吉林省梅河口市张家沟金矿床主矿体地质特征

2018-07-09王高峰高原冰方学志

吉林地质 2018年2期

关键词：角砾角砾岩品位

王高峰，高原冰，方学志

吉林省有色金属地质勘查局六〇七队，吉林吉林市 132105

0 引言

吉林省梅河口市张家沟金矿区通过几年的野外地质工作，在以往地质工作基础上采用地质填图、槽探、钻探等综合手段，发现并控制了3条主矿体。且3条主矿体的金资源量约占全区预测金资源量的98%，现对主矿体的地质特征进行探讨。

1 矿区地质

1.1 地层分布特征

矿区内出露地层比较简单。只有第四系全新统地层沿爱林河、烟筒桥子河、李贵沟和鸡房沟等沟谷分布，出露面积约8 km2。

全新统（Qhal）：主要为河漫滩相的产物，包括Ⅰ级阶地(一般高出河床2 ～5 m)及高低河漫滩、洪积扇残坡积物，在山间沟谷和季节性河流两侧也有分布，厚度为0 ～5 m，下部为黄褐色砾石层夹砂土层；中部为含砂亚砂土；上部为黑色腐植土。

1.2 构造特征

1.2.1 褶皱构造

矿区基底地层为太古宙表壳岩，全区太古宙表壳岩表现为复杂的多期叠加褶皱构造，形成穹隆状和紧密倒转同斜背向斜构造，香炉碗子含矿岩体位于太古宙穹隆的核部。

1.2.2 断裂构造

矿区断裂构造发育，按方向可划分为近东西、北西、北东和近南北四组构造：

a 东西向构造

烟筒桥子—龙头东西向脆—韧性剪切带。其规模较大，横贯全矿区，其长度在6.8 km以上，宽度一般在120～150 m。该断裂具有长期活动特点，形成于太古代末期，岩浆活动频繁，带内有华力西期闪长岩、辉绿岩以及燕山期英安岩脉。

图1 吉林省梅河口市张家沟金矿区地质图Fig.1 Geological map of Zhangjiagou gold mining area in Meihekou City, Jilin Province

该断裂具有韧性剪切带特征，带内见有强变形片糜岩和糜棱岩、弱变形片糜岩和糜棱岩化岩石，带内具明显片理构造，在绢云母绿泥石化片糜岩中具明显S-C组构，在长英质糜棱岩中，长石、石英碎裂明显，剪切带具退变质现象，构造切割较深。

b 北东向断裂

吉乐—龙头逆断层（F17），矿区内长4.3 km，断层走向60°，倾向SE，倾角65°～75°，破碎带宽15～40 m，为逆断层，爱林隐爆角砾岩筒位于该断裂西北侧，受该构造控制呈北东走向，该断裂与东西向脆—韧性剪切带交汇部位，为隐爆角砾岩筒提供空间。

c 北西向断层

新立—爱林断层（F1），本方向断层形成较早，后期被北东向断层所错动。图幅内的断层为水道—爱林段，沿沟谷分布，与山城镇—柳河县公路平行，断层走向310°，倾向NE，倾角30°。矿区内延长约3.0 km，断层性质为先压后张，该断层控制区内砂金矿床的分布。

d 南北向断层

烟筒桥子—半截沟断层（F19）贯通矿区，区内长约3.8 km，总体呈近南北向，沿沟谷分布，表现张性特征。

1.2.3 构造与成矿作用的关系

太古宙地体穹隆状核部，发育有东西向，脆—韧性断裂构造，与北东向断裂构造交汇处为控制爱林隐爆角砾岩筒喷发构造，东西向、北东向又为主要控矿构造。

1.3 岩浆活动

矿区岩浆岩发育，包括阜平期、华力西期和燕山期三大岩浆旋回的侵入岩类。

1.3.1 太古宙（阜平期）

矿区太古代岩浆活动广泛而强烈，分布全区，岩体普遍发生了变质作用，主要岩性为花岗闪长质片麻岩。

1.3.2 华力西期岩浆活动

华力西期侵入岩主要为闪长岩、辉绿岩和辉绿玢岩，呈脉状。

1.3.3 燕山期岩浆活动

本期侵入岩，不甚发育，但是构成矿区最主要的含矿地质体—隐爆角砾岩筒，受后期英安岩脉侵入。

矿区发现一个隐爆角砾岩筒，为爱林隐爆角砾岩筒，地表呈不规则的长圆状，长约2 000 m，宽约420 m，出露面积约0.58 km2，位于爱林村南部的隐爆角砾岩筒被第四系所覆盖，岩筒自下至上呈喇叭状产出，岩筒走向64°，倾向NW，倾角65°～75°，目前控制延深近900 m。角砾岩筒是在地下隐蔽爆破，并没有掀开古地表，所以岩筒周围没有发现同源的火山熔岩或火山碎屑岩，矿化大多局限在角砾岩体内。见图2。

图2 张家沟金矿区隐爆角砾岩筒空间分布示意图Fig.2 Schematic diagram of spatial distribution of cryptoexplosive breccia tube in Zhangjiagou gold deposit

隐爆角砾岩：岩石呈浅灰色、灰白色，角砾状结构，块状构造，主要由角砾和胶结物组成。角砾以围岩（黑云斜长片麻岩）角砾为主，从烟筒边缘向中心过渡为以英安岩角砾为主，围岩角砾砾径2～20 cm，最大在50 cm以上，角砾多为棱角状、次棱角状，英安岩角砾砾径2 ～5 cm，呈次磨圆状、次棱角状，角砾含量60%～90%；胶结物多为火山灰、塑性岩浆屑、震碎的岩粉等。

1.4 变质岩

矿区内变质岩大面积出露，约占图幅总面积的85%，均为太古宙变质岩系，其中以古侵入体为主，变质表壳岩零星分布。自老而新的序列关系依次为：①变质表壳岩；②柳树河子片麻岩；③大山片麻岩。

1.4.1 迁西期变质表壳岩

岩石组合以斜长角闪岩、角闪斜长变粒岩为主，次为黑云斜长变粒岩、浅粒岩类，磁铁石英岩较少见。矿区内共出露三处表壳岩，面积约2.3 km2，主要见于西北沟—小荒沟一带以及矿区南东角，呈包体状产出，分布零星。岩性为斜长角闪岩，岩石一般为黑绿色，细粒变晶结构，条带状构造；主要组成矿物有斜长石、角闪石、辉石和少量石英，矿物粒度0.5 mm左右，斜长石中常含石英、黑云母包体，常见副矿物为磷灰石、磁铁矿、锆石。

1.4.2 阜平早期柳树河子片麻岩

柳树河子片麻岩及更早的地质体普遍发生了角闪岩相变质作用。主体岩性为英云闪长质片麻岩，高级区可出现紫苏麻粒岩。该单元分布在矿区的北东部沿新立—爱林断裂（F1）分布，总面积约3.7 km2。

岩石呈灰白—灰色，结构不均匀，可以出现粒状变晶结构，变余半自形粒状结构，块状构造—片麻状构造—条带状构造。主要矿物成分为斜长石、石英、黑云母和少量角闪石，矿物粒径0.5～4.1 mm。原岩以云英闪长岩为主，含部分奥长花岗岩和花岗闪长岩。

1.4.3 阜平晚期大山片麻岩

本期变质即指区域上的阜平期变质作用，使迁西期、阜平早期变质岩发生角闪岩相—麻粒岩相变质。主要岩石类型为黑云斜长片麻岩，矿区内大面积出露，面积约15 km2。

岩石呈浅灰白色，变余半自形粒状结构，鳞片粒状变晶结构，片麻状、条带状、块状构造，主要矿物成分有斜长石、石英、角闪石和黑云母，矿物粒径1.0～2.5 mm，斜长石、角闪石常出现半自形板状晶体，黑云母定向分布。原岩为奥长花岗岩，从区域分布上看，其产状、结构变化均具古侵入体特点。矿区内隐爆角砾岩筒的围岩以及隐爆角砾岩中的大多角砾成分均为大山片麻岩。

1.5 围岩蚀变

围岩蚀变主要有中—低温蚀变：黄铁绢英岩化、硅化、钾化、碳酸盐化等，但总体中温蚀变较强。矿化主要与黄铁绢英岩化和硅化关系密切，反映主成矿期应以中温为主。

黄铁绢英岩化可划分弱黄铁绢英岩化与黄铁绢英岩化，弱黄铁绢英岩化较普遍，黄铁绢英岩化主要分布于矿体内部及两侧；硅化蚀变作用非常普遍而强烈，与矿体紧密伴生，含矿石英团块、细脉、网脉、大脉发育地段往往是金矿体较富地段；钾长石化较普遍，多见于黑云斜长片麻岩中，钾长石化往往与硅化、绿帘石化相伴生，形成钾长石+石英、钾长石+绿帘石蚀变岩；碳酸盐化为矿后期产物，伴随有少量石英和重晶石形成。

2 矿体地质

2.1 主矿体地质特征

矿区内共圈出主矿体3条，均位于隐爆角砾岩筒内，为①号、②号、3号矿体。矿体形态呈脉状，严格受燕山期爱林隐爆角砾岩筒控制，均为隐伏矿体。矿体走向44°～66°，倾向NW，倾角43°～75°，产状与隐爆角砾岩筒基本一致，单个矿体走向长度40～230 m，倾斜延深40 ～260 m，厚度 1.15～4.67 m，金品位 0.91×10-6～7.34×10-6，赋存标高510～-100 m。

2.1.1 ①号金矿体：

矿体产于隐爆角砾岩体内，严格受隐爆角砾岩体控制，为隐伏矿体。矿体横跨烟筒桥子与张家沟两个区，整体规模在走向上控制425 m，倾斜延伸400 m，呈大脉状，矿体连续，产状变化中等，构造、脉岩影响程度中等，矿体厚度变化系数114%，品位变化系数152%，矿体规模为中型。矿体在张家沟区内分布于Q1号—Q6号勘探线间，地表无工程控制。深部有ZK6-1、ZK4-11、ZK1-9等，共计33个钻孔控制，21个钻孔见矿，见矿率64%。钻探工程间距沿走向30～95 m，沿倾向50～130 m。控制矿体走向长230 m，倾斜延深400 m，矿体连续，受构造破坏程度弱，矿体厚度0.21～11.72 m，平均2.41 m，厚度变化系数120%，厚度较稳定，矿体沿走向由北西向南东厚度减小。矿体金品位最高 18.39×10-6，最低 0.18×10-6，平均 2.93×10-6，品位变化系数117%，有用组分分布较均匀，金品位的变化规律不明显，在浅部、深部和边部金元素较富集，中部（100～300 m标高）金品位较低；伴生银品位最高431.60×10-6，最低0，平均33.10×10-6。矿体形态为脉状，走向58°～62°，倾向NW，倾角33°～73°。矿体分布标高为510～-100 m，埋深11～638 m，矿体走向方向和倾斜延深方向已经封闭。经估算3-1号矿体在张家沟区内矿石量506.34 kt，金金属量1 483.90 kg，占矿床的69%，伴生银金属量16.76 t。

2.1.2 ②号金矿体：

矿体产于隐爆角砾岩体内，严格受隐爆角砾岩体控制，为隐伏矿体，矿体横跨烟筒桥子与张家沟两个区，整体规模在走向上控制120 m，倾斜延伸200 m，呈脉状，矿体连续，产状变化小，构造、脉岩影响程度中等，矿体厚度变化系数63%，品位变化系数282%，矿体规模为小型。矿体在张家沟区内分布于Q3号—Q2号勘探线间，地表无工程控制。深部有ZK0-8、ZK0-11、ZK1-9等，共计17个钻孔控制，6个钻孔见矿，见矿率35%。钻探工程间距沿走向30～90 m，沿倾向30～90 m。控制矿体走向长80m，倾斜延深200 m，矿体连续，受构造破坏程度弱，矿体厚度0.22～3.87 m，平均1.50 m，厚度变化系数66%，厚度稳定，矿体沿浅部向深部南东方向厚度减小。矿体金品位最高 46.45×10-6，最低 0.26×10-6，平均 2.50×10-6，品位变化系数217%，有用组分分布不均匀，伴生银品位最高989.10×10-6，最低4.17×10-6，平均32.97×10-6，有用组分含量自中部向浅部和深部逐渐变低。矿体走向64°～69°，倾向NW，倾角54°～76°。矿体分布标高为320～40 m，埋深195～467 m，矿体走向上和倾斜延深方向已经封闭。经估算3-2号矿体矿石量51.87 kt，金金属量129.82 kg，占矿床的6%，伴生银金属量1.71t。

2.1.3 ③号金矿体：

矿体产于隐爆角砾岩体内，严格受隐爆角砾岩体控制，为隐伏矿体，矿体横跨烟筒桥子与张家沟两个区，整体规模在走向上控制240 m，倾斜延伸270 m，呈大脉状，矿体连续，产状变化中等，构造、脉岩影响程度中等，矿体厚度变化系数68%，品位变化系数157%，矿体规模为中型。矿体在张家沟区内分布于Q3号—Q4号勘探线间，地表无工程控制。深部有ZK1-10、ZK3-10、ZK1-7等，共计17个钻孔控制，9个钻孔见矿，见矿率53%。钻探工程间距沿走向50 ～105 m，沿倾向30 ～120 m。控制矿体走向长110 m，倾斜延深200 m，矿体连续，受构造破坏程度弱，矿体厚度0.17～4.28 m，平均1.76 m，厚度变化系数66%，厚度稳定，矿体厚度沿走向变化规律不明显，在倾向上由中心向地表和深部厚度逐渐变大。矿体金品位最高5.15×10-6，最低 0.30×10-6，平均 2.15×10-6，品位变化系数69%，有用组分分布较均匀，金品位的变化在倾向规律明显，在浅部向深部金元素逐渐富集；伴生银品位最高151.20×10-6，最低1.42×10-6，平均30.86×10-6。矿体形态为脉状，走向45°～59°，倾向NW，倾角57°～80°。矿体分布标高为395 ～10 m，埋深98 ～482 m，矿体走向上已经封闭，倾斜延深方向未封闭。经估算3-3号矿体矿石量197.35 kt，金金属量425.08 kg，占矿床的20%，伴生银金属量6.09 t。

2.2 矿石质量

2.2.1 矿石物质组成

a矿石矿物成分

根据岩矿鉴定结果，矿石中金属矿物含量占10.2%～31.2%，非金属矿物含量占68.8%～89.8%。金属矿物中金属硫化物以黄铁矿为主，含少量的黄铜矿、方铅矿、闪锌矿等；贵金属矿物有自然金和银金矿以及少量的铜金矿。非金属矿物主要有石英、碱长石、斜长石、黑云母，以及少量的角闪石、绿泥石、碳酸盐矿物等。

b矿石化学成分

根据矿石光谱分析、多元素分析和组合分析结果，矿体的伴生有益组分为银和硫，在矿体中分布不均匀，无法单独圈定，可作为伴生矿回收利用，其它有益组分铜、铅、锌含量极低，无工业意义；有害组分砷含量也很低，对金矿的选矿无影响、更不会影响金精矿的质量。

矿石光谱分析结果见表1。

矿石多元素分析结果见表2。

矿石组合分析样品分别采自1号、2号和3号主矿体，每组样品均由各主矿体上同一块段、同一类型品级的基本分析副样组成。组合原则是根据基本分析样品的长度，按比例进行组合。分析结果见表3。

利用基本分析样品分析结果，进行相关性统计，见图3。从图中可以看出，金、银之间关系不十分密切，但总的趋势呈正相关关系。

2.2.2 主要矿物特征

（1）金矿物特征

① 金矿物粒度特征

根据主矿体上的9件光片样品镜下统计数据分析，该矿石金矿物粒级以细、中粒金为主，微粒金含量较少，粗、巨粒金未测量到。其测量结果见表4。

② 金矿物形态特征

该矿石金矿物的形态以角粒状为主，其他形态较少，其测量结果见表5。

③ 金矿物赋存状态

金矿物的赋存状态主要以金的独立矿物银金矿和少量的铜金矿形式出现，并以粒间金为主，裂隙金、包裹金次之，见图4，其测量结果见表6。

（2）其他金属矿物特征

金属矿物以黄铁矿为主，含有少量的黄铜矿、方铅矿和闪锌矿，见图5。黄铁矿为自形粒状晶体，大部分晶体呈立方体或长方体的晶形，粒度大约在0.2～1.2 mm之间，反射色为亮黄色，高等硬度，均质性，晶体呈浸染状分布在岩石中，部分晶体呈集合体的形态赋存。

黄铜矿为不规则粒状晶体，粒度大约在0.05～1.3mm之间，反射色为铜黄色，中等硬度，均质性，晶体分布在脉石矿物的晶粒间，或黄铁矿的裂隙里及晶隙里，并沿边缘交代黄铁矿，有的晶体中心部位见闪锌矿的包裹体，含量大约占光片总体的2%左右。

闪锌矿为粒状晶体，粒度大约在0.05～0.15 mm之间，反射色为深灰色，中等硬度，均质性，大部分晶体分布在黄铜矿的晶体中，含量大约占光片总体的0.1%左右。

表1 矿石光谱分析结果一览表Table1 Analysis results list of spectral of ore

表2 矿石多元素分析结果一览表Table 2 Analysis results of ore multielement

表3 矿石组合分析结果表Table 3 Analysis results of ore combination

表4 金、银矿物粒度测量结果Table 4 Results of particle size measurement of gold and silver minerals

表5 金矿物外形形态测量结果Table 5 Shape measurement results of gold minerals

表6 金矿物赋存状态测量结果Table 6 Measurement results of the occurrence state of gold minerals

图3 基本分析样金、银相关图Fig.3 Basic analysis samples of gold and silver

图4 金矿物赋存状态图Fig.4 Occurrence state diagram of gold minerals

图5 金矿物的分布图 10×20（-）Fig.5 Distribution diagram of gold minerals 10x20 (-)

方铅矿为粒状晶体，粒度大约在0.2 mm左右，反射色为白色，低等硬度，均质性，其含量极少，分布在黄铁矿的边部，含量小于0.02%。

金属矿物生成顺序：黄铁矿—方铅矿—闪锌矿—黄铜矿—金。金属矿物特征表见表7。

（3）非金属矿物

图6 浸染状构造、团块状构造矿石Fig.6 Dipping structure and mass structure ore

非金属矿物主要为斜长石、碱长石、石英、黑云母及少量的角闪石、绿泥石、碳酸盐等矿物。

其中斜长石、碱长石、石英、黑云母及少量的角闪石分布在矿石的角砾中；绿泥石和碳酸盐矿物多分布在胶结物中，碳酸盐矿物多与金矿化关系较密切。

表7 金属矿物特征一览表Table 7 Metal mineral feature list

2.2.3 矿石结构构造

（1）矿石结构

矿区内矿石结构主要为：自形晶粒结构、自形—半自形晶粒结构、自形—它形晶粒结构、碎裂结构。

自形—半自形晶粒结构为主要结构类型，矿石中金属硫化物呈自形—半自形晶分布于非金属矿物中，构成自形—半自形晶粒结构。

碎裂结构：黄铁矿呈碎裂状，黄铜矿、方铅矿、闪锌矿等在其中分布，构成碎裂结构。

（2）矿石构造

矿石的构造主要有：浸染状构造、稠密浸染状构造、细脉状构造、团块状构造、星点状构造，见图6。

稀疏浸染状构造：矿石中金属硫化物晶粒或集合体以稀疏星点状分布于石英等非金属矿物中，构成稀疏浸染状构造。

细脉状构造：金属硫化物在矿石中呈细脉状充填分布，脉宽一般0.5～2 mm。

团块状构造：黄铁矿在矿石中呈集中分布团块状，构成团块状构造。

2.3 矿石类型

该矿床中的矿体均为隐伏矿体，未出露地表，根据肉眼观察见矿岩心中未见褐铁矿化。物相样品采自①号矿体和③号矿体，标高自深部75 m至顶端505 m均匀分布，分析结果中褐铁矿中包裹金均小于10%。该矿床的矿石自然类型为原生硫化矿石。金物相分析结果表见表8。

表8 金物相分析结果表Table 8 Results of phase analysis of gold

由于样品采集的数量较少，其代表性不强。经检查岩心，WX2和WX4号样品黄铁矿化较弱，呈稀疏的星点状分布。

根据矿石的矿物组成、结构、构造进行划分，该矿床的矿石工业类型均为中金属硫化物角砾岩型含金矿石，矿体均产于隐爆角砾岩筒中，矿石呈浅灰色，胶结结构，角砾状构造。角砾成分以围岩（黑云斜长片麻岩）为主，角砾基本没有移动，多为棱角状、次棱角状，角砾砾径2～20 cm，含量60%～80%，被震碎岩粉、塑性岩浆屑以及成矿期硅质物质和黄铁矿所胶结，金赋存于胶结物中。矿石矿物以黄铁矿为主，含有少量的黄铜矿、方铅矿、闪锌矿和自然金，多呈浸染状、细脉状和星点状。