大兴安岭三道湾子金矿矿石特征及成因分析

大兴安岭三道湾子金矿矿石特征及成因分析

三道湾子金矿是20世纪90年代末在黑龙江省北部发现的一种低钙化石英脉金矿床。早期的勘查及研究工作认为金的赋存状态以自然金、银金矿为主,随着对该矿床进一步的勘探及开采,研究程度逐渐提高,发现矿体向深部品位有变富的趋势,深部富矿段金的赋存状态主要以碲化物为主。文章通过对矿石特征及金矿物的赋存状态的研究,总结金矿物的分布规律,对矿床的成因、采选及在附近寻找同类型金矿有一定的指导意义。1矿带及产出情况三道湾子金矿床位于黑龙江省黑河市爱辉区,地理坐标为东经:127°00′30″,北纬:50°21′45″。该矿床处于古亚洲成矿域,大兴安岭中段燕山期铜(钼)、铁(锡)、铅、锌、金、银成矿带东部。大地构造位置属大兴安岭早古生代陆源增生构造带,多宝山奥陶纪岛弧型活动带东南缘,为活动大陆边缘陆相火山喷发环境,是浅成低温热液矿床形成的有利部位。前人研究认为矿区出露的地层主要是侏罗系上统塔木兰沟组(J3t),但笔者根据粗安岩中锆石铀-铅同位素测年,206Pb/238U表面年龄加权平均值为115.4±1.6Ma,认为该岩石应为白垩系下统龙江组(K1l)。岩性为粗安岩、粗安山质火山角砾岩等,为金矿体的直接赋矿围岩,偏碱性岩石组合对成矿极为有利。另外见有白垩系下统光华组(K1gn)流纹质含角砾凝灰岩、流纹岩、英安岩等,覆盖于龙江组(K1l)之上(见图1)。矿区出露侵入岩主要为晚三叠世中粒二长花岗岩,属成矿前岩体。另外,矿区发育有辉绿玢岩脉、闪长玢岩脉和流纹斑岩脉,未见蚀变、矿化,岩石较新鲜,为成矿期后脉岩,对成矿有一定破坏作用。三道湾子金矿床划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个矿带,沿走向延伸830m,宽1~70m,受控于北西向张性断裂带。Ⅰ号金矿带长510m,平均宽4.5m,最宽处10m,最窄处不足1m。Ⅰ号金矿带共圈出7条矿体。其中Ⅰ2号矿体为主矿体,地表出露长度为207.5m,平均厚度4.5m。倾向40°,倾角53°~76.5°。从地表至地下210m标高处品位较低,平均品位为8.98×10-6,最高84.58×10-6,最低0.37×10-6。但从170~130m标高发现了富矿段,最高品位大于10000×10-6,呈几厘米至十余厘米厚,富矿段总体与Ⅰ2号矿体产状一致,向西北侧伏。Ⅱ号矿带位于Ⅰ号矿带南70m,产状与Ⅰ号矿带基本相同。矿带长210m,平均宽0.56m,共圈出金矿体3条,规模较小。Ⅲ号矿带位于Ⅰ号矿带东约300m,矿带长320m,平均宽70m。带内共圈出金矿体12条。Ⅲ1矿体长230m,平均厚度3.5m。倾向15°,倾角45°~72.5°。平均品位为14.15×10-6,最高254.72×10-6,最低0.43×10-6。三道湾子金矿床划分为石英—黄铁矿化阶段、石英—金—多金属阶段和石英—碳酸盐化阶段三个阶段。围岩蚀变有硅化、黄铁矿化、绢云母化、高岭石化、绿泥石化、绿帘石化和碳酸盐化。该矿床目前估算金资源量大于10t。2矿石特征2.1矿石成分及矿物特征三道湾子金矿床矿石地表因所含的金属硫化物氧化而使表面呈褐黄色,新鲜面呈灰白色,深部矿石呈灰白色、灰色。浅部矿石主要取自地表探槽及240m标高坑探中的Ⅰ2矿体,矿石类型主要为石英脉型(见图2),少量为蚀变岩型,平均品位为8.98×10-6,最高84.58×10-6。该矿石金属含量很少,主要为黄铁矿占0.42%、黄铜矿、辉铜矿占0.27%、方铅矿占0.10%、闪锌矿占0.04%、辉锑矿占0.03%、褐铁矿、赤铁矿、磁铁矿占0.31%、自然银、辉银矿、自然金等少量;非金属矿物主要为石英占78.01%、长石、高岭石占19.68%、锆石等少量,其它占1.14%。金属硫化物嵌布特征:黄铁矿是该矿石中主要金属硫化物,多呈半自形,少呈自形晶与它形晶产出,呈星散状分布在矿石中。偶尔有被褐铁矿交代与黄铜矿、闪锌矿连生。黄铁矿粒度较细,0.01~0.037mm占61.00%,镜下没有见到黄铁矿与金有关,选择性溶金也证明,金与硫化物无关。黄铜矿也是该矿石中的主要硫化物,虽含量少,多呈它形晶粒状,星散分布在矿石中,偶见有黄铜矿与闪锌矿、方铅矿、黄铁矿连生,黄铜矿粒度较细,0.01~0.037mm占72.90%。该矿石中的黄铜矿与金无关。方铅矿含量很少,多呈半自形晶它形晶粒状,星散嵌布在脉石微裂隙或粒间,偶见有与黄铜矿、闪锌矿连生,粒度细小,0.01~0.037mm占含量的85.00%。深部样品主要取自170~130m标高富矿段样品,化学样品分析结果品位最高大于10000×10-6,平均大于100×10-6。在矿石中除见有少量银金矿外,金银主要以碲化物形式存在,包括碲金矿、斜方碲金矿、针碲金银矿、碲金银矿、碲银矿、六方磅银矿,与之共生的碲化物还有碲铅矿和碲汞矿。另外有少量黄铜矿、闪锌矿和方铅矿。金碲化物呈几厘米至十余厘米脉状、浸染状分布于石英脉中,仅在富矿段出现。2.2脉石矿物充填材料矿石结构主要有自形-半自形-它形粒状结构,石英、黄铁矿、磁铁矿少部分呈自形晶结构,其它金属矿物多呈半自形晶-它形晶粒结构。碎裂结构:石英等矿物颗粒中有裂纹或被压碎成细碎状。交代结构:偶见到黄铁矿被褐铁矿交代,高岭石、方解石和石英等交代长石。包含结构:石英中包裹金矿物。矿石构造主要有致密块状构造:半自形-它形石英紧密聚集组成致密状集合体。角砾状构造:它形石英胶结不规则状火山岩角砾和石英角砾。稀疏浸染状构造:金银碲化物、黄铁矿、方铅矿、闪锌矿、黄铜矿充填在脉石矿物微裂隙内或脉石矿物颗粒间。孔洞状构造:矿石中常可见到孔洞。梳状、晶簇状构造:自形-半自形石英由脉壁向中心生长于矿石裂隙及空洞中。脉状构造:富矿段中黄铜矿、金银碲化物呈此构造。网脉状构造:晚期形成的石英细(网)脉充填在早期矿物的裂隙中。3金氏合金的保存状态和特征3.1金氏合金的平均寿命1金的粒度测量该矿床浅部矿石中金矿物主要以自然金为主,其次为银金矿(不超20%),最大金粒为0.12mm×0.16mm×0.04mm(人工重砂中见到),金的粒度测量结果见表1。2金的形态特征矿石中金由于多嵌存在脉石粒间,脉石微裂隙和空洞边部,因此金多呈粒状、叶片状、长角粒状等,其测量结果见表2。3洞穴边部金颗粒测量统计矿石中的金主要与脉石有关,主要嵌存在脉石粒间、脉石微裂隙中以及脉石空洞边部,少为脉石包裹金,尚没有发现与金属矿物有关联的金颗粒,其测量统计结果见表3。对小于0.071mm占85%细度的原矿进行选择性溶金试验,结合镜下检测,金矿物绝大多数已单体解离和裸露,只有很少为脉石包裹。3.2共生矿物及其化学特征通过光学显微镜,扫描电子显微镜(图3)结合能谱分析,发现在深部矿石中除见有少量银金矿外,金、银主要以碲化物形式存在。金与碲关系密切,碲化物多处金含量就高。碲化物主要有:碲金矿呈独立矿物颗粒赋存于石英颗粒边界或裂隙中,或与黄铜矿、针碲金银矿共生,粒度0.01~0.15mm。斜方碲金矿在样品中出现较少,主要以独立的矿物颗粒形式出现于石英颗粒边界或裂隙中,粒度0.01~0.05mm。针碲金银矿在样品中大量出现,颗粒粒度和形态变化大并与其他矿物组合出现。共生矿物有碲金矿、斜方碲金矿、六方碲银矿、碲金银矿、碲银矿、黄铜矿、闪锌矿和方铅矿。碲金银矿粒度0.01~0.1mm,主要与针碲金银矿、碲银矿和碲铅矿共生,也见环绕在黄铜矿颗粒边缘与之共生。可观察到自然金、银金矿分布在这种矿物颗粒的裂隙内或颗粒表面上。六方碲银矿在样品中少量出现,主要通过能谱分析发现它与针碲金银矿共生存在。碲银矿呈独立颗粒发育于石英晶内-晶间裂隙中,或见于闪锌矿颗粒边缘或裂隙内,粒度0.01~0.15mm,常与碲金银矿、碲铅矿共生。4热液活动的成矿强化宏观上和微观上的观察没有发现与金属矿物有关联的金颗粒,选择性溶金也证明,金与硫化物无关,金主要与碲元素有关。为什么浅部没有金碲化物而到深部才有金碲化物呢?根据研究表明与成矿流体的阶段性有关。火山热液活动首先提供了热源,由此导致了大气降水流体对流循环,热液携带着围岩中的金、银,作为成矿流体的前锋第一阶段充填在围岩裂隙中,为弱金矿化阶段。矿液来源较浅,浓度低,形成品位较低的矿体,形成部位较浅,金矿物以自然金为主,其次为银金矿。随着火山活动的进一步加强,火山活动还提供了物质来源,深部来源的富含碲、金、银和硅质的热液在第二阶段胶结前期矿体并沿裂隙充填。第二阶段的矿液来源较深,浓度高,形成高品位的矿体,形成部位相对较深。这一点与该矿床的石英脉期次及成矿阶段吻合较好。与陈毓川等认为碲矿属浅成中低温(160~260°C)热液矿床,成矿热液和矿质来源于深部,即直接来自地幔的观点吻合。5金、银、化物矿床1)三道湾子金矿床矿石中金属矿物很少,金属矿物粒度细小,与金矿物无关,金矿物与碲元素有关。浅部矿石中以自然金为主,少为银金矿。深部以金、银的碲化物为主。碲化物作为主要载金矿物,是