寧夏西華山地區(qū)馬場金礦床地質(zhì)特征與成因

楊克成，母彩霞，海連富，姚世齊，梅超，柴德亮

(1.寧夏回族自治區(qū)地質(zhì)博物館，銀川 750011；2.寧夏回族自治區(qū)礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查院，銀川 750021；3.寧夏回族自治區(qū)礦產(chǎn)地質(zhì)研究所，銀川 750021)

0 引言

寧夏發(fā)現(xiàn)的礦產(chǎn)資源主要有煤、油氣、鐵、銅、金、鎂、硫、磷、巖鹽、高嶺土和石膏等，共計60余種，且以非金屬和能源礦產(chǎn)為主[1-3]。金屬礦產(chǎn)中尚未發(fā)現(xiàn)大、中型礦床，即使小型礦床也為數(shù)不多，且多停留在預(yù)查和普查階段，勘查程度較低[2-4]。目前，寧夏已發(fā)現(xiàn)金異常區(qū)23處，其中小型礦床3處，金礦點7處，金礦化點13處，預(yù)測資源量不足10 t[2-3]。這些金礦床(點)集中分布在寧夏衛(wèi)寧北山[5-6]、西華山[7-9]和賀蘭山北段[10-12]等地區(qū)，其中西華山地區(qū)是寧夏境內(nèi)金多金屬礦成礦條件最好、成礦跡象最多的地區(qū)之一[7-9]。

西華山地區(qū)的地質(zhì)工作最早可追溯于20世紀50年代末。經(jīng)過多輪系統(tǒng)勘查工作，目前已發(fā)現(xiàn)多處金多金屬礦床、礦點及物化探異常區(qū)，主要包括馬場金礦、柳溝金礦、山岔臺銅金礦、簸箕掌銅礦和泉兒溝金礦等，其中馬場金礦是該地區(qū)最大的金礦床[9]。

前人對馬場金礦做了一些初步研究，取得了一定認識。李厚民等[7,13]認為西華山地區(qū)馬場金礦成礦物質(zhì)主要來源于海原群變質(zhì)地層而非巖漿，但巖漿活動對金礦化的形成起了重要作用。鄒武建等[9]認為馬場金礦與礦區(qū)內(nèi)出露的煌斑巖脈、石英脈關(guān)系密切，礦床類型主要為構(gòu)造蝕變巖型，次為石英脈型。李紅宇等[14]認為位于研究區(qū)北側(cè)的柳溝金礦具有多期次、多來源富集的成礦特點，金礦類型為構(gòu)造蝕變巖型和沿破碎帶充填的晚期石英脈型。除此以外，有關(guān)馬場金礦床的研究基本為空白。為此，本文在詳細野外調(diào)查基礎(chǔ)上，對馬場金礦床地質(zhì)特征進行了詳細總結(jié)，并對金礦成因進行了初步探討，以期為西華山地區(qū)進一步找礦突破提供幫助。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

西華山地區(qū)大地構(gòu)造位置屬柴達木—華北板塊之祁連早古生代造山帶東部，北與阿拉善地塊相接，東與華北陸塊之鄂爾多斯地塊毗鄰，為陸塊活動邊緣與造山帶的交匯部位(圖1)。

圖1 研究區(qū)大地構(gòu)造位置圖(據(jù)文獻[15-16], 修編)Fig.1 Geotectonic position map of the study area

該地區(qū)在早-中元古代時期處于裂谷狀態(tài)，接受海相碎屑—火山巖與碳酸鹽沉積，晚元古代末的澄江運動使得裂谷消失，并使地層發(fā)生以塑性為主的形變和巖石變質(zhì)。早奧陶世沉積時期，復(fù)理石建造和基性火山巖建造發(fā)育，表明區(qū)內(nèi)加里東構(gòu)造旋回早期運動的存在；它使本區(qū)再度處于裂谷，接受海侵，形成優(yōu)地槽。加里東運動中期，先是中酸性巖漿巖廣泛侵入，奧陶紀巖石發(fā)生輕度變質(zhì)和比較強烈的形變，區(qū)內(nèi)上升為陸，而后到晚志留世再度沉積。加里東晚期，地槽全面褶皺回返。華力西旋回，相對比較平靜，以升降為主。早-中泥盆世形成磨拉石建造，中泥盆世末的寧夏運動山間盆地消失。石炭紀先是接受海侵，在本區(qū)西部和西華山邊緣深斷裂帶附近，出現(xiàn)濱海湖相沉積；繼而海侵逐漸擴大，與華北海連通。二疊紀轉(zhuǎn)為陸相沉積，中、新生代地表處于破裂階段，差異性升降運動強烈。印支—燕山旋回，西部馬飲水一帶黃家洼山與屈吳山之間，先后出現(xiàn)三疊紀、侏羅紀和白堊紀斷陷山間盆地和大型內(nèi)陸盆地。早白堊世末全區(qū)抬升，致使晚白堊世—古新世沉積缺失。喜馬拉雅旋回，西華山、南華山之間及山前，廣泛發(fā)生斷陷，接受山麓、河流和湖泊相沉積。第四紀以來，斷裂活動頻繁，山體部分連續(xù)抬升，山前則不斷下降[17-20]。

研究區(qū)域內(nèi)出露地層主要為中元古界海原群區(qū)域變質(zhì)巖系，其次是零星志留系、泥盆系、石炭系沉積巖及新生代沉積物。南華山地區(qū)有中酸性巖體出露，主要為花崗閃長巖、黑云母花崗閃長巖等。此外，基性次火山巖、云斜煌斑巖脈、石英脈和碳酸鹽巖脈發(fā)育。區(qū)域變質(zhì)巖主要為云母石英片巖、大理巖、綠片巖及變粒巖等。

本區(qū)總體構(gòu)造格局是被2條NW向深斷裂分割成1個隆起和兩側(cè)2個中生代斷陷盆地，同時隆起之上又疊加有中、新生代山間斷陷盆地。2條深斷裂從南華山、西華山、黃家洼山兩側(cè)通過，控制著海原群變質(zhì)巖的展布。斷裂早期以壓性為主，第四紀以來，兩盤有明顯滑動，以走滑為主。斷裂帶寬數(shù)十米至百余米，帶中巖石強烈破碎，普遍泥化退色，斷裂面相向傾斜，傾角60°左右。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

馬場金礦床位于西華山南麓馬場溝以北約1 km處。

圖2 馬場金礦床礦區(qū)地質(zhì)圖Fig.2 Geological map of Machang Au deposit1.第四系；2.海原群西華山組上巖段；3.海原群西華山組下巖段；4-9.海原群園河組第一至第六巖段；10.海原群南華山組；11.石英脈；12.加里東期斜長巖脈；13.加里東期煌斑巖脈；14.元古代基性次火山巖；15.加里東期鈉長巖脈；16.金礦體；17.鉛礦(化)體；18.銅礦化體；19.正斷層；20.逆斷層；21.性質(zhì)不明斷層；22.背斜軸；23.向斜軸；24.地質(zhì)界線；25.地名

礦區(qū)構(gòu)造以斷裂為主，主要有NW向、NNW向、近SN向和NE向4組(圖2)。NW向斷層多為壓扭性質(zhì)，走向約為300°，多數(shù)被煌斑巖充填。該組斷層發(fā)育地區(qū)擠壓片理發(fā)育，常見構(gòu)造透鏡體，部分地段有褐鐵礦化及石英團塊，是礦區(qū)主要控礦構(gòu)造，金礦體的走向與該組斷層走向基本一致。NNW向斷層晚于NW向斷層，多為張性或張扭性，斷面不規(guī)則，破碎帶中構(gòu)造角礫巖發(fā)育，但無明顯蝕變礦化現(xiàn)象，推測其形成與褶皺轉(zhuǎn)折端局部引張有關(guān)。

礦區(qū)基性次火山巖、脈巖較發(fā)育?；源位鹕綆r常呈小巖珠、巖瘤、巖枝和巖床狀產(chǎn)出，規(guī)模小，一般最大的長可達100 m，寬數(shù)十米不等，其巖性大部分已變成陽起綠泥綠簾鈉長片巖。脈巖主要有煌斑巖脈、石英脈和鈉長巖脈。其中，煌斑巖脈主要出露在馬王廟以西一帶，走向295°～310°，近于直立(圖3b)，規(guī)模大者寬1～1.5 m，長大于120 m，小者寬不及0.5 m，長約50 m，地表多呈褐黃色、土黃色、灰綠色，絹云母化、碳酸鹽化、褐鐵礦化強烈，部分還有輕微的黃鉀鐵釩化和黃鐵礦化。煌斑巖主要礦物為斜長石、黑云母，具斑狀結(jié)構(gòu)，黑云母為斑晶，基質(zhì)呈變余粒狀結(jié)構(gòu)。石英脈按產(chǎn)狀分兩大類，一類是順層狀或基本順層狀，另一類橫切地層走向或高角度斜切地層。順層狀石英脈多呈乳白色(圖3c)，脈寬0.2～0.5 m，少數(shù)達2～3 m，常有不同程度褐鐵礦化，但礦化較弱，含金豐度偏低；斜切或橫切層理的石英脈，多沿節(jié)理或斷裂分布，屬熱液充填型，常呈板狀產(chǎn)出，多數(shù)寬不及0.8 m，長可達數(shù)10 m，個別達100 m以上，顏色主要為褐色、褐黃色、煙灰色，有不同程度黃鐵礦化和褐鐵礦化，其含金豐度普遍較高，有的甚至直接構(gòu)成礦體或礦化體(圖3d)。鈉長巖脈多呈白色、灰白色，最長大于600 m，寬15 m左右，巖石主要由鈉長石和少量白云母等礦物組成，碎裂狀它形粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。

圖3 馬場金礦床圍巖組成及典型礦石特征Fig.3 The host rock composition of Machang Au deposit and characteristics of the typical orea.強烈破碎的云母鈉長石英片巖(圍巖)；b.煌斑巖脈；c.地表出露石英脈；d.老硐內(nèi)含礦石英脈；e.褐鐵礦化石英；f.褐鐵礦化煌斑巖；g.褐鐵礦化云母鈉長石英片巖；h.孔雀石化；i.石英中黃鐵礦

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體規(guī)模、形態(tài)

馬場金礦床目前已發(fā)現(xiàn)工業(yè)小礦體有3條，礦化體6條。3條工業(yè)礦體編號依次為馬1、馬2和馬3。其中，馬1礦體規(guī)模最大，次為馬2礦體。

(2)馬2礦體：位于馬王廟西側(cè)，賦存于一條220°∠80°的NW走向的斷裂破碎帶內(nèi)。礦體由含金煌斑巖脈、碎裂云母鈉長石英片巖及石英脈組成，向北西尖滅，推測長約50 m，地表厚4.79 m，向深部變薄，金平均品位為w(Au)=4.39×10-6。金礦石含金碎裂片巖呈褐黃色或淺灰色，褐鐵礦化強烈(圖3g)，局部保留有黃鐵礦晶洞及黃銅礦，常見孔雀石化(圖3h)；含金石英脈呈褐黃或乳白色，較破碎，褐鐵礦化明顯，w(Au)=0.5×10-6～49.9×10-6，局部可見粗粒黃鐵礦或黃鐵礦團塊(圖3i)。

3.2 礦石組構(gòu)及礦物成分

馬場金礦床礦石類型以氧化礦石為主，多呈褐黃色及土黃色，塊狀、網(wǎng)脈狀及蜂窩狀構(gòu)造，碎裂結(jié)構(gòu)較明顯，石英常被擠壓成碎斑狀及粉粒狀，波狀消光、變形帶、變形紋較普遍，裂紋被褐鐵礦或少量黃鐵礦充填。個別礦體、礦化體或其局部地段，含有少量浸染狀硫化物礦物，礦石類型向硫化物型過渡。

礦石金屬礦物有黃鐵礦、黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦、銅藍、褐鐵礦、黃鉀鐵礬、孔雀石、藍銅礦、自然鉛、自然銅、自然金等，非金屬礦物有石英、鈉長石、黑云母、方解石、綠泥石、白云母、重晶石等。其中，黃鐵礦呈稀疏浸染狀，粒度大小不等，多被褐鐵礦交代形成孤島狀殘晶；褐鐵礦為礦石中含量最多的金屬礦物，與黃鐵礦、自然金關(guān)系密切，呈脈狀、網(wǎng)脈狀、不規(guī)則粒狀、皮殼狀、蜂窩狀和土狀等，有些褐鐵礦尚保留黃鐵礦的立方體假象，在褐鐵礦顆粒中心常見孤島狀黃鐵礦殘晶，蜂窩狀褐鐵礦的孔洞中，偶見結(jié)晶完好的針狀孔雀石。

3.3 圍巖蝕變

馬場礦區(qū)內(nèi)圍巖蝕變強度較弱，常見有黃鐵礦化、褐鐵礦化、碳酸鹽化，局部有絹云母化、綠泥石化、硅化和鈉長石化等。各種蝕變或彼此疊加，或相互伴生，分帶性不明顯。

黃鐵礦化分布較廣，多呈浸染狀，或沿片理、裂隙呈條紋狀、細脈狀，脈寬一般不及10 mm，礦物粒度多為0.3～1.0 mm，呈自形—半自形晶，晶體多系立方體和五角十二面體。大多數(shù)被氧化成褐鐵礦。

褐鐵礦化在礦區(qū)內(nèi)比較常見，常常交代黃鐵礦呈褐黃色、土黃色，膠狀、粉末狀，淋蝕后殘留立方體網(wǎng)孔，有的也呈細脈狀交代圍巖或充填于圍巖節(jié)理裂隙中(圖3g)。

碳酸鹽化在礦(化)體及其頂?shù)装鍑鷰r中偶有分布，強烈者形成碳酸鹽蝕變巖，主要蝕變礦物為方解石，但在部分地段形成白云巖蝕變巖。

4 礦床成因

研究發(fā)現(xiàn)，區(qū)內(nèi)與變質(zhì)分異作用有關(guān)的石英脈含金豐度并不高，而那些形成稍晚于煌斑巖、斜切地層片理的石英脈，含金豐度卻很高，有的直接構(gòu)成礦體或礦化體(圖3d)；有些煌斑巖脈含金豐度值高出海原群各類變質(zhì)巖數(shù)十倍或近百倍，部分地段煌斑巖直接構(gòu)成金礦體的一部分，但這些煌斑巖經(jīng)常有含金的石英脈伴隨，與含金石英脈的空間關(guān)系非常密切。因此，馬場金礦床主要成礦時間可能在區(qū)域變質(zhì)作用之后，同時還稍晚于煌斑巖的上侵，應(yīng)屬與煌斑巖有關(guān)的中溫?zé)嵋旱V床。當(dāng)加里東期中酸性巖漿在地殼深處聚結(jié)，并在研究區(qū)周邊南華山、屈吳山一帶上侵時，分異出的煌斑巖巖漿也沿著有利的構(gòu)造通道上升，同時與煌斑巖巖漿同源的氣成硅質(zhì)溶液，攜帶著一些金及其它金屬硫化物，在稍晚一些相繼上侵，并同化圍巖萃取到足夠多的金屬成分。當(dāng)達到一定高度，溶液溫度下降至金的沉淀溫度時，便在有利構(gòu)造部位沉淀成礦。

綜上認為，馬場金礦床成礦物質(zhì)主要來源于海原群變質(zhì)巖，但巖漿活動對金礦化的形成起了重要作用，該金礦床成因類型屬中溫?zé)嵋旱V床。

5 結(jié)語

(2)礦石類型以氧化礦石為主，多呈褐黃色及土黃色，塊狀、網(wǎng)脈狀及蜂窩狀構(gòu)造，碎裂結(jié)構(gòu)較明顯。金屬礦物較多，常見黃鐵礦、褐鐵礦、孔雀石、方鉛礦、自然金等。圍巖蝕變較弱，以黃鐵礦化、褐鐵礦化為主，各類蝕變或彼此疊加，或相互伴生，分帶性不明顯。

(3)成礦物質(zhì)主要來源于海原群變質(zhì)巖系，但巖漿活動對金礦化的形成起了重要作用。礦床類型屬與煌斑巖有關(guān)的中溫?zé)嵋旱V床。