① 甘肅省肅北蒙古族自治縣黑刺溝金礦床
黑刺溝金礦位於甘肅省肅北縣鹽池灣鄉南30km處,是黨河南山地區近年發現的成型金礦床,333+3341資源量約20×103kg,屬構造蝕變岩型金礦床(謝群,2003),礦床規模達到中型。
該區岩金地質調查工作始於90年代中期,甘肅省地勘局物探隊通過對區內化探異常的查證和地質普查,先後發現了黑刺溝金礦床、賈公台金礦床、振興梁金礦點、小黑刺溝銅礦點、狼查溝金礦點、東紅溝金礦化點及半截溝金礦化點等,並認為該區是甘肅省內以銅、金為主伴生砷、汞、銻、鉛、鋅的又一主要成礦區帶。在此期間,甘肅地礦局酒泉地質隊也在區內開展了金礦普查找礦工作,通過異常檢查,發現了一批金礦化點。原武警黃金第十五支隊、十四支隊在本區開展岩砂金普查找礦,發現了東山灣金礦床。
1 區域成礦地質環境
1.1 大地構造單元
礦床大地構造位置屬柴達木板塊北緣早古生代中期被動陸緣黨河南山早古生代裂谷帶。
1.2 區域地層
出露的地層以奧陶系和志留系的各類火山岩、碎屑岩和砂礫岩為主,泥盆紀及以後的地層局部出露,從海-陸交互相到陸相,由碎屑岩、泥岩和碳酸鹽岩類組成。出露的岩體主要為加里東晚期花崗岩類,有雞叫溝中細粒閃長岩類(
1.3 區域構造格架
區內褶皺、斷裂發育,呈NW-SE向展布,構成烏蘭達板山突出的構造形跡。褶皺主要為烏蘭達板-黑刺溝腦、扎子溝-烏鴉溝復向斜,青水溝南山向斜。斷裂與褶皺軸平行排列,主要有清水溝-大冰溝、清水溝-玉勒昆且干爾德、白石頭溝、烏蘭達板-大沙溝及黑刺溝斷裂(圖1)。
本區NWW向的清小溝腦-古穆博里達嶺斷裂,西起清小溝腦,向東經烏蘭達坂、大冰溝到古穆博里達嶺以東,延伸長達130km,斷裂帶寬100~300m,構造岩多呈粉末狀,局部強片理化,揉皺發育,斷裂面傾向北東,傾角60°~70°,局部較緩,30°~40°,切割奧陶系、志留系、上古生界及白堊系地層,沿斷裂產出的花崗閃長岩體,蝕變強烈,具多期活動和繼承性活動特徵。對區內的岩漿活動和成礦作用起主要作用,控制了礦床(點)和化探異常帶的總體展布。
EW向的深大斷裂活動將更有利於研究區與北祁連造山帶之間的連接,這也是造成區內NW向斷裂與EW向斷裂交會部位發育加里東晚期岩漿侵入岩的最直接原因,它有可能是區內岩漿活動的直接通道。而區內金屬成礦作用與岩漿活動的關系密切,從而造成區內金屬礦產的分布呈EW向成帶、NW向成群的特點。
在深大斷裂兩側派生的次級張性、張扭性斷裂、韌性剪切帶及裂隙群,是含礦熱液的運移通道,而且還是容礦的有利空間,是控制礦體就位的直接控礦構造。黑刺溝金礦受控於烏蘭達坂-大沙溝NW向逆斷層,控容礦構造為NW向具韌性剪切特徵的構造破碎帶,構造破碎帶中構造岩碎裂越強,礦化蝕變越強,礦化發育於具韌性剪切特徵的構造破碎帶。賈公台金礦礦化帶產於走向NWW向、傾向N(岩體方向)的構造片理化帶,岩體東南部走向NE,傾向NW(岩體方向)的構造片理化帶也是較有利的成礦部位;哈熊掌金礦容礦構造為NNW—NNE向的破碎帶;東山灣金礦受NNE向斷裂和近EW向壓扭性逆沖斷層及其次級的平行擠壓帶控制,近EW向與NE向斷裂交會部位是成礦最有利的空間。
圖1 區域主要斷裂構造及次級構造分區圖
1—晚古生界-中生界沉積盆地;2—志留紀地層;3—奧陶紀地層;4—元古宙地層;5—奧陶紀火山岩;6—加里東期岩漿侵入岩。
Ⅰ—北部基底隆起區;Ⅱ—中部斷褶區;Ⅲ—南部斷陷區。①—扎子溝-烏蘭達坂溝口斷裂;②—清水溝腦古穆博里達嶺斷裂;③—清水溝南-玉勒昆且干爾德斷裂;④—扣克烏送達坂-扎子溝-大道爾吉斷裂;⑤—紅廟溝-且爾干德-黑刺溝-達格德勒斷裂;⑥—大哈勒騰河腦-牙到台-哈熊掌斷裂
1.4 區域岩漿活動
區域岩漿活動受區域地質構造演化的影響,除強烈的岩漿侵入活動外,還發育火山活動。其特點是岩漿活動的時代較集中,主要集中發育於早古生代;形成的岩漿岩岩性單一,主要為中酸性火山岩和花崗質岩漿侵入岩,在空間上岩漿岩主要集中分布於工作區的西部(圖2)。
圖2 區域岩漿岩分布圖
Q—第四系;N—新近系;C—T—晚古生界;S—志留系;O—奧陶系;Pt—元古界
1—岩漿侵入岩;2—早奧陶世火山岩
岩漿岩的演化與研究區地質演化相一致,由早至晚,由同碰撞型侵入岩轉為造山晚或晚造山侵入岩,岩漿岩成分的酸鹼度逐漸增高。根據區內岩漿侵入岩的產出特徵結合同位素測齡,區內岩漿侵入活動主要集中於加里東早期、加里東中期及加里晚期3個時期。加里東早期岩漿侵入活動,在黨河以北形成了大道爾基超基性岩體,在研究區內形成了扎子溝岩基的一部分,被中期的侵入岩所侵蝕,而與中期侵入岩很難區分。所以區內岩漿侵入活動所形成的岩漿岩體主要為中晚期。
本區與成礦有關的岩漿侵入活動主要為加里東中晚期和加里東晚期2期,主要的岩性有花崗閃長岩、斜長花崗岩和斜長花崗斑岩及各種脈岩。本區的多金屬礦化與加里東晚期岩漿活動關系密切,岩漿岩對成礦有極其重要的控製作用。主要特點如下:
1)岩體含礦或本身就是礦化體,含礦岩體主要為中-酸性侵入的斜長花崗岩體,如賈公台金礦的全岩礦化、雞叫溝金礦的13號脈等。
2)岩體中產出金的熱液蝕變型和石英脈型礦化,如賈公台金礦床、哈熊掌金礦床、東山灣金礦及振興梁金礦點等。
3)岩體與圍岩接觸帶及其附近圍岩的破碎帶中,產出有蝕變岩型和石英脈型礦化,賈公台金礦床表現特別明顯,東山灣金礦和哈熊掌金礦中這種現象也有所表現。
4)岩漿的多次活動,在早期岩體中形成的斷裂、裂隙構造,是礦體就位的有利部位。
區內加里東晚期中酸性小岩株具有較高的金含量,賈公台斜長花崗岩中金平均值為8.5×10-9,振興梁斜長花崗斑岩中金含量20.76×10-9;這些岩體均較小,與成礦有較密切的關系。
已發現礦床的同位素資料表明,本區金及多金屬礦床成礦熱液為岩漿熱液,硫源具深源特徵。從黑刺溝金礦區、賈公台金礦區和東三灣金礦區硫化物的硫同位素組成特徵來看,δ34S‰變化范圍為-4.81~-3.81,變化范圍小,接近隕硫。結合東三灣金礦、黑刺溝金礦和賈公台金礦的氫、氧同位素組成和礦床地質特徵,可以確定這3個礦床與岩漿活動有密切成因關系。
1.5 成礦單元
礦床位於秦-祁-昆成礦域之祁連成礦省的柴北緣成礦帶。
2 礦區地質特徵
2.1 賦礦地層
黑刺溝金礦主體產於奧陶紀礫岩層中,同時受斷裂控制,北距賈公台花崗岩體約4km。礦區內出露的地層主要為中上奧陶統,由老到新可劃分為5個岩性段、4個沉積相。第一、二岩性段為淺海相,由各類火山(陸源)碎屑岩類組成;第三岩性段是火山灰-泥流石相,為坡積帶沉積;第四岩性段為河流三角洲相沉積,由泥岩、砂岩、礫岩組成;第五岩性段為淺海-半淺海相沉積的碎屑岩類。第四岩性段是主要含礦層,金礦化普遍發育(圖3)。
2.2 礦區岩漿岩
礦區岩漿岩較發育,岩體侵位多受次級斷裂構造帶控制,呈岩株和岩脈(或岩牆)狀零星出露。岩性主要為石英二長閃長岩,還可見有石英二長岩,其邊部多穿插圍岩,內部富含圍岩角礫,有時可見有冷凝邊和角岩化現象,顯示淺成侵位的特徵。此外,該岩體成礦作用明顯,與黑刺溝地區金礦的形成息息相關,礦區內重要的金礦體均位於岩體的內外接觸帶附近。
2.3 控礦構造
礦區內控制礦體產狀的構造為黑刺溝斷裂帶,該斷裂和烏蘭達板-黑刺溝腦復向斜軸線基本一致,走向125°,傾角70°~80°。斷裂帶內岩石破碎蝕變強烈,並見有糜棱岩化岩石和糜棱岩,反映該斷層活動強烈、性質復雜,可能為韌—脆性長壽斷裂,它的次級斷裂是區內重要的控礦構造。
圖3 黑刺溝金礦區地質簡圖
Q—第四系;Ss,Sst,Sls,Slsg—志留系灰綠色砂岩,凝灰質砂岩,砂板岩互層,砂礫岩互層;Cg—石炭系礫岩;δ—二長閃長岩;η—石英二長岩。1—斷裂及編號;2—礦(化)體
2.4 圍岩蝕變
本區的礦化蝕變主要受斷裂破碎帶控制,蝕變類型主要有碳酸鹽化、絹雲母化、硅化、鐵碳酸鹽化、毒砂化、黃鐵礦化和角岩化。
控礦破碎帶內圍岩蝕變強烈,蝕變的強度與金屬硫化物及金的礦化強度呈正相關關系。蝕變越強,礦化越好。蝕變分帶不明顯。礦帶邊部蝕變弱,以碳酸鹽化、絹雲母化為主,有少量黃鐵礦化。礦帶內部蝕變強,以硅化、鐵碳酸鹽化和毒砂化為主,黃鐵礦化次之,絹雲母化較弱。
2.4.1 硅化
呈細小粒狀產出,棒狀石英均勻分布,局部見石英呈網脈狀、條帶狀,表明是在動態條件下發生的。硅化與構造變形同期。與硅化關系最密切的礦化為黃鐵礦化,其次為毒砂化。
2.4.2 鐵碳酸鹽化
主要表現為細粒他形粒狀均勻浸染,與其密切共生的金屬礦化為塵點狀均勻浸染的自形矛狀、針狀毒砂。
2.4.3 絹雲母化
多為原泥質物重結晶而成,已向白雲母漸變,與其相關的金礦化不明顯。
2.4.4 碳酸鹽化
為較低溫下的產物,一種為原碎屑岩中的鈣質膠結物發生重結晶,另一種為礦化晚期張裂隙中充填的方解石細脈、網脈,二者均與礦化關系不密切。
2.4.5 金屬礦化
主要為毒砂化,呈細小塵點浸染狀、針狀、矛狀,與金礦化關系密切,其次為黃鐵礦。
2.4.6 角岩化
發育在礦帶北盤圍岩(底板圍岩)中,以黑雲母角岩為主,其次為方柱石角岩,每條礦化在空間上有明顯的分帶性,在黑刺溝金礦區的兩側依次為銻-金、鉛-金和銅-金礦化。
3 礦體地質特徵
3.1 礦床(體)特徵
黑刺溝金礦分為3個礦區,分別為黑刺溝金礦區、紅石山金礦區和金硐坡金(銻)礦區(圖3)。前二者已探明的金屬量分別為15.404×103kg和0.664×103kg,後者控製程度不夠,估算與前二者相比更少。黑刺溝礦區礦帶產於奧陶系,總體形態受古三角洲相控制,呈層狀、似層狀和透鏡狀產出,礦體厚度變化隨該沉積相的變化而變化(圖4)。礦體形態受礫岩層中的層間構造控制,產於斷裂帶及上盤的礫岩中,表現出蝕變岩型金礦的特點。礦體在3條勘探線上的厚度及品位變化見表1。
表1 礦體在不同勘探線厚度、品位變化
3.2 礦石成分
按自然類型,可將黑刺溝金礦區礦石分為氧化礦石和原生礦石2種。前者主要由後期構造活動及地表風化淋濾影響形成,與原生礦石相伴,均呈帶狀分布(圖4),一般賦存在地表附近。原生礦石有礫岩型、碎裂岩化礫岩型、構造蝕變岩型和石英網脈型等,礦石中的黃鐵礦呈細脈、團塊和浸染狀,主要分布於膠結物和裂隙中,礫石中也有細脈和浸染狀黃鐵礦分布。
圖4 黑刺溝金礦140 勘探線剖面圖
1—氧化礦體;2—原生礦體;3—粉砂岩;4—礫岩;5—凝灰岩
礦石中金屬礦物主要為毒砂、黃鐵礦,其次為閃鋅礦、黃銅礦、方鉛礦、磁鐵礦和褐鐵礦等。毒砂呈黃白色,有的表面具黃褐色氧化薄膜,晶形為針狀、紡錘狀,多以細脈狀充填在碳酸岩脈的邊部或其裂隙中。黃鐵礦呈自形晶,以五角十二面體及聚晶出現,其次是草莓狀,為載金礦物之一。非金屬礦物有石英、絹雲母、方解石、白雲石和磷灰石等。
構造蝕變岩型金礦石中的金屬礦物含量一般<5%,其中,以細小塵點狀、矛狀及針狀毒砂為主,粒徑一般<0.001mm,呈浸染狀均勻分布。
金礦化的礦化元素除As(>400×10-6),Sb(>40×10-6)及Au(平均1.3989×10-6)含量較高外,其餘元素如Ag,Mo,Cu,Pb,Zn,Bi和Hg均很低,即典型元素組合為Au-As-Sb。因此,Sb、As可作為找金的指示元素,尤其是As,可作為金礦(化)體的直接指示標志,並說明金礦化的形成溫度較低,為中—低溫礦床,這與膠狀黃鐵礦的出現相一致。這類礦石金含量平均為1×10-6~2×10-6,最高可達5.9×10-6。
石英脈型礦石中的金屬礦物含量一般<10%,礦物顆粒較粗。由於金屬礦物組合不同,形成了不同的含礦石英脈。石英脈型礦化的元素組合與蝕變岩型明顯不同,其礦化金屬元素平均含量除Au(1.84×10-6)較高以外,Ag(>5×10-6),Mo(11.22×10-6),Cu(1758×10-6),Pb(1403×10-6),Zn(897×10-9),As(>400×10-6),Sb(38.60×10-6),Bi(38.62×10-6)及Hg(136×10-9)含量均很高,即找金指示元素除Au,Sb外,還可有Ag,Mo,Bi,Cu,Pb,Zn及Hg等,尤其以Ag,Mo和Bi為特色。同時,金屬礦物除前面所述以外,可能還有輝鉍礦和輝鉬礦。
自然金、銀金礦以顯微—超顯微狀態存在。鏡下可見金礦物呈<0.001mm的顆粒賦存於脈石礦物縫隙間及包裹在石英中,其粒度統計見表2。
表2 金礦物的粒度統計
註:數據來源為《甘肅省肅北蒙古族自治縣黑刺溝金礦和賈公台金礦地質普查報告》,甘肅物探隊,1996。
人工重砂金則呈金黃色或金黃略顯白色的片狀、絲狀及微粒狀,最大粒徑約0.02mm,一般在0.01mm以下,電子探針分析為自然金及銀金礦(表3)。
表3 自然金、銀金礦電子探針 w(B)/%
註:數據來源為《甘肅省肅北蒙古族自治縣黑刺溝金礦和賈公台金礦地質普查報告》,甘肅物探隊,1996。
3.3 成礦階段劃分
Ⅰ:石英脈型多金屬-金礦化階段(早期石英脈型礦化階段)形成最早,發育石英脈及方解石石英脈,內富含粗粒立方體黃鐵礦、黃銅礦、方鉛礦和輝銅礦等,呈團塊狀分布於脈體中,該礦化階段伴生金含量也較高。
Ⅱ:構造蝕變岩型金礦化階段,又可分為2個亞階段。Ⅱ-1:硅化-黃鐵礦化亞階段,形成於構造片理化及構造破碎的同時,蝕變以硅化為主,其次為絹雲母化。金屬礦化以發育五角十二面體黃鐵礦為特徵,是金礦化的重要時期。Ⅱ-2:鐵碳酸鹽化-毒砂化亞階段,稍晚於硅化階段,以發育鐵碳酸鹽化及毒砂化為特徵,同時局部發育有膠狀黃鐵礦,表明形成溫度較低。可見毒砂以五角十二面體黃鐵礦為核心呈放射狀或圍繞其生長,說明毒砂形成要晚於五角十二面體黃鐵礦。該亞階段是金礦化的最主要時期,金品位可達5.85×10-6。另外,毒砂化也可直接疊加於早期石英脈型礦化之上。
Ⅲ:石英脈型金(銻)礦化階段(後期石英脈型礦化階段)以發育輝銻礦石英脈為特徵,金屬礦物只有團塊狀輝銻礦。脈體平均含金0.543×10-6。輝銻礦石英脈礦化也可直接疊加於早期石英脈型礦化之上,可見輝銻礦呈網脈狀、團塊狀沿早期石英脈裂隙產出。
Ⅳ:碳酸鹽化階段,為成礦晚期階段,礦化作用弱,標志金礦化結束。
上述成礦階段雖時間上稍有先後,但空間上則多有疊加,亦可單獨產出。
4 礦床成因分析
4.1 同位素地球化學標志
黑刺溝金礦區硫同位素組成見表4,黃鐵礦、輝銻礦的δ34S變化均很少,接近隕石硫,反映其與岩漿活動的密切成因關系。黃鐵礦的w(Co)/w(Ni)值顯示本區金礦與岩漿熱液有關。
表4 黑刺溝金礦硫同位素組成
表5 微量及稀土元素分析結果
註:數據由核工業測試實驗中心測試,2003。
4.2 稀土元素
從礦石、岩體及地層微量、稀土元素分析結果可以看出(表5),黑刺溝金礦不同礦石微量、稀土元素的含量相差較大,表明其成因復雜,可大致分為3組:第一為強虧損Nb,Ta,Zr,Hf,富集Eu,表明源區可能為深源;第二是重稀土相對虧損,無Eu異常,可能與地層關系密切;第三為重稀土弱虧損,Eu負異常,可能與區內岩漿活動有關。
4.3 礦床類型討論
黑刺溝金礦床具明顯的層控特點。首先,礦體嚴格受礫岩層中的層間斷裂控制,產於構造破碎帶及其上盤的礫岩中,呈層狀、似層狀和透鏡狀產出,原生礦石以礫岩型、碎裂岩化礫岩型為主,盡管在紅石山金礦區,金硐坡金(銻)礦區存在NW、近SN向的礦脈(體),但其規模小,非礦化主體,如果僅根據2個小礦區的特點而定為其他類型的礦床顯然不合適。其次,對礦區沉積相及其含金性研究表明,金礦化強度與沉積相、礫石含量有一定關系,以硅質膠結的礫岩含金性好,隨礫石含量減少粒度變細,金含量有降低的趨勢。再次,金礦化帶上盤圍岩為金的負異常帶,帶寬150m,表明金成礦時從圍岩中汲取了成礦物質,金礦成礦與圍岩關系密切。
黑刺溝金礦不同於典型的層控型金礦(蘭德型金礦)及傳統意義的岩漿熱液型等金礦類型。正如上述介紹,有學者將其歸為蘭德型金礦,亦有學者研究認為該礦床是地層-構造-岩漿岩三位一體共同影響的結果,卻沒有明確歸類,也有人認為是蝕變岩型金礦。這表明黑刺溝金礦床類型歸屬存在爭議,給以明確類型確實有一定的困難。從黑刺溝金礦已有的少量稀土、微量元素和同位素等資料看,礦床成礦物質主體更趨向於深部來源,與岩漿活動有關,而不是來源於礫岩地層,這顯然不符合層控型金礦的特徵,把該礦床歸屬於礫岩型或層控礫岩型金礦與事實不符。但是,從礦床地質特徵、礦體特徵及礦體與圍岩的關系看,該礦床確實表現出某些層控的特點,即礦體基本產於固定層位的構造破碎帶中,礦石品位和地層岩性有一定的相關性,那麼把該礦床歸屬於岩漿熱液型金礦也不合適。
在黑刺溝金礦遇到的問題,是我國西部地區金礦地質工作中比較典型的問題。事實上,近幾年在西部新發現的部分中、大型金礦床均表現出與黑刺溝金礦相似的特點,如甘肅陽山特大型金礦、甘肅岷縣寨上中型金礦,礦床均受一定的地層層位控制,而該地層又不是成礦物質的主要提供者,岩漿活動是成礦作用的主導因素(路彥明,2004)。
5 找礦標志
區域上尋找石英二長閃長岩岩株集中發育區,在岩株發育區尋找其與圍岩接觸帶附近的構造破碎帶;在構造破碎帶中找硅化、鐵碳酸鹽化及毒砂化、黃鐵礦化等強蝕變地段及石英脈體發育地段;在原生異常中找Au,Sb及As的高異常帶。
參考文獻
金治鵬,何進中,蘆青山.2004.甘肅省肅北縣黑刺溝金礦田地球化學特徵,甘肅地質學報,13(1):74~79
劉志武,李永軍,李厚民等.2003.黨河南山黑刺溝地區與石英二長閃長岩有關的金礦化.華南地質與礦產,(1):12~16
路彥明,范俊傑,趙新峰等.2004.甘肅黑刺溝金礦床地質特徵及類型歸屬.黃金地質,10(4):1~6
(張艷春編寫)
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