遼寧清原南龍王廟金礦床地質(zhì)特征及成因分析

遼寧清原南龍王廟金礦床地質(zhì)特征及成因分析

0成礦地質(zhì)特征南龍王廟黃金位于遼寧省清原縣枸杞鄉(xiāng)南龍王廟村（草廟村）熊家溝-甲皮溝。該礦于20世紀80年代被發(fā)現(xiàn)，46個小礦被提取為小型金礦床。張秋生等人對金礦進行了研究，并提出了該礦是“地層、部分物理和化學性質(zhì)作用控制的綠色變質(zhì)巖金礦”。劉連登等人在對南龍王廟金屬礦周圍150000幅地質(zhì)圖進行回顧和研究后，對該礦進行了系統(tǒng)的開采原因研究，提出了“帶彎曲切割帶可變熱液”的觀點。金礦床的成礦條件、成因機制和成礦地球化學特征的研究還不夠。本文對此進行了初步探討。1大荒溝-南龍王廟綠巖帶南龍王廟金礦位于渾北花崗-綠巖區(qū)大荒溝-稗子溝綠巖帶的中間部位,處于大荒溝-南龍王廟向形褶曲的東南端(圖1).綠巖帶由紅透山巖組下部斜長角閃巖段和上部黑云變粒巖段組成,沿向斜核部位置發(fā)育一條韌性剪切帶,北西向延伸,寬1.5~2km,長度大于5km,南龍王廟金礦即產(chǎn)于此帶內(nèi).1.1磁異常的南龍王廟金礦產(chǎn)巖石南龍王廟金礦區(qū)出露地層為太古宇紅透山巖組上巖段———黑云變粒巖段,主要巖石類型有黑云變粒巖、磁鐵角閃石英巖、淺粒巖、綠簾黑云變粒巖和角閃黑云變粒巖、斜長角閃巖、角閃變粒巖.最主要容礦圍巖為黑云變粒巖和磁鐵角閃石英巖.磁鐵角閃石英巖:在本區(qū)組成復雜,變化多樣,由角閃石、石英、磁鐵礦、黑云母、綠簾石、綠泥石、斜長石、石榴石、磁黃鐵礦等礦物組成.根據(jù)礦物成分的不同,可以包括角閃石英巖、磁鐵石英巖、石英黑云角閃巖、角閃黑云片巖、黑云磁黃鐵石英巖等.巖石以條帶狀構(gòu)造為特征,由淺色的石英條帶和暗色的角閃石條帶構(gòu)成.條帶寬度變化于0.1~3.5cm之間,一般1~2cm.條帶密度變化也較大,在10cm厚的垂向上可以出現(xiàn)10~25條之多的條帶,亦可以在更大的范圍內(nèi)沒有條帶出現(xiàn).磁鐵角閃石英巖呈“多層狀”產(chǎn)出,與圍巖呈層狀整合接觸關(guān)系.在這套巖石中發(fā)現(xiàn)有變余韻律層理,夾有赤鐵礦石英巖,原巖為噴氣沉積巖,環(huán)境為氧化-還原過渡部位.化學成分上Al2O3和CaO含量較高,原巖為火山沉積巖.磁鐵角閃石英巖出露規(guī)模不大,厚度也較小(幾十厘米至幾米,最厚不超過10m),為最重要的容礦圍巖,南龍王廟金礦區(qū)主要礦體皆位于其中.可能原因有二:其一,巖石內(nèi)鐵(Fe2+和Fe3+)和硫含量很高,有利于含金流體交代成礦;其二,巖層為典型非均質(zhì)體,在韌性剪切作用過程中由于巖石塑性差異易于形成低壓擴容空間,利于含金流體聚集成礦.黑云變粒巖:是礦區(qū)分布最廣的巖石類型,也是金礦直接的容礦圍巖.它與淺粒巖、角閃變粒巖和磁鐵角閃石英巖呈漸變過渡關(guān)系.其主體組成為黑云母、斜長石(更—鈉長石)、石英和綠簾石,次為角閃石、白云石、方解石、綠泥石、石榴石等.由于組成成分的差異,巖石變種為二云變粒巖、角閃黑云變粒巖、綠簾黑云變粒巖等.巖石為鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu),片麻狀、條帶狀和條紋狀構(gòu)造,可見變余組構(gòu).原巖為英安巖、英安質(zhì)凝灰?guī)r和凝灰質(zhì)沉積巖.礦化較好的主要是條紋狀含星散狀黃鐵礦黑云變粒巖.淺粒巖:礦物組成與黑云變粒巖相似,只是暗色礦物含量少,不含角閃石.脈石礦物主要為更長石、石英,及少量黑云母、微斜長石、白云母.金屬礦物以黃鐵礦為主,有少量磁鐵礦、自然金和微量黃銅礦、方鉛礦.1.2稀土元素特征巖石化學分析結(jié)果,大多數(shù)樣品SiO2含量變化于48.75%~76.43%之間,屬鐵鎂質(zhì)—長英質(zhì)巖石范圍,其原巖為安山巖-英安巖-流紋巖,屬鈣堿系列火山巖.多數(shù)樣品還原指數(shù)(FeO/Fe2O3)大于1,反映火山噴發(fā)作用是在還原到略氧化環(huán)境中發(fā)生的;K2O/Na2O比值小于1,反映火山巖的富鈉貧鉀特征.其中磁鐵角閃石英巖平均成分SiO2為59.6%,FeO為18.1%,與鞍山地區(qū)貧鐵礦相似,但其Al2O3(9.3%)和CaO(3.62%)含量較高,雜質(zhì)成分較多,可能為化學沉積物中摻雜火山成分的緣故.容礦圍巖稀土元素總量變化于58.678×10-6~226.4×10-6,其中各類巖石稀土平均含量為:變粒巖113.565×10-6,黑云角閃磁鐵石英巖99.99×10-6,變質(zhì)斜長花崗斑巖78.282×10-6,磁鐵角閃石英巖44.13×10-6.顯示了從火山巖、晚期次火山巖到化學沉積巖,稀土元素含量呈現(xiàn)逐漸遞減的趨勢①.在稀土元素球粒隕石標準化圖(圖2)上,稀土配分曲線平緩右傾,一致性較好,顯示輕稀土富集、重稀土虧損、Eu異常不明顯特點,說明圍巖有著相似的物質(zhì)來源.2控制礦山結(jié)構(gòu)南龍王廟金礦產(chǎn)于斗虎溝-南龍王廟韌性剪切帶及相關(guān)構(gòu)造帶內(nèi),金礦成礦與韌性剪切帶關(guān)系密切.2.1紅石子砂巖體南龍王廟韌性剪切帶寬1.5~2km,長度大于5km.其東南端為紅石砬子花崗巖體侵位切割,向西北一直延伸到大荒溝和文家屯一帶(圖1).2.2長英質(zhì)糜棱巖組構(gòu)造期南龍王廟韌性剪切帶發(fā)育一系列宏觀到微觀的特征的韌性變形組構(gòu).宏觀構(gòu)造包括褶皺構(gòu)造、條紋條帶構(gòu)造、糜棱面理、線理、石香腸構(gòu)造等.褶皺構(gòu)造在磁鐵角閃石英巖內(nèi)發(fā)育,形態(tài)復雜,見有鞘褶皺、不對稱褶皺、片內(nèi)鉤狀褶皺及復式褶皺,褶皺軸面大致與糜棱片理產(chǎn)狀一致.條紋條帶狀構(gòu)造是礦區(qū)常見的構(gòu)造類型,可分為兩類:一類為強烈改造的沉積條紋條帶,常在磁鐵角閃石英巖內(nèi)見到;另一類為變質(zhì)分異作用發(fā)生物質(zhì)分異作用而形成者,大部分見于長英質(zhì)巖石中.微觀構(gòu)造包括變余糜棱巖、重結(jié)晶結(jié)構(gòu)等,不同變形強度其表現(xiàn)不同:在弱變形帶中,變晶糜棱巖內(nèi)礦物定向明顯,黑云母等呈板狀、片狀組成片麻理,石英有局部集中現(xiàn)象;在中等強度變形帶中,長英質(zhì)糜棱巖內(nèi)出現(xiàn)Sc面理和Ss面理,礦物變形強烈,角閃石、黑云母等定向排列;在強變形帶中,礦物嚴格定向,暗色礦物定向構(gòu)成片理,石英等拔絲拉長,構(gòu)成糜棱葉理.3金礦床地質(zhì)3.1含金黃鐵礦的石英脈體南龍王廟金礦礦體數(shù)量有46個之多(撫順地質(zhì)隊,1983),但規(guī)模小(圖3).單個礦體厚度一般小于1m,最厚不超過3m,延長最大可達200m,延深最大可達300m.礦體呈透鏡狀、“似層狀”、脈狀產(chǎn)于韌性剪切帶中,平行剪切帶方向分布,未見斜交剪切帶者.金礦體主要可分為兩類:浸染-細脈狀含金黃鐵礦礦體和含金黃鐵礦石英脈礦體,二者在空間上或獨立產(chǎn)出或構(gòu)成組合礦體.礦體與圍巖漸變過渡,沒有嚴格界線.浸染-細脈狀含金黃鐵礦礦體是南龍王廟金礦最主要礦體類型,礦體寬度較大,一般1~2m,最寬可達3m以上,且變化較小,延深和延長也相對穩(wěn)定.該類型礦石含金品位較低,一般在1×10-6~3×10-6之間.金屬礦物有兩個組合:磁鐵礦+磁黃鐵礦+黃鐵礦±黃銅礦±赤鐵礦和黃鐵礦+黃銅礦±閃鋅礦±自然金,且后一組合交代前一組合.產(chǎn)出特點上,細脈狀黃鐵礦大多數(shù)平行置換條帶分布,或分布于小褶曲核部,少數(shù)情況下分布于剪切石香腸兩端低壓區(qū)或平行糜棱片理分布.凡此種種,都說明是同韌性剪切作用的產(chǎn)物.含金黃鐵礦石英脈礦體在礦區(qū)分布廣泛,但規(guī)模有限,寬度從不足1cm到60cm,一般20cm左右,延伸小,呈串珠狀、透鏡狀產(chǎn)出,尖滅再現(xiàn).按石英脈形態(tài)及其與剪切帶的關(guān)系,可分為3類:1)形變前石英脈,完全平行剪切面理分布的透鏡狀石英脈體,有明顯的韌性變形組構(gòu)發(fā)育;2)相變期石英脈,亦呈透鏡體狀分布,但規(guī)模小,大部分平行剪切片理分布;3)形變后石英脈,切割糜棱巖葉理的不規(guī)則石英脈,組成單一,少含硫化物,不含金.3.2礦石特征3.2.1金礦石及成礦南龍王廟金礦礦石礦物主要為黃鐵礦、磁黃鐵礦、磁鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦、自然金,其次有赤鐵礦、輝鉬礦、方鉛礦、銅藍、斑銅礦等.脈石礦物有石英、斜長石、白云母、黑云母、角閃石、綠簾石、方解石、綠泥石、鉀長石、石榴石、電氣石、磷灰石、鋯石等.自然金是南龍王廟金礦發(fā)現(xiàn)的唯一金礦物,呈粒狀、板狀、片狀和樹枝狀等.金成色較高(946.1).黃鐵礦是本區(qū)分布最廣的礦石礦物,可分為3類:1)受變質(zhì)黃鐵礦(PyⅠ),主要分布在條帶狀磁鐵角閃石英巖中,呈星散狀、條帶狀、條紋狀;2)熱液型黃鐵礦(PyⅡ),廣泛發(fā)布于礦化圍巖和形變前、形變中石英脈中,呈浸染狀、脈狀、斑雜狀、網(wǎng)脈狀;3)微細脈狀黃鐵礦(PyⅢ),受節(jié)理控制,呈小于0.1mm的微細脈沿礦物裂隙和礦物間隙產(chǎn)出,薄膜狀.其中PyⅠ、PyⅢ兩期黃鐵礦基本不含金,主要含金黃鐵礦是PyⅡ.磁黃鐵礦:分布僅次于黃鐵礦,主要分布在磁鐵角閃石英巖中,與黃鐵礦共生,也常與黑云母、斜長石、角閃石和石英共生.在變形較弱部位,呈典型的靜態(tài)重結(jié)晶組構(gòu),而在強變形部位,磁黃鐵礦內(nèi)部出現(xiàn)波狀消光、變形雙晶等,同時與造巖礦物黑云母、斜長石、角閃石、石英等平衡共生,未見交代關(guān)系.3.2.2采礦組結(jié)構(gòu)南龍王廟金礦礦石組構(gòu)特點復雜,列入表1.3.2.3含金黃鐵礦礦石英脈礦石化蝕變特征明顯.含金黃鐵礦石英脈礦石化南龍王廟金礦近礦圍巖均有明顯的蝕變,但強度不大,范圍也有限.主要蝕變類型有硅化、絹云母化(白云母化)、方解石化、綠泥石化、綠簾石化、黑云母化和電氣石化.不同類型礦體蝕變有一定差別.含金黃鐵礦石英脈礦體,在含金石英脈附近,硅化、絹云母化十分明顯,次有黑云母化、綠簾石化和方解石化.且由石英脈向外,可見不甚明顯的蝕變分帶:石英黑云母化→二云母化→硅化.蝕變帶范圍較小,一般1~10cm,但沿石英脈方向蝕變比較連續(xù),可以作為重要的找礦標志.浸染-細脈狀含金黃鐵礦礦體,可見明顯的綠泥石化、綠簾石化和方解石化,硅化、絹云母化不發(fā)育,蝕變特點復雜,不均勻,無規(guī)律.3.2.4低溫元素富集特征南龍王廟金礦礦石金含量變化于1.02×10-6~6.05×10-6,一般變化于1×10-6~3×10-6,含金品位較低.伴生元素中,與Au密切相關(guān)(同步強烈富集)的元素有Ag、Cu、S、Se、Te,相關(guān)(有富集)的元素有Zn、Pb,不相關(guān)的元素有W、Mo、Co、Ni、V,而Sb、Hg則明顯虧損.低溫元素Sb、Hg的虧損,可能代表了本區(qū)成礦溫度較高.4穩(wěn)定的相位特征4.1成礦期與礦巖結(jié)構(gòu)及與綠巖的關(guān)系南龍王廟金礦黃鐵礦硫同位素組成見表2.硫同位素組成從1.61‰~3.19‰,在一個很小的范圍內(nèi)變化,塔式效應較明顯.這一特點反映硫的來源是單一的.其值為很小的正值,極差小,接近隕石硫同位素組成,說明來源于深部.不同成礦期黃鐵礦硫同位素組成變化很小,早期黃鐵礦δ34S值為2.39‰,中期黃鐵礦δ34S值2.53‰,晚期δ34S值3.04‰,略有增加的趨勢,分餾作用不突出.與外圍容礦巖系硫同位素組成對比,基本相近,說明其與綠巖的關(guān)系密切.4.2南龍王廟金礦鉛u/pb、th/pb異常特征南龍王廟金礦黃鐵礦鉛同位素具有較大的變化范圍,不夠穩(wěn)定,其中206Pb/204Pb變化于15.0774~19.0556,207Pb/204Pb變化于15.2520~15.7089,208Pb/204Pb變化于34.9156~39.7767.南龍王廟金礦黃鐵礦U/Pb值為8.66~10.24,比正常鉛(8.686~9.238)明顯偏高,說明黃鐵礦含鈾較高.Th/Pb值為32.92~48.66,Th/U值為3.17~3.72,其中Th/U比值與太古宙礦床(Th/U值3.6~3.8)相似,由此推斷南龍王廟金礦鉛源自綠巖.4.3流體表面氧同位素組成南龍王廟金礦礦化期石英氧同位素組成是:早期石英(QⅠ)氧同位素為6.098‰,相似或略高于石英巖中者(5.7‰),反映二者之間可能存在的內(nèi)在聯(lián)系.即韌性剪切作用初期,硅質(zhì)成分從圍巖中分凝出來,并經(jīng)受了韌性變形的改造.主成礦期石英脈(QⅡ)氧同位素組成為9.3‰~12.3‰,平均10.67‰,較母巖發(fā)生了明顯的18O的富集.這種富集與變質(zhì)作用過程中“變質(zhì)巖更富16O,與之相平衡的水更富18O”(Taylor,1963)有關(guān).根據(jù)水-石英體系平衡方程計算得到的包裹體水氧同位素組成變化較小,為4.26‰~5.82‰,位于Taylor(1979)的變質(zhì)水范圍內(nèi)(5‰~25‰).石英包裹體氫同位素組成變化較大,從-61.5‰~-94.8‰,小于Taylor的變質(zhì)水變化范圍(-20‰~-75‰).氫氧同位素組成在Taylor圖解上處于變質(zhì)水和大氣降水之間,并非典型的變質(zhì)水,而是有較多的大氣降水進入,顯示成礦流體可能的混合意義的特點.4.4南龍王廟金礦形成年齡南龍王廟金礦屬后生礦床,其成礦晚于圍巖.據(jù)可靠同位素資料,太古宙綠巖形成年齡為2986±10Ma(40Ar/39Ar).可見,金礦形成年齡要小于2986Ma.又據(jù)礦區(qū)內(nèi)穿切韌性剪切帶和金礦體的白云母斜長偉晶巖內(nèi)白云母的測年結(jié)果,其Rb-Sr年齡為2409Ma①,推斷金礦床形成年齡大于2409Ma.綜上而言,南龍王廟金礦礦化年齡在2986~2409Ma之間.5流作用的結(jié)果:受韌性剪切帶控制剪切帶概括起來,南龍王廟金礦具有的主要成因特征可以表述如下.(1)礦床產(chǎn)于一定的巖性層內(nèi),宏觀上具有“層控性”特點南龍王廟金礦位于紅透山巖組第二巖性段黑云變粒巖段內(nèi),直接容礦圍巖為黑云變粒巖、淺粒巖、磁鐵角閃石英巖、綠簾黑云變粒巖等.其中磁鐵角閃石英巖實際上呈互層或夾層存在,是與海底火山作用相關(guān)的海底噴氣和噴流作用的結(jié)果,代表了成礦物質(zhì)的初始聚集和富集的方式和過程,為后續(xù)含礦熱液的形成、活動和成礦作用的發(fā)生奠定了物質(zhì)基礎(chǔ).(2)成礦空間上位于韌性剪切帶內(nèi),受韌性剪切帶控制剪切帶對金礦的控制主要表現(xiàn)在:(1)金礦體沿剪切帶片理方向分布,呈透鏡狀、脈狀、似層狀、網(wǎng)脈狀“順層”展布,有規(guī)律性的側(cè)伏現(xiàn)象;(2)礦體、礦化體特別是早期礦化載