小秦嶺地區(qū)金礦床特征及成因分析

趙君星 （成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，四川 成都610059）

裴攻衢 （四川省核工業(yè)地質(zhì)局二八三地質(zhì)大隊(duì)，四川 達(dá)州635000）

1 區(qū)域地質(zhì)背景

小秦嶺西起陜西藍(lán)田、華縣，東至河南嵩縣，是我國(guó)第2大巖金產(chǎn)地。小秦嶺地區(qū)金礦位于華北地臺(tái)南緣，其北為汾渭斷陷，南鄰金堆城臺(tái)凹，呈狹長(zhǎng)帶狀展布，區(qū)內(nèi)出露地層可分為基底和蓋層2部分［1－2］。

1.1 區(qū)域地層

1）結(jié)晶基底 區(qū)內(nèi)結(jié)晶基底主要由太古宇太華群構(gòu)成，分布于小秦嶺核部，是一套以片麻巖為主的中深變質(zhì)巖系，變質(zhì)程度普遍達(dá)角閃巖相，局部已達(dá)麻粒巖相。其下部是由黑云斜長(zhǎng)片麻巖、斜長(zhǎng)角閃片麻巖、混合巖等構(gòu)成的片麻巖和片麻狀花崗巖組成的灰色片麻巖系，其上部主要是由石墨斜長(zhǎng)片麻巖、黑云斜長(zhǎng)片麻巖、矽線石榴片麻巖、大理巖及含鐵石英巖構(gòu)成的陸源碎屑－碳酸鹽巖建造。

2）蓋層巖系 該地區(qū)出露的蓋層巖系主要為古元古界鐵銅溝組、中元古界熊耳群和中新元古界官道口群：①鐵銅溝組。出露于霸源一帶，主要由含礫石英巖、片狀石英巖、大理巖和磁鐵絹英巖等構(gòu)成的淺變質(zhì)巖系，不整合蓋于太華群之上。②熊耳群。熊耳群為主要的蓋層巖系，為一套中基性－中酸性火山熔巖組成的雙峰式火山巖，局部見(jiàn)火山碎屑巖及沉積巖夾層，以斷層或角度不整合覆蓋于下伏太華群之上。③官道口群。為一套淺海相硅鎂質(zhì)碳酸鹽巖建造夾濱海碎屑巖，自上而下可分為高山河組、龍家園組、巡檢司組、杜關(guān)組和馮家灣組。

1.2 區(qū)域構(gòu)造

小秦嶺地區(qū)金礦構(gòu)造格局由南北兩側(cè)區(qū)域性斷裂及斷裂范圍內(nèi)的小秦嶺復(fù)式褶皺所組成。北界區(qū)域性斷裂為山前斷裂，出露長(zhǎng)度大于75km，斷裂破碎帶寬度數(shù)十至數(shù)百米不等，斷面北傾，傾角60～70°，呈近東西向波狀展布。破碎帶內(nèi)硅化、綠泥石化、絹云母化等熱液蝕變現(xiàn)象十分發(fā)育。南界區(qū)域性斷裂為巡馬道斷裂，長(zhǎng)75km，也呈近東西向波狀展布，斷裂帶寬度數(shù)十米至百余米，斷面南傾，傾角50～60°，斷裂帶內(nèi)綠簾石化與磁鐵礦細(xì)脈等熱液蝕變發(fā)育。此外，兩側(cè)斷裂都具有發(fā)育時(shí)間長(zhǎng)、多期活動(dòng)的特點(diǎn)。

由太古界太華群組成的大月坪－金羅斑復(fù)式背斜橫貫全區(qū)，呈近東西向展布，兩翼不對(duì)稱，北翼巖層傾角緩（30～60°），南翼較陡（55～85°），南翼在西峪－善車峪間局部倒轉(zhuǎn)。背斜脊線呈舒緩波狀，向西傾伏，傾伏角35～55°，背斜兩翼均可見(jiàn)到與區(qū)域構(gòu)造線吻合的次級(jí)褶皺。總之，多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響導(dǎo)致背斜形態(tài)復(fù)雜。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征及成礦年代

2.1 礦床特征

石英脈型金礦是小秦嶺地區(qū)金礦的主要類型，其次為少部分蝕變巖型及爆破角礫巖型。區(qū)內(nèi)不同的含金石英脈有1200余條，規(guī)模自幾十米至數(shù)千米不等，礦體多呈不連續(xù)的透鏡狀，脈體具分支復(fù)合、殲滅再現(xiàn)特征，所有礦體均產(chǎn)出于韌－脆性剪切帶中，分布范圍西至華山，東至靈寶－朱陽(yáng)盆地西北部邊緣，北至山前斷裂，南以巡馬道斷裂為界，與太古界太華群隆起地區(qū)完全一致。小秦嶺地區(qū)金礦分布圖如圖1所示。

圖1 小秦嶺地區(qū)區(qū)域地質(zhì)及金礦床分布圖

該區(qū)礦床中礦體以單脈為主，長(zhǎng)度一般長(zhǎng)數(shù)百米，礦脈厚幾厘米至數(shù)米。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，單一脈體的脈石英含量以50%左右者居多，含礦地段一般60%左右。在礦脈的中上部、膨大部位，以不同礦脈交匯處含金性最好。

2.2 礦石特征

1）石英脈型金礦礦石礦物組合 該地區(qū)石英脈型金礦礦物主要為黃鐵礦型和多金屬硫化物型2種礦石類型，含金硫化物以黃鐵礦為主。石英脈型金礦床物質(zhì)成分基本一致，金屬礦物主要為黃鐵礦，次要礦物為黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦，并見(jiàn)有多種微量礦物，如磁鐵礦、鈦鐵礦、磁黃鐵礦、黑鎢礦、白鎢礦、斑銅礦、輝鉬礦、輝銅礦等。貴金屬礦物主要為自然金，其次為自然銀，少量為碲金礦等。脈石礦物以石英為主，其次為方解石、白云石、絹云母、微斜長(zhǎng)石及微量金紅石、榍石、重晶石、綠泥石和綠簾石等。依礦石中礦物產(chǎn)出狀況不同，在小秦嶺金礦區(qū)可劃分出多個(gè)不同的礦物共生組合（見(jiàn)表1）。

2）金礦物的嵌布方式 區(qū)內(nèi)金礦床中金礦物形態(tài)多種多樣，呈等粒狀、乳滴狀、不規(guī)則狀和自形晶等，主要為粒間金、裂隙金和包裹金3種嵌布方式。

2.3 成礦年代

從礦床作為一種特定的地質(zhì)作用產(chǎn)物這個(gè)角度來(lái)看，印支期是秦嶺造山帶構(gòu)造演化階段至關(guān)重要的時(shí)期［3］。該時(shí)期華北與揚(yáng)子板塊正式完成對(duì)接，秦嶺造山階段結(jié)束。這次重大的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，在西秦嶺產(chǎn)生大量印支期碰撞與島弧型花崗巖。太華群中黑云母正長(zhǎng)石測(cè)試為213Ma和223Ma（K－Ar）的數(shù)據(jù)，表明印支期是構(gòu)造熱事件的產(chǎn)物年齡。

對(duì)小秦嶺變質(zhì)核雜巖東部拆離斷層下部厚層糜棱巖帶中糜棱巖化片麻巖的黑云母進(jìn)行40Ar／39Ar測(cè)定，得到（217.75±0.31）Ma和（219.97±0.32）Ma的年齡，從而小秦嶺變質(zhì)核開(kāi)始形成的確切年齡，進(jìn)一步證明小秦嶺伸展構(gòu)造開(kāi)始于印支期。研究表明［4］，小秦嶺地區(qū)為地幔上隆區(qū)，由于地幔柱作用和巖石圈的拆沉作用，地幔流體向地殼運(yùn)移擴(kuò)散，從而形成了小秦嶺地區(qū)眾多金礦床。

表1 小秦嶺金礦礦石中礦物組合特征表

3 成礦流體來(lái)源

流體不僅包括水，還包括揮發(fā)分CO2、CxHy、H、鹵素、S、N等。由于揮發(fā)分對(duì)溫度和壓力很敏感，因而在地質(zhì)作用過(guò)程中十分活潑，是一類重要的催化劑，同時(shí)也是物質(zhì)遷移、聚集和轉(zhuǎn)化的載體［5］。自然界中硫有4個(gè)穩(wěn)定同位素，即32S（原子豐度為95.02%）、33S（原子豐度為0.75%）、34S（原子豐度為4.21%）和36S（原子豐度為0.02%）。硫同位素組成以δ34S表示，δ34S正值越大，說(shuō)明34S的富集度越高。通過(guò)小秦嶺地區(qū)金礦硫同位素分析可知（見(jiàn)圖2），多數(shù)礦床δ34S值在－5‰～5‰，表明該地區(qū)金礦流體主要以幔源為主［6］。

圖2 小秦嶺地區(qū)金礦中黃鐵礦δ34S分布圖

4 金礦床成因

4.1 構(gòu)造制約

金常在某些具有特定的構(gòu)造擴(kuò)容中富集成礦，而且對(duì)圍巖的選擇性不大。容礦構(gòu)造主要包括變質(zhì)核雜巖的外圍主次拆離滑脫帶、韌性－脆韌性剪切帶、沿韌性剪切帶侵入的各類巖體的內(nèi)外接觸帶、構(gòu)造裂隙等。構(gòu)造為成礦流體遷移提供通道和聚集場(chǎng)所，既起到導(dǎo)礦作用，也起到容礦作用，這在很大程度上決定了礦床的空間展布形式［7］。目前區(qū)內(nèi)所發(fā)現(xiàn)并研究的脈體多呈EW、NE向分布，這表明構(gòu)造對(duì)礦床的空間展布有絕對(duì)的制約作用。

4.2 沉淀機(jī)制

石英脈型金礦中金在成礦早期以AuCl2－形式存在，在成礦中期主要以Au（HS）2－和AuH3SiO4－形式存在，隨著成礦作用的進(jìn)行，溫度降低，成礦早期以AuCl2－形式存在的金絡(luò)合物在低溫條件下不穩(wěn)定，多數(shù)被Au（HS）2－和AuH3SiO4－絡(luò)合物多取代。隨溫度進(jìn)一步降低，熱液中金的溶解度變小，當(dāng)熱液達(dá)到飽和時(shí)，可形成Au等礦物的沉淀。

另外，礦床氧同位素研究也表明，成礦早期氧同位素較高，成礦晚期出現(xiàn)負(fù)值，明顯具大氣降水特征，這反映了成礦作用過(guò)程中成礦流體被大氣水混染的特征［8］。當(dāng)熱的上升溶液與大氣降水混合時(shí)，促使成礦流體溫度降低，導(dǎo)致礦物沉淀。此外，稀釋作用對(duì)于配位數(shù)較高的絡(luò)合物（如AuCl2、Au（HS）2－等）將產(chǎn)生明顯的沉淀效應(yīng)［9］。

5 金礦床找礦方向

根據(jù)小秦嶺地區(qū)成礦作用與區(qū)域伸展構(gòu)造演化之間的耦合關(guān)系，可以將該區(qū)的金成礦作用模式概括如下［10－11］：在中生代晚期的后碰撞階段，巖石圈拆沉作用導(dǎo)致軟流圈熱物質(zhì)上涌和地幔楔部分熔融，從而引發(fā)華北克拉通南緣的伸展構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，在小秦嶺地區(qū)形成了典型的變質(zhì)核雜巖。隨著基底的不斷抬升、構(gòu)造層次的不斷上移，在基底巖系中形成了張扭性或壓扭性的剪切斷裂系統(tǒng)。起源于深部的成礦流體沿伸展構(gòu)造系統(tǒng)向上運(yùn)移，深部流體與淺部流體逐漸混合，同時(shí)流體與圍巖之間發(fā)生水－巖相互作用，引發(fā)廣泛的物質(zhì)和能量交換。隨著溫度和壓力不斷降低，成礦物質(zhì)在流體系統(tǒng)中不斷富集，最終在適宜的溫壓條件和礦化劑作用下在變質(zhì)核雜巖內(nèi)部的剪切擴(kuò)容空間中富集成礦。根據(jù)上述分析，可以將小秦嶺地區(qū)找礦方向總結(jié)如下：①應(yīng)重點(diǎn)對(duì)太華群發(fā)育的深變質(zhì)核雜巖區(qū)以及各類剪切構(gòu)造進(jìn)行研究。②由于成礦流體來(lái)源于地幔，區(qū)內(nèi)深成巖漿活動(dòng)部位如中基性巖、堿性巖、火成碳酸鹽、爆發(fā)角礫巖體的來(lái)源很深，同時(shí)貫通地殼上下的通道對(duì)地幔流體的上升和遷移十分有利，因而這種深源巖漿活動(dòng)發(fā)育地區(qū)是找礦的有利地區(qū)。③地幔上拱處是成礦流體的活躍區(qū)，也是找礦的重點(diǎn)區(qū)域。④由于造山運(yùn)動(dòng)對(duì)該區(qū)的抬升剝蝕，現(xiàn)存在的小秦嶺礦區(qū)位于太華抬拱之上，由此推斷，礦區(qū)的南界（巡馬道斷裂）以南、北界（山前斷裂）以北的區(qū)域深部應(yīng)該存在含金太華群地層，可進(jìn)行遠(yuǎn)景開(kāi)發(fā)研究。

6 結(jié)論

1）小秦嶺地區(qū)金礦主要賦存于太古宇太華群深變質(zhì)核雜巖中，受近東西走向的深大斷裂（南界為山前斷裂，北界為巡馬道斷裂）以及大月坪－金羅斑復(fù)式背斜等主要構(gòu)造所控制。

2）小秦嶺地區(qū)金礦成礦年代主體為印支期，且燕山期成礦作用作為補(bǔ)充疊加于印支期之上。成礦流體來(lái)源于地幔，金的沉淀階段主要為石英－黃鐵礦－多金屬硫化物階段。

3）小秦嶺地區(qū)金礦的找礦方向主要為脆－韌性剪切帶、深源巖漿巖以及地幔流體活躍地區(qū)。

［1］ 盧新祥，魏向東，董有，等 .小秦嶺－熊耳山地區(qū)金礦特征與地幔流體 ［M］.北京：地質(zhì)出版社，2004.

［2］ 盧欣祥，尉向東，董有，等 .小秦嶺－熊耳山地區(qū)金礦時(shí)代 ［J］.黃金地質(zhì)，1998，16（1）：765－768.

［3］ 卿敏，劉連登 .小秦嶺不同韌性剪切帶與金礦成礦的時(shí)空關(guān)系及找礦意義 ［J］.黃金科學(xué)技術(shù)，1995，7（2）：1－3.

［4］ 范宏瑞，謝奕漢，趙瑞，等 .小秦嶺含金石英脈復(fù)式成因的流體包裹體證據(jù) ［J］.科學(xué)通報(bào)，2000，51（5）：537－541.

［5］ 付治國(guó)，翁紀(jì)昌，盧新祥 .小秦嶺－熊耳山地區(qū)金礦硫同位素地球化學(xué)特征 ［J］.物探與化探，2009，30（5）：1－5.

［6］ 劉連登，陳國(guó)華，張輝煌，等 .世界級(jí)膠東金礦集中區(qū)兩類成礦地球動(dòng)力學(xué)環(huán)境 ［J］.礦床地質(zhì)，2002，20（1）：36－39.

［7］ 胡文宣，孫睿，張文蘭，等 .金礦成礦流體特點(diǎn)及深－淺部流體相互作用成礦機(jī)制 ［J］.地學(xué)前緣，2001，7（4）：281－286.

［8］ 韓吟文，馬振東 .地球化學(xué) ［M］.北京：地質(zhì)出版社，2008.

［9］ 高士賢 .小秦嶺金礦田地質(zhì)特征及礦床成因 ［J］.采礦技術(shù)，2009，25（1）：1－4.

［10］ 鄧軍，徐守禮，呂古賢，等 .膠東西北部斷裂構(gòu)造與成礦作用研究 ［J］.現(xiàn)代地質(zhì)，1996，9（4）：502－511.

［11］ 欒世偉，陳尚迪 .小秦嶺金礦主要控礦因素及成礦模式 ［J］.地質(zhì)找礦論叢，1990，4（4）：1－4.