Question

模型四十 矽卡岩型金矿床找矿模型

Answer 1

一、概 述

矽卡岩一般指中酸性侵入岩侵入碳酸盐岩石中形成的由复杂的变质 － 交代矿物组成的硅酸盐矿物组合。矽卡岩按其矿物成分不同可划分为钙矽卡岩和镁矽卡岩，按其交代岩石的成分划分为内矽卡岩、外矽卡岩、似矽卡岩和复成矽卡岩，即由钙矽卡岩叠加到镁矽卡岩上。矽卡岩是扩散作用、渗滤作用和化学反应耦合的结果。与矽卡岩形成有关的矿床称为矽卡岩矿床。矽卡岩型金矿是诸多矽卡岩型矿床中的一种，主要指金品位和储量达到足以单独开采的矽卡岩矿床。

以往在矽卡岩型矿床开发过程中，金主要作为铜多金属矿床开采的副产品加以回收，因而未受到重视。随着近几十年对含金矽卡岩矿床的勘查和研究的不断深入，世界范围内发现了一批大型独立或共生的矽卡岩金矿 ( 图1; 表1，表2) ，代表性矿床有加拿大的 “镍板”、French 和 QR，美国的福蒂蒂尤德 ( Fortitude) 、Golden Curry 和 Minnle － Tomboy，菲律宾的 Thanksgiving，澳大利亚的雷德多姆Red Dome，尼加拉瓜的 La Luz; 印度尼西亚的 Wabu，中国的山东沂南、安徽马山、湖北鸡冠咀等。其经济价值被普遍认识，据报道，国外从矽卡岩型金矿中生产的黄金量已超过 1000t。尽管与其他类型的金矿相比其产金量较少，但它在某些地区具有重要价值，如加拿大不列颠哥伦比亚省矽卡岩型金矿占到全省产金量的 16%。陈衍景等 ( 1996) 指出，我国境内至少有70 个矽卡岩型 ( 或疑似矽卡岩型) 金矿，其总储量达 1000t，占全国黄金储量的 20%，其经济价值和勘查、研究的重要性不言而喻。

图 1 世界主要矽卡岩型金矿床分布示意图( 引自赵一鸣等，1992，修改)

矽卡岩型金矿床的规模大小不一，矿石规模一般在(0.4～15)×10⁶t之间，金品位为(2～15)×10^－6。如加拿大镍板矿床金平均品位为5.3×10^－6，已从13.4×10⁶t的矿石中生产出71t金;加拿大QR矿的金矿石储量超过了1.3×10⁶t，平均品位为4.7×10^－6;美国福蒂蒂尤德矿床的金平均品位为6.9×10^－6，矿石储量为10.3×10⁶t;美国McCoy矿床的金品位为1.5×10^－6，矿石量为13.2×10⁶t。目前，该类矿床已成为诸多区域的勘查重点。

二、地质特征

1.区域地质特征

(1)成矿环境

大量的文献资料表明，矽卡岩型矿床均与侵入岩密切相关，不同来源和成因的侵入岩产于特定的构造环境，在不同的地质作用下，于有利的大地构造环境中形成元素组合不同的矽卡岩型矿床。研究表明，洋壳陡俯冲倾向于形成与闪长岩和花岗闪长岩有关的矽卡岩型Au、Fe、Cu等矿床(图2)。矽卡岩型金矿多发育于与侵入体同期的岛弧或弧后环境中的钙质地层内。另有一类矽卡岩金矿的产出与大陆地壳俯冲的岩浆弧有关，且多与还原性岩体有关。与还原的(含钛铁矿，Fe³⁺/Fe²⁺＜0.75)闪长岩－花岗闪长岩和岩墙或岩床杂岩体有关的矿床，金品位较高，一般在(5～15)×10^－6。这种环境下产出的矽卡岩以富铁的辉石为主。我国矽卡岩型金矿与国外矽卡岩型金矿产出环境类似，但不完全相同，有相当一部分产于大陆碰撞造山带、活化的克拉通边缘和克拉通内部的断裂岩浆带等构造环境。据此，陈衍景等(2004)将我国矽卡岩型金矿的产出环境划为4个大地构造域:①阿勒泰系西段，即中国西北地区;②中央造山带西段;③青藏－三江地区新生代特提斯造山带;④中国东部中生代造山区，包括阿勒泰系的东段、中央造山带东段、华南造山带、华北和扬子克拉通。

图2大洋陡俯冲和弧后盆地环境形成的矽卡岩矿床类型示意图(引自Meinert等，2005修改)

(2)与矿床相关的侵入体

从成因上来看，矽卡岩型金矿多与花岗岩类侵入体有关(表1，表2)，包括主侵入体(多为岩株)外围的花岗闪长岩和闪长岩成分(个别有流纹斑岩、辉长岩成分)的岩墙(岩床、岩枝)以及隐伏小侵入体，有的与斑岩系统有关。花岗岩类以I型或磁铁矿系列为主，但也有其他类型。

表1 国外主要矽卡岩型金矿特征

续表

资料来源:孙晓明，1993

矿物代号:Act—阳起石;Ad—钙铁榴石;Asp—毒砂;Au—自然金;Bi—自然铋;Bio—黑云母;Bm—辉铋矿;Bn—斑铜矿;Cp—辉砷钴矿;Cc—辉铜矿，Chl—绿泥石;Cz—斜黝帘石;Di—透辉石;Ep—绿帘石;Gar—石榴子石;Gl—方铅矿;Hbd—普通角闪石;Hd—赫碲铋矿;Hm—赤铁矿;Id—符山石;Ksp—钾长石;Lo—斜方砷铁矿;Mc—白铁矿;Mo—辉钼矿;Mt—磁铁矿;Orp—雌黄;Phl—金云母;Po—磁黄铁矿;Py—黄铁矿;Pyx—辉石;Qtg—石英;Real—雄黄;Sb—自然锑;Scp—方柱石;Sl—闪锌矿;Tc—滑石;Tr—透闪石;Tt—黝铜矿;Wo—硅灰石;Wt—硫铋铜矿。

从空间上看，大多数矽卡岩型金矿床产在矽卡岩带内。矽卡岩带宽可从不及10m到数千米，常分为内矽卡岩(产于内接触带)和外矽卡岩(产于外接触带)。内矽卡岩多为火成岩结构。外矽卡岩则以粗粒至细粒、块状花岗变晶状至层状结构为主，部分为角页岩结构。金矿化主要产在围岩中的外矽卡岩带内，特别是有不少产在距离相关侵入体(岩株为主)较远的远源矽卡岩内(距侵入体露头可达数百米甚至远达3km)，少部分矿床产于内矽卡岩带内(花岗岩的接触带附近)，极少产于岩体内部。

2.矿床地质特征

(1)矿体形态和产状

矽卡岩型金矿床的产出特征与其他类型的矽卡岩矿床产出特征一致。大多数金矿床产在不规则的矽卡岩带内，常沿着受选择性交代的岩层分布，层控特征明显(图3)。该类矿床的矿体形态复杂，多呈似层状、透镜状、囊状、脉状等，具体视围岩条件不同而异。我国长江中下游地区的铜金矿多呈层状，独立金矿多呈透镜状;加拿大镍板矿的矿体则呈板状、筒状和不规则状产出。

表2 岩国大中型矽卡中金矿的基本特征

续表

资料来源:陈衍景，1971,2004

矿物名称:Ag—自然银;Ayp—毒砂;Au—自然金;Az—蓝铜矿;Bi—自然铋;Bl—灰硒铜矿;Bn—斑铜矿;Bs—辉铋矿;Cc—辉铜矿;Cyp—黄铜矿;Cu—自然铜;Cbu—方黄铜矿;Cv—铜蓝;El—银金矿;Gl—方铅矿;Hm—赤铁矿;Mo—辉钼矿;Mr—白铁矿;Mt—磁铁矿;Orp—雌黄;Po—磁黄铁矿;Py—黄铁矿;Rsd—菱锰矿;dS—菱铁矿;mSi—菱锌矿;pS—闪锌矿;Tb—碲铋矿;Ttd—辉碲铋矿;Tth—黝铜矿;Um—红硒铜矿;Wi—脆硫铜铋矿。

蚀变名称:Agl—泥化;Alk—碱交代;Carb—碳酸盐化;Clh—绿泥石化;Ep—绿帘石化;Fl—莹石化;Ka—钾交代;Na—钠交代;Plh—金云母化;eSr—绢云母化;iS—硅化;kS—矽卡岩化;rSp—蛇纹石化;Tal—滑石化。时代和构造背景:Pz—古生代;Pz¹—早古生代;Pz²—晚古生代;Pt¹—古元古代;Pt²—中元古代;C1—早石炭世;P—二叠纪;T—三叠纪;T2—晚三叠世;J—侏罗纪;K—白垩纪。矿床规模标准:中型为5～02t，大型为02～01t，超大型为大于01t。

图3 美国McCoy矽卡岩型金矿剖面图(引自P.Laznicka，2006)

( 2) 容矿岩石与蚀变

矽卡岩金矿的围岩时代从寒武纪 ( 甚至更老) 到中新世都有，跨度很大。容矿矽卡岩原岩常为不纯碳酸盐岩 ( 灰岩为主) 、钙质砾岩等钙质的碎屑岩，以及凝灰岩等，很少有火山熔岩。美国福蒂蒂尤德矿床就产于中晚石炭世至二叠纪的砾岩、粉砂岩和灰岩中，加拿大的 Hedley 矿则产于三叠纪的粉砂岩、凝灰岩和灰岩透镜体中。我国最重要的含金矽卡岩地层为石炭 － 二叠纪和三叠纪地层，如安徽马山和新桥的金矿体产于晚古生代至早三叠世的碳酸盐岩和碳酸盐岩 － 页岩中，湖北的鸡冠咀和鸡笼山等产于三叠纪灰岩和白云质灰岩中。不过，一个矿区、矿田和矿床内，矿化赋存的层位可以不止一个，其原岩岩性也可以不同。

矽卡岩型金矿的蚀变类型繁多，有钾长石化、钠长石化、金云母化、黑云母化、绿泥石化、角岩化和黄铁绢英岩化等。其中，黑云母化 ± 钾长石化的蚀变，及其造成的角岩结构，是大多数矽卡岩型金矿的重要蚀变矿物组合特征。

( 3) 矿石矿物组合

矽卡岩金矿的矿石矿物成分复杂 ( 表 1，表 2) ，主要为金 － 黄铁矿 － 毒砂，金 － 铜 － 铋硫化物，金 － 碲化物 － 铋 － 硫化物，金 － 硫铋铜矿 － 辉钼矿 － 斑铜矿 － 黄铜矿，金 － 辉砷镍矿 － 毒矿 － 辉钴矿，金 － 闪锌矿 － 方铅矿 － 锑等矿物组合。脉石矿物主要由典型的矽卡岩矿物和石英、方解石、白云石、绢云母、绿泥石、滑石、蛇纹石等组成。常见的矽卡岩矿物有透辉石、石榴子石、透闪石、阳起石、绿帘石、硅灰石、镁橄榄石、粒硅镁石等。矿石结构、构造类同于一般矽卡岩型矿床的矿石结构构造特征，以常见的粒状结构和各种交代结构为主。在单个矽卡岩矿带中，矿石矿物分带明显，较高温的石英 － 金 － 硫化物发育于内接触带; 中温的金 － 磁黄铁矿 － 铜 － 硫化物产在与大理岩相接触的地段，低温的碳酸盐矿化 － 金 － 赤铁矿则产在离开外接触带的地段。

该类矿床中的金常赋存于复杂的金属硫化物中或以自然金等形式产出。自然金多出现在石英 － 碳酸盐矿物产出的岩石中，大多数金是以细微状包裹在硫化物中，或出现在硫化物晶体的界面上。通常用肉眼无法区别出矿石和废石。与金矿化共生的矿物以硫化铁 ( 磁黄铁矿、黄铁矿) 为主 ( 有的矿床有不少毒砂) 。有一些含金矽卡岩中的 Au 与 Cu 的相关性较差，产于富辉石和石榴子石矽卡岩中的矿石，一般具有低 Cu/Au( ＜2000) ，Zn/Au( ＜100) 和 Ag/Au( ＜1) 比值。矽卡岩型金矿与其他类型矽卡岩矿床不同的是富含 As 与 Bi、Te 等元素，常见有铋化物和碲化物，这一特征可作为该类型矿床的勘查标志之一。

( 4) 成矿时代

矽卡岩金矿可形成于显生宙的各个时代，但以中、新生代矿床为主。例如，加拿大不列颠哥伦比亚省的矽卡岩型金矿主要以中侏罗世为主; 澳大利亚西部镁质矽卡岩型金矿则以太古宙为主。我国矽卡岩型金矿的成矿时期多为中生代，东部地区以燕山晚期为多，西北部地区以海西期成矿为主。

( 5) 矿化分带

与其他矽卡岩矿床一样，矽卡岩金矿化具有明显分带性，表现在以下两个方面: 一是具有明显的矿物蚀变分带。Meinert ( 1997) 总结了大多数矽卡岩金矿的分带模式是: 靠近侵入体的接触带有一个石榴子石矽卡岩带，往外稍远处有一个辉石矽卡岩带，再往外有符山石 － 硅灰岩 － 蔷薇辉石或蔷薇辉石带和大理岩带。金矿化可发育于不同的蚀变带中，如澳大利亚雷德多姆金矿体产于硅灰石 － 石榴子石矽卡岩带中，而朝鲜遂安笛洞含金铜矿化产于辉石 － 金云母带和花斑大理岩带中，我国铜陵地区一些金矿产于角岩和含铜黄铁矿带中。二是地球化学分带，通常具有同心状的地球化学异常结构。这种结构是矿物分带的一种反映。中间为 Au、Ag、Cu、Bi 和 Te 元素组合异常，往外为 As、Pb、Zn 异常，常见有方铅矿、闪锌矿、毒砂、蔷薇辉石堆积，而在矿体范围之外则发育有 Co、Ni、Cr 的异常，为黄铁矿、磁铁矿存在的反映。对于矿体、矿床和整个矿田体系来说，同心状矿物分带和地球化学分带是基本对应的。图 4 是美国福蒂蒂尤德矽卡岩金矿的分带性示意图。该图比较清楚地反映了上述的矿物分带和地球化学场异常结构特征。图中从花岗闪长岩与围岩的接触带往外，石榴子石/辉石的比值显著降低，钙铁辉石和钙锰辉石不断地增加，铜/金比值不断地降低，Cu、Co、Mo、Cr、Ni 含量不断减少，而 As、Bi、Cd、Mn、Pb、Zn、Sb、Hg 等元素含量不断增加。

图 4 美国福蒂蒂尤德矽卡岩金矿中的分带( 引自 Myers 等，1991)

三、矿床成因和找矿标志

1. 矿床成因

矽卡岩型金矿的形成过程与矽卡岩的形成密不可分，而矽卡岩的形成过程大致分为 3 个阶段( 图 5) : ① 等化学作用阶段 ( isochemical stage) ，非碳酸盐岩形成角岩，碳酸盐岩开始反应形成矽卡岩; ②变质作用阶段，外矽卡岩和内矽卡岩大范围形成; ③退化阶段，早期的矽卡岩遭到破坏，含水矿物和硫化物大量形成。成矿作用多发生在第三阶段，至于形成哪种金属矿床却取决于侵入体、围岩性质和构造作用等因素。

Meinert ( 2005) 根据含金矽卡岩的成矿岩浆热液组合特征，将其划分为还原型含金矽卡岩、氧化型含金矽卡岩、含金的镁矽卡岩和产于区域变质地体中的含金矽卡岩等 4 种类型。其中，还原型含金矽卡岩最为重要，金矿化大多产于离接触带有一定距离的钙铁辉石矽卡岩中，与还原的、含钛铁矿的闪长岩 － 花岗闪长岩深成岩体、岩墙或岩床杂岩体有关，代表性矿床有加拿大的特大型 Hedley 矿和美国的特大型福蒂蒂尤德矿。其次为产于区域变质地体中的含金矽卡岩，包括部分绿岩控矿的造山型脉状金矿，代表性其实例有纳米比亚的 Navachab 矿床和澳大利亚西部的 Nevoria 矿床等。这类矿床具有典型的矽卡岩组合，但又缺乏明显的相关侵入体。氧化型含金矽卡岩具有高石榴子石/辉石比值、低硫含量特征，退化蚀变组合以大量的冰长石和石英为主，代表性矿床有加拿大 McCoy 和厄瓜多尔的Nambijia。含金的镁矽卡岩，是近年来才认识的一种矽卡岩型金矿类型，过去常把这类矽卡岩矿作为铁矿开采。它与含白云石的岩石有关，特征矿物组合以镁橄榄石、尖晶石、蛇纹石为主，代表性矿床有加拿大 Cable 矿。

图 5 矽卡岩形成过程( 引自 P. A. Cawood，2009)

2. 找矿标志

( 1) 区域地质找矿标志

1) 构造标志: 区域性大 ( 深) 断裂常是控制矽卡岩矿床分布的区域构造标志，矽卡岩型金矿化多沿大 ( 深) 断裂呈线性分布，并多产于大断裂附近的次级构造中。成矿前或成矿早期的断裂、裂隙等构造存在，能起矿液通道的作用，其中有些就是重要的探矿要素，如某些不同岩性岩层接触带等。

2) 地层标志: 绝大多数矽卡岩化都发生在围岩为富含碳酸盐的地层或其他含钙镁质的地层中，因此调查这种类碳酸盐地层的存在是寻找矽卡岩型金矿化的重要前提。

3) 岩浆岩标志: 与矽卡岩矿床有关的岩浆岩具有明显的成矿专属性，一定酸度的岩浆岩指示一定的金属矿化组合，其中富碱中酸性岩浆更有利于矽卡岩型金矿化的形成。

4) 矿床空间分布标志: 在整个区域成矿系统中，矽卡岩型金矿与其他类型金矿和 Cu － Au 矿床可以有一定空间关系。例如，纳米比亚 Karibib 矿区，矽卡岩型 Navachab 金矿与其他类型的 WesternWorkings、Brown Mountain 和 Onguati 矿床在空间上伴生 ( 图 6) 。这些脉型 Cu － Au 和 Cu － W － Bi 矿床产于 Navachab 金矿床上部的白云石化大理岩中。

图 6 纳米比亚 Karibib 地区矽卡岩型 Navachab 金矿与其他矿床类型的产出空间关系图( 引自 P. A. Cawood，2009)

此外，还可以考虑该类矿与斑岩型铜金矿床、热液交代型金矿和卡林型金矿床、中温热液脉型金矿床、浅成热液金矿床以及热液铅锌银矿床等的关系。如发现有斑岩体蚀变甚至矿化时，可注意在其接触带寻找矽卡岩型金矿，尤其在钼矿化的外围。

( 2) 局部地质找矿标志

1) 蚀变强烈是矿化的重要标志。因为大部分矿体都产于矽卡岩中，矿化和矽卡岩化具有密切的成因联系，所以矽卡岩化的存在无疑就是最直接和重要的近矿标志之一。但要注意，并非所有矽卡岩都含金矿体，且不一定产于矽卡岩化最强的地带，相反矽卡岩型金矿通常远离侵入体，产在外矽卡岩带内，故应重视在黄铁绢英岩化最强烈和多金属硫化物最发育的地带找富矿体。

2) 局部构造破碎带。岩石破碎强烈，尤其是毫米级微裂隙特别发育的地带，常为矿体位置。该地带常有很多的风化孔洞，并常呈红色、褐色或棕色等。

3) 碲、铋矿物可以作为找金的指示矿物，因为金常与碲铋矿物紧密共生。

4) 矿物结晶差，粒度小。黄钾铁矾化、褐铁矿化、孔雀石化等强烈的地带。

( 3) 地球物理找矿标志

1) 重力负异常: 由于岩体与围岩之间存在密度差异，可用航空重力测量确定深成岩体的位置。

2) 高导异常: 矿化层多由硫化物组成，而围岩多为碳酸盐岩等，两者之间通常存在电性差异，故可用激发极化法和地面磁法配套使用，圈定部分矿体。

( 4) 地球化学找矿标志

1) 原生晕中的元素组合标志: 平面上具有同心状地球化学异常结构，中心为 Au、Sb、Bi、Hg等元素组合，外围为 Co、Ni、Cr、V 元素组合，而沿着地球化学异常结构的边缘和沿着控矿构造有Ba 的富集，有时还有 Ti。在不同等级的岩浆和热流交代系统的演化过程中岩浆与热流的变化规律也是一致的。次生地球化学场和原生场一样，只是受元素表生活动能力的影响，而使元素组合及强度出现差异。在原生晕中明显出现的金属组合在次生晕中合并成 Au、Ag、Cu、Bi、As、Pb、Zn 组合，但地球化学异常结构并未改变，仍为同心状，沿着青磐岩化的边缘发育有 Cr、Ni、Co、V。图 7 为俄罗斯阿尔泰 － 萨彦褶皱区中的迈斯克矽卡岩金矿床的原生和异常次生地球化学场的关系。

2) 矽卡岩型金矿上方的土壤、水系沉积物和岩石通常具有 Au、As、Bi、Te、Co、Cu、Zn 或 Ni等元素异常，整个矽卡岩围岩也存在地球化学分带。与其他类型的矽卡岩金矿相比，钙质矽卡岩金矿( 不管是富含石榴子石还是富含辉石) 更倾向具有较低 Zn/Au、Cu/Au 和 Ag/Au 比值。与许多其他类型的矽卡岩有关的侵入体相比，与矽卡岩金矿有关的侵入体的相容元素 ( Cr、Sc、V) 相对富集，不相容亲石元素 ( Rb、Zr、Ce、Nb 和 La) 相对亏损。

图 7 俄罗斯迈斯克矽卡岩金矿床原生和次生异常地球化学场的关系( 引自 В. Г. Ворошилов，2009)

3) Au 生物地球化学异常。生物地球化学标志对寻找隐伏的矽卡岩型金矿非常有用。例如，位于加拿大不列颠哥伦比亚省中部的 QR 金矿，在 1988 年加拿大地质调查局用直升飞机采集了 103 个花旗松 ( Pseudotsuga Menziesii) 树顶样品的分析数据作异常检验时，就发现了强烈的金异常带。其后Kinross 金矿公司开采了该矿的主区和西区金矿，共生产出 3. 67t 金。2005 年，研究者又把 1988 年采集的花旗松松针从档案库中取出，磨成粉，用等离子质谱仪进行分析。检验结果确认并更清楚地辨识出了原来根据松枝分析结果圈定的异常区，从而验证了这种地球化学标志的可靠性。2006 年，根据生物地球化学圈定的异常，在该矿床的北区又发现了约 6. 22t 金储量。

4) 氧同位素组成的突变带。由于岩体与围岩氧同位素组成差别较大，两者过渡的地方会出现氧同位素突然降低或增高的现象，而这种地带常为赋矿位置。

( 唐金荣 金庆花)