朵家灘金礦礦床成礦模式探討

曹國堂（靈寶黃金股份有限公司，河南 靈寶 472500）

朵家灘金礦礦床成礦模式探討

Discussion on metallogenic model of Duojiatan gold-bearing deposit

曹國堂（靈寶黃金股份有限公司，河南 靈寶 472500）

朵家灘金礦的礦石類型為石英脈型，在十幾平方千米內(nèi)廣泛分布，礦脈小而數(shù)量多。筆者在近兩年的工作中，通過對(duì)地表、坑道以及鉆孔中石英脈的觀察，用礦巖中δ18O同位素含量的變化、石英脈包裹體溫度的測(cè)試、Au元素地化剖面的編制，確定了該礦床中的礦源、水源及形成時(shí)的溫度，對(duì)礦床的成因進(jìn)行了分析，并建立了該類礦床的成礦模式。

地質(zhì)；金礦；成礦模式

1 礦區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)況

朵家灘金礦位于甘肅省皋蘭縣黑石川鄉(xiāng)，距蘭州約80km。大地構(gòu)造上本區(qū)位于祁連褶皺系的東端。礦區(qū)北邊為石青硐金礦，西邊為甘露池金礦，朵家灘金礦與后者成礦條件相同，礦床成因一致。

1.1 地層

區(qū)內(nèi)出露地層從老到新有中—上奧陶統(tǒng)、下志留統(tǒng)馬營溝群、下白堊統(tǒng)堊河口群、第三系中新統(tǒng)咸水河組和第四系。朵家灘金礦主要賦存于下志留統(tǒng)馬營溝群地層中。下志留統(tǒng)馬營溝群與祁連褶皺軸向一致，呈NWW及近EW向分布。巖性主要為中基性—中性—中酸性火山巖、硅質(zhì)巖、大理巖、板巖、千枚巖和石英巖等?？偤穸冉?km。為一套海相火山巖夾硅質(zhì)巖—碳酸鹽巖—碎屑巖建造，屬于比較典型的優(yōu)地槽沉積。

1.2 侵入巖

區(qū)內(nèi)侵入巖不發(fā)育，巖石種類少，巖體規(guī)模小，屬加里東晚期構(gòu)造巖漿旋回產(chǎn)物。在礦區(qū)東北約5km處有一直徑約50～70m的閃長巖體。巖石呈灰綠色，塊狀構(gòu)造，半自形粒狀結(jié)構(gòu)。由斜長石(＜60%）、閃長石（30%）和少量石英（＜5%）組成。副礦物有磁鐵礦、磷灰石等。

1.3 構(gòu)造

本區(qū)位于北祁連優(yōu)地槽褶皺帶、馬亞雪山復(fù)式背斜的東延部位，褶皺及斷裂構(gòu)造都比較發(fā)育。局部構(gòu)造主要有石青洞—陰洼岔復(fù)背斜和甘露池—峰拉牌復(fù)向斜。朵家灘礦區(qū)位于甘露池—峰拉牌復(fù)向斜的中部。

2 礦體地質(zhì)特征

朵家灘金礦礦石工業(yè)類型為石英脈型，圍巖主要是板巖及千枚巖。礦區(qū)石英脈根據(jù)產(chǎn)狀主要有兩組,一組由NWW向斷裂帶控制,另一組由NE向斷裂控制。斷裂構(gòu)造即是容礦構(gòu)造。斷裂構(gòu)造按產(chǎn)狀及力學(xué)性質(zhì)主要有兩種：張性斷裂石英脈和剪切斷裂石英脈。

2.1 張性斷裂石英脈

這種石英脈在志留紀(jì)板巖及千枚巖中最多，主要集中在褶皺的軸部及兩翼，每隔數(shù)米至數(shù)十米就有一條。礦脈厚度數(shù)十厘米至兩米，長度數(shù)米至數(shù)十米，個(gè)別可達(dá)數(shù)百米以上。斷裂主要受張性力作用形成。沿走向順層位產(chǎn)出，在傾向上有時(shí)會(huì)與地層有一定的夾角。圍巖蝕變較弱，石英脈中有時(shí)見金屬礦化。礦區(qū)中南部為南傾，傾角55°～70°；礦區(qū)北部為北傾，傾角65°～80°。品位一般在0.1～0.5g/t。

2.2 剪切斷裂石英脈

這是一種受褶皺應(yīng)力作用形成的剪切斷層，規(guī)模小。除西南角外，在整個(gè)礦區(qū)均有分布。傾向330°～350°，傾角25°～45°。長度幾十米至幾百米，厚度數(shù)厘米至十幾厘米。金品位較高，每噸幾克至數(shù)十克。含礦性相對(duì)于前者比較穩(wěn)定，但由于太薄，不適宜大規(guī)模開采。此種類型石英在礦區(qū)為最晚期石英脈，切穿地層與張性斷裂石英脈，在兩種石英脈交匯處礦體較富。品位一般在0.5～10g/t。

3 礦床成因分析

經(jīng)過地表調(diào)查和坑道的驗(yàn)證,本區(qū)域的石英脈有一個(gè)顯著的特點(diǎn)：沿走向和傾向上都不連續(xù)。而且本區(qū)域內(nèi)巖漿巖也不發(fā)育，在石英脈的兩側(cè)與圍巖的接觸部位高溫蝕變不明顯，熱動(dòng)力證據(jù)不足。本區(qū)域的石英脈成因與巖漿及氣水熱液并沒有直接的聯(lián)系。

種種跡象表明，該礦床的地質(zhì)成因，除地質(zhì)教課書中闡明的成因類型外，與《交代熱液成礦學(xué)說》（季克儉、呂鳳翔著，2007地質(zhì)出版社）中的三源成礦論點(diǎn)很近似。三源即礦源、水源、熱源。為了說明問題，筆者對(duì)上述三源分別進(jìn)行了探討和研究。

3.1 含金石英脈形成的溫度

經(jīng)野外觀察，石英脈與圍巖的接觸界線明顯，近礦蝕變也很微弱，可以斷定石英脈是在較低的溫度下形成的。為了確定礦脈究竟是沉積階段還是在變質(zhì)階段形成，在礦區(qū)的各主要石英脈中采集了10塊樣品，7塊為張性石英脈，3塊為剪性石英脈，均是在斜井及鉆孔中取得。表1是包裹體測(cè)溫結(jié)果（參考《甘露池金礦礦床成因分析》）。

表1 包裹體測(cè)溫結(jié)果

根據(jù)測(cè)定的結(jié)果，含金石英脈形成的溫度為166℃～277℃，均不超過300℃。說明當(dāng)時(shí)的溫度是位于沉積的末期至變質(zhì)的初期階段?？梢耘懦龓r漿及汽水熱液成礦作用。進(jìn)一步仔細(xì)分析可以看出，張性石英脈形成的平均溫度較剪性偏低。如果以公認(rèn)的250℃作為沉積與變質(zhì)的界線，兩種性質(zhì)的石英脈正好前者屬沉積階段，而后者屬變質(zhì)階段。

3.2 石英的來源

礦區(qū)內(nèi)的巖石主要有4種：志留紀(jì)的板巖及變質(zhì)礫巖、白堊紀(jì)的紅色沙礫巖、第四紀(jì)的沙礫層。與礦化有關(guān)的為志留紀(jì)的板巖及變質(zhì)礫巖，這兩種變質(zhì)巖的原巖分別是粘土質(zhì)巖及粗碎屑巖。粗碎屑巖的礫石成份主要是石英，石英是穩(wěn)定礦物，它在沉積階段的成巖及后生作用中幾乎沒有化學(xué)變化，對(duì)礦脈的形成作用可以忽略。石英脈中石英的來源只有與粘土質(zhì)巖有關(guān)。

為驗(yàn)證石英與粘土質(zhì)巖的關(guān)系，以及形成礦脈時(shí)水的來源，在礦區(qū)中部的5號(hào)斜井中采集了10塊樣品，4塊為石英脈，6塊為千枚巖；對(duì)它們的氧同素δ18O進(jìn)行了測(cè)試（由成都理工大學(xué)承擔(dān)）。表2為測(cè)試的結(jié)果2（參考《甘露池金礦礦床成因分析》）。

從表2中的數(shù)據(jù)可以看出，δ值在圍巖與石英脈中幾乎沒有什么差別，6個(gè)圍巖的δ18O平均值為7.05‰，4個(gè)石英脈的δ18O平均值為5.44‰，僅僅略微偏低，說明石英脈主要是來源于圍巖。

粘土質(zhì)巖的礦物成份主要有4種：高嶺石、伊利石、蒙脫石、綠泥石。在地質(zhì)史上時(shí)代越老，伊利石和綠泥石的數(shù)量亦增，而高嶺石和蒙脫石則相應(yīng)減少。就是說當(dāng)溫度和壓力達(dá)到一定范圍時(shí)，就有一定數(shù)量的高嶺石和蒙脫石轉(zhuǎn)變?yōu)橐晾途G泥石，轉(zhuǎn)變時(shí)會(huì)有石英產(chǎn)生?；瘜W(xué)反應(yīng)為：蒙脫石+Al3++K+→伊利石+Si4+，上面的反應(yīng)不需進(jìn)行得很徹底，既使有一小部分生成，也有足夠的石英來源。

表2 δ18O測(cè)試結(jié)果

3.3 金的來源

據(jù)有關(guān)資料顯示，金在沉積巖中的平均含量為0.03×10-6，在粘土巖（頁巖）中可達(dá)0.05×10-6；金在變質(zhì)巖中的平均含量為0.012×10-6。

金在粘土礦物中的含量偏高，主要由粘土礦物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)所致。粘土礦物主要由Al-O八面體和Si-O四面體組成的層狀礦物。在四面體內(nèi)，由于Al3+置換Si4+，或者八面體內(nèi)Mg2+置換Al3+，引起電荷不足，即需有一定數(shù)量的陽離子補(bǔ)償，所以它不但能吸附 Na+、Ca2+、Mg2+活潑離子，還能吸附 Cu2+、Pb2+、Zn2+、Au+、Ag+等較穩(wěn)定離子。這也是金的含量在粘土礦物中偏高的原因。在沉積作用的后生階段Au元素被遷移到含硅質(zhì)的流體中，在裂隙中沉淀，形成含金的石英脈。

為更好說明石英脈中的金是來源于其周圍的圍巖（也就是由粘土質(zhì)巖變質(zhì)的千枚巖），例如在礦區(qū)的中部橫切礦體走向所作的一個(gè)地化剖面，長度1 200m，在離礦體較遠(yuǎn)處取樣按100m的間距，在礦體附近200m以內(nèi)每50m一個(gè)樣品。A-A′地化剖面Au含量變化趨勢(shì)見圖1。

圖1 A-A′地化剖面Au含量變化趨勢(shì)圖

從圖2中可以看出，在距礦體200m以外的Au含量在15×10-9～20×10-9，且沿軸線方向沒有明顯的變化。在距礦體200m以內(nèi)的范圍內(nèi)Au的含量一般不超過12×10-9，在石英脈上的取樣一般都在100×10-9以上。由此說明，距礦體200m以內(nèi)的Au元素發(fā)生了部分轉(zhuǎn)移，也就是說含金石英脈的礦源是其周圍200m以內(nèi)的圍巖。

3.4 成礦介質(zhì)水的來源

表2對(duì)氧同素δ18O進(jìn)行的測(cè)試結(jié)果，說明形成含金石英脈時(shí)外圍介質(zhì)（雨水、海水）很少參與，含金石英脈的形成是在一個(gè)相對(duì)封閉的環(huán)境中形成的。在粘土質(zhì)巖的成巖及后生階段，由于溫度和壓力的增加，粘土質(zhì)巖會(huì)有大量的水份析出(吸附水、層間水、結(jié)構(gòu)水三種水份在粘土巖中占有很大的比例)。當(dāng)巖層出現(xiàn)裂隙時(shí)，帶有一定金元素的硅質(zhì)流體就會(huì)在其中聚集，形成含石英脈。

4 貯礦空間的形成及特征

祁連運(yùn)動(dòng)發(fā)生于早古生代末期，主要受南北向的水平擠壓力，形成了近東西向的褶皺帶。當(dāng)時(shí)志留紀(jì)的巖石正處于成巖的后生階段，具有一定的韌性和脆性。朵家灘礦區(qū)正處于祁連褶皺帶一個(gè)向斜的軸部。受水平方向的擠壓力，由于沉積巖的成層特點(diǎn)，當(dāng)隆起(凹陷)變形達(dá)到一定程度時(shí)（韌性達(dá)到極限），在褶皺的軸線兩側(cè)會(huì)形成一組平行排列的斷裂。這些斷裂的特點(diǎn)是：沿走向比沿傾向長，斷距很小，主要是沿層面張開，有些斷裂沿傾向方向與地層呈一定的夾角。由于地層巖性的不均勻性，形成的斷裂裂隙無規(guī)律，只是沿褶皺軸部和兩翼呈帶狀密集分布；水平斷面產(chǎn)狀與地層一致。從地表石英脈的分布以及坑道內(nèi)石英脈的延伸可驗(yàn)證這一點(diǎn)。正是由于祁連造山運(yùn)動(dòng)的水平擠壓和不均勻呈層狀的粘土質(zhì)巖的特性，才形成朵家灘石英脈的分布特點(diǎn)。

5 成礦模式

根據(jù)上述分析可以得出該礦床具備下列特征。

（1）本區(qū)含金石英脈的形成是在低溫（150°～300°）的條件下形成的。

（2）含金石英脈的形成是在一個(gè)相對(duì)封閉的環(huán)境中。

（3）含金石英脈的礦源就是其附近的圍巖。

（4）含金石英脈的水源主要是其近礦圍巖的層間水或結(jié)構(gòu)水。

（5）該金礦的礦床成因應(yīng)歸結(jié)為低溫交代熱液礦床。

根據(jù)這些結(jié)論，以及礦床所在的大地構(gòu)造位置、礦體的形態(tài)特征，繪出該礦床的成礦模式見示意圖2、3、4。

圖2 成礦模式示意圖一

圖3 成礦模式示意圖二

圖4 成礦模式示意圖三

從成礦模式示意圖中可以看出：該區(qū)的石英脈為什么會(huì)有這么多的數(shù)量、這樣的形態(tài)特征。從圖上也可看出剪性斷裂石英脈比張性斷裂石英脈的形成時(shí)間要晚。金在流體中的含量肯定是時(shí)間越長，隨著溫度、壓力的上升，流體的活性越大，金的遷移越充分，含量越高。這就是為什么緩傾斜的薄脈（剪性）普遍比規(guī)模較大產(chǎn)狀陡的石英脈（張性）Au含量要高的原因。

[1]武漢地質(zhì)學(xué)院地球化學(xué)研究室.地球化學(xué)[M].北京：地質(zhì)出版社,1979.

[2]曾允孚，夏文杰.沉積巖石學(xué)[M].北京：地質(zhì)出版社，1986.

[3]游振東，王方正.變質(zhì)巖石學(xué)[M].北京：地質(zhì)出版社，1986.

[4]季克儉，呂鳳翔.交代熱液成礦學(xué)說[M].北京：地質(zhì)出版社，2007.

P611

B

2010-06-05

曹國堂（1967-），男，河南內(nèi)黃人，工程師，從事礦山地質(zhì)及井下開采技術(shù)工作。

Abstract:The type of Duojiatan gold ore is quartz vein,the innumerable ore vein is small,and widely distributes within more than 10km2.In the last two years,by observing the quartz vein on the ground surface and in the tunnel and drill hole,and using the con?tent variation of δ18O isotope in mine rock,temperature test of quartz vein inclusion,and compilation of Au geochemical section,the forming temperature,source of water and source of ore of the deposit are determined.The forming genesis of deposit is ana?lyzed,and the metallogenic model for similar deposit is established.

Key words:geology;gold ore;metallogenic model

1672-609X（2011）01-0029-03