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太古宙绿岩带中广泛发育着条带状铁建造(BIF),是铁矿石的重要来源 ,这类条带状铁建造一般称为阿尔戈马型,属火山喷气沉积成因。含金条带状铁建造常与镁铁质-超镁铁质火山岩呈互层产出。这类金矿床在巴西、澳大利亚 、津巴布韦、美国等地均有分布,有的规模较大 。但在我国绿岩带中,这类型金矿目前发现的较少 ,仅在五台山绿岩带中发现有金矿化,如柏枝岩、康家沟 、小板峪等金矿床,但规模不大 ,尚待进一步工作。
(一)柏枝岩金矿床
柏枝岩金矿位于五台县台怀镇柏枝岩村,产于五台山绿岩带东部。矿区出露地层为柏枝岩组,由绿泥片岩、绿帘钠长绿泥片岩、绿泥绢云斜长片岩夹绢云母石英片岩及多层磁铁石英岩组成 ,其原岩明显具有两个旋回,每个旋回下部都以为镁铁质火山熔岩夹火山凝灰岩为主,向上过渡为安山质-长英质火山岩夹火山碎屑沉积岩。铁建造主要产在绿泥钠长片岩、绿泥片岩和绢云绿泥片岩中 ,产在下部火山旋回的铁建造厚度较薄,一般0.5m左右,上部的铁建造较厚 ,形成工业铁矿--柏枝岩铁矿床 。
金矿化严格受地层层序控制,自下而上有两个含金层:下部含金层产在下部铁建造的底部,主要岩性为绿泥铁闪片岩 、铁闪磁铁石英岩和绢云绿泥片岩,称为盘道沟-庙顶庵金矿带;上部含金层位在上部铁建造的底部 ,主要岩性为纹层状铁闪磁铁石英岩、条纹状磁铁石英岩夹绿泥片岩,称为柏枝岩金矿带。金矿化好的是盘道沟-庙顶庵金矿带,该带走向北东东700 ,延伸约3500m,宽3~50m,产状与地层一致。
1.矿体产状与规模
盘道沟-庙顶庵金矿带中已发现金矿化体(>0.1×10-6)18个 ,分为东段盘道沟地段和西段庙顶庵地段 。东段北东东向断续延长850m,圈出14个矿化体,矿化体长度20~100m ,厚0.35~5.23m,平均品位1×10-6左右。西段已圈出4个矿化体,金的最高含量(1.31~10.19)×10-6 ,矿化体长度一般为20m左右,其中一个断续延长700m左右。这些矿化体全部分布在狭长的矿带中,呈透镜状和似层状体,与铁建造整合产出 。
2.主要矿物成分
盘道沟-庙顶庵金矿的主要矿物是石英、磁铁矿 、镁铁闪石类、黄铁矿和磁黄铁矿。其中石英、磁铁矿和镁铁闪石类是基本矿物成分 ,但含量变化很大,石英20%~80%,磁铁矿5%~60% ,镁铁闪石类5%~20%。黄铁矿和磁黄铁矿是常见矿物,但含量少,分布不均 。
表2-11 磁铁矿电子探针定量分析结果(WB/%)
注:①由中国地质科学院矿床所王文英测试;②由杨明明测试。 (据骆辉 ,1994)
磁铁矿粒度细小,一般小于0.1mm,为他形晶-自形晶 ,呈单晶和聚集体形式分布,排列成条纹条带状。根据电子探针分析(表2-11),磁铁矿中Na2O 、MgO、Al2O3、SiO2 、K2O、CaO、TiO2 、Cr2O3和MnO的含量之和仅为0.78%~1.15% ,成分是比较纯净的 。但是,含金铁建造磁铁矿比不含金铁建造磁铁矿含有更多的杂质,含金铁建造磁铁矿的SiO2、Al2O3、TiO2、Cr2O3 、Na2O的平均含量,分别为不含金铁建造磁铁矿同类成分的2.19、3.32、4.53 、2.72和18.5倍 ,表明含金铁建造磁铁矿形成环境或形成过程含有或混入更多的杂质。五台山绿岩带铁建造的磁铁矿中普遍含有锗,含量(4.6~11)×10-6,平均7.3×10-6 ,近于锗克拉克值的8倍。锗与水下火山热液和喷气作用密切相关(白瑾,1986),表明含金铁建造磁铁矿的形成更接近于火山源环境。
镁铁闪石系列矿物是铁建造中主要含铁硅酸盐矿物 ,分布很普遍,尤其是铁建造金矿中更加发育,一般呈针状、片状、长柱状平行排列 。矿物的化学成分以富铁为特征(表2-12) ,w(Fe)/w(Mg)值为6.74~7.93,属铁闪石,是硅酸盐相铁建造的变质矿物 ,其中金的含量低。
表2-12 镁铁闪石化学分析结果
(据211队1981年资料)
黄铁矿和磁黄铁矿是铁建造金矿的常见金属硫化物,但含量少,分布不均匀。黄铁矿在铁建造中呈稀疏条纹或呈稀疏散粒状分布,粒度细小 ,一般为他形-半自形晶,平均含量为2%左右 。有的铁建造金矿出现褐铁矿和溶蚀洞穴,金的含量明显增加。磁黄铁矿主要有两种类型:一是呈自形晶或浑圆状晶粒 ,被包含于磁铁矿中,粒度微细,稀疏包裹 ,但分布范围较广,为早阶段磁黄铁矿;另一种磁黄铁矿与绿泥磁铁石英岩共生,粒度较粗 ,一般为0.12mm,呈稠密浸染或近似块状,与磁铁矿呈连晶 ,是晚阶段形成的磁黄铁矿。根据电子探针分析(表2-13),黄铁矿贫硫,w(S)/w(Fe)=1.14,矿物简略化学式Fe1.04S2 。早阶段磁黄铁矿和晚阶段磁黄铁矿的硫 、铁含量近似 ,简略化学式Fe0.91S-Fe0.93S。黄铁矿和磁黄铁矿都含金,黄铁矿含金0.09%,磁黄铁矿含金0.00~0.12%。
表2-13 黄铁矿和磁黄铁矿化学成分的电子探针测试结果
注:中国地质科学院矿床所电子探针分析室王文英测试 。 (据骆辉等 ,1994)
3.矿石类型和结构构造
根据铁建造金矿的主要矿物组合,矿石可分为磁铁矿磁黄铁矿石英型、黄铁矿磁铁矿石英型、镁铁闪石磁铁矿石英型和磁铁矿石英型四种类型。以镁铁闪石磁铁矿石英型和黄铁矿磁铁矿石英型为主,磁铁矿磁黄铁矿石英型仅在盘道沟坑洞中发现 ,单一磁铁矿石英型金的含量最低。矿石构造以条纹状 、条带状为主,条带是不同矿物组合之间的韵律 。
4.金在铁建造中的分布
金在铁建造中的分布与铁建造类型有关,从表2-14中可看出 ,含硫化物铁建造比不含硫化物的铁建造含金量高,含硅酸盐铁建造比不含硅酸盐铁建造含金高,薄层比厚层铁建造含金高 ,氧化比不氧化铁建造含金高。这些特征表明金矿化与铁建造原生沉积作用和后生富集作用有关。
表2-14 铁建造类型与金的含量(WB/10-6)
(据骆辉等,1994)
(二)康家沟金矿床
康家沟金矿床位于山西省代县西窑乡康家沟村,产出在五台山绿岩带柏枝岩组含铁岩系内。柏枝岩组为一套绿片岩相的变质火山岩建造,主要由变质镁铁质-安山质-长英质火山岩和喷气沉积岩系组成 ,其岩石类型主要为绿泥片岩、方解绿泥片岩、角闪绿泥片岩 、绢云绿泥片岩、绿泥石英片岩、菱铁绿泥片岩、绢英片岩 、大理岩类、菱铁石英岩、铁白云石石英岩和磁铁石英岩等 。其中大理岩类分为石英大理岩 、电气石石英大理岩和金云母石英白云石大理岩等。电气石和金云母是喷气沉积的特征性矿物,其中硼、氟以及岩石中大量的CO2表明与水下火山喷气活动有关。
矿区位于五台群重褶复向斜东翼,令狐-康家沟-伯强区域性韧性剪切带通过矿区 。韧性剪切带宽约100余米 ,由糜棱岩系组成,从边部向中心剪切应变增强,形成构造岩和相应蚀变岩分带:糜棱岩化片岩-弱绢云母化带→初糜棱岩-强绢云母化带、弱硅化带→糜棱岩-碳酸盐化石英硫化物脉带。
康家沟金矿体的产出严格受地层和岩性控制 ,与容矿喷气沉积岩的空间分布基本一致。据曹国雄等(1994)资料,矿区内目前已发现8个矿体,主要产在石英大理岩和含铁石英岩中 ,工号矿体产在石英大理岩与绢云绿泥片岩间,Ⅶ号矿体产在绢云绿泥片岩中(表2-15) 。矿体形态为透镜体,长度50~200m ,厚度0.28~44m,延深15~200m。
矿石类型主要分三类:赤铁矿-石英型;黄铜矿-黄铁矿-铁白云石-石英型和辉铜矿-褐铁矿-方解石-石英型。矿石的矿物成分较为简单,金属矿物主要是赤铁矿 、黄铁矿、黄铜矿,其次为磁黄铁矿、磁铁矿 、褐铁矿等;脉石矿物主要为石英、方解石、铁白云石 、绢云母等 。除自然金外 ,金以裂隙金、晶隙金赋存在黄铁矿、黄铜矿、铁白云石 、方解石等的裂隙或颗粒间。自然金的成色为975。矿石为条带状和条纹状(条痕状)构造 。
表2-15 康家沟金矿矿体产状、形态、规模和品位
注:①推测值;②平均值。
围岩蚀变主要是碳酸盐化 、硅化,其次是赤铁矿化、褐铁矿化和硫化物化。与金矿化关系密切的主要是硅化和碳酸盐化。碳酸盐化在地表分布长度大于1500m,宽2~30m ,其分布范围与喷气沉积岩层产出范围、金高值异常带基本相同 。
浸染状硅酸盐磁铁石英岩型矿石及特征
“脉状”型矿石是小板峪金矿床的主要矿石类型,殿头和康家沟金矿床也有少量分布。矿石由条带状碳酸盐磁铁石英岩和“脉状”体两部分组成。“脉状 ”体是矿石的主体(图版Ⅴ-3),由含硫化物碳酸盐石英细脉或细小透镜体组成(图版Ⅴ-2) ,厚度一般0.5~1.0 cm左右,最厚可达10 cm,顺碳酸盐磁铁石英岩条带产出(图版Ⅳ-8) ,与碳酸盐磁铁石英岩条带同步波状起状或褶曲(图版Ⅴ-1) 。“脉状”体以黄铁矿(10%~20%) 、碳酸盐(20%~35%)和石英(50%以上)为主,含少量磁铁矿(5%左右)和黄铜矿、还有少量白云母、黑云母和绿泥石等硅酸盐矿物。其与相邻碳酸盐磁铁石英岩相比,磁铁矿明显减少 ,黄铁矿和碳酸盐显著增加。矿石为条带状构造,粒状镶嵌结构 。石英近等粒,他形—半自形晶,粒度0.05~0.35 mm ,碳酸盐发育的地方,粒度则细,在无碳酸盐的地方 ,粒度则粗,大者可达1.05 mm,石英的发育程度受碳酸盐发育程度的一定控制。碳酸盐呈面型分布 ,粒状,粗粒,粒度0.35~1.23 mm ,他形—半自形晶,细粒较自形(图版Ⅴ-4)。磁铁矿分别产于磁铁石英条带和“脉状”体中 。“脉状”体中磁铁矿自形程度较高,粒度0.03 mm左右 ,可被黄铁矿包裹或部分被包裹。磁铁矿中又可见包含的黄铜矿。黄铁矿产状比较复杂,分别产于碳酸盐磁铁石英岩中,“脉状 ”体中和黄铁矿细脉中 。碳酸盐磁铁石英中的黄铁矿一般沿磁铁矿条带分布(图版Ⅴ-5),他形—自形晶 ,粒度0.007~0.04 mm,包裹或部分包裹磁铁矿。在磁铁矿条带中的黄铁矿有时呈极细粒葡萄状集合体;“脉状”体中黄铁矿多呈网脉状或细脉状分布(图5-1),粒度0.007~0.1 mm ,常围绕磁铁矿聚集呈集合体。黄铁矿集合体边部有时出现重结晶现象,自形程度提高,粒径增大达0.04~0.11 mm。黄铜矿呈片状或粒状包裹于磁铁矿内 ,或嵌于矿物颗粒之间,或充填于黄铁矿裂隙之中,从早至晚形成时距较长 。综上所述主要矿物生成顺序为黄铜矿(早期)—磁铁矿—石英—碳酸盐—黄铁矿—黄铜矿(晚期)。矿石Au品位为(2.5~47.39)×10-6 ,平均13.54×10-6,是金品位较高的矿石类型。
图5-1“脉状”体中黄铁矿分布(标本素描图)
该类型矿石分布于柏枝岩金矿床,以富含铁硅酸盐矿物为特征 。矿石为条带状构造 ,由磁铁矿条带 、镁铁闪石条带和石英条带组成,条带厚度从1 mm至几mm。矿石结构为粒状结构。矿石主要矿物为磁黄铁矿(0~20%)、黄铁矿(5%~15%)、磁铁矿(15%~40%)和镁铁闪石(10%~20%) 。镁铁闪石类矿物,以铁闪石为主。有的矿石含较多绿泥石。镁铁闪石类矿物或呈单矿物条带或条纹产出,或以针状或片状晶定向散布于磁铁矿条带之中 ,与磁铁矿呈连晶 。该矿石是含磁黄铁矿较多的矿石之一。磁黄铁矿粒度0.04~0.42 mm,一般0.12 mm左右,有四种产出形式:①自形晶嵌布磁铁矿周围的石英中;②镶嵌于磁铁矿的晶边 ,接触面平直,磁铁矿为自形晶,无交代现象;③呈滴状或自形晶包裹于磁铁矿中;④呈网脉状分布在脉石颗粒之间。产状形式表明磁黄铁矿与磁铁矿为共生矿物 。磁铁矿粒状 ,粒度0.05~0.31 mm,一般0.10 mm左右,大颗粒多为自形晶 ,粒度0.17~0.75 mm左右,为变斑晶。黄铁矿多呈单晶稀散排列呈条纹或与磁铁矿呈连晶,粒度变化大 ,细粒0.17 mm×0.11 mm,中粒0.12 mm×0.17 mm,粗粒0.66 mm×0.44 mm(骆辉等,1994)。矿石Au品位2.45×10-6 ,最高10.79×10-6。
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