甘肃省西和县三洋坝金矿床地质特征及矿床成因浅析

2017-01-09吕彩平程健博尚丽萍

甘肃科技 2016年24期

关键词：铅锌矿黄铁矿金矿

吕彩平，程健博，尚丽萍

（甘肃省有色金属地质勘查局张掖矿产勘查院，甘肃张掖734012）

甘肃省西和县三洋坝金矿床地质特征及矿床成因浅析

吕彩平，程健博，尚丽萍

（甘肃省有色金属地质勘查局张掖矿产勘查院，甘肃张掖734012）

三洋坝金矿床位于西成铅锌矿田西部。该区以近东西向展布的广金坝复式背斜为主要构造骨架，这些背斜构造是成矿的有利地段，控制着矿体的展布,背斜翼部层间裂隙带中有三华咀、三洋坝、小沟里、安家岔等金矿（床）点，这些矿（床）点均呈东西向或近东西向带状分布。三洋坝金矿成因类型为沉积变质-岩浆期后热液叠加改造的变质热液矿床。

三洋坝；金矿床；成因类型

1 概述

西成铅锌矿田以发育泥盆纪热水沉积成岩作用为特征，是秦岭造山带金、铅锌多金属成矿带的重要成矿聚集区。该区内金矿化类型为石英脉型，主要形成于岩体或岩脉接触带附近。金矿化主要分布于西汉水组千枚岩中，矿化体主要形成于印支期一燕山期侵入岩体的内外接触带及断裂构造带中。

2 区域地质概况

三洋坝金矿床大地构造位置处于秦岭褶皱系西秦岭海西褶皱带东段。其北为秦岭加里东褶皱带，南接秦岭印支褶皱带。其北西和南东分别为中生代的西（和）—礼（县）与徽县—成（县）断陷盆地。西成铅锌矿田属秦岭铁—铅锌（铜）多金属成矿带的西延部分。三洋坝金矿床位于西成铅锌矿田西部（如图1所示）。

图1 甘肃省西成矿田西部区域地质简图

区域内出露地层主要为上古生界泥盆系，第四系。上古生界泥盆系为浅海—滨海—陆棚相沉积，为一套浅变质的碎屑岩和碳酸盐岩组成的类复理石建造。主要岩性为变砂岩、变粉砂岩、千枚岩、灰岩及生物灰岩等，总厚度大于2500m。

该区以近东西向展布的广金坝复式背斜为主要构造骨架，广金坝复式背斜核部由中泥盆统安家岔组（D2a）和西汉水组（D2x）诸地层组成，背斜向西倾伏，西部倾伏端被四儿沟门断裂（F1）错断，失去完整性。这些背斜构造是成矿的有利地段，控制着矿体的展布,背斜翼部层间裂隙带中有三华咀、三洋坝、小沟里、安家岔等金矿（床）点，这些矿（床）点均呈东西向或近东西向带状分布。

区域断裂构造较为发育，以东西向为主，南北向、北北东向次之。西成铅锌矿田南侧为人土山-江洛断裂，此断裂南侧为三叠纪地层，北为泥盆纪地层，是秦岭印支褶皱带与海西褶皱带的分界线。走向延长300km。西成铅锌矿田北侧为董河-黄渚关断裂，其发育在泥盆纪地层中，东西延长近200千米。在这两大断裂之间，发育有东西向和南北向两组断裂。

区内岩浆岩不发育，主要是一些小型中酸性岩体。

3 矿区地质

3.1 地层

三洋坝矿区位于尖崖沟—三洋坝倒转背斜构造东部，尖崖沟—三洋坝—小沟里铅锌金矿成矿带中部。

矿区出露地层主要为泥盆系中统安家岔组上段(D2a2)及西汉水组(D2x)，上统洞山组(D3d)和第四系(Q)。

3.2 构造

1）褶皱构造。三洋坝金矿区的褶皱构造以广金坝复式背斜南翼的次一级尖崖沟—三洋坝背斜为基本骨架。背斜东起三洋坝大山沟脑，西至王坝，东西长大于7.5km，南北宽1km。其核部地层为D2x2-2层的中厚层粉晶灰岩，两翼地层为D2x2-3层的碎屑岩层。其背斜的北翼地层发生倒转。背斜总体走向80°左右。矿区背斜东西形态不一，西部形态总体为一复式倒转背斜，由四个小背斜组成。三洋坝金矿位于复式背斜的翼部。

2）断裂构造。本区断裂构造不太发育。以东西向层间裂隙带为主，产状与岩层产状一致或略有斜切，在走向上较稳定，宽度不大，从几十厘米—几米，延深长度较大，多以石英脉的形式出现。三洋坝金矿就赋存于东西向的层间断裂中。

3.3 岩浆岩

区内岩浆岩较发育，有花岗斑岩脉(γπ)和蚀变闪长玢岩脉(δμ)花岗斑岩脉规模较大，分布于矿区的中南部，顺层或斜切层理侵入于D2x2-3层中，呈脉状产出，断续出露1500余m，宽几十厘米—几十米不等，在走向上有分支复合、膨胀收缩、尖灭再现现象。脉岩常为矿体的上、下盘围岩，部分金矿体产在脉岩边部。脉岩有弱的金矿化花岗斑岩脉中金含量高达0.58× 10-6。脉岩两侧发育褪色蚀变带，蚀变带中金含量高。因此，岩脉可作为本区金矿找矿的标志之一。

3.4 变质作用和围岩蚀变

1）变质作用。矿区岩石变质很浅，属绿片岩相。碎屑岩类变质为千枚岩、变粉砂岩类；碳酸盐岩变质为微晶灰岩类。

2）围岩蚀变。矿区围岩蚀变较弱，有硅化、白云石—铁白云石化、方解石化、黄铁矿化等。现分述如下：

4 矿床地质

4.1 矿体特征

本区金矿体规模中等，东西长180～800m，矿区共圈出金矿（化）体16条，其中规模较大者有1＃、2＃、3＃、4＃矿体。矿体的形态以似层状、脉状为主，产状基本与围岩一致或略有斜切。矿体沿走向和倾向的厚度、品位变化较大，有尖灭再现现象。

三洋坝矿区金矿体产出于矿区北部及南部，北部主要有1＃矿体，长800m，沿走向方向较为稳定。南部金矿体产出较密集，主要有2＃、3＃、4＃，矿体产于两套花岗斑岩脉附近，中间又有数条小岩脉。

各矿体特征分述如下:

1＃、2＃、3＃、4＃矿体地表出露长度800m左右，其中2＃矿体总长度变化较大。平均真厚度除1＃矿体变化较大外，其余变化不大，2m左右。品位变化较大，其中3＃矿体最高品位达16×10-6左右。矿体形态呈似层状、脉状。矿体产状180°-210°∠50°-74°。

金矿(化)体主要赋存于中泥盆统西水组D2x2-3层中，受层间裂隙控制，含矿岩石主要为石英脉及碳酸盐化、硅化绢云母千枚岩。

4.2 矿石特征

4.2.1 矿石结构

主要的矿石结构如下：

1）角粒状、麦粒状等结构：自然金呈角粒状、尖角粒状分布在黄铁矿粒间及裂隙，呈麦粒状被包裹于黄铁矿、毒砂中。

2）自形-它形细粒结构：早期黄铁矿呈细粒自形-它形粒状浸染于白云石绢云母千枚岩中。

3）自形粒状、柱状结构：热液期黄铁矿呈自形溶蚀状，毒砂呈菱形短柱状、柱状分布在碳酸盐石英脉与岩石接触处。

4）碎裂结构：黄铁矿、毒砂轻微破碎，具碎裂结构，碎裂隙中有时分布有黄铜矿、方铅矿、闪锌矿和自然金。

5）交代乳浊状结构：黄铜矿、闪锌矿、方铅矿、碳酸盐交代黄铁矿、有时交代毒砂成交代乳浊状结构。

6)包含结构：毒砂粗大晶体包含自形细粒黄铁矿。其次少见方铅矿、闪锌矿、黄铜矿沿黄铁矿、毒砂裂隙交代呈细脉状，闪锌矿具黄铜矿固溶体分解乳浊结构。

蚀变岩型金矿石具鳞片变晶结构，交代残留及交代假象。

4.2.2 构造

矿石构造简单，以浸染状构造为主，其次是细网脉状构造。

1)浸染状构造。早期黄铁矿呈细粒浸染状于岩石中，分布比较均匀；热液期黄铁矿、毒砂浸染状分布在碳酸盐石英脉与岩石接触处，分布不很均匀。

2)细网脉状构造。黄铁矿呈细网脉状分布于石英脉裂隙中。

4.2.3 矿石矿物组成

矿石中矿物组成比较简单,金属矿物主要是黄铁矿、毒砂，自然金和银金矿，其次是辉钼矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、褐铁矿、斑铜矿、磁黄铁矿，金的矿物为自然金。脉石矿物主要是石英、碳酸盐矿物、有少量钠长石和绿泥石，这些脉石矿物为主要的载金矿物。绢云母，矿石矿物组成（见表1）。

4.2.4 金矿物的化学成分

表1 矿石矿物组成及显微镜下目估百分含量

将所磨光片在高倍显微镜下进行扫面观察，见到自然金粒118粒。将它们的形态特征、粒度大小、赋存状态等进行了统计分析，并选取具代表性的样品进行电子探针能谱及波谱分析（表2）。

表2 自然金的电子探针波谱分析结果（%）

测试单位：西安地质矿产研究所，2010年7月。

根据《岩金矿地质勘查规范》，该金矿石中金的矿物为自然金，自然金含金83.16%～87.83%,含银12.17%～16.84%,变化不大，金成色平均为852.83‰。自然金波谱分析结果与电子探针能谱分析结果基本一致，本区自然金含微量的As、Fe。

需要说明的是三洋坝金矿自然金的成色较高，粒度较粗，但有些粗粒金中含较多极细粒石英包体（包体粒度大小约0.0005～0.008mm），在高倍扫描电镜下可以清楚看到（如图2所示）。

图2 背散射电子图象

4.2.5 金的赋存状态

1)金矿物的外形形态特征。该金矿自然金的外部形态比较多，有角粒状、浑圆粒状、长角粒状、长尖角粒状、三角形、长条形、多边形、麦粒状、枝杈状、叶片状、板片状、线状等。自然金的外部形态以角粒状、长角粒为主，占61.86%，其次为浑圆粒状、长尖角粒状，分别占19.49%和6.78%，其他的较少。

2)金矿物的粒度特征。三洋坝金矿自然金的粒度粗细悬殊较大，粒度范围长径0.0011～0.098mm,短径0.0011～0.065mm，延展率1～12.5。

三洋坝金矿自然金以中粒、细粒级明金（0.074～＞0.01mm）为主，分别占43.85%和43.86%，总计占87.71%；其次是微粒金(≤0.01mm)占12.29%，而且微粒金中的粒间金、裂隙金占到了10.14%，在微粒金中以 0.01～＞0.005为主，占 9.75%，0.005～＞0.0025mm和≤0.0025mm分别占2.35%和0.19%。

3)金的赋存状态。三洋坝金矿自然金主要赋存在少硫化物蚀变岩型金矿石中，自然金分布不均匀。自然金的赋存状态有三种类型：粒间金、包裹金和裂隙金，以粒间金为主，包裹金和裂隙金很少。

4.2.6 共、伴生矿物嵌布状态

主要共、伴生矿物为黄铁矿、毒砂及石英、白云母-绢云母、碳酸盐矿物、钠长石，有少量的金红石、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿。

4.2.7 原矿多元素分析

由表3可看出矿石中有用元素除Au外，Ag可综合考虑回收，其它元素无综合回收价值。

表3 原矿多元素分析结果（Au、Ag）×10-6,ω(Β)%

4.2.8 原矿金物相分析

将试样磨至-200目85%进行金物相分析，物相分析结果（见表4）。

表4 原矿物相分析结果

由表4可知，矿石中裸露半裸露金占总金含量的80.93%。由于金的赋存状态特点，决定了该矿石特别适宜采用氰化浸出提金工艺。

综上所述，矿石中金属矿物主要是黄铁矿、毒砂；非金属矿物主要是石英、碳酸盐矿物、绢云母、钠长石、磷灰石。金的矿物为自然金，自然金的粒度粗细悬殊较大，其粒度范围0.0011～0.065mm,自然金以明金(大于0.01mm)为主，占87.71%，显微金较少。矿石自然类型属接近原生矿石的混合矿石。矿石中的金主要以粒间金形式赋存，并占97.6%。

5 矿床成因

5.1 矿床地质特征

1）Au元素在西秦岭各时代地层中含量变化不显著，但在三叠系、泥盆系中较为富集，其平均值为0.0055×10-6，浓度克拉克值为1.1,尤其在中泥盆统西汉水组碳酸盐岩地层中平均含量达到0.010×10-6,高于克拉克值2倍,具有较丰富的矿质来源；

2）金矿(化)体主要赋存于中泥盆统西水组D2x2-3层中，受层位和层间裂隙控制，含矿岩石主要为碳酸盐化、硅化、白云石绢云千枚岩夹石英脉；

3）岩石的相变除灰岩外其余岩性均不影响矿体的连续性，矿体的赋存位置对岩性并无选择性；

4）矿体的形态以似层状、脉状为主，产状基本与围岩一致或略有斜切。矿体沿走向和倾向的厚度、品位变化较大，有尖灭再现现象；

5）矿化存在部位蚀变强度弱，范围窄，蚀变作用主要有硅化、黄铁矿化等，这些都表明矿体的形成与热液蚀变有关；

6）矿石构造简单，以浸染状构造为主，其次是细网脉状构造；

7）三洋坝金矿自然金的粒度粗细悬殊较大，粒度范围长径0.0011～0.098mm,短径0.0011～0.065mm，延展率1～12.5；

8）区内岩浆岩较发育，有花岗斑岩脉(γπ)和蚀变闪长玢岩脉(δμ)。

5.2 成矿机制

泥盆纪海西运动时发育了相当规模的裂谷构造，产生了海底热水喷流作用，形成了沉积型铅锌矿层和含金碎屑岩层；三叠纪末的印支运动产生碰撞造山，形成了一系列的推覆构造，并伴随着大量的岩浆活动，不但对已形成的铅锌矿层进行了改造或再造，而且使地层中的金元素发生了活化、富集，初步形成金矿的预富集；在燕山期由于太平洋板块发生由南东向北西的俯冲，形成了以断裂和花岗岩活动为特征的构造热事件，使构造带中的金元素进一步活化、迁移，岩浆后热液以及大气降水和变质水共同构成强有力的成矿热液，从矿源层萃取大量成矿物质，沿层间裂隙迁移至构造减压带迅速充填成矿，在石英脉及脉旁围岩中发生矿化。

三洋坝金矿赋存于中泥盆统西汉水组的碎屑岩层（D2x2－3），其成矿与岩浆侵入有关，受层间裂隙的控制。而铅锌矿含矿岩石为硅质岩和含铅锌灰岩，硅质岩的产出，具有固定层位。常见赋存于中泥盆统西汉水组的碳酸盐岩层（D2x2－2）与碎屑岩层（D2x2－3）的接触部位，并沿走向分布可达数千米，具有一定的稳定性。硅质岩的形态特征主要受构造（背斜和断裂）控制，呈似层状、透镜状、鞍状。在海西—印支区域变质过程中形成富厚矿体。

综上所述，三洋坝金矿成因类型为沉积变质-岩浆期后热液叠加改造的变质热液矿床。