李宏帥

吉林省地質科學研究所，吉林 長春130012

黑色巖系的找礦問題，早已引起人們的注意，近年來的找礦實踐證明，無論在世界及國內(nèi)與黑色巖系有關的礦床（礦化）種類多，分布廣，其中不僅探明了一些中大型礦床，還有不少超大型礦體。如澳大利亞的芒特艾薩大型金銀-鉛-鋅礦床、加蓬錳礦、我國遵義鉬礦、湖南天門山鉬-鎳-釩礦等。

根據(jù)吉林省前寒武系黑色巖系研究成果，在珍珠門組碳質板巖中首次發(fā)現(xiàn)黑色巖系，有機碳質量分數(shù)達12%。含金高，局部地層含U、Th，是尋找與黑色巖系有關礦床的良好層位。

1 老嶺群珍珠門組黑色巖系主要特征

老嶺群珍珠門組出露于通化老嶺山脈一帶，主要分布于渾江兩岸，呈北東向展布，自下而上分：

下亞組：碳質板巖、黑色，板理發(fā)育，具縞狀，斑點狀構造，鱗片變晶結構及復雜的泥質結構。在通化石人一帶見有紅柱石碳質板巖。厚40～120m。

上亞組：白云質大理巖，底部為碳質條帶狀大理巖，白色—灰白色，粒狀變晶結構，塊狀構造，或條帶狀構造。

1.1 碳質板巖（黑色巖系）主要特征

主要分布于吉林省南部渾江兩岸，呈北東向展布的條帶，總長150 km，在渾江北岸西起通化縣大泉源鄉(xiāng)姚家街，龍鳳溝、經(jīng)民和、集安頭道、湖上直到呂家溝、上青溝，層位穩(wěn)定，整合于珍珠門上亞組碳質白云質大理之下，各處厚度較穩(wěn)定多變化于16.63～56m間，但在湖上一帶受褶皺控制，厚度增到120m，該層局部有扁豆體狀磷礦、鈾礦、銅、鈷礦，含金背景高，湖上砬門一帶出現(xiàn)低品位裂隙金，渾江南岸碳質板巖，（黑色巖系）不具上述特征，局部含赤鐵礦透鏡體，產(chǎn)微古植物化石：Leiopspherasphera sp.，protosphaerdum sp，Asperatopsophosphaera sp.。

這套黑色巖系含有機碳豐富，具層間、層內(nèi)滑動特征且含有微體古生物，夾磷礦層。

δ13CPDB∶-13.6‰～-125.7‰。這是生物碳特征。

1.2 黑色巖系有機碳特征

珍珠門下亞組碳質板巖（黑色巖系）中的有機碳，最高達35%平均10.24%。

經(jīng)掃描電鏡分析，碳質板巖中有機碳化學成分平均為：C∶65.8%, N∶10.6%. O∶ 18.25%, Na∶1.09%,S∶ 0.84%, Cl∶1.16%, Si∶5.3%, Al∶5.99% K∶0.97%Mg∶0.5 Ca∶2.05%.

從以上分析數(shù)據(jù)中可以看出有機碳成分復雜，原巖是一套含碳泥質巖，具有較強的吸附金、及有色金屬元素的能力。

1.3 黑色巖系巖石化學地球化學特征

（1）巖石化學特征∶在通化湖上采集4個巖石化學樣,大頂子一個巖石化學樣。特征如下： SiO2（55.49～63.79）%,Al2O3(10.61～13.49)%,MgO(0.68～4.28)%,CaO(0.45～1.87) %,Na2O(0.12～0.48)%,K2O(3.53～6.54) %, 巖石化學特征呈高鋁富鉀高碳的特征.

（2）稀土巖石地球化學特征∶稀土元素（REE）是一個緊密共生的地球化學組合，但是隨著地質演化過程，它們的分布會逐漸變化，形成比較復雜的分布型式。碳質巖石隨時代不同及巖石組合不同，往往會形成變化較大的稀土豐度和不同的配分形式。5件稀土樣品特征如下：

稀土總量∑REE 為(159.89～193.66) ×10-6,曲線總體平坦，∑L/∑H為2.57～4.09，δ Ce：0.813～1.165, δEn：0.802 1～1.011。曲線特征與現(xiàn)代海洋沉積環(huán)境頗相似。

2 黑色巖系成礦作用

珍珠門組下亞組碳質板巖（黑色巖系）在通化大頂子一帶產(chǎn)出小型Cu Co 礦床特征如下：礦床成礦過程產(chǎn)出時空與黑色巖系密切相關。大頂子銅鈷礦位于白山市西北30 km處。

2.1 礦床地質特征

2.1.1 銅鈷礦體

①號礦體：分布F3西南，礦體走向延伸73m，傾向延深58m，礦體成細脈狀、網(wǎng)脈狀厚0.76m,品位Cu1.07%,伴生鈷0.01%,鎳0.16%,個別銅高達1.23%。

②號銅礦體：是區(qū)內(nèi)最重要的工業(yè)礦體,分布F3中段，是以銅為主的銅鈷礦，伴生、鎳、鉍、金等有益元素及稀土元素。銅礦體在地表沿走向延伸130m，傾向延深僅40m，礦體嚴格受F3控制，礦體呈脈狀，細脈狀，不規(guī)則小透鏡狀，并有含銅石英脈。礦體厚2.16～0.32m,平均0.94m,品位銅最高3.9%,最低0.3%,平均0.82%.礦石伴生鈷礦化與銅礦體一致,鈷品位最高0.045%,平均品位0.17%,厚度0.19～1.2m。鎳最高品位0.7%，平均0.33%，厚度0.54～1.2m,斷續(xù)分布.金品位(1.23～92.3)×10-6,平均52.8 ×10-6,厚度0.17～0.35m。

③號含銅石英脈：分布F3北東地段，地表長90 m，延深55m，礦體充填在碳質板巖裂隙帶中，嚴格受F3控制，厚2.32～0.08m,平均0.90m,銅品位2.55%～0.97%,平均1.86%,伴生鈷品位0.01%。

④號銅礦體：平行3號礦體產(chǎn)出,厚0.21～0.88m,平均0.44m.銅品位0.16%～0.44%,平均0.24%,深部含鈷,品位0.01%,厚0.16%。

2.1.2 鈷礦體

受F3傾角變陡處及其次級羽狀裂隙所控制，共8個礦體，現(xiàn)分述如下：

①號鈷礦體：賦存碳質、泥質及碎裂大理巖破碎帶間，礦體呈脈狀，傾向125°，傾角68°，厚0.34m,長45m,礦石品位鈷0.03%,伴生銅0.04%,鎳0.02%。

②號鈷礦體：礦體為脈狀及小透鏡狀,形態(tài)復雜,礦體賦存在碳質板巖壓性扭裂隙中.礦體厚1.32～0.19m,平均厚度1.12m,礦石品位,鈷最低0.028%,最高0.12%,個別達0.23%,平均0.071%,礦石伴生銅品位0.39%～1.24%,最高3.55%。僅個別樣品伴生鎳,品位0.17%。

⑤號鈷礦體：礦體地表長75m,延深140m,厚0.07～2.6m，礦石品位鈷0.02%～0.10%，平均0.06%，伴生銅品位0.14%～1.10%。

圖1 大頂子銅鈷礦區(qū)地質圖Fig. 1 Geologicalmap of Dadingzi copper cobaltmining area

圖2 大頂子銅鈷礦區(qū)6勘探線剖面圖Fig. 2 The Sixth exploration line pro fi le of Dadingzi copper cobaltmining area

⑥號鈷礦體：礦體地表長130m，延深30m，成脈狀產(chǎn)出,產(chǎn)于碳質板巖裂隙中，厚0.21～0.48m,平均0.34m,礦石品位鈷0.025%～0.04%,平均0.03%。

③、④、⑦、⑧號鈷礦體為貧鈷礦體此不贅述。

上述銅、鈷礦帶具有分帶特征，淺部以銅為主，深部則以鈷為主，礦體具有分枝復合，膨縮之特點，礦石中除銅鈷外，還伴有鎳、鉍、金及稀土元素釔、鈰、鑭、鐿等。

2.1.3 礦石類型

（1）以銅為主的銅（鈷）礦石：①含鈷、藍銅礦-孔雀石礦石類型，以②、③號銅礦體為代表∶②含金、鎳、鉍-藍銅礦-孔雀石礦石類型;③黃鐵礦-黃銅礦礦石類型。

（2）以鈷為主鈷（銅）礦石∶①含鈷藍銅礦-孔雀石礦石類型,以②、③號銅礦體為代表∶②含鈷華-鈷土礦-孔雀石礦石類型。

2.1.4 圍巖蝕變

礦體圍巖以硅化、碳酸鹽化、綠泥石化為主。

2.2 礦床成因

2.2.1 礦床流體包體成分研究

為研究碳質巖石礦床成礦機理，對該礦床硅化帶中的石英細脈，粉碎過篩在40～60目，純度100%。應用中國地質科學院礦產(chǎn)資源研究所的日本島津公司Shimadzu HIC-SPsuper離子色譜儀，分別對石英顆粒液相、氣相包裹體成分進行了系統(tǒng)測試（見表1）。

測試結果表明,成礦流體包裹體成分以H2O為主.除H2O外,氣相成分還包括CH4、C2H2、C2H4、C2H6、CO2、O2、N2；液相成分含陽離子Na+、K+、Mg2+、Ca2+，陰離子成分有SO42-、NO3-、Br-、Cl-、F-。

包裹體氣相中含有一定量的CH4、C2H2、C2H4、C2H6等有機質，這與礦床圍巖含有機碳高的特點相吻合，在這些有機質參與下，形成了有機流體，參與成礦作用，提高了對Cu、Co、Au等運移能力，利于金屬元素沉積富集。

3 礦床成因

大頂子銅鈷礦床（小型）的成因即成礦作用可分為兩個階段，沉積—成巖礦源層形成階段和后期熱液再造成礦作用階段。

（1）沉積—成巖礦源層形成階段：巖石化學及礦石特征表明碳質板巖原巖為富含有機碳的泥質沉積巖，其中見含藻類化石，有機碳平均10%，個別高達35%，據(jù)付家模研究（1983）在成巖過程中有機碳損失80%，因此這套巖石有機碳質量分數(shù)相當高，幾乎全部為有機碳。有機質演化早期，在水體中沉積下來的沉積物中含有大量的水、礦物質、死的有機物和活的微生物、藻類。實驗表明許多海生藻類對金、其它金屬元素都有有很強聚集能力，尤其有機質與泥質結合則具有更強的吸附能力，因此這些碳泥質物大量吸附海水中金及其它金屬元素，使碳泥質層中的金屬質量分數(shù)大為提高，在這階段沉積物逐漸固解成巖，其中有機物質則發(fā)生生物化學的降解作用，縮解作用，非溶解作用，使沉積物中所含的由生物合成的生物聚合物轉變?yōu)榈鼐酆衔锔衫腋?，它是在熱降解的同時縮聚成含碳更高，含氧更少，分子量更大的高成熟度的物質，它是碳質板巖重要組成部分，使碳質板巖金豐度高出同類巖層的120倍，銅、鈷則高出1～2倍，構成金屬富集的礦源層。

（2）后期熱液再造成礦作用：老嶺運動使這套巖層發(fā)生強烈的區(qū)域變質作用，產(chǎn)生大量的變質熱液。根據(jù)石英包體成分證實，在成礦流體中含大量有機質（見前節(jié)包體成分研究）形成有機流體。使初始礦源層Au、Cu、Co、Bi等發(fā)生活化轉移，在F3斷層中富集成Cu、Co硫化物石英細脈，形成小型Cu、Co礦床。

表1 通化大頂子銅鈷礦石英脈中流體包裹體成分分析結果Table 1 Analysis results of the fl uid inclusions composition in quartz veins at Dadingzi copper cobalt ore of Tonghua

4 結束

在黑色巖系中，尋找金及有色金屬礦產(chǎn)遠景廣闊，通化大頂子銅鈷礦床（小型）是產(chǎn)于中元古宙老嶺群，珍珠門組下亞組黑色巖系中的金屬礦床，我省這套巖石廣泛發(fā)育于吉林省南部，綿延100 km，找礦前景十分廣闊，應沿帶深入開展找礦。

[1] 殷洪福，張文淮，張志堅，等.生物成礦系統(tǒng)論[M].武漢：中國地質大學出版社，1999.

[2] 毛景文.與黑色頁巖有關的礦床研究的動向[J].礦床地質，2001,20(4).

[3] 陳永清，夏慶霖. 黑色頁巖建造中的貴金屬礦產(chǎn)評價研究[J]. 地球物理學進展,2003,18(2).

[4] 邵建波，范繼璋. 吉南珍珠門組的解體與古-中元古界層序的重建[J]. 吉林大學學報（地球科學版）,2004,34(2).