甘肅天水陶家灣金礦地質(zhì)特征、礦床成因探討

洪百雄

（甘肅省地礦局第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅 天水741020）

甘肅天水陶家灣金礦地質(zhì)特征、礦床成因探討

洪百雄

（甘肅省地礦局第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅 天水741020）

陶家灣金礦賦存于下古生界丹鳳群木其灘組第二巖性段。礦體明顯受地層和斷裂構(gòu)造控制，早起北東向為控礦構(gòu)造，晚期北西向為后期破礦構(gòu)造；礦體具有厚度小，品位高等特征。圍巖蝕變主要有絹云母化、黃鐵礦化、黃銅礦化、硅化等。礦石類型為黃鐵礦黃銅礦化含金銅礦石。對主要控礦因素、礦床成因進行了總結(jié)分析。

地質(zhì)特征；礦床成因；金礦；天水陶家灣

1 區(qū)域地質(zhì)背景

天水陶家灣金礦處于西秦嶺北帶關(guān)子鎮(zhèn)－李子園－太陽寺加里東構(gòu)造帶內(nèi)。屬中加里東、燕山期鉛、鋅、金、銅、銀、銻、鉬成礦帶中的柴家莊－利橋金成礦區(qū)。區(qū)內(nèi)地層復雜，構(gòu)造運動強烈，巖漿活動頻繁，成礦地質(zhì)背景良好，成礦條件有利。

1.1 地層

區(qū)域出露地層主要有秦嶺巖群（Pt1Q）；丹鳳群木其灘組第一巖段（Z－O）m1、第二巖段（Z－O）m2和第三巖段（Z－O）m3，黑灣里組（Z－O）h；泥盆系大草灘組（Ddcb）、舒家壩組（Dsh）及少面積出露的白堊系麥積山組（km）。其中丹鳳群木其灘組地層在勘查區(qū)內(nèi)出露面積較大，為區(qū)內(nèi)主要含礦地層。

秦嶺巖群（Pt1Q）為一套以含石墨大理巖為特征的中深變質(zhì)巖系。分布于趙家臺子－楊家磨一帶。其巖石組合為一暗灰色條帶狀混合巖化黑云斜長片麻巖、黑云二長片麻巖夾混合巖化斜長角閃片巖和大理巖，為一套中深變質(zhì)的基性火山巖夾碎屑巖－碳酸鹽巖建造，屬較穩(wěn)定的濱淺海相沉積環(huán)境。

丹鳳群為一套以基性－中酸性火山巖為主夾正常沉積的淺－中等變質(zhì)程度的沉積碎屑巖建造，是區(qū)內(nèi)重要含礦層位。主要分布中部－西南部一帶，與東側(cè)的秦嶺巖群之間為韌性剪切帶接觸，總體呈北西－南東向分布，局部呈近東西展布。

1.2 構(gòu)造

該區(qū)因處于秦祁接合部位的反“S”型構(gòu)造向南西弧形凸出部位，因此，地質(zhì)構(gòu)造較為復雜，褶皺和斷裂均十分發(fā)育。與成礦關(guān)系密切的有區(qū)域性北西向斷裂和北東向及近東西向斷裂，其余北北東向、近南北向小斷裂對礦體錯動。

1.3 巖漿巖

區(qū)內(nèi)巖漿活動較為頻繁，從加里東期到印支晚期均有巖漿侵入，以酸性侵入體為主，主要有柴家莊、八卦山和天子山等三個印支期巖體。

柴家莊中細粒似斑狀二長花崗巖體 （Cηγ15）分布于北部，出露面積約50km2，屬印支晚期，巖體侵入于下古生界李子園群、下古生界太陽寺組和泥盆系大草灘群，巖體無明顯相帶變化。巖體中圍巖捕擄體及中、酸性巖脈發(fā)育，圍巖不同程度的發(fā)生角巖化、硅化蝕變。

八卦山中細粒似斑狀黑云二長花崗巖（Bηγ15）出露于西南部，出露面積約為35km2，侵入泥盆系舒家壩群和下古生界太陽寺巖組。巖體無明顯相帶變化、硅化、大理巖化等蝕變。

天山子中細粒似斑狀二長花崗巖體（Tηγ15），分布于南部。造巖礦物多發(fā)生亞顆?；凹毩；释哥R狀定向排列。石英碎粒有重結(jié)晶現(xiàn)象、斜長石聚片雙晶及卡氏雙晶發(fā)育，副礦物有磁鐵礦、磷灰石、鋯石及褐簾石等。粗粒似斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖石主要礦物成份：斑晶為15%～20%，局部達60%～80%，由自形、斜長石、堿長石組成，粒度8×12mm～12× 20mm，基質(zhì)斜長石30%～40%，微紋長石+條紋長石30%～35%，石英20%～30%，黑云母＜5%。與木其灘組呈侵入接觸，圍巖具角巖化及硅化等。勘查區(qū)處在其北接觸帶上附近。巖脈及石英脈發(fā)育，石英脈中普遍

含金，是良好的金成礦地帶。

上述三個巖體，有較多的相似性。巖性均是淺肉紅色中粒二長花崗巖，巖石結(jié)構(gòu)和礦物形態(tài)相似，礦物以斜長石為主，次為鉀長石和石英，斑晶主要為鉀長石，基質(zhì)為中細?；◢徑Y(jié)構(gòu)；副礦物主要是褐簾石、磷灰石、鋯石、榍石；三個巖體同位素成巖時代基本同時，圍巖蝕變類型相似。巖體的差異性主要表現(xiàn)在斑晶含量上，八卦山巖體最高，天子山次之，柴家莊和天子山次之。柴家莊巖體具明顯礦化蝕變，東北側(cè)分岔枝夾持的港灣狀區(qū)域內(nèi)有該地區(qū)重要的金礦-柴家莊金礦。

1.4 地球化學特征

該區(qū)1：20萬化探掃面圈定李子園-天子山Au、Ag、Sb、As、Cu、Pb、Hg組合異常帶，異常編號AS-19。異常面積180km2，元素組合為Au、Ag、Sb、AS、Cu、Pb、Hg，其中Au、Ag、AS、Sb、Cu、Pb元素的異常面積大，強度高，有一定的濃集中心，具分帶現(xiàn)象。金異常面積77.2km2，平均含量17.32×10-9，最高78× 10-9。通過1：5萬異常檢查，圈定出Au異常12個，Pb異常15個，Zn異常14個，Cu異常2個，AS異常2個。異常區(qū)還有3處黃金重砂異常。

丹鳳群中Au元素趨于富集，其平均值為3.96×10-9。區(qū)域性主要成礦、成暈元素為Au、Ag、Pb、Zn、Cu、AS、Hg、Mo等。重砂異常、航磁異常亦多分布在該區(qū)間。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

礦區(qū)地層主要出露地層主要為下古生界丹鳳群木其灘組第二巖性段[（Z-O）m12]，其為一套中等程度變質(zhì)的火山沉積建造。由于受強烈的區(qū)域構(gòu)造活動影響，致使本區(qū)巖層構(gòu)造變形疊加明顯，早期層間褶皺被后期片理改造，原巖產(chǎn)狀基本被片理產(chǎn)狀所替代，片理產(chǎn)狀多變，傾向南西、北東向均有。強烈的壓扭性構(gòu)造作用，使巖層中小褶曲、揉皺非常發(fā)育，巖層在走向或延深上呈“S”型或反“S”型波狀展布，總體走向為北西～北西向，傾向南西，傾角較陡，多為70°～80°，產(chǎn)狀近直立。依據(jù)剖面地層對比，可劃分為六層。

第一巖性層（Z-O）m12：出露于礦區(qū)北部閆家溝與木其灘溝一帶，局部存在倒轉(zhuǎn)現(xiàn)象，主要巖性為灰綠色斜長角閃片巖夾黑云石英片巖 （由酸-中基性火山巖變質(zhì)而成）、黑云角閃片巖。巖石呈灰綠色，節(jié)理較發(fā)育，角閃片巖中角閃石呈定向排列，局部裂隙中充填鈣質(zhì)膠結(jié)物，巖石總體礦化蝕變?nèi)酢５l(fā)育細小石英脈，Ⅰ礦帶產(chǎn)出于該層中。厚度大于580m。第二巖性層（Z-O）m22：出露于礦區(qū)北部趙地溝-石家門一帶，向東延伸至善灘溝。巖性為灰綠色斜長角閃片巖、綠簾綠泥片巖夾黑云斜長角閃片巖、黑云石英片巖。該套巖層為區(qū)內(nèi)主要含礦地層，灰綠色斜長角閃片巖為近礦圍巖，石英脈礦體分布其中，與角閃片巖順層產(chǎn)出，巖石局部綠泥石及綠簾石化強烈，石英脈礦體附近見到黃鐵礦零星分布。Ⅱ礦帶產(chǎn)出于該層中。厚度980m。第三巖性層（Z-O）m23：出露于礦區(qū)中部上扎石溝-粟毛溝一帶，該套地層自北向南呈在西北收斂，東南方向呈扇形散開的特征，巖性為灰綠色絹云綠泥石英片巖夾綠泥片巖、石英片巖。該套巖層為區(qū)內(nèi)Ⅱ、Ⅲ礦帶主要含礦的地層。礦體順層產(chǎn)出，近礦圍巖可見到黃鐵礦黃銅礦星點狀分布。厚度大于1020m。第四巖性層（Z-O）m24： 出露于勘查區(qū)南部后溝-蟠桃子溝一帶，主要巖性灰綠色二云石英片巖夾絹云石英片巖；厚度大于97m。第五巖性層（Z-O）m25：出露于勘查區(qū)南部后溝-蟠桃子溝一帶。主要巖性組合為灰綠色綠簾斜長角閃片巖夾石英片巖、二云石英片巖。該套地層內(nèi)廣見小面積出露的巖脈和巖珠。本年度檢查化探異常施工ZK50001鉆孔，在鉆孔中見到石英脈金礦體，圍巖為二云石英片巖，可為本區(qū)今后工作的新找礦靶區(qū)。厚度大于1330m。第六巖性層（Z-O）m26：出露于勘查區(qū)西南角。主要巖性灰白色石英片巖。厚度大于97m。

2.2 構(gòu)造

礦區(qū)構(gòu)造位置處于李子園-黨川復背斜轉(zhuǎn)折端，受復背斜及花石崖-立石子-阮家坑弧形逆沖大斷裂等區(qū)域構(gòu)造作用的影響，使該區(qū)巖層中斷裂、裂隙、小褶皺及片理等脆、韌性構(gòu)造普遍發(fā)育。

礦區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造極為發(fā)育，按走向可分為兩組：一組為北西向，與本區(qū)構(gòu)造線方向一致，形成較早，多具剪切逆沖性質(zhì)，為礦區(qū)主要的控礦構(gòu)造；另一組為北東向（多見于坑道中），形成較晚，具剪切張裂性質(zhì)，多被后期產(chǎn)出的中基性巖脈充填，對礦體、地層均起到破壞作用。

2.3 侵入巖

區(qū)域內(nèi)巖漿巖較發(fā)育，礦區(qū)內(nèi)主要為酸性、中酸性巖脈，有花崗巖脈、花崗斑巖脈、閃長巖脈及石英脈等。

2.4 圍巖蝕變

圍巖蝕變主要有絹云母化、黃鐵礦化、黃銅礦化、硅化等。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

勘查區(qū)內(nèi)共劃分出礦化帶5條，總體走向為北西向，自北向南依次分布，較為分散。目前共圈出規(guī)模不等、控制程度不盡相同的37個金銅礦體，其中金礦體6個，金銅礦體31個。礦體均賦存于丹鳳群木其灘組第二巖性段[（Z－O）m2]綠片巖相火山巖、碳酸鹽巖變質(zhì)建造中，嚴格受北西向斷裂破碎帶控制，礦體一般呈脈狀、透鏡狀、似層狀分布，與圍巖清晰，礦體平面上呈舒緩波狀，產(chǎn)狀與斷裂產(chǎn)狀基本一致，礦體傾向均為南西，礦體傾角傾角變化較大，一般大于50°～75°。目前區(qū)內(nèi)規(guī)模較大、控制程度較高的有Ⅰ－1、Ⅱ－1、Ⅱ－2、Ⅱ－3、Ⅲ－1、Ⅳ－1等礦體，其控制長度在80～285m，控制深部90～347m，平均厚度0.52～1.59m，Au平均品位在2.93～21.54 g/t，Cu平均品位在0.44%～2.11%。

3.2 礦石質(zhì)量

3.2.1 礦石礦物組分

陶家灣金礦礦石自然類型較簡單，為含金黃鐵礦化黃銅礦化石英脈型金銅礦石。礦石中主要金屬礦物成份有銀金礦、自然金、黃鐵礦、黃銅礦、褐鐵礦、磁黃鐵礦及少量的磁鐵礦。脈石礦物主要以石英、透閃石、綠泥石、碳酸鹽為主，可見少量的石榴石。

根據(jù)組合樣品分析，陶家灣金礦礦石礦物組分較簡單，礦石中主要成礦元素為Au、Cu；有益組分主要有Ag、Pb、Zn。Ag含量在0.36～40.18×10－6；Pb含量在0.002%～0.160%；Zn含量在0.003%～0.49%；其中Ag達到有用組分含量，可以回收利用。有害組分As含量0.004%～0.22%；S含量在0.03%～10.16%。As含量較低，S含量在部分礦體含量高，對礦石加工將產(chǎn)生影響，但可作為伴生組分回收利用。

3.2.2 礦石組構(gòu)

主要結(jié)構(gòu)主要有：膠粒狀結(jié)構(gòu)、粒狀變晶結(jié)構(gòu)、自形晶體結(jié)構(gòu)、鱗片結(jié)構(gòu)、交代假象結(jié)構(gòu)和填隙結(jié)構(gòu)和它型顆粒結(jié)構(gòu)。

主要構(gòu)造特征有：浸染狀構(gòu)造、細脈狀構(gòu)造、斑點浸染狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造、碎斑構(gòu)造等。

4 礦床控礦因素、礦床成因及找礦標志

4.1 礦床成礦控制因素

陶家灣金礦位于天子山二長花崗巖體北東部港灣內(nèi)丹鳳群木其灘組第二巖性段（Z－O）m2中，礦體嚴格受斷裂控制。根據(jù)礦體產(chǎn)出部位、分布特征和所處地質(zhì)環(huán)境，目前認為主要成礦控制因素有：斷裂構(gòu)造因素、地層因素、巖漿活動因素。

1）巖漿活動因素。目前所劃分的5個礦（化）帶，均位于天子山二長花崗巖體北東側(cè)的港灣內(nèi)，其展布方向與港灣展布方向基本一致。金礦體均分布在巖體不遠的有利部位－斷裂中，且礦（化）體旁側(cè)常伴有閃長（玢）巖脈出現(xiàn)，空間上緊密相關(guān)。石英脈一般較小，有單脈又有復脈、網(wǎng)脈，厚度1－幾厘米不等，在破碎帶中呈雁行狀平行排列。黃鐵礦化石英脈與圍巖接觸界線清楚，含金石英脈受強片理化帶中的斷裂、裂隙構(gòu)造控制，同時在石英脈的上、下盤圍巖中存在著較強的黃鐵礦化和硅化、褪色化等蝕變，局部地段形成破碎帶蝕變巖型金礦體。反映出該礦床成礦與多期次的熱液活動有關(guān)。

晚期（燕山－－印支期）以巖漿侵入活動為主，大量的巖漿侵入不僅為該區(qū)成礦提供了成礦物質(zhì)（巖體中金的豐度為0.005×10－6），而且為成礦提供了熱源和熱液，使得礦化進一步沿構(gòu)造有利部位富集，形成該區(qū)較廣的以金為主的多金屬礦化現(xiàn)象。該區(qū)從加里東期至燕山期的中酸性巖體廣布，其巖漿活動十分強烈，不同巖性的巖脈到處可見。另外，印支期二長花崗巖體（ ηγ5 1）中金的豐度為0.003× 10－6。正是由于該區(qū)有利的成礦條件，才在該區(qū)形成了以金為主的多金屬礦化現(xiàn)象。

區(qū)內(nèi)巖漿的多次活動和發(fā)展過程中，本區(qū)礦化作用恰發(fā)生于巖漿活動的晚期階段，巖漿活動為金的活化、遷移及在有利空間沉淀富集至少提供了必不可少的熱動力和部分物質(zhì)來源。故巖漿活動乃屬本區(qū)重要控礦因素之一。

2）地層控礦因素。區(qū)內(nèi)地層為下古生界丹鳳群木其灘組第二巖性段（Z－O）m2中級變質(zhì)的酸－中基

性火山巖地層，陶家灣金礦即賦存于該套地層的中、下部。據(jù)化探資料，該套地層上部含金平均為96×10-9；中部平均為58×10-9；下部平均為98×10-9。其中由中基性火山巖變質(zhì)而成的斜長角閃片巖類巖石中含金平均達65×10-9。由此可見，該套地層金的豐度值高，是地殼豐度的14～24倍。目前所圈定的金礦體，集中分布于該套地層的中、下部?？梢姼弑尘爸档牡貙?，為成礦提供了重要物質(zhì)來源。

3）構(gòu)造控礦因素。以區(qū)域性的構(gòu)造運動主。受南北向強大的擠壓力，形成了以望天背斜為主的褶皺構(gòu)造，同時也形成了大小不等、不同方向的各種斷裂、裂隙，這些深大斷裂及不同方向、不同級別的斷裂、裂隙又為礦源層中金元素的活化、遷移、富集成礦提供了導礦、容礦、賦礦的通道、空間和場所，在局部有利地段形成了礦（床）體。主要表現(xiàn)在礦（化）點的分布受區(qū)域大斷裂控制，在該深大斷裂的上盤分布著大小礦（床）點20余處。

區(qū)內(nèi)所發(fā)育的北西向斷裂屬導礦構(gòu)造，北東向斷裂為破壞礦的斷裂構(gòu)造，而晚期的次級小斷裂構(gòu)造則屬控礦、賦礦構(gòu)造，該組斷裂為成礦提供了熱液流動、成礦物質(zhì)富集和賦存空間。由此可見，該區(qū)斷裂控礦屬重要控礦因素。

綜上所述，諸控礦因素，是在漫長的地史發(fā)展過程中，相互制約、相互依賴、相互作用的結(jié)果。

4.2 礦床成因

經(jīng)過對陶家灣金銅礦床形成的地質(zhì)構(gòu)造背景、成礦環(huán)境、礦床地質(zhì)特征、成礦作用及其時空演化特征認為，本區(qū)形成的石英脈型礦體，屬于造山帶中金礦的成礦類型，通過綜合分析，建立了本區(qū)金礦床的成礦模式。

區(qū)域上晚二疊至三疊紀末，為秦嶺造山帶的陸--陸碰撞造山階段，在南北向強烈擠壓構(gòu)造體制作用下，一方面導致地層褶皺變形、逆沖疊覆，另一方面發(fā)育脆一韌性剪切帶，同時伴生強烈的巖漿熱液作用，形成了一系列中酸性巖體。印支巖體侵位之后，區(qū)域上東西方向大規(guī)模的走滑，巖漿后期熱液在區(qū)域韌性剪切及熱驅(qū)動下，含有部分成礦物質(zhì)的巖漿后期熱液使圍巖（李子園群）地層中的Au被活化、遷移、富集，伴隨著成礦流體的運移，在剪切帶的有利擴容空間富集成礦體。在流體流經(jīng)地層過程中，混入了部分建造水和大氣降水。根據(jù)李王曄（2008）年測定李子園群的定型年齡為226Ma，結(jié)合天子山巖體的成巖年齡認為，該區(qū)石英脈型金礦的形成年齡應晚于天子山巖體。

印支末期，由于斑巖（花崗斑巖-閃長玢巖）巖漿活動，富含成礦物質(zhì)和流體的斑巖巖漿，以巖株狀或者脈狀侵入到早期形成的二長花崗巖中，礦化主要形成于斑巖體（脈）內(nèi)部及其附近的斷裂破碎帶中，礦石平均品位較高；斑巖巖株侵入到地層中，由于斷裂較發(fā)育，斑巖中富含成礦物質(zhì)的流體從斑巖巖漿中分離出來，并被早期形成的韌性剪切帶中的金礦進行改造，疊加富集，形成高品位的金礦床。斑巖侵入年齡為213Ma，與斑巖有關(guān)的成礦年齡為206Ma。

縱觀秦嶺造山帶金礦床分布、區(qū)域構(gòu)造演化和巖漿活動的特點，結(jié)合金礦床的成礦物理化學條件可知，本區(qū)金礦的形成與西秦嶺地區(qū)金礦床的成礦機制較為一致，但又有一定特殊性，其特殊性在于本區(qū)存在有晚期的金礦成礦作用。

印支期西秦嶺地區(qū)強烈的碰撞造山作用，伴隨深斷裂的多次活動。區(qū)域上北西向或近東西向大規(guī)模的走滑，又進一步促使含礦帶內(nèi)早期脆一韌性剪切帶發(fā)生走滑脆一韌性剪切，在此過程中，大量花崗巖漿經(jīng)過同熔或重熔作用生成及上侵定位伴隨深部流體向上運移，與其它來源流體匯合，在流體運移過程中，Au不斷得到活化、遷移，當攜帶大量成礦物質(zhì)的流體進入有利的成礦構(gòu)造部位時，隨著溫壓等物理化學條件的改變，最終形成了一系列與巖漿活動有關(guān)的大型礦床成礦系統(tǒng)。造山帶中的多數(shù)金礦床年齡的疊加是巖漿作用和來源于造山作用過程中熱作用產(chǎn)生的熱液流體共同作用的結(jié)果。

［1］ 袁見齊，朱上慶，翟裕生，等.礦床學[M].北京：地質(zhì)出版社出版，1979.

［2］ 張新虎.甘肅礦床成礦系列研究[J].甘肅地質(zhì)，2008，16（4）：1-15.

［3］ 李永軍.天水地區(qū)花崗巖類地質(zhì)信息采集及集成研究[J]. 2010.

F407.1