Question

钾质与钠质系列金矿床问题

Answer 1

众所周知，钾化在金矿床的围岩蚀变中相当普遍，如我国胶东、小秦岭、华北地台北缘的许多矿区都与钾化有关。而另一方面，在广东新洲和陕西双王还存在以钠化为特色的金矿床。从区域成矿角度来讲，地块边缘裂陷带海相火山-喷气沉积热液改造块状硫化物铜、铅、锌、银、金成矿系列类型应属钠系金矿，因为容矿围岩常常是一套钠质海相火山岩，而地块边缘断块隆起带与壳源花岗岩有关的金矿成矿系列类型，则属钾质系列类型。因此，不太严格地，可认为地壳拉张阶段以火山作用为主形成的成矿系列以钠质为特征，而碰撞、挤压造山或活化阶段以侵入作用和变质作用为主形成的成矿系列以钾质为特征。此外，钾钠的高低还可反映矿床产状的深浅，比如，一些金矿的深部以钾化为特征，而浅部以钠化为特征，显示K/Na比值向下增大的变化趋势，而这一比值的变化又可反映剥蚀程度，并可用于找矿评价。

（一）钾质系列金矿

一般来说，钾质系列金矿以钾化为特征，并且常常伴随有不同产状的碱性岩。另外，钾化也是深成金矿的特点，大量钾质系列金矿的出露标志着当地抬升较强，剥蚀明显。比如，胶东金矿集中区，花岗岩呈大面积出露，标志着当地的金矿可能因剥蚀而出露。据李兆龙等（1993）统计，胶东金矿集中区花岗岩出露面积达5551km²，占全区总面积的43%，其中招远矿带出露1950km²，占48%，牟平-乳山矿带出露1650km²，占70%，文登-荣成矿带出露1381.25km²，占42.66%。这一比例明显高于秦巴地区，如陕西双王金矿南侧出露中酸性西坝岩体，出露面积约150km²（石准立等，1993），而据栾世伟等人（1993）估计，1km深处文峪和华山岩体的面积各为65km²和130km²，都远不能与胶东相比，因此，胶东与秦巴相比，胶东的剥蚀程度明显强于秦巴。而秦巴地区刚好出现了独立的以钠质为特征的双王金矿，这可能意味着秦巴地区深部金矿的前景较胶东更好。

钾质系列金矿的大量出现除了跟剥蚀程度有关外，还跟岩浆岩的性质有关。造成大面积钾化的热液流体在成因上主要跟岩浆岩碱质含量高有关，比如秦巴地区的华山花岗岩Na₂O+K₂O达8.91%，华北地台北缘的水泉沟二长岩Na₂O+K₂O更高，达10.03%，东坪二长岩达12.99%（表6-9）。但具体情况可能又是很复杂的，比如，岩浆结晶过程中如有大量钾进入热液，则可能出现蚀变岩富钾而岩体钾反而不太高的情况，表6-9显示，秦巴地区三个主要花岗岩体都是Na₂O＞K₂O，而华北地台北缘与胶东地区则Na₂O＞K₂O和K₂O＞Na₂O两种情况都存在。

Boyle（1981）曾经指出，钾主要富集于多种类型的深成金矿的蚀变带中，载体矿物包括绢云母，粘土矿物、长石、明矾石等，尤其以绢云母化和冰长石化最明显。

（二）钠质系列金矿

钠常常富集于蚀变带，特别是基性-中性火成岩的蚀变带，有时也富集在花岗岩、页岩、板岩、夕卡岩、片麻岩之类围岩的蚀变带中，主要存在于交代成因长石如钠长石、冰长石，绢云母和绿泥石也含少量钠。钠长石、冰长石或云母有时也可作为脉石矿物与金矿物共生。David Gallagher（1940）曾就世界范围内的一些典型金矿，如加拿大地盾、纽芬兰、霍姆斯塔克、南阿帕拉契亚、南非、澳大利亚、新西兰、菲律宾、朝鲜、俄罗斯等地的金矿，探讨了钠长石与金矿的关系，并引起较为广泛的注意。他认为世界各地许多金矿都与富含钠长石的火成岩有成因联系，而且，此类金矿银的含量很低，硫化物也不丰富。相反，与富钾岩石有关的金矿常含银和多金属，硫化物丰富。

表6-9　部分岩体的岩石化学成分（W_B/%）

我国与钠长石有关的金矿，最典型的是陕西双王金矿和广东新洲金矿。

双王金矿以品位低、碳酸盐和钠长石富、硫低为特征，这一点正好与Gallagher总结的世界其他地方某些钠质系列金矿相同。双王矿区位于华北地台南侧陆缘区与扬子地台北侧陆缘区的对接消亡带，赋矿地层为上泥盆统星红铺组，岩性主要有粉砂岩、粉砂质绢云板岩互层，金矿赋存于星红铺组砂质板岩及粉砂岩造就的角砾岩带中（石准立等，1993）。印支运动使本区形成一系列轴向NWW的复式背向斜构造，其中西坝复式背斜中次一级褶皱-银硐沟背斜的北翼及NW向深断裂为控矿和容矿构造。矿区南侧有西坝中酸性岩体侵入于西坝复背斜的轴部，由早期石英二长闪长岩和晚期二长花岗岩组成，出露面积约150km²。金矿化时代略晚于岩体〔黄铁矿⁴⁰Ar/³⁹Ar年龄为（183.09±20.64）Ma，（168.05±16）Ma〕，属燕山早期成矿。

双王金矿与以钠长石、含铁白云石、石英、黄铁矿组合胶结的含金角砾岩有关，角砾岩体是一种由多次破碎、多阶段热夜胶结、角砾大小混杂而形态各异的以钠长质角砾岩为主的复杂地质体。角砾的成分主要为浅灰-浅棕黄色钠长石化板岩或粉砂岩，钠长石化交代并胶结角砾是其鲜明特征。其中8号矿体矿石中钠长石含量可达63.15%，含铁白云石为22.56%，方解石2.56%，黄铁矿2.26%（石准立等，1993）。早期钠长石产于蚀变围岩和角砾中，常呈板状他形、半自形晶，粒度小（多数小于0.08mm），均一温度250～480℃；晚期钠长石产于胶结物中，半自形晶为主，粒度较大（0.08～0.15mm，少数可达0.2mm以上），均一温度200～380℃。两期钠长石的成分都很纯，属较典型的低温钠长石，K₂O0.004%～0.008%、Na₂O11.70%～11.76%、SiO₂67.79%～68.62%,Al₂O₃19.55%～19.78%、MgO0.04%。钠长石的氢氧同位素组成（δ¹⁸O=13.22‰，12.33‰，δD=-130.9‰，-124.3‰）以及石英CO₂包裹体的碳同位素组成（δ¹³C=-3.57‰）显示成矿流体来自于深部。

陕西凤县八卦庙金矿也是以钠化为特征。考虑到秦岭泥盆纪地层中也常含钠长石，整个秦岭造山带在区域地球化学背景上可能富钠。

广东清远新洲金矿位于云开隆起东北边缘，吴川-四会断裂带与佛冈纬向构造带交接复合部位。容矿围岩为震旦纪乐昌峡群中组第1岩性段，其上部为二云母石英岩、二云母石英片岩夹二云母钠长石英岩；中部为灰白-灰绿色钠长石英岩、黑云母石英岩夹二云母石英片岩；底部为灰白色-深灰色片状二云母石英岩、石英片岩。矿区变质岩属低绿片岩相，原岩恢复部分属沉积岩区，部分属火成岩。矿区东南角出露新洲岩体，属黑云母花岗岩，主要矿物成分为钾长石34.9%，斜长石24.3%，石英31.3%，黑云母8.6%。斑晶主要是钾长石。岩石富硅、铝、碱，钾大于钠，贫镁、铁。稀土含量高（∑_REE210.08×10^-6～286.91×10^-6）并富含轻稀土，有明显亏损，显示同源重熔成因。Rb-Sr等时线年龄191Ma，锶初始值0.7126，黑云母K-Ar年龄165Ma，属燕山早期产物（曾水连，1994）。矿体主要受北西西-近东西断裂控制，褶皱不发育，地层缓倾斜。矿体形态较简单，为似板状，连续性好，但厚度较薄。矿床内有9个矿体，Ⅰ-1号金矿体占总储量82.06%，走向长1220m，平均品位12.37×10^-6。矿石类型以毒砂黄铁矿金矿石和黄铁矿毒砂金矿石为主，次为石英金矿石，氧化矿石为臭葱石褐铁矿矿石。自然金、毒砂和黄铁矿是主要金属矿物，石英、云母、钠长石是主要脉石矿物，近矿围岩蚀变有硅化、绢云母化、黑云母化、绿泥石化、钠化和钾化，蚀变范围窄，一般数厘米至数十厘米，无明显分带。

诸多研究者认为，震旦系是金的矿源层，矿区外围渔坝剖面金平均含量4×10^-9（243个样），而新洲矿区地层含金量高达19.5×10^-9，相当于地壳克拉克值的5倍。其中片岩和石英岩类为13.4×10^-9，含碳质糜棱岩为23×10^-9，钠长石化二云母石英岩为55.3×10^-9，而钠长石岩高达106.8×10^-9。可见，钠长石含量与金明显正相关。据刘曼俐研究，微弱-未剪切改造片岩含金量≤5×10^-9，中等-强烈剪切改造的片岩为10×10^-9～40×10^-9，而强烈剪切改造的片岩＞40×10^-9。又据陈好寿等人（1991）研究，含金石英脉中石英流体包裹体Rb-Sr等时线年龄为（133.1±12.5）Ma，锶初始值为0.7416，成矿于燕山中期。因此，如果地层中初始富集的金，在后期（燕山期）强烈的构造动力作用下，又受到碱交代作用的配合，可能使金进一步富集成矿。据涂绍雄等（1991）研究，成矿溶液以Na^＋＞K^＋＞Ca^2＋＞＞Mg^2＋、Cl^-＞＞F^-为特征，表明Cl^-和Na^＋起主要作用，也反映钠质溶液对成矿有利。花岗岩中的低钠含量有可能是钠转移到热液中所造成的。但另外一种可能性也不能排除，即地层中的钠是同生喷气沉积时就富集了的，后来在变质改造过程中作为活动性组分重新参与成矿。

综上所述，双王与新洲在成因上有所不同，前者热液作用明显，矿化与角砾岩有关，后者似乎与剪切破碎变质作用关系密切。

纽芬兰西怀特湾Rattling Brook金矿床是1982年在修公路时发现的细脉浸染型金矿，其成矿第一阶段以面型钾化（钾长石）为特征，金平均0.48×10^-6；第二阶段以脉状钠化（钠长石）为特征，金品位上升到1.819×10^-6，显示钠化与金矿化关系更密切（C.M.Saunders等，1991）。

（三）钾、钠质共生系列

实际上大多数金矿可能既有钾化、又有钠化，而且出现上钠下钾的分带性。D.Gallagher（1940）曾引用Wright的资料来说明Homestake（霍姆斯塔克）金矿的这种现象。尽管霍姆斯塔克在成因上是与Harney Peak花岗岩有关，还是与三叠纪流纹岩有关，或是与二者均有关还存在很大争论，但不论是花岗岩还是流纹岩均含钠长石，并有自上而下由钠长石为主变为钾长石为主的趋势。定量分析显示硅、铝在空间上几无变化，钠、钾则有明显分带，自460～760m到更深孔，钠由3.6%→2.4%→0.4%逐渐降低，而钾由6.1%→6.24%→12.4%逐渐升高。这种变化趋势清楚地显示K/Na比值可作为剥蚀程度以及找矿的一种标志。

（四）成因

金矿与碱交代的关系至今仍是个有争议的问题。杜乐天（1986）曾将碱交代作用的地球化学特点归纳为钾钠不相容、钾波钠波更替、去石英化、氧化、酸根活度增长及价歧化等。最近樊文玲等（1995）进行了金在碱性富硅热液中溶解与迁移的实验研究，结果表明，在碱性条件下（pH8～13），金以AuH₃SiO₄形式存在，并且是含硅热水溶液中金活化、迁移的主要形式，因此硅化与碱交代（钾化、钠化）常相伴出现。安德森（1964）也曾报道，在饱和SiO₂的碱质氯化物热液中，随着温度压力的升高，金的溶解度明显增大。因此，地质过程中含金热液自下而上运移过程中，随着温度、压力的自然降低，金的溶解度降低而淀出，尤其在构造有利部位，温、压可突然大幅度降低，最有利于金矿化。