湖北省鄂东地区金井咀矽卡岩型金矿地质特征及其成因

2012-01-25阮启林杨伟卫柯于富范中林

中国矿业 2012年4期

陈文,阮启林,杨伟卫,李均,柯于富，范中林，翟思

(湖北省鄂东南地质大队，湖北黄石 435100)

湖北省鄂东地区金井咀矽卡岩型金矿处于长江中下游，是我国重要的成矿带之一。区内出露地层较齐全，地质构造复杂，岩浆岩活动频繁，中酸性侵入岩发育成矿条件有利，并且矿种类型比较多，铜、铁、金等多金属矿产，石灰石、天青石、大理岩等非金属矿产均很丰富，是长江中下游成矿带的重要组成部分，也是湖北省最主要的矿产地。

1 地质背景

金井咀矿区位于湖北省东南部黄石市，长江中游南岸，距离大冶市区南东约2km，行政区隶属大冶市金湖街道办事处管辖。区域上大地构造位置属扬子准地台下扬子台褶带西端Ⅳ级构造单元-大冶凹褶带束。该单元是以北西向襄阳-广济断裂、北东向梁子湖断裂和东西向的鸡笼山-高桥断裂所围限的三角地块。矿区位于大冶凹褶断束中之Ⅴ级构造单元大冶复式向斜南翼,阳新侵入体西北部北缘外侧。矿区南部为近东西向的线性褶皱和压性断裂组成的一系列挤压构造。参与褶皱最新地层为下三叠统大冶群。褶皱向斜开阔，而背斜紧密，背斜北翼多向北倒转而向南倾斜。北部构造线北西西向，为一系列不连续的背斜及向斜组成。由于北北东向构造的影响，局部产生北北东向横跨褶皱。北北东向、北西西向、北东向断裂发育，断裂凹陷而形成的“中生代断陷盆地”沉积了中上三叠统至第四系的较新地层。因此，北部为盖层褶皱的相对凹陷区[1]。

图1 鄂东地区地质构造略图

2 金井咀金矿矿床特征

2.1 矿石结构构造特征

矿区矿石结构主要有四种：①半自形-自形粒状结构，主要见于磁铁矿、磁黄铁矿、早期黄铁矿及极个别的自然金中。 ②他形粒状结构，主要由黄铜矿、斑铜矿、晚期黄铁矿、碲铅矿、方铅矿等矿物组成，大多数自然金亦呈他形粒状结构。③胶状结构，主要见于胶状黄铁矿和赤(褐)铁矿中，有时形成胶状球粒或胶状环带。④交代熔蚀结构，主要见于晚期黄铁矿被碲铅矿交代，或磁黄铁矿被白铁矿交代。

矿区矿石构造主要有浸染状构造、脉状构造、致密块状构造和角砾状构造四种，以前两种构造为主，后两种构造仅局部见及。浸染状构造为矿石中最常见，分布最广泛的一种构造。由黄铁矿、白铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿、斑铜矿、碲铅矿和自然金等呈稀疏浸染分布于脉石中；局部地方可见稠密浸染状形成的大、小不等的斑点团块分布。脉状构造黄铁矿、黄铜矿、斑铜矿和碲铅矿等金属硫化物集合体呈脉状分布于脉石中，该构造在矿石中常见，分布也广，常与浸染状构造共同组成浸染-细网脉浸染状构造。

2.2 接触变质作用及围岩蚀变

2.2.1 接触变质作用

矿区内的碳酸盐地层，由于受岩浆岩热液作用，大理岩化、白云岩化普遍。岩石中的方解石、白云石均发生重结晶作用。岩石结构为细-中粒结构，接触带部位局部为粗粒花岗变晶结构。三叠系下统大冶组第三段薄至中厚层灰岩中所夹泥质、钙质条带部分蚀变为矽卡岩。在正接触带上，局部形成石榴石(25%～77%)、透辉石(20%～50%)矽卡岩。在外接触带，局部形成石榴石、透辉石化大理岩；在内接触带，局部形成几米至几十米厚的矽卡岩化闪长岩。

2.2.2 围岩蚀变

在岩体内表现较强的蚀变现象主要有硅化、碳酸盐化、高岭石化、矽卡岩化、钠化、次为钾化、蛇纹石化、纤闪石化、绢云母化、白云母化、透闪石化等。其中硅化、高岭石化、钠化、碳酸盐化、矽卡岩化与金矿化关系密切。

硅化：岩体内大致可分为两期。第一期，硅质交代长石，局部形成团块状、粗脉状、小透镜体状石英；第二期，硅质呈细脉状、小团块状、乳滴状产出，自然金就赋存在石英周边或裂隙面上。

高岭石化：普遍表现为长石受氧化及蚀变作用变成高岭土。

钠化：表现为次生钠长石呈环状或多个小形环沿原生钠长石大环周边分布。钠化作用使金从闪长岩内活化。

碳酸盐化：在岩体内部节理、裂隙中较为发育，次生方解石多呈薄膜状、脉状、细脉状、团块状小透镜状产出。蚀变强烈部位，金矿化富集程度也较高。

矽卡岩化：岩体内局部有几米到十几米厚的透辉石、石榴石矽卡岩化闪长岩，局部也形成矽卡岩。这种蚀变作用与金矿富集也有一定关系。

3 矿床成因及找矿标志

3.1 矿床成因

3.1.1 成矿条件分析

金井咀矿床受地质构造、岩浆岩、围岩等条件控制。其中构造是控制矿体的主导因素，岩浆岩是成矿作用的前提，碳酸盐类围岩是形成金矿体的重要条件。根据金井咀矿床各矿体赋存部位，金井咀矿床的矿体明显位于两个不同的地质部位，矿体位于接触带附近，接触交代作用明显，矿石类型复杂，既有含金岩浆岩，又有含金矽卡岩，还有含金大理岩，顶底板围岩和矿石中矽卡岩化强，矿体形态、产状受接触构造制约。成矿控制因素为接触带控矿，其他矿体产在岩体内部，呈脉状产出，矿体裂隙控矿，矿体内部及其顶、底板近矿围岩中硅化、绿泥石化、绢云母化、赤铁矿化、碳酸盐化以及钠化现象明显，岩浆期后低温热液蚀变则是重要的成矿因素。

3.1.1.1 构造控制条件

1)侵入接触构造。为A号矿体的主要储矿构造。接触带的产状直接控制矿体的形态、规模。产状平直而变化小，矿体形态简单而规模小，产状由陡变缓或由缓变陡，矿体形态相对复杂而规模相对较大。接触交代作用与矿体规模、矿化强度有一定关系，交代作用强，矿体规模大、矿化作用强，交代作用弱矿化亦弱。

2)岩浆岩裂隙构造。是除A号等矿体外，岩体内其他矿体的主要储矿构造。由于闪长岩体的冷凝收缩在岩体内形成裂隙,伴随着同期闪长斑岩岩脉的侵入,矿液沿裂隙充填交代而形成规模不大，主要位于岩体中的矿体。

3.1.1.2 岩浆岩控制条件

1)岩浆岩与矿体空间分布关系。A号矿体位于闪长岩与下三叠统大冶组碳酸盐岩的内外接触带且大部分在岩体内，极少部分在外接触带中。其他矿体位于岩体内,岩浆岩是其直接的围岩。

2)岩浆岩的岩类和化学特征与成矿关系。矿区中岩浆岩均为硅饱和、低铁镁、岩石适度富碱为特征，查氏特征值中S值为65.61～67.25，a值为14.24～15.64，b值为13.20～15.01，Na2O/K2O为1.36～1.34。与鄂东南及长江中下游总结的岩浆岩成分特征除Na2O/K2O稍许偏低外[3]，其他基本一致(表1)。

3)岩浆岩成矿元素的丰度与成矿关系。金井咀含矿岩体的成矿元素Au、Sb、Cu、Ag、Mo、Pb、Zn、Ba等元素的平均含量均高于地壳丰度值。其中，高于地壳丰度值在50倍以上元素有As，15倍的有Au，8倍有Sb，2.5倍的有Cu、Ag，1～2倍的有Pb、Zn、Mo、Ba等。矿区闪长岩含金量是世界闪长岩含金量的11～31倍；蚀变闪长岩是世界闪长岩含金量的5～80倍；破碎蚀变闪长岩含金量是世界闪长岩的219倍之多，说明闪长岩与成矿作用有一定的内在联系。各种闪长岩的离差值、变化系数均较大，尤以闪长岩的变化系数最大，有利于金矿的富集。

表1 金井咀与鄂东南及长江中下游的矿床岩浆岩对照表

3.1.1.3 围岩控制条件

金矿体围岩为下三叠统大冶组第三岩性段碳酸盐岩，岩石富含钙，泥钙质条带发育，化学性质活泼有利于交代，含矿岩浆岩与其接触交代，形成矽卡岩，与矿化关系密切。其他矿体围岩就是含矿母岩，与矿化关系更是密不可分。

3.1.2 成矿作用

3.1.2.1 成矿期成矿阶段的划分

矿区所见矿物有38种，是在相同的地质背景下和同一成矿作用不同期次不同阶段的产物，据其矿物组合矿石组构特征和矽卡岩矿床特征[4-5]，将矿床成矿作用的过程划分三个成矿期、五个成矿阶段。

1)矽卡岩期。矽卡岩期分为干矽卡岩阶段和湿矽卡岩一氧化物阶段。

干矽卡岩阶段。指闪长岩侵入于下三叠统碳酸盐岩时,发生接触变质交代作用,形成石榴石、透辉石、柱石等无水硅酸盐矿物。

湿矽卡岩-氧化物阶段。随着温度的降低，结晶作用进入了湿矽卡岩-氧化物阶段，结晶出透闪石、阳起石、角闪石等含水硅酸盐矿物和磁铁矿、赤铁矿等氧化物。该阶段形成的矿物对干矽卡岩阶段形成的无水硅酸盐矿物具交代作用。此阶段晚期黄铁矿、自然金、银金矿、黄铜矿、斑铜矿、闪锌矿、方铅矿、绢云母等矿物开始晶出。

2)硫化物-碳酸盐期。硫化物-碳酸盐期分为高中温热液阶段、中低温热液阶段、表生期(阶段)。

高中温热液阶段。黄铁矿、黄铜矿等硫化物晶出的主要阶段，形成的矿物有为黄铁矿、磁黄铁矿、白铁矿、胶黄铁矿、石英、自然金、银金矿、黄铜矿、斑铜矿、闪锌矿、方铅矿、绢云母、绿泥石等。见有黄铜矿、黄铁矿、自然金等矿物充填交代在早期形成的石榴石、透辉石、磁铁矿、赤铁矿等矿物颗粒间隙。

中低温热液阶段。随着温度的不断降低，大量硫化物沉淀后，成矿溶液相对富金，充填在岩体裂隙中，形成岩体中矿体，形成的矿物除金矿物外，主要有方解石、绿泥石、碲铋矿、碲铅矿。黄铁矿、闪锌矿等。晚期出现蓝辉铜矿。主要沿早期矿物裂隙充填交代。

表生期(阶段)。主要指成矿期后地表水对浅部矿体的氧化淋滤作用。表现为磁铁矿氧化为褐铁矿，铜矿物变化为铜蓝，中长石风化为高岭石。

综上所述，成矿作用开始于矽卡岩期的湿矽卡岩-氧化物阶段，金矿化主要形成于硫化物-碳酸盐期的高中温热液阶段，一直延续至中低温热液阶段。

3.1.2.2 矿床成因

金井咀金矿床的主要矿体A号矿体赋存在闪长岩与下三叠统碳酸盐岩的侵入接触带，经接触交代作用形成的矽卡岩及附近的矽卡岩化岩石中，矿体形态、产状等严格受接触带控制，属于接触交代成矿作用的产物。其他矿体赋存在岩体内的裂隙构造中，硅化、黄铁矿化等热液蚀变作用强烈，属于热液充填交代成矿作用之产物。结合前人研究和矿区地质[6]，笔者认为金井咀金矿床的成因类型为接触交代-热液型金矿,成矿模式见图2。