Question

莱州市焦家金矿床

Answer 1

该矿床位于莱州市NE30km，发现于1967年，1972年提交地质勘探报告，1980年建矿投产，1994年编写总结地质报告。

（一）区域地质背景

焦家金矿床的大地构造位置处于郯庐深大断裂带的东侧、胶北断隆的北部边缘，属于华北板块东延部分滨太平洋构造－岩浆岩带的内侧。赋矿构造为断裂破碎蚀变带，与其有关的为太古宙TTG岩系的残留包体，主要为新元古代玲珑超单元的二长花岗岩和燕山早期的郭家岭超单元的斑状花岗闪长岩。

1.变质岩系

太古宙TTG岩系呈包体残留于震旦期玲珑超单元的黑云母二长花岗岩之内。主要岩性为片麻状英云闪长岩及变辉长岩。属角闪岩相变质。金的丰度值较高，变异系数大。

除此而外，尚有第四系地层分布。在第四系河谷底部的砂砾层中有砂金分布。

2.构造

以断裂为主，按走向方位分为NNE-NE向、NW 向两组，前者是控矿构造，后者对金的成矿也有一定的控制意义（图5-3）。

图5-3 焦家成矿带地质构造略图

1.第四系；2.栖霞超单元；3.玲珑超单元；4.郭家岭超单元；5.闪长玢岩；6.地质界线；7.压扭性断层；8.张扭性断层；9.挤压碎裂岩带；10.岩体产状及流动方向；11.矿体；12.剖面位置及编号

（1）NNE-NE向断裂：此组断裂包括焦家主干断裂和望儿山分支断裂以及两断裂之间的更次一级的侯家断裂和鲍李断裂等。

焦家主干断裂：是龙口－莱州断裂的一段，焦家主干断裂是矿区Ⅰ级控矿断裂，纵贯全区，在矿区内长1900m，宽100～300m，延深（工程控制最大斜深）925m，平面形态略呈纺锤形。走向NE10°～30°，倾向NW，倾角较缓，一般35°～45°，局部较陡近60°～70°。

望儿山分支断裂：位于矿区东南部，是矿区Ⅱ级控矿断裂，矿区内长1.8km，宽30～100m，斜深800余米。该断裂倾向NW，倾角63°，在剖面上与主干断裂构成“入”字型。侯家及鲍李断裂为矿区Ⅲ级断裂，主要由碎裂岩组成。

（2）NW向断裂：是长期活动的一组重要断裂构造，特别是NW 向成矿断裂的发现，为区域找矿提供了重要的方向和依据。发现于焦家矿区的小杨家、红布、侯家等地，位于焦家主干断裂与望儿山分支断裂之间，推测为主、支断裂的派生构造。断裂长500余米，宽10～30m，延深200余米，深部汇入河西、望儿山断裂内。走向310°～320°，倾向NE，倾角40°。

成矿后NW向断裂，是成矿后NE向断裂的配套构造，对煌斑岩脉起控制作用，对矿体有错移，但错距不大，为几厘米至几十厘米。

断裂构造应力场分析表明，成矿前后，矿区经历了挤压→引张→挤压的过程。

3.岩浆岩

主要为玲珑超单元的黑云母二长花岗岩和郭家岭超单元的斑状花岗闪长岩及其派生的脉岩。

（1）新元古代震旦期玲珑超单元黑云母二长花岗岩，呈岩基展布于矿区北部和东部，在矿区内称磨山岩体（属崔召单元）。岩石浅灰色，中粒花岗结构，主要由斜长石（30%～35%）、微斜长石（20%～50%）、石英（20%～25%）和黑云母（3%～6%）组成。

（2）中生代燕山早期郭家岭超单元斑状花岗闪长岩（上庄单元）：出露于矿区东北部的小杨家、上庄一带。呈岩珠产出，出露面积1.2km²，岩体发育两个相带：中部带为大斑花岗闪长岩；边部带为无斑或小斑花岗闪长岩。岩石肉红色，斑状结构，块状构造。主要矿物组合：微斜长石（20%）、斜长石（40%～45%）、石英（20%）、黑云母（3%～10%）、角闪石（0.5%～5%）。

（3）脉岩：主要有伟晶岩、细晶岩、煌斑岩、闪长玢岩和辉绿玢岩。

（二）矿床地质

1.破碎蚀变岩带一般的地质特征

焦家主干断裂的构造破碎带形成的蚀变岩带，位于玲珑超单元的黑云二长花岗岩和太古宙TTG岩系接触带上，由于岩石物理性质的差异，破碎蚀变岩带偏向玲珑超单元一侧最发育。走向NE30°，倾向NW，倾角25°～50°，一般厚度70～250m，倾向延深有增大趋势。

破碎蚀变岩带的矿化与蚀变特征见表5-4。

蚀变岩与构造岩对应，蚀变强度以主裂面为界向两侧逐渐减弱。矿化与蚀变有一定关系，但主要受成矿期断裂、裂隙及节理的控制，主矿体在主裂面下盘。

表5-4 围岩蚀变及矿化特征表

2.矿体地质特征

矿体赋存于焦家主干断裂的破碎蚀变岩带中。工作范围内依据金品位，共圈定两个矿体、一个矿体群。Ⅰ号矿体规模最大，紧靠主裂面分布，该矿体下盘依次为Ⅱ号矿体和Ⅲ号矿体群（图5-4）。

图5-4 焦家金矿床矿体平面分布略图

1.栖霞超单元；2.玲珑超单元；3.破碎蚀变岩带及主断裂面；4.金矿体及编号

Ⅰ、Ⅱ号矿体产状与破碎蚀变岩带产状基本一致，走向NE30°，倾向NW，倾角25°～50°，矿体沿走向和倾向均呈舒缓波状延伸，有明显的分支、复合、膨缩和尖灭再现特征。矿体一般长几百米至上千米，厚1～10m，金品位（5.89～25.20）×10^-6。

Ⅲ号矿体群由100多个规模不大的脉状矿体组成。集中分布于破碎蚀变带的肥大部位。矿体大部分倾向SE，倾角70°～85°，在平面上与Ⅰ、Ⅱ号矿体大致平行展布，在剖面上呈“入”字型有规律地排列。单个矿体一般长几十米至上百米，最大倾斜延深100余米。

其平面展布见图5-5、断面联系见图5-6、96号勘探线、112号勘探线地质剖面图见图5-7。这些图均表现了Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号矿体在平面、剖面、空间的特征。

3.矿石矿物成分及主要载金矿物特征

矿石中原生和氧化矿物50余种，按相对含量列于表5-5中。主要载金矿物有黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿、褐铁矿、石英和绢云母。

图5-5 焦家金矿床平面略图

图5-6 焦家矿区矿体断面联系图

1.变辉长岩；2.弱片麻状二长花岗岩；3.绢英岩化斜长角闪岩质碎裂岩；4.绢英岩化碎裂状花岗岩；5.黄铁绢英岩化花岗质碎裂岩；6.矿化带；7.断层；8.矿体及编号

图5-7 焦家金矿床地质剖面图

表5-5 矿石矿物成分表

下面将主要载金矿物特征表述如下：

（1）黄铁矿：是矿石中主要金属矿物，多呈浅黄色，强金属光泽，自形晶粒状、半自形晶粒状及不规则状。以稀疏或稠密浸染于脉石中或呈细脉充填于裂隙中。一般富含黄铁矿的矿石，金品位相应也高（图5-8）。黄铁矿的粒度0.01～4mm，晶胞参数a₀值（0.5418～0.5420）nm。黄铁矿中S、Fe含量均低于标准值。Au在黄铁矿中的含量一般（16.5～526.79）×10^-6,Au/Ag比值为0.74～1.87,Co/Ni比值0.65。

图5-8 焦家式金矿矿石自然类型素描图

a 浸染状与稠密浸染状矿石：细粒黄铁矿（Py）焦合体比较均匀地散布于黄铁绢英岩质糜棱岩或角砾岩中；b.细脉、网脉状矿石：黄铁矿与含石英多金属细脉沿黄铁绢英岩化花岗岩中的裂隙分布

由于物化条件的变化，导致各成矿阶段和不同世代的黄铁矿的物性差异，如第二成矿阶段的黄铁矿，多为不规则碎块状，少数为立方体，浅黄色，强金属光泽，具裂纹，粒度较粗者与石英成脉状集合体，密度5.0079g/cm³。第三成矿阶段的黄铁矿可分为两个世代，第一世代的黄铁矿以五角十二面体和细粒状为主，少量碎块状，灰黄色，光泽暗，常与黄铜矿、闪锌矿、方铅矿等一起呈细脉、网脉状分布。密度4.9693g/cm³。第二世代黄铁矿以八面体、五角十二面体为主，部分细粒状，少量立方体，常见与闪锌矿、方铅矿一起成细脉状分布。

综上所述并结合其他特征，矿床内主要载金黄铁矿有两种：一种是结构不紧密，裂纹发育（裂纹越发育含金越高），硬度1048.0kg/mm²；一种是不规则细粒状或呈五角十二面体、八面体的黄铁矿，常与方铅矿、闪锌矿、黄铜矿等成集合体产出。密度4.9354 g/cm³，硬度683.6 g/mm²。

（2）黄铜矿：黄铜色，他形粒状，少数不规则状，沿早期黄铁矿、石英裂隙分布，在粗大的黄铜矿中可见包体金。有的黄铜矿单独或与方铅矿、闪锌矿连晶浸染于脉石中，少数呈乳滴状嵌布于闪锌矿中。粒度0.003～3mm，晶胞参数a₀＝0.5289nm。黄铜矿中Fe、Cu、S的含量均比理论值低。金含量较高，最高达0.059%。

（3）闪锌矿：黑褐色或黄褐色，不规则尖棱角状，单独或与黄铁矿、方铅矿、黄铜矿连晶浸染于脉石中。粒度0.01～0.5mm，密度4.0695 g/cm³，晶胞参数a₀=0.5419nm。闪锌矿中金含量变化较大，不稳定。

（4）方铅矿：是矿石中较为常见的矿物，铅灰色，多呈脉状填充在黄铁矿裂隙中，这种脉状方铅矿常与粒状或脉状金连生。它形粒状的方铅矿单独或与闪锌矿、黄铜矿连晶浸染于脉石中。粒度0.003～0.2mm，密度7.6199 g/cm³，晶胞参数a₀=0.5939nm。

（5）褐铁矿：常见沿黄铁矿边缘和裂隙交代形成假象褐铁矿，金粒残留在褐铁矿中，有的局部交代形成黄铁矿的褐铁矿薄膜，褐铁矿的多少，反映矿石的氧化程度。粒度0.005～0.4mm，扫描电镜分析，平均含Fe 57.53%、Si 2.86%、S 0.51%。

（6）石英：初步划分为六种类型，但只有三种类型为含金石英。含金石英的颜色为灰白色、灰色，烟灰色，密度2.6359～2.6414 g/cm³，晶胞参数a₀=（0.4911～0.4913）nm，其热发光均具双峰型，其发光系数I峰为（50～24.7）×10^-10Lm，Ⅱ峰为（12～31.3）×10^-10Lm。其含金量变化在（0.2～1.024）×10^-6的范围内，金含量高的矿石，Cu、Pb、Zn、As等的含量也高。

（7）绢云母：多呈细小鳞片状集合体，浅黄及黄绿色，丝绢光泽，在绢云母鳞片中，赋存有细粒或微粒金。

4.金矿物赋存状态及标型特征

（1）金矿物赋存状态：金是以独立矿物存在的显微金为主，其赋存状态有晶隙金、裂隙金和包体金。

（2）金矿物标型特征：矿床中金矿物主要是银金矿。银金矿中金的平均含量69.66%；银的平均含量28.43%。

（3）一般物理性质及晶胞参数：银金矿为亮金黄色，密度14.9339g/cm³，硬度77.6kg/mm²，反射率高，晶胞参数a₀=0.4078nm。

（4）形态及粒度：银金矿的形态较复杂，粒状为主，占79.21%，其次为脉状、枝叉状、粒状、网脉状及片状等。有少量自形晶，主要晶形有立方体｛100｝、八面体｛111｝、菱形十二面体｛110｝。在片状金的晶面上，见有清晰的生长阶梯，阶梯高度为0.2～0.5μm。银金矿的粒度大小相差悬殊，最大＞1.04mm，最小＜0.002mm，多数在0.01～0.037mm之间。

（5）金的成色及微量元素：金的成色集中于600～800之间，属中等成色。银金矿物成色的高低与成矿阶段和银金矿中微量元素含量有关，早期成矿阶段的金成色较高，晚期成色偏低；金矿物中微量元素含量高的成色低，含量低的成色高。银金矿中除Au、Ag外，还有Cu、Pb、Zn、Fe、S、Co、Ni、As、Sb、Se、Bi、Hg、Cr等多种微量元素，这些微量元素呈类质同象进入金的晶格，或是呈机械混入物分布在金矿物中。

（6）金在金矿物中的分布：对银金矿颗粒进行电子探针测定，结果表明，银金矿由内部到边部，Au含量由高变低；而Ag含量则由低到高，反映出明显的“银壳”结构。

（三）围岩蚀变

1.蚀变类型

焦家金矿床的围岩蚀变广泛发育，按蚀变作用的先后，大致分为三个阶段，成矿先期是钾长石化、钠长石化和红化（赤铁矿化）；成矿期中为黄铁绢英岩化、硅化、碳酸盐化；成矿期后为绿泥石化。

（1）钾长石化、钠长石化和红化（赤铁矿化）：郭家岭超单元（上庄单元）在成岩末期，产生了大量富含碱质及挥发分的矿化流体，其温度高、压力大，渗透交代能力强。当矿化流体沿玲珑超单元的黑云二长花岗岩与胶东群变质地层的接触带活动时，对围岩进行了强烈的交代作用。早期是钾长石化，晚期为钠长石化，交代作用沿斜长石双晶结合面及其裂隙进行，交代强烈部位形成伟晶岩和交代斑晶，其反应式为：

钾长石化

钠长石化：Ca Na（Al Si₃O₈）+Na→ Na（Al Si₃O₈）+Ca²⁺

钾长石化和钠长石化作用之后，是红化或称赤铁矿化，它是在天水加入的条件下，低价铁变为高价铁时析出，从而形成赤铁矿弥散在矿物裂隙和晶隙间，而形成红化。

以上蚀变作用的结果，形成宽100～370m的钾长石化带，但由于相继而来的蚀变作用的叠加和改造，使该带的完整性遭到破坏，只在蚀变岩带的外带保留较好。

（2）黄铁绢英岩化、硅化、碳酸盐化：断裂构造继承性强烈活动，为成矿期中蚀变和矿化作用提供了必要的条件。黄铁绢英岩化是矿床中的重要蚀变作用，其反应式为：

胶东金矿地质

黄铁绢英岩化之后，发生了以张性作用为主的构造活动，有大量的天水加入。这时的矿化流体由碱性向偏酸性→中性演变，由氧化环境向还原环境转化，温度、压力变低，从而导致成矿组分的沉淀。其成矿作用与硅化相伴进行。

碳酸盐化实际上是黄铁绢英岩化、硅化的衍生产物。黄铁绢英岩化过程中有大量Ca O析出，与矿化流体中碳酸根结合，形成碳酸盐矿物，其反应式为：

胶东金矿地质

胶东金矿地质

（3）绿泥石化：是成矿期后在挤压应力作用和水解条件下一种蚀变作用，绿泥石化多出现在蚀变岩带上盘的黄铁绢英岩化斜长角闪岩中。

2.蚀变岩分带

上述蚀变作用的结果，形成以黄铁绢英岩化为中心的蚀变岩带，依其蚀变类型、蚀变程度及矿物组合等，划分为四个带，自内向外依次为：

（1）黄铁绢英岩质碎裂岩带：该带位于主裂面两侧，主要蚀变岩石有：黄铁绢英岩质碎裂岩、黄铁绢英岩质角砾岩、黄铁绢英岩质糜棱岩。呈连续带状，带宽2～30m,Ⅰ号矿体主要受该带控制。

（2）黄铁绢英岩化花岗质碎裂岩带：该带位于黄铁绢英岩质碎裂岩带的上下盘，且二者呈渐变过渡关系。该带主要由黄铁绢英化花岗质碎裂岩和黄铁绢英岩化花岗质碎斑岩组成，由不连续的透镜体组成，对Ⅱ号矿体有明显的控制作用。

（3）黄铁绢英岩化花岗岩带：该带位于第二带的下盘，岩石为变余花岗结构，块状或斑杂状构造，主要由绢云母、石英、钾长石（微斜长石）、斜长石、黄铁矿组成，可见碳酸盐细脉、绢云母细脉、硅化石英细脉。黄铁矿多呈星散状分布，部分以细脉或网脉产出。带宽30～100m，对Ⅱ号矿体和Ⅲ号矿体群的部分矿体具控制意义。

（4）钾长石化、红化花岗岩带：在蚀变岩带的最外侧，与第三带和玲珑超单元的黑云二长花岗岩均呈过渡关系。该带呈明显的肉红色，并且钾、钠交代斜长石，形成发育的交代结构和溶蚀结构；常见交代的伟晶状团块和规模不大的伟晶状脉体，团块和脉体的主要组成矿物为钾长石和石英。带宽100～300m。Ⅲ号矿体群主要赋存在该带中。

（四）成矿作用及富集规律

1.成矿作用

焦家金矿床的成矿作用分为热液期和表生期，按其矿物组合和矿物生成顺序，将热液期划分为四个成矿阶段：

（1）黄铁矿石英阶段：由粗粒黄铁矿和白色石英及极少量的自然金组成，故又称白色含金黄铁矿石英脉。

（2）石英黄铁矿阶段：主要由黄铁矿和石英组成，含少量的绢云母和自然金，该阶段的石英为灰白—灰色。

（3）石英多金属硫化物阶段：按矿物组合和生成顺序划分为两个世代：第一世代主要共生矿物为黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、石英及少量闪锌矿和银金矿；第二世代主要共生矿物为石英、方铅矿、闪锌矿及少量黄铁矿、金银矿、银硫复盐类矿物，碲银矿是该世代的产物。

（4）石英碳酸盐化阶段：主要由石英、碳酸盐及少量黄铁矿组成，其中碳酸盐矿物主要是方解石、白云石和菱铁矿。

表生期：矿床出露地表后，在较长的地质年代里，在表生作用下，原生矿物被氧化，如黄铁矿变为褐铁矿、黄铜矿形成孔雀石等。氧化带深度20～30m，未发现金的次生富集。

2.矿化富集规律

（1）成矿前断层泥对矿化富集的阻挡作用：在控矿断裂面附近，常有断层泥和糜棱物，具有结构致密、渗透性差的特点，含矿流体不易渗透，因此，在断层泥下盘的破碎岩带（韧性和脆性剪切带）中形成有利于含矿流体迁移、循环、聚集的场所，主要矿体均发育在主断裂面下盘。

（2）断裂长期、继承性活动的控矿作用：焦家断裂既是导矿构造又是储矿构造，断裂面波状弯曲，在主裂面向上凸起的部位，产状由陡变缓，是矿化富集的有利空间；成矿期断裂、裂隙的复合部位、局部启开部位，也是矿化富集的有利地段。

（3）矿化富集受构造蚀变岩的控制：焦家断裂蚀变带在主裂面以下0～40m范围内的黄铁绢英岩质碎裂岩和黄铁绢英岩化花岗质碎裂岩，是构造活动强烈部位，岩石蚀变程度高、裂隙发育、孔隙度大，有利于含矿流体的渗透、扩散和交代，其成矿组分，随流体向成矿期构造迁移、沉淀。该部位蚀变作用多次叠加，矿化富集程度高，是矿床的主矿体的赋存部位。

（4）节理、裂隙带的控矿作用：焦家断裂下盘，节理裂隙发育，对脉状、网脉状矿体起定位作用，控矿裂隙多为张性或张扭性，倾向与主断裂相反，倾角较陡，矿床的Ⅲ号矿体群就赋存在这种形式的节理、裂隙带之中。

（5）成矿阶段叠加部位形成富矿体：矿体是在热液蚀变的基础上，经四个成矿阶段形成的，各成矿阶段发育程度和矿化强度不同，第一、第四成矿阶段金矿化较差，一般不单独形成工业矿体；第二和第三成矿阶段金矿化强度大，可单独形成工业矿体。各成矿阶段的发育和叠加程度，决定了矿化富集程度，如第二、第三阶段的叠加部位，往往形成富矿体。

（五）成矿机制分析

1.成矿的物质来源

（1）硫同位素组成；焦家金矿床的硫同位素δ3⁴S‰变化范围小，且都是正值，平均值9.99，均方差0.70；而胶东群变质岩系的同位素δ³⁴S‰值平均为7.4，玲珑超单元黑云二长花岗岩的平均值为5.5，郭家岭超单元的斑状花岗闪长岩的平均值为6.6。对比说明，金矿床的硫源主要是来自胶东群变质岩系。

（2）铅同位素组成：矿床的铅同位素组成：

²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb为17.360～17.172,²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb为15.428～15.680,²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb为37.692～38.380。

投在霍姆斯－豪特曼斯铅等时线与铅增长曲线关系图上，投点比较集中，V值变化在0.071～0.073之间，说明矿体内的铅具单阶段铅的特点，其模式年龄为1094Ma，其与元古宙岩体年龄相当，说明矿床内的铅来自玲珑超单元。

以上两点说明，焦家金矿床的物质来源具有多源性特点。

2.成矿流体的水源

在焦家金矿床的不同成矿阶段采取了石英氧同位素及石英包体中氢同位素，其测定值及计算结果见表5-6。

数值投在氧、氢同位素关系图上，其投点少数落在岩浆水范围内，多数投点落在岩浆水范围的外侧，成矿晚期阶段的投点，更接近天水线，这表明，成矿流体的水源是岩浆水和大气降水的渗合水。

表5-6 氢、氧同位素计算及测定结果表

3.成矿机制

焦家金矿床的成矿物质主要来源于太古宙栖霞超单元TTG岩系及包体胶东岩群等变质岩系和震旦期玲珑超单元的黑云二长花岗岩岩体，中生代的郭家岭超单元的斑状花岗闪长岩岩体（矿区内为上庄单元）提供热源，并提供部分成矿物质。由于热源的驱动作用，成矿流体在控矿断裂中循环，在深部循环过程中，成矿物质不断地向成矿流体中迁移，形成富含成矿组分的流体，同时产生同位素交换。主成矿阶段石英包体成分中的气、液组分有H₂O（93.90mol/g）、CO₂（4.35mol/g）；盐类组分有K^＋、Na^＋、Ca^2＋、Cl^－、F^－、

、

，其中阳离子Ca^2＋和阴离子HCO₃含量高，分别为19.4μg/g和60.78μg/g，这反映成矿流体具天水特点；CO₂/H₂O比值低，表明成矿流体又具岩浆特征；K/Na比值高（3.38），反映岩浆成岩晚期强烈的钾交代作用。

成矿流体中的Au呈简单地化合物及络合物为AuCl₂、[Au（HS）]^－等。在温度200～350℃、压力400～600Pa、pH值近中性的还原条件下，在还原剂CH₄、H₂及黄铁矿等作用下，金分阶段性沉淀，形成浸染状和细网脉状金矿床。