福建双旗山金矿深边部成矿预测研究

李南生

(福建省闽西地质大队,三明 365001)

福建双旗山金矿深边部成矿预测研究

李南生

(福建省闽西地质大队,三明 365001)

双旗山金矿位于武夷成矿带金矿成矿远景区内,地处闽中“金三角”地区,区内矿床(点)众多,金矿体主要受韧性剪切带控制呈层状、似层状,赋存于中晚元古代大岭组变质岩中,为韧性剪切带型金矿床。通过对成矿地质背景、典型矿床地质特征和区域成矿地质条件的研究,结合物探、化探、自然重砂等综合信息分析,并根据区域成矿地质、成矿作用及其相互关系、时空演化规律,建立成矿模式,全面利用综合信息预测方法,开展综合信息成矿规律及预测评价工作,圈定双旗山、杨梅、吉山、青溪等五个有利的成矿远景区,提出该区下步找矿方向和找矿靶区。

金矿 地质特征 成矿预测 福建双旗山

L i Nan-sheng.Study on prediction of m ineralization at the depth and edge of the Shuangqi Shan gold deposit,Fujian Province[J].Geology and Exploration,2010,46(5):0788-0797.

双旗山金矿位于福建省著名的尤溪-德化-永泰“金三角”金矿成矿远景区内,地处尤溪与德化两县交界,该区的找矿工作始于20世纪60年代,区内发现河流重砂金异常及部分金矿点,80年代进入找金高潮,90年代组建两座选矿厂,矿山进入全面开采阶段。目前矿山经过10余年的开采,资源消耗较大,矿山面临资源危机,为解决矿山资源瓶颈,适应矿山可持续发展的需要,加强矿山深边部找矿具有重要意义。该矿床形成受元古界基性、酸性“双峰式”火山岩层位及韧性剪切带双重控制,属绿岩带中的韧性剪切带型金矿①。前人在矿田构造、矿床成因、成矿规律、金的赋存状态等方面做过大量的研究工作(张家元,1992;刘连登等,1998;黄仁生等, 1999;吴淦国等,1999;赵荣文等,1999;陈志民等, 2004;耿文辉等,2004;谢文清等,2005),但主要局限于矿区+400m标高以上地段,对外围及深部新揭露的矿化地段的研究则相对薄弱,笔者基于中央补助地质勘查项目“双旗山金矿深部验证项目”的进展,通过系统研究双旗山金矿成矿地质背景和深部矿体赋存规律,提出了在该区深边部开展接替资源勘查的新思路和找矿方向。

1 成矿地质背景

1.1 区域构造环境

双旗山金矿位于武夷成矿带之闽中裂谷成矿亚带-闽中裂谷金多金属成矿远景区内。本区的大地构造位置为闽东中生代火山断拗带(Ⅱ级)西部、北东向政和大埔及福安-南靖深大断裂所夹持的寿宁-华安断隆带(Ⅲ级)与北西向建宁-湄洲湾深大断裂交汇部位(图1)。矿区处在寿宁-华安断隆带中段的次级构造单元葛坑-龙门场北东向断隆带内,前寒武纪变质岩基底“天窗”,该区主要出露中上元古界大岭组变质岩,是金的富集区,主要产出韧性剪切带型金矿。

1.2 控矿地层

双旗山金矿产于中晚元古代大岭组变质岩地层(图2),其岩性组合可分为上、中、下三部分:下部为灰-灰绿色黑云斜长变粒岩、绿片岩,原岩建造为砂泥质岩、基性火山岩夹酸性火山岩,主要见于矿区边部或深部;中部为灰黑色黑云斜(二)长变粒岩夹黑云角闪片岩(动力退变质为绢云绿泥千糜岩)、斜长浅粒岩,混合岩化较普遍,原岩建造为砂泥质岩,含火山碎屑沉积岩夹基性、酸性火山岩,构成由基性火山岩→酸性火山岩→含火山碎屑沉积岩、正常沉积岩组成的2-3个喷发(溢)-沉积旋回,矿区内广泛分布,为主要赋矿层位;上部为灰色白(绢)云片岩、二云石英片岩夹变粒岩、角闪片岩,原岩建造主要为砂泥质岩,分布于矿区外围①。

图1 区域构造略图(据1∶50万福建地质构造图,2000修编)Fig.1 Sketch map of regional structure(modified from 1:500000 scaled geological structuremap of Fujian,2000)

大岭组是本区金的赋矿地层,金矿化层位均出现在每个旋回的底部。大岭组各岩性含金普遍较高,平均达到17.03×10-9,为地壳丰度的11.6倍,为区域背景值的5.1倍,大多数研究者认为大岭组是该区金矿形成的矿源层(张家元,1992;黄仁生等,1999;吴淦国等,1999;赵荣文等,1999;陈志民等,2004)。

1.3 控矿构造

区内构造较发育,主要为晋宁期造山运动形成的北东向复式褶皱和北东向断裂构造,其次为印支-燕山期形成的北东、北西和少量的南北、北东东向褶皱和断裂构造。褶皱构造为北东向、北西向褶皱的叠加,构成本区构造的主格架。区域断裂构造有北东、北西、南北及北东东方向四组,以前两组断裂最为重要。两断裂的上升盘构成断隆带,控制着金矿带的分布;北东向断裂为长期活动性断裂,北西向断裂带切错北东向断裂,反映前者形成晚于后者(图3)。

1.3.1 褶皱构造

图2 双旗山金矿区域地质略图(据福建省闽西地质大队,2004修编)Fig.2 Sketch map showing regional geology of the Shuangqi Shan gold deposit(M odified from W estern Fujian Geologic Party of Fujian Province,2004)

矿区褶皱构造发育,主要表现出以不同期次、不同方向褶皱叠加干扰为特征,由一系列北东、北西向褶皱叠加构成盆、穹交错,波澜起伏的干扰图象。北东向褶皱表现较为清晰、连续,规模较大,变形强烈,叠加于北西向褶皱。在北东向与北西向背形叠加部位常形成“隆中隆”,在两组向形构造叠加部位常形成“凹中凹”。根据区域构造发展史推断,北西向褶皱可能形成于四堡期-晋宁期,北东向褶皱形成于加里东期(黄仁生等,1999;吴淦国等,1999;赵荣文等,1999)。金矿体卷入两期褶皱,导致矿体与地层同步褶皱变形,形态、产状复杂多变①。

1.3.2 脆韧性剪切带(断裂)

图3 双旗山金矿区地质略图Fig.3 Sketch geologicalmap of the Shuangqi Shan gold deposit

双旗山金矿控矿构造主要为脆韧性断裂构造,其空间形态为似层状,主断面上下数十米至一、二百米范围内,为相互平行的次级构造面相伴生,由于断层本身的波状起伏及后期的褶皱,往往表现出非常明显的舒缓波状特征;剪切带延伸范围大,自双旗山十三金矿段的地表出露部位向北东和北西方向延伸均可达2km,厚度一般2～5m,局部可达约10m。矿区主要发育3条规模较大的脆韧性剪切带(自下而上为F0、F1、F2),前二者以韧性变形为主,后者则以脆性变形为主,F1、F2局部出露地表,F0埋藏在深部,它们相互平行,相距约100～200m,其中以F1规模最大,连续性最好。剪切带由绢云绿泥千糜岩、糜棱岩等构造岩组成,两侧常发育厚约10～20m的碎裂岩带。剪切带卷入北西、北东向2期褶皱,其形态、产状与地层褶皱、产状基本一致,沿北西、北东2个方向均具波状起伏、多数情况下为顺层剪切,局部可见穿层现象。

1.4 岩浆岩

区内岩浆活动频繁,侵入活动从加里东期、印支期至燕山期均可见及,以燕山早、晚期最盛,次为加里东期,各期侵入岩总体呈北东向带状展布。加里东期侵入岩出露于变质基底的“天窗”内,呈岩瘤、岩株状,主要岩性有浅色片麻状花岗闪长岩和片麻状石英二长闪长(玢)岩,浅色片麻状花岗闪长岩体年龄为417～410Ma(福建省区调队,1991)和片麻状石英二长闪长岩(蒲洋岩体)的锆石U-Pb等时线年龄425± 5Ma(吴建设,2002),时代均为加里东期。燕山晚期侵入岩集中分布矿区东北部,主要为花岗斑岩、闪长玢岩、石英正长斑岩等,呈小岩株或岩枝状产出,K-Ar同位素年龄为92.5～71.94Ma(张家元,1992)①②③。

2 矿床地质特征

2.1 矿体特征

矿区金矿体受F1、F2韧性剪切带控制,分别形成7Au(21Au、22Au经对比研究同属于7Au矿带)、6Au矿带。7Au矿带为主要矿带,隐伏于矿区深部,矿体呈似层状沿F1分布;6Au矿带位于7Au上部,矿体呈似层状沿F2断续分布。两矿带相间100～200m,大致平行分布(图4)。

2.1.1 7Au矿带

7Au矿带受F1脆韧性剪切带控制,矿体产于韧性剪切带中或其顶、底碎裂岩带内,产状随F1韧性剪切带的起伏变化而变化。7Au矿带是双旗山金矿的主矿带,共圈定金矿体5个,主矿体编号7AuⅢ,矿体间距一般3～9m。

7AuⅢ主矿体:主体位于肖坂矿段,往西延入林溪矿段,往东进入肖坂东矿段,往南延伸至十三金矿段并出露地表。区内矿体隐伏于地表之下,标高380～720m,相对高差340m。7AuⅢ矿体产于F1脆韧性剪切带中,赋存于千糜岩或其顶、底碎裂岩带内,容矿岩石主要为黑云斜长变粒岩、浅粒岩,其次是千糜岩、硅英岩。矿体呈似层状产出,产状与围岩地层及控矿F1韧性剪切带产状基本一致。总体表现为一轴向北东且往北东倾伏、宽缓的“复式背形”形态特征。背形核部次级北东向褶皱较紧密,局部出现直立或倒转。由于受两期不同方向褶皱的叠加,矿体的走向、倾向、倾角在空间上变化频繁,矿体的产状总是与褶皱相联系,即在褶皱的各个部位有不同的矿体形态、产状特征。7AuⅢ矿体已控制北东-南西向长840m,北西-南东向宽180～710m,平均宽480m。矿体厚0.41～9m,一般1～4m,平均厚2.22m,属厚度薄而稳定矿体。矿体中单样金最高品位212×10-6,一般1×10-6～10×10-6;单工程最高品位77.27×10-6,最低3.02×10-6,平均品位6.94×10-6。

2.1.2 6Au矿带

主要分布于肖坂东矿段,在肖坂矿段出露于地表,林溪矿段已剥蚀殆尽。矿带受F2脆韧性剪切带控制,分布不连续,其产状随F2起伏变化而变化。6Au矿带金矿化较弱,连续性差,矿体规模小,矿带共圈定金矿体7个,规模相对较大的是6AuⅠ6,为半隐伏、隐伏的原生矿。

2.2 矿石组构特征

矿石结构以他形-半自形晶粒状结构为主,次为填隙结构、碎裂结构等,偶见包含结构。矿石构造以浸染状、细脉浸染状和斑杂状构造为主,次为条带状、团块状构造。

金属矿物以黄铁矿为主,其次是黄铜矿、方铅矿,偶见闪锌矿、斑铜矿,自然金微量。黄铁矿的形成具多期次的特点,成矿期黄铁矿呈浅黄、黄白、金黄色,少量烟灰色,强金属光泽,半自形-他形晶,晶形以立方体为主,少量八面体、五角十二面体及其聚形晶。粒度大小悬殊,d=0.05～9mm,粗晶黄铁矿常具碎裂纹。呈浸染状、细脉状、斑杂状、团块状分布于脆韧性剪切带及其附近,是金的主要载体矿物,约有70～80%的自然金赋存于黄铁矿中。

图5 双旗山金矿床成矿模式图(据吴建设资料,2002修编)Fig.5 M etallogenetic model for the Shuangqi Shan gold deposit(modified afterW uet al.,2002)

非金属矿物主要有石英、斜长石,有时为绿泥石、绢云母、方解石,次为黑云母、钾长石等。

3 成矿地质条件分析

3.1 地层与成矿

中上元古界大岭组-为一套以变粒岩为主的中浅变质岩,原岩主要为细碎屑岩夹海相基性、酸性“双峰式”火山岩、含火山碎屑沉积岩,是金的矿源层和主要赋矿地层。

3.2 构造与成矿

基底“天窗”-矿区最为醒目的构造形式之一,“天窗”内发育大岭组含矿岩系,控制着矿床的分布。

脆韧性剪切带-沿变质基性火山岩顺层发育的面型韧性剪切带,是双旗山一带金矿的主要控矿构造,双旗山矿带严格受其控制,并具有一致的形态、产状特征。

褶皱构造-背斜的核部为成矿提供有利容矿空间,地层的褶皱导致成矿元素重新分配,由高压向低压区(背斜虚脱部位)迁移、富集,背斜的核部矿体厚度加大,品位变富,常形成“矿包”(黄仁生等,1999;吕军等,2009)。

侵入接触构造-岩浆的侵入作用,使围岩热变质,并伴随机械作用,使围岩地层破碎,有利于矿液运移、富集、沉淀成矿(黄仁生等,1999;肖晓林等,2009)。

3.3 侵入岩与成矿

区内各期次侵入岩多有发育,主要有加里东期、华力西-印支期和燕山早、晚期,其中加里东期侵入岩与金矿关系密切,加里东期片麻状岩体对早期形成的金矿床具有叠加、改造,使金矿进一步富集。

3.4 变质作用与成矿

本区经历了区域变质作用、混合岩化作用和动力退变质作用三个阶段,它们是一个基本连续的作用过程。区域变质作用、混合岩化作用及其产生的变质热液促使地层中的Au元素活化、迁移,动力变质作用使剪切带物质发生重新组合,并有利于变质热液中Au元素的淀积,形成沿退变质带分布的金矿带。

4 成矿模式

双旗山金矿其形成受绿岩带特点以及后期变质、韧性变形、多期次岩浆叠加改造影响,因此其成矿具有多源、多阶段的特点③。

图6 双旗山及外围地区金矿分布及成矿预测图(据福建省闽西地质大队,2004修编)Fig.6Map showing gold deposit distribution and predicted m ineralization in the Shuanqi Shan and surround ing areas(M odified from W estern Fujian Geologic Party of Fujian Prov ince,2004)

中元古代早期,原始古陆块之下异常地幔的活动,导致了上覆地壳的裂陷作用,大量拉斑玄武岩及安山质-长英质火山岩、火山碎屑岩和沉积岩的堆积,形成了原始绿岩建造,并携带地球深部、上地幔带上来的大量Au及由陆源碎屑携带的一部分金等成矿物质,在酸性火山岩及含火山碎屑沉积物中富集,形成金的矿源层。中元古代晚期,绿岩建造的深埋和变质-变形,导致了镁铁质火山岩部分重融,引起同构造的岩浆侵入,形成了绿岩体;并遭受了两次低角闪岩相和绿片岩相的区域变质作用(裴荣富,1995)。

中元古代晚期以后,沿古陆块边缘展布的韧性剪切带多次活动,尤其在四堡-晋宁运动时期,伴随低角闪岩相的区域变质和绿片岩相的退变质作用,岩石发生脱挥发分作用,释放出Si、CO2、H2O和Au等成矿物质,形成大量变质含矿热液,并与同期可能的岩浆形成含矿流体,含矿流体沿韧性剪切带向上运移,运移过程中进一步获取成矿物质。当含矿热流体聚集到有利的构造扩容部位,由于温度的下降,溶解度低,硫和铁及其它多金属元素结合,形成黄铁矿及其它多金属硫化物,同时金离子被还原沉淀在早期形成矿物的裂隙和晶隙间,形成金矿床(莫江平等,2009;单立华等,2009)。

加里东-海西(印支)期,受北西-南东向挤压,变质地层发生重褶,在北西向褶皱基础上叠加了北东向褶皱,并伴有同构造期中酸性岩浆侵位。加里东-海西(印支)期构造-岩浆作用对早期形成的金矿床叠加、改造,使金矿进一步富集。导致矿体形态、产状的变化,在北东向褶皱(背斜)的核部,矿体厚度增大,品位增高;两翼矿体厚度变薄,品位降低。

燕山晚期以来,以小规模脉岩侵入为主,大多穿切矿体和含金构造带,或者破坏矿体,不均匀抬升剥蚀及受到晚期十分发育的脆性陡产状断层的切割和破坏,最终形成目前的情况④。矿床成矿模式(图5)。

5 成矿预测

成矿预测是区域矿产资源远景评价的一项重要内容。本文在开展双旗山典型矿床研究基础上,对区域上已有地质、物化探及各时期科研工作预测研究成果进行的对比分析,运用成矿模式和矿床模型综合地质信息预测方法体系进行成矿预测(肖克炎等,2009;周云等,2009;丁宏等,2009),圈定5个成矿远景区④(图6),以下分别简要描述各个成矿远景区的特征。

(1)双旗山外围韧性剪切带型金矿成矿远景区

预测区处在双旗山矿田中段,主要分布大岭组变质岩,区内重砂、水系、土壤异常重叠分布。预测区西侧民采硐见韧性剪切带型金矿;东南部水门、凤卦多处见韧性剪切带及水系沉积物、土壤Au异常;水门金矿在向斜东翼见F1、F2脆韧性剪切带;表明双旗山矿区7Au、6Au该含矿构造往北、东、西三面继续往外延伸,有很大的找矿空间。此外,矿区矿带自浅部向深部延伸稳定,且有变大的趋势,通过钻孔深部验证,显示在主矿带以下深部(+300m标高以下)可见多条含矿脆韧性剪切带,显示良好的找矿前景。预测区内肖坂、十三金矿床已控制金矿储量20t,矿体边界及远景尚未控制,找矿潜力巨大。

(2)杨梅中生代火山岩区金矿远景区

预测区处在吉山-杨梅断陷带的南段,双旗山矿田东南。区内大面积分布晚侏罗世南园组、长林组陆相中酸-酸性熔岩、火山碎屑岩,局部出露金矿源层大岭组变质岩及石炭-二叠系地层。区内北东向、北西向断裂发育,是金矿的主要控矿构造。

金矿体产于喷发不整合在基底变质岩之上的南园组或长林组火山岩、含火山碎屑沉积岩中的断层破碎带内,区内金的成矿条件优越,各类异常规模大,重迭性好,含量高。已发现雷潭、前洋、邱村等多个矿床(点),对寻找热液型金矿潜力大。

(3)溪坪金铜银矿远景区

区内遍布Au、Ag、Cu水系沉积物异常,其中Au异常面积大,含量高。已知矿点有东华银金矿、龙门场金、铅锌银矿、溪坪铜矿等。其中龙门场圈定矿体7个,矿体产于二叠系地层中,受南北向和北西向断裂构造控制,地表多为含金褐铁矿,往深部过渡为铜铅锌银硫化矿。本区金铜成矿地质条件较佳,矿化、异常显示良好,具有一定的找矿潜力。

(4)吉山韧性剪切带型金矿成矿远景区

预测区处在双旗山矿田南段,本区成矿地质条件与双旗山外围预测区相似,Au、Cu、Pb、Zn、Ag等异常面积大,浓度高,套合好,具有明显的浓集中心和梯度变化。在异常区内已发现了金矿体,表明异常为矿致异常,具有较好的找矿前景。

(5)青溪金多金属矿成矿远景区

预测区位于北西向祭坑-淳湖断裂带与北东向清溪-七官场断裂交汇部位,青溪“天窗”内。“天窗”周边分布中生代火山岩,“天窗”内出露地层为中上元古界龙北溪组变质岩、栖霞组灰岩、硅质岩和二叠系细碎屑岩,栖霞组灰岩和隐伏的中上元古界东岩组为主要含矿层位。区内发育北西向、北东向及近南北向断裂。本区有金、铅锌矿的成矿地质条件,黄金重砂异常规模大,并发现2处砂金矿点,地质工作程度低,有一定的找矿潜力。

6 结语

本文在总结双旗山金矿成矿地质特征、控矿因素、矿体赋存规律的基础上,总结了该矿床的成矿模式,提出了开展本类型矿床找矿的标志,并充分利用相关的地、物、化等资料,进行金矿成矿预测,对双旗山金矿的深边部找矿前景进行分析,圈定了5个成矿远景区。

(1)系统总结了双旗山金矿的成矿地质特征,对韧脆性剪切带分布规模、形态、产状进行了详细的剖析,建立了层控韧脆性剪切带型金矿典型矿床的找矿模式,提出了层控韧脆性剪切带型金矿是本区找金的主攻类型;

(2)研究了脆韧性剪切带对金矿的控制作用。在成矿物质来源方面,韧脆性剪切带及其上下围岩的原岩为大岭组含矿岩系的重要组成部分;在时间上,韧脆性剪切带的形成和发展与成矿作用有密切关系,晋宁期变质作用金矿化初步富集,加里东期岩浆侵入作用局部富集成矿,空间上,二者紧密共生,反映韧脆性剪切带对金矿体的形态、产状和空间分布的控制;

(3)通过成矿地质背景研究、典型矿床和区域成矿规律研究,对区内物探、化探、自然重砂等综合信息分析,并进行成矿预测,圈定5个成矿远景区;

(4)本次研究是基于当前矿床地质最新认识,并利用综合信息预测方法,开展成矿预测,这与当前开展全国重要矿产资源潜力预测评价采用的矿床模型综合地质信息预测方法体系基本一致,圈定的成矿远景区,有较可靠的成矿地质基础,为今后矿产勘查提供了找矿方向,但对各区内远景资源储量进行定量估算,还需作进一步的研究。

致谢 此文是本人在矿区长期工作过程中形成的一些认识,并利用矿区资料和前人研究成果加以归纳和总结,文章成文后经陈郑辉博士审阅,并提出了许多宝贵的修改意见,在此深表感谢。

[注释]

① 福建省闽西地质大队.1998.福建省尤溪县双旗山金矿区肖坂矿段普查报告

② 福建省区域地质调查大队.1991.1∶50000街面、中仙幅区域地质调查报告

③ 吴建设.2002.福建尤溪肖坂金矿田控矿构造特征及成矿预测研究

④ 福建省闽西地质大队.2004.福建闽中铜金铅锌银多金属矿评价成果报告

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Study on Prediction ofM ineralization at the Depth and Edge of the Shuangqi Shan
Gold Geposit,Fujian Province

L INan-sheng
(W estern Fujian Geologic B rigade of Fujian Province,Sanm ing 365001)

Abstract:The Shuangqi Shan ore deposit,a ductile shearing zone type gold deposit located in the gold metallogenic prospective region of theWuyimetallogenic belt,occurs in themetamorphic rock of the Daling formation ofmiddle Proterozoic in a layeringor layer-like manner.Through the study on metallogenic geological background,geological features of typical ore deposits and regional metallogenic geological conditions,a metallogenic model has been established by combining the comprehensive infor mation of geophysical,geochemical exploration and natural heavy concentrate,relationship between regionalmetallogenic geology and mineralization and the time-space evolvement regularity.Using the comprehensive information-based prediction method,this paper determines five prospective areas of favorable mineralization,such as the Shuanqi Shan,Yangmei,Qing Shan and Qingxi, etc.,and suggests the ore-search.direction and targets for the future survey efforts in this region.

gold deposit,feature of ore deposit,metallogenic prediction,Shuangqi Shan of Fujian

book=9,ebook=597

P612

A

0495-5331(2010)05-0788-10

2010-03-11;

2010-08-03;[责任编辑]郑 杰。

中央补助地质勘查项目(编号:闽20091237)资助。

李南生(1973年-),男,地矿工程师,综合地质专业,长期从事矿产勘查和研究工作,Email:menghu11@126.com。