甘肃岷县马坞金矿区成矿机制及找矿方向研究

穆新华，赵文川

（武警黄金部队第二总队，河北廊坊 065000）

1 区域成矿地质背景

马坞金矿床位于甘肃省岷县、礼县、武山三县交界处，行政区划属岷县马坞乡管辖。大地构造位置处于秦岭褶皱系（Ⅱ）礼县—镇安华力西褶皱带（Ⅲ）之马坞—酒店复式背斜（Ⅳ）。该区属于岷礼金－多金属成矿带的西段，围绕中川岩体群先后发现了李坝、罗坝、马泉、金山、崖湾等金矿床（图1）［1］，成为区内重要的金成矿集中区，这些金矿大多分布在岩体的内外接触带上，或分布于岩体外围岩脉发育地段［2］。区域地层中金的背景值较高，构造活动强烈，岩浆岩发育，成矿条件优越［3］。

2 矿区地质特征

2.1 地层

矿区出露地层主要为中泥盆统舒家坝群何家店组，总体呈NWW向带状展布，自上而下分为4个岩性段，分布最广且与成矿关系最为密切的是何家店组第一岩性段（D2h1）和第二岩性段（D2h2）。

何家店组第一岩性段（D2h1）：主要分布于矿区中部和中北部，为朱家山—明珠山向斜的主要组成层位，岩性以中－薄层灰岩、灰岩夹细砂岩为主，岩层倾向30°～50°（局部反倾），倾角45°～85°。

何家店组第二岩性段（D2h2）：主要分布于矿区中部和南部，岩性主要为（绿泥石）绢云母千枚岩、（斑点状）千枚岩、板岩等，矿区南部岩层倾向210°～230°，倾角40°～72°。为矿区最主要的赋矿岩性段，已知的金矿脉主要赋存于该岩性段中。

何家店组第三岩性段（D2h3）：仅在矿区西侧零星出露，岩性主要为粉砂质板岩、千枚岩，底部为厚层块状变中粒石英砂岩。

何家店组第四岩性段（D2h4）：主要分布于F1断裂以北，岩性主要为斑点状板岩、薄层灰岩、浅灰色变石英砂岩、变粉砂岩等。

2.2 构造

区内褶皱、断裂构造较为发育，褶皱构造主要为马坞背斜及朱家山—明珠山向斜，断裂构造主要有F1，F3和派生的次级断裂。

马坞背斜位于矿区中南部（图2），其北部为朱家山—明珠山向斜，为马坞—酒店复背斜的组成部分，矿区成矿与马坞背斜的关系密切。背斜由泥盆系何家店组构成，从北东至南西，地层由厚层灰岩→薄层灰岩→千枚岩→薄层灰岩→厚层灰岩依次过渡［3］，由于后期断裂的破坏，背斜的形态残缺不全，总体为一直立倾伏褶皱，枢纽走向NW-SE向，西翼总体倾向SW，东翼总体倾向NE。

F1和F3断裂为矿区的主要断裂，贯穿矿区，走向NW向（图3）。

F1断裂由一系列小构造组成，自矿区北部穿过，为礼县—罗坝—锁龙口深断裂的分支，地形上表现为宽缓的负地形，走向320°左右，倾角65°～85°，宽80～240 m，属压扭性断裂。主要发育于灰岩与千枚岩的结合部位，通过灰岩等脆性岩层时多形成断层角砾岩；通过千枚岩等韧性岩层时岩石强烈破碎，多形成断层泥、碎裂岩等。带内矿化及蚀变现象明显，在灰岩内主要发育大理岩化、褐铁矿化，在千枚岩内主要发育方解石化、硅化及褐铁矿化。该断裂为矿区主要的导矿构造。

F3断裂自矿区中部穿过，沿马坞—酒店公路展布，发育一系列的断层三角面，为一张性断裂，地形上表现为负地形。该断裂位于马坞背斜核部，主要由断层泥、碎裂岩组成，宽几十米或上百米，发育黄铁矿化、褐铁矿化、方解石化、硅化、绿泥石化等蚀变矿化现象。在局部地段发现大量粗粒黄铁矿，有一定的金矿化显示，局部w（Au）达到2 ×10－6以上［2］。

2.3 岩浆岩

矿区发育闪长玢岩脉、斜云煌斑岩脉、细晶岩脉等。闪长玢岩脉、细晶岩脉规模较小，与矿化关系不大。煌斑岩脉在矿区南部地表出露较多，与金矿脉往往出现在同一空间，一般宽几米，长几十米，分布较为零乱，与金矿脉关系密切，岩脉周边的矿脉厚度相对较大、金品位相对较高［2］。煌斑岩与中川岩体的稀土元素组成特征十分相似，w（∑REE）＝152.330×10－6和174.427×10－6，变化较小，说明其与中川岩体是同源的产物［4］。

图2 马坞背斜褶皱控矿示意图（据赵玉锁等修编，2009）Fig.2 Sketch showing that the gold ore is controlled by Mawu anticline

图3 马坞金矿区地质简图（据崔龙，2010）Fig.3 Geological sketch of Mawu gold ore area

2.4 围岩蚀变

矿区围岩蚀变以中、低温热液蚀变为特征，蚀变宽度不大，主要发育在与成矿热液作用有关的斑点状千枚岩中，蚀变强度与金矿化强度呈正相关。与成矿作用有关的蚀变主要有硅化、绢云母化，次为碳酸盐化、绿泥石化、高岭石化等。蚀变常沿断裂构造呈浸染状、脉状进行叠加交代和充填改造原岩，并伴随着构造活动形成了不同程度的蚀变构造角砾岩和蚀变碎裂岩。

2.5 地球物理特征

表1 马坞金矿区极化体特征表Table 1 Characteristics of the polarized bodies in Mawu gold ore area

矿区激电联合剖面测量结果显示，极化体极化率、电阻率异常明显，且宽度较大。反映出极化体内的金属硫化物较多，硅化较强。经初步验证，极化体一般与该区已发现的金矿脉、断裂吻合较好，其中多数极化体是由矿脉引起（表1）［1］。

2.6 矿体特征

矿区共发现11条破碎带，其中7条发育有一定规模的金矿脉，其走向NW向，与区域构造基本一致，沿走向及倾向具有尖灭再现、局部膨大缩小的特点，矿体呈脉状、似板状，局部为囊状，矿脉厚度变化较大。根据矿体分布位置及矿化体特征，分为南、北2个矿带：北矿带主要为1号、7号、8号脉，倾向SW；南矿带主要为2号、3号、4号脉，倾向NE。北矿带矿脉总体具有厚度较小、品位相对较高，变化小、较为稳定的特点，厚度一般2～3 m，金品位w（Au）＝2×10－6～3×10－6，圈定1-1，7-1和8-1共3个矿体，获得金资源量（334）5 565 kg。南矿带具有规模大、品位低，矿化不稳定的特点，厚度一般5～27 m，金品位w（Au）＝0.22×10－6～0.87×10－6，个别达13×10－6。

3 矿区的地质事件序列

根据中国地质大学（北京）刘家军教授等对岷礼成矿带的研究成果，综合马坞金矿的地质特征，本区的地质事件序列共分为6期（阶段）。

（1）裂谷型陆源碎屑沉积期。中泥盆世，矿区作为扬子板块北缘的陆缘沉积体系，沉积了富硅、富碳的裂谷型陆源碎屑岩建造，形成一套碎屑－泥质浊积岩系［5］。中泥盆统舒家坝群为本区的容矿围岩，其中金的平均丰度为2.79×10－9，比秦岭造山带地壳金丰度值高2～3倍［4］，其岩性渗透吸附力强，有利于后期改造叠加成矿，是金矿的主要矿源层。

（2）区域变质作用期。在伸展构造体制的水平分层剪切流变机制下，原来成层岩系发生变形－变质作用，形成一套以顺层韧性剪切带和顺层掩卧褶皱为主体的固态流变构造群，并经历强烈的递进变形——第一期构造变形，由新生的平行面状构造主片理（S0）和先期面理共同构成崭新的构造地层单元，形成目前矿区普遍发育的各类片岩、板岩，即产生了一系列密集平行的破裂面——劈理。同时舒家坝群含金建造重叠增厚，岩石中的金质得到了初始富集。

（3）宽缓褶皱变形期。晚二叠世（或早三叠世）以后，在印支运动中，秦岭板块进入南北向挤压的构造演化阶段［6］。在这一挤压作用的影响下，该区发生第二期构造变形，基本形成了枢纽NWW向延伸的复背斜，伴生形成区域性的F1深大断裂，该断裂成为矿液活动的主要通道，同时形成一些层间断裂或与地层小角度相交的容矿断裂［3］。

（4）韧－脆性压性变形及岩浆侵入期。随着挤压作用的进一步增强，形成一系列陆内推覆及走滑剪切断裂，主要为背斜核部的张性裂隙和两翼的剪性裂隙与劈理，F3断裂初具规模。与此同时伴有大规模的酸性－中酸性岩浆侵入活动，中川岩体上升侵位。岩浆及岩浆热液上涌，带来了大量热源，使舒家坝群中的金和其他元素被活化，并进入热液系统，沿着F1深大断裂形成的有利通道向上迁移，在层间破碎带及与之小角度相交的断裂构造中沉淀，形成一些羽毛状矿脉，在其交汇部位则形成较为富大的矿体［7］，此阶段为主成矿期。同时根据测年结果得知，中川岩体形成时间为219～181.5 Ma，属印支中期－燕山早期，而成矿时间为173.3～171.6 Ma，属燕山早期［7］。

（5）后期改造脉岩侵入。在李坝及马坞矿区，均发现岩脉切割矿体的现象［8］，说明成矿阶段形成于岩脉侵入前，脉岩是主成矿阶段之后的产物。燕山早期，由于印支造山期后的应力松弛，地壳由印支期的挤压收缩状态转为拉张伸展状态，岩石圈内发育大量的张性构造，在拉张构造环境下，由中川岩浆分异形成的晚期岩浆沿控矿断裂运移上升就位于矿体中及其附近。由于同化混染导致有些岩脉含矿，而未同化混染的岩脉不含矿。地化剖面测量显示，无脉岩分布的破碎带中金的质量分数一般为10× 10－9～25×10－9，而有脉岩分布的破碎带中金的质量分数则多为150×10－9～300×10－9，甚至更高［2］。说明脉岩在上升过程中伴有热液活动，导致成矿元素的再次活化与富集，所以在脉岩附近常有金的高品位样品出现。

（6）抬升剥蚀期。喜马拉雅期，矿区所在区域的地壳发生强烈伸展和急剧隆升，处于全面抬升的阶段［5］。由于抬升和风化剥蚀的共同作用，矿脉逐步出露地表。根据地球化学剖面测量可知，马坞背斜北翼前缘晕元素较背斜南翼发育，说明北翼的地层在成矿之后剥蚀程度较浅；同时矿区南部的脉岩较为发育，矿区北部地表出露的脉岩较少，而坑道中脉岩较为发育也证实了北部剥蚀较浅的推论。

4 成矿机制探讨

4.1 成矿过程

马坞金矿的成矿过程主要经历了3个阶段。第一阶段与区域变质作用引起的早期塑性流变作用有关：在该阶段中地层普遍发生了变质，同时舒家坝组含金建造重叠增厚，金发生初始富集，即在褶皱形成前的预成矿阶段。第二阶段与褶皱形成及印支期中川岩体侵入有关：在该阶段中地层受到自北向南的构造挤压［9］，并发生强烈的变形，马坞—酒泉复背斜形成；背斜的北翼由于地层被挤压推移而使应力得到释放，形成了相对引张的空间，而背斜的核部及南翼则受产状的控制（产状较陡，不易发生位移），只是受到长期的挤压。在构造演化过程中，背斜的不同部位形成了不同类型的成矿空间：北翼为连通型成矿空间 （主由剪性结构面和碎裂岩组成），核部为连通弥漫型成矿空间（主由压剪性结构面、糜棱岩和碎裂岩组成），南翼为屏蔽型成矿空间。根据含金流体充填律［10］，相对引张部位矿脉的形成早于相对挤压部位的矿脉，或前者有矿，后者无矿。在燕山期，背斜的北翼发生了多次的层间错动，形成了容矿的层间破碎蚀变带，成矿物质进一步地活化、迁移，富集构成工业金矿体；而背斜核部及南翼地层中的成矿物质则远远未能达到成矿的程度。第三阶段与岩浆期后的脉岩侵入有关：与中川岩体同源的燕山期煌斑岩在成矿晚期发育，沿先前形成的矿液通道（断裂）上侵，就位于矿体分布区；脉岩的侵入一方面使地下水在循环过程中再次加热有利于继续萃取成矿物质保持成矿热液中的矿质浓度，另一方面使原有断裂构造在岩浆上侵时得到进一步的扩容，又一次提供了成矿的空间。

4.2 马坞背斜构造对金矿体的控制

马坞—酒泉复背斜对矿体的控制作用十分明显：①矿区已知矿脉的产状明显受褶皱的控制，褶皱的产状控制了矿脉的倾向（从北到南）由NE向→直立→SW向的变化；②矿区内赋矿地层何家店组不同岩性段的岩性组合各异，构造－矿化的形式亦不相同：第一岩性段的岩性差异较大，抗剪压的能力不匀，同时灰岩往往形成矿液运移的屏蔽，所以在不同岩性的接触带、片理化带等软弱部位、特别是靠近灰岩的一侧有利矿脉（体）的赋存（如8号、1号、7号矿脉均产于灰岩与千枚岩的接触带、片理化带中）；第二岩性段岩石的物理化学性质差异较小，应力的释放传导均一稳定，所以在矿区南部形成了规模较大，厚达十几到几十米乃至上百米的破碎蚀变带，形成低品位大厚度的2号、3号、4号脉。

5 结论

马坞金矿区北部矿带的1号、7号、8号矿脉产于构造较为发育，F3断裂的产出阻断了成矿热液自导矿构造F1中向南部矿带的运移通道，所以北矿带应比南矿带具有更大的成矿物质供给量；同时由于北矿带存在较为明显的岩性差异，容易形成较为集中的矿化富集区；从脉岩的分布情况看，北矿带埋藏较南矿带深；从矿区地球物理测量结果也可以看出，北矿带的极化体宽度大、延伸长。因此推断北矿带比南矿带有更大的找矿空间，同时矿区中部的F3断裂由于具有较大的矿质沉淀空间，也有形成较大规模金矿脉的可能性；南矿带由于构造活动相对较弱，容矿空间有限，比起北矿带来成矿条件相对较差。

［1］崔龙，罗永年，李渊，等.岷礼成矿带岩金预查报告［R］.西安：武警黄金第五支队，2007.

［2］崔龙.甘肃省岷县马坞金矿地质特征及成矿模型［J］.西南科技大学学报，2010，25（2）：43-49.

［3］赵玉锁，肖力，王晓军，等.甘肃岷县马坞金矿地质特征与构造控矿模式［J］.黄金科学技术，2009，17（6）：417-422.

［4］陈源.西秦岭李坝金矿床成矿物质来源探讨［J］.西北地质，1994，15（2）：5-9.

［5］杜远生.西秦岭造山带泥盆纪沉积地质学和动力沉积学、古地理、地层层序及构造演化［J］.岩相古地理，1995，15（4）：15-28.

［6］地质部陕西地质局区域地质测量队.中华人民共和国I-48-ⅩⅤ（岷县）幅地质图说明书（1/20万）［R］.西安：陕西省地质矿产局，1970.

［7］杨礼敬，胡晓隆，马佩文.甘肃省武山县竹子沟金矿地质特征及找矿模型探讨［J］.地质与勘探，2004，40（3）：36-41.

［8］张姚代.岩体与金矿的关系——以李坝式金矿为例［J］.甘肃地质学报，2001，10（2）：52-65.

［9］赵文川.寨上金矿区成矿机制及成矿预测［J］.地质与勘探，2007，43（2）：40-44.

［10］关连绪，王美娟.发现含金流体充填律［J］.地学前缘，2007（3）：16-21.