云南老王寨金矿床主要矿物的标型特征(薛传东,刘星,谈树成,秦德先,《矿物岩石》2002.3).doc

卷Volume 22, 期Number 3, 总Total 89 页Pages 10-16, 2002, 9, Sept , 2002 矿物岩石 J M INE RAL PET ROL 云南老王寨金矿床主要矿物的标型特征 薛传东1, 2, 刘 星1, 谈树成1, 3, 1 1. 昆明理工大学地球科学系, 云南昆明 650093; 2. 南京大学地球科学系, 江苏南京 210093; 3. 云南大学地球科学系, 云南昆明 650091 【摘 要】 老王寨金矿床产于哀牢山金-多金属成矿带北段浅变质岩系的断裂破碎带中, 为一大型构造蚀变岩型中低温热液矿床, 黄铁矿、石英、碳酸盐矿物、绢云母等是矿体中与金矿化密切相关的主要矿物。从产状、形态、化学成分、晶胞参数、热电性及红外光谱等方面, 总结这些矿物的标型特征, 可用于指导矿区深部和外围进行成矿预测和找矿工作。【关键词】 矿物标型特征; 老王寨金矿床; 哀牢山成矿带; 滇西中图分类号P574. 2, P618. 51 文献标识码A 文章编号1001-68722002 03-0010-07 0 引言 滇西三江褶皱带是印度板块与欧亚板块相互拼合的转换地带, 兼具两大板块的沉积及过渡型沉积 特征。漫长的构造演化过程, 尤其燕山中晚期以来的历次构造运动, 为该带的金-多金属成矿提供了极为有利的成矿地质构造环境和条件。哀牢山金-多金属成矿带处在该构造带的东侧, 红河深大断裂和阿墨江断裂带之间夹持的构造-岩浆-沉积 变质带即是金-多金属矿床的有利产出地段。据云南省地矿局资料1992 统计, 在哀牢山成矿带已圈出金质量分数大于0. 00510-6、面积超过8km 2的金异常40多个, 多分布在九甲-墨江断裂与哀牢山断裂之间的浅变质岩系或古生界中, 显示出具有良好的成矿远景。其中, 探明具一定储量规模的金矿床点 20余处, 铜厂、大坪、金厂、老王寨等金矿床均已达大型规模。 1 老王寨金矿床地质概况 老王寨金矿田产于哀牢山金成矿带北段的浅变质岩系中, 面积约40km , 由总体呈北西-南东向 延伸的浪泥塘、冬瓜林、老王寨、搭桥箐比幅和库独木等5个矿段组成, 已探明金储量接近100t, 矿床规模尚有望进一步扩大。矿区出露地层主要为上古生界上泥盆统、石炭系 含钙质、砂质、炭质、硅质板岩、绢云板岩、石英杂砂岩等浅变质岩以及未变质的中生界上三叠统T 3y 紫红色泥岩、粉砂岩、砂砾岩, 总体构成轴向为北西西的刘大山背斜。构造以断裂为主, 大体分为北西向的一级断裂九甲-墨江断裂 、北西-北西西向的二级断裂九甲-墨江断裂上盘次级控矿断裂 及北东向的三级破矿断裂。岩浆岩以超基性-基性岩为主, 沿深大断裂分布, 并有大量的煌斑岩脉和中酸性斑岩等产出于断裂破碎带中。 2 收稿日期2001-10-20; 改回日期2001-12-04 , . 第22卷 第3期薛传东等云南老王寨金矿床主要矿物的标型特征 11 金矿体即赋存于玄武岩与石炭系如老王寨矿段 或煌斑岩与上泥盆统如冬瓜林矿段 接触部位以及浅变质岩系中的断裂破碎带中。矿体常成群成组产出, 在平面上多呈雁行式左行排列, 在剖面上多呈叠瓦式排布, 有的钻孔可揭穿9层矿体。矿体多交切岩层层理, 与北西向和北西西向断裂走向一致并同步弯曲, 沿走向和倾向均具膨胀、收缩、分支、复合、尖灭、再现的特点, 矿化蚀变规模与断裂破碎带宽度呈正相关, 反映出矿体严格受断裂控制的特征。矿石具自形 交代残余、压碎、胶状等结构和细网脉浸染状、脉状、星散状、角砾状及不规则状等构造。矿石中常见的金属矿物有自然金、黄铁矿、毒砂及少量的辉锑矿、硫锑铜矿、白钨矿、砷黝铜矿等, 偶见辉钼矿、闪锌矿、方铅矿、黄铜矿等; 非金属矿物有石英、方解石、铁白云石、白云石、菱镁铁矿、菱铁矿、绢云母、绿泥石、铬水云母、蛇纹石以及粘土矿物等。矿石为低硫化物型, 金属硫化物含量一般是1～5。金矿物形态多样, 主要呈树枝状、薄片状、不规则状等, 其中可见金一般呈单体金赋存于铁白云石脉边部或沿裂隙产出, 微细粒金以裂隙金、包裹金、粒间金形式嵌布于黄铁矿中, 少量存在于铁白云石、毒砂中。自然金的成色较高, 多为891～999, 平均949。金矿化与黄铁矿化、毒砂化、碳酸盐化主要为铁白云石化 、绢云母化及硅化等热液蚀变密切相关, 在多种蚀变和多期蚀变叠加的强烈蚀变部位, 矿化较强。根据野外观察和室内镜下的研究, 将金矿床的热液成矿作用分为5个阶段, 即Ⅰ 早期玉髓-绢云母阶段; Ⅱ 石英-白钨矿阶段; Ⅲ 硫化物-碳酸盐-绢云母阶段; Ⅳ 石英-碳酸盐-多金属硫化物阶段; Ⅴ 石英-碳酸盐阶段, 其中Ⅲ , Ⅳ 阶段是金的主要成矿阶段。老王寨金矿床是一个典型的构造蚀变岩型中低温热液金矿床。 出现频率分别为71. 3, 64. 8, 42. 5和8. 5, 共有e , o , a , e o , e a , o a , e ′o , e o 等11种晶o a , o a e , a e o , e e ′体形态。主成矿阶段Ⅲ, Ⅳ 黄铁矿的实际产出以聚形晶为主, 聚形晶所占比例为95, 单形晶仅有5, {100}单形晶几乎消失, 聚形晶的晶体习性以{210}为主, 次为{111}。可以说, Ⅲ, Ⅳ阶段是金矿化的最重要阶段, 也是晶体形态最复杂的阶段, 以{210}, {111}习性为主聚形晶的大量出现为特点, 可作为指示金矿化良好的找矿标型特征表1 。 同时, 不同标高矿体中黄铁矿的晶体形态也有差异。从矿体下部向上部变化, 黄铁矿的{210}习性晶体比例降低, {111}习性晶体比例增高, 本区黄铁矿晶体的八面体习性具有指示矿体垂直分带的意义。 . . 叶夫济科娃1984 综合前苏联远东地区金矿的大量黄铁矿晶形时空变化资料, 提出用黄铁矿晶形分带特征推断金矿体垂深的经验公式, 即 X FeS 22C ⅤC Ⅳ -C Ⅱ2C Ⅰ 式中X FeS 2为矿体垂深参数, C Ⅰ, C Ⅱ, C Ⅳ, C Ⅴ分别为{100}, {210}{100}, {210}{111}, {111}习性黄铁矿所占的比例。经统计计算, 矿体上段黄铁矿的X FeS 2值表2 略大, 向下逐渐变小, 但变幅较小, 指示成矿环境比较稳定。 高倍双目镜和扫描电镜下的微形貌研究发现, 主成矿阶段黄铁矿的各种晶面上均极少发育生长层, 因而生长层纹也很少, 但各晶面上却大量发育非定向附生、无生长层纹的细粒黄铁矿聚形晶上述现象在金矿床中极为罕见 。这种现象说明本区黄铁矿为非奇异界面粗糙界面 生长, 生长时介质的浓度和过冷却度较大, 因而成核率和生长速率都较大, 使得晶核不断地被机械非定向 俘获。尤其重要的是, 无生长层发育说明结晶是在低温和接近纯液相中进行的, 几乎没有气相作用。 矿区内黄铁矿中w As 为123010-6～1380010, 富矿黄铁矿中Co, N i, As, Sb, Bi, Se, T e 等微量元素的总量高1. 00 , 且聚形晶的As , Se , Te , Bi , Sb , Au 等含量普遍大于单形晶, 这与晶体生长的一般规律相一致。即, 大量杂质和重金属离子矿化剂半金属元素 的吸附, 会使黄铁矿晶体趋于形成含高指数晶面的复杂聚形晶, 矿体中的{410}习性黄铁矿含有最高的As 和很高的Te , Bi , Sb 等。矿体中黄铁矿全为硫富集而铁亏损, w Fe /S 1. 0 。高温阶段含矿热液中的H 2S 主要呈气态分子形式存在而不发生电离, 此时S 2- 铁矿相对富硫[1, 2]。该矿床成矿热液热力学的计算结果也说明, 含矿黄铁矿是在硫逸度较高的条件下形成的。 黄铁矿的a 0值普遍高于a 0理论值5. 417610-10m , 平均为5. 419010-10m , 并且a 0值越大时, 金矿化较好, a 05. 419010-10m 时, 可作为评价金矿化良好的标志。所以, 黄铁矿的微量元素含 的浓度非常小; 而 2- 晚阶段热液温度降低, H 2S 发生溶离致使S 浓度 逐渐增加, 所以温度较低时的金矿化阶段形成的黄 表1 老王寨金矿黄铁矿的标型特征 Table 1 Typomorphic characteristics of pyrite f rom Laowangzhai gold deposit 阶段数量, 分布共生矿物粒度/mm 主要晶习Ⅰ少, 围岩Q, Ser 0. 1～1. 0, 不均a; 半自形晶Ⅱ少, 近矿围岩Q, Sl 0. 02～0. 5, 不均a, e; 单形晶Ⅲ量多, 矿体Ser, Fdl, Cc, Q, Apy, Au 0. 01～0. 2, 均匀e, o, a; 聚形晶Ⅳ量多, 矿体Cc, Fdl, Q, St, Apy, Ss , Au 0. 02～0. 2, 均匀e, a, o; 聚形晶Ⅴ少, 近矿围岩0. 05～0. 2, 不均Cc , Q a ; 单形晶 -10-1阶段w Co /Ni w S e /T e a 0/10m A /L V ・℃ 导型硬度/k g ・mm -2 Ⅰ0. 575. 845. 4168-47. 6～94. 4P , N -Ⅱ1. 522. 865. 419675. 2～124. 7P -ⅢⅣⅤ 0. 440. 360. 65 1. 941. 322. 03 5. 42195. 42025. 4174 94. 3～257. 2134. 5～172. 856. 4～79. 8 P P P 1744～18541315～1465 -w 2微量元素 /w Fe/S 0. 770. 5151. 100. 5053. 310. 4802. 010. 4850. 180. 505 反射率/含矿性 -贫 -贫 660nm59. 5～58. 3; 589nm 55. 6～57. 5; 富 540nm 52. 4～54. 7 660nm 54. 1～54. 4; 589nm 53. 0～53. 2; 富 540nm 51. 0～51. 3 -无 6 w Au /10-Mg , Cl SO 4, H 2O CO 2, CO 2含量低等特征。石英的稀土元素组成表8 具 有明显的轻稀土特征, LREE /HREE 值较大16. 50～28. 17 , 远高于地壳丰度值, 说明成矿物源区已经过了强烈的改造。同时, 将石英的稀土成分按2La La-Nd 、2Y Sm-Ho 和2Sc Er-Lu 投影于三角图解图1 上, 对比国外典型金矿床的稀土组成分布特征, 显示本区金矿床与浅成金矿床相一致的特征。 2. 3 碳酸盐矿物的标型特征 老王寨金矿区碳酸盐矿物绝大部分是热液蚀变 图1 老王寨金矿石英的稀土三角图解 Fig. 1 T r iangular dia gr am o f lant ha no n of quart z fro m Lao w ang zhai g old depo sit 表8 老王寨金矿石英的稀土元素特征. w B /10-6 Table 8 REE characteristics of quartz from Laowangzhai gold deposit in [10-6] 矿床样数 La C e Pr Nd Sm Eu Gd T b 老王寨4 8. 9248. 050. 501. 300. 900. 250. 400. 10冬瓜林*2 10. 0046. 000. 501. 201. 000. 300. 450. 10 19. 0038. 004. 3016. 003. 701. 103. 601. 64地壳** 上地幔**0. 701. 101. 005. 001. 300. 301. 200. 20注*. 由中南工业大学测试中心化学分析室测试; **. 据黎彤[4]. Dy 0. 500. 603. 700. 50 Ho 0. 680. 600. 820. 20 E r 0. 250. 202. 300. 50 T m 0. 300. 400. 400. 05 Yb 0. 200. 302. 200. 50 L u 0. 200. 100. 300. 15 2REE LREE/HREE 62. 55 22. 7861. 7521. 4596. 065. 8012. 702. 85 产物, 贯穿热液成矿作用活动的始终, 主要有铁白云石、白云石、方解石、铁方解石等矿物, 与金矿化关系密切, 其中铁白云石是本区唯一含金的非金属矿物。 碳酸盐矿物一般特征见表9。其中Ⅲ, Ⅳ阶段碳酸盐矿物发育强度大, 以铁镁 方解石、铁白云石、菱铁矿为主, 与同期的黄铁矿、毒砂、石英呈细脉状、浸染 表9 老王寨金矿碳酸盐矿物的一般特征 Table 9 C haracteristics of carbonates from Laowangzhai gold deposit 阶段数量, 分布Ⅰ量少, 围岩Ⅱ量少, 近矿围岩ⅢⅣⅤ 量多, 矿体量多, 矿体量少, 矿体 碳酸盐矿物共生矿物形态颜色透明度聚片双晶构造方解石S er, Py, Q 他形白色好发育, 多受力弯曲脉状, 团块状无方解石, , 他形白色中等发育, 少量受力弯曲脉状, 团块状贫Sl Py Q 铁白云石, 白云 Py, Ser, Q, Apy, Au 半自形灰白略带粉红色差发育, 无受力弯曲网脉状, 团块状富 石, 铁方解石铁白云石, 铁 Py, Q, S t, Apy, S s, Au 半自形灰白略带淡黄色差发育, 无受力弯曲网脉状, 团块状富 镁 方解石方解石自形白色好发育少, 无受力弯曲细脉状贫或无, 222 M g , M n 等 呈类质同象替代Ca 而进入方解石晶格中时, 其晶胞参数变小[1]。区内主成矿阶段方解 注共生矿物含义同表1, 按由多至少依次排列. 状或聚粒状产出, 黄铁矿、绢云母、铁白云石紧密共生是金矿化良好的标志。 从双晶发育特征上看, 除早阶段碳酸盐矿物方解石 的聚片双晶纹发生轻微弯曲变形外, 中、晚阶 段双晶纹极少有受力变形现象, 这说明本矿区成矿后, 构造运动已很弱。方解石的晶胞参数大小与其中石的晶胞参数的a 0, c 0值较小表10 , 反映此时成矿热液中有较多的Fe , Mg , M n 替代Ca 。从红外吸收谱测试结果表6 看, 区内各阶段碳酸盐 矿物表现出矿物种类的不同。在712cm -1～725 1 , , 2 2 2 2 第 22 卷 第 3 期 - 1 - 1 薛传东等 云南老王寨金矿床主要矿物的标型特征 15 谱 712 cm ～713 cm , Ⅲ, Ⅳ则为铁白云石的特 征吸收谱 725 cm - 1 。并且从早阶段到主成矿阶段 矿物的红外吸收谱谱带强度增强, 反映晶体中晶格 缺陷也相应增多, 杂质元素含量增高[ 3] 。 从成分上看 阶段 Ⅰ 54. 578 0. 487 0. 901 0. 074 0. 026 0. 001 0. 008 0. 033 Ⅱ 54. 312 0. 571 1. 094 0. 066 0. 025 0. 002 0. 020 0. 012 Ⅲ 52. 534 1. 184 1. 780 0. 451 0. 035 0. 037 0. 070 0. 072 Ⅳ 52. 471 1. 212 1. 860 0. 578 0. 028 0. 021 0. 051 0. 023 Ⅴ 54. 341 0. 597 0. 867 0. 188 0. 030 0. 015 0. 024 0. 045 注 化学分析由中南工业大学测试中心 ICP 室测试; 结构分析由中南工业大学测试中心 X 衍射室测试 表 10 老王寨金矿方解石的 成分标型特征 . w B / Table 10 Chemical composition characteristics of calcite f rom Laowangzhai gold deposit in percentage - 10 CaO M gO FeO M nO A l 2O 3 TiO 2 K 2O N a 2O CO 2 a0 / 10 m c 0/ 1043. 892 43. 898 43. 836 43. 756 43. 893 4. 9895 4. 9864 4. 9835 4. 9870 5. 0023 10 m 17. 0387 17. 0136 17. 0140 16. 9685 17. 0457 表 10 , 老王寨金矿床方解石的化学成分特征基本 与实际情况相符合。主成矿阶段的碳酸盐矿物组合 比较复杂, 纯方解石的组成较少, 方解石中 F e , M g , M n, T i 等微量元素含量较高。 从产状和含矿性看, 本区的铁白云石和铁方解 石实质上就是金矿化的标志性碳酸盐矿物种。 2. 4 绢云母的标型特征 矿区内的绢云母主要产在主成矿阶段形成的矿 体和围岩中, 粒径小于 0. 05 m m, 干涉色Ⅱ级。多呈 浸染状及团块状与铁白云石、 黄铁矿及石英等共生, 且离矿体越近, 绢云母化越强烈。 绢云母多型主要为 2M 1 , 少量为 2M 2。 绢云母晶胞参数与其化学成分关 系密切, 与一般的白云母 a0 5. 1910- 10 m , b 0 9. 0010- 10 m , c0 20. 1010- 10 m 相比, b0 值较低 表 11 , 可作为找矿标志。富矿体中绢云母的化学 成分 表 11 以 Si, Fe, M g , M n, T i 含量较高, K, Na 含量相对稳定为特点, 表明成矿时硅化及暗色矿物 的分解强烈。 表 11 老王寨金矿绢云母 的标型特征 . w B / Table 11 Typomorphic characteristics of sericite f rom Laowangzhai gold deposit in percentage 样号 阶段 S iO 2 A l2 O 3 FeO M gO CaO MnO T iO 2 K 2O L5 Ⅲ 39. 77 27. 53 6. 86 2. 79 6. 57 0. 32 1. 15 12. 38 L6 Ⅲ 39. 54 27. 17 8. 98 2. 06 5. 43 0. 26 1. 66 12. 51 Ⅳ 39. 40 27. 04 8. 69 2. 75 3. 61 0. 65 1. 95 13. 13 LA 注 化学分析由中南工业大学测试中心 ICP 室测试; 结构分析由中南工业大学测试中心 X 衍射室测试 N a 2O 2. 61 2. 38 2. 74 Li2 O 0. 02 0. 01 0. 04 b 0/ 10- 10 m 8. 980 8 8. 979 4 8. 983 6 值, 可指示金的成矿; 石英、 方解石、 绢云母的红外吸 3 矿物标型特征的找矿意义 通过对黄铁矿、 石英、 碳酸盐矿物、 绢云母等矿 物的产状、 形态、 化学成分、 晶胞参数、 热电性及红外 光谱等特征的研究, 得到了以下标型, 即 黄铁矿 少 量毒砂 -铁白云石 白云石 -绢云母-石英组合指示 矿体的存在, 可作为金富集的标志性矿物组合, 铁白 云石和铁方解石是金矿化的标志性碳酸盐矿物; 黄 铁矿 聚 形 晶发 育、 量 元 素 总量 高、 F e/ S 微 w 0. 50, w Se / T e 2. 50, w Co / Ni 5. 419 010- 10 m 可作为富矿黄铁矿的标型特征; 黄铁矿的晶体形态和热电性特征具有明显的找矿意 义; F e, M g, Mn 等杂质含量高的方解石、 石英发育 地段指示了金矿体的位置; 绢云母的 b0 值低于理论 收光谱特征也可作为有意义的找矿标志。这些矿物 的标型特征还