周 凱,張洪瑞**,柴 鵬,張慧超,程先鋒,楊 澍
(1中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所,北京 100037;2河海大學(xué)海洋學(xué)院,江蘇南京 210098;3云南國土資源職業(yè)學(xué)院,云南昆明 652501;4中國地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院,北京 100083)
中國西南三江哀牢山地區(qū)發(fā)育有鎮(zhèn)沅老王寨金礦、墨江金廠金礦、金平長安金礦、元陽大坪金礦等一批大型、超大型金礦,構(gòu)成了一條上千公里長的金礦帶——哀牢山金礦帶。該金礦帶研究成果眾多(Hou et al.,2007;Sun et al.,2009;張洪瑞等,2010;楊立強(qiáng)等,2011;鄧軍等,2012;Hou et al.,2015),相關(guān)認(rèn)識也存在較大爭議。如:成礦時代有三疊紀(jì)(Shi et al.,2012)、白堊紀(jì)(謝桂青等,2004)和新生代(Deng et al.,2015)等不同觀點(diǎn);成礦物質(zhì)有幔源(孫曉明等,2007)、殼源(應(yīng)漢龍等,2000)、殼?;煸矗▌@凡等,2012;袁士松等,2010)、以及地幔提供金屬地殼提供流體(鄧碧平等,2014)等不同認(rèn)識。最關(guān)鍵的分歧在于:成礦與變質(zhì)流體及剪切作用有關(guān)(孫曉明等,2006;Zhang et al.,2014),還是與巖漿熱液有關(guān)(何明友等,1996;梁業(yè)恒等,2011;Zhang et al.,2019)。這兩種觀點(diǎn)決定了礦床的基本類型,是造山型金礦,還是巖漿熱液型礦床(Zhang et al.,2018)。解決該問題對于礦床成因乃至找礦方向都具有重要意義。因此,礦床成因研究成為目前哀牢山金礦帶亟待解決的關(guān)鍵科學(xué)問題之一。
哀牢山金礦帶內(nèi)分布著100多個超基性巖體。其中,墨江金廠超基性巖體面積最大。巖體內(nèi)賦存的金廠金礦也是帶內(nèi)唯一與硫砷鎳礦共生的礦床。在世界范圍內(nèi),金鎳共生礦床并不多見。秦嶺地區(qū)煎茶嶺金鎳礦床金鎳共存,金礦發(fā)育在超基性巖體與圍巖接觸帶上,鎳礦賦存在超基性巖體中。該礦床的金鎳被認(rèn)為是源自超基性巖,在韌性剪切作用過程中,熱液捕獲金鎳元素并遷移沉淀成礦(聶江濤等,2012)。另外,非洲中部發(fā)育Mayo Kebbi金鎳礦床中,金賦存在石英脈中,鎳出現(xiàn)在圍巖輝長巖中。研究認(rèn)為金鎳屬于兩期獨(dú)立成礦,成礦類型為造山型(Leontine,2014)。可見,金鎳為何能出現(xiàn)在同一個礦床中,不同礦床研究可能會給出不同的答案。
前人已經(jīng)對墨江金廠金鎳礦床的礦床地質(zhì)特征(俞廣鈞等,1986;方維萱等,2001a;謝桂青等,2001)、成礦物質(zhì)來源(李元,1998;方維萱等,2001b;孫曉明等,2006;張德等,2009)、成礦流體性質(zhì)(張志蘭等,1987;李元,1992;畢獻(xiàn)武等,1997)等方面做了大量工作,但是對于金鎳賦存狀態(tài),以及金鎳關(guān)系還沒有明確結(jié)論。本文通過詳細(xì)野外地質(zhì)調(diào)查和室內(nèi)巖相學(xué)觀察,結(jié)合測試分析,從金鎳礦體分布,賦存狀態(tài),元素共生關(guān)系三方面,討論金與鎳成礦關(guān)系,并初步探討成礦過程,以期對哀牢山金礦帶成因提供新資料。
墨江金廠金鎳礦床位于云南省普洱市墨江縣境內(nèi),南西直距墨江縣城約10 km。開采歷史久遠(yuǎn),清代即有開采記錄,但真正大規(guī)模開采是在1972~1982年詳勘之后。目前,礦床已圈定金礦體159個,金礦儲量30噸,鎳礦儲量33萬噸,均達(dá)大型以上。金平均品位為2×10-6~3×10-6,最高者可達(dá)703×10-6。
金廠金鎳礦床所在的哀牢山地區(qū)經(jīng)歷了復(fù)雜構(gòu)造演化過程,包括新元古代洋殼俯沖、古生代—中生代古特提斯洋殼消減和地塊拼貼、新生代印度—亞洲大陸碰撞引發(fā)的陸內(nèi)巖漿作用與構(gòu)造變形等。哀牢山構(gòu)造帶整體呈北西向延伸,向南東呈帚狀散開。帶內(nèi)共有4條深大斷裂,由東向西為:紅河深大斷裂、哀牢山深大斷裂、九甲—安定斷裂,九甲—阿墨江斷裂。以哀牢山斷裂為界,北東為古元古界深變質(zhì)帶,又稱為哀牢山群,南西為古生界淺變質(zhì)帶,上覆有中生界和新生界(張進(jìn)江等,2006)。區(qū)內(nèi)巖漿活動強(qiáng)烈且頻繁,巖性以超基性、基性巖漿為主,中酸性巖漿次之。超基性、基性巖形成時代一般為晚古生代,分布在成礦帶的北部,且?guī)r體年齡比圍巖老(方維萱等,2001b),屬構(gòu)造就位產(chǎn)物。紅河縣米底以北地段出露34個巖群,共418個巖體,金廠超基性巖體是其中最大的超基性巖體。中酸性巖多發(fā)育于哀牢山帶南段,巖體規(guī)模大小不一,沿構(gòu)造線分布,其形成時代主要有新元古代(李寶龍等,2008;王冬兵等,2013)、晚古生代—中生代(李寶龍等,2009;李龔健等,2013)以及新生代(Wang et al.,2001;Flower et al.,2013)。此外,各類脈巖十分發(fā)育,主要巖性為煌斑巖、輝綠巖以及少量輝長巖,主體呈北西向展布,成礦帶內(nèi)煌斑巖脈一般形成于新生代,部分學(xué)者認(rèn)為其與區(qū)內(nèi)金礦床成因關(guān)系密切(胡云中等,1995;黃智龍等,1996)。
墨江金廠金鎳礦位于哀牢山金礦帶的中部,九甲—安定斷裂帶的上盤,古生界淺變質(zhì)帶內(nèi)。礦區(qū)西部主要出露兩套地層(圖2):上構(gòu)造層為上三疊統(tǒng)一碗水組(T3y)紅層;下構(gòu)造層為中、下泥盆統(tǒng)金廠組(D1-2j)淺變質(zhì)巖系。金廠組砂巖、硅質(zhì)巖為主要的賦礦圍巖?!凹t層”(T3y)巖性為變余粉砂巖和硅質(zhì)巖,底部常見以超基性巖礫石為主的底礫巖,不整合覆蓋于淺變質(zhì)巖系(D1-2j)或巖體之上,局部呈斷層接觸。礦區(qū)東部出露金廠超基性巖體(圖2),平面上呈反S型展布,長15.6 km,寬約0.4~1.9 km,面積約20 km2,超基性巖主要呈冷侵入于淺變質(zhì)巖系中,與圍巖無熱接觸變質(zhì)作用,但自變質(zhì)作用強(qiáng)烈(李光明等,2001)。巖石主要蝕變類型為蛇紋石化,巖體邊緣表現(xiàn)為硅化、蛇紋石化、碳酸鹽化、黃鐵礦化、鉻水云母化,原巖以輝橄巖、橄欖巖為主;其中硅化、黃鐵礦化和鉻水云母化與金礦化關(guān)系密切。前人獲得超基性巖體的Rb-Sr年齡為302.7 Ma;Sm-Nd年齡為304 Ma(方維萱等,2001b),表明金廠超基性巖體于晚石炭世侵入,后來構(gòu)造就位于上三疊統(tǒng)之上。區(qū)內(nèi)侵入巖除了金廠超基性巖體,在礦區(qū)西部還零星分布的白堊紀(jì)花崗斑巖脈和始新世煌斑巖脈。區(qū)內(nèi)斷裂復(fù)雜,可分為三級,一級斷裂為貫穿全區(qū)的金廠大斷裂,是九甲—安定斷裂帶的一部分,總體走向?yàn)镹NW—SSE,傾向NEE,傾角50°~80°;二級斷裂為板壁河斷裂(走向EW)和四十八兩山斷裂(走向NW);三級斷裂為一些次級裂隙,為主要的容礦構(gòu)造。
圖1 哀牢山金礦帶地質(zhì)簡圖(據(jù)李定謀等,1998修改)Fig.1 Geological sketch map of the Ailaoshan gold belt(modified after Li et al.,1998)
圖2 金廠金鎳礦床地質(zhì)圖(據(jù)謝桂青等,2004修改)1—上三疊統(tǒng)一碗水組;2—上泥盆統(tǒng)金廠組板巖,硅質(zhì)巖;3—上泥盆統(tǒng)金廠組硅質(zhì)巖,砂巖;4—金廠超基性巖體;5—煌斑巖;6—花崗斑巖;7—金礦體;8—鎳礦體;9—斷層;10—采樣位置Fig.2 Geological map of the Jinchang gold-nickel deposit(modified after Xie et al.,2004)1—Upper Triassic Yiwanshui Formation;2—Upper Devonian Jinchang Formation slate,siliceous rock;3—Upper Devonian Jinchang Formation siliceous,sandstone rock;4—Jinchang ultrabasic rock;5—Lamprophyry;6—Granite porphyry;7—Gold orebody;8—Nickel orebody;9—Fault;10—Sampling location
整個礦區(qū)由北向南分為四十八兩山、老金牛、爛山、平坡、貓鼻梁子5個礦段。礦區(qū)構(gòu)造控礦明顯,礦脈整體北西走向,呈雁列式排布,賦存在礦區(qū)的次級裂隙中。
金礦體主要分布在四十八兩山、老金牛、爛山等礦段,圍巖地層主要為金廠組的砂巖、硅質(zhì)巖。礦體主要為白色的石英脈,呈脈狀和蝕變角礫巖狀產(chǎn)出。金礦脈的產(chǎn)出不受地層控制,既有順層產(chǎn)出(圖3a),又有切層產(chǎn)出(圖3b)。在礦區(qū)西部主要賦存在金廠組的斷裂中,礦體常成群出露,平行排列。在礦區(qū)東部,隨著與金廠巖體距離的增加,礦脈中金的品位逐漸升高(李元,1992)。其中,爛山段金儲量和品位最高,沿斷裂走向,以爛山段為中心,金儲量和品位向兩邊逐漸降低。橫向上遠(yuǎn)離斷裂,礦脈金品位下降,含礦石英脈逐漸尖滅(李元,1992)。
鎳礦體主要分布在貓鼻梁子礦段,此外,平坡等礦段也有少量產(chǎn)出。鎳礦體主要是以灰白色的石英脈產(chǎn)在地層與巖體接觸的斷裂帶內(nèi),單個規(guī)模不大,一般長30~50 m,寬10 m,小礦體多,礦體形態(tài)多為透鏡狀,常順層產(chǎn)出,偶有穿層。剖面上可觀察到鎳礦體大多產(chǎn)在地層與巖體接觸帶部位(圖3a、b)。
總體來看,無論金礦體還是鎳礦體,斷控特征明顯。但金礦脈與鎳礦脈的產(chǎn)出位置存在差異,二者在空間上多數(shù)分離,僅在靠近超基性巖體附近有少數(shù)重疊(圖3a、b)。
金廠礦床礦石類型有石英脈型和混合巖型,其中石英脈型為主要的礦石類型。礦石結(jié)構(gòu)主要為他形粒狀結(jié)構(gòu)和交代殘余結(jié)構(gòu)等。礦石構(gòu)造主要為脈狀、塊狀和浸染狀構(gòu)造。礦物種類較多,包括大量的硫化物、氧化物、碳酸鹽和金屬化合物。常見金屬礦物有黃鐵礦、黃銅礦、毒砂、方鉛礦、閃鋅礦、輝銻礦、輝砷鎳礦、銻硫鎳礦、硫銻銀礦、硫銻銅銀礦、銀黝銅礦、硒銀礦、碲銀礦、銀金礦等;非金屬礦物有石英、玉髓、方解石、蛇紋石、滑石、綠泥石、橄欖石、輝石、鉻尖晶石等。
圖3 金廠金鎳礦床爛山段66號剖面圖(a)和貓鼻梁子段縱40號剖面圖(b)(據(jù)中國人民解放軍00533部隊(duì),1982修改)1—上三疊統(tǒng)-碗水組;2—上泥盆統(tǒng)金廠組板巖,硅質(zhì)巖;3—金廠超基性巖體;4—砂巖;5—硅質(zhì)巖;6—含礫砂巖;7—底礫巖;8—金礦體;9—鎳礦體;10—鉆孔及編號Fig.3 Geological section along No.66 exploration line of Lanshan ore block(a)and longitudinal section along No.40 exploration line of Maobiliangzi ore block(b)in the Jinchang gold-nickel deposit(modified after Unit 00533 of the Chinese People's Liberation Army,1982)1—Upper Triassic Yiwanshui Formation;2—Upper Devonian Jinchang Formation slate,siliceous rock;3—Jinchang ultrabasic rock;4—Sandstone;5—Silliceous rock;6—Gravel-bearing sandstone;7—Basal conglomerates;8—Gold orebody;9—Nickel orebody;10—Drillhole and number
前人將墨江金鎳礦成礦作用分為3個階段(畢獻(xiàn)武等,1997):第一階段主要為順層產(chǎn)出、邊界平整、厚度變化小的貧金石英脈;第二階段為脈狀、網(wǎng)脈狀、條帶狀穿層產(chǎn)出的富金石英脈,石英多為半自形-他形粒狀結(jié)構(gòu);第三階段為晚期硅化階段,以形成乳白色-無色透明石英為主,晶體粗大,晶洞常見。作者主要對第二階段的富金石英脈進(jìn)行研究。該類脈體主要受區(qū)內(nèi)斷裂控制,呈NW向雁列分布,脈體形態(tài)復(fù)雜,分支復(fù)合現(xiàn)象多見,多呈脈狀、網(wǎng)脈狀、條帶狀穿層產(chǎn)出,亦見透鏡狀、豆莢狀。
富金石英脈主要產(chǎn)在礦區(qū)西部,距離超基性巖體較遠(yuǎn),整體海拔在2000~2100 m。脈寬50~60 cm,傾向NE向,傾角介于60°~70°之間,亦有與主脈相連的較細(xì)石英脈呈枝杈狀產(chǎn)出(圖4a)。主脈中金屬礦物較少,僅有少量黃鐵礦在脈體與圍巖接觸部位呈浸染狀產(chǎn)出,圍巖中伴有少量金礦化。在脈體寬闊處常發(fā)育石英生長皮殼(圖4b)。圍巖主要是硅質(zhì)巖和蝕變超基性巖,蝕變類型包括硅化、碳酸鹽化、蛇紋石化、滑石化、鉻水云母化、黃鐵礦化等。空間上碳酸鹽化、蛇紋石化、滑石化普遍發(fā)育,硅化、鉻水云母化、黃鐵礦化等主要發(fā)育在脈體兩側(cè),脈體和圍巖均發(fā)育后期的褐鐵礦化。
通過野外和鏡下觀察,以及能譜測試分析,筆者將脈體分為2種,分別是硅質(zhì)脈和自形方解石脈(圖4b)。硅質(zhì)脈又可細(xì)分為細(xì)晶石英(<10 μm),半自形-他形中晶石英(10~200 μm)以及自形粗晶石英(>1 mm)。其中,①細(xì)晶石英生長在脈壁,與圍巖緊密接觸,呈似層狀、條帶狀產(chǎn)出,金在其中以粒間金為主,粒度較細(xì),一般為2~20 μm,常呈簇狀(圖5a、d);也有以銀金礦形式產(chǎn)出,與黃鐵礦、硫銻銀礦(圖5b)、硒銀礦(圖5b)、碲銀礦等共生。另外,在銀金礦中還檢測出含鎳礦物(圖5d);②中晶石英呈似層狀產(chǎn)出(圖4b),與細(xì)晶石英緊密共生。其中金主要是包體金(圖5c、e)和粒間金,粒度較大,一般為15~30 μm,與金共生礦物主要有硫銻銅銀礦(圖5c、e)、黃銅礦(圖5e)、硫銻銀礦等。另外,在中晶石英中也可觀察到被黃銅礦包裹的輝砷鎳礦(圖5f);③粗晶石英呈梳狀對壁生長,多與自形黃鐵礦條帶共生。礦區(qū)中含金石英脈普遍具有對稱的條帶狀構(gòu)造(圖4b,6a),鏡下也可以觀察到3種石英交互生長,反映了金多期次沉淀過程。
鎳礦體主要位于礦區(qū)東南部,與超基性巖體距離較近。含鎳石英脈常呈網(wǎng)脈狀成群產(chǎn)出,平行排列,有時也出現(xiàn)分支復(fù)合和交叉現(xiàn)象(圖6a)。單獨(dú)細(xì)脈體寬為數(shù)厘米至二十多厘米,整體脈體寬度可達(dá)2m。脈體產(chǎn)狀主體傾向NEE向,傾角較小,在20°~30°之間。脈體內(nèi)空洞發(fā)育,也常見生長皮殼。圍巖主要是硅質(zhì)巖和蝕變的超基性巖,蝕變主要是蛇紋石化、硅化、碳酸鹽化、黃鐵礦化、鉻水云母化等。
圖4 金廠礦床含金石英礦脈露頭照片(a)及顯微照片(b)Fig.4 The outcrop photograph(a)and photomicrograph(b)of gold-bearing quartz veins in the Jinchang deposit
圖5 金在石英脈中的賦存狀態(tài)a.細(xì)晶石英中的金簇;b.細(xì)晶石英中金與硫銻銀礦、硒銀礦、碲銀礦共生;c.中晶石英中金被硫銻銅銀礦包裹;d.細(xì)晶石英中的金簇;e.中晶石英中金與硫銻銀礦、硫銻銅銀礦、黃銅礦共生;f.中晶石英中輝砷鎳礦被黃銅礦包裹Q—石英;Nmt—硒銀礦;Pyr—硫銻銀礦;Pol—硫銻銅銀礦;Ccp—黃銅礦;Gd—輝砷鎳礦;Au—金Fig.5 Modes of occurrence of gold in quartz veina.Gold clusters in fine-grained quartz;b.Gold and pyrargyrite,naumannite and hessite in fine-grained quartz;c.Gold surrounded by polybasite in mesocrystalline quartz;d.Gold clusters in fine-grained quartz;e.Gold and polybasite and chalcopyrite in mesocrystalline quartz;f.Gersdorffite surrounded by chalcopyrite in mesocrystalline quartz Q—Quartz;Nmt—aumannite;Pyr—Pyrargyrite;Pol—Polybasite;Ccp—Chalcopyrite;Gd—Gersdorffite;Au—Gold
含鎳礦脈分為2種,分別是硅質(zhì)脈和方解石-綠泥石脈。硅質(zhì)脈產(chǎn)出狀態(tài)與上述金礦脈相同,可分為細(xì)晶石英、中晶石英和粗晶石英3種(圖6a)。細(xì)晶石英中含有浸染狀黃鐵礦、黃銅礦、輝砷鎳礦和銻硫鎳礦。黃鐵礦常呈條帶平行分布,也見以輝砷鎳礦為核的環(huán)帶狀黃鐵礦(圖6c)。中晶石英中含浸染狀細(xì)粒黃鐵礦、輝砷鎳礦等(圖6d)。粗晶石英發(fā)育在脈體內(nèi)側(cè),對壁生長明顯,脈體內(nèi)部常發(fā)育自形粗晶黃鐵礦條帶。方解石-綠泥石脈穿切上述硅質(zhì)脈體(圖6b)。
圖6 金廠礦床鎳礦體野外及顯微鏡下特征a.三種石英的產(chǎn)出狀態(tài);b.后期方解石脈;c.細(xì)晶石英中環(huán)帶明顯的黃鐵礦以輝砷鎳礦為核心生長;d.中晶石英中輝砷鎳礦交代黃鐵礦Q—石英;Py—黃鐵礦;Gd—輝砷鎳礦;Pyr—硫銻銀礦Fig.6 Field and microscopic characteristics of nickel orebodies in the Jinchang deposita.Three types of quartz veins;b.Calcite veins;c.Gersdorffite core and pyrite rim in fine-grained quartz;d.Gersdorffite and pyrite in mesocrystalline quartz Q—Quartz;Py—Pyrite;Gd—Gersdorffite;Pyr—Pyrargyrite
為了揭示礦脈和圍巖中主成礦元素Au、Ag、Ni與As、Sb、Te等元素之間的關(guān)系,作者對墨江金廠金鎳礦的33件原生礦石樣品進(jìn)行了微量元素測試。測試實(shí)驗(yàn)是在廊坊市中鐵物探勘查有限公司完成,Au測試方法是原子吸收法和等離子體質(zhì)譜法,檢測極限為0.1×10-9;As、Sb、Bi、Hg、Se測試方法是原子熒光法,檢測極限為0.1×10-6;其余元素的測試方法為硅酸鹽巖石化學(xué)法,檢測極限為0.1×10-9。作者統(tǒng)計了測試結(jié)果最大值、最小值和均值(表1),并對17種元素進(jìn)行相關(guān)分析和R型聚類分析。結(jié)果顯示,33件樣品中,金達(dá)到邊界品位(1×10-6)的有9件,最高品位可達(dá)233.34×10-6;鎳達(dá)到邊界品位(2000×10-6)的有6件,最高品位可達(dá)30436.10×10-6;銀達(dá)到邊界品位(40×10-6)的有7件,最高品位可達(dá)442.42×10-6;鈷達(dá)到邊界品位(200×10-6)的有1件,其品位可達(dá)523.60×10-6。另外,33件樣品中,24件來自金礦體,9件采自鎳礦體。其中,金礦體中有6件樣品w(Ni)達(dá)到2000×10-6及以上(即鎳邊界品位),最高者w(Ni)可達(dá)3082×10-6;鎳礦體中有2件樣品金含量達(dá)到邊界品位(1×10-6),分別為2.36×10-6和3.65×10-6。
表1 金廠礦床礦脈、圍巖中微量元素含量統(tǒng)計表Table 1 Trace element content in ore veins and host rocks of the Jinchang deposit
使用SPSS軟件分析表明,當(dāng)Pearson相關(guān)系數(shù)絕對值大于0.5并且顯著性小于0.05時,表現(xiàn)為兩者顯著相關(guān)。Au-Ag、Au-Te等元素相關(guān)系數(shù)r分別為0.945和0.945,說明彼此呈顯著正相關(guān)關(guān)系,Au-Hg相關(guān)系數(shù)r=0.583,為正相關(guān)關(guān)系,但是元素Au與Ni、As相關(guān)系數(shù)r=-1.22和-1.24,說明元素Au的富集與Ni、As沒有直接聯(lián)系。Ni-Pb、Ni-Co、Ni-As、Ni-Sb相關(guān)系數(shù)分別為r=0.946、0.939、0.973、0.908,均呈顯著正相關(guān)關(guān)系。在元素R型聚類分析圖(圖7)中,當(dāng)距離系數(shù)小于0.5時,Au與Ag、Te、Hg聚為一類,說明礦石中Au富集與Te、Ag、Hg密切相關(guān)。元素Ni與Pb、Co、As、Sb、Cd、Cu聚為一類,說明礦石中元素Ni富集與Pb、Co、As、Sb、Cd、Cu密切相關(guān)。這些元素在礦區(qū)內(nèi)超基性巖體中含量較高(李元,1998),表明礦石中Ni元素很可能來自金廠超基性巖體。
圖7 金廠礦床礦脈、圍巖微量元素R型譜系圖Fig.7 Correlation coefficients(R)between different trace elements of the Jinchang deposit
作者同時也做了金、鎳元素與其他幾種微量元素的協(xié)變圖解(圖8)。分析發(fā)現(xiàn),元素Au與Ag、Te、Hg在金礦脈中呈較為明顯的正相關(guān)關(guān)系(圖8a、b、c),元素Ni與Ag、Te、Hg在鎳礦脈中也呈現(xiàn)較為明顯的正相關(guān)關(guān)系(圖8d~f)。元素Te和Hg多出現(xiàn)在低溫?zé)嵋褐校˙iagioni et al.,2013;Artur et al.,2016),說明成礦流體很可能為低溫?zé)嵋毫黧w。Ni與Co,Ni與Pb的協(xié)變圖中(圖8h、i)表現(xiàn)為明顯的正相關(guān)關(guān)系,這也進(jìn)一步證明了元素Ni與Co和Pb的同源性。
金廠金鎳礦中金礦體主要賦存在沉積巖中,鎳礦體主要位于超基性巖體附近,兩者在空間上不完全一致。
微量元素分析結(jié)果(表1)顯示,金礦體中的樣品有鎳富集,多件樣品中w(Ni)達(dá)到工業(yè)品位;鎳礦體中也有多件樣品的w(Au)達(dá)到工業(yè)品位。另外,顯微鏡下也觀察到金、鎳共生的現(xiàn)象。更重要的是,含金石英脈和含鎳石英脈具有一致的礦物沉淀順序,即細(xì)晶石英→中晶石英→粗晶石英→方解石。這些特征表明金和鎳可能為同期熱液成礦。
圖8 金廠礦床金鎳元素協(xié)變圖解Fig.8 Correlation diagrams of Au and Ni with other elements in the Jinchang deposit
通過深入分析含礦脈體特征,作者發(fā)現(xiàn)礦區(qū)含礦熱液活動可分為2個階段:第一階段為硅質(zhì)脈體階段,具體可細(xì)分出條帶狀細(xì)晶石英(<10 μm),似層狀中晶石英(10~200 μm),對壁生長的粗晶石英(>1 mm)3種石英;第二階段為自形方解石脈。金主要沉淀在第一階段的細(xì)晶石英和中晶石英中,含礦熱液為張性空間充填,多階段沉淀成礦。鎳成礦則從早到晚都有。在成礦早期,地層及超基性巖體受構(gòu)造應(yīng)力影響,形成張性斷裂。含金成礦流體沿著斷裂向上運(yùn)移,在斷裂上部,由于溫度或壓力驟降,成礦物質(zhì)沉淀析出,形成中、細(xì)晶含金石英脈體。熱液同時萃取超基性巖中的鎳,并在巖體頂部沉淀造成鎳富集。在熱液活動晚期,金屬已經(jīng)接近沉淀完畢,但硅質(zhì)熱液仍在結(jié)晶,形成了對壁生長的粗晶石英。第二階段成礦流體與圍巖流體或大氣降水混合,結(jié)晶出自形方解石脈體,金成礦作用已經(jīng)結(jié)束,而鎳還被混合后的流體萃取,并在超基性巖體附近沉淀成礦。另外三種石英交互生長的現(xiàn)象表明,成礦是在幕式構(gòu)造活動下多期流體運(yùn)移和沉淀的結(jié)果。
關(guān)于墨江金廠金鎳礦中金的成因前人觀點(diǎn)各不相同,分別有與超基性巖有關(guān)的淺成中-低溫?zé)嵋盒徒鸬V(李元,1994)、造山型金礦(孫曉明等,2010;趙凱,2014)、熱水沉積型金礦(應(yīng)漢龍等,1999)等認(rèn)識。前人研究表明,典型造山型金礦礦物組合為自然金-黃鐵礦-毒砂-磁黃鐵礦(王慶飛等,2019),熱水沉積型金礦礦物組合為自然金-黃鐵礦-鉍碲礦-閃鋅礦-方鉛礦(張復(fù)新等,1998)。墨江金廠金鎳礦共生礦物組合為銀金礦-硫銻銀礦-硫銻銅銀礦-銀黝銅礦-黃銅礦,明顯區(qū)別于造山型和熱水沉積型金礦,類似于熱液型金礦。而且,Au-Ag-Te-Se-Sb-Hg金屬元素組合表明金可能是巖漿熱液成因(Xie et al.,2019)。另外,前人測得含礦脈體中硫化物δ34S值與區(qū)內(nèi)花崗巖相似(張海濤等,1984;畢獻(xiàn)武等,1997;熊伊曲,2014)。因此,推測金是區(qū)內(nèi)巖漿熱液遠(yuǎn)端系統(tǒng)成礦。
鎳礦體中含鎳礦物為輝砷鎳礦、銻硫鎳礦、黃鐵礦等,這與Epoch、Dergamysh、Ishkinino等熱液鎳礦的礦物特征類似(Pirajno et al.,2013;Melekestseva et al.,2013)。鎳來源于超基性巖,且鎳礦富集部位常發(fā)育蛇紋石化、滑石化、碳酸鹽化等,也與上述幾個熱液礦床的物質(zhì)來源和圍巖蝕變相同。同時,金廠鎳礦石中微量元素之間的相關(guān)性也與典型熱液礦床類似(Melekestseva et al.,2013)。這些類似特征讓我們傾向認(rèn)為金廠鎳礦是熱液成因。鑒于金鎳同期成礦,因此,金鎳很可能都是巖漿熱液遠(yuǎn)端系統(tǒng)的產(chǎn)物。
(1)墨江金廠金鎳礦床成礦過程可分為兩個階段,第一階段為富硅質(zhì)熱液,依次沉淀結(jié)晶出了條帶狀細(xì)晶石英、似層狀中晶石英和對壁生長粗晶石英;第二階段為富鈣質(zhì)熱液,形成了自形方解石脈。金主要賦存在第一階段細(xì)晶、中晶石英中,鎳在兩個階段脈體中都有分布。
(2)金與鎳是同期熱液成礦,金來自低溫?zé)嵋?,鎳則是含金低溫?zé)嵋毫鹘?jīng)超基性巖體時萃取而來。成礦是在幕式構(gòu)造活動下多期流體運(yùn)移和沉淀的結(jié)果。
致 謝野外工作得到了墨江縣礦業(yè)有限公司的大力支持,能譜實(shí)驗(yàn)得到了中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所大陸動力學(xué)實(shí)驗(yàn)室施彬老師的熱心指導(dǎo),在此一并表示衷心感謝。