南秦岭柞水−山阳矿集区金盆梁金矿床载金硫化物矿物学特征及成矿指示.pdf
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1、DOI:10.12401/j.nwg.2023118南秦岭柞水山阳矿集区金盆梁金矿床载金硫化物矿物学特征及成矿指示葛战林1,2,顾雪祥2,3,*,章永梅2,3,郑艳荣1,刘明1,郝迪1,王元伟1(1.中国地质调查局西安矿产资源调查中心,陕西 西安710100;2.中国地质大学(北京)地球科学与资源学院,北京100083;3.中国地质大学(北京)地质过程与矿产资源国家重点实验室,北京100083)摘要:金盆梁金矿床位于南秦岭柞水山阳金多金属矿集区北部,矿体呈近东西向赋存于上泥盆统桐峪寺组的沉积建造中,受左行韧性断层控制。关于矿石矿物学与金成矿过程尚缺乏系统的认识。基于岩矿相学鉴定、背散射电子图像
2、(BSE)、能谱(EDS)及电子探针分析(EPMA)等方法,查明矿石组构与载金硫化物毒砂、黄铁矿、辉锑矿及白铁矿的矿物学特征,探讨金的赋存状态与成矿物理化学条件,初步厘定矿床成因类型。结果显示,热液成矿期的金矿化以微细浸染型为主,可划分为黄铁矿毒砂硅化()、石英辉锑矿白铁矿锑氧化物()及方解石石英()3 个阶段。不同载金硫化物的“不可见金”赋存状态差异显著,由毒砂的晶格金 Au+,到早世代黄铁矿(Py-1)的晶格金 Au+纳米金 Au0,至晚世代黄铁矿(Py-2)和白铁矿的纳米金 Au0。金属矿物组合由毒砂黄铁矿至辉锑矿白铁矿,成矿流体由较高温的相对自然金不饱和状态,逐渐演化为相对低温的自然金
3、饱和状态。金盆梁金矿床形成于较高硫逸度的中高温、中浅成环境,属于卡林型金矿床。关键词:金的赋存状态;毒砂地质温度计;电子探针;载金硫化物;金盆梁;南秦岭中图分类号:P575.1;P618.51文献标志码:A文章编号:1009-6248(2023)05-0278-16Mineralogical Characteristics and Metallogenic Indication of GoldBearing Sulfides in theJinpenliang Gold Deposit,ZhashuiShanyang Ore Cluster Area,South QinlingGE Zhanl
4、in1,2,GU Xuexiang2,3,*,ZHANG Yongmei2,3,ZHENG Yanrong1,LIU Ming1,HAO Di1,WANG Yuanwei1(1.Xian Center of Mineral Resources Survey,China Geological Survey,Xian 710100,Shaanxi,China;2.School of Earth Sciences andResources,China University of Geosciences,Beijing 100083,China;3.State Key Laboratory of Ge
5、ological Processes and MineralResources,China University of Geosciences,Beijing 100083,China)Abstract:The Jinpenliang gold deposit is located in the northern part of the ZhashuiShanyang ore clusterarea,South Qinling.The EW trending main orebodies,occurring in sedimentary rocks of the Upper Devonian
6、收稿日期:2023-02-09;修回日期:2023-06-11;责任编辑:吕鹏瑞基金项目:国家自然科学基金重点项目“新疆西天山北缘晚古生代斑岩矽卡岩型铜钼铁多金属成矿与岩浆热液作用过程”(42130804),中国地质调查局项目“东秦岭高岭沟五里川一带锑金矿产调查评价”(ZD20220306),陕西省自然科学基础研究计划资助项目(2023-JC-QN-0284)联合资助。作者简介:葛战林(1992),男,博士研究生,工程师,主要从事矿床学及矿床地球化学研究。Email:。*通讯作者:顾雪祥(1963),男,教授,博士生导师,主要从事矿床学及矿床地球化学研究。Email:xuexaing_。第 5
7、6 卷 第 5 期西 北 地 质Vol.56No.52023 年(总 231 期)NORTHWESTERN GEOLOGY2023(Sum231)Tongyusi Formation,are strictly controlled by the leftlateral ductile faults.To date,there is still insufficient un-derstanding of the ore mineralogy and gold mineralization processes.In this paper,we obtain data from a vari-et
8、y of experimental methods,such as petrographic identification,BackScattered Electron imaging(BSE),Ener-gy Dispersive Spectrometry(EDS),and Electron Probe MicroAnalysis(EPMA),to determine the mineralogi-cal characteristics of goldbearing sulfides(arsenopyrite,pyrite,stibnite,and marcasite),and discus
9、s the chemi-cal states of Au and physicochemical conditions for gold mineralization.The results show that the microdis-seminated gold mineralization in hydrothermal period can be divided into three stages:pyritearsenopyritesili-cification stage(),quartzstibnitemarcasiteantimony oxides stage(),and ca
10、lcitequartz stage().Theoccurrence states of“invisible gold”vary greatly among different goldbearing sulfides,from Au+in ar-senopyrite to Au+and Au0 in early generation pyrite(Py-1),then to Au0 in late generation pyrite(Py-2)and mar-casite.The metal mineral assemblage changes from arsenopyritepyrite
11、to stibnitemarcasite,while theoreforming fluid gradually evolves from relatively hightemperature solutions unsaturated with respect to na-tive gold to lowtemperature solutions saturated with respect to native gold.The Jinpenliang gold deposit is aCarlintype gold deposit,which was formed in a mediumh
12、igh temperature and shallowmoderate depth withlogf(S2)ranging from 8.5 to 4.5.Keywords:occurrence state of gold;arsenopyrite geothermometer;EPMA;goldbearing sulfides;Jinpen-liang;south Qinling 矿石组构与金的赋存状态研究,对于正确理解金的富集机制、矿床成因及优化矿石选冶工艺等具有十分重要的意义(胡文宣等,2001;华曙光等,2012)。典型卡林型金矿床的金主要以“不可见金(Invisiblegold)”形
13、式赋存于含砷黄铁矿和毒砂等 FeAsS 矿物中(Fleet et al.,1997),但仍存在次显微纳米级自然金 Au0、晶格金 Au+、Au及 Au3+等诸多不同的认识(Arehart et al.,1993;Simon et al.,1999a;李 九 玲 等,2002;Gopon et al.,2019)。(含 As)黄铁矿是造山型与类卡林型金矿最重要的载金矿物,金以自然金和AuAg(Te)系列矿物形式为主(Bateman et al.,2004;Goldfarb et al.,2017;刘家军等,2019)。毒砂和黄铁矿等载 Au 硫化物的元素含量、特征比值及相关性分析,可有效厘定 A
14、u 的赋存状态、反演成矿流体性质和约束成矿物理化学条件,对于金成矿过程、成矿机制及矿床成因的研究至为关键(Kretschmar et al.,1976;Re-ich et al.,2005;孙宁岳等,2022)。陕甘川“金三角”地区是中国重要的卡林类卡林型金矿集中区,金主要产出于南秦岭泥盆系和三叠系碳酸盐岩碎屑岩建造中(陈衍景等,2004),包括寨上、阳山及金龙山等代表性超大型和规模不等的金矿床多达 50 余处(Liu et al.,2015;Ma et al.,2020;姜寒冰等,2023)。然而,关于南秦岭沉积岩容矿型金矿床尚存在造山型、卡林型及类卡林型等多种成因认识(毛景文,2001;M
15、ao et al.,2002;陈衍景等,2004)。柞水山阳金多金属矿集区位于南秦岭晚古生代弧前盆地,已发现夏家店、王家坪和王家沟等多处卡林型金矿床(丁坤等,2021,2022);金盆梁即位于矿集区北部,是一处具有中型成矿远景的微细浸染型金矿床(李雪松等,2021)。目前,矿区仍以金锑找矿勘查为主(张嘉升等,2014),有关矿石矿物学与 Au 赋存状态的研究尚无报道,导致成矿过程与矿床成因认识不清。基于矿床地质特征与矿石组构的研究,笔者以不同成矿阶段的硫化物为研究对象,开展岩矿相学显微鉴定、扫描电镜能谱及电子探针分析,查明金盆梁金矿床载金矿物的组分特征,限定 Au 的赋存状态与成矿物理化学条件
16、,初步探讨矿床成因类型,以期为区域金锑成矿过程与成矿规律的研究提供一定依据。1成矿地质背景 1.1区域地质特征南秦岭柞水山阳金多金属矿集区属于秦岭造山带陕西段五大矿集区之一,夹持于北部商丹断裂与南部山阳凤镇断裂之间的南秦岭弧前盆地(王宗起等,2009;王瑞廷等,2021),以北西北西西向断裂最为发育,且控制着主要矿产的分布特点(图 1)(朱赖民等,2019)。第 5 期葛战林等:南秦岭柞水山阳矿集区金盆梁金矿床载金硫化物矿物学特征及成矿指示279 区域以泥盆系和石炭系分布最为广泛,山阳凤镇断裂以北主要为中上泥盆统(桐峪寺组、青石垭组、池沟组及牛耳川组)浅海半深海相的浅变质沉积碎屑岩、碳酸盐岩及
17、复理石建造,以及下石炭统的海陆交互相含煤岩系,岩性为砂岩、粉砂岩、板岩及灰岩(Ding et al.,2022);南部则以中上泥盆统和石炭系的浅海陆棚碎屑岩、碳酸盐建造为主(王瑞廷等,2021)。中生代陆内构造岩浆活动与成矿作用极为强烈,以东江口为代表的印支期花岗岩呈近东西向分布于矿集区北部(230210 Ma)(葛战林等,2021);燕山期浅成超浅成的小斑岩体多侵位于北西北西西向 与 南 北 向 断 层 的 交 汇 部 位,成 岩 年 龄 大 多为150140 Ma(谢桂青等,2012;吴发富等,2014;朱赖民等,2019;Zhang et al.,2021;李平等,2023),与晚侏罗世
18、早白垩世的 Au、Cu(Mo)成矿关系密切(刘凯等,2019;丁坤,2020)。区内矿产资源丰富,以 Au、Ag、Cu、Fe 为优势矿种,典型矿床有银硐子大西沟特大型热水沉积改造型银多金属矿(方维萱等,2000)、夏家店大型微细浸染型金矿(高菊生等,2006;刘凯等,2019)及小河口中型斑岩型铜矿(熊潇等,2019)等。截至目前,已发现大小金矿床(点)20 余处,大多沿山阳凤镇断裂的南北两侧展布(图 1),而王家沟、金盆梁金矿则位于矿集区的最北端。1.2矿床地质特征金盆梁金矿位于陕西省柞水县瓦房口镇,大地构造位置处于南秦岭北部晚古生代裂陷带(张国伟等,2019),与区域王家沟金矿床同处于-6
19、6B-5 山阳柞水华力西燕山期 FeAgCuPbZn金红石成矿亚带(陕西省地质调查院,2017)。矿区主要出露上泥盆统(D3)、上泥盆统桐峪寺组(D3t)及下石炭统二峪河组(C1e)。其中,上泥盆统分布于 F13 断裂以北,可对比于区域下古生界罗汉寺组,以浅变质的火山沉积岩系为特征区别于桐峪寺组(张亚峰等,2022),仅个别矿化带赋存于其绿灰色千枚状含凝灰质石英粉砂岩中(图 2)。上泥盆统桐峪寺组是最主要的赋矿地层,呈近东西向分布于 F18 断裂以南,属一套浅海滨海相沉积碎屑岩建造(闫臻等,2014)。矿脉几乎全部赋存于第五岩性段(D3t5)与第六岩性段(D3t6)中,岩性包括灰色千枚状粉砂质
20、板岩、钙质板岩、灰褐黄色变质石英粉砂岩及灰绿色变质长石石英细砂岩,夹薄层细晶粉晶灰岩等。二峪河组呈近东西向带状分布于矿区中部,岩性组合为中薄层灰岩、石英粉砂岩、粉砂质板岩及绢云千枚岩等。200 km1112123134145156167178189191020a0510 kmb1.第四系;2.石炭系;3.泥盆系;4.下古生界;5.前寒武系;6.晚侏罗早白垩世花岗岩;7.中晚三叠世花岗岩;8.新元古代花岗岩;9.新元古代闪长岩;10.辉长辉绿岩;11.角闪岩;12.卡林型金矿床;13.热水沉积改造型银矿床;14.热水沉积改造型铜矿床;15.热水沉积改造型铁矿床;16.岩浆分结型铁矿床;17.矽卡
21、岩斑岩型铜矿床;18.断层;19.地质界线;20.地名图 1秦岭造山带构造单元(a)及柞水山阳矿集区地质图(b)(据 Ding et al.,2022 修改)Fig.1(a)Tectonic framework of the Qinliong orogen and(b)geological map of the ZhashuiShanyang ore district cluster280西北地质NORTHWESTERN GEOLOGY2023 年近东西向曹坪红岩寺复式向斜与断裂构成了矿区的主要构造格架,后期叠加北西向、北东向走滑断裂。北东向左行走滑断层是本区主要的导矿构造,出露于矿区南部,一
22、般长为 3134 154 m,宽为 15 m,走向为 2540,倾向北西,倾角为 6580;断面平直光滑,带内主要由糜棱岩、透镜状角砾组成,硅化、绿泥石化强烈。矿区岩浆活动较为强烈,北部见印支期曹坪二长花岗岩侵位于上泥盆统,闪长玢岩脉和云斜煌斑岩脉亦有发育。目前,金盆梁金矿床共发现矿脉 14 条,圈定-1、-1 金矿体 2 个(图 2)。-1 主矿体呈透镜体状分布于玄檀沟一带,赋存标高为 1 2641 506 m,地表槽探控制矿体长为 593 m,深部坑道控制斜深为 242 m。矿体由毒砂黄铁矿辉锑矿硅化粉砂质板岩组成(图 3),呈近东西走向,向南陡倾(1801858085),厚度为 0.80
23、7.25 m,平均厚为 1.76 m;金品位为 2.5712.36 g/t,平均金品位为 4.53 g/t,估算推断资源量为 783 kg(苏选民等,2012)。因受左行韧性剪切构造控制,矿体与围岩界线较为清晰,近矿围岩蚀变以硅化、绢云母化及毒砂黄铁矿化为主,远端则碳酸盐化较强。根据矿化类型、脉体穿切关系及矿物共生组合特征,金盆梁金矿床热液成矿期可划分为 3 个成矿阶段:黄铁矿毒砂硅化阶段(),金属矿物含量约为 5%8%,主要为微细浸染状的黄铁矿和毒砂,偶见辉锑矿,硫化物集合体局部呈宽约为 1 mm 的细脉(图 3d)。黄铁矿呈他形半自形粒状晶,粒径为 0.020.60 mm;毒砂以亮白色微带
24、奶油色的针柱状、矛状及菱形自形晶为特征,多沿早世代黄铁矿边部交代或呈放射状集合体,粒径大小为 0.010.20 mm(图 3g)。石英辉锑矿白铁矿锑氧化物阶段(),呈宽 35 cm 的灰白黄白色细脉切穿毒砂黄铁矿化蚀变岩(图 3a),强烈透镜体化(图 3b)。其中,石英呈烟灰色灰白色,结晶较好;针柱状辉锑矿集合体呈团斑状充填于脉体中,大小为 0.501.0 cm1.03.0 cm,局部氧化为浅黄色锑华和黄锑矿等(图 3e、图 3h)。方解石石英阶段(),呈宽为 37 cm 宽的白色黄白色陡倾细脉网脉 N0500 m1829310411512613714C1e21C1e21C1e21C1e12C
25、1e12D3t6D3t6D3t5-2D3t5-2D3t5-1D3t5-1D3t4-2D3D3t5-1D3t4-2D31.下石炭统二峪河组上亚组下段;2.下石炭统二峪河组下亚组上段;3.上泥盆统(未分);4.上泥盆统桐峪寺组第六岩性段;5.上泥盆统桐峪寺组第五岩性段上亚段;6.上泥盆统桐峪寺组第五岩性段下亚段;7.上泥盆统桐峪寺组第四岩性段上亚段;8.二长花岗岩;9.闪长玢岩脉;10.云斜煌斑岩脉;11.矿体及编号;12.矿化体;13.断层及编号;14.地名图 2金盆梁金矿床地质图(据苏选民等,2012)Fig.2Geological map of the Jinpenliang gold de
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