西秦嶺南部趙家莊金礦床地質(zhì)特征及控礦因素分析

胡菲菲 張良 荊國強(qiáng) 李萬華

摘要：趙家莊金礦床位于西秦嶺南部，是近年來新發(fā)現(xiàn)的金礦床。礦區(qū)內(nèi)金礦化主要產(chǎn)于三河口群淺變質(zhì)碎屑巖中，北東東向F5斷裂及其上下盤次級(jí)構(gòu)造控制礦體的分布、形態(tài)及產(chǎn)出;礦體總體呈透鏡狀、似層狀北東東向產(chǎn)出，傾向320°～20°，傾角50°～70°，長68～200?m，厚1.03～5.94?m，金品位3.04～8.04?g/t。礦石類型主要為構(gòu)造蝕變巖型，載金礦物主要為黃鐵礦，其次為閃鋅礦、黃銅礦;礦石中金以自然金形式存在，可見金嵌布于金屬礦物的晶隙及裂隙或包裹于脈石礦物中，不可見金在載金礦物中以Au0形式存在。綜合分析認(rèn)為，具有高金背景值的三河口群及下伏震旦系碧口群地層為趙家莊金礦床的礦源層;早侏羅世來自碰撞造山背景下的變質(zhì)流體，上升運(yùn)移并不斷萃取地層中的成礦物質(zhì)，在三河口群地層中富集成礦;印支期巖漿侵入的構(gòu)造薄弱地段，為成礦流體運(yùn)移和聚集提供了部分空間;后期碰撞造山過程中，由于脈巖與地層的物性差異，易在接觸面附近形成韌性變形帶，為成礦流體循環(huán)、聚集和金成礦提供有利空間。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)特征;礦體特征;礦石特征;控礦因素;趙家莊金礦床

中圖分類號(hào)：TD11?P618.51文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

文章編號(hào)：1001-1277（2021）02-0017-07doi：10.11792/hj20210204

秦嶺造山帶是華北板塊和揚(yáng)子板塊之間的復(fù)合型大陸造山帶，自元古代以來經(jīng)歷了長期構(gòu)造演化[1-2]。以徽成盆地為界，將秦嶺分為東秦嶺和西秦嶺[3]。趙家莊金礦床地處西秦嶺南部，位于西秦嶺Hg-Sb-Au成礦帶的文縣—康縣Au-Mn成礦亞帶內(nèi)[4]。本文以野外地質(zhì)調(diào)查為基礎(chǔ)，結(jié)合室內(nèi)研究，分析了趙家莊金礦床的成礦地質(zhì)背景、金礦化特征及控礦因素，以期為下一步找礦工作提供借鑒。

1?區(qū)域地質(zhì)背景

趙家莊金礦床地處勉略構(gòu)造帶西段，位于秦嶺微板塊、松潘—甘孜褶皺帶及碧口微板塊結(jié)合部位。區(qū)域地層發(fā)育齊全，大面積出露中泥盆統(tǒng)三河口群地層，該地層為一套遭受不同程度、不同規(guī)模、多期次構(gòu)造改造和區(qū)域淺變質(zhì)作用的巖系，是一套由砂巖、板巖、千枚巖、灰?guī)r、含鐵石英巖組成的淺海相火山碎屑巖—碳酸鹽巖建造，厚度巨大，是區(qū)域最重要的賦礦地層[5-7]。區(qū)域斷裂發(fā)育，總體表現(xiàn)為走向北東東，傾向北西西，主要分布于區(qū)域南部，多表現(xiàn)為近平行排列、順層產(chǎn)出的剪切性逆斷裂。巖漿活動(dòng)不強(qiáng)，主要以規(guī)模較小的巖脈及巖株形式產(chǎn)出，巖性主要為花崗斑巖。

2?礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1?地?層

礦區(qū)出露地層主要為中泥盆統(tǒng)三河口群（D2S），為一套淺海相火山碎屑巖—碳酸鹽巖建造，自東南至西北由老至新依次分為3個(gè)組：橋頭組（D2q）、屯寨組（D2t）和羊湯寨組（D2y）（見圖1）。其中，橋頭組主要為強(qiáng)變形淺變質(zhì)碎屑沉積巖夾薄層碳酸鹽巖，屯寨組主要為淺變質(zhì)碎屑巖及碳酸鹽巖，羊湯寨組主要為碳酸鹽巖。礦體有利賦礦層位為橋頭組、屯寨組，廣泛出露于礦區(qū)中部及東南部，呈北東東向展布，巖石構(gòu)造變形強(qiáng)烈，具有典型的韌—脆性變形變質(zhì)特征。

2.2?構(gòu)?造

礦區(qū)位于北東東向文縣—康縣區(qū)域大斷裂東段北側(cè)，褶皺總體表現(xiàn)為傾向北西西的單斜構(gòu)造。受南部文縣—康縣區(qū)域大斷裂及其次級(jí)F5斷裂影響，礦區(qū)內(nèi)斷裂發(fā)育，共發(fā)現(xiàn)有12條斷裂，主要分布于礦區(qū)中部及南部，走向北東東，規(guī)模較大的有F5、F7、F17、F21斷裂。其中，F(xiàn)5斷裂為最主要斷裂，走向北東東，貫穿礦區(qū)，其與兩側(cè)破碎巖石形成構(gòu)造帶，寬約30?m，早期為張性構(gòu)造，晚期發(fā)展為壓性構(gòu)造，構(gòu)造帶內(nèi)構(gòu)造角礫巖發(fā)育，棱角明顯，膠結(jié)物為泥質(zhì)、鈣質(zhì)。在F5斷裂上盤的上壩里地段及下盤的鞏家山、昌河壩地段均發(fā)現(xiàn)強(qiáng)烈金礦化，金礦化產(chǎn)于F5斷裂上下盤的斷裂和韌性剪切帶之中。

2021年第2期/第42卷??黃金地質(zhì)黃金地質(zhì)??黃?金

2.3?侵入巖

礦區(qū)內(nèi)侵入巖以脈狀形式產(chǎn)出，長100～600?m，寬1～4?m，巖性主要為淺灰白色細(xì)晶花崗斑巖、淺灰色中—細(xì)粒斜長花崗斑巖，在礦區(qū)東南部分布較多，中部及西北部分布較少，受周家溝復(fù)式背斜和F5斷裂控制，在次生斷裂兩側(cè)平行成群產(chǎn)出，多數(shù)發(fā)育黃鐵礦化，圍巖發(fā)育碳酸鹽化及星點(diǎn)狀黃（褐）鐵礦化。區(qū)域內(nèi)花崗斑巖大多不發(fā)育金礦化，僅在鄰近的塘壩金礦區(qū)個(gè)別蝕變花崗斑巖中見有弱金礦化[5]?；◢彴邘r侵入年齡為215～220?Ma[8-9]，具有硅鋁過飽和S型花崗巖特征，物質(zhì)來源于印支期秦嶺碰撞造山過程中下地殼部分熔融[9]。?

3?礦床地質(zhì)特征

3.1?礦體特征

目前，礦區(qū)內(nèi)共圈定礦體21個(gè)：昌河壩地段10個(gè)、饃饃山地段2個(gè)、鞏家山地段9個(gè)。礦體主要呈透鏡狀、似層狀產(chǎn)出，傾向320°～20°，傾角50°～70°，長68～200?m，厚1.03～5.94?m，金品位3.04～8.04?g/t;礦體頂?shù)装鍘r性以含碳（絹云）千枚巖夾薄層微晶灰?guī)r為主（見圖2）。

3.2?礦石特征

礦石中金屬礦物主要為黃鐵礦、褐鐵礦，少量方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦及自然金（見圖3-a），沿石英脈裂隙及石英脈與變質(zhì)地層接觸面分布，相對(duì)含量約為2?%。非金屬礦物主要有石英、長石、方解石、絹云母，少量碳質(zhì)成分等，絹云母在剪切應(yīng)力作用下呈拉絲狀定向排列。

礦石結(jié)構(gòu)主要有鱗片變晶結(jié)構(gòu)（見圖3-b）和鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu);礦石構(gòu)造主要為千枚狀構(gòu)造、片狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造、角礫狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造。其中，大部分礦石具有片狀構(gòu)造及千枚狀構(gòu)造，在變質(zhì)作用過程中，巖石又經(jīng)過剪切應(yīng)力作用發(fā)生糜棱巖化，表現(xiàn)為絹云母呈纖狀定向排列，局部繞過石英集合體形成眼球狀構(gòu)造。

根據(jù)礦物組成及蝕變礦化特征，將礦石類型分為構(gòu)造蝕變巖型和硫化物石英脈型，且以構(gòu)造蝕變巖型為主，按巖石類型可分為含碳絹云母千枚巖型、含碳白云母千枚巖型、碳質(zhì)白云母糜棱巖型、鈣化韌性變形變余含碳泥質(zhì)千枚巖型等，礦物組成相對(duì)簡單，但總體變形強(qiáng)烈（見圖3-c、d）。

3.3?載金礦物及金的賦存狀態(tài)

在野外觀察和光片、薄片鑒定的基礎(chǔ)上，對(duì)不同類型礦石中金屬礦物進(jìn)行電子探針分析。分析工作在成礦作用及其動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)室（長安大學(xué)）完成，電子探針分析儀型號(hào)為JXA-8100（日本）。通過高倍顯微鏡尋找金屬礦物，對(duì)金屬礦物元素組成開展微區(qū)化學(xué)成分定量分析，結(jié)果見表1。

由表1可知，礦石中載金礦物主要為黃鐵礦，其次為黃銅礦和閃鋅礦。黃鐵礦主要有3種形態(tài)：①重結(jié)晶黃鐵礦（粗晶黃鐵礦），粒度100～250?μm，具有重結(jié)晶結(jié)構(gòu)、半自形結(jié)構(gòu)特征（見圖4-a），可見個(gè)別

黃銅礦包裹其中（見圖4-d），金平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.15?%;②破碎黃鐵礦（細(xì)晶黃鐵礦），均勻分布于變形帶中，粒度20～50?μm，具有碎粒結(jié)構(gòu)特征（見圖4-b），金平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.18?%;③草莓狀黃鐵礦，呈草莓狀集合體產(chǎn)出，粒度15～30?μm（見圖4-c），金平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.13?%。黃銅礦包裹于粗晶黃鐵礦中，含量較少，粒度200?μm（見圖4-d），他形粒狀結(jié)構(gòu)，金質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.11?%;閃鋅礦含量較少，粒度50～500?μm，自形—半自形粒狀結(jié)構(gòu)，金平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.21?%。載金礦物中金含量由高到低依次為閃鋅礦、破碎黃鐵礦、重結(jié)晶黃鐵礦、草莓狀黃鐵礦、黃銅礦?？梢娊鹨话阒哥R下可見（粒度大于1?μm）[10-13]，嵌布在礦物晶隙、裂隙或包裹于脈石礦物中;礦區(qū)可見金粒度為2～5?μm，主要賦存于黃鐵礦和黃銅礦中，少量賦存于黏土礦物中。

不可見金一般指無法在鏡下觀察到的次顯微金（粒度小于1?μm）[10-13]。近年來大量分析研究結(jié)果表明，金在含砷黃鐵礦中以Au+（固溶體金）和Au0（納米級(jí)自然金）?2種形式存在[14-17]。REICH等[15]通過對(duì)美國多個(gè)卡林型和低溫?zé)嵋盒徒鸬V床的含砷黃鐵礦分析研究，總結(jié)出含砷黃鐵礦金溶解度曲線。溶解度曲線以上的金以Au0形式賦存于含砷黃鐵礦中，溶解度曲線以下的金以Au+形式賦存于含砷黃鐵礦中，以此判斷金在含砷黃鐵礦中的賦存形式[10，15]。在含砷黃鐵礦金溶解度曲線圖（見圖5）中，樣品點(diǎn)全部落在溶解度曲線以上，表明趙家莊金礦床不可見金主要以Au0形式存在。

3.4?圍巖蝕變

礦區(qū)圍巖蝕變發(fā)育，常見蝕變類型有黃鐵礦化、褐鐵礦化、硅化、碳酸鹽化、絹云母化、赤鐵礦化、高嶺土化、綠泥石化、雄黃礦化、雌黃礦化等，多沿?cái)嗔押晚g性剪切帶呈帶狀分布。其中，與金礦化密切相關(guān)的為黃鐵礦化、硅化，其強(qiáng)弱直接反映金礦化的強(qiáng)弱。

4?控礦因素分析

4.1?地?層

通過對(duì)礦區(qū)鉆孔、探槽見礦部位及圍巖進(jìn)行觀察研究，金礦化主要賦存于橋頭組、屯寨組千枚巖及糜棱巖中，少量礦體產(chǎn)于這2組地層的石英脈中。橋頭組、屯寨組不僅是主要含礦巖石，還是重要的賦礦圍巖，表明金礦化受這2組地層控制。

三河口群金質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.61×10-9～7.78×10-9。其中，砂質(zhì)巖類金質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高為7.78×10-9，碳質(zhì)巖類金質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.52×10-9[18]，均高于中國大陸地殼金豐度[19]。三河口群與下伏震旦系碧口群以區(qū)域性大斷裂相接觸，碧口群為一套淺變質(zhì)濱淺海相陸緣碎屑巖夾火山碎屑巖，金質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.00×10-9～13.00×10-9[20-21]，同樣高于中國大陸地殼的金豐度。

三河口群在印支期秦嶺碰撞造山運(yùn)動(dòng)中發(fā)生區(qū)域低溫變質(zhì)作用，變質(zhì)程度達(dá)到低綠片巖相[22]。劉國平等[23]通過對(duì)國內(nèi)外含碳巖系與金礦床的關(guān)系研究，認(rèn)為金礦化在綠片巖相變質(zhì)程度以下的變質(zhì)區(qū)容易發(fā)生明顯富集。趙家莊金礦床礦體主要賦存于三河口群橋頭組、屯寨組中，其內(nèi)低綠片巖相變質(zhì)巖利于金元素富集。

區(qū)域大量研究表明，金成礦流體為早侏羅世碰撞造山背景下深部變質(zhì)流體[24-26]，沿深大斷裂及其次級(jí)斷裂運(yùn)移上升并不斷萃取地層中的成礦物質(zhì)，運(yùn)移至三河口群低綠片巖相地層中，在合適的溫壓條件下，于成礦構(gòu)造交匯處發(fā)生沉淀、富集。

綜上所述，具有高金背景值的三河口群及碧口群地層是趙家莊金礦床的礦源層。

4.2?構(gòu)?造

趙家莊金礦床位于勉略縫合帶的文康大斷裂東段北側(cè)，區(qū)域內(nèi)已發(fā)現(xiàn)陽山、聯(lián)合村、塘壩等大中型金礦床。多數(shù)研究表明，大型斷裂旁側(cè)的次級(jí)構(gòu)造控制含礦熱液的運(yùn)移，成為導(dǎo)礦、儲(chǔ)礦構(gòu)造[21];區(qū)域內(nèi)許多金礦床位于文康大斷裂北側(cè)，表現(xiàn)出斷裂控礦特征，其次級(jí)F5斷裂控制著趙家莊金礦床內(nèi)礦體的產(chǎn)出。

印支期秦嶺造山帶碰撞造山過程中，由于揚(yáng)子板塊不斷向南秦嶺板塊俯沖，南秦嶺板塊向北發(fā)生仰沖作用[1]，在文康大斷裂北側(cè)形成一系列次級(jí)斷裂和脆韌性剪切帶，產(chǎn)狀與F5斷裂基本一致，呈北西西傾。礦區(qū)內(nèi)礦體賦存于F5斷裂上下盤的韌性剪切帶和斷裂中。

趙家莊金礦床含礦巖石和圍巖主要為含碳絹云母千枚巖、含碳白云母千枚巖、碳質(zhì)白云母糜棱巖、鈣化韌性變形變余含碳泥質(zhì)千枚巖夾薄層微晶灰?guī)r。從圖2-b）中可以看出，同一礦體穿過千枚巖和板巖2種不同的圍巖，表明礦體受斷裂控制明顯。

昌河壩地段共圈定10個(gè)礦體，其中厚度和品位最大的AuⅡ、AuⅦ礦體位于構(gòu)造及熱液活動(dòng)強(qiáng)烈部位。強(qiáng)烈的構(gòu)造活動(dòng)表現(xiàn)為巖石破碎及塑性變形;礦區(qū)內(nèi)多期次構(gòu)造活動(dòng)有利于熱液蝕變的多次疊加，表現(xiàn)為多期次黃鐵礦化、硅化等礦化蝕變作用。因此，在構(gòu)造活動(dòng)頻繁、強(qiáng)烈地段易形成厚而富的礦體。

文康大斷裂控制區(qū)域內(nèi)金礦床的分布，該斷裂的次級(jí)斷裂F5及其上下盤的韌性剪切帶和斷裂控制礦體的空間分布及產(chǎn)出形態(tài)，同一礦體穿過不同圍巖，表明礦體受斷裂控制明顯。多期次韌性剪切作用使巖石發(fā)生碎裂巖化、角礫巖化及強(qiáng)烈塑性變形，形成大量斷裂及斷裂面，為成礦流體運(yùn)移、沉淀提供了空間?？傊?，構(gòu)造作用與趙家莊金礦床成礦作用關(guān)系密切，控制礦體的分布、形態(tài)及產(chǎn)出。

4.3?巖漿巖

礦區(qū)內(nèi)與金礦化相關(guān)的侵入巖主要是規(guī)模較小的花崗斑巖脈，其侵入年齡215～220?Ma，與三河口群發(fā)生構(gòu)造變形的時(shí)期相同[21-22]。形成花崗斑巖脈的巖漿沿面理侵入，就位后受擠壓改造，表現(xiàn)出弱片理化特征。礦區(qū)內(nèi)3個(gè)見礦地段發(fā)現(xiàn)的花崗斑巖脈兩側(cè)均可見薄的烘烤邊，但在區(qū)域上并未見大規(guī)模侵入巖熱變質(zhì)暈，可能是脈體規(guī)模小，巖漿本身攜帶的熱能較少導(dǎo)致的。碰撞造山作用及變質(zhì)脫水作用為成礦提供流體[27]，成礦流體受區(qū)域壓力和溫度差異驅(qū)動(dòng)向低壓區(qū)域運(yùn)移。已有研究表明，區(qū)域成礦流體是造山作用形成的深部變質(zhì)流體[24-26]，并非巖漿流體。

花崗斑巖脈普遍發(fā)育弱黃鐵礦化、硅化蝕變，明顯經(jīng)歷了含礦熱液的疊加改造，未能形成金礦化可能與熱液疊加較弱有關(guān)。已有研究表明，區(qū)域花崗斑巖脈具有深源淺成特征[28]，巖漿沿構(gòu)造薄弱地段侵入，在此過程中又對(duì)構(gòu)造空間進(jìn)一步擴(kuò)容，為成礦流體的運(yùn)移和聚集提供了場所。同時(shí)，由于花崗斑巖脈的剛性與三河口群變質(zhì)巖系的相對(duì)塑性具有明顯物性差異，在侵位后的構(gòu)造活動(dòng)中，脈巖與地層接觸帶附近易發(fā)生韌性剪切變形和破裂，為其后成礦流體運(yùn)移及就位提供有利空間[21]。

礦區(qū)巖漿熱液活動(dòng)弱，花崗斑巖脈侵位于金成礦作用之前，成礦流體來自于早侏羅世秦嶺造山運(yùn)動(dòng)的改造及變質(zhì)脫水作用。印支期巖漿沿構(gòu)造薄弱地段侵入，此過程對(duì)構(gòu)造空間進(jìn)一步擴(kuò)容，為其后成礦流體的運(yùn)移和聚集提供場所。同時(shí)，由于巖脈與變質(zhì)地層的物性差異，后期碰撞造山過程中容易在接觸帶附近形成韌性變形帶，為成礦流體運(yùn)移、聚集及金沉淀提供有利空間。

5?結(jié)?論

1）趙家莊金礦區(qū)圍巖蝕變較發(fā)育，與金礦化最密切的為硅化及黃鐵礦化。載金礦物主要為黃鐵礦，其次為黃銅礦和閃鋅礦。礦石中金主要以自然金形式存在。其中，可見金以顆粒金形式嵌布于金屬礦物晶隙、裂隙或包裹于脈石礦物中，不可見金在載金礦物中以Au0形式存在。

2）礦體主要產(chǎn)于橋頭組、屯寨組中，北東東向F5斷裂及其上下盤的次級(jí)構(gòu)造控制金礦體的分布、形態(tài)及產(chǎn)出。

3）具有高金背景值的三河口群及碧口群地層是趙家莊金礦床的礦源層，早侏羅世來自于碰撞造山背景下的深部變質(zhì)流體，運(yùn)移上升并不斷萃取三河口群及碧口群地層中的成礦物質(zhì)，在三河口群低綠片巖相地層中富集成礦。

4）礦區(qū)花崗斑巖脈侵位作用發(fā)生在金成礦之前，不是該區(qū)金成礦的主導(dǎo)地質(zhì)條件;巖漿侵入的構(gòu)造薄弱地段，同樣為成礦流體運(yùn)移和聚集提供空間;由于巖脈與地層的物性差異，后期碰撞造山過程中易在接觸面附近形成韌性變形帶，為成礦流體、聚集及金沉淀提供有利空間。

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