广西金牙金矿载金硫化物化学成分特征及其对成矿物源的指示
2015-04-17李院强庞保成吕嘉文刘奕志李培荣周业泉蒋新红
李院强,庞保成,2,吕嘉文,刘奕志,2,李培荣,周业泉,蒋新红,刘 旭
(1.桂林理工大学地球科学学院,广西桂林541004;2.广西隐伏金属矿产勘查重点实验室,广西桂林541004)
广西金牙金矿载金硫化物化学成分特征及其对成矿物源的指示
李院强1,庞保成1,2,吕嘉文1,刘奕志1,2,李培荣1,周业泉1,蒋新红1,刘 旭1
(1.桂林理工大学地球科学学院,广西桂林541004;2.广西隐伏金属矿产勘查重点实验室,广西桂林541004)
金牙金矿是桂西北地区最早发现、也是国内较典型的卡林型金矿之一,矿体受桂西—百色断褶带北东侧近南北向次级断裂控制,赋存于三叠系百逢组细砂—粉砂岩、泥质粉砂岩中。地质、岩相学和载金硫化物电子探针分析研究表明,金牙金矿至少发育两个阶段的热液矿物组合,多数热液矿物具有多世代的特征;黄铁矿和毒砂中As与S呈负相关关系,Au与As相关关系不明显,但不同阶段的黄铁矿Au与As表现出一定的规律性,沉积期大部分测试点Au、As含量较低,成岩期Au、As含量明显升高;成矿期各阶段热液黄铁矿均含有较高Au、As含量;其包裹的交代残余黄铁矿中Au、As变化较大,这可能是由于受后期热液作用使Au、As发生了活化迁移的结果。黄铁矿Co、Ni分析表明,矿石中黄铁矿主要为热液成因,围岩中黄铁矿主要为沉积成因,蚀变围岩中黄铁矿两种成因兼有;环带状黄铁矿核部(Py2?)既有沉积成因又有热液成因特征,可能是由于沉积成岩期的沉积成因型黄铁矿受后期热液作用叠加改造变化的结果;其Au、As含量均低于中部和边部,推断认为可能是由于沉积—成岩阶段的黄铁矿在后期构造或热液作用过程中,将其Au、As熔解并搬运、迁移,使核部表现出Au、As含量降低的现象。新鲜围岩中黄铁矿和毒砂均含有一定量的Au,且成矿热液的S来自其流经地层中的S,推断成矿物质可能主要来源于围岩地层。矿区内虽未发现岩浆岩,而据前人分析不排除有含Au质岩浆岩沿深大断裂上升迁移贡献金源的可能性,但岩浆岩是否参与成矿,有待我们进一步研究。根据以上分析,推断成矿作用可能主要分为三个阶段:沉积成岩期Au预富集→成矿期萃取先期富集成矿物质形成含矿流体上升迁移,在有利的场所卸载成矿并使围岩矿化蚀变→成矿期后受风化和淋滤作用形成氧化矿石。
载金硫化物;化学成分;成矿物源;金牙金矿;广西
卡林型金矿作为重要金矿类型之一,受到国内外学者广泛关注。对于其成矿物质的来源是目前研究中存在分歧的问题之一,主要包括来源于沉积岩地层和深部岩浆两个方面[1-15]。卡林型金矿载金硫化物主要为黄铁矿、毒砂等热液矿物,对黄铁矿和毒砂的化学成分特征进行分析对比研究,有助于探讨其成矿物质的来源。
金牙金矿位于广西凤山县金牙乡境内,该矿床发现于1985年,是桂西北地区最早发现的卡林型金矿之一,也是国内比较典型的卡林型金矿之一。前人对于该矿床成矿物质来源的研究主要得出两个方面的结论:成矿物质来源于地层[3,8,11,16-19]和与深部岩浆岩有关[9]。本文以最近野外工作为基础,通过对矿石和围岩中毒砂、黄铁矿显微结构构造及化学成分特征进行分析,结合前人研究成果,探讨矿床中成矿物质的来源,旨在为卡林型金矿矿床成因研究提供新的证据。
1 矿床地质特征
金牙矿区大地构造位置位于南华准地台西南部右江再生地槽桂西—百色断褶带北东侧,凌云隆起区东侧边缘、巴合背斜东翼金牙鼻状构造倾伏端。出露地层主要有二叠系浅灰色灰岩、白云质灰岩;三叠系深灰色灰岩、泥岩、粉砂—细砂岩、泥质粉砂岩和粉砂质泥岩。区内构造发育,以断裂为主,主构造方向为北北西向。褶皱主要为巴沙—东王背斜、巴啄—林劳向斜及一系列近南北走向的小褶皱。断裂主要包括区域性大断裂(F1、F2)、近南北向断裂(F3、F4、F5、F6、F9及剪切破碎带)、近东西向断裂F7及层间破碎带。区内无岩浆岩出露,仅局部有火山碎屑沉积岩出露。
矿体均产于F1与F2两条主断裂间近南北向的次级断裂、裂隙中,受断裂构造控制明显(图1)。矿化带总体呈近南北向展布,具有工业价值的矿体有25个(部分为盲矿体),可分为那元和内郎两个矿段,10号矿体分布于内郎矿段,其余分布于那元矿段。矿体形态主要为脉状、似层状、透镜状,赋矿层位为中三叠统百逢组地层。矿石类型主要包括原生矿石和氧化矿石,其中以原生矿石为主。矿石品位为0.11~37.92g/t,平均品位为3.24~6.86g/t。
矿石主要为硅化粉砂岩、泥岩、细砂—粉砂岩、泥质粉砂岩。矿石结构主要为细粒碎屑结构、压碎
结构、自形—半自形粒状结构等。矿石构造主要为层状构造、角砾状构造、浸染状构造、条带状构造等。矿石矿物主要为黄铁矿、毒砂、自然金,次要矿物为闪锌矿、白铁矿、黄铜矿、雄黄、雌黄等,脉石矿物主要为石英、水云母、方解石、白云母及绿泥石等。金矿物以自然金为主,呈微—超微粒存在于矿石中,载金矿物主要为毒砂、黄铁矿。热液蚀变主要有黄铁矿化、毒砂化、硅化、碳酸盐化、叶蜡石化、高岭石化、绢云母化等,蚀变一般无分带性;其中硅化、黄铁矿化、毒砂化与成矿关系密切,硅化—黄铁矿化—毒砂化蚀变组合含金性最好。
图1 金牙金矿地质简图(据文献1修编)Fig.1 Geologic sketch of Jinya Gold Deposit(modified after reference 1)
2 样品采集及分析方法
本次研究样品主要采集于金牙金矿那元矿段和内郎矿段,样品主要包括金矿石、矿化蚀变围岩(细砂岩、粉砂岩及泥质粉砂岩)、围岩(粉砂岩和片岩)。样品简要特征及采样位置见表1。
表1 金牙矿区样品简要特征及采样位置Table 1 Sample location and simple description of Jinya Gold Deposit
样品处理及分析方法:将岩矿石样品整理,磨制成标准光片、探针片。在详细的岩相学观察和背散射电子影像分析的基础上,选择有代表性的样品进行电子探针分析。分析测试在桂林理工大学广西隐伏金属矿产勘查重点实验室电子探针室完成,仪器型号为JEOL JXA-8230,测试条件设定为加速电压20kV,电流30nA,束斑直径1μm。
3 热液矿物显微结构及共生组合
在系统的光学显微镜、阴极发光显微镜等观察基础上,结合前人成果分析研究[17]表明,金牙金矿矿石中出现的矿物主要有毒砂、黄铁矿、白铁矿、闪锌矿、方铅矿、黄铜矿、黝铜矿、雌黄、雄黄、辰砂、辉锑矿、褐铁矿、石英、方解石、白云石、铁白云石、水云母、高岭石、蒙脱石、绿泥石等,其中多数矿物具有多个世代。与金矿关系比较密切的热液矿物主要有毒砂、黄铁矿、石英、碳酸盐矿物、雄黄(雌黄),主要载金硫化物为黄铁矿和毒砂。
黄铁矿:矿体和围岩中均可见大量黄铁矿。新鲜围岩和部分蚀变较弱围岩中黄铁矿主要为半自形—他形、草莓状、莓球状(图2a-b),蚀变较强围岩和矿石中黄铁矿主要呈自形—半自形立方体、五角十二面体、八面体(图2c-g),矿石中黄铁矿可见明显的砷环带(图2d-f),砷环带是主要赋铜部位。围岩和蚀变围岩中黄铁矿主要呈浸染状、星点状分布于粉砂岩、泥质粉砂岩中,特别是含碳质围岩中黄铁矿含量明显增多。矿石中黄铁矿主要呈浸染状、细脉状、团块状分布,部分与毒砂共生。根据其产出特征及与其他矿物的共生以及穿插关系,结合前人分析研究成果[20-21],表明其可分为沉积成岩期和成矿期2个期次,至少包含4个世代(图2a、d):沉积期草莓状黄铁矿(Py1)、成岩期半自形—他形黄铁矿(Py2)、成矿早阶段黄铁矿(Py3)、成矿晚阶段黄铁矿(Py4)。
图2 金牙金矿黄铁矿及毒砂矿物显微构造Fig.2 Microstructure of pyrite and arsenopyrite from Jinya Gold Deposit
毒砂:主要分布于矿体中,围岩中含量较少,只在部分蚀变围岩中可见。矿石与围岩晶型类似,主要为矛头状、针柱状、半自形—自形粒状、菱面状(图2c、e-i),呈星点状、浸染状、团块状、放射状集合体分布(图2i),矿石中可见部分被黄铁矿包裹或围绕黄铁矿分布,矿石中毒砂含量明显增多。根据其产出特征及与其他矿物的共生以及穿插关系,结合前人分析研究成果[20-21],表明其至少包含3个世代:第一世代毒砂(Apy1)包裹于成矿期早阶段热液黄铁矿(Py3)中(图2d),第二世代毒砂(Apy2)包裹于成矿期晚阶段热液黄铁矿(Py4)中(图2f-g),第三世代毒砂(Apy3)熔蚀交代成矿期晚阶段热液黄铁矿(Py4)(图2g)。其中Apy1、Apy2主要形成于成矿早阶段,Apy3主要形成于成矿晚阶段。
石英:主要呈脉状、细脉状、网脉状及团块状,部分可见晶洞。为矿区最主要的脉石矿物,可分为成岩期和热液期两种。根据其产出特征及与其他矿物的共生以及穿插关系,结合前人分析研究成果[20-21],表明至少可分为2个阶段。
碳酸盐矿物:热液碳酸盐矿物主要形成于成矿晚阶段,主要包括方解石、白云石和铁白云石,多呈细脉状、网脉状、团块状或分散粒状产出。前人研究表明,热液碳酸盐矿物均含有少量金[20]。
雄黄(雌黄):主要沿石英及泥质粉砂岩裂隙充填,形成于成矿晚阶段。
根据矿床地质特征、矿物共生组合、矿石结构构造及矿化期次,及结合前人分析研究成果[22],划分了金牙金矿矿化阶段与矿物生产顺序(表2)。金牙金矿矿物的形成可划分为成矿前、成矿期、成矿后,其中成矿期可划分为早、晚两个阶段,其主要矿物组合分别为:①石英—黄铁矿—毒砂;②石英—黄铁矿—毒砂—碳酸盐—雄黄(雌黄)。
表2 金牙金矿矿物生成顺序Table 2 Mineral formation sequence of Jinya Gold Deposit
4 黄铁矿和毒砂化学成分特征
本次研究对象主要为矿石和围岩中的黄铁矿、毒砂。黄铁矿包括成岩期和成矿期两种,成矿期又分为各个阶段,毒砂形成于成矿期各阶段。本次研究利用电子探针分析了黄铁矿和毒砂中的Fe、S、As、Au、Co、Ni、Ag、Cu、Pb、Zn、Hg、Bi、Sb、Se、Te的含量。共获得分析数据162个,其中黄铁矿132个、毒砂30个。在各类黄铁矿成分数据中,除主量元素Fe、S以外,其他微量元素均有部分样品低于检测限;在各类毒砂成分数据中,除主量元素Fe、As、S以外,其他微量元素均有部分样品低于检测限。
前人分析表明,金牙金矿的Au主要以显微、超显微机械混入的形式赋存于载金矿物中[20,22]。通过金牙金矿电子探针测试分析数据及对典型矿物做面扫面分析表明,Au在黄铁矿和毒砂中分布极不均匀,随机性较大,部分测试点含Au量较高,部分测试点几乎不含Au,这可能与黄铁矿和毒砂中Au可能主要是以显微、超显微自然金形式存在有关。
图3 金牙金矿黄铁矿(a、b)和毒砂(c、d)w(As)-w(S)关系图和w(Au)-w(As)关系图Fig.3w(As)-w(S)diagram andw(Au)-w(As)diagram of pyrites(a、b)and arsenopyrites(c、d)from Jinya Gold Deposit
通过黄铁矿w(As)-w(S)关系图(图3a)和典型环带状黄铁矿面扫面分析可以看出,黄铁矿中As与S呈明显的负相关关系,说明黄铁矿在形成过程中As主要是替代S。w(Au)-w(As)关系图(图3b)表明,黄铁矿中Au与As相关关系不明显,但在一定的范围内Au随As含量增加而增加,但当As超过一定含量时,Au含量反而降低;这与前人对桂西北明山金矿黄铁矿Au与As关系研究成果相同[15],没有呈现国外卡林型金矿黄铁矿中Au与As的正相关关系[23]。此外,分析结果表明,黄铁矿中的Au与Ag、Cu、Zn、Hg、Te等元素没有明显的相关性。
通过黄铁矿w(As)-w(S)关系图(图3c)可以看出,毒砂中As与S总体上呈负相关关系,表明毒砂在形成过程中As与S呈现相互替代关系。毒砂w(Au)-w(As)关系图(图3d)中Au与As关系图中的点较分散,相关关系不明显;但在一定范围内,Au与As可呈正相关关系。毒砂中Au含量明显比黄铁矿中高。对毒砂中的Au与Ag、Cu、Zn、Hg、Te分析表明,相互之间相关性不明显。
金牙金矿不同阶段黄铁矿Au与As表现出一定的规律性(表3)。沉积期黄铁矿大部分测试点As含量较低,其Au含量也较低,部分测试点不含Au;成岩期黄铁矿中Au含量明显升高,As含量也比Py1明显升高。成矿期各阶段热液黄铁矿均含有较高含量的Au和As,其中:早阶段黄铁矿As最高可达7.68%,Au最高可达0.167%;晚阶段黄铁矿As含量略为降低,最高可达6.59%,Au含量也明显降低,最高可达0.088%。根据平均值可以看出:沉积期草莓状黄铁矿Au含量较低,成岩期黄铁矿Au含量较高,但两种黄铁矿As含量均不高;成矿期黄铁矿Au、As含量均较高,Au、As含量由早阶段到晚阶段逐渐降低。成矿期黄铁矿中包裹的交代残余黄铁矿As含量变化较大,为0.11%~9.16%,Au平均含量为0.016%,这可能是由于部分测试点受后期热液作用,其中的Au、As等元素发生了活化迁移的结果。
表3 金牙金矿不同时代黄铁矿Au与As的质量分数表Table 3 Au and As content in different generation pyrites from Jinya Gold Deposit
5 讨论
5.1 黄铁矿成因探讨
黄铁矿由于形成地质背景条件不一样,其所含Co、Ni的量及w(Co)/w(Ni)值有一定的差异。许多研究者用w(Co)/w(Ni)值来探讨黄铁矿的形成环境和矿床成因[24-25]。w(Co)/w(Ni)值小于1,且数据标准差比较小的黄铁矿通常是沉积成因,而且Co、Ni含量低也是这种黄铁矿的特征之一。相反,w(Co)/w(Ni)值大于1且数值变化比较大,则通常是热液成因[26]。
图4 金牙金矿黄铁矿w(Co)-w(Ni)关系图(底图据参考文献[27])Fig.4 Correlation ofw(Co)-w(Ni)in pyrites from Jinya Gold Deposit(after reference[27])
根据Co、Ni分析数据及黄铁矿w(Co)-w(Ni)关系图(图4)可以看出:沉积期(Py1)和成岩期(Py2)黄铁矿大部分点落在沉积和沉积改造区,总体上表现为沉积成岩的特征,与前人对该地区黄铁矿内核多为沉积成因的认识相吻合[28-30];环带状黄铁矿核部(Py2?)既有部分落在岩浆与热液区,又有部分落在沉积和沉积改造区,表现为既有沉积成因又有热液成因特征;成矿期各阶段(Py3、Py4)黄铁矿大部分落在岩浆与热液区,总体表现为热液成因。表明矿石中黄铁矿主要为热液成因,围岩中黄铁矿主要为沉积成因,蚀变围岩中既有沉积成因又有热液成因。Co、Ni分析表明,金牙金矿黄铁矿的期次划分总体来说是合理的。环带状黄铁矿核部(Py2?)既有沉积成因又有热液成因特征,其部分测试点w(Co)/w(Ni)值大于1,这些点Fe、S含量均低于黄铁矿理论值,表现出Fe、S亏损的特征,这可能是由于成岩期形成的沉积成因型黄铁矿受后期热液作用叠加改造发生改变的结果,因而核部兼具沉积成因和热液成因的特征。
5.2 成矿物质来源分析
通过对沉积成岩期黄铁矿分析测试,发现其黄铁矿均含有一定量的Au,成岩期Au含量较高(表3),表明在沉积成岩过程中黄铁矿就具有一定的Au的初始富集;虽然其Au含量不是很高,但三叠系岩层较厚(在滇黔桂地区其厚度一般在2km以上,最大厚度达6km),说明地层具有为成矿过程提供Au的可能性。金牙金矿近矿围岩中多阶段黄铁矿进行分析测试(表3)表明:成矿期黄铁矿中包裹的交代残余黄铁矿(Py2?)的Au、As含量均低于中部(Py3)和边部(Py4),而Py2?主要是由沉积—成岩阶段黄铁矿被成矿期黄铁矿包裹形成,推断认为有可能是由于沉积—成岩阶段的黄铁矿在后期构造或热液作用过程中,将其Au、As熔解并搬运、迁移,致使核部沉积—成岩成因的黄铁矿中表现出Au、As含量降低的现象(图5)。前人分析表明:矿石中的S主要来自地层中的黄铁矿,即金矿床成矿热液中的S来自其流经地层中的S,且主要是百逢组地层[8,19,31]。以上分析表明,金牙金矿成矿物质来源可能主要为围岩地层,且主要为三叠系百逢组地层。该结论与前人对金牙金矿金来源分析结果相同[8,16,19,32]。
图5 金牙金矿近矿围岩中多阶段黄铁矿(Py2?、Py3、Py4)中Au、As质量分数Fig.5 Content of Au and As in multi-stage pyrites(Py2?、Py3、Py4)from wall rock nearby orebody in Jinya Gold Deposit
近年来国内外均有学者指出卡林型金矿物源与岩浆岩之间具有一定的相关性[4,8-9,10,12-14],特别是Ressel et al(2006)和Muntean et al(2011)提出卡林型金矿在美国卡林地区大规模集中出现,与岩浆岩具有密切的关系,通过对年龄及同位素数据分析研究表明,金主要来自于岩浆。在桂西北地区出露的岩浆岩主要有辉绿岩和石英斑岩,辉绿岩成岩年龄为257~140Ma[4,33],石英斑岩成岩年龄为96.5~95.5Ma[34-35]。前人获得该矿床绢云母Rb-Sr等时线年龄为206±12Ma,并认为其为金矿床早期同生热卤水矿化期成矿年龄[36];毒砂Re-Os等时线年龄为(206±22)Ma[15]。上述成矿年龄较该区卡林型金矿年龄(140~62Ma)[4]早一些,处于该区域岩浆岩成岩年龄(257~95Ma)范围内。虽然金牙金矿矿区内未发现岩浆岩,但据地球物理研究证实,该区域内有大规模隐伏岩体,并有相应的隐伏深断裂存在[37],有学者认为滇东—黔南地区部分金矿床与岩浆岩之间表现为密切的时空关系[38];且据Large et al[39]分析,岩浆侵入驱动的流体活动可使10km以上规模范围内的Au发生活化,完全可以汇集足量的Au,形成大型矿床。因此,金牙金矿成矿不排除有含Au质岩浆岩沿深大断裂上升迁移贡献金矿源的可能性,但是否有岩浆岩参与成矿,需要我们更进一步研究。
5.3 成矿作用过程浅析
通过对金牙金矿载金硫化物显微测试分析,结合矿床地质特征和前人对该矿区的研究资料,推断金牙金矿成矿作用主要可以分为三个阶段:
1)沉积成岩期成矿物质的预富集。该地区在中二叠系—下三叠系为弧后裂陷盆地阶段、中三叠系—上三叠系为弧后前陆盆地阶段[40-41]。这期间该地区为沉积速率很大的过补偿沉积,沉积了厚度大于5 000m的地层,沉积特点为厚度不大的韵律性杂砂岩与泥岩互层组成。在压实成岩过程中,硫酸盐还原细菌还原硫酸根离子产生HS-,而HS-将吸附于黏土矿物和有机质中的Au俘获出来,形成络阴离子。同时存在于泥岩中的水随压实排除逐渐向砂岩中迁移,在砂岩中向两侧迁移。以上分析与矿床砂岩中Au含量高于泥岩中Au含量的特点相符。由于物理化学条件的改变,黄铁矿发生沉淀,Au也随之包裹于黄铁矿中。新鲜围岩中黄铁矿电子探针分析具有一定含量的Au,表明Au可能正是在此过程中进行了预富集。
2)成矿期流体萃取早期富集的成矿物质,富含金质的含矿流体迁移富集卸载成矿。燕山期由于太平洋板块向西俯冲的远程效应,使印支期及以前形成的逆断层发生张裂,褶皱发生变形或断裂,为大气水向更深处下渗和成矿流体迁移创造了条件。金牙金矿成矿流体主要为同生热卤水、大气水和油田卤水[31,42],流体流动过程中,萃取出所流经岩石中的Au,特别是先期预富集的Au,形成富含金的成矿热液。环带状黄铁矿核部(Py2?)部分热液成因的黄铁矿含Au、As较低可能是由于被萃取的原因。在盆地地形驱动作用下,含矿流体沿复活的深大断裂及次级断裂破碎带等通道迁移上升。由于温度下降和物理化学条件的改变,含金络合物的稳定性被破坏,含矿流体在次级断裂及有利的岩性场所(泥质粉砂岩)发生矿质卸载成矿,并使围岩矿化蚀变。矿区矿体主要分布于次级断裂和泥质粉砂岩中,符合以上分析。
3)成矿期后矿体受风化和酸性淋滤作用形成氧化矿石。该阶段虽不是成矿阶段,但是对于形成高品位、易采选的氧化矿石具有重要意义。矿体形成后受构造挤压等作用抬升,上覆地层逐渐受风化剥蚀,使部分矿体出露或接近地表。由于矿体受构造破碎带控制明显,雨水易从构造破碎带下渗,而载金矿物主要为硫化物,在地表条件下极易氧化形成含硫的氧化物,含硫的氧化物遇水易形成硫酸,从而加速矿石的氧化和淋滤作用。金在氧化与酸淋滤过程中被褐铁矿及碳质等吸附,经过多次氧化和淋滤作用,使矿石变轻,氧化矿石中金的品位进一步提高,最终形成较高品位的褐铁矿化、黏土化矿石,矿床中氧化矿石含Au品位较高与此相符。某些富含有机质的矿石,由于有机质的吸附性,品位也较高,金牙金矿含碳质的矿石含有较高品位的Au正是作用过程的结果。
6 结论
通过对金牙金矿热液矿物黄铁矿和毒砂的岩相学和化学成分分析研究,结合矿床地质特征及前人研究成果,获得以下认识:
1)金牙金矿至少发育有两个阶段的热液矿物组合,多数热液矿物具有多世代的特点,其中黄铁矿至少有4个世代(2个世代为热液黄铁矿),毒砂至少有3个世代,石英至少有2个阶段。黄铁矿和毒砂中As与S呈相互替代关系;黄铁矿和毒砂中Au与As无明显的相关关系,但在一定范围内可呈正相关关系。
2)不同阶段的黄铁矿中的Au与As表现出一定的规律性,沉积期黄铁矿大部分测试点Au、As含量较低,成岩期黄铁矿中的Au、As含量明显升高;成矿期各阶段热液黄铁矿均含有较高的Au、As含量,Au、As含量由早阶段到晚阶段逐渐降低。成矿期黄铁矿中包裹的交代残余黄铁矿中的Au、As变化较大,这可能是部分测试点受后期热液作用,其中的Au、As等元素发生了活化迁移的结果。
3)黄铁矿Co、Ni分析结果表明,矿石中的黄铁矿主要为热液成因,围岩中黄铁矿主要为沉积成因,蚀变围岩中黄铁矿两种成因兼有。分析也说明,对金牙金矿黄铁矿的期次划分是合理的;环带状黄铁矿核部(Py2?)既有沉积成因又有热液成因特征,可能是由于沉积成岩期形成的沉积成因型黄铁矿受后期热液作用叠加改造发生改变的结果,因而核部兼具沉积成因和热液成因的特征。
4)成矿期黄铁矿中包裹的交代残余黄铁矿的Au、As含量均低于中部和边部,推断认为有可能是由于沉积—成岩阶段的黄铁矿在后期构造或热液作用过程中,将其Au、As熔解并搬运、迁移,致使核部的黄铁矿中表现出Au、As含量降低的现象;新鲜围岩中黄铁矿和毒砂均含有一定的Au,且金矿床成矿热液中的S来自其流经地层中的S,推断成矿物质可能主要来源于围岩地层。虽然矿区内未发现岩浆岩,而根据前人分析不排除有含Au质岩浆岩沿深大断裂上升迁移贡献金源的可能性,但是否有岩浆岩参与成矿,有待进一步研究。
5)推断金牙金矿成矿作用可能主要分为三个阶段:(1)新鲜围岩中黄铁矿具有一定含量的Au,表明Au可能正是在沉积成岩期进行了预富集;(2)在成矿期流体萃取先期富集的成矿物质形成含矿流体,沿深大断裂及断裂破碎带等通道上升迁移,在同沉积断裂、次级断裂及有利的岩性部位等场所卸载成矿,并使围岩矿化蚀变;(3)成矿期后矿体受风化和酸性淋滤作用形成氧化矿石。
[1]李文亢,姜信顺,具然弘,等.黔西南微细金矿床地质特征及成矿作用[C]//沈阳地质矿产研究所.中国金矿主要类型区域成矿条件文集(6):黔西南地区.北京:地质出版社,1989:1-81.
[2]国家辉,黄德保,施立达,等.桂西北超微粒浸染型金矿及其成矿和找矿模式[M].北京:地质出版社,1992.
[3]刘金钟,范德廉.桂西北中三叠统板纳组地层中金的分布及地质意义[J].地质与勘探,1993(12):17-23.
[4]胡瑞忠,苏文超,毕献武,等.滇黔桂三角区卡林型金矿床成矿热液一种可能的演化途径:年代学证据[J].矿物学报,1995,14(2):144-149.
[5]刘显凡,金景福,倪师军.滇黔桂卡林型金矿深部物源的稀土元素证据[J].成都理工学院学报,1996,23(4):25-30.
[6]朱赖民,金景福,何朋友.初论黔西南卡林型金矿深源流体成矿[J].矿物岩石地球化学通报,1997,16(3):173-177.
[7]苏文超,胡瑞忠,彭建堂,等.滇黔桂地区卡林型金矿床成矿物质来源的锶同位素证据[J].矿物学报,1998,18(3):359-362.
[8]祁士华,殷鸿福.广西金牙金矿金的来源探讨[J].地质科技情报,1999,18(2):53-56.
[9]国家辉.桂西北地区岩浆活动与超微粒型金矿化的关系[J].贵金属地质,2000,9(3):133-143.
[10]黄永全,崔永勤.广西凌云县明山金矿床岩浆岩与金矿化关系[J].广西地质,2001,14(4):22-28.
[11]庞保成,林畅松.右江盆地卡林型金矿成矿物质来源分析[J].地球学报,2002,23(6):547-552.
[12]Ressel M W,Henry C D.Igneous Geology of the Carlin Trend,Nevada:Development of the Eocene Plutonic Complex and Significance for Carlin-Type Gold Deposits[J].Economic Geology,2006,101:347-383.
[13]雷时斌,齐金忠,朝银银.甘肃阳山金矿带中酸性岩脉成岩年龄与成矿时代[J].矿床地质,2010,29(5):869-880.
[14]Muntean J L,Cline J S,Simon A C,et al.Magmatic–hydrothermal origin of Nevada’s Carlin-type gold deposits[J].Nature Geoscience,2011,4:122-127.
[15]庞保成,肖海,付伟,等.桂西北明山卡林型金矿床热液矿物的显微组构与化学成分特征及其对成矿作用的指示[J].吉林大学学报:地球科学版,2014,44(1):105-119.
[16]方耀奎.广西凤山金牙金矿床——我国独特的卡林型金矿床[J].广西地质,1992,5(2):41-48.
[17]方耀奎.广西凤山金牙金矿床黄铁矿的标型特征及其实际意义[J].矿物岩石,1992,12(2):7-16.
[18]李福春.广西金牙金矿床形成条件浅析[J].矿产与地质,1992,6(1):35-42.
[19]刘苏桥,陈懋弘,杨峰,等.广西金牙金矿毒砂Re-Os同位素测年和硫同位素示踪[J].桂林理工大学学报,2014,34(3):423-430.
[20]李福春,叶荣.金牙金矿载金矿物及金的赋存状态研究[J].矿产与地质,1996,55(5):300-305.
[21]张燕,王奖臻,李泽琴.广西金牙金矿床热液蚀变地质地球化学特征及与金矿化关系[J].河南师范大学学报:自然科学版,2012,40(5):90-94.
[22]李力.金牙金矿地质特征及金的赋存状态研究[J].沈阳黄金学院学报,1996,15(4):301-307.
[23]Reich M,Kesler S E,Utsunomiya S,et al.Solubility of Gold in Arsenian Pyrite[J].Geochimica et Cosmochimica Acta,2005,69(11):2781-2796.
[24]Loftus H G,Solomon M.Cobalt,Nickel and Selenium in sulphides as indicators of ore genesis[J].Mineralium Deposita,1967(2):228-242.
[25]Raymond O L.Pyrite composition and ore genesis in the Prince Lyell copper deposit,Mt Lyell mineral field,western-Tasmania,Australia[J].Ore Geology Reviews,1996,10(3-6):231-250.
[26]Bralia A,Sabatini G,Troja F.Revaluation of the Co/Ni ratio in pyrite as geochemical tool in ore genesis problems-Evidences from Southern Tuscany pyretic deposits[J].Mineralium Deposita,1979,14(3):353-374.
[27]路远发.GeoKit:一个用VBA构建的地球化学工具软件包[J].地球化学,2004,33(5):459-464.
[28]陈懋弘,毛景文,陈振宇,等.滇黔桂“金三角”卡林型金矿含砷黄铁矿和毒砂的矿物学研究[J].矿床地质,2009,28(5):539-557.
[29]张立中,曹新志.贵州水银洞金矿床黄铁矿标型特征[J].地质找矿论丛,2010,25(2):101-106.
[30]刘远栋,庞保成,张建芳,等.桂西北世加金矿黄铁矿微量元素地球化学研究[J].地质与勘探,2013,49(3):475-483.
[31]李泽琴,陈尚迪,王奖臻,等.桂西金牙微细浸染型金矿床同位素地球化学研究[J].矿物岩石,1995,15(2):66-72.
[32]刘金钟,范德廉.桂西北金牙金矿的物质来源探讨[J].矿床地质,1992,11(3):233-240.
[33]张晓静,肖加飞.桂西北玉凤、巴马晚二叠世辉绿岩年代学、地球化学特征及成因研究[J].矿物岩石地球化学通报,2014,33(2):163-176.
[34]陈懋弘,陆 刚,李新华.桂西北地区石英斑岩脉白云母39Ar/40Ar年龄及其地质意义[J].高校地球化学,2012,18(1):106-116.
[35]陈懋弘,张延,蒙有言,等.桂西巴马料屯金矿床成矿年代上限的确定——对滇黔桂“金三角”卡林型金矿年代学研究的启示[J].矿床地质,2014,33(1):1-13.
[36]李泽琴,陈尚迪,李福春.桂西金牙微细浸染型金矿床成矿时代分析[J].矿物岩石地球化学通讯,1994(2):77-78.
[37]王砚耕,王立亭,张明发,等.南盘江地区浅层地壳结构与金矿分布模式[J].贵州地质,1995,12(2):91-183.
[38]高振敏,李红阳,杨竹森,等.滇黔地区主要类型金矿的成矿与找矿[M].北京:地质出版社,2002:35-93.
[39]Large R R,Bull S W,Maslennikov V V.A Carbonceous Sedimentary Source-Rock Moldel for Carlin-Type and Orogenic Gold Deposits[J].Economic Geology,2011,106:331-358.
[40]曾允孚,刘文均,陈洪德,等.右江复合盆底的沉积特征及其构造意义[J].广西地质,1992,5(4):1-14.
[41]杜远生,黄宏伟,黄志强,等.右江盆地晚古生代-三叠纪盆地转换及其构造意义[J].地质科技情报,2009,28(3):10-15.
[42]王红梅,张文淮,祁士华.广西金牙金矿床成矿流体地球化学[J].矿物岩石地球化学通报,1998,17(4):252-254.
Composition of gold-bearing sulfides and their implication for ore-forming materials in Jinya Gold Deposit,Guangxi Province
LI Yuanqiang1,PANG Baocheng1,2,LV Jiawen1,LIU Yizhi1,2,LI Peirong1,ZHOU Yequan1,JIANG Xinhong1,LIU Xu1
(1.College of Earth Sciences,Guilin University of Technology,Guilin Guangxi 541004,China;2.Guangxi Key Laboratory of Hidden Metallic Ore Deposit Exploration,Guilin Guangxi 541004,China)
The Jinya Gold Deposit is a typical Carlin-type gold deposit,and it is one of the firstly discovered Carlin-type gold deposits in China.The gold deposit is mainly hosted in the Middle Triassic fine-sandstones,siltstone,argillacoue siltstone.The deposit is obviously controlled by the NS-trending secondary fault in the northeast of NE-trending Guixi-Baise fault.Field work,petrography,electron microprobe data indicate that hydrothermal minerals in Jinya Gold Deposit could be classified into at least two forming stages.Most of these minerals have characteristic of multiple generations.There is a negative correlation between As and S content in thepyrites and arsenopyrite.The correlation between As and Au is not obvious,but found a positive correlation between them in a certain range.Au and As contents in the pyrite formed in different stage have regular patterns.The contents of Au and As in the sedimentary pyrite are low.In contrary,these contents in the diagenesis pyrite are much higher.Hydrothermal pyrite developed in every stage of ore-forming period has abundant Au and As.The varying contents of Au and As in the relict pyrites in the core of banded pyrite which indicate that some Au and As have been activated and migrated in some test areas during the later hydrothermal activity.Analysis of Co and Ni in pyrite suggests that the pyrites in ore bodies are hydrothermal pyrite,the pyrites in adjacent rocks are sedimentary pyrite,the pyrites in alteration wall-rock comprising both of them.The pyrite(Py2?)with the characteristics of hydrothermal pyrite and sedimentary pyrite in the ore of banded pyrite probably due to the pyrites in the stage of sedimentary and diagenesis derived from hydrothermal-superimposing in later hydrothermal activity.Its Au and As contents are less than the other parts.It is possibly shown that Au and As in the sedimentary pyrite resolved and migrated during the later hydrothermal activity.That caused the lower content of Au and As in the core of the pyrite.The pyrite and arsenopyrite in the fresh wall-rock contained some Au,and S of the ore fluid derived from the strata that it flows through,which suggests the ore-forming material major derived from the country rocks.Igneous rocks have not been found at surface in the mine district.However,according to the previous analysis,there may be igneous rocks containing Au rise and migration along the deep fracture.The relationship between mineralization and magmatism needs to be further studied.Based on the above analysis,the mineralization may be divided into three stages:The Au pre-enriched in the diagenetic stage→The fluid of the mineralization period extracted the ore-forming material which pre-enriched in the first stage,and it rose and migrated along the deep fault and fracture zone.The ore bearing fluid unloads in syn-sedimentary faults,secondary fault and favorable lithology sites,and made the wall rock altered→After the metallogenic epoch,the ore bodies form the oxidized ore by weathering and leaching under acidic conditions.
gold-bearing sulfides;composition;ore-forming materials;Jinya Gold Deposit,Guangxi
TD15
A
1671-4172(2015)05-0027-10
国家自然科学基金资助项目(41362006);广西自然科学基金资助项目(2013GXNSFAA019275)
李院强(1988-),男,硕士研究生,矿物学、岩石学、矿床学专业,主要从事矿床学方面的研究。
庞保成(1968-),男,教授,主要从事矿产勘查与评价、矿床学研究。
10.3969/j.issn.1671-4172.2015.05.007
1广西壮族自治区第四地质队.广西凤山天承黄金矿业有限责任公司金牙金矿初步设计报告书.2006.