高级变质绿岩带中金矿床

高级变质绿岩带中的脉型金矿床以产于遵化绿岩带中的金厂峪金矿床和产在张宣绿岩带的小营盘金矿床规模最大，辽西绿岩带中的红花沟金矿床也属此类。

（一）金厂峪金矿床

1.矿床地质背景

金厂峪金矿床（图2-8）产于遵化高级变质绿岩带中。绿岩带的表壳岩呈包体状产于TTG岩系中，岩石主要为透辉斜长角闪岩、斜长角闪岩、黑云斜长变粒岩，夹有磁铁石英岩、大理岩等。

图2-8　迁西金厂峪金矿田地质图（据孙大中等，1989）

1—第四系；2—斜长角闪岩和角闪花岗片麻岩；3—辉石麻粒岩和黑云紫苏花岗岩；4—片理化斜长角闪岩；5—含金复脉矿带；6—岩脉；7—矿带编号；8—磁铁石英岩；9—地质界线；10—实（推）测断层；11—村镇

矿区内的岩浆侵入活动非常强烈，大致可分两个世代。早期为太古宙至古元古代，先后有紫苏花岗岩系、辉长岩-闪长岩、英云闪长岩-奥长花岗岩形成，与其相伴的有大量的基性、超基性岩脉产出，稍晚些时候还有石英钠长斑岩和煌斑岩的形成。第二期为中生代，形成了大量的中酸性侵入体，如在矿区西部和北部的青山口和贾家山岩体，与其伴生有大量中酸性的岩脉。

构造变形以韧性剪切变形最为特征。矿区内的剪切带总体呈北东走向，倾向北西，倾角较陡，延伸长达15km以上。该剪切带不是单一的线形带，而是围绕规模不等的斜长角闪岩透镜体发育的交织状或网络状韧性剪切带（何永年，1992）。剪切带宏观上表现为发育强化的叶理、拉伸线理、“a”型褶皱和鞘褶皱等褶皱形态。显微构造发育石英的核-幔构造、S-C组构、不对称残斑、鱼形体，以及刚性矿物的拉断、拉错和亚晶粒构造等。剪切带内岩石发育退变质作用，退变为绿泥片岩组合，即石英＋钠长石＋绢云母＋绿泥石。

2.矿体的产出特征

金厂峪金矿床分布于长6km，宽1km的北北东向狭长地带，自南向北划分桑家峪、金厂峪和黑石峪三个矿段，其中金厂峪矿段集中了几乎全部工业矿体，该矿段自西向东依次分为0、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ号六个矿带，每个矿带又有若干个矿化体所组成，其中Ⅱ、Ⅲ和V号矿带矿化较好，尤以Ⅱ号矿带工业矿体最多，矿化最好。

金厂峪矿床各矿带总体展布方向与韧性剪切带一致，为北东25°～30°，倾向有SE向和NW向两种，倾角40°～70°。就单个矿体而言，其产状比较复杂，矿体走向有三组，即0°组、20。组和600组，空间上多呈雁行排列。矿体分支、复合、膨胀、收缩现象明显。矿体规模相差悬殊，最大者长达900m，宽30m，小者长仅数米，宽数厘米，一般长50～100m，宽1～6m，单个矿体延深可达300m。矿体形态复杂，常见有脉状、透镜状、扁豆状、褶曲状和不规则状（图2-9）。

图2-9　金厂峪金矿田矿体形态

a—314坑道平面图；b—金厂峪矿区矿体形态图（据杨连生、高德玉，1985）

1—脉带界线；2—矿体；3—断层线；4—矿带号

矿化有两种类型，一为细脉浸染型，另一为石英大脉型。细脉浸染型矿体由石英细脉、钠长石细脉和石英钠长岩细脉等组成的细脉带及夹在其中的蚀变片糜岩共同组成（前人称“复脉”带），黄铁矿呈细脉或浸染状分布于脉体和片糜岩中，矿化与围岩界线不易区别，矿石品位一般较低，但分布面积大，矿体厚，因此，是一种重要的矿化类型，形成于韧性剪带的早期。石英大脉型矿体长达数百米，宽数米到数十米，形成在由韧性剪切向脆性转化并以脆性为主的阶段，所以矿体多呈脉状沿片理或斜交片理分布，在空间上常与细脉浸染型矿化叠加在一起，形成厚大而富的工业矿体，这是金厂峪金矿的主体。

3.矿石的矿物组成

金属矿物以黄铁矿为主，其次为方铅矿、黄铜矿、闪锌矿、辉铜矿、辉钼矿、磁黄铁矿、斑铜矿等，含金矿物有自然金、银金矿、碲金矿和辉银矿等，非金属矿物有石英、钠长石、绢云母、绿泥石、铁白云石等。几种主要矿物特征如下：

（1）黄铁矿：大致可区分四个世代，第一世代为黄白色，粗粒自形晶，呈团块状分布于石英脉中，与早期石英同时生成；第二世代为浅黄铜色，中粗-中细粒自形-半自形立方体，呈细脉状或浸染状分布于石英脉中，部分沿片糜岩的片理分布，这个世代的黄铁矿分布最广，占黄铁矿总量的70%，其形成晚于石英脉体；第三世代为铜黄色和深黄色，细粒-粉末状，它形，呈细小脉体沿石英细裂隙充填或沿片糜岩的片理贯入；第四世代为黄色，它形，常与方铅矿、闪锌矿、黄铜矿等硫化物共生，呈显微细脉或网脉状，沿早期黄铁矿晶隙、裂隙及石英细小裂隙分布。

黄铁矿单矿物分析结果表明，其含金普遍较高，为（4.23～1215）×10^-6，其中以第三世代最高。此外尚含微量元素Cu、Pb、Zn、As、Sb、Bi、Se、Te、Co、Ni等，其w（Au）/w（Ag）值＞1,w（Co）/w（Ni）值0.21～0.8,w（Se）/w（Te）值＜1，同时有相对较高的As、Sb、Bi含量，说明黄铁矿形成在中高温条件下，有别岩浆热液金矿床。黄铁矿的热电系数（α值），复脉中变形黄铁矿为-79.4μV/℃，复脉中强烈变形的黄铁矿为-90.8μV/℃，均为负值，属N型电子导电（杨振升等，1991），反映其形成环境为低硫逸度，有别于大多为混合型的岩浆热液矿床。

（2）石英：石英有四种产状：①与绢云母、绿泥石、钠长石和铁白云石组成片糜岩；②与钠长石一起构成石英钠长石细脉群；③独立的细小脉体；④透镜状石英大脉。石英具多期形成的特点，可分为四期，分别与矿化阶段相对应。

石英中除含SiO₂外，尚有少量的Na₂O和Al₂O₃，此外还含Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Bi、Hg、Mo等微量元素。Au与As、Sb、Bi、Hg等元素呈正相关关系。

大脉型矿石中石英的热发光曲线具有单峰式和双峰式两类，并以高温的单峰式为主，其形态均较开阔，高温峰的温度在230～265℃，多数样品大于240℃，低温峰的温度为175～200℃。细脉浸染型矿石中石英的热发光曲线为三峰式，其温度分别为198℃、245℃、263℃（杨振升，1991）。一般来说石英热发光峰出现所需加热的温度越高，代表石英形成时代越老、深度越大，并经受后期地质作用改造越深。金厂峪金矿床的石英大致属于此类。

（3）金矿物：金矿物主要为含银自然金和自然金两种，前者占70%，后者占30%。矿床中可见金较少，即使在含金极高的黄铁矿中（含金最高，1014×10^-6）也很少发现明金，所以前人（杨振升等1991）推测可能存在超显微金和离子晶格金。可见金的粒度为0.05～0.005mm。根据各矿物中金含量的分析，金的载体矿物主要为黄铁矿和石英，其次为方铅矿和褐铁矿。金的成色较高，平均为930，最高可达999，这与世界大多数前寒武金矿床相似，推测其矿床形成时代较老。

4.成矿阶段

成矿分四个阶段：

第一阶段--早期石英脉阶段，乳白色石英脉充填于片糜岩和糜棱岩中，伴有强烈绢云母化和绿泥石化，含硫化物等金属矿物少，含金低。

第二阶段--石英-钠长石脉阶段，由肉红色钠长石脉和石英脉组成，含有中-粗粒黄铁矿，为早期金矿化。

第三阶段--石英-硫化物阶段，由烟灰色石英脉与粉末状黄铁矿及其他金属硫化物组成细脉，穿切早期石英脉和蚀变片糜岩，是金的主要成矿阶段。

第四阶段--石英-碳酸盐阶段，穿切以上阶段的石英脉，含金甚微。

5.围岩蚀变

矿区围岩蚀变强烈，类型较多，蚀变矿物组合复杂。蚀变早期阶段，产生有钾化、钠化、碳酸盐化及硅化，蚀变矿物组合为绢云母＋绿泥石＋石英＋钠长石＋铁白云石，并组成绢云片糜岩、绿泥片糜岩、石英钠长石脉，伴有弱黄铁矿化。与此期蚀变伴生有细脉浸染型矿化。此期蚀变具有一定分带性，从脉体为中心向外逐渐为：绢云片糜岩-绢云、绿泥片糜岩-绿泥片糜岩-未蚀变围岩。

与主成矿期石英大脉型矿化伴生的蚀变类型主要为硅化、绢云母化、钠长石化和碳酸盐化。蚀变矿物组合，石英＋绢云母＋钠长石＋绿泥石＋铁白云石，主要沿石英脉两侧数米内分布，蚀变分带为石英脉-绢云母化-绿泥石化-弱绿泥石化-未蚀变围岩，而硅化、黄铁矿化、碳酸盐化叠加在各带之上。

（二）小营盘金矿床

1.矿床地质背景

小营盘金矿床分布在张宣高级变质绿岩带中，矿区内出露两套岩石组合：一套为含石榴石斜长麻粒岩夹角闪二辉麻粒岩、角闪斜长片麻岩和磁铁石英岩等；另一套主要是斜长角闪岩、角闪斜长变粒岩、辉石麻粒岩和角闪透辉麻粒岩。含金石英脉产于两组岩石的界面。这二套岩石组合均经受了麻粒岩相和角闪岩相变质作用，同时又经历了后期退变质作用。如辉石周边的角闪石化，透辉石及紫苏辉石的阳起石化，阳起石周边的绿泥石化，角闪石的绿泥石化、斜长石绿帘石和绢云母化。见绿泥石呈细网脉状沿角闪石的微裂隙分布，角闪石等呈辉石的假象。因此可以推断，退变质作用至少有两期，第一期为角闪岩相退变质作用，第二期为绿片岩相退变质作用。

矿区内无大的岩体，距北部10km有巨大的水泉沟-大南山偏碱性杂岩体；6km左右有燕山期谷嘴子巨斑状花岗岩。区内脉岩发育，主要有辉绿岩（含金10×10^-9）、闪长玢岩（含金2.2×10^-9）、伟晶岩（含金8×10^-9）、石英斑岩（含金1.2×10^-9）和煌斑岩（含金9.8×10^-9）等，其形成顺序是辉绿岩→伟晶岩→闪长玢岩→石英斑岩→煌斑岩，同位素年龄多为242～380Ma，个别为971Ma。

青边口-小营盘逆冲推覆剪切带是小营盘金矿的控矿构造。这是一条低角度的韧-脆性逆冲推覆剪切带，其根部在烟筒山-西葛峪以南，为隐伏型，中间带在青边口和小营盘一带。推覆构造为叠瓦扇形，具前展式特点，为后缘逆冲推覆断层系。该逆冲推覆的外来系统为西葛峪-水地庄麻粒岩地体，原地系统为小营盘-水晶屯变质杂岩带，在低角度的逆冲推覆作用下，前者推覆在小营盘-水晶屯构造变质杂岩带中的表壳岩之上。根据剪切带牵引和运动线理（a,175∠13°），判断该剪切带由南向北逆冲，其走向为近东西向，总体向南倾，倾角4°～17°。

该剪切带初期为韧性逆冲推覆构造，后期由韧性转变为韧-脆性变形，并以脆性为主，叠加在早期韧性逆冲推覆剪切带之上，它控制了小营盘金矿的空间展布。具体部位是西起虎叫沟（后被南北向断裂所截），东至正沟东侧，南面为12号断层抬起剥蚀，北至黑土沟一带，东西长3.5km，南北宽3km，西段倾向南东，东段倾向南西，中段倾向南、倾角10°左右，总体成为波状曲面。

推覆剪切带普遍发育构造碎裂岩，少部分为变晶糜棱岩和糜棱岩（西望山-周顶屯-葛峪堡一带）等，含金石英脉在剪切带中呈透镜体，有的显示勾状褶曲，表明含金石英脉贯入后剪切带仍有活动。上述同构造的糜棱岩和碎裂岩被含矿热液交代后，在含金石英脉的顶底板（局部）及裂隙交汇处，形成含金较高的蚀变岩型矿石。

2.矿床的产出特征

图2-10　宣化县小营盘金矿区地质略图（据宋瑞先等，1994）

1—第四系；2—太古宇桑干岩群涧沟河岩组；3—桑干岩群化家营岩组；4—含金石英脉；5—蚀变岩带；6—蚀变岩型矿脉；7—正断层及编号；8—逆断层及编号

矿区内出露有石英脉30余条（图2-10），多数零星出露的含金石英脉在深部实属同一条矿脉带，它严格受韧-脆性逆冲推覆剪切构造所控制。主脉带产状为北东46°，倾向南东，倾角平缓。延长3000m，延深3700～4000m，全部位于侵蚀基准面之上。如此大的规模和平缓的产状，在国内比较罕见。含金主脉带由石英脉、钾长石英脉、钾化带以及绢云母化、碳酸盐化岩石和构造面组成。主脉带有55个矿体，单个矿体呈似层状、透镜状和扁豆状，矿体顺层或斜切层理，分支复合现象明显，显示了后期贯入的特点。最大矿体长、宽均达1300～1400m，最小的矿体仅长40m，矿体厚0.17～3.73m，平均1.55m，厚度变化系数为94.2%。

3.矿石矿物组成

矿石的金属矿物主要有黄铁矿、方铅矿、黄铜矿、斑铜矿、闪锌矿及少量的碲铅矿和镜铁矿，金银矿物主要有自然金、银金矿和金的碲化物，非金属矿物有石英、长石、方解石、重晶石、阳起石、绿泥石、绢云母等。

（1）黄铁矿：黄铁矿呈星散状、浸染状、团块状和细脉状分布。星散状和浸染状黄铁矿形态规则，一般呈立方体和五角十二面体，且粒度粗大，可达数毫米。团块状黄铁矿一般为它形或半自形，粒度较细从十分之几到千分之几毫米。黄铁矿有三个世代：第一世代为浸染状自形粒状黄铁矿，呈黄白色粗晶状嵌布于乳白色石英或蚀变岩中，含金低，一般为（1～17）×10^-6。第二世代为团块状和细脉状它形粒状黄铁矿，呈浅铜黄色-黄绿色，嵌布于烟灰色石英或蚀变岩中，含金较高，可达（59～267.22）×10^-6。第三世代为细粒浸染状黄铁矿，呈细脉状和浸染状散布于碳酸盐和玉髓中或蚀变岩中。

黄铁矿中微量元素除金、银外，尚含有不定量的钴、镍、铅、锌、铜、锶、碲，w（Co）/w（Ni）值小于1，区别于岩浆热液矿床，w（Se）/w（Te）值为0.04～1.42,w（S）/w（Se）值达524200，同样有别于岩浆热液金矿床，w（Au）/w（Ag）值变化大，早期黄铁矿w（Au）/w（Ag）值为0.18～0.48，晚期值大（0.73～1.51），反映了金银地球化学演化的总趋势。

表2-17　黄铁矿的晶体结构特征

注：天津地矿所实验室测定，测试条件：衍射谱线阳极，FeKa滤波片Mn，管压40kV，暂流300mA，胡小蝶等，1990。

对不同含金量的黄铁矿进行晶胞测定表明（表2-17），黄铁矿无论形成早晚，结晶粗细，其晶胞参数几乎一致（5.4191×10^-10m），与含金量的多少无关，表明金不可能以类质同象进入黄铁矿的晶格中去。但本区黄铁矿的晶胞参数均高于黄铁矿的标准晶胞参数，推测可能有少量杂质元素钴、镍、锶、碲等混入矿物晶格所致。黄铁矿的热电系数为-295.551μV/℃，其导电类型为N型，反映其形成环境为低硫浓度。

（2）石英：石英形成于三个世代：第一世代是钾长石石英脉中的石英；第二世代是含金硫化物石英脉中的石英；第三世代是褐铁矿、碳酸盐玉髓石英脉中的石英。第一、二世代石英的形态主要有块状、晶簇状、角砾状，第三世代为葡萄状和肾状。形态的转变，表明成矿逐渐向低温胶体溶液过渡。在强烈的剪切作用下，石英发生了强烈变形，如强烈破碎、定向拉长甚至拔丝状，导致石英脉体的透镜化、石英细脉的揉皱等，在显微结构上，表现波状消光、光性改变、变形条带、亚晶粒结构、石英的锯齿边结构等。

石英中SiO₂含量为99.35%～98.70%，此外尚有少量的Al₂O₃、Na₂O、K₂O、LiO、MnO（表2-18）。在硅氧四面体中，Al可代替Si，其晶格缺欠需要Na、K、Li来补偿才能达到平衡，但矿床石英中Na、K、Li含量不太高，这一补偿量不太高，反映石英碱质浓度不高，说明石英是在弱碱性条件下形成的。

表2-18　石英常量元素、晶胞参数及相变特征

天津地矿所化验室、X光室分析及计算，据胡小蝶等，1990。

石英中的微量元素含量甚低（表2-19），只有烟灰色石英的Au较高，为16.20×10^-6，微量元素也较高。石英的烟灰色是由于含有较多的杂质元素和微细金属硫化物呈云雾状散布其中所致，此外，还有大量以CO₂和H₂O为主要成分的气液包裹体及少量炭质均可起到染色作用。烟灰状石英在含金石英脉中呈不均匀分布，与乳白色石英无明显的穿插关系，反映了成矿溶液原始成分的不均匀性和成矿条件的急剧变化，在成矿溶液尚未达到均一化条件下，二氧化硅迅速结晶而出。

表2-19　石英中微量元素

石英的晶胞参数a为（4.9052～5.1967）×10^-10m,c为（5.3904～5.4486）×10^-10m，与天然的平均晶胞参数a₀=（4.9029±0.00003）×10^-10m和c₀=（5.3936±0.00003）×10^-10m相比，晶胞棱长a和c都有增大，这可能与补偿离子（Na、K、Li）甚至Au的类质同象进入石英晶格有关，故石英的晶胞参数有可能成为指示含金脉的标志。

石英具有两个特征的红外光谱波数范围3400～3800cm^-1区吸收带和2332cm^-1吸收带。这是分子吸收带分布区，由OH的波动引起。而OH与碱金属有关，推测红外光谱吸收带由于石英晶格中水和包裹体中的水造成。2330cm^-1吸收带可能与包裹体中CO₂成分有关，富矿石中CO₂含量较高，故间接地利用石英的红外光谱特征区分富矿石英及无矿石英。

（3）金矿物：金矿物主要为自然金和银金矿，微量的碲金矿和针碲金矿。金矿物为不规则状、乳滴状、片状、月牙状和弯钩状等，粒度0.01～0.05mm。金的成色为761～933，平均为875。主要载金矿物为黄铁矿、石英和方铅矿、黄铜矿，赋存状态有三种：包体金、晶隙金和裂隙金。

4.成矿阶段

根据矿石矿物组合，矿脉交叉关系，可将热液成矿作用划分为三个成矿阶段：早期为钾长石石英脉阶段，金矿化不明显；中期为含金多金属硫化物石英脉阶段，是成矿的主要阶段，形成致密块状的石英，并伴随较多的硫化物；晚期为碳酸盐、重晶石、玉髓脉阶段，胶结前两阶段石英脉的角砾，形成典型的角砾状石英脉。

5.围岩蚀变

围岩蚀变主要有钾长石化、硅化、绢云母化、碳酸盐化、黄铁矿化，其次有绿泥石化、绿帘石化、阳起石化和高岭土化。

与成矿阶段对应，早期主要为钾化、硅化、绢云母化、绿泥石化，并有弱的黄铁矿化。中期主要有硅化、黄铁矿化、绢云母化、绿泥石化，伴随少量碳酸盐化。这些蚀变沿石英脉体两侧呈线型分布，具有分带性，由脉体中心向外逐渐为硅化-黄铁矿化-绢云母化-绿泥石化-碳酸盐化。晚期表现为强烈的碳酸盐化（铁白云石化）、弱硅化、绢云母化。由于各期蚀变作用相互叠加，矿床的总体蚀变分带性不太明显。

蚀变带与含金石英脉的厚度呈正消长关系。石英脉下盘蚀变岩厚度大，而且较上盘含金高，局部达到可采品位，组成蚀变岩型金矿体。