黑龍江英城金礦床地質(zhì)特征及成因分析

黑龍江英城金礦床地質(zhì)特征及成因分析

英子金礦床位于小興安-張光才嶺造山帶中段，寧安盆地邊緣。它是小興安-張光才嶺-成礦帶的代表礦床。不同學(xué)者先后對(duì)其進(jìn)行過研究,認(rèn)為其屬于韌性剪切帶型金礦床。筆者通過野外調(diào)查和測(cè)試數(shù)據(jù)分析,并結(jié)合前人研究成果,認(rèn)為英城子金礦床為后韌性剪切型金礦床,礦體雖呈透鏡狀、脈狀產(chǎn)出于加里東期的二長(zhǎng)花崗巖中,但其產(chǎn)出特征明顯受韌性變形期形成的韌—脆性斷裂控制。二長(zhǎng)花崗巖先存韌性剪切作用形成的構(gòu)造片巖,以其良好的滲透各向異性,對(duì)金的礦化富集起到有效屏蔽的作用,導(dǎo)致礦體沿后韌性構(gòu)造裂隙呈透鏡狀、脈狀產(chǎn)出,并成為直接的容礦巖石。礦床地質(zhì)特征和礦床地球化學(xué)特征都顯示出成礦物質(zhì)具深源特點(diǎn),根據(jù)容礦圍巖二長(zhǎng)花崗巖的形成時(shí)間和成礦期后脈巖的形成時(shí)間,結(jié)合含金石英脈包裹體40Ar/39Ar年齡測(cè)定結(jié)果,推斷其主成礦時(shí)代為早古生代末期,并遭受到晚三疊世的巖漿熱液疊加改造。1構(gòu)造-沉積演化英城子金礦床地處小興安嶺—張廣才嶺早古生代造山帶與佳木斯—布列亞地塊接觸帶,張廣才嶺邊緣隆起帶中北部寧安盆地邊緣。區(qū)內(nèi)出露地層主要是上泥盆統(tǒng)老禿頂子組(D3l)和上白堊統(tǒng)海浪組(K2h),部分溝谷內(nèi)見有第四系沖積物(見圖1)。老禿頂子組(D3l)由灰色、土黃色糜棱巖化球粒狀流紋巖、變流紋質(zhì)玻屑凝灰?guī)r、強(qiáng)糜棱巖化流紋質(zhì)熔結(jié)玻屑晶屑凝灰?guī)r、千糜巖夾暗灰色糜棱巖化英安巖及強(qiáng)糜棱巖化角礫晶屑凝灰?guī)r組成,局部夾碎屑沉積巖,原巖為一套中酸性火山碎屑巖建造。在礦區(qū)的北部、東部和內(nèi)部出露。在礦區(qū)中部,受區(qū)域性北東、北東東向脆性韌性剪切變形作用影響,形成糜棱構(gòu)造:變余殘斑呈透鏡狀,粒狀礦物具有粒間滑動(dòng)構(gòu)造,新生變晶礦物絹云母、綠簾石、綠泥石呈流狀走向排列,新生葉理與原生層理產(chǎn)狀基本一致。海浪組(K2h)地層覆蓋于二長(zhǎng)花崗巖之上,主要巖石為紫紅色、淺灰綠色、黃褐色、斑雜色礫巖,含礫砂巖、細(xì)砂巖夾砂質(zhì)泥巖,為一套河湖沉積砂礫巖組合,零星出露于礦區(qū)的南部,層理產(chǎn)狀平緩(傾角15°～20°)。巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈,二長(zhǎng)花崗巖大面積分布,閃長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)玢巖呈脈狀產(chǎn)出于二長(zhǎng)花崗巖或上泥盆統(tǒng)地層中。二長(zhǎng)花崗巖在礦區(qū)廣泛分布,構(gòu)成英城子金礦床的容礦圍巖。巖石呈中粗?；◢徑Y(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造,主要鉀長(zhǎng)石(32%～38%)、斜長(zhǎng)石(23%～28%)、石英(30%～35%)、黑云母(<5%)組成。副礦物為鋯石、磷灰石、褐簾石;蝕變礦物為綠簾石、白云母和絹云母。局部受后期構(gòu)造變形改造,形成韌性剪切帶。巖體鋯石U-Pb諧和年齡為(476.8～495.2)Ma,屬早古生代構(gòu)造巖漿活動(dòng)產(chǎn)物。閃長(zhǎng)玢巖多呈脈狀沿北西向或南北向斷裂分布,空間上與金礦體相伴。巖石呈暗灰、灰綠色,斑狀結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造。斑晶由斜長(zhǎng)石和角閃石組成,粒度1～3mm,基質(zhì)由斜長(zhǎng)石、角閃石或黑云母組成,細(xì)晶結(jié)構(gòu)。與成礦有關(guān)閃長(zhǎng)玢巖的鋯石U-Pb諧和年齡為(430±15)Ma,屬早古生代構(gòu)造巖漿活動(dòng)晚階段產(chǎn)物。受敦—密區(qū)域性斷裂構(gòu)造活動(dòng)控制,北東向、北西向斷裂和北東東褶皺(英城子背斜)、韌脆性剪切糜棱巖帶構(gòu)成本區(qū)構(gòu)造格局。北東東向英城子背斜貫穿全區(qū),具有南翼陡、北翼緩特征,在英城子礦區(qū),背斜被二長(zhǎng)花崗巖侵入改造。呈北東東—北東向展布的主斷裂構(gòu)造,表現(xiàn)為近于平行的韌脆性剪切帶,單個(gè)剪切帶由碎裂花崗巖、糜棱巖、糜棱巖化二長(zhǎng)花崗巖和少量的流紋質(zhì)糜棱巖帶組成;韌脆性剪切糜棱巖帶與金礦關(guān)系密切。此外,還見有北東向、東西向脆性斷層。2韌脆性剪切帶礦床產(chǎn)出于北東東向英城子背斜內(nèi),礦體均就位于二長(zhǎng)花崗巖體與流紋巖的韌脆性剪切帶中,空間上集中分布于148～185線之間,構(gòu)成長(zhǎng)約750m、寬約800m的北北東向金礦化帶。2.1號(hào)礦體成礦地質(zhì)背景金礦體由含金蝕變糜棱巖、蝕變的糜棱巖化花崗巖、硫化物石英脈等組成,呈透鏡狀、脈狀產(chǎn)出,礦體形態(tài)、規(guī)模及產(chǎn)狀均受韌脆性剪切帶控制。根據(jù)取樣分析結(jié)果,在英城子礦區(qū)共圈出17個(gè)金礦體,礦體呈透鏡狀、脈狀產(chǎn)出,一般礦體走向北東(60°～80°),傾向北西,傾角較陡(50°～65°,個(gè)別達(dá)75°)。其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅺ、Ⅷ號(hào)礦體規(guī)模較大,構(gòu)成主要工業(yè)礦體。主礦體兩側(cè)的從屬礦體,如Ⅰ號(hào)主礦體上、下盤其從屬礦體有Ⅰ-1、Ⅰ-2、Ⅰ-3、Ⅰ-4和Ⅰ-6號(hào)金銀、銀金、金從屬礦體等,均為規(guī)模較小、分散分布的透鏡狀小礦體。Ⅰ號(hào)礦體由強(qiáng)硅化蝕變糜棱巖組成,呈脈狀產(chǎn)出,分布于170～175線之間,代表控制240m,深部最大延長(zhǎng)325m;垂向分布于255～-449m標(biāo)高之間,礦體延深194m;礦體厚度0.34～6.39m,平均2.11m。礦體平均金品位13.61×10-6,平均銀品位205.90×10-6。Ⅱ號(hào)礦體由硅化絹云母化含金硫化物糜棱巖、糜棱巖化花崗巖組成,呈北北西向脈狀產(chǎn)出,分布于170線附近,地表控制長(zhǎng)度90余m,平均厚度2.13m,透鏡狀,傾向北(5°±),傾角中等(55°～58°,平均56°),礦體賦存于422m標(biāo)高附近,垂向延深27m,礦體最大厚度3.05m,平均金品位4.69×10-6,平均銀品位124.56×10-6。Ⅷ號(hào)礦體由含金硫化物硅化絹云母化糜棱巖組成,呈脈狀產(chǎn)出,走向北東東,傾向北北西,傾角中等(53°～55°,平均53°),分布于160線附近,地表控制長(zhǎng)度近200m,深部最大走向延長(zhǎng)375m,厚度平均2.0m,礦體賦存于346～453m之間,延深垂深107m,礦體平均金品位9.69×10-6,平均銀品位537.64×10-6。Ⅺ號(hào)礦體地表僅由一處探槽控制,主體為隱伏脈狀礦體。總體呈北東東走向,北北西傾向(340°～10°),傾角中等(55°～65°)?？臻g上分布于167.5～164線間,388m標(biāo)高附近,最大控制長(zhǎng)度235m,傾斜沿伸70m,平均厚度2.42m,最高金品位15.60×10-6,平均金品位3.19×10-6。2.2礦石自然類型礦石中金屬礦物含量很少,常見有褐鐵礦,少見有黃鐵礦、黃銅礦、磁鐵礦,偶見有方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦、毒砂、磁黃鐵礦等,罕見輝銅礦、方鉛礦、斑銅礦和赤鐵礦,金屬礦物總量?jī)H占礦石礦物組成的1%;金礦物主要為自然金和銀金礦,呈粒狀、角粒狀、麥粒狀、尖角粒狀、葉片狀、樹枝狀,以包裹金、裂隙金的形式產(chǎn)出于石英、閃鋅礦、黃鐵礦中或粒間。脈石礦物主要為石英,長(zhǎng)石、絹云母、高嶺土、滑石、蛇紋石等次之,微量綠泥石等。礦石結(jié)構(gòu)主要呈自形—半自形粒狀結(jié)構(gòu)、交代熔蝕結(jié)構(gòu)、乳滴狀結(jié)構(gòu)、壓碎結(jié)構(gòu)等,其中黃鐵礦、黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦等礦物呈半自形他形結(jié)構(gòu);礦石中黃鐵礦常被褐鐵礦交代,且因交代不完全而呈交代或交代殘留結(jié)構(gòu);偶見細(xì)粒金賦存在脈石中而呈包含結(jié)構(gòu)。礦石構(gòu)造以浸染狀、脈狀為主,次為條帶、條紋狀構(gòu)造等。根據(jù)氧化特征劃分為氧化礦石和原生礦石兩類。根據(jù)原生礦石礦物組成特征,可進(jìn)一步劃分出3種礦石類型:①含金硅化絹云母化糜棱巖型是本區(qū)最主要礦化類型,礦石由暗色強(qiáng)硅化含硫化物蝕變糜棱巖、銀灰色蝕變糜棱巖、褐色硅化含硫化物蝕變糜棱巖等組成。金屬礦物以黃鐵礦為主,次生礦物為褐鐵礦,金、銀伴隨細(xì)粒黃鐵礦產(chǎn)出,脈石礦物主要為石英和長(zhǎng)石,以眼球狀、透鏡狀殘斑為主,見有絹云母和綠泥石等。②硅化絹云母化糜棱巖化花崗巖型礦石與前者特征相似,但礦石中殘斑含量增多,變余花崗結(jié)構(gòu)明顯,蝕變絹云母化發(fā)育,礦石品位較低。③含金硫化物石英脈型礦石中發(fā)育2～30cm的灰色—暗灰色、黑灰色透鏡狀和扁豆?fàn)盍蚧锸⒚}體,沿花崗質(zhì)糜棱巖的糜棱葉理分布,發(fā)育有大量的金屬硫化物物(如方鉛礦、閃鋅礦等)和后期的次生氧化礦物,其中黑灰色石英脈(硅質(zhì)巖)是本礦區(qū)品位最高的礦石類型。礦石中的主要有用元素為Au、Ag,伴生微量的As、Pb、Zn和Cu(見表1)。2.3成礦地質(zhì)特征根據(jù)野外研究結(jié)合礦石光片鏡下分析,將該礦床的成礦作用劃分為3個(gè)成礦階段:①石英-毒砂-黃鐵礦硫化物階段為早期成礦階段,形成晶形完好、顆粒較大的毒砂和黃鐵礦,在立方晶粗粒黃鐵礦表面可見晶紋發(fā)育,毒砂為自形—半自形粒狀結(jié)構(gòu),粒度較小,此成礦階段金銀礦化較弱,屬于成礦作用的前期階段。②石英-黃鐵礦階段主要形成細(xì)粒他形黃鐵礦和微量閃鋅礦等硫化物,伴生金銀礦化,但礦石品位一般較低,近局部構(gòu)成工業(yè)礦體。③石英-硫化物階段伴生形成多種硫化物,主要有黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦、方鉛礦和少量的磁黃鐵礦,該階段形成的黃鐵礦和閃鋅礦的粒度較細(xì),同時(shí)在閃鋅礦的內(nèi)部還發(fā)有呈乳滴狀的黃銅礦;該階段形成礦石中金銀含量較高,偶爾在鏡下?？捎^察到金的微細(xì)粒自然金,為主要成礦階段。2.4蝕變標(biāo)志的設(shè)置英城子金礦床礦體圍巖蝕變發(fā)育,蝕變類型包括硅化、絹云母化、黃鐵礦化、鉀長(zhǎng)石化和蛇紋石化、綠泥石化等,與成礦關(guān)系密切的主要是硅化、絹云母化和黃鐵礦化。絹云母化是本礦區(qū)最常見的蝕變類型,也是與金礦化關(guān)系最為密切的蝕變類型,絹云母化常伴隨著硅化和黃鐵礦的產(chǎn)生,構(gòu)成黃鐵絹英巖化,可以作為高品位金礦體的找礦標(biāo)志。由含礦巖體到圍巖,絹云母化強(qiáng)度逐漸減弱。有時(shí)絹云母化與綠泥石化伴生。硅化是熱液中的二氧化硅進(jìn)入圍巖形成的石英團(tuán)塊、石英細(xì)—網(wǎng)脈或石英大脈,空間上硅化常與絹云母化和綠泥石化,分布范圍相對(duì)較小,主要存在于絹云母化、綠泥石化帶的內(nèi)部,硅化與金礦化關(guān)系密切,灰色、暗灰色和深灰色硅化細(xì)網(wǎng)脈、石英脈是本礦床的重要找礦標(biāo)志。綠泥石化在礦區(qū)分布較廣,常呈面狀分布,其特征性蝕變礦物為綠泥石,沿韌性剪切帶分布,在韌性剪切帶中從邊部到中心蝕變強(qiáng)度也逐漸增強(qiáng)。與金礦化有一定關(guān)系,常分布(黃鐵)絹英巖化帶的兩側(cè)。3巖礦石地球化學(xué)和微量元素本次研究巖(礦)石樣品均采自英城子金礦床Ⅰ、Ⅱ和Ⅷ號(hào)礦化蝕變帶內(nèi)。共采集二長(zhǎng)花崗巖3件(YCZ-1、YCZ-5、YCZ-10)、糜棱巖化流紋巖4件(YCZ-7、YCZ-9、YCZ-15、YCZ-15-1),閃長(zhǎng)玢巖1件(YCZ-12)。英城子金礦區(qū)巖(礦)石樣品的常量元素、稀土元素和微量元素的分析測(cè)試由中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院應(yīng)用地球化學(xué)重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室完成。常量元素采用X射線熒光光譜(XRF)分析;稀土元素采用等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS);微量元素Au、Ag分別采用無火焰原子吸收光譜法(AAN)與等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS)等。測(cè)試精度:Fe2O3和FeO的RSD<10%,其他主量元素的RSD<2%～8%;稀土元素和微量元素的RSD<10%。1巖石地球化學(xué)特征巖石化學(xué)測(cè)試結(jié)果見表2。由表2可知,二長(zhǎng)花崗巖的w(SiO2)為73.10%～75.33%,w(Na2O)+w(K2O)=7.37%～9.26%,w(Na2O)/w(K2O)比值為0.684～0.816,以富鉀為主,w(Al2O3)為11.48%～13.44%,且A/CNK值介于1.108～1.455,具有過鋁質(zhì)的地球化學(xué)屬性;閃長(zhǎng)巖的w(SiO2)為51.31%,w(Na2O)+w(K2O)為5.04%,w(CaO)為7.28%,w(Al2O3)為13.81%,w(TFe2O3)為8.95%,w(MgO)為10.36%;流紋巖的w(SiO2)為68.33%～76.61%,w(Na2O)+w(K2O)為6.79%～8.87%,w(CaO)為0.25%～0.88%,為亞堿性系列巖石。在全堿-硅(TAS)圖解(見圖2)中,從樣品測(cè)試結(jié)果所投的點(diǎn)可以看出英城子礦區(qū)的侵入巖主要為:花崗巖、閃長(zhǎng)巖,火山巖主要為:流紋巖、英安巖。英城子礦區(qū)火山巖的里特曼指數(shù)δ為1.68～2.85(δ<3.3),屬于鈣堿性系列巖石。2地球化學(xué)特征稀土元素分析結(jié)果見表3,微量元素分析結(jié)果見表4。由表3、表4可知,二長(zhǎng)花崗巖稀土總量195.89×10-6～225.69×10-6,閃長(zhǎng)玢巖稀土總量119.44×10-6,流紋巖稀土總量71.22×10-6～291.31×10-6。在稀土元素配分模式圖上(見圖3),曲線呈現(xiàn)明顯右傾趨勢(shì),(La/Yb)N比值15.66～23.77,相對(duì)富集LREE,貧HREE;具有明顯的負(fù)Eu異常,表明在巖漿結(jié)晶分異過程中發(fā)生了分異結(jié)晶作用。在微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖中,曲線呈現(xiàn)出右傾趨勢(shì),所有樣品以富集大離子親石元素(LILE),虧損Nb、Ta、Hf等高場(chǎng)強(qiáng)元素(HFSE)為特征。流紋巖中的Nb、P、Ti等元素的虧損是由于鈣鈦礦、榍石和磷灰石等物質(zhì)的分離結(jié)晶而造成的;花崗巖中的Ta、Sr、P、Ti等元素的虧損,且顯示出Nb的負(fù)異常,表明該花崗巖更傾向于具大陸殼的特征?；◢弾r、閃長(zhǎng)玢巖和流紋巖的Rb/Sr和Rb/Ba比值分別為0.70～1.70,0.66,2.44～6.67和0.26～0.30,0.09,0.44～0.71,均高于原始地幔比值(Rb/Sr比值為0.029、Rb/Ba比值為0.088),表明它們不是完全來自于地幔,而是受到地殼物質(zhì)的影響。根據(jù)英城子金礦成礦花崗巖及閃長(zhǎng)玢巖的巖相學(xué)和地球化學(xué)特征,認(rèn)為成礦花崗巖屬于過鋁質(zhì)高鉀鈣堿性巖石,輕稀土元素和重稀土元素分異明顯,具有明顯的Eu負(fù)異常;微量元素圖解分析表明相對(duì)富集大離子親石元素,虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素。在構(gòu)造環(huán)境判別Rb-Y+Nb圖解(見圖4)中,樣品投點(diǎn)落入火山弧花崗巖區(qū)域內(nèi);在Nb-Y圖解(見圖4)中,投點(diǎn)均落入火山弧花崗巖和同碰撞花崗巖區(qū)域內(nèi),表明其形成于火山弧構(gòu)造背景特征。由于Zr、Hf、Nb、Ta等高場(chǎng)強(qiáng)元素在巖石經(jīng)過地質(zhì)作用的過程匯總,不易發(fā)生遷移,因此在研究過程中,高場(chǎng)強(qiáng)元素可以用來研究源區(qū)的性質(zhì)。英城子礦區(qū)樣品的Zr/Hf比值為26.00～50.44,比值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于陸殼比值11,接近于原始地幔比值36.27;Nb/Ta比值為12.43～20.09,接近于原始地幔比值,由此說明其由原始地幔巖漿演化形成。4關(guān)于床成因的討論4.1韌性剪切帶在小興安嶺—張廣才嶺早古生代造山過程后期,構(gòu)造巖漿活動(dòng)導(dǎo)致英城子二長(zhǎng)花崗巖沿英城子背斜軸部侵入,構(gòu)造活動(dòng)使英城子花崗巖及有關(guān)地層一起變形,在英城子礦區(qū)形成一系列的韌性剪切帶(共計(jì)12條韌性剪切帶),在剪切帶內(nèi)部形成糜棱巖,兩邊為糜棱巖化巖石。韌性剪切帶的北東東向展布特征反映主應(yīng)力方向。英城子礦區(qū)的后韌性變形主要表現(xiàn)為不同方向的脆性斷裂及韌性變形期形成的糜棱葉理再變形,脆性斷裂依其和剪切帶的關(guān)系可分為平行剪切帶的縱向斷裂(NEE),以及斜交、直交構(gòu)造帶的斜向和橫向斷裂,縱向斷裂疊加發(fā)育韌性剪切帶之上,斷裂旁側(cè)牽引褶皺及斷裂帶構(gòu)造透鏡體排列形式顯示其具逆沖走滑特性,并且主要發(fā)育于剪切帶的糜棱巖化帶內(nèi),有時(shí)與剪切帶小角度相切,金礦主礦體多產(chǎn)出于縱向斷裂之中。斜向和橫向斷多數(shù)傾角較陡,多呈北東向展布,具有左旋張性特征。4.2閃長(zhǎng)巖和閃長(zhǎng)巖脈沿平行剪切帶的縱向斷裂后韌性剪切時(shí)期,伴隨脆性斷裂構(gòu)造發(fā)育大量閃長(zhǎng)玢巖、閃長(zhǎng)巖和花崗斑巖侵入,在英城子礦區(qū),主要是一些閃長(zhǎng)玢巖和閃長(zhǎng)巖巖脈沿平行剪切帶的縱向斷裂發(fā)育。有關(guān)脈巖在空間上與金礦化關(guān)系密切,測(cè)得其U-Pb鋯石年齡為(430±15)Ma,略晚于糜棱巖化花崗巖,屬早古生代構(gòu)造巖漿活動(dòng)晚階段產(chǎn)物。巖石地球化學(xué)特征表明,這些淺成巖漿巖具有深源特征,形成環(huán)境及演化特征與早期花崗巖具有明顯的繼承性。4.3構(gòu)造-構(gòu)造條件對(duì)礦液聚集的控制英城子礦區(qū)經(jīng)歷了早古生代的韌性剪切變形和后韌性變形。在后韌性變形時(shí)期形成斷裂構(gòu)造并伴隨有深源淺成脈巖活動(dòng)。正是后韌性變形期構(gòu)造構(gòu)成了英城子金礦的直接容礦構(gòu)造。在較大尺度上,英城子礦區(qū)后韌性剪切活動(dòng)形成的主軸NEE斷裂構(gòu)造及斜切剪切帶的NE向左旋斷裂,構(gòu)成了礦區(qū)尺度的容礦構(gòu)造,直接控制金礦體的形態(tài)、規(guī)模和產(chǎn)狀,早