耿庄金矿床金矿物特征及其矿床成因意义.pdf

1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 收稿日期 2009206204 基金项目国家自然科学基金资助项目40872045 ;内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室南京大学开放基金资助项目 12 - 06 - 03 ;地质过程与矿产资源国家重点实验室中国地质大学开放基金资助项目GPMR200906 作者简介寇大明1971 - ,女,辽宁抚顺人,东北大学博士研究生;金成洙1942 - ,男,吉林安图人,东北大学教授,博士生导师 第31卷第1期 2010年1月 东 北 大 学 学 报自 然 科 学 版 Journal of Northeastern UniversityNatural Science Vol131 ,No. 1 Jan.2 0 1 0 耿庄金矿床金矿物特征及其矿床成因意义 寇大明,黄 菲,姚玉增,金成洙 东北大学 资源与土木工程学院,辽宁 沈阳 110004 摘 要为深入研究耿庄金矿床成因,开展金矿物特征系统观察研究用电子探针测定了金矿物成分,计 算金的成色发现金矿物种类主要以银金矿为主,有少量自然金;金矿物成色508～896 ,平均673观测金矿物 的形状和大小发现,耿庄金矿物以角粒状等不规则形状为主,中粒金、 细粒金较多主要赋存在闪锌矿、 黄铁 矿、 方铅矿等金属硫化物裂隙、 晶隙中结合产出特点和成矿地质条件,分析讨论了耿庄金矿物的形成条件及 矿床成因意义认为耿庄金矿矿床成矿期长,成矿阶段多,经历了中温-中低温成矿阶段,但以低温为主;形成 作用为浅成-超浅低温热液成矿 关 键 词耿庄;金矿床;金矿物特征;成因意义;赋存状态 中图分类号 P 571 ; P 578. 1 文献标志码 A 文章编号 10052302620100120123204 Characteristics of Gold Mineral in Gengzhuang Gold Deposit and Its Significance to Metallogeny KOU Da2ming , HUAN G Fei ,YAO Yu2zeng , JIN Cheng2zhu School of Resources gold deposit ; characteristic of gold mineral ; significance of genesis; mode of occurrence 金矿物种类、 特征及其赋存状态作为反映成 矿成岩条件的重要标志,在金矿床研究中有重要 意义,对确定选矿工艺有重要影响[1 - 2]金矿物 的产出状态及其与载金矿物之间的相互关系,可 揭示金矿床成因[3 - 6]耿庄金矿为一典型的隐爆 角砾岩型金矿床,人们对矿床地质特征进行了研 究,对该矿床有一些认识[7 - 8]但是,该矿床金矿 物及其赋存规律等研究还较少本文对耿庄金矿 矿石特征、 金矿物特点及其赋存状态进行观测,在 此基础上探讨金矿物特征反映的矿床成因意义 1 矿床简况 耿庄金矿区位于五台山北麓,隶属于山西省 繁峙县伯强乡矿区中心地理坐标东经11335′ 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 43″,北纬3907′32″,面积约2117 km2矿区大地构 造位置处于吕梁 太行断块五台山块隆恒山 五 台山穹状隆起之东北部见图1 矿区内地层主要是太古界五台超群庄旺组,岩 石组合以黑云斜长片麻岩为主,次为角闪斜长片麻 岩、 角闪片岩、 绢云母石英片岩及斜长角闪岩等 图1 五台山岩性地层分布图据文献[9]修改 Fig. 1 The lithologic strata distribution map of Wutai Mountain 矿区内断裂构造较为发育,控制本区成矿的 主要是F1和F2两条断裂,在其两侧发育有一系 列次一级断裂 隐爆角砾岩体处于矿区F1和F2两断层交 叉处,长约1 000 m ,宽约500 m ,面积约015 km2 角砾岩颜色一般为灰白色 灰黑色,角砾成分主 要为片麻岩,还有少量大理岩、 花岗岩、 页岩等角 砾大小不一,从数厘米～数米不等,胶结物常为岩 粉或花岗闪长质据岩石特征,隐爆角砾岩体的形 成大致分为3个阶段前岩浆期气爆阶段;岩浆侵 入期岩爆阶段;岩浆期后含矿热液侵入成矿、 蚀变 阶段具有明显多阶段隐爆的特征 组成该岩筒的角砾岩按成因方式可分为爆破 角砾岩、 震碎角砾岩、 崩坍一震碎角砾岩及热液注 入角砾岩等4种 矿区共有大小工业矿体20多个,赋存在角砾 岩体内矿体与围岩界线不明显,形态复杂,多为 脉状、 透镜体状、 囊状矿脉分支复合、 尖灭现象比 较普遍 2 矿石特征 组成矿石的矿物有金银系列矿物、 黄铁矿、 闪 锌矿、 方铅矿、 黄铜矿、 毒砂、 辉铜矿、 铜蓝、 磁黄铁 矿等脉石矿物有石英、 方解石、 绢云母、 高岭土、 斜长石、 钾长石、 角闪石、 绿泥石、 重晶石、 黑云母 等矿物多呈半自形到他形晶,黄铁矿、 毒砂、 闪锌 矿碎裂普遍,矿石中交代现象较多,但不强烈矿 石主要为半自形-他形粒状结构、 碎裂结构、 交代 结构;常见致密块状、 浸染状、 细脉浸染状、 星点状 构造,以及角砾状构造等 矿物共生组合包括① 黄铁矿、 毒砂、 金银系 列矿物组合;② 闪锌矿、 方铅矿、 黄铁矿、 毒砂、 金 银系列矿物组合,含少量黝铜矿、 银黝铜矿;③ 黄 铁矿、 黄铜矿组合,含少量闪锌矿、 方铅矿 矿石类型有黄铁矿-毒砂型金银矿石;黄铁 矿-黄铜矿型金银矿石;黄铁矿-多金属矿物 型金银矿石;闪锌矿-方铅矿-黄铁矿型金银矿 石 3 金矿物特征 3. 1 金矿物种类与成色 通过显微镜下观察鉴定,利用电子探针分析 成分,结果见表1 从分析结果可以看出金银系列矿物主要为 银金矿,占总数的8412 ;另外部分以自然金的 形式出现,金的成色为508～896 ,平均673 ,含有 少量Zn ,Pb和S石英中金矿物成色比较高,而黄 铁矿、 方铅矿、 闪锌矿中金矿物成色相对比较低 3. 2 金矿物的形态和粒度特征 用显微镜、 扫描电镜观测耿庄金矿矿石光片 中金矿物的形态和粒度特征发现金矿物主要呈 角粒状、 尖角粒状、 长角粒状,占总数的4114 ; 叶片状、 针状、 板片状产出,占2712 ;枝叉状也 较多,占2815 ;其他形态仅占219 ,见表2 金矿物粒度大小按 岩金勘探规范 将其划分 为巨粒金、 粗粒金、 中粒金、 细粒金、 微粒金五个级 别观察统计结果显示巨粒金较少,仅占1. 9 , 粗粒金占17 ,中粒金、 细粒金较多,分别占 4411 和30. 3 ,总 量 达74. 4 ;微 粒 金 占 617 421东北大学学报自然科学版 第31卷 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 表1 耿庄金矿床金矿物特征 Table 1 Statistical results of gold minerals in Gengzhuang gold deposit 序号样号AuAgFeCuSPbTeAsZn总量Au Ag成色Au/ Au Ag 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 Gzh20812 Gzh20802 Gzh20403 Gzh20610 Gzh20805 Gzh20819 耿4523 耿44 耿452A 耿382C 耿452C 耿452B 耿382D 87. 8512. 030. 000. 010. 100. 000. 000. 000. 0099. 9999. 88879 88. 9611. 000. 000. 000. 000. 000. 000. 010. 0199. 9899. 96896 87. 8511. 970. 000. 000. 100. 000. 000. 000. 0499. 9699. 82880 64. 2635. 530. 010. 020. 130. 000. 000. 000. 0199. 8699. 79644 66. 5333. 430. 000. 000. 000. 000. 000. 010. 0199. 9899. 96666 65. 4034. 340. 000. 000. 100. 020. 000. 000. 0299. 7999. 74655 67. 5531. 860. 010. 000. 110. 000. 000. 000. 0399. 5699. 41680 63. 1736. 550. 000. 010. 120. 000. 000. 010. 0199. 8799. 72633 69. 0030. 920. 000. 000. 020. 000. 000. 000. 0499. 9899. 92691 69. 7630. 130. 010. 000. 030. 000. 000. 000. 0299. 9599. 89698 70. 7428. 860. 000. 000. 100. 000. 000. 010. 0199. 7299. 60710 67. 5532. 180. 000. 030. 120. 000. 000. 000. 0199. 8999. 73677 68. 0031. 490. 010. 010. 120. 170. 070. 000. 0599. 9199. 49683 74. 4025. 460. 000. 000. 020. 000. 000. 010. 0199. 9999. 86745 68. 0730. 920. 000. 000. 030. 000. 000. 000. 0499. 1098. 99688 63. 3235. 500. 000. 000. 100. 000. 0698. 9998. 82641 70. 6529. 170. 010. 030. 120. 000. 0099. 9999. 83708 71. 2528. 630. 000. 000. 100. 000. 0099. 9999. 88713 50. 7549. 050. 000. 000. 170. 000. 0099. 9899. 81508 注序号1～3号为自然金,其他为银金矿;13～19号数据来自文献[7] ,其他数据由沈阳理化测试中心测定 表2 金矿物形态统计 Table 2 The morphological statistics of gold 延展率1～1. 51. 5～33～5 5 形态浑圆粒状麦粒状尖角粒状角粒状长角粒状枝杈状叶片状板片状枝杈状针状 粒数3255347343732383 粒数百分数/ 1. 10. 72. 020. 918. 513. 514. 612. 615. 01. 1 3. 3 金矿物的赋存状态 统计254粒金矿物赋存状态发现金矿物分 别赋存在闪锌矿、 黄铁矿、 方铅矿中其中包裹在 闪 锌 矿、 黄 铁 矿、 方 铅 矿、 石 英 中17粒,占 6169 ;分布在闪锌矿、 黄铁矿、 方铅矿、 石英矿物 裂隙中123粒,占48143 ;分布在闪锌矿、 黄铁 矿、 方铅矿、 石英矿物晶隙中114粒,占44188 赋存状态见图2 图2 金矿物的赋存状态 Fig. 2 The occurrence state of gold mineral a ,b 闪锌矿Sp与石英Q晶隙中的银金矿Ele ; c 方铅矿Ga中的银金矿 ;d 黄铁矿Py裂隙中的银金矿 521第1期 寇大明等耿庄金矿床金矿物特征及其矿床成因意义 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 4 金矿物特征反映的矿床成因意义 目前认为,金矿物的种类、 成色、 粒度大小、 形 态特征及其赋存状态可反映丰富的地质信息金 矿物的形成温度与Au成色呈正相关关系[10 - 11], 据Au成色与金矿床形成温度对应关系,可以判 断金矿物的成矿温度将耿庄金矿物成色数据投 到Au成色与成矿温度的关系图解中见图3 ,可 以看出,耿庄金矿床的投点主要落入低温区,少量 落入中温区,表明耿庄金矿床的形成温度为100 ～300℃,属中-低温矿床 图3 Au成色与成矿温度的关系图 Fig. 3 The correlation between metallogenic temperature and gold fineness 据段瑞焱等[12]对澳大利亚、 南非、 美国、 印度 等国不同形成深度金矿床中金矿物统计,中-深 成金矿床的金矿物成色在750～899之间,而一些 近地表的金矿床自然金的成色为450～770由此 可以看出,金矿物成色主要在508～745之间,少 量880～896 ,平均673显示出浅成、 近地表为主 的特点 5 结 论 1 耿庄金矿金矿物主要是银金矿,少量为自 然金;以裂隙金、 晶隙金形式赋存 2 金矿物主要由浅成-超浅成、 中-低温热 液作用形成 3 耿庄金矿床成矿期长,成矿阶段多,经历 了中温-中低温成矿阶段,但以低温为主,是该区 火山隐爆作用后期低温热液作用的结果 参考文献 [ 1 ]Haque K E.Gold leaching from refractory ores2literature survey[J ].Mineral Processing and Extractive Metallurgy Review, 19872 235 - 253. [ 2 ]杨洪英,杨立,佟琳琳,等广西金牙难浸金矿的工艺矿物 学研究[J ]东北大学学报自然科学版, 2007 ,28 8 1156 - 1158 Yang Hong2ying , Yang Li , Tong Lin2lin ,et al. Process mineralogy of refractory gold ore in Jinya , Guangxi province [J ].Journal of Northeastern University Natural Science, 2007 ,288 1156 - 1158. [ 3 ]Simon G, Huang H , Penner2Hahn J E ,et al. Oxidation state of gold and arsenic in gold2bearing arsenian pyrite[J ]. A merican Mineralogist, 1999 ,84 1071 - 1079. [ 4 ]Zhou Y Q , Wang K R.Gold in the Jinya Carlin2type deposit characterization and implications [J ].Journal of MineralsMaterials CharacterizationEngineering, 2003 ,22 83 - 100. [ 5 ]Reich M , Kesler S , Utsunomiya S ,et al. Solubility of gold in arsenic pyrite [J ].Geochimica et Cosmochimica Acta, 2005 ,6911 2781 - 2796. [ 6 ]Vetluzhskikh V G, Kazansky V I , Kochetkov A Y,et al. Central Aldan gold deposits[J ].Geology of Ore Deposits, 2002 ,446 61. [ 7 ]张维根耿庄金银矿床地质特征及成因[J ]山西冶金地 质, 198616/ 17 1 - 25 Zhang Wei2gen. The geological characteristics and genesis of Gengzhuang gold2silver deposit [J ].Shanxi Metallurgical Geology, 198616/ 17 1 - 25. [ 8 ]李生元耿庄次火山热液金矿的特征与成因[J ]地质与 勘探, 19885 1 - 4 Li Sheng2yuan.Thecharacteristicsandgenesisof Gengzhuang subvolcanichydrothermal gold deposit [ J ]. Geology and Prospecting, 19885 1 - 4. [ 9 ]杨洪英,周军,王建国山西省义兴寨金矿地球化学[M] 沈阳东北大学出版社, 1997 Yang Hong2ying , Zhou Jun , Wang Jian2guo. Geochemistry of Yixingzhai gold deposit , Shanxi province[M]. Shenyang Northeastern University Press , 1997. [10]陈光远,孙岱生,殷辉安,等成因矿物学与找矿矿物学 [M]重庆重庆出版社, 1987 Chen Guang2yuan , Sun Dai2sheng , Yin Hui2an , et al. Geneticmineralogyandprospectingmineralogy [ M ]. Chongqing Chongqing Press , 1987. [11]陈柏林,吴淦国,叶德金,等北山地区金矿床金的赋存状 态和金矿物特征[J ]矿物学报, 2000 ,203 242 - 249 Chen Bai2lin , Wu Gan2guo , Ye De2jin , et al.Mode of occurrence of gold and characteristics of gold minerals in gold deposits, Beishan area ,Gansu [ J ].ActaMineralogia Sinica, 2000 ,203 242 - 249. [12]段瑞焱,杨方,李兰英,等周边国家金矿地质与我国金矿 展望[M]北京地质出版社, 1990 Duan Rui2yan , Yang Fang , Li Lan2ying ,et al. Geology of gold deposits in peripheral countries and expectation of gold deposit in our country [ M ]. BeijingGeology Publishing House , 1990. 621东北大学学报自然科学版 第31卷