305℃之间,表明矿床成矿温度属中高温成矿。对包裹体液相、气相成分分析(表1),结果表明:液相成分中,阳离子以K+、Na+、Ca2+为主,而且前两种离子在不同产状的石英包裹体中浓度变化较大,成矿早期Na+/K+1,成矿晚期Na+/K+1,阴离子以Cl-和SO2-4为主。因此成矿热液流体为Ca2+�Na+�K+�Cl-�SO2-4型水。包裹体中除H2O外,CO2为主要成分,其含量较高,氧化还原参数较低,说明成矿环境属于共页第页弱还原环境。成矿流体其他主要物理化学特征根据地质地球化学热力学原理和方法对比和定量计算,得到各项物理化学参数(表2),结果显示:(1)矿床主成矿阶段压力为(480—600)x105Pa,对应成矿深度为1.6—2.0km，属中深成矿。(2)成矿流体盐度低,成矿早期为0.79w(NaCl)eq%，晚期为3.29w(NaCl)eq%。(3)成矿流体早期pH为6.26,晚期为7.11,表明成矿流体在成矿过程中由弱酸性向中性或中弱碱性演化。(4)成矿时氧逸度较高，fo2=10-32.65X105Pa10-33.82#105Pa，这与矿床多发育镜铁矿、磁铁矿等矿物相吻合。5.2稀土元素地球化学硅和稀土元素存在价态和半径的差异，稀土元素不能在石英中呈类质同象形式存在∃3%。由于石英无解理，钾长石抗风化能力强，其中的稀土元素能够保存较好的原生状态，因此稀土元素的分布特征，可指示源区标态。通过对岩石及矿石稀土元素分析(见表3,图2)获得以下认识和结论。(1)围岩正长岩、钾化蚀变岩、含金石英脉总趋势为轻稀土LREE较富集,将表现出曲线右倾型∃4%。矿石中略显Eu异常。(2)围岩与矿石稀土配分曲线形状大致相似说明金矿石与正长岩关系密切,可为同源。(3)围岩稀土总量高于金矿石。钾化蚀变岩的稀土元素对正长岩有较好继承性。石英脉型矿石由于含有黄铁矿、方铅矿等硫化物,而硫化物中稀土元素含量通常很低,因此,石英脉型矿石中稀土元素含量低于围岩正长岩、钾化蚀变岩是必然的。6.结论通过对东坪及东坪式金矿的含矿岩石和围岩的岩石特征、矿物特征、尤其是地球化学特征的研究分析，总结归纳岩石矿物化学特征，进而研究了成矿规律,并在此基础上共页第页探讨了矿床成因。在一定程度上为同类及相似的研究矿床提供一定的理论依据。这对指导在同类地质背景条件下,寻找类似的金矿床,具有非常重大的理论和实践意义。参考文献[1]包志伟,赵振华.东坪式与正长岩类有关的金矿床成矿机理的同位素地球化学制约[J].岩石学报,2006,22(10):2534-2542.[2]范宏瑞,谢奕汉,翟明国等.冀西北东坪金矿成矿流体研究[J].中国科学D辑,2001,31(7):537-544.[3]李少众.东坪金矿床地质-地球化学找矿模式及找矿预测[J].地质与勘探,2002,38(1):27-30.[4]袁士松,葛良胜,郭晓东等.大坪超大型金矿床铅和硫同位素组成特征及其地质意义[J].桂林理工大学学报,2011,31(1):11-18.[5]杨再红.河北东坪金矿床黄铁矿标型特征研究及其地质意义[J].黄金,2001,22(12):9-11.[6]李怀勇,张占洋,赵庆国等.水泉沟金矿田地质地球化学特征研究[J].黄金,2003,24(12):14-18.[7]赵振华,张佩华,包志伟等.东坪金矿矿石碲、金分布及其相关性[J].矿物岩石地球化学通报,2000,19(4):223-225.[8]杨再红.河北东坪金矿床围岩蚀变与成矿预测[J].地质与勘探,2003,39(2):34-39.[9]宋贵常.河北崇礼东坪金矿床地质特征及找矿方向[J].黄金,2005,26(11):11-15.[10]王郁,孟海军.东坪金矿床金矿物研究[J].地质找矿论丛,2000,15(1):51-55,63..[11]包志伟,赵振华,张佩华等.东坪式金矿床铅同位素组成特征及其化探评价[J].地球化学,2000,29(3):223-230.[12]张国瑞,徐九华,魏浩等.冀北东坪金矿床深部-外围的构造-蚀变-流体成矿研究[J].岩石学报,2012,28(2):637-651.[13]李怀勇,张占洋,赵庆国等.水泉沟金矿田地质地球化学特征研究[J].黄金,2003,24(12):14-18.