1.1.1 构造

矿区总体构造线方向310° , 由一系列线状褶皱和断裂组成基本构造格架, 与区域构造线方向一致, 与成矿关系密切, 应为印支期挤压造山的产物^{[1, 2, 3, 4, 5]}(图1)。

图1

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	图1 陕西双王金矿床地质简要[4]1— 九里坪组; 2— 星红铺组; 3— 古道岭组; 4— 王家楞组; 5— 二长花岗岩; 6— 石英二长闪长岩; 7— 花岗斑岩脉; 8— 中、基性岩脉; 9— 角岩带; 10— 角砾岩带部分为矿体; 11— 产状; 12— 断层; 13— 铜矿点; 14— 黄铁矿点; 15— 铅锌矿点; 16— 磁铁矿点; 17— 地名; 18— 剖面线

1) 褶皱。本区主要褶皱为狮子岭(西坝— 松坪)复式背斜, 其核部为王家楞组(D₁w), 两翼依次出露古道岭组(D₂g)、星红铺组(D₃x)及九里坪组(D₃j), 南翼因西坝岩体侵入严重缺失。西坝背斜北翼发育银硐沟次级褶皱, 其核部为古道岭组, 向上(北)为星红铺组, 连续性较好。背斜受王家楞断层的破坏, 南翼基本缺失, 北翼地层产状较陡, 含金角砾岩带即赋存于该背斜北翼的星红铺组中。在银硐沟背斜之上还叠加有一组轴向近南北的更次级褶皱, 并使双王含金角砾岩带西端(Ⅰ 号角砾岩体)产状发生改变, 致使角砾岩体向北东方向伸展。

2) 断裂。区内北西向断层包括王家楞断层和修石崖断层, 两者均为地层边界断裂, 双王含金角砾岩带限定于两个断层之间。区内规模较大的北东向断层有F2、F3、F4三条, 断层东盘均相对向北东移动, 其中由于F3断层的破坏作用, 使东盘的角砾岩体向北东推移了近700 m; F4断层为东盘下降的斜向正断层, 并向南向东滑动, 使KT8矿体的东延部分完全隐伏(图1)。

1.1.2 赋矿层位

区内地层出露较全, 为一套泥盆系浅变质岩, 原岩为浅海相细碎屑岩— 碳酸盐岩系^[1]。地层由老至新为:下泥盆统王家楞组、中泥盆统古道岭组和上泥盆统星红铺组及九里坪组, 其中星红铺组为赋矿地层, 分上、下两个亚组, 下亚组主要为一套薄— 微薄层状(钙质)粉砂岩、粉砂质绢云板岩互层的类复理石沉积; 上亚组则以含生物碎屑的厚层状灰岩、薄层状泥质灰岩、绢云绿泥板岩为主, 间夹斑点状板岩的岩性组合为特征。

1.1.3 岩浆岩

西坝岩体是矿区内出露的一个主要岩浆岩侵入体, 系多期岩浆活动结果, 早期石英二长闪长岩(γ δ )、晚期二长花岗岩(γ )均为印支期产物, 均形成于双王金矿之前, 北距双王含金角砾岩带1~3 km, 岩体总体沿西坝背斜轴部出露, 区内被侵入的地层层位有王家楞组、古道岭组、星红铺组及九里坪组。此外区内尚可见一些规模不大的花岗斑岩脉和煌斑岩脉, 属燕山期产物, 形成于成矿之后^{[1, 4]}。

角砾岩断续分布在北西走向的南北两个带中, 其中南带位于王家楞以北的板桥至太白河镇王家庄之间, 全长11.2 km, 赋存于钠长岩中。北带距南带约1 km, 产在变质砂岩中, 目前仅发现3个不连续的透镜状角砾岩体, 其中西部2个, 东部1个, 角砾成分为变质砂岩^[4](图1)。

1.2.1 角砾特征

角砾成分多样, 主要为钠长岩、钠长石化岩石、粉砂质绢云母板岩、变质粉砂岩、粉砂岩, 还有少量大理岩和结晶灰岩。在空间分布上, 矿区西部以大理岩、砂岩角砾为主, 中部及东部则以钠长岩角砾为主。

角砾块度具有一定的过渡性。角砾岩体顶端部和深部的角砾块度一般较大, 中间部位的角砾块度小。从角砾岩体中心到上下盘围岩, 角砾块度明显从细角砾逐渐过渡到碎裂状围岩(有时为巨角砾), 再到正常围岩。

另外, 角砾大小与金品位关系密切。角砾越大, 胶结物越少, 含金越差; 相反角砾越小, 胶结物越多, 含金越好。

1.2.2 胶结物特征

角砾岩中的胶结物为多阶段热液活动的产物, 以铁白云石为主, 其次为钠长石、石英、方解石、黄铁矿等, 在空间分布上, 南带角砾岩西部及北带角砾岩以方解石胶结为主, 南带角砾岩东部以钠长石、石英、铁白云石、黄铁矿为主(图2)。

图2

	Figure Option '>ViewDownloadNew Window
'>	图2 双王金矿床含金角砾岩成分、胶结物类型、角砾岩类型对比示意[4]a— 各角砾岩体的角砾成分, 其中Ⅰ — 碳酸盐岩, Ⅱ — 钠长岩, Ⅲ 、Ⅳ 、Ⅴ 、Ⅵ — 钠长岩、砂板岩; b— 各角砾岩体的胶结物类型, 其中Ank— 含铁白云石, Cal— 方解石, Q— 石英, Py— 黄铁矿, Ab— 钠长石, Gy— 硬石膏; c— A'— A″剖面综合示意; 1— 角砾成分、角砾岩体及编号, 2— 断层, 3— 矿(化)体及编号, 4— 第四系及围岩, 5— 不同胶结类型在剖面上的界限、勘探线及编号

另外, 胶结物含量在不同的地段有所区别, 总体上, 单个角砾岩体从中间向东西两侧及上下盘方向, 含量逐渐降低, 分布特征与角砾大小密切相关。其中胶结物含量, 尤其是黄铁矿的含量对金含量具一定的控制作用。

据王国富^[4]观点, 双王金矿是多阶段热液作用的产物, 并根据热液矿物组合、切穿关系等现象将矿化阶段化分为钠长石— 石英、铁白云石— 黄铁矿、黄铁矿— 方解石、萤石— 迪开石— 石膏(硬石膏)4个阶段。

Ⅰ 阶段主要为钠化阶段, 以交代作用为主, 金矿化较差; Ⅱ 阶段则是 Au 的沉淀阶段, 以充填作用为主, 矿化最好; Ⅲ 阶段与Ⅰ 、Ⅱ 阶段叠加, 使矿化进一步富集; Ⅳ 阶段是以大气降水为主的低温热液活动阶段, 含很少的黄铁矿等热液硫化物, 矿化较差。

不同成矿阶段(胶结物)在空间上的分布特点为:Ⅱ 、Ⅲ 阶段分布在Ⅰ 阶段之上, 从东到西逐渐消失, Ⅳ 阶段则局部存在(图2), 这表明矿体横向上从东到西逐渐变贫, 纵向上从Ⅱ 、Ⅲ 阶段中心向上(浅部)、向下(深部)逐渐变贫。

双王金矿受角砾岩控制^{[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]}, 对水系沉积物异常而言, 其大致显示了整个角砾岩带的分布特征。从图3可见, 金浓度为30× 10^-9的水系沉积物异常与已知角砾岩体的总体走向一致, 在Ⅳ 号角砾岩体上(KT8矿体)甚至出现了240× 10^-9的高异常; 在Ⅱ 号角砾岩带及其南部, 亦有120× 10^-9的浓集中心, 北部角砾岩带上也有次一级异常(60× 10^-9)显示; 说明双王金矿异常分布范围很广。

图3

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	图3 双王金矿含金角砾岩带及水系沉积物异常分布示意[4]

另外, 据1:5万水系沉积物异常可知^[6], 水系沉积物异常在角砾岩带外北部为Sb、Ag、Ba组合, 在角砾岩带外南部为Pb、Zn、Cu组合, 角砾岩带内从西部到东部, 异常则出现As-Cu、Sb、Ag-Au的分布模式, 这种分布模式可能表明:

1) 修石崖断裂与王家楞断裂对金矿成矿规律有一定的控制作用, 即从修石崖断裂以北剥蚀较浅, 王家楞断裂以南剥蚀较深。

2) 角砾岩体下部(深部)矿源起伏不平的特征表现为:角砾岩带西段(Ⅰ 号角砾岩)最深, 东段(Ⅲ 、Ⅳ 、Ⅴ 、Ⅵ 号角砾岩)次之, 中段(Ⅱ 号角砾岩)最浅; 角砾岩带外(修石崖断裂)以北深, 角砾岩带外(王家楞断裂)以南浅; 这种分布特征与矿区花岗岩体分布一致。

3) 角砾岩体表层呈现剥蚀程度不同的特征, 即东段受到较大剥蚀, 西段受剥蚀浅。

4) 在角砾岩带东段(Ⅱ 、Ⅲ 、Ⅳ 号角砾岩), 剥蚀程度与矿源位置可能存在一个黄金组合。

土壤地球化学异常亦沿角砾岩带成带状分布(图4), 其中东部Ⅲ 、Ⅳ 、Ⅴ 、Ⅵ 号角砾岩带都出现Cu、Pb、Zn组合异常, 与水系沉积物异常相比, 它们能更好地反映矿体的位置, 但土壤地球化学异常组合在角砾岩带东西两端不同, 东段为Cu、Pb、Zn组合异常, 西段却没有明显的Cu、Pb、Zn组合异常, 相反却出现反映深源特征的Co、Ni、V、Cr异常。然而值得注意的是, 这些构成异常的元素在角砾岩体或矿体中往往含量很低^[1], 显然, 这种分布特征亦表明了西段角砾岩体虽剥蚀较浅, 但据深源物质较近; 东段剥蚀较大, 却有一个合适的矿源位置。

图4

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	图4 双王金矿含金角砾岩带及次生晕异常分布示意[1]

另外, 从北带角砾岩土壤地球化学特征可以看出, 以方解石胶结为主的角砾岩同南带角砾岩一样, 在角砾岩体上无异常分布(图5)。

图5

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	图5 北带角砾岩土壤地球化学特征示意

角砾岩带北部综合异常主要为Sb、Ag、Pb、Zn组合, 局部有As、Cu、Bi组合, 几乎不含Au异常, 其中, Pb、Zn、Cu主要为一级异常(外带), 相反Sb、Ag浓度级别则较高(内带三级); 可见该异常为中— 低温元素组合区, 表明矿体受到一定的剥蚀, 且剥蚀深度已到中温元素成矿区。角砾岩带西部组合异常以Au为主体, 另有As、Sb、Ag、Bi组合, 并且Au异常强度高, 浓集中心明显, 分布面积较大, 而As、Sb、Ag、Bi分布面积则较小, 未见Pb、Zn、Cu异常; 可见该异常为低温元素组合区, 表明矿体未受剥蚀或剥蚀很少。

同时, 北带角砾岩土壤微量元素R型聚类^{[12, 13]}分析表明(图6), 土壤微量元素中Au、Bi、As为一族群, 反映主矿化阶段的元素组合; Pb、Zn、Cu、Ag、Sb为一族群, 是金矿的成晕元素, 反映矿床的多金属矿化阶段; Mo主要反映角砾岩或围岩的特征。

图6

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	图6 北带角砾岩土壤微量元素R型聚类分析

为了研究双王金矿床元素组合特征, 利用前人资料^[6], 选取KT8矿体28线、36线(图2)及Ⅰ 、Ⅱ 、Ⅲ 、Ⅳ 、Ⅵ 号角砾岩Pb、Au、Bi、Ag、As、Sb、Ni、Mn、Co、Mo、Ba、Cu、Hg等13种元素数据进行分析说明。

2.3.1 矿石微量元素特征

已知KT8矿体胶结物组分浅部主要为黄铁矿、含铁白云石, 深部主要为含铁白云石、钠长石(图2)。由于28线矿体出露地表, 并遭受到一定剥蚀, 而36线矿体未出露地表, 这必然造成二者在胶结物类型上有一定的差异, 造成矿石中元素组合有一定的差异, 但更多的是相似。

28线聚类结果(图7)表明, Au、As为一簇, 反映了主矿化阶段的元素组合; Bi、Ag、Ni、Sb是金矿床的成晕元素, 反映了矿床的多金属矿化阶段; Co、Mo、Ba主要反映了角砾岩或围岩的特征。

图7

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	图7 28线微量元素R型聚类分析[6]

36线聚类结果(图8)表明, Au、Bi、As、Ag为一族群, 反映了主矿化阶段的元素组合; Sb、Mo是金矿的成晕元素, 反映了矿床的多金属矿化阶段; Ba和Co主要反映了角砾岩或围岩的特征。

图8

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	图8 36线微量元素R型聚类分析[6]

上述分析表明, 岩石微量元素特征与土壤微量元素特征虽有差异, 但更多的是相似。

2.3.2 蚀变矿物微量元素特征

双王金矿构造角砾岩体内部及两侧发育一套富含钠长石、含铁白云石、黄铁矿的岩石, 三者皆为热液蚀变、交代、充填的矿物, 从矿床主要蚀变岩石及蚀变矿物中微量元素含量特征可见:在含铁白云岩— 板岩— 钠长板岩— 角砾岩中, 随着蚀变作用的增强, 矿化角砾岩中Au、Ag明显增高, 而Ba、Cu、Sb明显降低, 其他元素变化不大。在钠长岩中除Hg略偏高外, 其余元素均低于板岩。而矿化角砾岩上、下盘围岩中除Hg、Pb含量接近或略低外, 其余元素均高于钠长板岩, 这一特点反映了在钠长石化过程中, 与Au有关的元素活化转移到矿化角砾岩中的地球化学特征。黄铁矿中Au含量最高, 是矿化角砾岩体Au含量的32.07倍, 除Au高外, Bi、As、Ag、Pb、Ni、Co、Mo等含量也远远高于矿化角砾岩和围岩。含铁白云石Au含量达36× 10^-9, 而方解石仅为14.5× 10^-9, 这与胶结物不同、矿化强度不同的特征吻合。

2.3.3 平面特征

按照概率值统计法^[15], 将不同层次地质体(矿化角砾岩、矿体围岩、矿区地层、区域地层)的微量元素进行分带, 确定了各角砾岩体的地表原生晕分带序列(图9、表1)。

图9

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	图9 双王金矿含金角砾岩带及原生晕异常分布示意

表1

表1

表1 双王金矿角砾岩地表原生晕分带特征 角砾岩 矿化角砾岩 矿体围岩 矿区地层 区域地层 Ⅰ 号角砾岩 Pb-Au-Ag-Bi-Ni-Co-As Sb-Mo-Ba Cu Mn-Hg Ⅱ 号角砾岩 Au-As-Co-Ni-Bi-Ag Sb-Mo-Ba Cu Hg-Mn-Pb Ⅲ 号角砾岩 Au-As-Ag-Ni Sb-Co-Bi-Mo-Ba Cu Mn-Hg-Pb Ⅳ 号角砾岩 Au-Ag-Bi-As-Mo-Co-Ni Sb-Ba Cu Mn-Hg-Pb Ⅵ 号角砾岩 Pb-Au-Bi-Ag-As-Sb-Ni-Mn-Co-Mo Ba Cu Hg

表1 双王金矿角砾岩地表原生晕分带特征

表中元素分带特征表明, Ⅰ 号、Ⅵ 号角砾岩元素分带具有相似特征, 为一簇群, Ⅱ 、Ⅲ 、Ⅳ 号角砾岩为一簇群, 这与角砾岩Q型聚类^{[12, 13]}(图10)结果一致。

图10

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	图10 双王金矿含金角砾岩Q型聚类谱系

进一步分析可知, 各角砾岩体元素特征虽不尽相同, 但却存在着共性, 即Au、Ag、Ni、As、Co富集在角砾岩体内部, Ba、Sb趋近于矿体围岩, Cu、Hg、Mn则趋近于地层。Ⅰ 号、Ⅵ 号角砾岩中Pb分布在中心部位, Ⅱ 、Ⅲ 、Ⅳ 号角砾岩Pb分布在最外端, 这种两端分布特征表明Ⅰ 号、Ⅵ 号和Ⅱ 、Ⅲ 、Ⅳ 号这两种不同簇群的角砾岩可能具有不同的矿源深度。

2.3.4 垂向特征

28线代表出露的矿体, 其微量元素纵向分带序列特征表明(图11, 表2), Au异常峰值出现在含矿角砾岩1 290 m中段, Ag、Mo、Sb从矿体上至下含量有从高变低的趋势, 而Bi、As、Co等则有从低变高的趋势。

图11

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	图11 双王金矿含金角砾岩带及原生晕异常垂向分布(底图据王国富、石准立)[1, 4]

表2

表2

表2 双王金矿角砾岩垂向原生晕分带特征 中段 计算地表 未计算地表 28线 36线 28线 36线 地表 Ag Ni 1 330 m Mo-Sb Ba-As Mo-Sb Ba-As 1 290 m Ba-Co-Au-As Co-Mo-Ag-Au Ba-Co-Au-As Ag-Au-Co-Mo 1 250 m Ni-Bi Sb-Bi Ni-Ag-Bi Ni-Sb-Bi

表2 双王金矿角砾岩垂向原生晕分带特征

36线代表未出露的矿体, 埋深约60 m, 其微量元素纵向分带序列特征表明, Au异常峰值出现在含矿角砾岩1 290 m中段, Ba、As从矿体上至下含量有从高变低的趋势, 而Bi、Sb、Ag、Co等有从低变高的趋势。

由上述可见: Au的主成矿深度在1 290 m中段; 28与36线元素组合在垂向变化上的规律基本相似, 除As、Sb外, 其余元素排序差异较小, 并且有地表参与计算的排序亦未发生较大变化。应指出的是, As、Sb变化不仅明显, 而且正好相反, 即对于出露地表(28线)而言, Sb为头, As为尾, 对于未出露地表(36线)而言, 却表现出As为头, Sb为尾的特征, 这反映了由于剥蚀程度不同而出露不同成矿期次产物(胶结物成分不同)所造成的元素垂向变化差异。As、Sb的这种垂向变化与土壤地球化学特征有所对应, 即受剥蚀者Sb特征表现明显, 未受剥蚀者As特征表现明显。