甘肅北山1∶5萬前紅泉等三幅礦產遠景調查新進展

趙吉昌，楊鎮(zhèn)熙，陳曄，惠劍寧，樊新祥

(甘肅省地質礦產勘查開發(fā)局第四地質礦產勘查院，甘肅 酒泉 735000)

0 引言

“甘肅省玉門市前紅泉—黑山北灘地區(qū)1∶5萬礦產遠景調查”項目是甘肅省省級基礎地質調查項目，由甘肅省地質礦產勘查開發(fā)局第四地質礦產勘查院承擔。根據(jù)DD 2019-01區(qū)域地質調查技術要求(1∶50000)、DD2019-02固體礦產地質調查書要求(1∶50000)、DD2010-05礦產遠景調查技術要求等行業(yè)技術規(guī)范，通過4個年度的野外調查和室內工作，完成了1∶5萬前紅泉等三幅礦產遠景調查；采用數(shù)字填圖技術和現(xiàn)代地質理論及分析測試手段，基本查明了工作區(qū)地層、構造、巖漿巖等地質特征和成礦地質條件，建立了區(qū)內地層格架和巖漿巖演化序列，探討了區(qū)域構造演化史。

“前紅泉—黑山北灘地區(qū)1∶5萬礦產遠景調查”項目的完成，大大提高了區(qū)內地層、巖漿巖、構造研究程度，在基礎地質和地質找礦方面都取得了重要進展。泥盆紀埃達克巖的發(fā)現(xiàn)，為古亞洲洋閉合時限討論提供了思路和證據(jù)；發(fā)現(xiàn)了一大批礦產地、礦(化)點，尤其在韌性剪切帶金礦、鈷礦找礦等方面取得了突破。本文將概述1∶5萬前紅泉等三幅礦產遠景調查取得的主要進展和成果，并提出基于本項目的思考和展望，以期為今后北山地區(qū)開展相關地質工作提供參考。

1 工作區(qū)地質概況

工作區(qū)地處西伯利亞板塊、塔里木板塊和哈薩克斯坦板塊的交匯部位，屬中亞巨型造山帶南緣(圖1a)，位于輝銅山-帳房山蛇綠巖帶南側(圖1b)，是研究中亞造山帶增生造山的關鍵地區(qū)之一，受到國內外學者的持續(xù)關注[3-10]。

圖1 北山地區(qū)大地構造位置略圖和蛇綠巖分布圖(a圖據(jù)文獻[1], b圖據(jù)文獻[2], 修改)Fig.1 Map showing geotectonic position (a) of Beishan mountain area and distribution of ophiolite (b)

區(qū)內地層根據(jù)《甘肅省區(qū)域地質志》(丁仨平等, 2012)的劃分方案，工作區(qū)主體位于敦煌地層分區(qū)，北側少部(第四系為主)位于羅雅楚山—柳園地層分區(qū)。出露地層主要為長城紀古硐井群、侏羅紀水西溝群、白堊紀新民堡群以及第四系等。工作區(qū)侵入巖以中酸性侵入巖為主，基性巖主要為少量輝長(綠)巖脈?；◢弾r類主要有三疊紀二長花崗巖、花崗閃長巖、花崗巖、似斑狀花崗閃長巖，二疊紀石英二長閃長巖及泥盆紀花崗閃長巖、英云閃長巖。區(qū)內構造發(fā)育，以NW向、NWW向斷裂構造為主[11]。

古硐井群是一套淺變質碎屑巖及碳酸鹽巖建造，是區(qū)內重要的含金、鉛鋅層位，水西溝群是一套含煤碎屑巖建造，新民堡群為一套雜色碎屑巖建造[12]。

2 主要進展及成果

2.1 基礎地質

(1)重新厘定了工作區(qū)地層系統(tǒng)，對巖石地層單位進行了詳細劃分。通過區(qū)域地層對比和同位素測年技術，將前人1∶20萬區(qū)域地質調查劃分的“O-S”地層(1∶25萬區(qū)調劃歸至敦煌巖群)進行解體。依據(jù)巖性組合及同位素年齡，將原“O-S”地層中板巖、千枚狀板巖、千枚巖、石英巖、大理巖夾少量變砂巖的巖性組合劃歸至長城紀古硐井群(表1)；將原“O-S”地層中黑云二長混合巖、黑云斜長混合巖及眼球狀混合巖解體為薊縣紀片麻狀花崗巖；將原“O-S”地層中花崗片麻巖(糜棱巖化花崗巖)解體為三疊紀二長花崗巖、花崗閃長巖及似斑狀花崗閃長巖。

表1 “O-S”地層(敦煌巖群)劃分沿革Table 1 Stratigraphic sequences of “O-S” stratum (Dun Huang group)

(2)首次在黑山頭一帶填繪出一套灰綠色礫巖(圖2a)夾淺灰白色石英砂巖的巖性組合，并對其進行了同位素測年，獲得的碎屑鋯石U-Pb年齡峰值集中在435 Ma—440 Ma之間，建立非正式巖石地層單位“黑山頭礫巖”。

圖2 野外及鏡下照片F(xiàn)ig.2 Field and mirror photosa.黑山頭礫巖；b.“σ”型旋轉碎斑；c.石香腸構造；d.鞘褶皺；e.云母魚/斑晶拖尾構造；f.千糜巖顯微褶皺構造；g.角礫狀螢石礦；h.含金蝕變帶。Ms.白云母；Pl.斜長石；Q.石英

(3)對工作區(qū)侵入巖進行了系統(tǒng)調查研究，在大量野外調查的基礎上結合同位素測年結果，建立了區(qū)內巖漿巖演化序列，將區(qū)內侵入巖期次劃分為薊縣紀、晚志留-泥盆紀、二疊紀及三疊紀四期。提出三疊紀是區(qū)內最后一次大規(guī)模巖漿活動時期，其與區(qū)內各類礦化關系密切。

(4)首次在黑山頭一帶識別出一套典型的代表洋殼俯沖埃達克巖，獲得鋯石U-Pb同位素年齡為407.7 Ma±1.6 Ma，提出柳園洋(古亞洲洋)在早泥盆世仍處于俯沖/碰撞階段，結合區(qū)域資料，認為早石炭世是柳園洋俯沖碰撞的上限[15]。

(5)首次獲得區(qū)內片麻狀花崗巖鋯石U-Pb同位素年齡為1474 Ma，結合巖石地球化學研究，認為該片麻狀花崗巖表明北山造山帶南部存在中元古代的老地殼和地殼新生事件，代表了Rodinia超大陸聚合事件在北山地區(qū)的響應。

(6)對區(qū)內各類變質巖巖石類型、時空分布規(guī)律、接觸關系等進行了總結分析，初步劃分了變質相及變質相帶，查明了變質巖巖石學特征、地球化學特征，恢復了變質巖原巖建造類型和形成環(huán)境，探討了變質作用發(fā)生的構造背景和動力學過程。

(7)應用構造解析的原理，對區(qū)內各種構造的幾何學、運動學特征及其分布特點和組合規(guī)律進行了詳細研究。在區(qū)內填繪出3條韌性剪切帶(強變形帶)，并認為這3條韌性剪切帶均屬于北山南帶巨型韌性剪切帶，且與區(qū)域金礦化關系密切。韌性剪切帶內發(fā)育有“σ”型旋轉碎斑、石香腸構造、鞘褶皺、云母魚、顯微褶皺等典型宏微觀構造(圖2b-圖2f)。

(8)在巖石學、巖石地球化學、年代學基礎上，探討了北山南帶構造演化史。

2.2 礦產地質

(1)本次工作通過異常查證和礦點檢查，新發(fā)現(xiàn)螢石礦產地1處(中型)，金礦產地3處(小型)，金礦點3處，銅鈷礦點1處，鉛鋅礦點1處，石榴子石礦點1處，硅石礦點1處，金礦化點2處，白鎢礦化點2處，螢石礦化點1處，黑云母礦化點1處(表2)。前紅泉螢石礦和前紅泉金礦分別于2018年和2019年轉化為甘肅省地勘基金項目，開展了普查工作。

表2 工作區(qū)新發(fā)現(xiàn)礦產資源統(tǒng)計結果Table 2 Statistical results of new mineral resources found in the working area

(2)在三疊紀二長花崗巖中發(fā)現(xiàn)了前紅泉螢石礦，通過普查工作，圈定螢石礦體9條，礦體嚴格受NW向斷裂控制，礦體呈似層狀、透鏡狀分布，長120～800 m，厚度1.03～7.59 m，平均品位26.49%～46.88%。礦石工業(yè)類型以螢石-石英型為主，自然類型以角礫狀礦石(圖2g)為主，最終探獲CaF2資源量37.58×104t，達中型規(guī)模?？偨Y了前紅泉螢石礦成礦模式(圖3)，認為其屬于中-低溫熱液充填型螢石礦床。通過同位素年代學研究，確定其成礦時代為中晚三疊世。

圖3 前紅泉螢石礦成礦模式圖(據(jù)文獻[17])Fig.3 Metallogenic pattern of Qianhongquan fluorite ore1.三疊紀花崗閃長巖；2.破碎帶；3.斷層角礫巖；4.實測斷層；5.節(jié)理/裂隙；6.螢石礦體；7.赤鐵礦化；8.碳酸鹽化；9.高嶺土化

(3)新發(fā)現(xiàn)了前紅泉金礦、老君廟金礦、團結溝金礦，上述3個金礦均位于萬歲山韌性剪切帶(北山南帶巨型韌性剪切帶)內，嚴格受韌性剪切帶控制。萬歲山韌性剪切帶控制的含金礦化帶(圖2h)長度超過8 km，寬2～30 m不等，礦化帶內累計發(fā)現(xiàn)礦體26條，礦石品位一般為w(Au)=1.17×10-6～5.40×10-6，最高為w(Au)=28.37×10-6。賦礦巖石為千糜巖、千枚巖、千枚狀板巖、粉砂質板巖等。蝕變主要為硅化、毒砂化、黃鐵礦化、絹云母化、綠泥石化、碳酸鹽化等，其中硅化、毒砂化、黃鐵礦化、絹云母化與金礦化關系密切。

(4)首次對前紅泉金礦長英質千糜巖開展了40Ar-39Ar測年，獲得絹云母40Ar-39Ar年齡為250.4 Ma±1.0 Ma，表明前紅泉金礦成礦時代應為三疊紀[16]。

(5)新發(fā)現(xiàn)了老君廟北銅鈷礦點，礦化賦存于變質輝長巖中，圈定的銅鈷礦體長200 m，厚度1.93 m，礦體鈷平均品位w(Co)=0.11%，銅平均品位w(Cu)=0.43%，伴生金品位w(Au)=0.73×10-6。

(6)總結了工作區(qū)成礦規(guī)律，劃分了成礦類型，提出了區(qū)內韌性剪切帶型金礦找礦模型，總結了典型礦床找礦模式。工作區(qū)成礦類型主要有：①石英脈-蝕變巖型金礦；②噴流沉積型鉛鋅礦；③熱液型銅鈷礦；④中-低溫熱液充填型螢石礦；⑤沉積變質型硅石礦；⑥沉積變質型煤礦。

(7)在綜合研究工作區(qū)內大地構造背景、成礦地質條件、已知礦床(點)的分布和礦化分帶、區(qū)域成礦規(guī)律的基礎上，結合地球物理異常、地球化學異常、遙感異常特征，根據(jù)目前有關成礦學新理論、找礦新技術和新方法認知，劃分了6個找礦遠景區(qū)，10個找礦靶區(qū)。

3 思考與展望

(1)對區(qū)域“O-S”地層(敦煌巖群)的認識

原1∶20萬區(qū)調將北山南帶大面積分布的變質地層籠統(tǒng)劃分為奧陶-志留系(O-S)[18]，20世紀80年代末至90年代初開展的1∶5萬區(qū)調將這套地層劃歸至前長城系，21世紀初1∶25萬區(qū)調又將其劃歸至敦煌巖群(敦煌雜巖)。隨著地球科學的發(fā)展，不同時代的地質工作者對該套地層的認識存在一定差異，但均認為該套地層年代較老，變形變質程度較高。

1980年，Ramsay發(fā)表了韌性剪切帶的經典論述，從此對韌性剪切帶的變形運動學、變形動力學、變形機制等方面的研究走上了快速發(fā)展的道路，直到20世紀90年代，韌性剪切帶的概念才引入中國。20世紀地質工作者并未完全認識到韌性剪切帶對巖石的改造作用，將實際上年代較新的糜棱巖化花崗巖或花崗質糜棱巖定名為花崗片麻巖或混合巖，認為這是古老的結晶基底；將韌性剪切帶內構造片巖(片麻巖)歸為區(qū)域變質巖；對于受韌性剪切帶改造的淺變質碎屑巖在中深變質的區(qū)域地質背景下無法解釋其成因，致使前人認為屬中深變質巖系的敦煌巖群中局部夾有淺變質碎屑巖(變砂巖)，顯得格格不入。

本次工作將區(qū)內1∶20萬劃分的“O-S”地層重新進行解體，分別劃歸為三疊紀花崗巖(糜棱巖化花崗巖)、薊縣紀片麻狀花崗巖、長城紀古硐井群和志留紀黑山頭礫巖，這為區(qū)域上重新認識“O-S”地層(敦煌巖群)提供了思路。前人區(qū)調工作中在北山南帶填繪了大面積的“O-S”地層(敦煌巖群)，其他地段是否和本區(qū)有相似特征？抑或既存在古老的結晶基底(敦煌巖群)也存在受韌性剪切帶改造的新/老地質體，這值得進一步研究。

實際上，筆者通過區(qū)域對比，將這套以板巖、千枚狀板巖、石英巖、大理巖為主夾少量二云石英片巖、變砂巖的地層劃歸至長城紀古硐井群，但缺乏同位素年代學證據(jù)支持，尚需進一步開展工作。

(2)韌性剪切帶找礦前景

本次工作在萬歲山韌性剪切帶中發(fā)現(xiàn)了前紅泉金礦、老君廟金礦、團結溝金礦，在黑山頭韌性剪切帶中發(fā)現(xiàn)了堿湖子金礦點、前紅泉西金礦點，在躍進山韌性剪切帶內發(fā)現(xiàn)了大路口金礦點，充分說明區(qū)內韌性剪切帶與金礦關系十分密切，是尋找金礦的關鍵部位。這三條韌性剪切帶為小西弓韌性剪切帶南延部分，而小西弓金礦是北山地區(qū)典型的韌性剪切帶型金礦床(圖4)，達中型規(guī)模。前紅泉金礦(包括老君廟金礦和團結溝金礦)礦化帶長度超過8 km，顯示的金礦化信息良好，其與小西弓金礦在成礦地質背景、成礦地質條件、物化探異常、礦化蝕變等方面十分相似，具備大中型金礦床的潛力。目前，甘肅省省級地勘基金已對前紅泉金礦開展了普查工作，下一步計劃將前紅泉金礦、老君廟金礦、團結溝金礦整裝勘查，相信能夠取得良好的找礦效果。

圖4 北山角帶巨型韌性剪切帶與金礦點分布關系圖(據(jù)文獻[19])Fig.4 The distribution diagram of giant ductile shear zone and gold ore spots in Beishan South BeltS1.太古代花崗質-英云閃長質片麻巖；2.古元古代中低級副變質巖系；3.石炭-二疊紀淺海相碎屑巖、碳酸巖和火山巖；4.基性-超基性巖；5.加里東-海西期石英閃長巖和花崗巖；6.韌性剪切帶和強應變帶；7.斷層；8.地質界線；9.金礦；10.金礦點；7.工作區(qū)范圍

在北山南帶巨型韌性剪切帶上已發(fā)現(xiàn)多處金礦床(點)，主要有小西弓金礦、西澗泉金礦、烏龍泉金礦、金廟溝金礦、金廟井金礦等(圖4)，區(qū)域上下一步應加強對該韌性剪切帶的研究，尤其是在淺覆蓋區(qū)通過深穿透地球化學、淺鉆等方法手段開展金礦勘查工作，預計能夠取得找礦突破。

(3)北山地區(qū)鈷礦找礦思考

鈷是一種非常稀缺的金屬礦產，素有“工業(yè)味精”和“工業(yè)牙齒”之稱，廣泛用于航空、航天、電器、機械制造、化學和陶瓷工業(yè)。全國礦產資源規(guī)劃(2016—2020年)將其列入24種戰(zhàn)略性礦產之一，歐美等國家也將其列為關鍵礦產，足見其重要性。世界上鈷礦分布極不均勻，我國鈷礦資源短缺，產能不足，這對國家經濟建設甚至國防建設都有制約。我國鈷礦50%以上為銅鎳礦伴生礦，甘肅省鈷礦主要產自金川銅鎳礦，北山地區(qū)鈷礦找礦信息甚少。

本次工作在變質輝長巖中發(fā)現(xiàn)了鈷礦體，且其品位(w(Co)=0.11%)遠高于我國鈷礦平均品位(0.02%)，為北山地區(qū)鈷礦找礦工作提供了思路。含礦變質輝長巖即為前人填繪的敦煌巖群中的斜長角閃巖，本次工作認為輝長巖在韌性剪切帶中發(fā)生退變質作用，輝石退變質為角閃石，致使前人將變質輝長巖定為斜長角閃巖。這又回到了需要對“O-S”地層(敦煌巖群)重新認識的問題。下一步工作中首先應對北山地區(qū)Cu、Ni、Co化探異常及物探航磁異常進行篩查，將異常較好的地段與地質特征套合后看異常是否在所謂“斜長角閃巖”中，然后開展野外踏勘和異常查證工作，希望在北山地區(qū)鈷礦找礦有所突破。

致謝：甘肅省地礦局四勘院趙青虎、張晶、陳世明、張增馨、成銳、郭峰、魏萬疆、康維良、杜紅偉、雷自強等同志為礦調項目的順利實施付出了智慧和汗水，再次表示感謝！