江西省兴国县宝塔山金矿金龙矿段地质特征及成因

江西省兴国县宝塔山金矿金龙矿段地质特征及成因 [摘要]金龙矿段位于宝塔山金矿南部,为该矿区最具代表性的区域。矿床为赋存于震旦系上施组变沉凝灰岩、变凝灰岩内的中低温热液石英复脉型金矿床。文章了宝塔山金矿的成矿地质特征。通过对成矿物质来源的研究,确定矿体形成于燕山早期晚阶段,成矿物质主要来源于深部上地幔。期待通过本文对该区的同类型矿床有一定的借鉴作用。 [关键词]金龙矿段金矿上地幔矿床成因 [中图分类号] P611 [文献码] B [文章编号] 1000-405X (2014)-7-36-2 江西省兴国县宝塔山金矿是对两个相近(相距约250m)采矿权“江西省兴国县葫芦应铅锌多金属矿”和“江西省兴国县金龙金矿”进行整合后的统称。矿区位于南北向永丰~安远构造带和新华夏系于山构造带的交接复合部位,区域构造复杂,岩浆活动频繁,矿产丰富(图1)。本文仅选取最具代表性的金龙矿段进行论述。 1区域地质背景 1.1地层。区域地层主要有青白口系、震旦系、寒武系、石炭系、侏罗系、白垩系及第四系,其次有泥盆系和二叠系。青白口系分布于区内中东部,是本区老地层最底部层位,为 一套海底火山―沉积建造,走向北―北东[1]。震旦系主要分布于区内中部和东部,为一套厚度较大的海相复理石式砂、泥质含火山碎屑岩建造及少量火山岩建造。寒武系分布于南部,主要为粉砂质绢云母板岩夹变余长石石英砂岩及变余细砂岩、千枚状绢云母板岩。泥盆系出露零星,主要分布在东南部和西部。石炭系主要出露在东部――东南部。二叠系零星出露于东南部和东北部。侏罗系主要出露在区内的东南部。白垩系分布广泛,主要出露在区内西部和东南部,为一套陆相红色碎屑岩建造。第四系沿河流及沟谷分布,出露有中更新统,上更新统和全新统均为河流相冲积――洪积层,岩性为砂砾层、粘土层、砂质粘土及网纹状红土层等,其底部砂砾层均含砂金。 1.2构造。区域经历长期构造活动,南北向、北东向、东西向和北北东向构造体系交接复合,构成了复杂的构造形态。其中南北向构造带是较早的构造体系,震旦系呈南北向紧密褶皱,并伴随有南北向压――压扭性断裂。在后期的构造作用下,局部构造线常偏转成北北西。有些部位被岩体侵入破坏,使构造线断续展布。 1.3岩浆岩。区域岩浆岩以加里东期混合花岗岩、花岗岩,印支期和燕山期花岗岩为主。其中加里东晚期混合花岗岩分布于中西部,志留纪花岗岩分布于东北部,印支期(三叠纪)花岗岩大面积分布于中西部,燕山期(侏罗纪)花岗 岩主要分布于北部、还有中西部大量小岩体。多期多阶段岩浆活动为成矿提供了丰富的成矿动力、成矿物质与流体来源。 2矿区地质概况 2.1地层 区内除见小块的第四系坡积、残坡积物零星分布于沟谷外,其余均为震旦系下统一套含火山凝灰质的浅变质岩系,局部存在从千枚岩、千枚状板岩变为变沉凝灰岩相变现象,主要由上施组构成,次有下坊组;地层总体走向近北北西,倾向南西西,倾角30°~80°不等。 (1)上施组:上施组是区内主要地层,厚度大于1144.67m,主要划分为以下2个岩性段。①第一岩性段[2]:出露较广,分布于矿段中部,东北部,厚度较大。岩性以深灰色厚层状变沉凝灰岩,变凝灰岩为主。经不同程度的区域变质及蚀变作用,普遍具硅化、绢云母化、绿泥石化。该岩性段是金矿脉主要赋存层位。②第二岩性段[2]:主要分布于矿段西,南部。岩性以浅灰、浅黄夹浅紫红色薄层状绢云母千枚岩、绿泥石绢云母千枚岩、千枚岩状板岩为主,夹变沉凝灰岩、粉砂质千枚岩等。(2)下坊组:仅出露于矿段西南角,岩性主要为变余含砾砂岩、变余砂岩、变余粉砂岩,千枚岩及含碳千枚岩等。与上施组呈断层接触。 2.2矿区构造特征 区内褶皱不明显,主要表现为层间揉皱。断裂构造发育,主要表现为近南北向、北北东向和东西向断裂。(1)近南北向断裂构造。南北向断裂是矿区的主要构造形迹,主要表现为南北向容矿裂隙――断裂带,是矿区的构造骨架,主要由陈公排倒转背斜及背斜翼部次一级的南北向裂隙――断裂 带和后期断裂等3部分组成。陈公排倒转背斜:矿段只见倒转背斜西翼的一部分,由震旦系下统上施组和下坊组组成,表现为北北西走向,倾向南西西的单斜。局部地段具次一级的小型褶皱。南北向裂隙-断裂带:为陈公排倒转背斜西翼次一级‘X’型扭裂面构成的南北向裂隙-断裂带,分布在矿段中部等地区,属容矿构造。带长800~1400m,延深300~ 800m,宽0.05~3.5m,一般0.30~0.90m。裂隙―断裂带中大都充填有硫化物石英脉及围岩角砾、碎块,局部见硫化物石英脉角砾,表明裂隙-断裂带主要形成于成矿前,在成矿期仍有活动。南北向后期断裂带:走向近南北,有时偏向北北东或北北西,属成矿后断裂,切割南北向容矿裂隙-断裂带,错距小于4m。(2)东西向断裂构造。东西向构造形迹主要表现为断裂,规模较大横贯全矿段,具多期次多阶段继承发展的特点。据它们与成矿的关系分为以下两种:早期东西向断裂横贯整个矿段。总体走向近东西,东端略偏北,倾向南或北,控制了辉绿岩脉的侵入。断裂具多期活动的特征,晚期切割南北向构造带,断距约400~800m。晚期东西向断裂, 切割南北向容矿裂隙-断裂带。(3)北东―北北东向断裂构造。该方向构造形迹主要为断裂,主要分布在矿段中南部;切割南北向容矿裂隙―断裂带和东西向构造带,有些具多期活动的特征。 终上所述,燕山期构造岩浆活动对矿区的形成起到了定型作用,是矿床形成的必要条件之一;但是更重要的是可提取金属元素含量比例较大的震旦系含火山凝灰质的浅变质 岩系及相伴的多期活动的南北向构造体系的存在,东西向构造是次要含矿构造。 2.3侵入岩 区内仅见燕山期各类脉岩(岩瘤),根据它们相互切割关系,由早至晚见有斜长花岗斑岩及辉绿(玢)岩(斜闪煌斑岩)、花岗斑岩、石英二长岩、闪长玢岩、细晶岩、花岗岩脉等,最后为细粒黑云母花岗岩(瘤)脉。见含金矿脉切穿花岗岩(瘤)脉现象。从脉岩的分布看,矿区受燕山期岩浆活动的影响最为广泛与显著,且呈现北强南弱的趋势,与燕山期江背岩体产于矿区北侧的区域态势相一致。脉岩产出呈现出以东西向辉绿岩和北东、北北东向酸性岩脉为主的特点,其中部分岩脉有一定程度的金矿化;但是作为矿区主要赋矿构造的南北向断裂带只有少量无矿斜闪煌斑 岩脉充填。 3矿体地质特征 3.1矿体特征 金龙矿段金矿体主要发育于陈公排倒转背斜西翼近轴 部位的一组稀间距压扭性裂隙―断裂带内,受上下两裂面控制,这种含金矿化裂隙一断裂带厚度多数在1.2m以内,呈薄脉状。矿脉主要由不甚连续的含矿石英脉、网脉状矿化蚀变岩及黄铁绢英岩组成,本文选取其中的主要8条进行列举(表1)。 3.2矿石特征 3.2.1矿石矿物。金龙矿段已查明的矿石中矿物约53种[3]。其中主要金属矿物有黄铁矿、毒砂,次要的有方铅矿、闪锌矿,少量至微量的金属矿物除了自然金属外主要是铜、铅、银的硫化物、复硫化物和硫盐,如有黄铜矿、斑铜矿等,非金属矿物主要有石英、绢云母,次为绿泥石、绿帘石、长石、碳酸盐类矿物等;次生矿物有铜兰、褐铁矿等。具工业意义的矿物为银金矿、金银矿、自然金、自然银、方铅矿及闪锌矿。脉石矿物有石英、菱锰矿、褐铁矿、赤铁矿、绢云母等。根据组分样的矿物含量、矿体中矿石类型比例及各矿石类型中矿物含量,估算出矿石中主要矿物的平均含量(%):黄铁矿11.22、毒砂3.09、方铅矿1 .70、闪锌矿1.73、黄铜矿0.10、菱锰矿1 .57、石英52.73、绢云母26.72。 3.2.2矿石的化学成分。通过矿石多元素分析、化学全分析查明,矿石中除金外,主要伴生有益组分为银、铅、锌, 值得注意回收的有益组分为闪锌矿中的镉。矿石中有害元素是砷、铁,铜、锑、硫等,其中砷含量达1.948%,对产品质量有较大的影响。除上述主要有益、有害元素外,据光谱分析,矿石中还含有铬,镍、钴等多种微量元素。据多元素分析结果统计,砷一般含量0.09~7.04%,平均1.948%。硫平均3.578%,锌平均为0.364%,铜平均为0052%。 3.2.3矿石类型。根据含金硫化物及脉石矿物的含量、组合方式、产出状态及矿石的结构、构造特征,将矿石的自然类型分为含金多金属硫化物石英脉型矿石、含金石英多金属硫化物脉型矿石、细网脉状蚀变岩型矿石三类,并有少量含金角砾岩型矿石。 3.2.4矿石的结构构造。 (1)矿石结构。自形粒状结构:由早期形成立方体粒状黄铁矿晶体和斜方短柱状毒砂晶体呈粒状集合体或呈星点状散布于矿石中构成。他形粒状结构:由他形、半自形晶黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿构成集合体块状矿石。交代残余结构:为区内常见结构,由早期黄铁矿、毒砂等矿物被晚期生成的闪锌矿、方铅矿等充填交代,包裹熔蚀,在晚期的闪锌矿中可见黄铁矿残余晶骸。碎裂结构:早期形成的黄铁矿、毒砂等矿物受构造作用破碎构成,裂隙发育,沿裂隙常为自然金及其它硫化矿物充填。聚粒结构:由粒径大小不一的黄铁矿、毒砂、方铅矿等矿物聚集构成条带状或块状 矿石。乳滴状结构:在闪锌矿中常见呈乳滴状黄铜矿有规律地均匀分布。充填(填隙)结构:常见闪锌矿、方铅矿沿黄铁矿、毒砂或石英粒问分布,有的沿碎裂黄铁矿的裂隙充填分布。 (2)矿石构造。脉状构造:含金硫化物石英脉或含金石英硫化物脉呈单脉充填产出。条带状构造:由硫化矿物(黄铁矿、毒砂、方铅矿、闪锌矿、黄铜矿)集合体呈宽窄不一的条带状与石英、绢云母等浅色矿物相间排列构成。浸染状构造:黄铁矿、毒砂等粒状矿物较均匀地散布于绢云母化蚀变岩中构成。区内较普遍的含金矿化蚀变岩则以此构造为主。角砾状构造:早期形成的硫化物石英脉及矿化蚀变岩遭受构造继承活动被挤压破碎,又被晚期含矿物质充填交代胶结而成。 3.3围岩蚀变。围岩均经受了区域动力变质和多次热液蚀变迭加,不同程度地发生近矿围岩蚀变,主要有绢云母化、硅化、黄铁矿化、毒砂矿化及碳酸盐化、绿泥石化等。绢云母化:矿床内广泛发育,形成于主要金矿化阶段前,蚀变宽度一般不超过0.5m。常伴有硅化、黄铁矿化和毒砂矿化。硅化:是本矿床重要的蚀变类型之一,按形成先后可分为:矿化阶段前期硅化,是最主要的一次硅化;中期硅化,形成于主要成矿阶段,蚀变宽度为数亳米至数厘米,硅化不强烈,不连续地分布于硫化物石英脉两侧的围岩中;晚期硅化:伴 随成矿晚期的碳酸盐-石英阶段,形成一次弱硅化。黄铁矿化与毒砂矿化:是本矿床常见的重要蚀变类型之一,按形成先后顺序,可分为两期:早期黄铁矿化、毒砂矿化,形成于主要成矿阶段前期,与绢云母化、早期硅化属同期产物,稀疏浸染于绢英岩中,构成黄铁(毒砂)绢英岩,蚀变宽度一般不超过0.5m;晚期黄铁矿化、毒砂化,形成于主要成矿阶段,表现为黄铁矿或毒砂成线状或似细脉状充填于围岩的微细 裂隙中,其发育程度与围岩中的裂隙多少有关。蚀变范围一般不超过1m。碳酸盐化:形成于成矿晚期,表现为方解石、白云石散布于围岩中。蚀变不甚强烈,但分布范围较广,与金成矿无关。 4矿床成因分析 本区震旦系为一套中酸性火山岩与碎屑岩组合,属海底火山喷发建造。据该区域的微金分析与微量元素结果[4],地层中含Ag、Pb、As等成矿元素的丰度较高,而金的含量较低,这与整个南岭地区地层含金丰度较低的特点是相符的。 在加里东期混合花岗岩的交代、成岩过程中,部分震旦系地层被交代、重熔,使Ag、Pb、As等成矿元素被释放、活化和迁移,并在成岩的晚阶段富集。从微金分析结果来看[4],混合花岗岩的含金丰度比震旦系地层低,表明地层在混合岩化过程中也有少量的Au被活化、迁移,但金源仍深感不足。因此,Au以及Zn、CU等成矿元素很可能主要来自 地壳深部。 在燕山早期重熔花岗岩侵入、成岩过程中,花岗岩浆从深部岩浆房上升时,携带着较丰富的Au、Zn、Cu、Ag、Pb、W、Mo、As等成矿元素和大量的挥发组分,沿构造薄弱地带上升,至容矿构造裂隙充填、交代成矿。据1989年江西省赣南地质调查大队提交的地质报告中同位素成果资 料[3],为成矿物质来源提供了佐证。该同位素资料反映本矿区中硫同位素数值以稳定为特征,变化范围由-2.35~+ 1.84‰,平均值为-0.34‰,非常接近于陨石硫(δS34≈0‰),其S32/S34的比值平均为2 2.216‰,与陨硫铁矿比值标准22.22‰也非常接近,表明成矿物质来源于地壳深部的地幔层。 综上所述,本金矿床应是在同一热液成矿期,多次脉动成矿作用过程中形成的。矿床Au、Ag等成矿元素主要来自深部上地幔,同时混合花岗岩化作用也在成矿中起了一定的迁移富集作用。成矿地质时代为燕山早期晚阶段,矿床成因类型为重熔岩浆期后中低温热液石英复脉型金矿床。 参考文献 [1]江西省地质矿产局著.江西省区域地质志.北京:地质出版社,1984. [2]江西省地质矿产局赣南地质调查大队.江西省兴国县留龙金矿储量地质报告,2003.9. [3]江西省地质矿产局赣南地质调查大队.江西省兴国县留龙矿区