胶东焦家金矿床成矿过程热液蚀变化学反应数值模拟

焦家金矿床是胶东金矿集区中典型的破碎带蚀变岩型金矿床,存在明显的蚀变分带特征,然而,热液蚀变分带的形成条件及金沉淀化学反应的空间位置尚不够明确。本文利用TOUGHREACT软件对焦家金矿床含矿热液与围岩化学反应进行了模拟,旨在定量探讨该矿床热液蚀变过程。通过分析含矿热液与围岩发生的化学反应,构建热液蚀变成矿概念模型,模拟计算不同温压条件下成矿流体组分化学平衡浓度以及pH值的变化,研究成矿过程热液蚀变矿物的溶解与沉淀机制。模拟结果显示, Au+的化学平衡浓度在温度从280℃降至180℃的过程中呈明显下降趋势, Fe2+化学平衡浓度与Au+呈现相似的变化趋势,表明金矿物最佳成矿温度范围为180~280℃,成矿流体中Fe2+与[Au(HS)2]-络合物发生置换还原反应,促使金沉淀析出;不同温度和压力条件对成矿元素化学平衡浓度变化的影响表明,温度是控制金沉淀化学反应的关键因素,压力影响相对较小;而pH值模拟结果表明,热液蚀变反应过程中成矿流体pH值升高,成矿环境从酸性逐渐转变为中性、碱性,与传统地质手段分析结果一致,验证了模拟结果的有效性。上述研究结果表明,在温度驱动力作用下,成矿流体沿断裂侧向运移与围岩持续叠加的蚀变作用,形成了蚀变分带;在紧靠断裂带下盘的黄铁绢英岩化带,由于易发生多种蚀变的叠加以及成矿温度、pH值的变化,有利于金的沉淀富集。

胶东焦家金矿床热液蚀变作用

胶东作为中国最重要的金矿集区,区内大型-超大型金矿床集中产出,已探明金矿资源量占全国近1/3。其中,破碎带蚀变岩型金矿床是最重要的金矿床类型,占胶东已探明金矿资源量的90%以上,焦家金矿床是著名的＂焦家式＂破碎带蚀变岩型金矿的命名地,内发育大规模的绢英岩化蚀变带（宽20~200m）和钾化蚀变带（50~300m）,蚀变岩型金矿体主要发育在焦家断裂带下盘的绢英岩化蚀变带中。本文通过详细的野外地质观测,查清了焦家金矿床蚀变类型及矿物组合特征,系统采集了不同蚀变类型的岩石样品,进行了岩石元素地球化学分析,运用质量平衡方法讨论了热液蚀变过程中元素迁移规律,初步探讨了焦家金矿床热液蚀变机理。其中,钾化蚀变是成矿前蚀变,钾化花岗岩常以团块状或角砾状残留于黄铁绢英岩和绢英岩内;黄铁绢英岩化和绢英岩化蚀变受焦家断裂及其下盘的次级断裂控制,其规模大小受断裂的规模控制;其中焦家主断裂下盘的绢英岩化蚀变带规模最大,一般宽10~200m;而次级断裂控制的绢英岩化蚀变带规模相对较小,一般以0.1~1m宽的脉状发育在钾化花岗岩内,指示绢英岩化蚀变晚于钾化蚀变。相对于黑云母花岗岩,不同蚀变带岩石普遍表现出高K2O、低Al2O3、CaO和Na2O,而不同蚀变岩石Si、Fe、Mg等元素各表现出不同特征。钾化带岩石表现为K2O的富集,而绢英岩带和黄铁绢英岩带岩石表现为MgO、Fe2O3增加的趋势。黑云母花岗岩发生钾化蚀变过程中,SiO2、K2O表现为明显的带入,指示在钾长石化过程中,流体为富硅的碱性氧化流体。在钾化花岗岩→黄铁绢英岩过程中,Fe2O3表现为明显的带入,可能是由于黑云母等暗色矿物的分解造成的;此外,亲硫元素（Au、Ag、As、Pb、Zn）均表现为带入,特别是成矿元素Au表现为明显的带入。结合本区金的来源可能部分为玲珑黑云母花岗岩,本研究认为钾化过程中的富硅碱性氧化流体通过交代蚀变反应使金从围岩中释放、成为高价态离子活化进入成矿流体,即分散还原态的金（Au0）被活化为氧化态（Au＋、Au3＋）以AuH3SiO4形式随热液迁移。在绢英岩化过程中,热液中的SiO2等组分损失,引起热液中的AuH3SiO4稳定性降低,造成AuH3SiO4分解,Fe2＋、Fe3＋被消耗形成黄铁矿,导致金大量沉淀和聚集沉淀,此时完成了金由活化→迁移→沉淀富集成矿。

山东焦家金矿床深部成矿预测与找矿效果对比

焦家金矿床是著名的构造破碎蚀变岩型金矿床 ,通过物化探研究 ,对深部成矿远景进行预测并布置了钻探工程 ,大致查明了矿床深部破碎蚀变带地质特征及含矿性 ;基本探明了矿体的规模、形态、产状及赋存部位、矿石的类型和结构构造等特征 ,并合理地圈定了矿体。以深部原生晕建立了深部化探异常模式 ,指出了深部矿体矿头和近矿指示元素组合特点 ,从而为深部是否继续开展普查提供了依据。通过钻探工程验证 ,矿体及构造带的位置与物探结果比较吻合 。

构造应力对元素分配的控制作用——以焦家金矿床为例

在成矿过程中,构造应力与元素的迁移富集有着密切的关系。本文以焦家金矿床为例,在分析矿区构造应力特征的基础上,通过代表性剖面研究,探讨构造差应力与成矿元素在空间及成因上的关系,认为构造作用和成矿元素的分配是同步发生的,构造作用不仅使断裂带内的岩石强烈破碎及糜棱化,而且促使岩石的物质组成重新分配与调整,使得分散的成矿元素发生活化、迁移。由于构造动力的控制作用,成矿元素在不同构造岩相带表现出了相似而略带差异的地球化学行为。

焦家金矿床黄铁矿标型特征及含金性分析

通过对焦家金矿床黄铁矿形态、主要成分、微量元素、结构、含金性的分析总结,认为焦家金矿床的成因为中温岩浆热液和变质热液共同作用形成。黄铁矿颗粒中以中、细、微粒含金性较高,随着深度增加,其颗粒变小,金的成色增加,但品位降低。

山东焦家金矿床新Ⅲ号脉原生晕研究及成矿远景评价

在野外地质工作的基础上,采用数学地质分析和原生晕特征研究相结合的方法,对焦家金矿床新Ⅲ号脉的67件样品进行了微量元素分析。因子分析的结果表明,焦家金矿床新Ⅲ号脉的主成矿作用分为两期:F1(Bi、Ag、Pb、Au、Cu)代表多金属硫化物阶段,F2(Co、Ni、Zn、Mn)代表另一期与深源岩浆有关的成矿作用。原生晕研究显示,焦家金矿新Ⅲ号脉具有明显的“反分带现象”:尾晕元素(Co、Ni、Mn、Mo、W)位于矿体中上部,而头晕元素(As、Sb、Hg、Bi)则位于深部,这是原生晕叠加作用的结果,指示深部还有矿体存在。最后,提出了新Ⅲ号脉的原生晕叠加理想模型,并对深部成矿远景进行了预测。

胶东焦家金矿床基性脉岩地球化学特征及其与金矿化的关系

野外观察发现,焦家金矿床中有成矿前和成矿后2期基性脉岩,该文对取自基性岩脉的样品进行了岩相学、主元素、微量元素及S同位素的研究,探讨了脉岩的岩石成因及其与金矿化的关系。研究区基性脉岩包括辉绿玢岩和煌斑岩,其中辉绿玢岩SiO_2为47.96%,Na_2O+K_2O为4.075%,煌斑岩SiO_2为44.20%~45.34%,Na_2O+K_2O为6.407%~6.45%,属玄武岩、粗玄岩和碱玄岩类;TiO_2为1.31%~2.40%,Ti/Y为331~913。岩石以富集轻稀土元素(LILE)和大离子亲石元素(LREE)为特征,黄铁矿δ^(34)S范围在(1.0~2.8)×10^(-3)之间。研究表明,成矿前煌斑岩和辉绿玢岩具有高Ti煌斑岩的特征,而成矿后的煌斑岩则类似于低Ti煌斑岩。脉岩的岩浆来源于尖晶石—石榴石转换带软流圈地幔的部分熔融,焦家金矿床形成于高Ti与低Ti煌斑岩不同性质岩浆源区的转化过程。

焦家金矿床深部矿化特征及矿石工艺性质研究

焦家金矿床是著名的构造破碎蚀变岩型金矿床 ,其深部矿化特征与浅部有差别 ;本次重点对深部矿化及矿石性质进行了研究 ,查明了金银矿物及主要载金矿物的赋存状态 。

焦家金矿床水-岩反应过程及成矿流体组分变化规律

在野外和室内岩相学观察的基础上,详细剖析了蚀变-矿化时序,结合热力学数值模拟方法与定量结果,厘定了水-岩反应过程中矿物的沉淀次序、流体组分的存在形式、迁移行为、浓度变化和矿物形成机制以及组分之间的化学反应,为进一步研究水-岩反应与金矿化的关系奠定了基础。研究结果显示反应初期K+由流体带入围岩形成钾长石化,随着反应的进行,H+浓度持续降低而Fe^(2+)和Al^(3+)含量升高,绢云母和石英大量沉淀,钾长石消失;反应后期各类硫化物开始沉淀,石英持续沉淀贯穿整个反应过程。成矿流体中SO4^(2-),HS-,Fe^(2+)的含量对蚀变矿物组合影响很大;水-岩反应过程中硫酸盐(SO4^(2-))减少生成等量的HS-并伴随着含三价铁矿物的沉淀,可能是焦家金矿床硫化物沉淀的一种重要机制。整个反应过程中溶液pH值持续升高是原岩中Ca,K,Na,Mg等与溶液中H+发生交换反应的结果;同时pH值的升高也会降低金的溶解度致使金沉淀。上述研究成果对于理解岩石中的矿物共生组合、生成顺序及蚀变分带的成因机制提供了新的依据。

分形理论在焦家金矿床深部预测中的应用

焦家金矿床位于胶东西北部的招掖成矿带内,西临著名的郯庐大断裂。矿体赋存于NNE-NE向延伸的断裂破碎蚀变带中,受控于断裂构造,围岩蚀变以钾长石化(红化)、黄铁绢英岩化、硅化、碳酸盐化为特征。本文运用分形理论研究了Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号主矿体的品位、厚度、品位厚度乘积的分维值在垂向上的变化特征,根据分维值D的规律性变化,提出该矿床深部三个主要矿体仍有较大延伸。

焦家金矿床深部矿体地质特征及深部成矿预测

焦家金矿床位于焦家断裂带中段,属典型的"焦家式"金矿,截至2008年底焦家金矿床累计探获资源储量234 564 kg。该文通过对深部矿体地质特征论述,并与中浅部矿体进行对比,总结深部成矿规律,利用焦家断裂控制的矿体具有等距斜列、尖灭再现规律,对深部矿体进行了预测。

盐扩散法水文测井在焦家金矿床深部详查中的应用

盐扩散法水文测井属地球物理勘探方法,在焦家金矿床深部详查中取得了很好的效果。该文简要说明了盐扩散法水文测井的基本原理,详细介绍了盐扩散法水文测井的工作步骤,系统总结了盐扩散法水文测井的异常规律,根据加盐水前后流体电阻率的变化,判断出水位置、水的补给方向及淡水或咸水。

焦家金矿床地球物理测井试验研究

文章介绍了地球物理测井的工作方法和焦家金矿床的地球物理特征,重点对地球物理测井方法在寻找金矿方面的规律性进行了探索和总结。

激电方法在焦家金矿床详查中的应用

焦家断裂带沿玲珑超单元二长花岗岩、郭家岭超单元斑状花岗闪长岩与马连庄超单元变辉长岩接触带展布,焦家金矿床受控于焦家断裂带,属蚀变岩型金矿,硅化、绢英岩化程度较高,黄铁矿化强烈,具有高阻、高极化特征。在焦家金矿床勘查中应用激电中梯、激电测井工作方法,取得了很好的找矿效果,系统地总结了焦家金矿床的电性特征,对金矿床所形成的激电异常进行了解译。利用激电方法寻找蚀变岩型金矿是行之有效的一种好方法。

焦家深部金矿床成矿流体来源:来自黄铁矿微量元素及S-He-Ar同位素的约束

焦家金矿是胶东蚀变岩型金矿的典型代表,金储量超过200t。矿体受焦家主干断裂控制,呈脉状产出,发育钾化、绢英岩化、硅化和碳酸盐化等蚀变,矿石中主要载金矿物为黄铁矿。热液成矿期主要可分为四个阶段:黄铁矿-石英阶段(i)、金-石英-黄铁矿阶段(ii)、金-石英-多金属硫化物阶段(iii)和石英-碳酸盐阶段(iv)。本文选取焦家金矿床深部I号主矿体为研究对象,采集了不同标高(-600^-1100m)的钻孔岩心样品,分析了黄铁矿的微量元素和S-He-Ar同位素组成,以此讨论成矿流体的组成、性质及来源。研究发现:焦家深部I号矿体黄铁矿呈浅黄色,强金属光泽,自形-半自形粒状结构,粒度50~1000μm,呈浸染状-细脉状分布于黄铁绢英岩化碎裂岩中,为第ii成矿阶段的产物。黄铁矿的稀土元素含量较低,ΣREE为3.27×10^-6~38.5×10^-6,富集轻稀土元素,δCe值为0.81~1.05,δEu值为0.67~1.43,Th/La、Nb/La比值均小于1,指示成矿流体为富Cl的还原性流体。Co/Ni比值介于0.54~1.57之间,平均值为0.99,与变质流体相近;Y/Ho比值在21.9~35.5之间,与地幔值(25~30)和中国东部大陆地壳值(20~35)接近,指示成矿流体与壳-幔相互作用有关。Y/Ho值、Zr/Hf值和Nb/Ta值变化范围较大,表明成矿热液体系发生了交代作用或有外来热液加入。与大陆地壳相比,黄铁矿富集Cu、Pb、Zn、Cd、Co、Ni等亲硫、铁族元素,亏损高场强元素。焦家深部金矿床黄铁矿的δ^34 S值介于7.5‰~9.8‰之间,平均值为8.7‰,低于浅部矿床δ^34 S值,呈现出由浅到深δ^34 S值逐渐降低的特点。胶东金矿硫同位素组成整体一致,绝大多数矿床δ^34 S值均为正值,变化范围主要集中在6‰~12‰,其来源与古老的变质基底岩系、中生代花岗岩以及幔源流体具有继承演化关系。δ^34 S值整体呈现出:石英脉型<硫化物石英脉型<蚀变岩型的变化规律,说明矿化类型的差异是造成硫同位素组成差别的最主要因素。黄铁矿的3 He/4 He值为1.6±0.1Ra^1.8±0.1Ra,40 Ar/36 Ar值为750~3106,均显示混合来源特征。幔源He所占比例为20%~22%,表明幔源流体可能参与了成矿过程。焦家金矿成矿与燕山晚期中国东部强烈的壳幔相互作用密切相关。

胶东焦家深部金矿矿床地球化学特征及有关问题讨论

在开展焦家深部金矿找矿的同时,采集349.12～1212 m深度钻孔岩芯样品,研究了矿床地球化学特征。深部金矿床近矿围岩的岩石化学成分位于花岗岩成分范围内,具有钾玄岩系列和超钾质系列特点。将蚀变岩石与花岗岩的成分相比较,得出蚀变过程中加入、带出的元素,SiO2、H2O、K2O和Fe2O3加入到蚀变带内,而Al2O3、CaO和Na2O等组分被带出。蚀变岩与花岗岩微量元素特征相似,具有埃达克岩的特征,从花岗岩到蚀变岩:大离子亲石元素Sr含量明显降低,Ba含量呈降低趋势,Rb含量呈升高趋势;高场强元素Zr、Hf含量呈降低趋势。稀土分布模式总体表现为右倾型,轻稀土分馏明显,重稀土较平坦,多具Eu正异常。金矿石硫同位素值较稳定,δ34SCDT=11.08‰～12.58‰,具有混合硫特征。氢同位素组成δDV-SMOW=-83.68‰～-116.95‰,氧同位素组成δ18OV-SMOW=12.04‰～16.28‰,显示了以大气降水为主或岩浆水与大气水的混合水特征。流体包裹体组成主要为H2O(盐水)包裹体、其次为H2O-CO2(±CH4)包裹体和纯CO2包裹体,偶见含固相(石盐或方解石)的水溶液包裹体。流体不混溶是深部金矿床流体包裹体的重要特征。从花岗岩到矿体,随着蚀变和矿化作用增强,包裹体爆裂曲线显示了负的蒸发晕和负异常。研究认为,早白垩世伟德山花岗岩岩浆活动所引起的流体活化是导致金矿成矿的直接原因;胶东蚀变岩型金矿与石英脉型金矿稳定同位素和流体包裹体地球化学特征有较大差异,指示两者的成矿条件不同。

构造变形岩相形迹的大比例尺填图及其对隐伏矿床地质预测──以胶东玲珑—焦家式金矿为例

以胶东玲珑—焦家式金矿床典型矿区为例，在基础地质图件的基础上，开展大比例尺构造变形、岩相形迹填图，把成矿、成岩、各阶段蚀变和各阶段成矿所体现出的构造岩石单元区分开来，从而为恢复各阶段的变形场和应力场，建立该区构造蚀变岩带的构造成矿演化模式，为探讨矿化矿脉分布规律提供科学评价依据，并为分析构造作用下流体的构造物理化学场结构与界面成矿提供基础地质资料。

焦家式金矿床成因机理的新认识

焦家式金矿床是典型的构造破碎蚀变岩型金矿床 ,但到目前为止仍没有建立起标准的成矿模式。分析了有关该矿床成因的 3种理论 ,提出了自己的观点 ,认为焦家式金矿床是岩浆结晶分异和构造活动共同作用 。

胶东焦家和三山岛巨型金矿床的发现及有关问题讨论

胶东焦家和三山岛地区过去认为是由若干个独立矿床组成的2个金矿田。近年来深部找矿揭示,以往确定的浅部金矿床,其主矿体在深部连为一体。本文通过对浅部和深部找矿成果的综合分析,提出焦家和三山岛是2个金资源储量分别达1200余吨和1000余吨的巨型金矿床,二者分别沿焦家和三山岛二条相邻断裂对应产出,主矿体在剖面上各形成浅部和深部二个缓倾斜的赋矿台阶。焦家巨型金矿床主要金矿体向南西倾伏,向南侧伏,呈左列式分布。三山岛巨型金矿床主要金矿体向北东倾伏,向北侧伏,呈右列式分布。结合区域地质资料认为,胶东伟德山型花岗岩的形成时代与焦家和三山岛巨型金矿床及邻区金矿床成矿年龄(110.6～123 Ma)相近,因此,早白垩世伟德山型花岗岩、崂山型花岗岩、脉岩和青山群火山岩属于成矿期地质体,大规模岩浆活动为金成矿提供了热动力条件和部分流体来源。分析指出,胶东型金矿床形成于伸展构造背景,具有独特的矿床特征和成矿机制,是不同于国际其他金矿的独特金矿类型;郯庐断裂深切地幔,可能诱发了成矿期岩浆和流体活动。

山东焦家金矿羽状构造勘查模型

焦家金矿主蚀变带中的1,2号矿体实际上是分支复合的同一条工业矿体,受主断裂控制,主矿体的特别厚大部位往往是由3号脉与主矿体复合形成的,可作为生产中探寻3号脉的标志。矿床及矿田范围内,“羽状”构造体系控制了矿床及矿体的分布,建立了直观的“羽状”构造控矿勘查模型。