石英脈型金礦床特征、分布及成因
石英脈型金礦床的數量和金儲量分別占中國金礦床總數量、金總儲量的50%以上,石英脈型是中國重要的金礦工業類型石英脈型金礦床系指含金地質體主要為石英脈的一類金礦床有的含金石英脈中含有較多的鉀長石等礦物,人們便稱其為鉀長石石英脈型金礦床但就其地質特征、產出地質環境及其工業意義而言,這些金礦床仍屬石英脈型之列石英脈型金礦床屬典型脈狀礦床,含金地質體的產出嚴格受斷裂體系控制;產出圍巖主要為太古宇變質巖系及顯生宙花崗質雜巖,也有元古宇及顯生宇淺變質巖系;含金脈體成分簡單,主要為石英、以黃鐵礦為主的硫化物和自然金,個別礦床中出現白鎢礦、輝銻礦等;脈體內含金硫化物的含量不均勻,金的品位隨載金硫化物等礦物的數量而異,變異性大,脈體內常分割為許多無礦地段含金脈體通常為單脈或由一條主脈與若干副脈組成復脈帶,脈體在走向、傾向上延伸穩定,在局部過渡為蝕變圍巖近礦圍巖蝕變常見硅化、絹云母化、黃鐵礦化等。
石英脈型金礦床在地域分布上主要集中在膠東、小秦嶺、燕遼-烏拉山、遼吉東部等地區此外,在湘西、云南三江、新疆北部等地區也有分布上述地區在地質構造上多處于古板塊內古老地塊或古板塊邊緣活動帶,如小秦嶺地區的華熊地塊,膠東地區的膠北、膠南地塊,燕遼-烏拉山地區中朝古板塊北緣活動帶等本類型金礦床數量眾多,大、中、小型皆有如山東玲瓏、九曲、靈山溝,豫陜小秦嶺文峪、金硐岔,河北金廠峪、東坪,內蒙古哈達門溝,遼寧五龍,吉林夾皮溝,湖南沃溪,云南金廠,新疆齊依求等。
含金地質體特征
石英脈型金礦床的含金地質體是含金石英脈,按其產出形式又可進一步分為石英單脈、石英復脈和石英網脈在不同礦床中,含金石英脈的主體既可是單脈、復脈,亦可是網脈,而在同一礦床中常可見到單脈、復脈及網脈共存含金石英脈體產出形式隨賦存標高(埋深)變化呈有規則的變化一般而言,石英脈型金礦床上部(近地表)為石英單脈,向下逐步變為石英復脈、石英網脈,這一特點在膠東金礦化集中區內表現得尤為明顯。
含金石英脈在各礦床中規模、產狀、形態千變萬化,各不相同脈體長度從10余厘米到幾千米(膠東最長達5km),寬度從10余厘米至10余米含金石英脈的產出受斷裂構造(帶)嚴格控制,而且含金石英脈的分布一般不超出控礦構造界面含金石英脈在走向及傾向上常見分支、復合及尖滅再現現象主脈上下盤有與主脈相交的支脈,且主脈與支脈同時構成工業礦體有些礦區與主脈近于平行的支脈與主脈構成復脈,復脈之間常見與之近于垂直的含金石英細脈(網脈),如沃溪礦區的梯狀脈復脈中的金礦體(或含金石英脈)在空間上常呈雁行式或斜列式展布含金石英脈產狀依控礦構造產狀變化而變化,無論走向上還是傾向上大多呈舒緩波狀,表現為石英脈膨縮、傾伏,其走向、傾向揺擺不定如小營盤金礦區,復脈帶的總體產狀是:走向NE46°,傾向SE,傾角4°,西山、東山礦段的脈體傾向以SE為主,而大東溝礦段脈體的傾向則以SW為主。
含金石英脈的規模、形態、產狀對礦化富集均有影響一般而言,厚度大且穩定的含金石英脈延伸穩定而且連續,有時出現少量較為迅速尖滅的分枝,這種脈體含礦率高,常構成主要工業礦體;穩定但厚度小的含金石英脈,雖然延伸也較穩定,而且常出現平行脈,但其含礦率往往不高,工業價值低,其中的工業礦體多為小規模的貧礦體;透鏡狀含金石英脈或脈組,雖然在其走向上常見尖滅再現現象,但一般在傾向上相對穩定,常有富礦體出現從產狀來看,分枝含金石英脈的合并、交匯或薄脈組合并為一厚脈或大透鏡體時,在含金石英脈中常出現礦化富集地段,而構成具有重要工意義業的礦體。
礦體特征
在石英脈型金礦床中,金礦體主要局限在含金石英脈中,因而礦體形態、產狀、規模等多隨含金石英脈形態、產狀、規模的變化而變化總體上,礦體與圍巖之間具有明顯的界線,有的也表現為迅速漸變過渡礦體總體上呈脈狀,但由于礦體在含金石英脈中的賦存部位的不同及礦化強度和礦化連續性的差異等,常出現透鏡狀、扁豆狀礦體在厚大的含金石英單脈中,金礦體的規模往往較大,礦化連續性較好,礦體多呈脈狀盡管如此,礦體在走向、傾向上也出現尖滅再現的現象含金石英復脈帶中的金礦體數量多,規模大小不等,礦體間的夾石多,礦體在空間上常呈現有規律的排列,如在平面上多呈雁行斜列的形式產出,在剖面上出現多層礦體含金石英細脈帶或網脈中,就單個石英細脈而言,礦化連續而穩定,品位高,與圍巖間具突變界線眾多的含金石英細脈或網脈與其間的夾石構成可供開采的礦體。
這種礦體就其工業價值而言往往較含金石英單脈或復脈中的礦體要差該類金礦床中金礦體往往出現側伏現象,如河北金廠峪金礦床,在第4勘探線以北礦體向NE側伏,側伏角48°,以南向SW側伏,側伏角25°,上緩下陡,總體呈“八”字型分布;小秦嶺金礦田60號脈楊砦峪礦段礦體向SW側伏;玲瓏金礦田108號脈中金礦體向NE側伏;齊依求金礦床L7脈中金礦體向NW側伏等等查明金礦體的側伏現象,掌握側伏規律,對盲礦體的勘查、開發是十分有益的。
總之,在含金石英脈型金礦床中,礦體的形態、產狀等變化較其他類型金礦床簡單,這有利于對該類型金礦床的勘查和開采,也易于識別,因而它是人們較早認識和開采利用的一類金礦床2.3礦石特征2.3.1礦物組成石英脈型金礦床的金礦石主要是金-石英-金屬硫化物型,按其所含金屬硫化物的多寡又可進一步分為貧金屬硫化物-金-石英礦石、少金屬硫化物-金-石英礦石、硫化物-金-石英礦石、多金屬硫化物-金-石英礦石,其中硫化物-金-石英礦石為主要礦石類型各礦床礦石金屬硫化物組合、硫化物含量隨其產出地質背景、成礦控礦條件不同而異,同一礦床不同礦段亦有差別(表1),但也有共同之處,即有用礦物主要為自然金和銀金礦,礦石礦物主要為黃鐵礦,脈石礦物主要為石英實際上,礦石礦物成分也是很復雜的,目前已知達50余種,其中金屬礦物30余種、非金屬礦物20余種,只是常見礦物為數不多主要金屬礦物有黃鐵礦、黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦、磁黃鐵礦、自然金、銀金礦、金銀礦、碲銀礦及少量鏡鐵礦、白鉛礦、鉬鉛礦、白鎢礦、黑鎢礦、毒砂等;脈石礦物主要是石英、長石(鉀長石、斜長石等)、鐵白云石、絹云母、綠泥石、方解石、重晶石等由于受成礦區域地球化學背景的制約,部分石英脈型金礦床礦石礦物成分出現很大差異如湖南沃溪金礦床的金礦石,金屬礦物主要出現輝銻礦、白鎢礦和黑鎢礦;華北陸塊北緣堿性花崗巖中的東坪金礦床及太古宇變質巖中與堿性偉晶巖有關的哈達門溝金礦床,脈石礦物多出現大量的鉀長石;產于準噶爾陸緣活動帶淺變質火山巖中的齊依求金礦床,礦石中常出現毒砂。
微量元素
眾多對石英脈型金礦床礦石微量元素特征的研究結果表明,絕大部分礦床的微量元素組合是相同或相似的,即:與Au元素密切相關的元素主要有Ag、Cu、Pb、Zn、W、Mo、Sb、Bi、As等,而Co、N、Cr、Ba、Se、Te等兀素^■般與Au兀素不相關或關系不密切從^'些礦床的研究結果來看(表2),元素組合為:Sb-Hg-As-Ba-Zn-Co-Ni-Cu-Ag、Au-Bi-Pb-Mo-W。即原生暈前緣元素為Sb、Hg、As'Ba、Zn,礦體元素為Au、Ag、Cu、Bi、Ni、Co,礦尾元素為Pb、Mo、W。原生暈組分間的相關性隨標高不同而變化,但總的特征是:①Au組分(即指含Au組分)穩定的成分為Au、Bi、Ag、Cu、Sb、As,不穩定成分為Pb、Co、Hg、Ba;②Au、Bi的共生關系由上至下降低,Au、Bi的相似性系數由高達0.941降低到0.869,再往深部Pb與Bi密切共生;③Au、Cu的相似性系數由上至下,由0.609增至0.871;④Au、Cu的相似性系數由上至下變化為0.904—0.710—0.782;⑤Au、Pb的共生關系類似于Au、Cu,而As是一直降低的。
總之,礦石的微量元素組合受圍巖地球化學、成礦物質來源及成礦熱液性質影響或制約,各礦床微量元素組合出現差異,但總體可分為Au-Ag-(Cu)型、Au-Ag-Pb-(Zn)-Bi-As-Sb-(W)型、Au-Cu-Cr-Ni-Pb-Zn型和Au-W-Sb型Au-Ag-(Cu)型代表了華北陸塊內金礦床的微量元素組合;Au-Cu-Pb-(Zn)-Bi-As-Sb-(W)型和Au-Cu-Cr-Ni-Pb-Zn型代表陸緣活動帶及碰撞造山帶內金礦床的微量元素組合;Au-W-Sb型代表揚子陸塊內的金礦床元素組合。
礦石結構構造
含金石英脈型金礦床礦石的結構約有10余種,但主要以自形粒狀結構、半自形-他形粒狀結構、碎裂結構、充填交代結構、固熔體分熔結構等最為常見金礦床礦石常見構造有塊狀構造、團塊狀構造、條帶狀構造、浸染狀構造、細脈-網脈狀構造。
圍巖蝕變特征
圍巖蝕變是熱液礦床中的一種普遍現象,石英脈型金礦床也不例外蝕變巖石與含金地質體一樣,也受斷裂體系的控制,在空間上具線狀分布的特點雖然不同礦床的蝕變類型及其分布和各類型蝕變的強度有所不同,但作為同一類型金礦床,總體上還是相似的石英脈型金礦床常見的圍巖蝕變類型有硅化、絹英巖化、黃鐵礦化、鉀長石化、絹云母化、綠泥石化和碳酸鹽化等由于圍巖蝕變類型及其發育程度在空間上有一定差異,因而圍巖蝕變往往表現出明顯的分帶性但不同地區、不同礦床的圍巖蝕變分帶有所差異。
小秦嶺地區石英脈型金礦床的圍巖蝕變大致可分為內帶、中帶、外帶內帶蝕變作用強、交代徹底,發育硅化、黃鐵礦化、絹云母化等,沿礦體兩側分布,在礦體兩側具對應性但寬窄不定;中帶一般以絹云母化和硅化為主要蝕變類型,分布在內帶外側,巖石具交代殘留等結構,多局限在斷裂破碎帶內發育;外帶主要是綠泥石化、絹云母化,巖石基本保持原巖結構,向外過渡為原巖膠東地區含金石英脈型金礦床圍巖蝕變大致可劃分為2個主要蝕變帶,即由礦體向外,內帶主要發育硅化、黃鐵礦化,也有絹云母化,向外逐漸過渡為以絹云母化(鉀化)為主的外蝕變帶以含金鉀長石石英脈為主要含金地質體的石英脈型金礦床,圍巖蝕變與上述有所不同如哈達門溝金礦床,由礦體向外可明顯分出兩個蝕變帶:①鉀長石-碳酸鹽蝕變帶,即內部蝕變帶,沿礦體兩側發育,受容礦裂隙控制,表現為完全交代主破碎帶巖石而形成0.5^1m寬的塊狀蝕變體,沿分枝裂隙交代而形成幾毫米一數厘米寬的鉀長石-碳酸鹽細脈或細脈帶,沿交叉裂隙交代而形成紅色交代網絡,含金石英中的角礫完全被交代成鉀長石蝕變巖或沿其邊部交代形成紅色蝕變圈,內部蝕變帶中原巖的礦物成分基本被蝕變礦物交代,形成微斜長石、鐵白云石、方解石及少量鈉長石和石英;②綠泥石-絹云母蝕變帶,即外部蝕變帶,表現為原巖發生退色,形成綠泥石、絹云母、碳酸鹽等蝕變礦物,蝕變巖明顯保留原巖結構及殘余礦物,其蝕變寬度要比內帶大得多無論是何種地質環境下形成的石英脈型金礦床,其圍巖蝕變大多表現出明顯的水平分帶,總體上由礦體向外,表現出由強烈硅化、金屬硫化物礦化向絹云母化、綠泥石化過渡各類蝕變隨距礦化中心距離的增加而減弱直至過渡為原巖。
在我國,石英脈型金礦床主要產于古板塊邊緣,在華北地塊邊緣尤為集中。這些地區分布有太古宙含金變質巖系或產于其中的含金花崗質雜巖,最為著名的如華北地塊南緣的小秦嶺金礦化集中區,東部的膠東金礦化集中區,以及北緣金礦化集中區此外,在分布有元古宇含金淺變質巖系的古陸或古隆起區邊緣、地塊邊部的拗陷區或拗拉谷內也有本類金礦床的產出。
在我國西部地區,本類金礦床主要產于古生代以來的古板塊邊緣古島弧帶或被動陸緣區,如西準噶爾、哀牢山金礦化集中區,在這種地質構造背景區多分布有古生代含金淺變質巖系及侵位于其中的蛇綠雜巖,二者往往構成混雜堆積石英脈型金礦床的產出受多種斷裂構造控制產于太古宙含金變質巖系、花崗質雜巖以及古生代淺變質巖系中的金礦床多受脆-韌性剪切帶或疊加于其上的脆性變形帶控制,在這種構造條件下,多形成含金石英大脈或石英復脈,礦體規模大且形態相對簡單,在含金石英脈兩側,含金蝕變破碎巖有時也具工業礦化,與含金石英脈共同構成金礦體元古宙含金淺變質巖系中的石英脈型金礦床,控礦構造形式多為層間斷裂或與褶曲構造相伴的斷裂裂隙系統,產于其中的含金石英脈規模相對較小但數量多,而且常形成含金石英網脈,其中的礦體數量多,但規模小且形態相對復雜表3列出了我國部分石英脈型金礦床產出的地質環境,基本代表了中國石英脈型金1礦床產出的地質背景。
傳統成礦理論認為,石英脈型金礦床是巖漿期后熱液及變質熱液作用的產物,在成因上將石英脈型金礦床歸為變質熱液型和巖漿熱液型,成礦物質主要來自圍巖,多數礦床形成于中深一中淺條件下,多屬中溫熱液礦床隨著測試技術的發展,逐步積累了大量金礦床同位素及流體包裹體測試資料,這些資料表明石英脈型金礦床的成礦介質既有巖漿熱液,也有變質熱液,有的還有大氣降水的加入說明大部分石英脈型金礦床的形成是多期次復成因的,尤其是規模大、工業價值高的礦床更是如此。
石英脈型金礦床中的金礦物主要為自然金和銀金礦,有的礦床中也見金的硫化物,如硫金礦等金礦物的粒度變化很大,有時在同一光片中可見粒度相差數十倍的金礦物,但總體上多見細粒金和中粒金,有的礦區粗粒金也占很大比例,石英脈型金礦床礦石中的金有以下2種賦存狀態:
①粒間金:也稱晶隙金,是金礦物的主要賦存形式,存在于石英、黃鐵礦等各種礦物顆粒間隙中或邊緣存在于硫化物顆粒之間的金礦物粒度較粗(>0.001mm),石英顆粒間者粒度更大一些,多見明金粒間金的形狀隨其充填空間的形態變化而變化,常見粒狀、不規則粒狀、三角狀、勺狀、菱形狀、葉片狀等。
②裂隙金:一般呈微細脈狀、樹枝狀、片狀或粒狀,沿碎裂石英、金屬硫化物等礦物的裂隙、紋理或孔洞分布,亦稱充填金,粒度一般較粗大。
③包體金:金礦物包含于金屬硫化物及脈石礦物中,多呈渾圓狀、扁豆狀、他形粒狀、乳滴狀、細脈狀等載金礦物主要為石英、黃鐵礦、黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦等,金礦物沿載體礦物內部殘留空隙充填或金礦物與載金礦物呈固熔體分離態存在過去曾認為深成金礦床以包體金為主,且載金礦物為金屬礦物,而淺成礦床則以裂隙金為主,載金礦物主要是脈石礦物而近年來發現并非如此,許多金礦床中,如美國卡林金礦、俄羅斯阿爾丹地區金礦、我國黔西南地區金礦等,金都呈微細粒包含于黃鐵礦中人們利用電子顯微鏡、掃描電鏡、電子探針研究黃鐵礦中的次顯微金發現,金均成小圓球(0.12_)和鏈狀沉淀于黃鐵礦晶面上或充填于黃鐵礦微裂隙中,在黃鐵礦結晶過程中,附著于晶面上的微細粒金易于朝位能較低的晶體邊緣或碎裂的黃鐵礦裂隙中遷移聚集,最終形成顆粒較大的晶隙金及裂隙金,部分微細粒金在遷移過程中,由于黃鐵礦生長過快或金粒附著力較強等原因被包于黃鐵礦中,形成顆粒較小的包體金(其他硫化物、石英中包體金的形成亦如此)。
石英脈型金礦床中的金基本上完成了這一遷移聚集過程,因此金礦物主要呈粒間金、裂隙金2種形式產出,且粒間金、裂隙金占80%以上所以該類型金礦床的金礦石屬易選冶金礦石,一般地,礦石選冶多采用浮選-氰化的工藝流程,效果較為理想,金的回收率達95%以上但砷硫化物(如毒砂)含量較高且含有部分金的礦石,采用浮選-氰化的工藝流程金的回收率在70%左右如果在氰化之前進行焙燒,再氰化,金的回收率可達95%以上,因此,含砷硫化物較高的金礦石宜選用浮選-焙燒-氰化的工藝流程。



