礦石類型及其特征
1.礦石類型
阿希金礦床礦石按自然類型可分為氧化礦石和原生礦石兩大類。
(1)原生礦石
原生礦石多見於礦體垂深70 m以下地段,是礦床主體,占總礦石量的95%。根據礦石物質組合、結構構造等可分為石英脈型、蝕變巖型和角礫巖型三類。
石英脈型礦石:石英脈型礦石分布較普遍,約占礦床總礦石量的20%,主要由灰白色石英-玉髓脈和網脈、煙灰色石英-玉髓脈和網脈、網脈以及石英-金屬硫化物脈和石英-碳酸鹽脈等4個成礦階段形成之石英脈構成。灰白色石英-玉髓脈,質地細膩,有透明感,含金屬硫化物很少,常包裹有已粘土化的圍巖巖屑、巖粉白色斑點,普遍可見到瑪瑙狀的條帶或環帶狀構造,是主要成礦階段的礦石類型;煙灰色石英-玉髓脈,質地致密細膩,具半透明,脈體邊部常有金屬硫化物分布,有時穿插灰白色石英脈(Q1)的現象,是主要礦石類型之壹;石英-碳酸鹽脈,肉眼很少見有金屬硫化物分布,也有金礦化作用,該脈穿插灰白色石英脈和煙灰色石英脈;石英-金屬硫化物脈,有較多的金屬硫化物分布於其中,肉眼可見到石英-黃鐵礦脈穿插前期形成的石英脈,是重要成礦階段的礦石類型。該類礦石中主要金屬礦物為黃鐵礦、白鐵礦、毒砂和金礦物,其次為閃鋅礦、黝銅礦、黃銅礦、方鉛礦和菱鎂礦等;脈石礦物主要為石英,絹雲母、方解石和白雲石等少量,脈中常含有壹些已粘土化的圍巖巖屑、石英脈角礫等。
蝕變巖型礦石:此類礦石約占礦石總量的20%。主要分布於主礦體上盤及附近的裂隙系統中,乃由近礦圍巖(主要為石英角閃安山玢巖及安山-英安質角礫熔巖)經強烈矽化、絹雲母化和粘土化蝕變交代帶入礦質而成。礦化強弱與矽化交代作用強度及疊加石英細脈的存在與否有關,有時在該類礦石中有金屬硫化物細脈穿插其間。礦石的金屬礦物組成與石英脈型礦石基本相似,而脈石礦物則有明顯差別,以石英為主,絹雲母次之,碳酸鹽類礦物和斜長石少量。
角礫巖型礦石:此類礦石分布最廣,約占礦石總量的60%,基本上屬上述兩類礦石的改造類型,即前人的“角礫膠結型”。乃由先期形成之石英脈型或蝕變巖型礦石,經破碎呈角礫狀,後為石英網脈或矽質熱液膠結而成的礦石。根據原巖角礫成分所占比例的多寡,分別趨向石英脈型或蝕變巖型之構造礦石。嚴格的說應屬石英脈型和蝕變巖型之上的疊加類型礦石。
(2)氧化礦石
氧化礦石主要分布於礦區8~40線之間,約占礦石總量的不足5%。主要指氧化帶礦石,氧化帶垂深壹般為70 m,其上為氧化礦石,主要由氧化石英脈型、氧化角礫巖型和氧化蝕變巖型構成,包括古風化殼和近代風化殼礦石。近代風化作用是在古風化殼基礎上發生的,在礦石中很難分辨。古風化殼在礦區阿恰勒河組底部可以見到,不過已屬於不整合面型風化沈積礦床。
氧化石英脈型礦石中金屬礦物種類和含量很少,主要為褐鐵礦和黃鐵礦,與原生礦石相比較,硫化物大量減少,毒砂基本消失,金礦物主要為原生金,次生金很少;脈石礦物主要為石英,其他礦物很少。氧化蝕變巖型礦石礦物組分簡單,金屬礦物種類少,且含量低,主要金屬礦物為褐鐵礦,脈石礦物主要為石英,碳酸鹽礦物很少。
2.礦石的化學成分
(1)金礦石化學成分
阿希金礦礦石化學成分分析見表4-4。
表4-4 阿希礦區金礦石化學成分分析結果
從表4-4中可以看出,石英脈型金礦石SiO2含量高,為80%以上,Au(6.73×10-6)、Ag(13.08×10-6)含量也高,其他如Al2O3(1.85%~5.00%)、CaO(0.27%~0.58%)、K2O(0.43%~1.01%)含量相對偏低;而蝕變巖型金礦石SiO2含量少於70%,以富含Al2O3(12.22%~17.60%)、CaO(2.55%~3.31%)、K2O(4.01%~4.86%)為特征。
(2)礦石稀土組成
礦石的稀土成分列入表4-5。
從表4-5和圖4-13可以看出,蝕變巖型金礦石和賦礦圍巖中輕稀土明顯富集,屬輕稀土富集型,且稀土總量明顯高於石英脈型金礦石。蝕變巖型金礦石具Eu負異常,這可能與礦化蝕變作用(鈉化)有關。值得提出的是,蝕變巖型金礦石稀土總量高於賦礦圍巖,表明成礦作用初期稀土元素的帶入。石英脈型金礦石與蝕變巖型金礦石、賦礦圍巖相比較,稀土總量明顯偏低,特別是輕稀土含量更低,無明顯Eu異常。石英脈型金礦石的不同期石英脈稀土配分模式基本相同,表現為礦石的稀土總量發生了急劇虧損,REE分布形式更趨於復雜化,反映了其成礦過程要明顯復雜於成巖的過程,成礦物質來源與受控因素更趨於多源化和多因性。
3.礦石結構構造
阿希金礦金礦物粒度非常細小,分散且不均勻,肉眼難以識別。所以,礦石的結構構造是根據與金礦化關系密切的黃鐵礦等主要金屬礦物來確定的。
表4-5 阿希金礦礦石、巖石稀土含量(wB/10-6)、球粒隕石標準化及特征值
圖4-13 阿希金礦區礦石、賦礦巖石稀土元素配分模式圖
阿希金礦床礦石結構構造,盡管其形成作用不盡壹致,但總的看較為簡單,以半自形—他形顯微-細粒結構和細脈-浸染狀構造為主。按其成因以及與黃鐵礦等金屬礦物的關系,可進壹步分為由膠體和重結晶作用、熱液充填和交代作用、應力作用以及表生作用形成的4類礦石結構構造(表4-6)。在石英脈中常見隱晶質玉髓,具有低溫過飽和溶液結晶特點,交代結構比較常見,絕大多數金屬硫化物具有膠狀-變膠狀結構(指黃鐵礦、白鐵礦在較低溫低壓條件下從飽和溶液中凝結沈澱而成,或指褐鐵礦不具明顯形態特征的結構,或褐鐵礦膠體經脫水形成的結構)較為常見。碎裂結構少見,黃鐵礦、毒砂有碎裂現象,是成礦後構造應力作用的標誌。角礫狀構造最普遍,角礫大小相差很大,從幾厘米到1 mm及粉塵狀,角礫形態各樣,大都具棱角狀,角礫成分有安山玢巖、安山巖、英安巖(均已蝕變)和含金石英脈等,反映了成礦構造和含礦熱液充填交代的多期多階段性。
表生作用形成的構造類型以紅褐色粉末狀和角礫狀為主,由於原生礦石金屬硫化物很少,其表生構造並不常見,普遍具黃鉀鐵礬化和褐鐵礦化,使其呈黃褐色調,成為找礦的直接標誌。
4.礦石礦物組合
阿希金礦原生礦石的礦物組成基本壹致,僅含量上有所差別。現已發現礦物達40余種,其中有些礦物則屬原巖殘留的副礦物,如鋯石、榍石、尖晶石、金紅石、磷灰石等。總的看,基本為壹金屬硫化物型組合。
表4-6 阿希金礦礦石結構構造類型
金屬礦物有:黃鐵礦、白鐵礦、毒砂、磁黃鐵礦、低鐵閃鋅礦、銅閃鋅礦、閃鋅礦、黃銅礦、黝銅礦、銻黝銅礦、砷黝銅礦、斑銅礦、鋅銅礦、自然金、銀金礦、方鉛礦、硒鉛礦、深紅銀礦、硫鋅銀礦、硫銻銅銀礦、硫鋅礦、硒銀礦、磁鐵礦、赤鐵礦、白鉛礦、孔雀石、黃鐵鉀礬、軟錳礦、褐鐵礦、角銀礦等。
脈石礦物有:石英、玉髓、伊利水雲母、絹雲母、濁沸石、菱鐵礦、方解石、白雲石(鐵白雲石)、綠泥石、葉蠟石、明礬石、蒙脫石、高嶺石、冰長石、濁沸石、重晶石等。
茲將主要礦物特征簡述如下:
(1)金礦物
包括自然金和銀金礦兩種,以銀金礦為主。自然金多分布在氧化次生富集帶內,主要以不規則粒狀、渾圓狀、薄片狀產出,其次為棒狀、樹枝狀、毛發狀等,個別呈自形晶(圖版Ⅶ-6、8)。自然金粒度主要集中於0.001~0.064 mm間(表4-7),以顯微金為主,部分介於顯微金—中粒金之間。金礦物絕大多數呈晶隙金產出(約占95%),也有呈裂隙金與包體金等產出。晶隙金約80%產於石英晶粒間,也分布於黃鐵礦集合體晶粒間、白鐵礦-黃鐵礦集合體晶粒間和毒砂-白鐵礦-黃鐵礦等集合體晶粒間,以及這些金屬礦物集合體與石英集合體之間的晶粒間,是阿希金礦床中較常見的分布形式;包裹金在礦石中少量,僅占5%左右,但較常見,主要見於石英、黃鐵礦等礦物中;裂隙金在礦石中極少見到,其分布狀況有3種:壹是黃鐵絹英巖化階段生成的黃鐵礦礦物裂隙被金礦物充填交代;二是矽化階段生成的毒砂礦物裂隙被金礦物充填;三是在氧化礦石中次生金礦物充填於褐鐵礦裂隙中。
表4-7 阿希礦區金礦石中金礦物粒度統計結果(%)
金礦物經電子探針分析結果(表4-8)可以看出,金含量在84.26%~53.69%之間,銀含量變化在13.06%~44.98%,此外尚有多種微量元素(主要有 Fe、Mn、Cu、Cd、Sb、Te、As、Zn等),實際上屬含銀自然金和銀金礦。金礦物成色較低,是本礦床的又壹特點。金的成色在866~544之間,變化區間較大,其中以700~800者較多,約占53%。
(2)銀礦物及含銀礦物
本區發現銀礦物及含銀礦物計有硫銻銅銀礦、硒銀礦、角銀礦、硫銻銀礦、銀黝銅礦、含銀黝銅礦等數種。這些礦物都呈微粒,普遍分布在各期石英脈及其角礫巖型礦石中,尤以煙灰色石英脈、石英-碳酸鹽脈及其角礫巖型礦石中更為常見,有時在壹個光片中可以見到10余粒銀礦物。
銀及含銀礦物的電子探針分析結果列入表4-9,可見,該區銀礦物化學成分很復雜,除主要元素銀外,尚含有Cu、Sb、S、Fe、As、Zn、Te、Au、Co、Ni等雜質,而且有的含量很高,如Cu可高達7.22%、S達16.93%、Sb達20.71%。
從表4-9可以看出,自然銀礦物含銀86.15%,尚含有較多的硫、銅、銻等雜質,其中硫、銻在銀礦物中可能以輝銻礦的微細機械包體存在。自然銀呈不規則粒狀、片狀等產於灰白色、煙灰色石英脈中,與銀黝銅礦、銀金礦、方鉛礦、閃鋅礦等***生,粒度0.05~0.005 mm;硫銻銀礦呈灰白帶綠色或藍綠色,非均質性較為明顯,有時可見到暗紫紅色內反射色,與金礦物、毒砂、黃鐵礦、方鉛礦***生,粒度為0.001~0.03 mm,在礦物中Ag、S、Sb含量較高;硫銻銅銀礦礦呈灰白微帶綠色,主要產於灰白色、煙灰色石英脈和石英-碳酸鹽脈中,與微粒黃鐵礦、銀金礦、銀黝銅礦等***生;角銀礦呈暗灰微帶綠色,呈自形立方體,粒度0.56~0.68 mm,鏡下為深灰色,具均質性,內反射明顯,常見於氧化礦石中;硒銀礦呈他形粒狀,粒度0.12 mm×0.12 mm。礦物鐵黑色,金屬光澤。X射線能譜分析結果:Se37.72%,Ag66.28%。
表4-8 阿希礦區不同類型金礦石中金礦物電子探針分析結果
表4-9 阿希金礦區銀和含銀礦物電子探針分析結果
(3)黃鐵礦
與金礦化關系較為密切的黃鐵礦晶形主要為五角十二面體,立方體、八面體、八面體與五角十二面體聚形和立方體與五角十二面體聚形很少,自形五角十二面體黃鐵礦在光片中表現為六邊形截面。黃鐵礦常與白鐵礦、毒砂等壹起呈聚粒狀、片狀、葉片狀、草束狀、令箭狀和纖維狀等集合體產出,有時黃鐵礦呈放射球粒狀和空心放射球粒狀等膠狀結構。黃鐵礦分布不均勻,粒度較細,常呈星點浸染狀和稀疏浸染狀分布於石英脈型礦石和蝕變巖型礦石中,部分呈細脈浸染狀、脈狀和不規則狀致密塊狀集合體。與黃鐵礦***生的礦物為白鐵礦、毒砂、黃銅礦、閃鋅礦、黝銅礦、方鉛礦、銀金礦、含銀自然金、硫銻銅銀礦、深紅銀礦、硒鉛礦和硒銀礦等。黃鐵礦晶粒中環帶結構普遍,主要由含不等量的As引起。個別黃鐵礦與白鐵礦、毒砂有浮生現象。黃鐵礦與金的關系較為密切,尤其是五角十二面體黃鐵礦,金礦物常分布於黃鐵礦晶粒間、晶粒邊部和包裹於晶粒中。由於構造應力作用,部分黃鐵礦有碎裂現象。
表4-10為不同時代含金石英脈中黃鐵礦的化學成分分析結果,從中可以看出,黃鐵礦的主要化學成分S、Fe與標準的黃鐵礦(S=53.45%,Fe=46.55%)比較,均為貧S和貧Fe的黃鐵礦。貧S是由As以類質同象取代S進入黃鐵礦晶格中造成的,由於As在黃鐵礦中含量不均勻而常呈環帶狀。貧Fe現象主要是Co、Ni、Cu、Zn等以類質同象取代Fe的位置造成的,這是低溫熱液形成的黃鐵礦普遍存在的現象。在表生條件下,黃鐵礦常變為褐鐵礦,少數變為白鐵礦。
表4-10 阿希金礦區不同類型含金石英脈中黃鐵礦化學成分對比表
(4)白鐵礦
呈柱狀、柱粒狀和纖狀,主要為他形晶,自形和半自形少,常與黃鐵礦、毒砂壹起呈片狀、葉片狀、草束狀、令箭狀、纖狀和冰花狀等集合體產出(圖版Ⅵ-4、5、7、8),粒度細小,多在0.008~0.1 mm之間。白鐵礦和黃鐵礦等金屬礦物壹起呈星散浸染狀分布於石英脈型礦石和蝕變巖型礦石中,與金礦化關系較為密切,少量的金礦物分布於白鐵礦邊部或集合體中,但無包裹金的現象。白鐵礦聚片雙晶常見,有時與黃鐵礦形成定向連晶。白鐵礦常有破碎和被較晚期形成的黃鐵礦和閃鋅礦等穿切現象,但無明顯交代。在表生條件下,存在被褐鐵礦交代現象。
(5)毒砂
多為自形 半自形,他形晶少,呈柱狀、柱粒狀、板狀和粒狀等,部分與黃鐵礦和白鐵礦壹起,呈片狀、葉片狀和令箭狀集合體(圖版Ⅵ 6)。結晶較晚,分布於其他礦物集合體邊部。粒度細小,多在0.008~0.05 mm之間。毒砂在礦石中呈星點浸染狀分布,分布很不均勻,其化學成分列於表4 11。從表4 11 中可見,毒砂Sb含量高,為1.02%~1.08%,且其含量比較穩定,Au含量高於黃鐵礦的Au含量。礦區內的毒砂以富硫貧砷為特征,這可能是Sb置換As引起的。
表4 11 阿希金礦區金礦石中毒砂電子探針分析結果
(6)石英
金礦石的主要組成部分,是重要的載金礦物之壹。石英呈他形細-微粒狀,粒度在0.01~0.05 mm之間,常見有玉髓狀或瑪瑙紋狀變膠狀結構。與其***生的金屬礦物主要有黃鐵礦、白鐵礦、毒砂和金礦物等。金屬礦物粒度細小,分布不均勻,含量為0.5%~2.5%。個別石英晶粒稍粗,多在0.05~0.50 mm之間,晶粒自形程度也略高,部分呈半自形晶,呈脈狀充填交代於前期石英中和蝕變英安巖中,對金礦化具有加富作用。從表4-12、表4-13可見,阿希礦區含金石英脈中石英的晶胞參數較為接近,變化範圍不大。阿希金礦床含金石英脈中石英晶胞參數普遍大於團結溝、夾皮溝金礦含金石英脈中石英晶胞參數,反映了阿希金礦床石英中含雜質元素較多(表4-13),同時也反映了低溫條件下形成的石英,由於結晶作用快而易於捕獲較多的雜質。
表4-12 阿希金礦區石英晶胞參數對比
表4-13 阿希礦區石英脈中石英電子探針分析結果
(7)冰長石
與金礦成礦密切相關的標型礦物,見於阿希金礦北段鉆孔中,黃鐵絹英巖化晚期階段,斜長石斑晶被冰長石代替,基質中的冰長石呈粒狀或柱粒狀與石英在壹起(圖版Ⅵ-1、2、3)。冰長石無色透明,2V較小,負光性。電子探針分析(%):SiO2 61.66,Al2O3 18.87,K2O 19.20,Na2O 0.14,FeO 0.09,Cr2O3 0.04,TiO2 0.02。X射線衍射分析:6.507(31,020),3.780(75,130),3.463(49,112),3.231(100,002),2.991(57,131),2.889(66,022),2.763(23,132),2.567(33,241),2.165(31,060),b0=1.299(nm)。
5.成礦階段及礦物生成順序
阿希金礦的成礦作用過程可以大致劃分為火山期後熱液期和表生期。
前者根據礦石中礦物的***生組合、產出特征及其相互關系,可以進壹步劃分為4個成礦階段,分別命名為灰白色石英脈階段(Q1-Si),煙灰色石英脈階段(Q2-Si),灰白色石英-硫化物階段(Q3-Py),石英-碳酸鹽階段(Q4-Cal)。
第壹階段所形成的石英脈(Q1-Si)為灰白色致密塊狀,穿插和膠結安山玢巖角礫,鏡下見有玉髓狀條紋或環帶,可見金屬硫化物呈雲霧狀存在其中(圖版Ⅴ-4);
第二階段所形成的石英脈(Q2-Si)(圖版Ⅴ-5)也是由微粒石英、玉髓組成,呈煙灰色致密塊狀,穿插膠結第壹階段之灰白色石英角礫,鏡下常見玉髓條帶、環帶,金屬硫化物呈自形、半自形分散於其中,與灰白色石英相比,微量元素As、Sb、Sr、Ba含量較高;
第三階段石英-硫化物(Q3-Py)形成階段石英呈灰白色,與細粒深色黃鐵礦、氈狀白鐵礦***生,呈細脈狀穿插並膠結先期石英脈型礦石角礫(圖版Ⅴ-6);
第四階段石英與碳酸鹽礦物壹起構成石英-碳酸鹽脈(Q4-Cal),多呈膠結物或細脈產出(圖版Ⅴ-7)。
上述4個成礦階段是同壹成礦期、同壹含礦熱液系統的火山期後成礦作用的不同階段產物。由於整個成礦作用過程的物理化學條件基本相同,所以各階段形成的礦物組合也是基本相同的或相似。每壹成礦階段中,石英、黃鐵礦、白鐵礦、毒砂和金礦物等先後晶出,成礦環境為低溫,有壹系列低溫礦物生成,同時,金礦化隨之減弱至結束。石英-碳酸鹽階段是火山期後熱液活動的結束階段,生成的礦物除石英和碳酸鹽外,尚有少量的黃鐵礦等金屬硫化物礦物,金礦物已見不到。
表生期成礦作用相對簡單且對礦床的主體影響不大。由於氧化淋濾作用,有壹系列褐鐵礦、赤鐵礦和銅的次生礦物生成,同時也促成金的次生富集,出現地表礦體局部金品位增高等現象。
阿希金礦各階段主要礦物生成順序列入表4-14中。
表4-14 阿希金礦成礦階段及礦物生成順序