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成矿期次(砷硫铁矿)

来源:www.dbkyw.com   时间:2023-03-04 08:38   点击:163  编辑:admin   手机版

阳山金矿的成矿阶段可以大体划分为成岩期、区域变质作用期、热液期和表生期4期,热液期又可以划分为多个不同的成矿阶段。

4.5.1 成岩期

硫化物主要以草莓状黄铁矿为代表,多以莓球状产出,只在沉积地层泥质粉砂岩中较多出现,并且在原始沉积地层的S0片理之间保存的较好。黄铁矿莓球的粒径为5~30μm。在电子显微镜下,发现草莓状黄铁矿的中间实际上是由许多细小的立方体黄铁矿聚集而成,立方体黄铁矿的粒径为0.5~1.5μm(图4.7)。在蚀变斜长花岗斑岩及灰岩地层中没有发现草莓状黄铁矿。在成岩期还发育有较多的碳酸盐岩矿物,主要为白云石和铁白云石,并且先有白云石发育,铁白云石围绕较早期的白云石生长,形成较好的环带(图4.12)。此外,还有一些铁碳酸盐岩矿物以胶结物的形式自泥质粉砂岩中产出(图4.12)。在阳山矿区观音坝矿段、安坝矿段和葛条湾矿段沉积地层都发现有较多的鲕粒碎屑岩,鲕粒粒径为100~400μm,多有破碎并被后期的铁碳酸盐化作用胶结。部分鲕粒之间有缝合线发育,表明鲕粒在胶结和固结成岩之后,该区曾有较大规模的构造运动发生。大部分鲕粒都有不同程度的矿化作用发生(图4.11)。这些鲕粒碎屑岩表明阳山矿区在泥盆纪的沉积环境应为动荡的滨浅海环境。碎屑岩中的石英颗粒的磨圆和分选度都较低,表明碎屑来自近陆缘的环境。

4.5.2 区域变质作用期

在中晚三叠世,伴随华北板块与扬子板块的碰撞拼合,秦岭西侧的古特提斯洋闭合,勉略缝合带形成(张国伟等,2003)。而在SN向挤压应力作用下,摩天岭-龙门山地区三叠纪及前期地层及岩体均发生强烈变形,形成强变形褶皱和透入性极好的区域性剪切劈理,伴随造山作用发生区域热动力变质作用,形成印支期(区域)变质岩。受变质流体改造,区内石英砂岩中的石英重结晶,出现石英细网脉,千枚岩中也见有石英、黄铁矿重结晶现象,以及石英细脉的形成(图4.12f)。但这期黄铁矿-石英细脉的金含量普遍较低,显示该期变质热液并未造成金的大规模富集。

4.5.3 热液期

(1)热液第Ⅰ阶段(黄铁矿-绢云母-石英阶段)

黄铁矿主要以自形和半自形的{100}晶形集合体(约占60%)以及{210}晶形(约30%)为主,另有少数呈{100}+{111}聚型。黄铁矿粒径为0.1~1mm。少数粒径较小(10~30μm)的黄铁矿,叠加在草莓状黄铁矿的周围,形成黄铁矿的次生加大边(图4.12)。在此阶段的稍晚期生成少数细粒{100}晶形黄铁矿,粒径为50~100μm。此阶段的黄铁矿主要以稀疏浸染状及细脉浸染状产出在强烈绢云母化的粉砂岩、泥质粉砂岩、灰岩及蚀变斜长花岗斑岩中,并经常与硅化石英脉伴生。黄铁矿压碎结构发育,且多已破碎,并成为下一阶段黄铁矿晶体生长的核心(图4.7)。此阶段的黄铁矿多不具有环带结构。

(2)热液第Ⅱ阶段(黄铁矿-毒砂-石英阶段)

此阶段硫化物以黄铁矿为主(约占70%),毒砂较少(约占20%)。黄铁矿主要以自形的{210}和{100}+{210}聚型产出,粒径为50~200μm,并且在{210}黄铁矿的核心经常包裹有破碎的热液第二阶段的{100}黄铁矿,此阶段的{210}黄铁矿的含砷环带结构比较发育。少量的自形毒砂分布在{210}黄铁矿周边,并有部分毒砂碎屑被包裹进{210}黄铁矿(图4.7),说明从这一阶段的后期开始,毒砂等矿物开始生成。此阶段的黄铁矿中还包裹有少量乳滴状细小的方铅矿颗粒(图4.7)和白云母、金红石、磷灰石碎屑,白云母和磷灰石呈细小的碎片被黄铁矿包裹,可能是岩浆岩成岩和热液蚀变阶段的产物。方铅矿经常沿黄铁矿裂隙产出,金红石通常以乳滴状、细脉状切穿黄铁矿颗粒,证明这些产状的方铅矿和金红石晚于黄铁矿形成。此外,该阶段还有少部分的黄铜矿产出,多呈半自形―他形。

卡林型金矿的特征之一是中晚期富金的含砷黄铁矿以条带状增生于早期不含矿的黄铁矿周围(Hofstra et al.,2000)。上述的低温元素组合以及含砷条带黄铁矿的发现,表明阳山金矿曾经历了低温流体的成矿作用,具有卡林型金矿的矿物学特征。

(3)热液期第Ⅲ阶段(毒砂-黄铁矿-石英阶段)

此阶段载金矿物主要以自形长条状、针状毒砂为主,约占60%以上,另有部分细粒黄铁矿产出,约占30%。此阶段的毒砂主要呈斜方柱{101}+{230}聚形晶产出,长度为100~300μm,横截面为菱形,截面宽50~100μm。在针状毒砂中经常包裹有方铅矿的细小颗粒(图4.7)。此阶段的黄铁矿粒径一般较小,为20~100μm,个别{100}黄铁矿被毒砂包裹。此阶段黄铁矿、毒砂主要以微细浸染状分布在蚀变千枚岩片理化带和斜长花岗斑岩蚀变斑晶及基质周围。

在此阶段的晚期,硫化物中毒砂的含量大幅增加,约达90%。毒砂多为短柱状、细粒状、针状晶形,长度为50~100μm,主要沿晚期脆性变形所形成的裂隙以半自形粒状―他形脉状及胶状结构、微细脉―细脉浸染状构造产出,肉眼下极易与辉锑矿细脉相混淆。该类型的毒砂在蚀变斜长花岗斑岩中主要分布在花岗斑岩脆性裂隙石英脉与斑岩碎块的接触面上,与早期的毒砂差别比较明显(图4.7)。该阶段只含极少的{100}黄铁矿(<10%)。该阶段的毒砂使得矿区的围岩呈现出黑色,包括千枚岩和蚀变斜长花岗斑岩。

结合矿相学的研究结果,热液期第Ⅰ和Ⅱ阶段成矿作用时间主要发生在斜长花岗斑岩侵入之后,斑岩发生脆性变形之前。阳山矿区较早侵入的斑岩在侵入之后发生了韧性和韧脆性变形。在此过程中,斑岩中的黑云母、石英等矿物斑晶都有不同程度的塑性变形,热液早阶段形成的黄铁矿则发生脆性碎裂。另外,在野外还经常见到在斑岩的表面有大量硫化物的擦痕,说明这次韧脆性变形发生的时间为这两个矿化阶段的下限。

热液第Ⅲ阶段的毒砂矿化作用发生在斜长花岗斑岩的绢云母化蚀变和韧脆性变形作用之后,形成的毒砂细脉以细脉浸染状灌入斑岩角砾及碎屑与石英的衬壁中。在阳山矿区观音坝矿段和葛条湾矿段通常可以看到热液第Ⅲ阶段的毒砂矿化作用以细脉浸染状形式灌入蚀变斜长花岗斑岩及其围岩蚀变千枚岩中,并使得它们都呈现出黑色。所以阳山矿区的部分黑色矿石的形成是由于该阶段的毒砂矿化作用所导致的。

(4)热液期第Ⅳ阶段(自然金-辉锑矿-黝铜矿-石英阶段)

主要矿物为自然金、石英、辉锑矿等,同时伴生有少量辉锑铅矿、脆硫砷锑矿、车轮矿以及黝铜矿、方铅矿等,此阶段含矿热液沿石英裂隙及蚀变斑岩裂隙灌入,形成的明金矿物包裹先前形成的黄铁矿、毒砂等矿物(图4.14)。辉锑矿主要产出在强烈蚀变和破碎的斜长花岗斑岩的裂隙中,多以石英脉为衬壁生长。辉锑矿的压揉双晶发育,表明其在形成之后还经历了晚期的构造作用。方铅矿主要以脉体的形式切穿主成矿期的石英脉。在该阶段的后期,出现了雄黄和雌黄,这两种矿物的出现说明此阶段后期成矿热液的物理化学特征已发生明显的变化,溶液As主要以正价态存在,流体的氧逸度增大,Eh值降低。

图4.14 阳山金矿自然金与其他矿物的关系

a―石英(Qz)脉中热液成矿期第Ⅳ阶段的自然金(Au)及其所包裹的较早阶段形成的黄铁矿(Py)和毒砂(Asp),反光镜下;b―石英(Qz)脉中热液第Ⅳ阶段的自然金和脆硫锑铅矿(Jm),反光镜下

关于此阶段自然金的成因,Hofstra et al.(2000)认为主要是主成矿阶段的黄铁矿被溶蚀淋滤之后,金聚集成自然金颗粒而形成,同时黄铁矿则以葡萄状产出。此阶段的矿物组合如辉锑矿、石英等矿物的出现说明有温度的降低,因为这些矿物的溶解度会随着温度的降低而显著地降低(Rytuba,1985;Zhang et al.,1994)。但是对于自然金而言,在175~220 ℃温度范围内,温度的变化对于其溶解度影响甚微(Shenberger et al.,1989),而流体氧化程度的变化将会导致自然金的大规模沉淀(Romberger et al.,1986),这说明阳山金矿此阶段的成矿流体的氧化还原程度已有一定程度的变化,逐步向氧化性的条件转变。

(5)热液期第V阶段(晚期方解石-石英阶段)

在拉张的构造背景下,形成大量的张性裂隙,石英沿张性裂隙灌入,形成犬牙状石英晶体,较后期的方解石沿石英衬壁灌入,切穿先期形成的脉和矿体。

4.5.4 表生期

发生较大规模氧化作用,先前的黄铁矿和毒砂等硫化物被氧化。在地表形成褐铁矿、臭葱石、铜蓝等氧化矿物。在斑岩脉岩的地表露头还发育有铜蓝。表生期还发育晚期的粘土细脉切穿斜长花岗斑岩和热液晚阶段形成的石英-方解石脉。

总之,成岩期为阳山金矿的形成间接地奠定了一定的物质基础,区域变质作用期地层中的金得到一定富集,但未形成金矿体。阳山金矿的主成矿阶段是热液期第Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ阶段,这些成矿作用阶段奠定了阳山金矿的基础,构成了阳山金矿的主体。热液期第Ⅰ,Ⅱ阶段的矿化作用无论是从空间上还是时间上都与斜长花岗斑岩脉的侵入作用密切相关,热液期第Ⅲ阶段的成矿作用则发生在斑岩脉冷凝之后。热液期第Ⅳ,V阶段则对先前成矿作用所形成的矿体进行富集和改造,形成可见自然金和方解石脉等。表生期则主要是矿体的氧化及次生富集过程。这些成矿阶段的划分也与热液矿床中金属矿物析出的顺序是一致的,即:Fe-As-Zn-Cu-Pb-Te-Au-Sb,这个顺序与温度降低及溶液碱度增加相一致(陈光远等,1988)。阳山金矿不同成矿期和成矿阶段形成的特征矿物见表4.22。

表4.22 阳山金矿带不同成矿阶段特征表

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