加甘灘金礦床成礦過(guò)程分析-來(lái)自巖石地球化學(xué)及金賦存狀態(tài)的證據(jù)

羅高培（甘肅省地礦局第三地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅　蘭州730050）

加甘灘金礦床成礦過(guò)程分析-來(lái)自巖石地球化學(xué)及金賦存狀態(tài)的證據(jù)

羅高培
（甘肅省地礦局第三地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅蘭州730050）

位于西秦嶺夏河-合作斷裂帶南側(cè)的加甘灘金礦床是近年來(lái)新發(fā)現(xiàn)的一個(gè)超大型金礦床。通過(guò)對(duì)加甘灘金礦礦床地質(zhì)特征、礦相學(xué)和礦石化學(xué)成分分析，金礦體賦存于三疊紀(jì)隆務(wù)河組石英長(zhǎng)石砂巖夾粉砂質(zhì)板巖中，呈雁行狀、羽狀分布，圍巖蝕變強(qiáng)烈。礦石全分析結(jié)果顯示Fe2O3、K2O、Al2O3含量較正常沉積砂巖略高，說(shuō)明含礦熱液與地層發(fā)生元素間的交代作用；微量元素中Th、U、Ta、Sr、Co、Zr、Y低于地殼均值，而B(niǎo)a、Co、Ga、La、W較高，且Th/U（0.19）、Th/Sc （2.7）比值明顯低于地殼均值，說(shuō)明成礦過(guò)程中可能存在富鐵鎂質(zhì)物源的參與。礦石中主要金屬硫化物以黃鐵礦、毒砂為主，次為輝銻礦、少量的石墨，極少的方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦等。金礦物組成主要為自然金，很少的銀金礦。金主要為自然金，與金屬硫化物關(guān)系密切。加甘灘金礦床的成礦作用主要為熱液充填（滲濾）交代成礦，具多期性成礦的特點(diǎn)，不同階段熱液成礦作用的疊加，對(duì)金起到一定的富集作用。

地質(zhì)特征；地球化學(xué)特征；賦存狀態(tài)；加甘灘金礦

西秦嶺造山帶位于中國(guó)大陸構(gòu)造的主要地塊與造山帶聚集交接的轉(zhuǎn)換部位，受古亞洲洋、特提斯和環(huán)太平洋3大構(gòu)造動(dòng)力學(xué)體系三面圍限［1］，區(qū)域構(gòu)造復(fù)雜，巖漿作用發(fā)育，成礦地質(zhì)條件優(yōu)越，礦化類型多樣，尤以金礦化最為發(fā)育，是我國(guó)最大的金成礦帶之一［2-4］。

位于西秦嶺西段的夏河—合作地區(qū)近年來(lái)的金礦床勘查工作取得重要進(jìn)展，以早子溝特大型金礦床為代表的一批金礦床的相繼發(fā)現(xiàn)顯示出該地區(qū)具有巨大的找礦潛力［3-5］。甘肅加甘灘金礦床位于西秦嶺松潘構(gòu)造結(jié)的西北部，夏河—合作—岷縣斷裂帶以南。自1997年甘肅省地礦局第三地質(zhì)隊(duì)發(fā)現(xiàn)以來(lái)，隨著礦區(qū)內(nèi)勘查工作的不斷開(kāi)展，目前已圈出金礦體178條，控制金儲(chǔ)量達(dá)到90.35t，是西秦嶺地區(qū)繼大水、寨上、陽(yáng)山、早子溝金礦床等之后，又一特大型金礦床。

1　區(qū)域地質(zhì)背景

加甘灘礦區(qū)大地構(gòu)造位置上位于西秦嶺造山帶西段南秦嶺構(gòu)造帶三疊紀(jì)陸內(nèi)裂陷盆地上，北部和南部分別以合作—岷縣大斷裂和尼日—馬熱送多逆沖斷裂為界如圖1所示。區(qū)域上由北向南依次出露二疊系、三疊系、侏羅系、白堊系、第三系及第四系，其中賦礦地層主要為下、中三疊統(tǒng)。區(qū)域上發(fā)育EW向褶皺和NWW向、NE向和SN向三組斷裂，斷裂以走滑平移為主，為中—淺構(gòu)造層次環(huán)境下形成。區(qū)內(nèi)印支—燕山期巖漿活動(dòng)頻繁，沿著夏河—合作斷裂帶分布，斷裂北東部發(fā)育美武巖體、得烏魯巖體和阿米山巖體，南西部有馬九勒、雜恰勒布和華爾賽梁巖體。區(qū)域上以中低溫?zé)嵋盒徒稹y、銻等礦產(chǎn)為主，受斷裂構(gòu)造嚴(yán)格控制，典型礦床有棗子溝、桑曲、索拉貢瑪、納合迪、也赫杰、南格加、早仁道金銻礦及雜恰勒布金銀礦等［6］。

2　礦床及礦體地質(zhì)特征

2.1礦區(qū)地質(zhì)

加甘灘金礦床位于夏河-合作區(qū)域性逆沖推覆斷裂以南，礦區(qū)總體位于納合迪南向斜的北翼。礦區(qū)出露地層為下三疊統(tǒng)隆務(wù)河組（Tl），巖性為長(zhǎng)石石英砂巖、粉砂質(zhì)板巖、巖屑砂巖等，金礦體賦存于長(zhǎng)石石英變砂巖夾粉砂質(zhì)板巖巖性段內(nèi)。受納合迪南向斜的控制，礦區(qū)地層總體走向呈NW向（255°～280°），傾角35°～55°，表現(xiàn)為一單斜構(gòu)造，層間褶皺及揉皺非常發(fā)育。礦區(qū)內(nèi)斷裂有NWW向、EW向和NE向三組，NWW向?yàn)橹鞲蓴嗔?，近EW向斷裂較晚，NE向斷裂形成最晚，對(duì)早期斷裂具疊加改造作用如圖2所示。巖石呈灰白色，中粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)礦物成分為長(zhǎng)石、石英、角閃石、黑云母等。與圍巖呈侵入接觸關(guān)系，接觸帶上常見(jiàn)綠泥石化、絹云母化蝕變，受斷層作用影響，接觸帶內(nèi)巖石破碎，且發(fā)育赤鐵礦化蝕變。

圖1　夏河—合作地區(qū)區(qū)域地質(zhì)簡(jiǎn)圖（引自劉春先等，2011）

2.2礦體特征

加甘灘礦區(qū)共圈出金礦體178條，其中Au18-2、Au19-1、Au24、Au25-1、Au26、Au27-2、Au37-1為主礦體（見(jiàn)表1），礦體賦存于三疊系下統(tǒng)隆務(wù)河組長(zhǎng)石石英變砂巖夾粉砂質(zhì)板巖巖性段內(nèi)，礦體的產(chǎn)出嚴(yán)格受該逆沖斷裂的次級(jí)構(gòu)造控制，其中NWW向的F1斷裂為最主要的控礦斷裂，嚴(yán)格控制了礦體的分布、形態(tài)和規(guī)模，金礦體（群）產(chǎn)出于F1斷層的破碎帶內(nèi)，呈雁行狀、羽狀分布（表1）。在F1斷層及其次級(jí)斷裂的傾向、走向等斷裂產(chǎn)狀變化部位、斷裂帶內(nèi)局部引張地段、羽狀三級(jí)斷層發(fā)育的構(gòu)造應(yīng)力釋放部位以及與EW向斷裂或NE向斷層交匯部位，往往是成礦最有利的地段，常形成厚度較大、品位較高的礦體。

2.3礦石特征

2.3.1礦石的礦物組成

加甘灘金礦床礦石的成因類型以浸染狀礦石為主，其次為石英—硫化物細(xì)網(wǎng)脈型礦石。上述兩種類型的礦石均主要為原生礦石，局部地段原生礦石出露地表遭受氧化形成少量次生礦石。浸染狀礦石的金屬礦物主要為黃鐵礦和毒砂，其次有少量輝銻礦、黝銅礦、閃鋅礦和白鐵礦，非金屬礦物主要有石英、長(zhǎng)石、絹云母、少量方解石等。石英-硫化物細(xì)網(wǎng)脈型礦石的金屬礦物以黃鐵礦、毒砂和輝銻礦為主，伴有少量黝銅礦、閃鋅礦和白鐵礦等，非金屬礦物以石英和方解石為主。

2.3.2礦石組構(gòu)

鏡下詳細(xì)觀察可知，礦石結(jié)構(gòu)主要有粒狀結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)、膠狀結(jié)構(gòu)、纖維狀結(jié)構(gòu)。

粒狀晶結(jié)構(gòu)：磁鐵礦和毒砂多為不規(guī)則的它形粒狀，部分磁鐵礦呈渾圓狀，而毒砂略顯長(zhǎng)針狀，粒徑在0.02～0.1mm之間。

交代結(jié)構(gòu)：黃鐵礦被灰白色的膠狀集合體褐鐵礦交代，該集合體以粒狀黃鐵礦晶形假象的形態(tài)存在，粒徑約為1.0～2.0mm。

膠狀結(jié)構(gòu)：黃鐵礦強(qiáng)烈褐鐵礦化，晶體細(xì)小者完全被褐鐵礦的集合體交代，晶體相對(duì)粗大呈孤島狀殘留，褐鐵礦為灰白色的膠狀集合體。

纖維狀結(jié)構(gòu)：主要見(jiàn)于氧化礦石中。針鐵礦晶體具纖維狀、針狀形態(tài)，粒徑約0.02～0.03mm。

礦石構(gòu)造主要有星點(diǎn)浸染狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造、細(xì)脈—網(wǎng)脈狀構(gòu)造、碎裂構(gòu)造、紋層狀構(gòu)造等如圖3所示。

圖3　加甘灘金礦礦石礦物特征顯微照片

2.3.4礦石化學(xué)成分

加甘灘金礦幢的礦石化學(xué)組成如見(jiàn)表2～表4。光譜分析結(jié)果顯示 （表2），礦石中Ag、Pb、Zn、Cu、Mn、Sb含量較低，僅As含量較高，平均為0.24%。礦石多元素分析顯示了相同的結(jié)果（表4），Au品位變化較大，而Ag、Cu、Pb、Zn未顯示出與Au元素有相關(guān)性；As含量較高，均值0.68%；C含量較高，均值2.38%，不利于金的綜合回收利用；S、Sb僅個(gè)別樣品中含量高。

礦石全分析結(jié)果顯示 （表 3），SiO2含量為57.42%，說(shuō)明金的富集成礦與硅化作用關(guān)系密切；Fe2O3、K2O、Al2O3含量較正常沉積砂巖略高，說(shuō)明含礦熱液與地層發(fā)生元素間的交代作用；微量元素中Th、U、Ta、Sr、Co、Zr、Y低于地殼均值，而B(niǎo)a、Co、Ga、La、W較高，且Th/U（0.19）、Th/Sc（2.7）比值明顯低于地殼均值。說(shuō)明成礦過(guò)程中可能存在富鐵鎂質(zhì)物源的參與［7］。

加甘灘金礦（化）體賦存于三疊紀(jì)隆務(wù)河組石英長(zhǎng)石砂巖夾粉砂質(zhì)板巖中，該碎屑巖巖石能干性較強(qiáng)，易于碎裂而形成較為密集的節(jié)理、裂隙，有利于熱液的滲透交代作用。巖礦石全分析顯示成礦熱液中主要帶入的組分有 K2O、H2O、CaO、S、Fe、Au、Ag、As、Sb等，微量元素的特征反映出成礦過(guò)程中有富鐵鎂物質(zhì)源的帶入，表明成礦物質(zhì)來(lái)源具有深源特征。

表2　加甘灘金礦巖礦石光譜分析結(jié)果表

表3　加甘灘金礦礦石全分析結(jié)果表

表4　加甘灘金礦礦石多元素分析結(jié)果表

2.4金的賦存狀態(tài)

對(duì)原生礦石的金礦物特征及賦存狀態(tài)研究表明，金在礦石中主要以不可見(jiàn)金的形式分布在金屬硫化物中，這種形式的金僅能通過(guò)化學(xué)溶解法進(jìn)行檢測(cè)，但光學(xué)顯微鏡下無(wú)法觀測(cè)。不可見(jiàn)金約占73.28%（表5），經(jīng)對(duì)光片高倍鏡下檢測(cè)加甘灘金礦礦石中金礦物較為稀少，主要為自然金，很少的銀金礦，以微細(xì)粒包裹金、粒間金和裂隙金形式，鑲嵌在脈石中、金屬礦物與脈石粒間、脈石微裂隙中等。金礦物在礦石中的粒度微細(xì)，小于0.01mm占89.11%。

3　礦床成礦過(guò)程

加甘灘金礦產(chǎn)于索拉貢瑪—格里那逆沖斷裂下盤(pán)，該斷裂為成礦熱液運(yùn)移提供了良好通道，而斷裂旁側(cè)的次級(jí)斷裂則控制了礦體的就位。礦區(qū)的NNW向斷裂嚴(yán)格控制了礦體的分布、形態(tài)、規(guī)模，是本礦區(qū)重要的控礦和容礦構(gòu)造。此外，在其傾向上由陡變緩部位、羽狀次級(jí)斷層發(fā)育地段及與NW、賦礦圍巖中的石英長(zhǎng)石砂巖和粉砂質(zhì)板巖之NE向斷裂疊加復(fù)合部位，往往形成厚度較大、品位較高的礦體。

表5　金礦物賦存狀態(tài)測(cè)量結(jié)果

賦礦圍巖中的石英長(zhǎng)石砂巖和粉砂質(zhì)板巖之間存在較大的能干性差異，使圍巖極易破裂形成構(gòu)造角礫巖，巖石能干性較強(qiáng)的石英長(zhǎng)石砂巖往往破碎成剛性角礫，而能干性較弱的粉砂質(zhì)板巖則發(fā)生塑性變形并包絡(luò)砂巖角礫。這些構(gòu)造角礫巖中，特別是塑性變形的粉砂質(zhì)板巖條帶中，形成了密集的劈理和裂隙，有利于熱液的滲透交代作用。而斷裂的多期次活動(dòng)造成的多期次角礫巖化、碎裂巖化和弱片理巖化，保證了控礦斷裂內(nèi)成礦流體的持續(xù)流動(dòng)，有利于富集成礦。

對(duì)加甘灘金礦床的成礦過(guò)程大致分析如下：在印支期花崗質(zhì)巖漿上侵過(guò)程中，巖漿逐漸冷卻，釋放出大量富含Au、As、S等成礦元素的巖漿期后熱液，并沿著構(gòu)造破碎帶朝向壓力較小的淺部空間運(yùn)移。含礦熱液進(jìn)入靠近地表的淺部構(gòu)造破碎帶的裂隙之后，由于壓力減小、溫度降低和圍巖條件改變?cè)斐傻膒H、fO2、Eh值變化而引起礦質(zhì)飽和沉淀。早期階段熱液溫度相對(duì)較高，圍巖孔隙度良好，形成了強(qiáng)烈的浸染狀黃鐵礦、毒砂礦化和隱晶質(zhì)硅化、絹云母化蝕變。隨著成礦溫度進(jìn)一步降低和圍巖空隙度的降低，晚期階段，富含SiO2的含礦熱液局限在少數(shù)構(gòu)造裂隙內(nèi)，主要形成石英-多金屬脈以及無(wú)礦石英—方解石脈等。

4　結(jié)論

1）加甘灘金礦床中礦石礦物主要有黃鐵礦、褐鐵礦、輝銻礦、磁鐵礦、毒砂、赤鐵礦。礦石結(jié)構(gòu)包括粒狀晶結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)、膠狀結(jié)構(gòu)、纖維狀結(jié)構(gòu)。礦石構(gòu)造主要有星點(diǎn)浸染狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造、細(xì)脈—網(wǎng)脈狀構(gòu)造、碎裂構(gòu)造、紋層狀構(gòu)造等。

2）金礦物組成主要為自然金，很少的銀金礦，礦石工藝類型為貧硫化物微細(xì)粒浸染型含金礦石。金與金屬硫化物關(guān)系密切，占73.28%，單體裸露金占7.49%，脈石中金占17.68%。

3）礦區(qū)主要找礦標(biāo)志有區(qū)域性NW向斷裂破碎帶控制的次一級(jí)斷裂破碎帶、褐鐵礦化、黃鐵礦化、赤鐵礦化、硅化、碳酸鹽化、輝銻礦化等蝕變組合和Au、As、Hg、Sb的元素組合。

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