胶东范家庄金矿围岩蚀变特征及与金矿化关系

黄 鑫

（山东省煤田地质规划勘察研究院，山东·济南 250104）

1 区域地质背景

范家庄金矿床位于胶东牟平—乳山成矿带的中部，处于中朝准地台胶辽台隆胶北隆起的东南部昆嵛山岩体内。区内构造发育，以断裂构造为主，按其走向可分为北北东向、北东向、北西向、北北西向。控矿断裂为北北东向的断裂，金矿体赋存于次方向断裂中。区内出露地层简单，仅有古元古代荆山群变质岩零星出露，在区内呈包体状零星分布，是区内金矿的主要原始矿源层。新生代第四系沉积物沿沟谷、河流两侧分布。古元古代荆山群地层主要岩性为黑云变粒岩、斜长透辉岩、透辉大理岩、斜长角闪岩等。区内岩浆岩发育，岩性为中细粒含黑云母二长花岗岩，为容矿围岩，侵位年龄为155.8Ma[1-2]。岩石呈灰白一浅肉红色，中细粒花岗变晶结构，块状构造，局部为片麻状构造。主要矿物成分有斜长石、钾长石、石英和黑云母。中生代燕山期脉岩沿矿脉或穿切矿脉展布，规模较小，主要为煌斑岩、闪长岩、伟晶岩、石英脉等。

2 围岩蚀变

范家庄金矿床围岩蚀变发育，蚀变类型主要为钾长石化、绢云母化、绿帘石化、硅化、黄铁矿化，少量绿泥石化、碳酸岩化等（图1）。围岩蚀变分带明显，自含金石英脉（矿体）向两侧依次为（黄铁）绢英岩化一青磐岩化一钾长石（赤铁矿）化一未蚀变黑云二长花岗岩[3-6]，不同蚀变带间呈渐变过渡关系。其他类型蚀变岩叠加于其上，不具明显分带特征。各蚀变带的宽窄不等，随蚀变强弱而定。一般绢英岩化带窄，钾长石化带宽。

图1 胶东范家庄金矿区样品及镜下照片Fig.1 The samples and microscopic photos of Fanjiazhuang gold mining area in Jiaodong

2.1 钾化

钾化（红化）是一种高温交代蚀变作用，是热液活动最早期在花岗闪长岩中所发生的交代热液蚀变作用，影响范围较宽，在花岗岩和闪长岩中非常发育。本矿区的钾化蚀变矿物主要为长石，亦有黑云母。长石多沿着断裂及裂隙呈带状分布（图1：a,c,d），被交代的矿物主要有角闪石，黑云母，长石的边缘可发生重结晶作用。显微镜下长石表面高岭土化；亦可见赤铁矿或褐铁矿斑点状赋存在长石上，这是由于表生氧化作用造成的，也因此使得岩石在宏观上看起来偏红，形成所谓的红化现象。

钾长石化分布范围大小不等，但总是在矿体附近出现，属于强碱性、高温环境。该阶段成矿流体与围岩发生强烈的水岩反应．大量微斜长石交代斜长石，并包裹斜长石和石英，钾长石化大规模发育，空间上分布于矿脉最外带，此阶段Au等成矿物质处于活化状态，很少沉淀。微斜长石岩呈肉红色，中细粒变晶结构、蚕食结构、筛网结构，云雾状构造、不均匀块状构造。矿物组合为石英、钾长石、斜长石和少量的黑云母、金红石、赤铁矿等。

2.2 绢云母化

绢云母化现象在本区各类岩石中非常普遍，常伴随有石英和黄铁矿的产生（图1：b,d），因而可称为绢英岩化，若黄铁矿含量超过5%时，则称为黄铁绢英岩化。绢云母化是一种中温热液交代蚀变，主要蚀变矿物是绢云母（即细小鳞片状白云母）。绢云母化学式为K{Al2[AlSi3O10](OH)2}，细小鳞片状，硬度2～3，解理面有弹性，单片光下无色，正低—中突起，闪突起明显；干涉色鲜艳明亮，一般可达到二级顶—三级顶，近平行消光，镜下绢云母主要与黄铁矿伴生（图1：d）。通过镜下观察，结合以往研究，可将绢云母化划分为4期：（1）岩浆期后蚀变阶段；（2）成矿期绢英岩化阶段（黄铁绢英岩化）[7,5]；（3）石英—黄铁矿阶段（该阶段绢云母和黄铁矿粒度明显大于前一阶段）；（4）碳酸盐化阶段（绢云母穿切前期形成的自形石英颗粒，而石英颗粒中包裹绢英岩阶段的绢云母）。绢英岩化带和金矿体在空间上紧密产出．属于中性、中低温环境，随着成矿流体温度、氧逸度和pH值的降低，大量绢云母和细粒白云母出现，蚀变作用进一步加强。该带相对较窄，有利于Au的迁移及在还原条件下的成矿富集。

2.3 硅化

硅化是使围岩中石英或隐晶质二氧化硅含量增加的一种蚀变作用，本区围岩中或多或少均遭受不同程度的硅化蚀变。钻孔岩芯宏观上的硅化主要表现为团块状、脉状石英产出。石英化学式为SiO2，白色、乳白色，无解理，硬度7，硅化较强时，石英呈脉状充填或交代围岩，有时呈晶簇状，这类石英颗粒较大，局部可见与黄铁矿伴生（图1：b～f）。显微镜下石英为正低突起，单片光下无色透明，表面干净无解理；干涉色一级黄白，呈细小粒状集合体沿矿物的解理、微裂纹交代充填，可见“蠕英石”。硅化后的岩石硬度很大。在与硅化有关的热液流体演化晚期伴随岩石脆性破裂时可形成石英脉或黄铁矿—石英脉。

硅化可形成于高温至低温的环境中。分布较为广泛，但集中发育于蚀变带靠近矿体的部位或矿体中，与成矿关系密切。

2.4 黄铁矿化

黄铁矿化在矿区广泛发育，呈浸染状、脉状和团块状产出（图1：b,e），黄铁矿化一般与硅化、绢云母化紧密伴生，形成于还原环境，硫逸度较高的条件下。黄铁矿化的蚀变岩中，黄铁矿可分早晚两期。早期黄铁矿呈中粒自形一半自形在花岗岩中呈星点状、浸染状分布：晚期黄铁矿呈中细粒半自形粒状一他形沿裂隙呈细脉状分布，可能是石英黄铁矿脉体充填阶段的产物。

由于黄铁矿是金的重要载体，其形态成为找矿的重要标志而备受关注。黄铁矿化学式为Fe[S2]，形态有立方体、五角十二面体、八面体，浅铜黄色，表面带有黄褐的锖色，围岩中黄铁矿以浸染状为主，晶型较为完好但含矿性不高，与绢云母共生；其次以细脉状为主，宽约0.1～10mm，沿岩石的节理或裂隙发育，多为它形且含矿性较高。黄铁矿化具有多世代性，第一世代黄铁矿呈中细粒他形晶，第二世代黄铁矿呈中粗粒半自形晶，第三世代黄铁矿呈中细粒它形晶。

通过野外和镜下观察认为，黄铁矿的形态是重要的找矿标识，其形态主要有三种：（1）浸染状，主要产于黄铁绢英岩中；（2）粒状集合体脉；（3）脉状，主要产于石英—黄铁矿脉和碳酸盐—多金属硫化物脉中。

2.5 绿泥石化

绿泥石化是一种重要的中、低温蚀变作用，在围岩蚀变过程中，绿泥石主要由富含Fe、Mg的硅酸盐矿物经热液交代蚀变而成，也可由热液带来Fe、Mg组分并与一般的铝硅酸盐矿物交代反应而形成。绿泥石大多呈绿色（图1：a,d），解理{001}完全，解理片具有挠性，硬度2～2.5。单片光下应呈绿色—浅黄色多色性，正低突起；干涉色不高于一级，但一般会呈现出靛蓝、锈褐色等异常干涉色。笔者本次在镜下很少发现绿泥石，主要因为切片位置原因，部分薄片可见极少量的绿泥石沿角闪石、黑云母的解理分布，并且与绿帘石伴生。

通过观察岩芯可看到，绿泥石主要交代角闪石等暗色矿物，呈细网脉状穿切石英，与石英和黄铁矿共生，脉体多为黑色，是绿泥石化的晚期产物，亦可见钾长石与绿泥石、石英共生，并被绢云母包裹。

2.6 碳酸盐化

碳酸盐化是矿区围岩蚀变的最后一期，叠加在已硅化和绢云母化的岩石上（图1：f），主要蚀变矿物为方解石。方解石化学式为Ca[CO3]，无色或白色，可见聚片双晶，硬度3。单片光下无色透明，闪突起明显；干涉色为高级白。常呈不规则团块状产出，在岩石裂隙处也可见碳酸盐细脉交切早期的硅化，为典型的线型蚀变；显微镜下方解石颗粒较大，通常与绿帘石共生，周围有时可见石英颗粒和暗色金属矿物。碳酸盐化在碱性环境下较大温度范围内都可能发生[8-9]，因此碳酸盐化分布较为广泛，多呈细脉状，少数成条带状分布，充填于近矿蚀变岩裂隙中，或成矿晚期阶段中。

3 成矿阶段

根据野外观察及镜下显微分析．范家庄金矿成矿阶段从早到晚可分为V个主要阶段[10-11]。

Ⅰ黄铁矿—石英阶段：该阶段矿物组合为大量石英和少量黄铁矿。黄铁矿颗粒粗大，自形一半自形粒状结构，形态多为立方体，少量为五角十二面体，晶形较好：石英为乳白色粒状集合体，半自形晶，粒度较大。

Ⅱ石英—黄铁矿阶段：矿物组合与Ⅰ阶段基本相同，但以黄铁矿为主，石英次之。黄铁矿颗粒细小，晶形不规则，多为他形或不规则块状集合体，部分半自形。近地表处表面常见褐铁矿化。石英多为烟灰色，颗粒细小，自形及半自形晶居多。该阶段含金量高，金矿物以自然金和银金矿产出，为主成矿阶段。该阶段晚期尚可见石英磁黄铁矿脉产出，可构成一个亚阶段，但其发育空间较局限，其意义主要表现在矿物组合的多样性对成矿强度的控制方面。

Ⅲ金—多金属硫化物阶段：该阶段为主成矿阶段。早期黄铁矿石英脉经构造破碎，产生裂隙，在黄铁矿石英脉裂隙和颗粒间隙中沉淀出黄铜矿、闪锌矿、毒砂、方铅矿和银金矿，并有重结晶黄铁矿和石英的生成。黄铁矿呈不规则状或细粒状与其他硫化物构成块状或条带状矿石：石英为浅烟灰色，自形程度差。多金属硫化物与金银矿、银金矿密切共生。该阶段矿石常胶结前几个阶段的角砾或呈细脉状充填于早期的石英黄铁矿矿石裂隙中。

Ⅳ石英—碳酸盐阶段[12]：本阶段则以大量碳酸盐矿物出现为特征，是成矿进入晚期的标志。其矿物组合主要有铁方解石、铁白云石及菱铁矿和石英，金的含量较低，硫化物矿物仅见少量黄铁矿。石英呈乳白色。碳酸盐细脉穿切其他阶段形成的矿石，具有十分明显的最终形成的产状特征。

Ⅴ表生氧化阶段：在矿体形成之后，由于地表剥蚀或雨水灌入，形成赤铁矿、褐铁矿等，局部可见黄铜矿氧化成孔雀石，但对整个矿床影响不大。

4 蚀变分带特征

各类蚀变作用在空间上呈现有规律的分布，每个蚀变相带明显表现出相互叠加的现象，形成蚀变组合分带。通过对Ⅰ号矿体的ZK1281等4个钻孔（图2、图3）[11]，进行野外蚀变类型观察，并确立了蚀变矿物组合和分带。根据野外岩芯蚀变特征和显微镜下蚀变矿物特征，将本区蚀变组合划分为：

钾化＝长石化＋硅化±黄铁矿化；

青磐岩化＝绿泥石化＋绿帘石化±黄铁矿化±碳酸盐化；

绢英岩化＝绢云母化＋硅化±黄铁矿化。

图2 钻孔柱状示意图Fig.2 The drillings column diagram

图3 胶东范家庄金矿区钻孔联合剖面图Fig.3 Drilling joint section view of Fanjiazhuang gold mining area in Jiaodong

4.1 各钻孔蚀变组合分布

钾化为主的岩石颜色上呈红色，以绿泥石、绿帘石、阳起石为主的青磐岩化岩石则明显呈青灰色，以绢英岩化为主的岩石，颜色上随着蚀变强度的加深从浅灰色到黄绿色。根据对4个钻孔岩芯的岩性观察和蚀变类型观察，根据以上岩石颜色特征和蚀变矿物组合特征，本区各个钻孔蚀变特征研究结果描述如下：

ZK1281：孔深200.2m，岩性以黑云二长花岗岩为主，局部见煌斑岩。蚀变以钾化为主，青磐岩化次之（图2a）。钾化在17.4～66.2m和128.7～194.7m处发育，蚀变较为强烈；青磐岩化出现在58.9～74.0m、82.9～96.6m和98.4～154.1m处，集中于钻中部；绢英岩化出现在74.0～82.9m和96.6～98.4m处；矿体主要对应于绢英岩化处。

ZK6051：孔深183.4m，岩性以黑云二长花岗岩为主，局部见少量煌斑岩。蚀变主要为钾化，其次为青磐岩化（图2b）。钾化在12.4～51.9m和81.6～181.1m处发育，蚀变较为强烈；青磐岩化出现在48.7～67.1m和69.3～165.6处，集中于钻中下部；绢英岩化出现在67.1～69.3m处，发育较集中，矿体主要产出于绢英岩化带内。

ZK6041：孔深150.1m，岩性以黑云二长花岗岩为主，发育少量煌斑岩（图2c）。蚀变以钾化为主，在13.4～57.2m和13.4～98.3m处发育，蚀变较为强烈；其次为青磐岩化，出现在39.3～85.0m和93.6～113.9处，集中于钻中下部；绢英岩化出现在85.0～88.7m处，发育较集中，矿体主要出现在绢英岩化处。

ZK1331：孔深101.5m，岩性以黑云二长花岗岩为主，中下部见少量煌斑岩，出现一处蚀变破碎带，钾化、青磐岩化、绢英岩化在整个钻孔中均可见（图2d）。钾化在8.6～47.6m处发育，主要分布在钻孔上部，蚀变较为强烈，下部由于钻孔较浅，仅打到钾化与青磐岩化结合叠加区域；青磐岩化出现在35.4～71.8m和80.7～101.5m处，集中于钻孔中下部；绢英岩化出现在78.8～80.7m处，发育较集中。整体上看，该钻孔以青磐岩化为主，各类蚀变组合互相叠加，青磐岩化和绢英岩化相互叠加，矿体主要出现在钻孔下部，对应于绢英岩化处。

4.2 蚀变分带的空间分布

为了表示蚀变作用在空间上的组合分带特征，将4个钻孔投影到一个方向上，根据各个钻孔已划分出来的蚀变组合[13]，作出一个蚀变分带剖面图（图3，这个剖面图只能反映出蚀变分带的垂向性。再根据作出的蚀变分带剖面图，联系各个钻孔的空间位置，选取一条方向线，使得这4个钻孔与这条线之间的距离和最小，然后将这4个钻孔投影到这个方向上，作出蚀变分带在空间分布状态上的示意图，即蚀变分带剖面示意图），蚀变带的强度和规模有所不同，各蚀变相带之间的界限也不是绝对的，而是有一定的渐变过渡关系。蚀变作用非常强烈的地方叠加泥化，岩石呈灰白色，黏土状，这些区段是良好的矿化带。本矿区矿体是硫化物石英脉型矿体，矿体主要产于绢英岩及其中石英脉内。总体上来说，本矿体在垂向上存在较为明显的蚀变分带现象，从上往下依次发育钾化、青磐岩化和绢英岩化。由图2可清楚地看出，矿体较为集中于绢英岩化带内，金成矿元素在绢英岩化带内含量很高。一般蚀变越严重，金品位越高，也就是说，绢英岩化蚀变强烈与否，与金矿化关系最大。

4.3 围岩蚀变发育顺序

围岩蚀变是热液经过长期多期次活动产生的结果，根据各类蚀变类型和蚀变矿物特征可知，本区围岩蚀变经历了从高温到低温多阶段的热液蚀变作用（表1）。高温阶段以钾长（红化）、阳起石化及绿帘石化为主，中高温阶段以硅化、黄铁矿化为主，中低温阶段以绢云母化、绿泥石化、高岭石化、碳酸盐化为主。其中黄铁矿化可在高中低温各阶段出现。钾化（红化）是热液活动较早期在花岗闪长岩中所发生的交代蚀变作用，影响范围较宽，几乎中酸性岩体全岩都遭受过不同程度的钾化。各类蚀变作用发育的先后顺序见表1。

表1 热液蚀变作用阶段划分Table 1 Hydrothermal alteration stage division

石英沿矿物的解理或微裂纹交代充填，有时也交代或切割长石，这就反映了该矿区的硅化作用明显晚于钾化（红化）。绿泥石化作用时间略晚于钾化（红化），叠加在钾化带之上。通过观察岩芯可看到，绿泥石主要交代角闪石等暗色矿物，呈细网脉状穿切石英，与石英和黄铁矿共生，脉体多为黑色，是绿泥石化的晚期产物；亦可见长石与绿泥石、石英共生，并被绢云母包裹，长石类矿物硅化强烈时，黑云母将发生绿泥石化蚀变，由此反映出绿泥石化作用时间晚于硅化。

在硅化的发育时间段上，以往的研究有些分歧。叶青认为硅化是热液活动中期的一种蚀变，在作用时间上略晚于绢英岩化或绿泥石化[14]。张华锋和秦红艳则认为硅化作用早于绢云母化，并将硅化产状总结为两种：呈微石英脉状充填或交代钾化的围岩、呈细小粒状集合体状交代长石等矿物[15-16]。通过本次对工作区的钻孔岩芯薄片显微镜下观察可知，早期岩浆期后蚀变绢云母被成矿期热液蚀变绢云母叠加，绢云母切穿硅化作用的石英集合体，说明该区的硅化作用应早于绢云母化，这与张华锋和秦红艳的观点一致。碳酸盐化常叠加在绢云母化和硅化之上，总体上表现为最晚期的热液活动蚀变作用，在本区赋矿围岩中该类蚀变较弱，与矿化关系也不大。高岭土化常与绢云母化、碳酸盐化等蚀变叠加在一起。

通过对上述几种蚀变类型观察研究可看出：钾化（红化）一般分布在花岗岩类中，长石多呈脉状、片状分布，尤其是在断裂带，发育比较强烈，蚀变作用时间最早。硅化在本矿区发育很广，几乎每种赋矿围岩都遭受了不同程度的硅化蚀变，蚀变时间晚于钾化。绿泥石化在闪长岩中发育，与硅化很可能同期形成。绢云母化在矿区内也广泛发育，与石英、黄铁矿共生，形成绢英岩化，在空间上呈带状产出，晚于硅化形成时期。高岭土化常叠加绢云母化、碳酸盐化。阳起石化、电气石化及绿帘石化在花岗斑岩内外接触带附近比较发育，在局部地段可见粗晶阳起石团块。碳酸盐化往往叠加在已硅化、绢云母化的岩石上，是热液最后一期蚀变活动作用。也就是说，围岩蚀变发育顺序从早到晚为：钾化（红化）→硅化→绿泥石化→绢云母化→黄铁矿化→高岭土化（泥化）→碳酸盐化。

4.4 蚀变带与金矿体的空间关系

通过野外钻孔岩芯观察和镜下薄片观察，以及各钻孔蚀变组合分带的研究，可以看出，整个矿区围岩蚀变强烈，表现出相互叠加的现象，说明本矿区的围岩蚀变是不同期次热液活动叠加的结果[17]。自下而上可划分为：钾化带、青磐岩化带和绢英岩化带，蚀变次序为早期大范围的钾化（红化），中期的绢英岩化、青盘岩化带和晚期的硅化带。

通过对上述各钻孔围岩蚀变组合分析发现，金矿体和金矿化赋存在绢英岩化带内，以矿体为中心向外依次划分为绢英岩化带、青磐岩化带和钾化带。

5 结论

（1）范家庄金矿区蚀变类型主要为钾长石化、绢云母化、绿帘石化、硅化、黄铁矿化，少量绿泥石化、碳酸岩化等。

（2）范家庄金矿成矿阶段从早到晚可分为V个主要阶段：黄铁矿—石英阶段；石英—黄铁矿阶段；金—多金属硫化物阶段；石英—碳酸盐阶段；表升氧化阶段。

（3）范家庄金矿在垂向上存在较为明显的蚀变分带现象，从上往下依次发育钾化、青磐岩化和绢英岩化。

（4）范家庄金矿围岩蚀变发育顺序从早到晚为：钾化（红化）→硅化→绿泥石化→绢云母化→黄铁矿化→高岭土化（泥化）→碳酸盐化。

（5）范家庄金矿金矿体和金矿化赋存在绢英岩化带内，以矿体为中心向外依次划分为绢英岩化带、青磐岩化带和钾化带。