APP下载

贵州灰家堡金矿田成矿与蚀变元素迁移

2017-08-07赵廷严董树义程文斌李葆华公凡影李永玲刘琳琳

关键词:富矿水银矿化

赵廷严, 董树义, 程文斌, 李葆华, 公凡影, 刘 鹏, 李永玲, 王 洋, 刘琳琳

(1.中国国土资源航空物探遥感中心,北京100083; 2.成都理工大学 地球科学学院,成都 610059;3.中国地质调查局 发展研究中心,北京 100037; 4. 国土资源部 矿产勘查技术指导中心,北京 100120;5.北京超图软件股份有限公司,北京 100015; 6.黑龙江省有色金属地质勘查七〇七队,黑龙江 绥化 152054;7.贵州省有色金属和核工业地质勘查局七总队,贵阳 550005;8.国土资源实物地质资料中心,河北 廊坊 065201)

贵州灰家堡金矿田成矿与蚀变元素迁移

赵廷严1, 董树义2, 程文斌2, 李葆华2, 公凡影3,4, 刘 鹏5, 李永玲6, 王 洋7, 刘琳琳8

(1.中国国土资源航空物探遥感中心,北京100083; 2.成都理工大学 地球科学学院,成都 610059;3.中国地质调查局 发展研究中心,北京 100037; 4. 国土资源部 矿产勘查技术指导中心,北京 100120;5.北京超图软件股份有限公司,北京 100015; 6.黑龙江省有色金属地质勘查七〇七队,黑龙江 绥化 152054;7.贵州省有色金属和核工业地质勘查局七总队,贵阳 550005;8.国土资源实物地质资料中心,河北 廊坊 065201)

选择贵州省灰家堡金矿田内最为典型的水银洞矿床和太平洞矿床,研究卡林型金矿床围岩蚀变过程中元素迁移规律与方式,探讨围岩蚀变与金矿化的内在联系。典型矿床围岩→矿化围岩→矿石的岩相学特征及与其对应的Grant质量平衡方程计算结果表明,卡林型金矿各成矿阶段所对应的围岩蚀变类型与通过计算所反映的元素迁移规律相一致;地球化学热力学计算结果显示,Au主要以AuHS0络合物的形式在成矿溶液中迁移。元素迁移研究的结果证明不同成矿阶段发生的围岩蚀变促进卡林型金矿主要成矿物质发生迁移,进而沉淀富集成矿。

地球化学;元素迁移;金的迁移形式;围岩蚀变;灰家堡金矿田

卡林型金矿床已被广泛认为是一种浅成低温热液型矿床,围岩蚀变现象普遍存在,且与成矿关系密切。对矿床围岩蚀变的研究,将有助于对成矿作用的研究,也将为地质找矿提供依据。目前对卡林型金矿床的围岩蚀变的研究,主要侧重于通过野外宏观描述和室内镜下鉴定对蚀变岩(矿化围岩、贫矿、富矿)进行结构、构造以及分带性的研究。从元素迁移的角度对蚀变过程中元素的活动规律的研究较少。本文利用Grant质量平衡方程[1],计算卡林型金矿成矿过程中蚀变岩中主要元素(成分)相对于围岩的元素迁移情况,并用元素在原岩中的含量-在蚀变岩中的含量图解法表示组分的得失,结合室内薄片的观测,使微观计算与宏观观测相互印证。运用这一思路和方法,本文选取黔西南灰家堡矿田的2个典型卡林型金矿床(水银洞、太平洞)的围岩、矿石样品进行元素迁移量计算,对计算结果进行分析,总结主要成矿元素的迁移规律。利用水银洞金矿床流体包裹体成分数据,进行地球化学热力学计算,得出Au在成矿溶液中主要以AuHS0络合物的形式迁移。

1 基本地质特征

1.1 区域地质背景

黔西南地区的卡林型金矿是滇黔桂“金三角”(下同)的重要组成部分,也是目前“金三角”内探明金矿资源量最多、单个矿床规模最大的微细浸染型金矿的集中产区[2]。位于黔西南地区的灰家堡矿田主要受扬子准地台西南缘与华南褶皱系右江褶皱带西延部分的接合部位的灰家堡背斜控制,灰家堡矿田内产出的卡林型金矿床主要有水银洞、紫木凼、太平洞和簸箕田等超大型、大中型金矿床,以及香巴河、雄黄岩、皂凡山等多个小型金矿床或矿点。

1.2 矿田地质特征

灰家堡金矿田内出露地层主要有上二叠统龙潭组(P2l)、长兴组和大隆组(P2c+d),下三叠统夜郎组(T1y)和永宁镇组(T1yn)。该矿田的卡林型金矿主要赋存在龙潭组、长兴组、大隆组和夜郎组中,岩性主要为含煤碎屑岩及不纯碳酸盐岩-细碎屑岩(图1)。

矿田内的主要控矿构造为灰家堡背斜,东西方向长约20 km,南北方向宽约6 km,背斜轴向整体为近东西向,发育不平衡,东段不对称,北翼陡、南翼缓,西段则两翼基本对称。灰家堡背斜上发育有东西向、北东向、近南北向及层间断裂。

矿田内的卡林型金矿体的产出形式大致有2种,一种为俗称“楼上矿”的断控型矿体,受切层断裂控制产于断层破碎带中,呈似板状、透镜状,赋矿层位为夜郎组、大隆组和长兴组。另一种为俗称“楼下矿”的层控型矿体,受地层层位或层间破碎带控制产于背斜轴部、近轴部的层间破碎带及有利岩性中,呈似层状、层状或透镜状,其赋矿层位为龙潭组和构造蚀变体[3]。

黄铁矿和毒砂为矿石中主要的金属矿物,另含少量的雌黄、雄黄、辉锑矿、金红石等;石英和方解石为主要的非金属矿物,白云石、白云母和萤石等非金属矿物少量存在。环带结构(黄铁矿)和莓粒结构为主要的矿石结构,骸晶结构和交代残余结构也零星存在。浸染状构造、草莓状构造、生物遗迹构造、脉状构造和星散状构造等为主要的矿石构造。黄铁矿和毒砂是主要的载金矿物[4]。

结合矿石结构构造、围岩蚀变和矿物共生组合等特征,可将灰家堡矿田卡林型金矿床的成矿期大致划分为3个阶段:(Ⅰ)黄铁矿-石英阶段、(Ⅱ)含金石英-黄铁矿-毒砂-白铁矿阶段和(Ⅲ)方解石-石英-雄黄±雌黄±自然砷±辉锑矿±辰砂阶段,第Ⅱ阶段为金的主成矿期。

1.3 矿床围岩蚀变

灰家堡金矿田内卡林型金矿床的围岩蚀变类型有黄铁矿化、硅化、碳酸盐化(方解石化和白云石化)、毒砂化、辉锑矿化和雄黄(雌黄)化等。与金矿关系密切的蚀变为黄铁矿化、毒砂化、碳酸盐化、硅化(图2)。

黄铁矿化在矿田内普遍发育。黄铁矿主要以自形或半自形晶结构呈浸染状、条带状分布于矿石和围岩中,颗粒细小,在整个成矿期均有黄铁矿化现象。毒砂化往往与黄铁矿化相伴产生。碳酸盐化主要发生在成矿晚期,矿区内发育的碳酸盐化主要为方解石化和白云石化,多呈脉状、细脉状和团块状。矿田内硅化作用较强、分布较广,在整个热液成矿期均有硅化出现,早期硅化呈隐晶质玉髓交代岩石,晚期硅化形成细小的石英颗粒,呈斑状、细脉状充填于裂隙中。

围岩蚀变的强度一般与金矿化和金的品位呈正相关。黄铁矿化和硅化越强烈,金的品位就越高,相应的矿体厚度也越大。

2 样品采集及测试

2.1 样品采集

用于元素迁移量计算的样品采自灰家堡矿田中的水银洞金矿床和太平洞金矿床,其中水银洞金矿样品29件、太平洞金矿样品12件。水银洞金矿床的样品主要采自1220中段、ZK810钻孔和ZK802+1钻孔,太平洞金矿床的样品主要采自香巴河矿段ZK33017钻孔,采样具体位置见表1。

2.2 样品测试

样品分析测试由西南冶金地质测试所完成,主要采用X射线荧光法、质谱法、滴定法等对样品进行了硅酸盐和痕量元素的测试分析。依据采样位置,结合岩金矿地质勘查规范(DZ/T 0205-2002)[7]中对岩金品位的相关规定[按Au的质量分数(wAu)可将样品划分为:富矿(wAu≥10×10-6)、贫矿(1×10-6≤wAu<10×10-6)、矿化围岩(0.1×10-6≤wAu<1×10-6)、围岩(wAu<0.1×10-6)],将采自水银洞和太平洞金矿床的41件样品细分为:矿石样品28件(富矿样品7件、贫矿样品11件)、矿化围岩样品15件、围岩样品8件。

本文统计了前人[3,8-14]对灰家堡矿田水银洞金矿床和太平洞金矿床的矿石和围岩样品中SiO2和MgO含量的变化情况(表2),通过对比分析发现:(1)矿石中SiO2质量分数的变化范围为12.18%~68.33%,平均值为36.09%,且以30%~40%者居多;MgO质量分数的变化范围为0.14%~15.22%,平均值为6.79%,且以1%~5%者居多。(2)近矿围岩样品中SiO2质量分数的变化范围为38%~68.33%,平均为50.52%;MgO质量分数平均值为2.62%。(3)围岩样品中SiO2质量分数的变化范围为13.53%~39.08%,平均为34.45%;MgO质量分数的变化范围为2.81%~15.50%,平均为4.33%。

表1 水银洞金矿床和太平洞金矿床样品位置Table 1 The sampling locations of the Shuiyindong and Taipingdong gold deposits

SY-#和S33017-#为本文测试数据;810-#和802+1-#数据引自张敏[6]。

图2 灰家堡金矿田水银洞金矿床样品薄片显微照片Fig.2 Microphotographs showing thin section from the Shuiyindong gold deposit (A)围岩样品ZK33017-15中的海百合碎屑发生去碳酸盐化,(+); (B)贫矿样品SY-07中生物碎屑中发生的硅化,(+); (C)富矿样品SY-04中的胶状黄铁矿,(-); (D)贫矿SY-03中的针状菱形毒砂交代斑状自形晶黄铁矿,(-)

数据来源取样位置样品类型SiO2质量分数/%MgO质量分数/%变化范围平均值变化范围平均值夏勇(2005)水银洞金矿床的矿石矿体31.68~65.7840.790.62~9.785.98王成辉(2008)水银洞金矿床1280、1240和1200三个中段的19件矿体和围岩矿体12.18~41.5627.110.14~15.225.60近矿围岩38.00~68.3350.522.62陈本金(2010)水银洞金矿床灰岩(碳酸盐型)矿石、砂岩型矿石及相应未经矿化的灰岩、砂岩各2件样品灰岩型矿石和砂岩型矿石12.58~65.8631.504.78~14.7510.05未经矿化的砂岩和灰岩13.53~39.0827.322.81~15.506.43刘建中(2003)水银洞金矿床矿石矿石18.08~32.8024.969.60~14.0412.21刘建中(2010)水银洞金矿床矿石矿石34.64~67.1255.0040.21~5.281.54沈文杰(2005)水银洞金矿床的矿石、与矿体层位相当的无矿段岩石和围岩矿体13.23~32.7321.7811.73围岩41.582.22覃礼敬(2006)太平洞金矿床的矿石原生矿石20.55~21.621.60~1.90刘建中(2010)太平洞金矿床的矿石矿石46.883.70本文水银洞金矿床的样品主要采自1220中段、ZK810和ZK802+1钻孔,太平洞金矿床的样品主要采自香巴河矿段ZK33017钻孔矿石16.68~48.5132.530.76~8.524.44矿化围岩23.85~70.8742.011.25~5.972.54围岩28.54~45.3937.191.62~4.963.04

本文所测试的灰家堡金矿田典型矿床SiO2和MgO的质量分数为:(1)矿体(富矿和贫矿)样品的SiO2质量分数总体较低,且变化范围较大,为16.68%~48.51%,平均为32.53%。矿体(富矿和贫矿)样品中MgO质量分数总体较高,其变化范围为0.76%~8.52%,平均为4.44%。(2)矿化样品中SiO2的含量普遍较高,其质量分数变化范围为23.85%~70.87%,平均为42.01%。矿化样品中MgO质量分数变化范围为1.25%~5.97%,平均为2.54%。(3)围岩样品的SiO2质量分数变化范围较小,为28.54%~45.39%,平均为37.19%。围岩样品中MgO质量分数变化范围为1.62%~4.96%,平均为3.04%。

通过对比可以发现,本文所选用的矿石、近矿围岩和围岩样品的SiO2、MgO含量测试结果的变化范围、平均值与前人的测试结果相差无几,故本文的测试结果基本可反映灰家堡金矿田矿石、近矿围岩和围岩中各主元素、痕量元素的含量情况。

3 元素迁移研究

卡林型金矿床成矿过程中发生的围岩蚀变,宏观上表现为容矿围岩的颜色、密度、体积、矿物成分的变化,在微观上则表现为元素的带入、带出。

3.1 成矿与蚀变过程中元素的迁入与带出

Grant[1]依据Gresens[17]的观点,推导得出了用于计算热液矿床围岩蚀变过程中原岩-蚀变岩成分变化的质量平衡方程

wi,A= (mo/mA)(wi,o+Δwi)

(1)

式中:wi,o为原岩中第i种元素的质量分数;wi,A为蚀变岩中第i种元素的质量分数;mo为原岩的质量;mA为蚀变岩的质量;Δwi为蚀变过程中第i种元素的迁移质量分数。

在围岩蚀变过程中,某些元素因为性质不活跃而迁移量很小,将此类元素视为不活动元素,假定其未发生元素迁移,即可认为其Δwi=0,则上述公式可简化为

wi, A=(mo/mA)wi,o

(2)

在wi, A-wi,o坐标系中,公式(2)是一条穿过原点(0,0)、斜率为k=mo/mA的直线。对于斜率,可根据不活动元素的性质,依据其原岩和蚀变岩中的含量通过拟合直线的方法得出。由此得出元素迁移量的计算公式

Δwi=(wi, A/k)-wi,o

(3)

以往的研究[1,15-17]表明,卡林型金矿在围岩蚀变过程中Th、Al2O3、TiO2、Zr、Hf、Nb、Ta的质量得失率均较小,可以作为不活动元素进行k值计算。

选取Th、Al2O3、TiO2进行k值计算,拟合直线,结果较好。运用公式(3)分别计算矿化、贫矿、富矿样品中各元素相对于围岩的元素迁移情况(表3)。根据元素迁移量计算结果,做出各组分的wi, A-wi,o图解(图3)。图3中位于等含量线以上部分的组分表示在围岩蚀变过程中元素从围岩向成矿流体中迁移(计算结果为正数),记为迁入;位于等含量线以下部分的组分表示在围岩蚀变过程中元素从成矿流体向围岩中迁移(计算结果为负数),记为迁出。

3.2 成矿溶液中Au的运移形式

夏勇[4]对水银洞金矿床矿石中之石英脉样品进行了包裹体研究,发现次生流体包裹体沿次生裂隙或曲面分布,在次生裂隙中常见黄铁矿、毒砂、辉锑矿、雄黄(雌黄)等硫化物,这反映了早期石英形成之后的多次张裂,这些沿次生裂隙分布的流体包裹体应保存成矿流体的信息。故在进行金的迁移形式计算时,可采用石英中流体包裹体的均一温度作为成矿时的温度进行金的迁移形式的相关计算。

图3 灰家堡矿田典型矿床围岩蚀变过程中主要组分的wi,A-wi,o图解Fig.3 wi,A-wi,o diagram showing the main components in the typical deposit of the Huijiabao orefield during the wallrock alteration

wowA矿化wA贫矿wA富矿Δw矿化Δw贫矿Δw富矿w/%SiO237.1942.0130.8335.19-6.07-12.2410.36Al2O310.5414.2212.847.91-0.01-0.150.14TFe2O315.8412.5117.4511.72-6.58-1.710.00MgO3.042.543.835.41-1.160.064.27CaO8.668.049.5813.60-2.70-0.909.72Na2O0.210.120.100.16-0.12-0.120.01K2O2.672.701.901.39-0.67-1.13-0.79TiO21.841.831.431.17-0.49-0.69-0.26MnO0.230.120.270.34-0.14-0.010.23P2O50.190.160.070.26-0.07-0.130.16w/10-6Hg2.414.904.7810.721.221.4512.08As1503.063829.934444.064218.841334.142094.214198.09Sb23.7627.7214.2539.24-3.22-12.2229.27Ag0.160.450.531.260.180.271.54Ba181.24323.59246.90135.1058.4718.611.32Cd0.150.460.400.630.190.170.70Co27.4841.1426.3022.443.00-6.192.85Cr161.84128.9583.8397.65-66.31-93.98-29.87Cu64.23101.7765.0140.7511.16-11.61-9.16Hf6.919.478.7310.420.110.167.17Mo1.412.7211.661.520.608.020.64Au0.050.443.5236.100.272.8048.73Ni51.6169.8240.1836.580.11-19.09-2.18Pb20.4911.598.906.27-11.91-13.29-12.02Rb67.6882.9439.8746.44-6.24-35.41-4.93Sc13.5716.0512.4711.05-1.68-3.481.36Sr418.48274.07349.89326.41-215.45-135.2622.61Th5.077.105.493.600.19-0.62-0.20Tl2.202.562.723.06-0.300.001.95U0.893.811.832.731.930.592.80V175.43226.92204.22175.72-7.33-10.1262.02W39.6541.7328.1216.55-8.74-16.89-17.28Zn133.50133.8191.2280.06-34.37-59.66-25.31Zr298.80355.83195.08185.85-35.20-140.89-47.65w/%S9.218.6510.284.62-1.780.13-1.95有机碳5.915.743.493.96-0.53-1.960.57

表中各组分wo、wA矿化、wA贫矿、wA富矿数据为样品原始数据的平均值;Δw矿化、Δw贫矿、Δw富矿数据为根据样品原始数据的平均值计算所得数据。

有关水银洞金矿床石英中流体包裹体均一温度,前人[9,18-20]做了较多研究,本文采用李保华[18]测定的16件石英样品中的包裹体均一温度变化范围,为215~267 ℃,平均值为236.4 ℃;均一压力变化范围为28.5~37.2 MPa,平均为32.4 MPa。本文引用陈本金[9]的包裹体成分分析数据,进行金的迁移形式和沉淀机制研究。

利用水银洞毒砂和黄铁矿是主成矿阶段的矿物共生组合(图4)建立平衡反应式,根据涂光炽[21]给出平衡反应式的平衡常数进行硫逸度(fS)计算;引用李保华[18]计算的 CO2的摩尔分数xCO2=0.354 8, 采用Ryzhenko[22]的计算公式和参数进行计算得出在成矿温度和压力下的CO2逸度系数(rCO2),利用公式fCO2=pCO2·rCO和pCO2=p·xCO2进行 CO2逸度(fCO2)的计算;依据刘斌[23]推导的中-低压(p≤100 MPa)条件下的氧逸度计算公式进行氧逸度(fO2)计算;利用流体中普遍存在的H2(g)和O2(g)发生反应生成H2O(I)的平衡反应,建立平衡反应式,根据徐文炘[24]给出平衡反应式的平衡常数进行氢逸度(fH2)计算;采用Crerar等[25-26]提出的CO2-H2O-NaCl体系的pH方程和平衡常数进行计算。通过计算得出的成矿物理化学参数列于表4。

图4 SY-01样品中黄铁矿与毒砂共生现象Fig.4 The symbiosis of pyrite and arsenopyrite in the SY-01 sample(单偏光)

表4 水银洞矿区各种物理化学参数计算结果Table 4 Physical and chemical characteristic parameters for the ore deposit

表5 总硫活度计算结果Table 5 Calculation of total sulfur activity

上述金的络合物主要存在于下列平衡反应[28]中:

Au+2H2S+O2=2AuS-+2H++H2O

AuHS0+H2(g)=H2S(aq)+Au(s)

2Au+3HS-+O2+H+=

表6 金的络合物活度计算结果Table 6 Calculation of gold complexion activity

4 讨 论

a.以往研究[4,31-32]表明,卡林型金矿大致经历了去碳酸盐化、金与硫化物沉淀和碳酸盐脉形成3个成矿过程,各成矿过程发生的主要化学反应如下。

(1)去碳酸盐化:

CO2+H2O=H2CO3

(4)

(5)

(2)金与硫化物沉淀:

AuHS0+0.5H2=Au0+H2S

(6)

(7)

2 H2S+Fe2+=FeS2+2H++H2

(8)

(3)碳酸盐脉形成:

2HS-+Fe2+=FeS2+2H+

(9)

(10)

通过室内镜下鉴定,发现在矿化围岩样品和贫矿样品中可见明显的去碳酸盐化和硅化现象(图5-A、B),而在富矿样品中存在较多的呈脉状分布的石英、方解石脉和脉状黄铁矿(图5-C、D)。

从矿化样品→贫矿样品→富矿样品,可看作是围岩蚀变逐渐增强的一个过程。元素迁移研究的计算结果表明,CaO和SiO2在矿化样品和贫矿样品中表现为迁出,而在富矿样品中却表现为明显的迁入。这与卡林型金矿的成矿过程经历的去碳酸盐化-金和硫化物沉淀-碳酸盐脉形成相一致,矿化样品和贫矿样品可能只经历了成矿早阶段的去碳酸盐化过程,而富矿样品中发现的细小的碳酸岩脉和脉状黄铁矿,表明富矿样品经历了硫化物沉淀和碳酸盐脉的形成过程。Ca和Si表现出相似的性质,去碳酸盐化和硅化往往也一起出现。

显微镜下和手标本上发现的去碳酸盐化、硅化和碳酸盐化现象,与通过Grant质量平衡方程计算的元素迁移量结果中SiO2(CaO)含量从围岩→矿化围岩→矿石(贫矿和富矿)样品的呈先升高(降低)再降低(升高)的变化规律相一致。

b.根据元素迁移量计算的结果,卡林型金矿的特征元素组合(Au-As-Hg-Tl),表现出相同的迁移规律,即随着矿化程度的逐渐深入(矿化围岩→贫矿→富矿),特征元素的迁移量呈逐渐增大的趋势,而且相对于本身的含量迁移量均较大。Au-Hg-Ag这3个元素在富矿样品中的迁移量均略大于富矿样品本身的含量,说明卡林型金矿主要成矿元素可能并不只是来源于围岩地层。

c. Au在围岩、矿化、贫矿和富矿中的质量分数分别是0.05×10-6、0.44×10-6、3.52×10-6和36.10×10-6,而迁移量Δw矿化、Δw贫矿和Δw富矿分别为0.27×10-6、2.80×10-6和48.73×10-6,说明Au在卡林型金矿的主成矿阶段发生了大规模的元素迁移活动。

d. Ba与Ca元素的化学性质相似, 在矿化围岩、贫矿和富矿样品中Ba元素的计算结果均为负,表现为迁入,且随着矿化程度的逐渐深入迁入量明显减少,这与Ca元素的迁移规律不同,其中原因还需做进一步研究。

图5 水银洞金矿床样品照片Fig.5 Photographs showing samples from Shuiyindong gold deposit(A)贫矿样品SY-03中成矿前的碧玉状石英,(+); (B)矿化样品SY-09中去碳酸盐化、硅化现象,(+);(C)富矿样品SY-01薄片中石英、方解石脉,(+); (D)富矿样品SY-04中分布的脉状黄铁矿

e.黔西南地区的卡林型金矿和古油藏受相同构造单元的控制,前人[33-36]对黔西南地区卡林型金矿与有机质的关系的研究中,认为在卡林型金矿的成矿过程中有机质可能对金的活化迁移和富集沉淀起到促进作用。水银洞矿床的有机质主要以固体沥青的形式产于矿石内,与矿化关系密切,沥青的形成时间与金矿化近于同时[33]。在矿化样品和贫矿样品中有机碳(Corg)主要呈迁出状态;在富矿样品中,Corg主要呈迁入状态。通过对Corg的元素迁移量计算结果进行分析,发现Corg的迁移情况与Au等主要成矿元素同步变化,说明Corg与卡林型金矿的成矿存在某种关系,可能对金的活化迁移和富集沉淀起到促进作用。

5 结 论

通过对灰家堡金矿田中典型金矿床的围岩蚀变特征的研究,以及通过计算得出的成矿与蚀变过程中元素的迁入与带出和成矿溶液中Au的迁移形式规律,得出如下结论:

a. Grant质量平衡方程计算结果显示,Au等卡林型金矿特征元素在卡林型金矿的主成矿阶段发生了大规模的元素迁移活动,SiO2(CaO)含量从围岩→矿化围岩→矿石(贫矿和富矿)样品的呈先升高(降低)再降低(升高)的变化规律;利用流体包裹体进行的地球化学热力学计算结果显示,Au主要以AuHS0络合物的形式在成矿溶液中发生迁移。

b.典型矿床不同成矿阶段所发生的围岩蚀变特征,与Grant质量平衡方程计算的元素迁移量结果,二者相互印证;也间接证明了有关卡林型金矿不同成矿阶段发生的围岩蚀变促进卡林型金矿主要成矿物质(Au)发生迁移,并因过饱和析出发生沉淀、富集成矿。

[1] Grant J A. The isocon diagram-a simple solution to Gresens’s equation for metasomatic alteration[J]. Economic Geology, 1986, 81: 1976-1982.

[2] 冯学仕,郭振春.黔西南地区金矿产出模式及找矿潜力[J].贵州地质,2002,19(2):109-111. Feng X S, Guo Z C. Occurrence mode of the gold deposits in southwest Guizhou and its prospecting Potential[J]. Guizhou Geology, 2002, 19(2): 109-111. (in Chinese)

[3] 夏勇.贵州贞丰县水银洞金矿床成矿特征和金的超常富集机制研究[D].贵阳: 中国科学院研究生院(地球化学研究所),2005. Xia Y. Characteristics and Model for Shuiyindong Gold Deposit in Southwestern Guizhou, China[D]. Guiyang: Institute of Geochemistry, Chinese Academy of Sciences, 2005. (in Chinese)

[4] 夏勇,张瑜,苏文超,等.黔西南水银洞层控超大型卡林型金矿床成矿模式及成矿预测研究[J].地质学报, 2009,83(10):1473-1482. Xia Y, Zhan Y, Su W C,etal. Metallogenic model and prognosis of the Shuiyindong super-large stratabound Carlin-type gold deposit, southwestern Guizhou Province, China[J]. Acta Geologica Sinica, 2009, 83(10): 1473-1482. (in Chinese)

[5] 彭义伟,顾雪祥,吴程赟,等.黔西南灰家堡金矿田有机岩相学和地球化学[J].地学前缘,2013,20(1):117-128. Peng Y W, Gu X X, Wu C Y,etal. Organic petrography and geochemistry of the Huijiabao gold field, south-western Guizhou[J]. Earth Science Frontiers, 2013, 20(1): 117-128. (in Chinese)

[6] 张敏.岩、矿石显微组构特征对水银洞金矿成因的指示作用[D].贵阳:贵州大学档案馆,2008. Zhang M. The Indicative Function of Micro Fabrics of Rocks and Ores to the Origin of the Shuiyindong Gold Deposit[D]. Guiyang: The Archive of Guizhou University, 2008. (in Chinese)

[7] DZ/T0205-2002,岩金矿地质勘查规范[S]. DZ/T 0205-2002, Specifications Hard-Rock Gold Exploration[S]. (in Chinese)

[8] 王成辉.贵州水银洞金矿地质特征及成矿规律研究[D].北京:中国地质科学院,2008. Wang C H. Study on the Geological Character and Metallogenic Rules of Shuiyindong Gold Deposit in Guizhou Province[D]. Beijing: Chinese Academy of Geological Sciences, 2002. (in Chinese)

[9] 陈本金.黔西南水银洞卡林型金矿床成矿机制及大陆动力学背景[D].成都:成都理工大学档案馆,2010. Chen B J. Ore-Forming Mechanism and Background of Continental Dynamics of the Shuiyindong Carlin-Type Gold Deposit, Southwestern Guizhou, China[D]. Chengdu: The Archive of Chengdu University of Technology, 2010. (in Chinese)

[10] 刘建中.贵州水银洞金矿床矿石特征及金的赋存状态[J].贵州地质,2003,20(1):30-34. Liu J Z. Ore characteristics and gold occurrence of the Shuiyindong gold deposit, Guizhou[J]. Guizhou Geology, 2003, 20(1): 30-34. (in Chinese)

[11] 刘建中,陈景河,陈发恩,等.贵州水银洞超大型金矿床矿石初步研究[J].矿产勘查,2010,1(2):145-150. Liu J Z, Chen J H, Chen F E,etal. Preliminary study on gold occurrence in ore in the Shuiyindong super-large gold deposit, Guizhou Province[J]. Mineral Exploration, 2010, 1(2): 145-150. (in Chinese)

[12] 沈文杰,张竹如,周永章,等.贵州贞丰水银洞金矿含矿岩系元素地球化学特征[J].地球化学,2005,34(1):88-95. Shen W J, Zhang Z R, Zhou Y Z,etal. Geochemistry of elements of ore-bearing rock series in the Shuiyindong gold deposit, Guizhou Province[J]. Geochimica, 2005, 34(1): 88-95. (in Chinese)

[13] 覃礼敬,刘道明.贵州省兴仁县太平洞金矿床地质地球化学特征[J].贵州地质,2006,23(3):187-191. Qin L J, Liu D M. Geochemical characteristic of the Taipingdong gold deposit, Xinren County, Guizhou[J]. Guizhou Geology, 2006, 23(3): 187-191. (in Chinese)

[14] 刘建中,杨成富,刘全军,等.贵州兴仁县太平洞金矿金的赋存状态研究[J].黄金科学技术,2010,18(5):93-98. Liu J Z, Yang C F, Liu Q J,etal. Study on gold occurrence of Taipingdong gold deposit in Xingren County, Guizhou Province[J]. Gold Science and Technology, 2010, 18(5): 93-98. (in Chinese)

[15] Gresens R L. Composition-volume relationships of metasomatism[J]. Chem Geology, 1967, 2: 47-65.

[16] Cail T L, Cline J S. Alteration associated with gold deposition at the Getchell Carlin-Type Gold Deposit, North-Central Nevada[J]. Economic Geology, 2001, 96: 1343-1359.

[17] 魏俊浩,刘丛强,丁振举.热液型金矿床围岩蚀变过程中元素迁移规律——以张家口地区东坪、后沟、水晶屯金矿为例[J].矿物学报,2000,20(2):200-206. Wei J H, Liu C Q, Ding Z J. Active laws of element migration in wall-rock alteration processes for hydrothermal gold deposits: As evidenced by Dongping, Hougou and Shuijingtun gold deposits[J]. Acta Mineralogica Sinica, 2000, 20(2): 200-206. (in Chinese)

[18] 李保华,顾雪祥,付绍洪,等.贵州水银洞金矿床成矿流体不混溶的包裹体证据[J].地学前缘,2010,17(2):286-294. Li B H, Gu X X, Fu S X,etal. The evidence form fluid inclusions for the immiscibility of the ore-forming fluids in the Shuiyindong gold deposits, Guizhou Province[J]. Earth Science Frontiers, 2010, 17(2): 286-294. (in Chinese)

[19] 肖德长,李葆华,顾雪祥,等.贵州水银洞金矿床成矿物理化学条件及金的迁移和沉淀[J].物探化探计算技术,2012,34(1):73-79. Xiao D C, Li B H, Gu X X,etal. Physical-chemical conditions of mineralization and the transportion and deposition of Au in Shuiyindong gold deposits, Guizhou Province[J]. Computing Techniques for Geophysical and Geochemical Exploration, 2012, 34(1): 73-79. (in Chinese)

[20] 刘建中,邓一明,刘川勤,等.水银洞金矿床包裹体和同位素地球化学研究[J].贵州地质,2006,23(1):51-56. Liu J Z, Deng Y M, Liu C Q,etal. Geochemical studies on the inclusion and isotopes of the Shuiyindong gold deposit[J]. Guizhou Geology, 2006, 23(1): 51-56. (in Chinese)

[21] 涂光炽.中国层控矿床地球化学(第三卷)[M].北京:科学出版社,1998. Tu G Z. Geochemistry of Strata-Bound Deposits in China (Vol.3)[M]. Beijing: Science Press, 1998. (in Chinese)

[22] Ryzhenko B N, Volkov V P. Fugacity coefficients of some gases in a broad range of temperatures and pressures[J]. Geochemistry Internat, 1971, 8(4): 468-481.

[23] 刘斌,沈昆.流体包裹体热力学[M].北京:地质出版社,1999. Liu B, Shen K. Thermodynamic of Fluid Inclusions[M]. Beijing: Geological Publishing House, 1999. (in Chinese)

[24] 徐文炘.矿物包裹体中水溶气体成分的物理化学参数图解[J].矿产与地质,1991,3(5):200-206. Xu W X. Figures of physicochemical parameter of water-soluble gas composition in inclusions of minerals[J]. Mineral Resources and Geology, 1991, 3(5): 200-206. (in Chinese)

[25] Crerar D A, Barnes H L. Ore solution chemistry V: Solubilities of chalcopyrite and chalcocite assemblages in hydrothermal solution at 200℃ to 350℃[J]. Economic Geology, 1976, 71: 772-794.

[26] Crerar D A, Susak N J, Borcsik M,etal. Solubility of the buffer as semblage pyrite+pyrrhotite+magnetite in NaCl solutions from 200 to 350 degrees C[J]. Geochimica et Cosmochimica Acta, 1978, 42(9): 1427-1438.

[27] Helgeson H C. Thermodynamics of hydrothermal systems at elevated temperatures and pressures[J]. Am Jour Sci, 1969, 267(7): 729-804.

[28] 中国科学院矿床地球化学开放研究实验室.矿床地球化学[M].北京:地质出版社,1997. The Open Laboratory of Ore Deposit Geochemistry, Chinese Academy of Sciences. Ore Deposit Geochemistry[M]. Beijing: Geological Publishing House, 1997. (in Chinese)

[29] Gibert F, Pascal M L, Pichavant M. Gold solubility and speciation in hydrothermal solutions: Experimental study of the stability of hydrosulphide complex of gold (AuHS°) at 350 to 450℃ and 500 bars[J]. Geochimica et Cosmochimica Acta, 1998, 62(17): 2931-2947.

[30] Tagirov B R, Salvi S, Schott J,etal. Experimental study of gold-hydrosulphide complexing in aqueous solutions at 350-500℃, 500 and 1000 bars using mineral buffers[J]. Geochimica et Cosmochimica Acta, 2005, 69(8): 2119-2132.

[31] 苏文超,张弘弢,夏斌,等.贵州水银洞卡林型金矿床首次发现大量次显微—显微可见自然金颗粒[J].矿物学报,2006,26(3):257-260. Su W C, Zhang H T, Xia B,etal. Accumulation of visible gold in the Shuiyindong Carlin-type gold deposit[J]. Acta Mineralogica Sinica, 2006, 26(3): 257-260. (in Chinese)

[32] 张弘弢,苏文超,田建吉,等.贵州水银洞卡林型金矿床金的赋存状态初步研究[J].矿物学报,2008,28(1):17-24. Zhang H T, Su W C, Tian J J,etal. The occurrence of gold at Shuiyindong Carlin-type gold deposit, Guizhou[J]. Acta Mineralogica Sinica, 2008, 28(1): 17-24. (in Chinese)

[33] 吴程赟.黔西南卡林型金矿床及伴生古油藏中的有机质——来源、演化及联系[D].北京:中国地质大学档案馆, 2012. Wu C Y. Organic Matter in Carlin-Type Gold Deposit and Paleo-Oil Reservoirs in Southwest Guizhou: Source, Maturity and Association[D]. Beijing: The Archive of China University of Geosciences, 2012. (in Chinese)

[34] 吴如灼,张国栋.有机质在微细浸染型金矿化中的作用——以黔桂地区为例[J].上海地质,1995,53(1):60-68. Wu R Z, Zhang G D. The role of organic matter in micro-disseminated gold mineralization in Qiangui area[J]. Shanghai Geology, 1995, 53(1): 60-68. (in Chinese)

[35] 李九玲,亓锋,徐庆生.微细浸染型(卡林型)金矿成矿过程中碳和有机质的作用[J].矿床地质,1996,15(3):193-206. Li J L, Qi F, Xu Q S. The role of carbonaceous and organic materials in the formation of Carlin-type disseminated gold deposit[J]. Mineral Deposits, 1996, 15 (3): 193-206. (in Chinese)

[36] 林清,刘德汉.黔西南金矿有机质地球化学研究[J].地球化学,1995,24(4):402-408. Lin Q, Liu D H. Organic geochemical study of gold deposit in southwestern Guizhou Province[J]. Geochimica, 1995, 24(4): 402-408. (in Chinese)

Study on mineralization and migration of alteration elements in Huijiabao gold field, southwestern Guizhou, China

ZHAO Tingyan1, DONG Shuyi2, CHENG Wenbin2, LI Baohua2, GONG Fanying3,4,LIU Peng5, LI Yongling6, WANG Yang7, LIU Linlin8

1.China Aero Geophysical Survey & Remote Sensing Center for Land and Resources, Beijing 100083, China; 2.College of Earth Sciences, Chengdu University of Technology, Chengdu 610059, China; 3.Development and Research Center of China Geological Survey, Beijing 100037, China;4.Technical Guidance Center for Mineral Resources Exploration, Ministry of Land and Resources, Beijing 100120, China; 5.SuperMap Software Co., Ltd., Beijing 100015, China; 6.No.707 Brigade of Heilongjiang Non-Ferroous Metals Geological Exploration, Suihua 152054, China; 7.The 7th team of Guizhou Nonferous Metal and Nucleus Industry Geological Exploration Bureau, Guiyang 550005, China; 8.Sample Center of Land & Resources, China Geological Survey, Langfang 065201, China

The Shuiyindong deposit and Taipingdong deposit in the Huijiabao ore field are selected to study the migration regularity and mode of elements in the process of wallrock alteration of the Carlin-type gold deposit and to explore the internal relationship between the alteration and gold mineralization. Study of typical surrounding rocks, mineralization rocks, ore petrographic characteristics and corresponding grant mass balance equation shows that the type of wallrock alteration corresponding to the metallogenic stage of the Carlin-type gold deposit is consistent with the element migration law revealed by calculation. Geochemical thermodynamics calculation suggests that gold mainly migrates in the form of AuHS0complex in the ore-forming solution. It shows that the wallrock alteration in different metallogenic stages promotes the migration of major ore-forming materials in the Carlin-type gold deposits, and then precipitates and enriches the gold ore formation.

geochemistry;element migration; migration of gold; wallrock alteration; Huijiabao gold orefield

10.3969/j.issn.1671-9727.2017.04.13

1671-9727(2017)04-0494-12

2015-11-10。

中国地质调查局地调项目(12120120300016006)。

赵廷严(1984-),男,工程师,从事地质矿产勘查工作, E-mail:zhaotingyan@126.com。

董树义(1973-),男,博士,副教授,从事矿床学研究, E-mail:dongshuyi@cdut.cn。

P618.51

A

猜你喜欢

富矿水银矿化
矿化剂对硅酸盐水泥煅烧的促进作用
大麦虫对聚苯乙烯塑料的生物降解和矿化作用
基于复合胶凝材料的CO2矿化养护实验研究
铁矾渣中有价金属的微生物矿化-浮选回收可能性和前景
毒物——水银
浅谈到社区新闻富矿里捡金子
文化遗产是“价值富矿”
宝宝误吞水银怎么办
女女性艺术家作品是座富矿吗?
误食水银怎么办?