澳大利亚北领地Pine Crreeeekk造山带中部地区金矿成矿规律

2020-01-18黄什侯明金

安徽地质 2019年4期

黄什，侯明金

（1安徽省地质矿产勘查局321地质队，安徽铜陵 244000； 2安徽省地质调查院，安徽合肥 230001）

0 引言

Pine Creek造山带位于澳大利亚北领地的北部，靠近首府达尔文。Needham等（1985）根据区域地层层序、变质程度、构造特征等将Pine Creek造山带划分为五个单元：Litchfield，Rum Jungle，South Alligator，East Alligator和中部地区（图1）[6]，其中中部地区金矿资源丰富，是北领地三大金矿矿集区之一。本文通过系统搜集区域地质矿产资料、梳理区内金矿床及矿点数据库，研究典型金矿地质特征，探讨总结各类型金矿的成矿规律和成矿模式，为我国企业今后在该区开展矿业投资和矿产勘查提供参考资料。

1 区域地质背景

Pine Creek造山带在古元古代是一个陆内克拉通盆地，由早期的裂谷作用和太古代陆壳边缘下沉所形成。该区有3套构造层：太古代结晶基底由花岗岩—片麻岩构成，古元古代地层由变质沉积岩夹少量火山岩组成；古元古代末期地槽封闭，之后转入地台发育阶段。

1.1地层

Pine Creek造山带中部地区出露地层主要为古元古界。中—新元古界、古生界、中—新生界主要分布于造山带边缘，区域简表见表1。

1.2构造

区内主要的基底断层包括Giant Reef断层、South Alligator断层、Shoobridge断层、Hayes Creek断层、Pine Creek剪切带等。这些断层形成于太古代地壳裂谷、伸张作用，对区域沉积作用、构造格架影响很大。

区内构造变形主要形成于造山运动（1861～1847Ma）及随后的大规模岩浆侵入时期，可划分为5个构造变形期[4～5]：

图1 Pine Creek造山带构造单元划分图（据Needham等,1985）Figure 1.Structural unit division of the Pine Creek orogenic belt(after Needham et al.,1985)

D1期：主要发育北西走向的拉伸线理和平行岩层的层间劈理，可能与北西向单斜翘曲作用相关，形成于South Alligator群沉积之前，体现褶皱前期的构造变形特征。

表1 区域地层简表Table 1.Regional stratigraphy

D2期：在Pine Creek中部低变质程度地区表现较弱，形成局部小规模逆断层。

D3期：为最显著的构造变形期，发育对称紧闭褶皱，主要特征为：轴面近直立为主，轴向北西向为主，少数近南北向，多数褶皱枢纽向南东倾伏，倾伏角度不大，褶皱岩层中常见平行于轴面的板状劈理。

D4期：形成宽广的开阔褶皱或穹隆构造，地层变形不明显。

D5期：主要受控于右旋作用力，表现为区域断层附近形成拖曳褶皱，部分早期褶皱和断层发生小幅旋转，石英脉发生扭曲等构造变形。

1.3岩浆岩

1.3.1太古代杂岩

太古代杂岩体为穹隆构造的核心，隆起出露地表，主要由花岗岩类和片麻岩组成，大多数具面理构造，仅少量伟晶岩和白岗岩不具面理构造。

1.3.2古元古代基性侵入岩

基性侵入岩主要形成于古元古代晚期，岩性主要为辉绿岩、粒玄岩等，以岩墙、岩脉等形式产出。通过同位素测年和侵入关系，辉绿岩形成年龄约为1863Ma（Worden等,2008）。

图2 Pine Creek造山带中部地区金矿床/矿点分布图（底图根据1：50万区域地质图修改，数据来源为北领地资源部2018年更新矿点数据库）Figure 2.Distribution of gold deposits/occurrences in the central Pine Creek orogenic belt

1.3.3古元古代花岗岩类

造山期后，区内侵入大量的花岗岩类（图2），侵入时间晚于上述基性侵入岩，成因类型以I型花岗岩为主。根据岩石学、地球化学特征可将区内主要的21个花岗岩类侵入体划分为三个系列：a.白岗岩为主的岩体；b.花岗岩为主的岩体；c.过渡类型的花岗岩体。一般从岩体中部到边缘，颗粒呈减小的趋势，边缘常出现似斑状结构。通过对搜集到的岩体地球化学数据进行分析，区内花岗岩类以高钾钙碱性花岗岩类为主，呈现富钾，低镁、铁、钛的特征，Al2O3中等饱和—过饱和[4～5]。

1.4变质作用

区域变质作用发育广泛，根据北领地地质局UPb锆石测年数据和地质学研究成果，区域变质作用发生时代主要为古元古代晚期造山期，变质程度较低，一般为绿片岩相，部分地区叠加由大量花岗岩类侵入而导致的接触热变质作用。

2 主要金矿类型

参考北领地资源部矿床/矿点数据库中金矿的分类方案，区内金矿主要有三种类型：a)石英脉型金矿，b)条带状铁质岩相关金矿，c)金—多金属型金矿。

北领地资源部矿床/矿点数据库中共记录Pine Creek造山带中部地区金矿床/矿点314个：石英脉型共225个，占绝大多数，其中小型以上规模矿床46个；条带状铁质岩相关共24个，其中小型以上规模矿床5个；金—多金属型金矿床2个；冲积型砂金矿点38个；其他类型或地质矿化特征不明的矿点25个。

2.1石英脉型金矿

石英脉型金矿是区内最主要的金矿类型，D3构造变形期背斜构造的核部、剪切带中次级断裂构造和雁列劈理是含金石英脉赋存的有利位置。赋矿地层以Mount Bonnie组和Burrell Creek组最多。

石英脉型金矿中，金矿（化）体形态主要有两种：一是与岩层近于平行的鞍状体、二是近直立的脉状、网脉状矿化体，典型的如Woolwonga金矿（图3）。含金石英脉多数厚度为0.5～2.0m，近直立为主，产状平行于背斜构造的轴面和主要的劈理，在部分矿区为网状厘米级石英细脉。金矿化比较富集的位置有背斜与断层构造交汇处、鞍状矿体边缘破碎带等。

图3 Woolwonga金矿a.地质简图b.剖面图（据Kavenagh等,1990修改）Figure 3.The Woolwonga gold deposit：a).geological sketch;b).sectional view(modified after Kavenagh et al.,1990)

2.2条带状铁质岩相关金矿

包含条带状铁质岩（BIF）的地层主要为Koolpin组中段，共划分出5个BIF岩性段（I1-I5），被4个泥岩岩性段（M1-M4）隔开。

区内条带状铁质岩相关金矿的分布情况与Koolpin组的分布情况相关，常赋存于北西向背斜构造的核部，典型矿床有Cosmo Deeps金矿、Golden Dyke等。金矿化在I1-I5五个BIF岩性段中均有发生，但主要是上部的BIF岩性段（I5、I4）和泥岩岩性段（M4）。主要矿体呈似层状，并与BIF岩性段的产状相同。也有石英脉型和微细网状脉，穿插BIF和泥岩岩层或充填断层、构造破碎带。

2.3金-多金属型金矿

除了主要矿种金之外，还含有铅、锌、铜、银，矿体中基本没有发育石英脉是这类金矿与其他金矿主要区别之一。Iron Blow和Mount Bonnie金多金属矿是区内仅有的两个这类典型矿床，两者位置相邻，距离约3km，构造特征相似，Iron Blow金矿位于Margaret向斜构造的西翼，而Mount Bonnie金矿位于Margaret向斜的东翼；容矿层位相同，矿体呈似层状透镜体赋存于Mount Bonnie组下段，矿体产状与岩层产状近似。

3 成矿规律

3.1金矿化空间分布与地层的关系

金矿化层控特征比较明显：

石英脉型金矿化主要赋存地层包括Mount Bonnie组、Gerowie凝灰岩组、Burrell Creek组。这些地层有利于金矿化富集，一是岩石化学性质较活泼、或提供还原剂和吸附作用而改变流体的物理化学条件，二是这些岩层易于发生褶曲，不同岩性之间易于形成层间破碎、滑脱等层间构造，形成有利于矿体产出的空间。

条带状铁质岩相关型金矿与铁质岩的层位密切联系，绝大多数赋存于Koolpin组中段。

两个金—多金属型金矿的矿体均呈似层状透镜体赋存于Mount Bonnie组下段，围岩岩性主要为互层状页岩、炭质页岩、粉砂岩等。

3.2金矿化空间分布与构造的关系

区内金矿床和矿点大多数分布于基底断裂附近，主要有北西向的Pine Creek剪切带、北东向的Hayes Creek断层、近南北向的Shoobridge断层等，这些大规模基底断裂形成于造山运动之前，在随后的构造变形期再活动及叠加后期构造，是主要的导矿构造。

石英脉型金矿主要容矿构造有Pine Creek剪切带，基底断层两侧的次级断层、褶皱构造和褶皱核部密集发育的劈理等。

地壳级韧性剪切带的次级剪切带往往控制矿床的空间展布，在剪切应力作用下形成的密集劈理和裂隙是含金石英脉产出的有利位置，近直立的劈理其中一组平行发育，另一组不发育，从而形成平行排列的含金石英脉。

褶皱构造容矿的金矿体形态一般有两种，典型的如前述Woolwonga金矿，一是与岩层近于平行的鞍状体，层间破碎带和滑脱构造是其主要矿化空间；二是近直立的脉状、网脉状矿化体，密集的劈理和节理是其主要矿化位置。

条带状铁质岩相关型金矿矿化体分布主要于铁质岩岩性段的产状相关，有利容矿构造为北西向背斜构造，常形成似层状矿体。

区内金—多金属型金矿只有Iron Blow和Mount Bonnie两个典型矿床，分别位于Margaret向斜构造的西翼和东翼，层间破碎带、滑脱空间是矿体产的有利空间。

3.3金矿化空间分布与岩浆岩的关系

区内岩浆岩有太古代杂岩、古元古代基性侵入岩和花岗岩类。太古代杂岩体中没有已知的具有经济意义的矿化，但在杂岩体周边发现了一系列以铀矿为主的矿床和矿化点。基性侵入岩规模不大，认为与大范围的金矿化关系不大。

大多数金矿床/矿点位于古元古代花岗岩类侵入体外接触带，在花岗岩类侵入体内部几乎没有金矿化。在不考虑隐伏岩体情况下，本文通过arcgis软件统计出各金矿床/矿点距离出露的花岗岩类地质体的最近距离：

225个石英脉型金矿床/矿点距离岩体最近距离平均为8.23km，其中46个小型以上规模矿床平均为4.17km；

24个条带状铁质岩相关金矿床/矿点平均距离为4.5km，仅一个矿化点大于10km，其中5个小型规模以上矿床平均距离4.74km；

2个层控金—多金属型金矿床距岩体最近距离分别为4.17km和4.91km。

研究认为金的沉淀温度通常不超过300℃，在距离岩浆岩太近时，尚未冷却的岩浆热使自然金难以沉淀，而太远时，成矿流体的热动能又不足以驱动其到达，比较适合金矿脉形成的空间位置是距成矿地质体1～3km的范围[1]。研究区小型以上规模金矿床与花岗岩类侵入体最近距离平均为4～5km，可能原因是成矿作用相关的岩浆活动规模更大、持续时间更长有关。

3.4金矿化空间分布的带状特征

石英脉型金矿床和矿点众多，分布情况受基底断层、剪切带、褶皱构造控制明显，因而表现出明显的带状分布特征。Pine Creek剪切带是研究区最大的金矿化带，矿床和矿点沿剪切带北西向带状展布特征很明显，Burnside（2）花岗岩体周围也可大致区分出3个北西向金矿化带，Allamber Springs（11）花岗岩体东部金矿点大致呈北西向展布，Mount Todd金矿区域矿点分布受PineCreek剪切带东侧次级断裂构造控制，大致呈北东向展布，只有Mount Bundey（20）花岗岩体西侧南侧矿点分布没有明显的带状分布特征[1]。

3.5金矿化局部富集规律

石英脉型金矿中金主要以晶隙金、包裹金赋存于毒砂、磁黄铁矿、黄铁矿等硫化物矿物中，在石英脉之外的围岩中含金极少。背斜核部鞍状矿体边缘部位、不同方向断层、劈理构造交汇处，金矿化相对富集更好[5,8]。

条带状铁质岩相关型金矿主要控矿构造为北西向背斜构造，根据统计，背斜不同位置的金矿化品位差距明显，背斜两翼较低，核部较高，氧化带和构造角砾岩中经过次生富集，品位可能更高。条带状铁质岩相关型金矿中往往也发育有石英脉、石英网脉，但这类石英脉中往往金矿化品位较低[5]。

4 成矿模式

结合前人在成矿时代、流体包裹体、硫同位素、氢氧同位素等方面的诸多研究成果（Matthai等,1995；Wygralak,1996；Sener,2004；Ahmad等,1993；Ahmad等,2013），探讨总结区内金矿成矿模式，并绘制成矿模式图（图4）。

造山运动期后，深部地壳部分熔融形成大规模的中酸性岩浆，岩浆侵位过程的热能引起围岩发生较大规模热接触变质，接触外带范围可达约10km，随着变质程度的加深，含水硅酸盐和碳酸盐矿物发生脱水和脱二氧化碳反应，释放出低—中盐度、还原性、含CO2和CH4成分的变质流体；岩浆侵位晚期，释放出的的岩浆热液稍晚于变质流体出现，多表现为中等盐度，氧化性的热液流体。这些流体萃取岩浆和围岩中的金等成矿元素及硫等矿化剂后形成含矿热液，岩浆热能为含矿流体迁移提供驱动力，同时基底断层、剪切带构造为含矿流体运移提供有利的运移通道。通过现有资料分析，区内三种主要类型的金矿床/矿点成矿流体差别不大，均为接触—热变质水和岩浆水的混合流体，其成矿模式主要差别在于金从流体中沉淀富集的方式。

石英脉型金矿化模式为：含矿流体在迁移进入背斜核部层间滑脱、劈理，次级剪切构造等成矿有利空间时，流体压力迅速降低，导致沸腾和相分离，引起金和硫化物矿物沉淀富集，以充填作用为主。个别石英脉型金矿金沉淀富集过程中可能有大气降水与成矿流体混合作用的影响。

条带状铁质岩相关金矿化富集的主要原因可能为含矿流体与富铁围岩之间的反应，破坏金—硫络合物的稳定性，从而导致金和硫化物沉淀富集成矿。D3期强烈的褶皱作用使相对脆性的铁质岩发生破碎和碎裂岩化，易于流体渗透。

金—多金属型金矿主要控矿构造为层间滑动断层，流体—炭质围岩反应可能是金沉淀富集的主要机制。