摘 要:本文以本区的区域地质背景为前提,从地层、岩性、构造等三个方面,论述了云南省广南县老寨湾金矿的成矿地质条件。紧紧围绕地层、岩性、构造、岩浆岩、成矿物质来源等五个方面,根据所获区域及矿区大量的地质资料,揭示了老寨湾金矿床的控矿因素及找矿标志,运用幔枝构造理论简明扼要地分析了矿床成因。
关键词:成矿地质条件 控矿因素 矿床成因 老寨湾金矿
广南县老寨湾金矿地处滇黔桂“金三角”微细粒型(卡林型)金成矿带上的滇东南地区,行政区划隶属于文山州广南县旧莫乡猫街村委会辖区,是滇东南微细粒浸染型金矿床的典范之一。该金矿床赋存于滇东南加里东不整合面之上的下泥盆统坡松冲组,含矿岩性为硅化石英砂岩、硅化杂砂岩等,矿体严格受地层、岩性、不整合面及构造控制,与基性侵入岩—辉绿岩关系密切,辉绿岩呈岩脉沿矿区坡松冲组北西—南东向主干断裂破碎带侵入,矿体主要产于辉绿岩脉旁侧的断层破碎带或附近构造发育的硅化石英砂岩、硅化杂砂岩中(矿体赋存于断裂构造形成的三角断块及其间的穹窿构造中),矿化蚀变强烈地段的辉绿岩亦形成矿体。
自二十世纪六十年代起,先后有多家地勘单位(云南省地质局第二区域地质测量队、云南省地矿局第二地质大队、云南省地矿局地球物理地球化学勘查队等)在本区开展了不同程度的区域地质调查、区域水文地质调查、区域矿产调查、区域地球化学测量等基础性地质工作。九十年代初,云南省地矿局第二地质大队在老寨湾地区开展预查地质工作发现了此金矿床,之后由该地质队开展了老寨湾金矿的普查及详查地质工作,查明了矿区地层、岩性、构造、岩浆岩和金矿体的空间展布规律,获得了丰富的地质资料。老寨湾金矿自九十年代进入小规模开采,至2004年起建成吨金矿山生产规模。笔者参与了该矿区的矿山地质工作,本文在总结前人研究成果的基础上,通过大量的实际野外工作,重点分析老寨湾金矿床的成矿地质条件,在参考借鉴前人研究成果的基础上,加上笔者实践经验的总结认识,初步进行了成因探讨,最后提出了老寨湾金矿床的找矿标志。
1 矿区地质概况
本区位于华南褶皱系滇东南褶皱带文山—富宁断褶束西畴拱凹北缘,文山—那洒弧形构造东段[1]。成矿区带处于滇黔桂“金三角”南西缘。地壳活动经历了由地槽(加里东期)到地台(华力西期),再到地槽(印支期)的复杂演化过程。除缺失中上奥陶统、志留及侏罗、白垩、第三系等地层外,从上寒武统至第四系间的其它地层均有不同程度的出露:上寒武统为一套海相碳酸盐建造、砂泥质建造,代表准地槽沉积;泥盆系为一套砂泥质、碳酸盐岩建造;石炭、二叠系为一套厚度不大的碳酸盐岩建造,表现出典型的地台型建造特征;三叠系为一套碳酸盐建造、砂泥质建造。区域构造特征为环绕越北古陆呈同心环状展布的弧形构造,北西向构造穿插其间,构成了本区的构造格架。弧形构造由一系列弧形弯曲的断裂和线状褶皱组成,弧顶向北突出,呈半环状展布,构造形变主要为晚印支运动产物。
矿区处于那洒背斜东翼,褶皱表现为单斜构造,主要有椿树湾单斜(倾向北西,倾角20°—35°)及袁家坪单斜[2](倾向北西,倾角25°—40°),其底部为加里东构造古窿起,矿区内金矿体基本上产于该两个单斜的古窿起构造面上的坡松冲组下部(D1ps1)地层中。
矿区内加里东不整合面之上的泥盆系坡松冲组(D1ps1)是区域内的一个重要产金层位,其底部的硅化石英砂岩孔隙度相对较大、渗透性较好,有利于成矿热液运移,也为金元素沉淀、富集提供了有利空间和场所。
所在区重力场特征表现为那洒重力负异常,面积370km2,推测由深部隐伏花岗岩体引起。矿区及外围岩浆岩出露地表的较少,矿区内仅在椿树湾矿段见华力西期辉绿岩脉(体)沿F7断裂侵位并出露到地表,并在其旁侧发现金矿体,可见其与金成矿关系密切,其侵入时或侵位后必定带来了大量的成矿热液。
区域矿产丰富,锑金矿化主要受加里东不整合面控制,产于坡松冲组近底部硅化岩石中,个别与基性岩脉有关,现已发现的矿(床)点有皂角树、峨里、田坊等(锑)金矿床(点)及老寨湾金矿(图1)。
该区处于文山—那洒弧形构造带东段,1:20万区域地球化学特征显示Ti、Li、Th、Be、Bi、Ba、Zn、As、Ag、B、Hg、Cd、F、Zr、Pb等中、低温热液活动元素含量呈带状、球状分布[3],与该区的构造特征一致。
区域地球化学测量圈定了弯腰树异常,异常面积12平方公里,异常元素有Au、Ag、Sb、Cd、Hg、P、Zn、As、W等。其中Au元素含量最高21.1PPb,并且与Sb元素的分布关系密切,但异常中心有所偏离。
1:2.5万土壤地球化学测量成果以20ppb为异常下限,将1:20万区域化探异常分为老寨湾和袁家坪两个异常。老寨湾异常仍然突出,峰值815PPb,袁家坪异常峰值达110PPb[4],与1:1万土壤化学测量异常分布特征相似,与金矿体产出部位吻合(图2)。
1:1万土壤地球化学测量将上述区域化探异常分解为老鹰山、袁家坪、弯腰树异常。老鹰山异常峰值高,规模大,整个异常形成两个高值浓集中心,其中老鹰山矿段发现矿体部位Au达180PPb,椿树湾矿段矿体出露较好,厚度、品位相对较好的地段Au达140PPb[5],异常与矿体产出部位相稳合。
显然,矿区所处大地构造位置及其本身特殊的地质构造环境反映了该区具有良好的金矿成矿背景和找矿潜力。
2 矿床地质主要特征
2.1矿体形态及产状
矿体主要呈似层状,其次呈透镜状及脉状。产状:倾向为245-350°,倾角一般20-30°,局部受构造影响可达40-55°。
2.2矿石组成
矿石主要为氧化矿,氧化率在81.37-97.51%,少量为硫化矿。矿石矿物以褐铁矿、黄铁矿、辉锑矿为主,含少量毒砂,脉石矿物主要为石英、长石、绢云母,其次为碳酸盐、锆石等。
2.3矿石结构构造
矿石结构有细粒结构、粒状镶嵌变晶结构、隐晶质结构等,矿石主要构造有细粒浸染状、块状、碎裂状构造,其次有脉状构造。
2.4围岩蚀变
区内围岩蚀变主要有硅化、褐铁矿化、黄铁矿化、辉锑矿化、碳酸盐化、粘土化、绢云母化等,与金矿化关系密切的是前四种蚀变。
3 成矿地质条件分析
3.1地层条件
经以往地质工作搜集地质资料证实,矿区出露地层由新至老主要有下泥盆统坡脚组、坡松冲组和下奥陶统闪片山组,后者与前两者之一接触即为加里东不整合面。矿区含矿层位为下泥盆统坡松冲组,基底为下奥陶统闪片山组碳酸盐岩,形成了大量的古岩溶地貌,为矿质的沉淀富集提供了有利场所。含矿层位坡松冲组之上为下泥盆统坡脚组泥岩,对含金热液的运移起到了屏蔽及隔挡作用,含金热液被坡脚组阻隔在坡松冲组中,金元素沉淀富集成矿。
3.2岩性条件
矿区内矿体底板围岩为碳酸盐岩,这种岩性有利于成矿的原因主要有四:①碳酸盐岩中的地下水为碱性,可中和酸性的含矿溶液,促使AuCI4的水解和Hg、As、Sb、Ba、Ag等元素的沉淀;②碳酸盐岩石中常富含有机质和黄铁矿,为还原环境,有利于Au等元素的氯络合物分解形成硫化物而沉淀;③不纯碳酸盐岩特别是粉砂质灰岩经含矿溶液淋滤后易形成具有大量孔隙的蚀变岩石,有利于矿物的沉淀富集;④碳酸盐岩中或与上部岩层之间常有泥质夹层对成矿起屏蔽作用[6]。老寨湾金矿区内矿体底板常见粉砂质泥岩,之下才为碳酸盐岩,恰好符合以上所述,矿体顶板围岩为泥岩,对含矿热液亦起到阻隔作用,促使矿液中的的金元素在石英砂岩、硅化石英砂岩的孔隙及裂隙中沉淀富集成矿。此外,区内见基性岩浆沿断层破碎带侵入形成的辉绿岩脉,岩浆侵入时或侵位后必定带来了大量的含矿热液,可见其与成矿关系密切。
3.3构造条件
区内金矿体严格受加里东不整合面、断层、褶皱及层间裂隙等构造控制。在压力作用下,当含矿热液沿构造破碎带运移至金丰度值较高的坡松冲组中与该地层的石英砂岩、硅化石英砂岩发生接触交代变质作用,萃取岩石中分散的金元素,随着温度、压力的逐渐降低,含矿热液运移至上述构造的交汇部位或褶皱转折端的虚脱部位,断层、层间裂隙的交切地段、不整合面的凹陷处停滞,矿质沉淀富集成矿。可见早期断裂构造既是导矿又是溶矿构造,是含矿热液运移的通道和矿质富集的有利场所。老寨湾金矿床与断层、不整合面等构造具密切关系[7]
4 矿床成因及找矿标志
4.1控矿因素
(1)构造:西畴拱凹控制着微细粒浸染型(锑)金矿化(点)的分布范围,向北突出的一系列东西向隆起带上的次级断裂发育地段控制了(锑)金矿化(点)位置,本区(锑)金则位于加里东不整合面有关的硅化带中,严格受加里东不整合面控制。
(2)地层:(锑)金矿体均赋存于下泥盆统坡松冲组下段(D1ps1)地层中。
(3)岩性:金矿(化)体的富集对岩性有明显的选择性。金矿(化)体主要产于硅化石英砂岩、辉绿岩、硅化杂砂岩中,少数产于灰岩中。
(4)岩浆岩:海西期基性辉绿岩脉的侵入叠加有利于金矿化的富集,基性岩脉的侵入同时也带来部分矿质和热源。辉绿岩平均含Au:0.22ppm,最高含Au:0.6ppm(1988年陈晓临等提交的1∕5万那洒幅区调说明书)。
现控制辉绿岩的品位一般为:1.00—6.00克/吨,最高品位为:33.35克/吨,平均品位为:3.00—4.00克/吨。在辉绿岩周围半径为50米左右的附近大多数都能形成有一定规模的金矿体,如现在正在开采的V3主矿体,这就充分证明金主要来源于(泥盆纪中、晚期)早期地幔热柱—即基性岩脉(辉绿岩)的侵入。并且侵入岩的含金量从超基性——基性——酸性逐渐降低的趋势。
(5)金的成矿物质来源:依据金的成矿非专属性、金的特性及金的原子结构模型,推测金起源于地核。据地球物理探测资料,地核以金属铁、镍为主,并含有少量硫、硅等其它元素。金以紫色气体状混合于其中。在地核的收缩和膨胀过程中,金蒸气通过核幔间因地核缩胀而局部和暂时形成的大分子间隙向上运移,当金蒸气到达地幔软流圈或地幔时,一部分转变成液态,形成气—液混合相金。而当地幔热柱演化进入层次更浅的幔枝演化阶段时[8],这种气—液相金往往随岩浆侵入或断裂活动迁移。
刘英俊等(1991)在综合讨论金在宇宙及地球中的丰度之后给出了金在地球及其各圈层中的分布特征(表1)。这就更证明了金以深部来源为主的推断。
表1 金在地球及其各圈层中的分布
元素地球地核地幔地壳
Au(10-9)28490013
(6)围岩蚀变以硅化为主,次为黄(褐)铁矿化、辉锑矿化、绿泥石化、碳酸盐化、粘土化等,几种蚀变叠加有利于金矿化富集。
4.2成因探讨
从区域和矿床地质特征、成矿因素的分析研究表明,老寨湾金矿的形成是经长期多种地质作用的综合产物。
区域性的加里东不整合构造面(D1/O)长期剥蚀后沉积的下泥盆统坡松冲组、坡脚组等地层,在老寨湾地区较发育。无疑加里东不整合面之上的坡松冲组地层为老寨湾金矿形成,既提供了主要的运移通道和沉淀场所,又是老寨湾金矿体的主要矿源层。
坡松冲组地层含金背景值(320ppb)普遍较高,高出地壳丰度值(3—4ppb),是形成金矿的主要赋矿层位。就坡松冲组本身而言,一般不易形成具有工业价值的矿体,还需有后期热液和一部分矿质的加入,使金矿化活化、迁移、富集成矿,但坡松冲组是本区主要矿源层是无疑的。
北西、北东、东西向三组断裂构造形成的三角断块及其间的穹隆构造,是本区特殊的构造。它们与老寨湾金矿体的形成有着十分密切的关系,断层控制断块,断块及穹隆构造控制老寨湾矿床,推测穹隆构造可能是由于其下部隐伏花岗岩的底劈作用形成的。无疑构造作用为老寨湾金矿的形成提供了热源和矿质迁移的通道。
破碎带的岩层、岩石结构松散,孔隙度大,可淋滤性良好,对Au、Fe、Sb、As、S等成矿组分的活化、迁移提供非常有利的运移通道。金既是惰性元素,以自然金形式产出,同时又是不稳定元素,因而它易受构造—岩浆作用而发生活化、迁移和再沉淀。
由于早期地幔热柱活动形成区域热异常,地下水(包括承压水、潜水、包气带水等)深渗循环不断从侵入的基性岩脉辉绿岩、含金建造中萃取大量的Au等成矿物质形成含金硅络合物、金铁硫络合物等形式迁移的含矿热水,由于强烈的构造运动,使相对封闭的平衡体系遭到破坏,在构造应力驱动下当这些含矿热水向低压空间流动,即沿褶皱、断裂等构造薄弱带运移,并在多个隐伏断层破碎带、背斜近轴部微裂隙、微孔隙的低压还原空间中(有利的地球化学障)大量富集Au等成矿物质,发生热液沉积作用随黄铁矿发生共沉淀,金被黄铁矿等吸附或包裹,形成矿体。
岩浆作用过程中,穹隆构造下部岩体和基性辉绿岩脉(泥盆纪中、晚期)的侵入,从地壳深部带来部分成矿物质,同时带来热源,形成含矿热液,沿断裂构造通道运移同时又溶解萃取地层中的成矿物质(在温度400-500℃,深度10km,有水参加的条件下,可活化迁移),对矿源层进一步叠加或再造,当含矿热液遇到下泥盆统坡脚组泥岩阻隔时,最后定位于不整合面附近(当温度﹤400℃,特别是温度于150-300℃,深度﹤5km,压力﹥1500atm)金沉淀富集,这就是金“亲”石的特性,形成低温热液金矿床。
综上所述,老寨湾金矿床的成因属沉积-岩浆热液-地幔热柱使基性岩脉辉绿岩侵入和构造热液叠加再造型金矿床。
4.3找矿标志
1、构造标志:加里东不整面、穹隆(背斜)、断裂的复合部位是金、锑矿的主要找矿标志,特别是加里东不整合面标志值得重视。
2、地层标志:下泥盆统坡松冲组下段(D1ps1)是金(锑)矿主要赋矿层位,是找矿的重要标志。
3、硅化带标志:金(锑)矿(化)对硅化杂砂岩、硅化石英砂岩等有明显的选择性,硅化带是金(锑)的重要找矿标志。
4、化探异常标志:Au、Sb、As、Hg套合的化探异常是直接的找矿标志。本区1:20万金异常显示极值﹥22ppb,衬度大于6。
5、硅化及黄(褐)铁矿化、辉锑矿化共生及元素的亲和性,多种蚀变叠加有利于金矿(化)的富集。
6、早期地幔热柱及幔枝的频繁活动(泥盆纪中、晚期)基性岩脉(辉绿岩)侵入(或喷出为玄武岩),是重要找矿标志。
7、隐伏断层破碎带及构造有利的复合部位,锑矿采矿遗址及开采锑矿的老硐,都是重要的找矿标志。
8、地貌:一般坡松冲组(D1ps)石英砂岩多形成正地形,沿山脊可找到金矿化露头。
参考文献:
1.云南省地质局第二区测队.1:20万文山幅区域地质调查报告,1976.
2.云南省地矿局第二地质大队.1:5万那洒街幅地质图说明书,1988.
3.云南省地矿局第二地质大队.1:20万文山幅区域地球化学说明书,1990.
4.云南省地矿局第二地质大队.老寨湾金矿区1:2.5万土壤地球化学测量成果,1991.
5.云南省地矿局第二地质大队.广南县老寨湾金矿勘查地质报告,2000.
6.刘东升,耿文辉.我国卡林型金矿的地质特征、成因及找矿方向.地质与勘探.1987(12):23.
7.云南地矿资源股份有限公司.广南县老寨湾金矿详查地质报告,2003.
8.牛数银,李红阳,孙爱群,等.幔枝构造理论与找矿实践[M].北京:地震出版社,2002.