出道即巅峰，转身两百年：新金山复活暨超高品位巨型澳洲福斯特维尔金矿山横空出世  续二

刘继顺  中南大学退休教授 2023-08-18

续二

6.分段富集（特富矿包）规律与扎堆

福斯特维尔金矿山的可采矿体均位于NNW向往西陡倾的福斯特维尔逆断层系的下盘，受一系列平行的往西中度倾斜的次级分支逆断层的控制。但矿化仅赋存于含矿断裂的局部地段，亦即分段富集，甚至分布于反倾（东倾）断层上，且工业矿化的长度远远小于倾伏延深，这就给地质勘探增储及矿体连接，带来了相当大的难度（图15）。

乍一看，工业矿体产出的规律性不太强，似乎有些随机性。然而细究起来，矿化富集部位多是：1）切割寄生褶皱枢纽（特别是向斜核部）的连锁断层附近；2）断层交汇部位；3）岩层与断层产状变缓部位。

对于明金矿体，更是局部可见：1）800米深处以下；2）连锁断层切割寄生背斜核部处；3）可受反倾断层（即往东倾的连锁断层，如鹰带和东倾带）的控制；4）扎堆产出。

图15.福斯特维尔断层系统结构与矿化分布复合横剖面图，示福斯特维尔陡倾逆断层下盘一系列平行的中度倾斜的分支逆断层与切割背斜和向斜的连锁断层；浸染状含金毒砂-黄铁矿化（红色）分段局部富集，且多见于寄生褶皱的核部附近，倾伏向延深远大于走向长度；高品位明金矿体（黄色）仅，见于800米深处以下，主要见于连锁断层的扩容带（如天鹅脉)以及反倾分支断层（东倾带、鹰带等）（福矿山，Fuller和Hann，2019）。

四、矿田地质特征：显生宙沉积岩型金矿标配

（一）区域地质

福斯特维尔金矿山所在的维多利亚州，经历了澳大利亚大陆东缘塔斯马尼德构造发展的复杂阶段（表3）。塔斯马尼德构造带，从早元古宙至早白垩世沿冈瓦纳形成于太平洋边缘，经历了寒武纪Delamarian造山带（出露于西维多利亚）和邻近的寒武纪-泥盆纪拉克兰造山带（居维多利亚地质的绝大部分，图16和图17）。

拉克兰造山带，由大洋拉斑玄武质火山岩、浊积沉积岩和岛弧相关火山岩所组成。拉克兰造山带变形发生于Delamarian（约520-495Ma）、Benambran（约455-440Ma）、Bindian（约420 Ma）、Tabberabberan（约380 Ma）和Kinamblan（约325 Ma）造山运动期间（表3）。

福斯特维尔金矿山所在的西拉克兰造山带，位于中维多利亚，以西侧阿沃卡断层带和东侧Heathcote断层带为界，划分为斯塔维尔带（寒武-奥陶系地层露头为主）、 本迪戈带和墨尔本带（志留-泥盆系地层露头为主）（图17）。这些构造带以直立的尖棱褶皱的寒武-奥陶纪至泥盆纪浊积岩层序为主，并逐渐被西部早志留世花岗岩体，至东部福斯特维尔附近的晚泥盆世花岗岩体侵入（Bierlein & McKnight, 2005; Phillips等，2012）。据2006年地壳地震调查数据，阿沃卡和Heathcote断裂带都被解释为可抵达中地壳的潜在金源区。人们认为，通过或从潜在的金源区释放出来的流体，被反复地通道化，并沿这些深位断层上升。寒武纪的镁铁质变质火山岩，出露在本迪戈带边界的Heathcote断裂带上。

福斯特维尔金矿山所在的本迪戈带，出露了宽达110公里包括褶皱化、劈理化和断裂化的奥陶纪富石英浊积岩（称之为卡斯特迈因群）。卡斯特迈因群拥有数个世界级金矿床，如本迪戈，历史上总共生产了约1300吨黄金(Phillips 和Hughes, 1996)。该岩系被早-晚泥盆世花岗岩和年轻的弱磁性南北向岩脉所侵入。主要变形以直立的缓倾伏NNW向褶皱为特征，这是整个往东收敛的褶皱和逆冲带系统的一部分。主要的断裂化、褶皱化和劈理化，发育在晚奥陶世-早志留世的Benambran造山期间。Benambran变形伴随着东西向的缩短作用，产生NNW向的直立褶皱和陡倾（>60°）翼冲断层，显示出多个滑移事件的证据，这些构造与含金石英脉密切相关。

图16. A）南方大陆造山带内东南澳位置图（据Cawood，2005），虚线框示B图位置。B）塔斯马尼陆块南部基于总磁场强度的构造单元分区图，界线按Glen（2013）和Moore等（2016），虚线框示C图位置。C） 维州构造单元与原生金矿分布图，示金矿位置与强总磁场强度下伏古生代地质有关。产金量>30吨的金矿床:A-巴拉瑞特，B-本迪戈，C-卡斯特迈因，D-伍兹角，F-福斯特维尔，M-马尔顿，O-科斯特菲尔德，S-斯塔维尔，U-克卢内斯和W-沃尔哈拉。G-总督断层，I-威廉山断层，L-库珀湖采石场，V-阿沃卡断层，M-莫伊斯顿断层。绿线示地震剖面线位置。转引自：Wilson CJL等(2020)

图17. (A)西维多利亚拉克兰造山带地质图。福斯特维尔金矿床位于本迪戈带，西界为阿沃卡断层，东界为Heathcote断层带。除年轻（泥盆纪）花岗岩斜切主构造线外，整体构造要素均呈NNE向（如玫瑰花图）。福斯特维尔金矿化，主要赋存于福断层下盘、褶皱化和断层化奥陶纪浊积岩（橙色）内。注：深色示地表露头，浅色示相同岩性但为年轻盖层掩覆。历史上与现今8大金矿山：1-福斯特维尔，2-科斯特菲尔德，3-本迪戈，4-马尔顿，5-卡斯尔梅因，6-巴拉拉特，7-阿拉若山，8-斯塔维尔。(B)维多利亚拉克兰造山带地震解译横剖面图。注：本迪戈带比邻近的斯塔维尔带或墨尔本带所产黄金要多，福金矿田赋存于约18公里厚奥陶系浊积岩系顶部；浊积岩之下的寒武纪镁铁质火山岩，出露于金矿田东部之Heathcote断层带地表（Cayley等，2011）。转引自：Vollggera SA等（2020）

表3. 斯塔维尔、本迪戈和墨尔本西带的对比

资料来源：Phillips 等 (2012), Fairmaid 等 (2017)。转引自：Wilson CJL等(2020)

（二）矿田地质

1.沉积变质岩

福斯特维尔金矿田内出露的岩石有下奥陶统浊积岩、二叠系冰碛沉积岩、第四纪玄武岩和第四系冲积沉积物。浊积岩被二叠纪冰川沉积岩、第四纪玄武岩和冲积沉积物广泛覆盖而零星出露，特别是北部与东部（图17）。因厚覆盖以及浊积岩露头的稀少和低质量，给区域性地层层位对比和构造解释（褶皱与断层的识别与连接）带来了困难。不仅如此，即使目前对福断层带、奥德怀尔带和糖面包带含矿地层与成矿构造展布的认识，主要是根据地表的露采坑老竖井与剥土来推定的。

下奥陶统浊积岩，属于 Lancefieldian (486-488 Ma)卡斯特迈因群，系一套弱至强碳质、厚达20公里的深灰色杂砂岩、粉砂岩、泥岩和黑色页岩互层岩系，经近变质至低浅变质为低绿片岩相白云母-钠长石-石英-绿泥石±铁白云石±硫化物板岩至千枚岩。这套岩系往往褶皱成直立的呈NNW走向的紧闭褶皱（褶皱波长300-500米），并被一系列的顺层与切层的断层切割与连接。金矿化趋向于赋存在黑色板岩标志层与强褶皱-断层化岩石内，显示出主岩对矿化的偏在性。此外，据地震资料解译，本区深部下伏着寒武纪变质基性火山岩与沉积岩系。

Boucher等（2010)将区内浊积岩分为三个关键的浊积岩相：水道相砂岩（块状复成分粗粒和极粗砂岩偶夹页岩）、页岩为顶砂岩（细至中粒砂岩和页岩互层的河漫滩相）和厚层页岩(>2m厚页岩为主，偶夹薄层砂岩层)（图11）。这就为区内地层对比和褶皱的识别，进而钻探设计，提供了依据。

2.火成岩

目前地表和井下观察到的火成岩较少，主要为地表的玄武岩和一些脉岩。

1）晚志留世-中泥盆世石英-长石斑岩脉，沿矿区东北部（罗宾山和奥德怀尔）的背斜轴部侵入，宽约10米，晚于主断层作用，被白云母化以及不等量毒砂-黄铁矿和辉锑矿化，见于矿化附近的剪切带内，曾经成为了数个氧化矿和少量硫化矿的露天采矿场的开采对象（如奥德怀尔南部）。

2）中侏罗世煌斑岩脉，沿着福斯特维尔断层侵入，相对于金或辉锑矿而言，未发生矿化。

3）新生代玄武岩流，充斥于东部 1-2公里溪流内，与金矿化没有关系（图18）。

图18. 福斯特维尔矿田区域地质图,示采矿权区和露天采场1-6的位置（Leader LD等,2010）

3.控矿构造

1）褶皱

矿田构造主要表现为福斯特维尔复式背斜，呈一系列NNW向复式尖棱褶皱系，偶尔呈开阔式褶皱。褶皱波长300-500m，而褶皱翼部又发育了波长约50 m的寄生褶皱。这些褶皱以30°的角度往北和往南双向倾伏，褶皱顶点（正是福金矿田的核心区）构成了穹隆。近直立的轴面劈理（S₂，细粒沉积岩中）和放射状劈理（砂岩和杂砂岩内），特别发育于褶皱枢纽带。这种轴面劈理为间隔劈理，在粉砂岩中间距为1厘米，在泥岩中间距小于0.5厘米。近NS方向的S₂劈理，意味着褶皱是EW方向缩短的结果。沿这些褶皱的轴部和翼部常常形成叠瓦状逆冲断层系及一系列顺层的层纹状石英（LQ）脉（图19和图20）。

图19. 浊积岩岩性和构造对石英脉的控制，示沿断层(F)产出的雁列侧羽脉 (T), 顺层脉(B)、轴面脉(A)和间隔劈理脉(P)（Rickard，1892）

图20.浊积岩型构造和石英脉. A）过砂岩和薄层页岩时劈理折射（GPS长15厘米)；b）层纹状石英脉，下部轴面劈理薄脉；C）1米厚砂岩间劈理脉；D）石英-碳酸盐脉的劈理折射，同条脉是如何回到远左砂岩内，若脉系稍大些，可编录出3条不同脉；E）典型层纹状石英脉；F）薄层纹状石英脉，示斜滑；G）断层张性脉,粉红线1m间隔；H）5毫米脉代表了紧闭而重要的断层-福斯特维尔断层，地质重建断层位移40米，硫化物矿化和不同岩性并置暗示了重要断层，而视域中5毫米脉看似无关紧要；I）正是不大层纹状石英脉罕见斜切层理，层纹示数次运动，断距数米，页岩层理(标志点A和B) 示断层位移仅16厘米。

2）断层

区内断层极为复杂，主要有NNW向往西陡倾的福斯特维尔断层系和东侧的奥德怀尔断层系，两者夹持1-2公里宽而长可追溯30公里的区域，正是矿田主矿体所在部位。福斯特维尔断层的西侧，还有糖面包断层，发现也有金矿化显示。此外，矿区被一系列横断层所切割，将整个矿化带分割成一段即隔间而又连接至一起（图21和图22）。

福斯特维尔断层下盘的次级平行断层（如凤凰断层、下凤凰断层）与横断层交汇的连接断层，控制了特富金矿包的产出。在广泛的福斯特维尔断层西倾70°处，其下盘具有类似的中等西倾断层，具有不同的逆向位移和相关的金矿化。围岩破裂和渗透性的程度，以及矿脉和浸染硫化物矿化发育的数量与这些构造的位移量成比例。例如，具有150米逆向位移的凤凰断层，在倾斜250米和倾伏延深2.5公里范围内，具有连续矿化作用。

4.断层-层理（断层相关褶皱、褶皱相关断层）组合关系控矿

断层与层理的组合关系，实际上反映了断层相关褶皱与褶皱相关断层的复杂关系。区内金矿化，受层理与断层组合关系的控制与定位，存在着4类关系（图13）：

1）上盘和下盘层理，均与断层平行，即平行-平行，一般只有弱矿化或无矿化，可能是裂隙不发育，孔隙度低，抑制了成矿流体的渗透。

2）上盘和下盘层理，均与断层斜交，一般有中等矿化；

3）上盘层理斜交断层，而下盘层理平行断层，矿化好；

4）上盘层理平行断层，而下盘层理斜交断层，矿化好。

研究进一步发现，除斜切有利于成矿外，斜切角也有关系，一般断层-层理夹角中等至大处，矿化要更好，存在特富金矿包。福矿田内的金矿化在断层带内分段富集，矿化越连续品位越高处，往往是东倾地层/断层与西倾地层/断层相交且有斜切断层连接处，如沿凤凰断层（Boucher 等，2008），即：切层-顺层构造环境（当地称为斜切/平行或平行/斜切）。富矿包通常厚 4-15米，倾向上/下延50米-190米，倾伏向上延深300米-2000米以上。

5.矿体几何形状

矿体几何形状的控制因素主要有岩性、褶皱样式和层理-断层组合。褶皱（尖棱褶皱核部扩容虚脱带及翼部扩容带）、断裂（顺层、切层、雁列、陡倾与平卧及其组合）以及劈理与层理的组合，控制了热液的渗透、运移与沉淀空间，形成了各式各样的早已进入教科书的各类矿化几何型式,如鞍状脉、腿脉、帽脉、刺脉、皮夹克脉、梯状脉、隔间（图21，图22）。

图21.本戈迪带金矿床的构造样式示例。A）本迪戈金矿田变小的鞍状脉（D）相对于腿脉（F）位置示意图。B）巴拉瑞特皮夹克断层附近的网脉化示意图。C）横剖面图，示福斯特维尔和凤凰断层之间矿化分布。D）本迪戈变小的鞍状脉，仅边缘矿化。E）巴拉瑞特金矿Sovereign Mako 皮夹克脉。F）本迪戈金矿的腿脉位置如（A）所示。G）巴拉瑞特皮夹克脉有关的网脉。H）福斯特维尔富石英的天鹅脉，位于福斯特维尔和凤凰断层之间的连锁断层中，下盘发育伸展脉。I） 腿脉中的边缘断层（F–F′），在本迪戈矿床石英脉错移了刺脉（S）。J）在巴拉瑞特，Mako脉内的刺脉。（K）福斯特维尔断层的凤凰次级断层，金和辉锑矿化叠加于角砾状石英脉之上（Wilson CJL等，2020）

图22 A）福斯特维尔金矿田岩芯中的石英-碳酸盐脉化砂岩（毅力公司，1998）。B）福斯特维尔金矿田地下掌子面（比例尺1米）复杂脉网富金矿包，示黑色页岩、梯状脉、角砾岩、砂岩、多次变形的含金石英-碳酸盐-明金脉，系过压流体多次致裂及断层复活形成的。

6. 矿石类型与结构构造

按金的赋存状态，可将矿石分为两大类

1）浸染状硫化物晶格金（难处理金）：见于整个矿区，砂岩附近深灰色-黑色碳质页岩的石英脉化带，可宽达数米。金呈类质同象形式赋存于毒砂（80%）和黄铁矿（20%）等晶格中。这些含金硫化物，则通常浸染于石英±碳酸盐脉壁及围岩蚀变边内，延伸可达数米宽数百米长。含金毒砂晶体，呈0.05-6毫米长的针状随机排列；含金黄铁矿，呈 0.1-2毫米五角十二面体等自形晶或他形粒状体产出。有时可见到1-10 μm的金于硫化物粒间，张性分支断层中偶见辉锑矿。电子微探针分析和冶金试验工作表明，毒砂含金达100克/吨-1000克/吨，含金黄铁矿含金10克/吨-100克/吨（Roberts 等，2003）。

2）浸染于石英±碳酸盐脉内的明金（免磨金）：偶见于露天采场，常见于矿山深部，目前越往深部，明金比例所占更多。明金颗粒主要呈斑点状（3毫米粒径），但很少会>5毫米粒径。含明金的石英-碳酸盐脉，宽从几毫米到几米不等（真厚度），通常具有不完全填充的晶簇状石英晶洞。明金既可呈窄线性斑点线，也可呈无明显趋势的孤立斑点产出。含明金脉的特征蚀变矿物有：石英-碳酸盐（铁白云石）、微量纤维状硫锑铅矿 (Pb₅Sb₄S₁₁ )，自形石英晶体内包体或晶洞内纤维矿物)、透明-棕色闪锌矿 (偶见）和硫化物蚀变边（脉壁附近）。

明金与辉锑矿的关系比较复杂，有时共生，有时分离，因为辉锑矿较明金要广泛得多，可发现于无明金产出的地段，常见于露天采场内（Henderson，2014）。辉锑矿化可能发生于不同的成矿事件中，只是利用了与明金相同的构造有利位置而已（图23、图24、图25和图26）。

图23.上）辉锑矿-石英-碳酸盐层纹状脉掌子面，脉宽20厘米，两侧网脉蚀变矿化带各宽50cm，2016年施工的Allwood东断层的P4320南下盘穿脉。下）天鹅断层明金石英-碳酸盐脉，2016年施工的UDH1817孔。含草莓状黄铁矿集合体（ ≤50毫米宽）和黄铁矿层纹 (≤20毫米宽) 常见于层序中，特别是黑色页岩单元内。

图24.A）劈理内硫化物，SPD336孔。B）层纹状石英脉，SPD336孔。C）断层带脉（福断层和鹞断层），SPD336孔（福矿山，2015）

图25. A）浸染状含金毒砂和黄铁矿石英脉-角砾岩矿石；B）明金石英-碳酸盐脉和角砾岩矿石（福矿山，2015）

图26. 2015年完工的P4310中段E4290 南下盘之南壁照片，D20鹰脉和D14 贝鲁下盘矿化交汇处，鹰脉系金品位往倾斜方向，即东倾断层于福斯特维尔背斜和西倾断层附近处增加。福斯特维尔背斜附近东倾与西倾构造交汇，为流体迁移提供了障壁，致使石英和辉锑矿具流动构造。带内明金的孤点，呈细斑点排列于缝合线裂隙内，延长达10厘米。带内毒砂/黄铁矿化带含金较低，为1-2克/吨，浸染于石英脉带周围（福矿山，2015）

富矿石特有的结构构造有层纹状构造、开-闭脉纹、缝合线构造、多孔构造、晶洞晶簇状构造。

7.蚀变矿物学

福斯特维尔金矿山围岩蚀变不清晰，近矿蚀变表现为石英脉化、白云母、铁白云石和菱铁矿以及硫化物矿物增加，而绿泥石和长石则减少。这种矿物学变化反映了可变的 Na 和 K含量，以及升高的 CO₂、S、Sb、As、Ag 和 Au 。贱金属是微量的；硫化物组合以毒砂、黄铁矿和辉锑矿为主，少量闪锌矿、方铅矿、车轮矿、硫锑铅矿和黝铜矿（图27）。

图27.A）福斯特维尔矿山长剖面，面向西，示矿化类型的分布。插图照片为各类矿石的手标本；顶部为毒砂和黄铁矿型金矿，中部为金-锑脉型金矿，底部为单金脉型金矿。所有锑等值线均基于福斯特维尔金矿化验数据；黄色虚线是明金产地（Voisey CR等，2020）。B）明金-针状辉锑矿-石英脉，含晶洞晶簇。

8.矿床类型

含金石英脉中的流体包裹体表明，圈闭温度为 270℃，盐度低，推断形成深度为 2.6-5.7公里。硫同位素值密集分布在零值附近或略低于零值，这意味着还原的含硫流体（对硫源没有太多的约束）。碳氢化合物存在于福矿山断层邻近砂岩的矿石内和附近。

本矿床与典型的造山型（绿岩带型）金矿床和侵入岩有关金矿床有着明显的差异，它是产于浅变质碎屑沉积岩内受褶皱-断裂构造组合控制的脉状矿床。

在福斯特维尔，浸染状硫化物金矿化，受晚期脆性断裂和破碎的控制。这些脆性断层通常是往西陡倾的叠瓦状逆断层，逆向运动从数米至150米不等，具一系列中度往西倾的张性分支逆断层特征，形成于主断层的下盘。其中的金被锢锁在石英-碳酸盐网脉壁上的浸染状毒砂和黄铁矿晶体内，分布于整个长达9公里的断层系统中。

沿鹰带和天鹅带，还存在为数不多的往南东和南西中度倾斜的断层，正是这些断层控制着高品位的明金矿化。脉内明金矿化，赋存于石英-碳酸盐脉中，显示层纹状和缝合线脉状组构以及角砾岩化。金矿化受构造控制，高品位带定位于顺层和切层断层之间的几何关系处。富金矿包通常厚4-15m，倾向延深50-150米，侧伏下延300-2000米以上。

锑矿化主要呈辉锑矿，与石英共同产出，从早期交代状与充填状石英-碳酸盐网脉，到宽达0.5米的块状单矿物辉锑矿脉变化。晚期辉锑矿-石英-碳酸盐化，发生在有利的构造位置，诸如凤凰脉、鹰脉和天鹅脉和断层构造，因此显示出与明金的空间关系。

天鹅断层的特点，是块状至角砾状1-3米厚石英脉为主，具清晰的层纹状边。在天鹅带内，矿脉结构复杂多样，计有石英内独特的斑点状辉锑矿和明金、角砾岩带、围岩/辉锑矿层纹状结构和具明金聚集线的缝合线结构（特别集中在脉壁）、含自形晶石英（±硫化物和明金）的晶洞、糖粒状隐晶质石英结构和含明金斑点/片的块状石英带。在金矿脉外围还有一个宽达2m的以硫化物为主的低品位金矿化边。2022年圈定的下部低中段矿体，较天鹅断层的上部较高中段的金品位要高得多。天鹅断层脉代表了迄今为止在福斯特维尔金矿田中所发现的最高品位明金的容矿构造，并表现出持续的非常高的金品位。

目前，在天鹅带、鹰带、下凤凰带、下凤凰下盘带、东倾带、鹞带和小天鹅带，揭露了许多高品位石英-碳酸盐±辉锑矿脉型明金矿体。此外，在东北部的罗宾山系统的深处，于一条单独的矿化线上揭露到了明金矿点。浸染状硫化物矿化继续在所有深度持续存在，并且性质相对均匀。目前推断，与浸染型硫化物矿化相比，石英-碳酸盐±辉锑矿-明金组合形成较晚。

福斯特维尔金矿田业已产出和控制的总资源量约1000万盎司黄金，而且目前在矿田南北两端和深处仍然处于开放状态，预示着区内找矿前景良好，累计矿石储备和矿石资源继续向2000万盎司挺进（图28）。

图28.福斯特维尔金矿山纵剖面投影图，示矿石储备、矿石资源、采掘工程和脉系分布（FGM，2021）

9.找矿标志

福斯特维尔式沉积岩及低绿片岩相变质岩内脉状金矿床的找矿标志有：

1）主逆断层及其下盘次级平行逆断层系，为深处成矿流体上升提供了通道，也为容矿提供了空间。

2）褶皱轴部枢纽带，系薄弱虚脱带及扩容结，特别是连锁断层横切处。

3）脆而多孔及含铁（铁白云石、菱铁矿、铁方解石）含碳标志层，通过角砾岩化提供大量开放空间、硫化所需的铁以及还原所需的碳。

4）层理-断层组合样式，特别是切层的连锁分支构造，有利于金沉淀的大面积角砾岩化。

5）断层与层理变缓处，系富矿包之所在；反倾连锁断裂，也如是。

6）层纹状石英脉及具缝合线构造、晶簇晶洞构造、开-闭脉纹和多孔构造等石英脉化体，往往是超高品位富矿包所在。

7）针状辉锑矿、硫锑铅矿和毒砂、五角十面体黄铁矿等硫化物。

8）碳化（石墨化）、铁白云石化、菱铁矿化、石英脉化。

五．主要参考文献

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