陜西省略陽縣吳家河金礦床地質特征及成因研究

成歡，龐振甲，王瑞廷,冀月飛

(1.陜西西北有色地質調查院有限公司 陜西 西安 710054； 2.西北有色地質礦業(yè)集團有限公司 陜西 西安 710054； 3.陜西省礦產資源綜合利用工程技術研究中心 陜西 西安 710054；4.西北有色地質礦業(yè)集團有限公司院士專家工作站， 陜西 西安 710054)

0 引言

吳家河金礦床位于陜西省略陽縣郭鎮(zhèn)吳家河村，地理坐標：東經105°43′30″～105°47′30″，北緯33°21′15″～33°22′45″。礦區(qū)圈出三條金礦化蝕變帶和10個金礦體，Au4-4礦體為主礦體，全礦床探獲控制+推斷金礦石量42.11×104t，金資源量1474.19 kg，平均金品位3.50×10-6。礦床處于勉略構造混雜巖帶西段、勉略華力西—印支蛇綠混雜巖錳磷鉻鎳金成礦帶(宋小文等，2004)，區(qū)域上在該帶內已發(fā)現(xiàn)有干河壩金礦床(任小華等，2007)、水得溝金礦床、金家河金礦床等(圖1)。勉略構造混雜巖帶為揚子地塊與秦嶺造山帶的構造邊界，造山作用引發(fā)的韌性剪切作用是成礦的有利作用(李順庭等，2021)，帶內為一套以千枚巖為基質，夾雜各種原地巖塊和外來巖塊混雜堆積而成的復雜地質體，基質和巖塊均受到不同程度的剪切變形(李亞林等，2001)。勉略帶的形成經歷了D2-3—C2階段的裂解、P1—P3階段的俯沖消減、P3—T2-3階段的陸—陸碰撞及T3—J1的陸內造山四個階段(張國偉等，2019)。作者通過對吳家河金礦床礦區(qū)地質、礦床地質及礦床地球化學特征研究，詳細分析了礦床成因及形成機制，為該區(qū)金礦找礦提供借鑒意義。

圖1 吳家河地區(qū)大地構造位置(a)及地質略圖(b)(據(jù)汪志強等，2018①修改)1—上古生界金家河巖組上巖段；2—上古生界金家河巖組中巖段；3—元古界相公山白云巖；4—灰?guī)r；5—白云巖；6—硅質板巖；7—鈣質千枚巖；8—絹云千枚巖；9—綠泥絹云千枚巖；10—鐵碳酸鹽化絹云千枚巖；11—含碳絹云母千枚巖；12—絹云石英鈉長片巖；13—蛇紋巖；14—輝綠巖；15—金礦體及編號；16—金礦化蝕變帶及編號；17—韌—脆性斷層及編號；18—韌性剪切帶；19—勘探線剖面；20—地層產狀；21—地化剖面；22—韌性斷裂；23—金礦床及編號：①干河壩金礦；②吳家河金礦；③金家河金礦；④水得溝金礦

1 礦區(qū)地質特征

1.1 地層

礦區(qū)出露地層由不同時代、不同巖石組合、不同規(guī)模的構造巖塊拼合而成，區(qū)內出露有元古界相公山構造巖塊(Zx)、晚古生界泥盆系金家河巖組中巖段(Pzjb)(金家河千枚巖)和上巖段(Pzjc)(喬子溝火山巖)。相公山白云巖塊(Zx)主要呈“飛來峰”或“帶狀”等無根推覆體，以厚層白云巖為主，局部為灰質白云巖(李亞林等，2002)。金家河巖組中上巖段以韌性剪切構造接觸，地層總體走向呈東西向，與區(qū)域構造線方向基本一致。其中，金家河巖組中巖段(Pzjb)(金家河千枚巖)為鈣質絹云母千枚巖、絹云母千枚巖、含碳絹云母千枚巖。金家河巖組上巖段(Pzjc)(喬子溝火山巖)以中酸性—基性火山巖為主，巖石組合主要由綠泥絹云母千枚巖、鐵碳酸鹽化絹云母千枚巖、含碳絹云母千枚巖等構成，是礦區(qū)主要的賦礦層位。

1.2 構造

韌性剪切帶是一種重要的金成礦構造，與金成礦作用密切相關(鐘增球和索書田，1994)。礦區(qū)總體構造樣式是以多條近東西向韌性剪切帶為骨架，在韌性剪切帶之上疊加了韌—脆性斷裂。韌性剪切帶具有多期活動特點，層間流變褶皺、鞘褶皺等發(fā)育(汪志強等，2018①)；韌性剪切帶為金遷移提供了良好的通道和沉淀的最佳場所，尤其在有后期斷裂疊加部位，強、弱構造域過渡部位，韌性剪切帶產狀變化部位及其旁側的次級構造帶更是金礦富集的有利部位(彌建勇和王友文，1995；張永強等，2018；王超等，2020)。礦區(qū)代表性的韌—脆性斷裂有F3、F5、F7，寬幾十至幾百米不等，構成不同巖組的接觸面，主要為近東西向，沿F3、F7韌性剪切帶有超基性巖漿侵入。

區(qū)內巖石變形強烈，以透入性面理置換及韌性剪切為特征，可見2組面理，第一組為近東西向與韌性剪切帶產狀基本一致的片理(S1)，第二組為以S1為變形面的片內褶皺而伴生的一組透入性軸面劈理(S2)，兩期片理交角近于垂直。

1.3 巖漿巖

礦區(qū)出露巖漿巖主要有輝綠巖及中、酸性脈巖(鈉長斑巖脈、閃長巖脈)。超基性巖主要沿F3、F7斷裂斷續(xù)線狀分布，與圍巖呈構造侵入接觸關系，局部見滑石化、滑鎂巖化和菱鎂巖化及與區(qū)域構造線方向一致的片理化。

1.4 礦化蝕變特征

礦區(qū)內與礦化有關的蝕變主要有硅化、黃鐵礦化、絹云母化和鐵白云石化，其中硅化和黃鐵礦化與成礦關系密切，其蝕變強度與金礦化強度呈正相關關系，與揚子板塊西北西南緣卡林型金礦具有相同的蝕變特征(何海林等，2013)。

2 礦床地質特征

2.1 礦化蝕變帶特征

吳家河金礦區(qū)共圈定Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ三條金礦化蝕變帶，由F3斷裂及其次級斷裂控制，空間上產于金家河巖組中巖段千枚巖與上巖段喬子溝火山巖構造接觸帶附近，礦化蝕變帶由鐵白云石化絹云母千枚巖組成，其產狀與地層產狀基本一致，傾向350°～40°，傾角60°～80°，3條礦化蝕變帶在空間上呈平行展布，長度800～5000 m，寬度30～400 m。帶內巖石普遍發(fā)生鐵白云石化、黃(褐)鐵礦化、絹云母化、硅化蝕變。帶內巖石發(fā)生韌性變形及動力變質，主要表現(xiàn)為強烈的片理化，流變褶皺發(fā)育。其中Ⅳ號蝕變帶向東分為南、北兩條蝕變帶，兩條蝕變帶之間夾雜有大小不等的外來推覆白云巖塊、硅質巖塊，中部有超基性巖侵入。

2.2 礦體特征

礦區(qū)共圈出10個金礦體，礦體產狀與蝕變帶產狀基本一致。其中Ⅳ號帶圈定5個金礦體、Ⅴ號帶圈定4個金礦體、Ⅵ號帶圈定1個金礦體。礦體總體呈近東西向似層狀、脈狀展布，規(guī)模不一，長度、厚度變化較大，長40～900 m，厚0.83～4.52 m，品位2.51×10-6～7.68×10-6(汪志強等，2018①)，各礦體礦石類型、圍巖蝕變等特征基本相同。位于Ⅳ號帶內的Au4-4礦體為主礦體，受F3斷裂控制，在走向及傾向上都具波狀彎曲、膨脹收縮、分枝復合等特點，產狀與Ⅳ號蝕變帶產狀基本一致(圖2)，總體傾向320°～42°，傾角59°～80°；礦體長900 m，最大控制斜深350 m，單工程真厚度為0.62～4.66 m，平均真厚度1.40 m，單工程Au品位波動于1.00×10-6～5.88×10-6，平均Au品位2.51×10-6，賦礦巖石為黃鐵礦化(含碳)絹云千枚巖，礦化蝕變有黃(褐)鐵礦化、鐵白云石化、硅化等。

2.3 礦石質量特征

2.3.1 礦石的礦物組成

礦石中金屬礦物主要為黃鐵礦和毒砂，其次少量黃銅礦、黝銅礦、褐鐵礦、磁黃鐵礦等。貴金屬礦物為銀金礦，非金屬礦物主要為石英，其次絹云母、碳酸鹽礦物。各礦物在礦石中的含量見表1。

圖2 吳家河金礦床175勘探線剖面圖(據(jù)汪志強等，2018①)1—第四系；2—白云巖；3—含碳絹云千枚巖；4—絹云千枚巖；5—金礦體及編號；6—鉆孔及編號；7—礦化蝕變帶及編號；8—地質界線

表1 吳家河金礦床礦石礦物組成及含量

2.3.2 礦石的化學成份

礦石中主要有用元素為金，各礦體單樣金品位在1.00×10-6～9.76×10-6之間，伴生有益組分Ag含量為1.50×10-6～4.50×10-6，可以綜合回收利用。礦石中有害組分As含量為0.04%～0.60%之間，以毒砂形式存在。礦石礦物化學成份見表2。

2.3.3 礦石結構、構造

(1)礦石結構。①他形—半自形粒狀結構：礦石中黃鐵礦、毒砂等呈他形—半自形粒狀，均勻或星散狀分布于絹云母、石英粒間。②包含結構：石英、黃鐵礦等礦物中包裹銀金礦(圖3)。③交代結構：礦石中褐鐵礦交代黃鐵礦。④變晶結構：礦石中絹云母呈鱗片狀定向排列。

(2)礦石構造。①星散狀構造：礦石中部分黃鐵礦、毒砂等礦物呈星點狀、星散狀分布。②浸染狀構造：礦石中黃鐵礦、毒砂等呈不均勻狀或細脈狀分布。③條帶狀構造：礦石中部分黃鐵礦、毒砂呈條帶浸染狀分布。④千枚狀構造：礦石賦礦巖性絹云母千枚巖呈千枚狀，絹云母呈細小的鱗片狀定向排列。

表2 吳家河金礦床礦石化學成分表

圖3 礦石結構構造照片a—銀金礦呈角礫狀位于黃鐵礦粒間；b—銀金礦呈角礫狀位于毒砂—脈石粒間；c—黃鐵礦中包裹微細粒銀金礦；d—銀金礦呈角礫狀與毒砂半規(guī)則連生礦物縮寫：Py—黃鐵礦；AgAu—銀金礦；Apy—毒砂；gangue—脈石

2.3.4 金礦物的粒度及賦存狀態(tài)

微細粒浸染型是卡林型金礦的重要特征之一(曹東宏等，2009)。對礦樣中62粒金礦物的粒度統(tǒng)計分析，吳家河金礦床金礦物的粒度以微粒金(≤0.01 mm)為主，占76.25%，其次為細粒金(0.01～0.0185 mm)，占23.75%，礦床金礦物粒度為微細粒金，表明礦床具有卡林型金礦的特征。

2.3.5 礦石類型

(1)礦石的自然類型。根據(jù)礦石的蝕變特征，中礦帶的礦石自然類型分為三種：黃鐵礦化絹云千枚巖型金礦石、褐鐵礦化硅化絹云千枚巖型金礦石、黃鐵礦化蝕變白云巖型金礦石。

(2)礦石的工業(yè)類型。根據(jù)載金礦物黃鐵礦、毒砂的氧化程度可將礦石分為氧化礦石和原生礦石。

3 礦床地球化學特征

1∶2.5萬土壤地球化學測量，在區(qū)內圈出Ⅰ、Ⅱ共2個異常帶、7個綜合異常(圖4)。異常元素為金、砷，金濃度值為5×10-9～50×10-9，砷濃度值為20×10-9～60×10-9。異常處于金家河巖組上巖段(喬子溝火山巖)中，異常區(qū)普遍發(fā)育鐵碳酸鹽化、褐鐵礦化等蝕變。異常帶與東西向構造關系密切。Ⅱ號異常帶與中礦化蝕變帶(F3斷裂帶)吻合，Ⅰ號異常帶與F7斷裂帶吻合。1∶2000地化剖面測量證明原生暈濃度值Au>150×10-9、As>120×10-6往往能指示金礦體的存在。

圖4 吳家河礦區(qū)1∶2.5萬土壤地球化學測量綜合異常圖(據(jù)汪志強等，2018①修改)1—上古生界金家河巖組上巖段；2—上古生界金家河巖組中巖段；3—元古界相公山白云巖；4—灰?guī)r；5—白云巖；6—硅質板巖；7—鈣質千枚巖；8—絹云千枚巖；9—綠泥絹云千枚巖；10—鐵碳酸鹽化絹云千枚巖；11—含碳絹云母千枚巖；12—絹云石英鈉長片巖；13—蛇紋巖；14—輝綠巖；15—金礦體及編號；16—韌—脆性斷層及編號；17—韌性剪切帶；18—勘探線剖面；19—地層產狀；20—地化剖面；21—金綜合異常及編號；22—砷綜合異常及編號

4 礦床成因

4.1 成礦物質來源

晚古生代早期因陸殼裂解而產生裂谷—初始洋盆及火山巖，形成吳家河金礦的初始礦源層，即金家河巖組一套弱變質的火山沉積巖系(喬子溝火山巖)，該套地層富含Au、Ag、Cu、Pb、Zn元素，有利于金多金屬礦的形成。對礦區(qū)IV號礦化蝕變帶原生暈測量表明(圖5)，Au與Ag、Hg、As、Sb均呈明顯的正相關關系，含量由兩側圍巖向礦體逐漸增高。對礦區(qū)微量元素統(tǒng)計結果表明Au與Ag、As、Sb呈正相關，由兩側圍巖向礦體含量逐漸增高(金文洪等，2011)。Au、Ag、Hg、As、Sb異常組合同卡林型金礦成礦元素組合具有相似特征(李紅陽等，2000；聶愛國等，2008；毛麗洪，2009)。金家河巖組Au豐度值為12.71×10-9，Ag豐度值為697.0×10-9，As豐度值為23.08×10-6，金、銀、砷等成礦元素含量明顯高于區(qū)域豐度值(任小華等，2000；趙亮亮等，2019)；1∶2.5萬土壤地球化學測量圈出的2個異常帶、含7個異常均位于金家河巖組上巖段(Pzjc)(喬子溝火山巖)中，顯示金家河巖組為主要的金礦源層(汪志強等，2018①)。

圖5 陽縣吳家河金礦地化剖面(HP2-2)圖(據(jù)汪志強等，2018①)

4.2 成因分析

韌性剪切帶型金礦在走向和傾向上多具有膨縮、尖滅再現(xiàn)等現(xiàn)象(許鋒等，2018)。吳家河金礦沿近東西向韌性剪切帶產出，走向及傾向上具波狀彎曲、膨脹收縮、分枝復合等特點，具明顯的韌性剪切帶控礦特征。

(1)泥盆紀陸殼裂解，產生裂谷—初始洋盆(勉略洋)及火山巖，形成一套以中酸性—基性火山巖為主、富含金的火山沉積建造，形成吳家河金礦的初始礦源層。

(2)晚古生代晚期隨勉略洋擴張俯沖過程中產生的擠壓剪切作用，使得火山沉積巖中的成礦元素發(fā)生活化、遷移，在韌性剪切帶內初步富集。

(3)中生代早期勉略洋盆與碧口地塊及秦嶺微板塊發(fā)生碰撞，形成勉略構造混雜巖帶(李亞林等，2000)，同時帶內發(fā)生強裂的韌性剪切作用，導致金元素再次發(fā)生活化、遷移，使成礦元素伴隨構造熱流在近東西向張性剪切斷層及派生的構造裂隙中富集成礦。

(4)中生代中晚期的陸內造山作用產生的走滑剪切，使得金礦體發(fā)生改造，形成具有較好的經濟開發(fā)價值的金礦床。干河壩金礦石中黃鐵礦的δ34S變化范圍從9.91%～15.45%，極差5.54%，平均13.42%，以富集重硫為特點，顯示后期構造改造的成礦作用特點(任小華等，2007)，與本礦床后期構造改造的特征是一致的。

5 結論

(1)金家河巖組是形成于泥盆紀裂谷環(huán)境下的一套火山碎屑巖，其金、銀、砷等元素豐度明顯高于區(qū)域豐度值，是吳家河金礦的主要成礦物質來源；在火山沉積和陸源碎屑沉積的過渡層位，是地球物理和地球化學條件變化最大的成礦構造面，有利于成礦物質的富集。

(2)成礦元素在勉略洋擴張俯沖產生的擠壓剪切作用下初始富集，在勉略構造混雜巖帶形成時含礦元素再次活化遷移，就位于韌—脆性剪切斷層及派生的構造裂隙中。

(3)控礦韌性剪切帶內巖石變形、面理置換強烈，露頭尺度至少可見2組透入性面理，顯示后期構造作用改造的特征；相鄰干河壩金礦床礦石中黃鐵礦的δ34S同位素以富集重硫為主，亦顯示后期構造改造的成礦作用特點。

(4)吳家河金礦床是在晚古生代早期裂谷環(huán)境下形成含金背景較高的火山—沉積巖的基礎上，后經多期次、多階段構造作用改造是該礦的主要成礦機理，礦床成因類型屬產于剪切構造帶中的與火山碎屑巖有關的構造蝕變巖型金礦。

注 釋

① 汪志強，徐偉杰，鄭崔勇，陳荔湘，吉寶龍，王宏，薛曉林，馬昆，馬俊詳，向文峰，張毅，馮興貴. 2018. 陜西省略陽縣吳家河地區(qū)金礦詳查地質報告[R]. 陜西: 漢中.