镇沅老王寨金矿床的围岩蚀变特征_薛传东

第22卷第2期昆明理工大学学报Vol.22No.2 1997年4月JOURNAL OF KUNM ING UNIVERSITY OF S CIENCE AND T ECHNOLOGY Apr.1997镇沅老王寨金矿床的围岩蚀变特征薛传东(昆明理工大学国土开发与城乡建设系,昆明650093)摘要对老王寨金矿床的围岩蚀变类型、蚀变演化过程及物理化学条件进行了系统研究,并阐述了围岩蚀变与金矿化的关系.关键词围岩蚀变;物理化学条件;老王寨金矿床中图分类号P618.511地质概况老王寨金矿位于云南省镇沅县境内,是哀牢山金矿带(北段)的大型金矿床,分为呈北西向展布的浪泥塘、冬瓜林、老王寨、搭桥箐、库独木等5个矿段.矿区内出露地层主要是哀牢山群浅变质岩系,岩性为变石英杂砂岩、绢云板岩等.断裂构造极为发育,北西向的九甲)))安定走滑断裂带纵贯矿区,断裂上盘北西向、北西西向的两组次级断裂控制了金矿体的规模和分布.金矿体沿断裂破碎带发育,具明显/构造控矿0特点.据品位圈定矿体呈脉状,沿层间断裂产出矿体多呈似层状或透镜状,在空间上沿构造带呈左行雁行式排布,走向和倾向上多具膨胀收缩、尖灭再现现象.矿石组分简单.主要金属矿物为自然金、黄铁矿、毒砂、辉锑矿、黝铜矿、硫锑铜矿等,自然金成色为900~999.非金属矿物有石英、绢云母、铁白云石、方解石、菱铁矿、铬水云母、蛇纹石、绿泥石等.矿石呈自形晶结构、半自形-他形晶结构,交代残余结构、压碎结构等,构造为浸染状、网脉状、角砾状等.矿床成矿阶段分为:(Ñ)早期硅化阶段;(Ò)石英-白钨矿阶段;(Ó)黄铁矿-碳酸盐-绢云母阶段;(Ô)碳酸盐-多金属硫化物阶段;(Õ)石英-方解石阶段,其中Ó、Ô阶段是主成矿阶段.2蚀变类型及其特征热液蚀变作用比较复杂,具多期多阶段性,沿断裂带发育成线状、带状,宽度几毫米至几米,个别可达几十米,严格受构造带控制.围岩蚀变有硅化、绢云母化、铁白云石化、黄铁矿化、毒砂化、方解石化、蛇纹石化、绿泥石化等.其中绢云母化、铁白云石化、黄铁矿化与金矿化在时空和成因上关系密切.收稿日期:1996-09-282.1 黄铁矿化矿区内黄铁矿化普遍发育,并常伴生毒砂化,是与金矿化密切相关的特征性蚀变.黄铁矿是主要载金矿物,呈星散浸染状、细脉状分布,粒度多为0.01~ 1.0mm.根据光片观察可划分为三个阶段.第一阶段黄铁矿为亮黄色,具明显的碎裂结构,边缘及裂隙处常被毒砂交代,粒度为0.05~2.0m m,不含金;第二阶段黄铁矿多呈细脉浸染状分布,为自形-半自形等轴状细粒晶,晶形多呈五角十二面体及其聚形,非定向附生发育,常同毒砂共生或被毒砂沿边缘交代,黄铁矿单矿物含金107.47~209.76g/t;第三阶段黄铁矿呈自形细粒晶,与碳酸盐化伴生产出,伴有少量多金属硫化物,含金极低.黄铁矿的晶体化学式显示(表1),具晶形复杂、非定向附生发育、亏铁特征者金含量高,是指标金矿化良好的标志.这与一般规律相吻合112.表1 黄铁矿晶体形态与化学成分表%产状(阶段)晶形Fe S Au Ag Co Ni As Se Te Bi Sb Cu 晶体化学式无矿石英脉(Ò){100}46.9353.360.000.020.090.170.150.000.120.040.030.04Fe 1.02S 2蚀变围岩(Ò){210}47.4053.540.000.220.080.140.590.000.310.160.160.11Fe 1.01S 2矿 体(Ó){111}+{100}46.3152.540.600.570.040.03 2.030.320.960.85 1.010.44Fe 0.99S 2矿 体(Ô){210}+{111}45.2552.850.370.320.030.02 3.200.000.93 1.230.930.22Fe 0.98S 2矿 体(Ô){210}+{111}+{100}45.4252.810.720.370.000.00 3.710.000.840.920.990.28Fe 0.99S 2 黄铁矿化可能的化学反应式为:3KF e 3[AlSi 3O 10](OH)2+18H 2S+9/2O 2=K Al 2[A lSi 3O 10](OH)2+9FeS 2+6SiO 2+20H 2O+K 2O 黑云母(Bi) 绢云母(Ser) 黄铁矿(py)石英(Q)2.2 绢云母化绢云母化是本区广泛发育的一种重要蚀变类型,是原始铝硅酸盐及少量其它矿物水化或K +、Al 3+和SiO 2重新排列的产物122,常叠加有黄铁矿化、硅化和碳酸盐化,以板岩、中酸性岩中最发育.硅泥质板岩的绢云母化生成的绢云母,呈显微鳞片状,往往定向排列,时见绢云母排列方向垂直或斜交原岩层理,显示受构造应力作用特点.中酸性岩遭受绢云母化时,主要表现为绢云母取代长石或暗色矿物,长石斑晶仅保留外形轮廓.绢云母化可能的化学反应式为:6Na[AlSi 3O 8]+3Ca[Al 2Si 2O 8]+2K 2CO 3+4CO 2+4H 2O=4KAl 2[AlSi 3O 10](OH )2+ 更一中长石(Pl) 绢云母(Ser)3Na 2CO 3+3CaCO 3+12SiO 213,42方解石(Cc)石英(Q)3K(Fe,Mg)3[AlSi 3O 10](OH)2+9CO 2=KAl 2[AlSi 3O 10)(OH)10+9(Fe,Mg)CO 3+6SiO 2 黑云母(Bi) 绢云母(Ser) 菱铁矿(Sd) 石英(Q)+2H 2O+K 2O2.3 硅化硅化在区内普遍发育,常表现为与绢云母化、碳酸盐化伴生,且本区硅化石英最大特点是均不含金.在硅泥质板岩中,硅化弱时常表现为顺层硅化的石英脉;硅化强时,则形成网脉状硅化石英脉,且常伴有较多星散状分布的黄铁矿、毒砂等矿物,原岩仅保留少许鳞片状绢云母散布于石英颗粒间,并被包裹于硅化石英中.石英斑岩、花岗斑岩的硅化常表现为形成不规则粒状石英,石英边缘模糊,内部包裹较多的绢云母鳞片或其它不易鉴别#2# 昆明理工大学学报 1997年的极细微物质.硅化强时会完全取代暗色矿物斑晶,常呈网脉-脉状产出;硅化不甚发育时,仅见绢云母取代长石.硅化作用不仅空间分布范围广,而且延续时间长,具多阶段性.根据矿物共生组合和交代关系,大体可分为四个阶段:第一阶段硅化石英颗粒细小乃至玉髓质,反映区域温度较低;第二阶段硅化石英颗粒较粗,伴生有白钨矿和星散状黄铁矿,破碎强烈.区域上常沿力学性质不同的层间界面发育,说明当时区域性构造活动强烈,热量大量释放,温度较高;第三阶段硅化石英呈较细粒状,呈细脉沿挤压破碎带分布,伴生较多细小黄铁矿和针状毒砂,是金矿化的主要阶段.此时广泛发育的构造运动渐趋稳定,温度降低而析出金;第四阶段硅化石英呈细小脉状产出,伴生大量的方解石.本阶段石英方解石细脉常切穿先期形成的各期矿化,亦偶见被方解石细脉切穿现象.各阶段硅化石英的一般特征见表2.表2 硅化石英的一般特征表阶段分布、数量颜色透明度薄片表面粒度/mm 变形性消光性石英脉幅/cm 主要组合指示含金性1多,呈块状、脉状分布围岩中乳白色较好较干净<0.2压扁拉长波状消光2~30绢云母、绿泥石无2少,呈网脉状分布矿体中灰白色差浑浊0.2~1.0碎裂波状消光2~10白钨矿、黄铁矿贫3少,呈网脉状分布矿体中灰白色差浑浊0.5~1.5轻微碎裂弱波状消光1~8铁白云石、黄铁矿、硫盐 富4较多,呈细脉分布矿体中纯白色好干净0.5~1.0无变形无波状消光0.2~2方解石、辉锑矿贫或无2.4 碳酸盐化碳酸盐化在矿区内广泛发育,并与绢英岩化随时共存在一起.研究表明,本区碳酸盐多数为次生碳酸盐,主要有铁白云石、方解石、菱铁矿等,与金矿化密切相关.碳酸盐化可分三个阶段:第一阶段形成浸染状碳酸盐化,矿物呈细小粒状,多由聚粒或脉状铁白云石、方解石等组成,是金矿化的良好标志;第二阶段碳酸盐化形成矿物结晶稍粗,晶形较好,主要由方解石、铁白云石组成,金矿化较弱;第三阶段碳酸盐化矿物结晶较粗,晶形完好,主要由方解石组成,为残余热液活动结果,它的出现标志着金矿化的结束.碳酸盐化的可能形成过程是:富H +,K +,CO 2热液对长石、黑云母、辉石作用,形成绢云母化、方解石化和铁白云化,其中斜长石的K +,H +形成绢云母,Ca 2+,Mg 2+,Fe 2+等与CO 2-3生成方解石、铁白云石、菱铁矿等;而当沿裂隙进入石英后,因缺乏Ca 2+,Mg 2+,Fe 2+,CO 3未参加反应就离去,K +,H +,Al 3+,SiO 2等则形成绢云母保留在石英中.反应如下:K(Fe,M g)3[AlSi 3O 10](OH)+Ca[Al 2Si 2O 8]+4CO 2=KAl 2[AlSi 3O 10](OH)2+黑云母(Bi) 钙长石(An) 绢云母(Ser)Ca(Fe,Mg)[CO 3]2+2(Fe,Mg)CO 3+2SiO 3铁白云石(Fdl) 菱铁矿(Sd) 石英(Q)#3#第2期 薛传东:镇沅老王寨金矿床的围岩蚀变特征2.5 绿泥石化、蛇纹石化绿泥石化在各矿床均有发育,绿泥石与绢云母伴生产出,可能绿泥石又进一步绢云母化所致.绿泥石常呈细脉或聚粒状团块,紧邻金矿化较好的部位发育,因此绿泥石化可作为金矿化的识别标志.蛇纹石化主要在基性-超基性岩附近发育,而在其它岩性中基本未见,也可能是又被完全交代的结果.它们可能的化学反应式是:2Mg 2[Si 2O 6]+CO 2+2H 2O=Mg 3[Si 2O 5](OH )4+M g[CO 3]+2SiO 3辉石(Px) 蛇纹石(Sep) 菱镁矿(Ma)石英(Q)2K(Mg,Fe 3)[AlSi 3O 10](OH)2+CO 2+2H 2O=(M g,Fe)5Al[AlSi 3O 10](OH )8+黑云母(Bi) 绿泥石(Chl)(Mg,Fe)CO 3+3SiO 2+K 2O菱铁矿(Sd) 石英(Q)3 蚀变分带特征矿区围岩蚀变受构造控制显著,具有一定的蚀变分带现象.但由于不同阶段、物理化学条件和强度的蚀变相互叠加,使得蚀变分带复杂化,加上不同地段断层泥对热液的阻档作用使蚀变带在宽度上也变化不一.剔除叠加作用,蚀变总体是由构造带中心向两侧发育一定的蚀变分带.自断裂带中心向两侧,蚀变类型从复杂到简单,蚀变强度从强烈到微弱,蚀变矿物种类从多到少演化,蚀变带依次是:黄铁绢英岩化带y 绢英岩化带y 绢云母化带,各蚀变带矿物组合特征见表3,其中黄铁绢英岩化带是金矿化较好的部位.表3 蚀变带矿的组合特征表蚀变带蚀变带宽/m 蚀变岩名称蚀 变 矿 物 组 合主要矿物次要矿物蚀变矿物/%残留矿物/%蚀变强度黄铁绢英岩化带3~20黄铁绢英岩黄铁矿、绢云母、石英、碳酸盐 毒砂、辉锑矿、硫盐>90<10强绢英岩化带10?绢英岩绢云母、石英碳酸盐、黄铁矿、毒砂 7030较强绢云母化带30~100绢云母化,岩碳酸盐、绢云母石英、黄铁矿30~6040~70弱4 围岩蚀变的物理化学条件4.1 流体包裹体测试结果分析包裹体均一温度显示:均一温度分布集中,近似呈正态分布,绝大多数温度在100~250e ,其中又以150~200e 区间的机率最大.说明温度对金沉淀的控制作用明显,150~200e 是金最主要的沉淀温度.据均一温度、盐度资料计算不同温度下的压力值(表4)显示,金沉淀时压力较低,深度小于1.5km.本区金矿床是在低温中浅成条件下形成的.#4# 昆明理工大学学报 1997年表4 热液的温度、压力温度/e150200250300密度/g #cm-3压力/M Pa 1.0077727.50.9600030.00.9075031.00.8460032.5 根据包裹体成分分析结果,热液中阴离子含量Cl ->SO 24,HCO -3为零而CO 2含量较高(可能是测试时HCO -3氧化成CO 2所致),说明成矿时处于相对开放的还原环境;阳离子表现为富K +和Na +,贫Ca 2+和M g 2+的特征.4.2 蚀变的pH 值在云武岩中,绢云母化表现为钾长石的强烈绢云母化,并伴以大量的五角十二面体黄铁矿,金含量很高,故选用下列方程计算不同温度下的pH 值152:3K[AlSi 3O 8]+2H +=KAl 2[AlSi 3O 10](OH )2+6SiO 2+2K +钾长石(Kf) 绢云母(Ser) 石英(Q)pH =12lg K -lg aK +-12lg a Ser #a 6Q a kf式中,K 为平衡常数,a 为活度.据Helg eson(1969)资料求得不同温度下的lg K 值,进而算得不同温度下的pH 值:6.44(100e ),6.12(150e ),5.91(200e ),5.72(250e )、5.57(300e ).pH 值反映了老王寨矿区从成矿早期到晚期,从下部到上部,随着温度的降低,热液由弱酸性演化到弱碱性.4.3 蚀变温度、压力的热力学分析蚀变的温度、压力计算主要是根据v G 5r (T )=2v G 5f (T ,生成物)-E v G 5f (T ,反应物),P =-v G 5r (G )#9.869v V m 和lg P =-v G 5r (T )19.1446#NT等公式,查阅矿物与离子的v GZ 5f (T ),计算平衡温度(T )、压力(P)的单变平衡曲线.根据单变平衡曲线可知:蛇纹石化P H 2O=30~40M Pa,T =145~200e ,热液呈弱碱性;硅化P H 2O =30~40M Pa,T =220~280e ,pH <6为酸性热液;绢云母化P H 2O =30~40MPa,T =145~200e ,5.5<pH <6,为弱碱性热液;碳酸盐化(铁白云石化)P H 2O =30~35M Pa,T =150~200e ,5.0<pH<6,为弱酸性到弱碱性.5 围岩蚀变的演化过程本区蚀变类型虽多,但各矿物间的交代和脉体间的穿插关系是比较清楚的,属多次相继发生但不连续的蚀变作用,大致经历了5阶段的演化,这与包裹体均一温度呈近似正态分布相吻合.Ñ阶段:区域构造活动规模尚小,地热流通过沉积岩上升,同时溶解其中易溶组分如SiO 2,K +,Na +,Mg 2+,Fe 2+,S,As 等,并沿压力梯度降低的方向迁移,在有利部位发育低温条件下的硅化(玉髓化)、绢云母化、蛇纹石化、绿泥石化.Ò阶段:大规模的区域构造活动强烈,伴随沿主断裂发育的岩浆侵入,释放出极大的热能,热液温度很高,并从围岩中进一步吸取杂质元素.断裂构造的发生改变了体系的状态,温度稍有降低,便形成石英、白钨矿等.Ó阶段:该阶段蚀变作用沿构造破碎带产出.此时热液的物理化学条件发生改变,伴随着温度的降低和硫逸度的升高,形成自然金+黄铁矿+毒砂+铁白云石+绢云母组合,#5#第2期 薛传东:镇沅老王寨金矿床的围岩蚀变特征是金矿化的重要阶段.Ô阶段:随着热液杂质元素的大量析出,热液温度进一步降低,形成自然金+黄铁矿+石英+硫盐矿物组合,仍发育一定的金矿化.Õ阶段:该阶段构造活动大大减弱,热液温度已经很低,蚀变范围缩小,发育一些硅化石英脉、石英方解石脉及方解石细脉,金矿化宣告结束.6 结论(1)围岩蚀变与金矿化同时发生,围岩蚀变过程就是金矿化的过程;(2)包裹体测试资料和热力学计算结果均显示,本区金矿床是在相对开放的弱酸性还原(f S 2高)环境下形成的中浅成低温热液矿床.(3)围岩蚀变由于具有多阶段性而复杂化,多种蚀变类型相互叠加和蚀变矿物组合复杂的部位,金矿化较好,且蚀变强度越大,越有利于金成矿.(4)本区蚀变在时间上(从早到晚)和空间上(从围岩到矿体)有一定的分带性,其中黄铁绢英岩化带是金矿化较好的部位,黄铁矿化和铁白云石化是金矿化的指示剂,可作为指导找矿的标志.本次研究得到导师刘星副教授的悉心指导,得到云南镇沅老王寨金矿生产技术科很多同志的热情帮助,仅此致谢.参 考 文 献1 陈光远等.成因矿物学及找矿矿物学.重庆:重庆出版社,1987,198~3192 R.W.博伊尔.金的地球化学及金矿床.北京:地质出版社,1984,310~3203 林传仙等.矿物及有关化合物热力学数据手册.北京:科学出版社,1985,79~3454 A hmad M.Solomo n M.W alshe J L ,M iner alogical and geochemical studies of the eeperor gold tellur idedeposit,Fiji:Eco n.Geol;1985,82.345~3705 Hemley J J.Jones W R,Chemical aspects of hydrothermal altertion w ith emphasis on hydrog en metaso -matism:Ecocn.Geol.,1964(59):538~579The Features of the Rock Alteration in LaowangzhaiGold Deposits,Yunnan ProvinceXue Chuandong(Depar tment of Land Ex ploration K unming U niv ersity ofScience and T echnology ,Kunming 650093)Abstract The features of the rock alteration in Laow angzhai gold deposits are studied sys -tem atically ,which include the tpyes,zoning ,evolution and physicochemical parameters.Rela -tionship of alteration to gold m ineralization is analysed.It is of importance to the exploration for gold m ine.Key words rock alteration;physicochemical param eter;Laow ang zhai gold deposits #6# 昆明理工大学学报 1997年。