金厂沟金矿成矿控制条件及找矿标志

陈振宏 翟虹霞 陈宝庆 吕国良 孙学博

摘要：金厂沟金矿位于礼岷成矿带泥盆统碎屑岩中，受柏家庄岩体和断裂-褶皱控制，矿石成分较简单，矿体品位偏低等特点。本文通过对矿区成矿控制条件分析和找矿标志总结，进一步指出扩大金厂沟金矿床规模的有效途径及在本区寻找该类型矿床的标志。

关键词：金厂沟金矿床  断裂-褶皱  控制条件  找矿标志

位于秦岭东西向复杂褶皱带中带西段，武都“山”字型西翼洮河复向斜北翼，合作-崖湾汞锑成矿带岷（县）-礼（县）金成矿亚带。在该成矿带内已知的岩金矿（床）点众多，主要有李坝、崖湾里、金山、马泉等金矿，金矿床的分布多与酸性侵入岩及区域构造之次级断裂关系密切。通过分析和总结矿床控矿条件及找矿标志，试图探讨扩大金厂沟金矿床规模，对于本区今后的金矿勘查具有十分重要的实际意义。

1 控制金矿区的地质构造背景

本区位于中秦岭华力西褶皱带，北部毗邻北、中秦岭之分界舒家坝-娘娘坝断裂，显示出构造运动、变质作用、岩浆作用的多期性、构造形态的复杂性。

区域构造总体格式为断裂与褶皱组成的断裂-褶皱构造体系;在华力西末期-印支期区域性南北向构造应力的强烈挤压收缩下，直到三叠纪仍在挤压，并伴随有南北两个方向推覆的派生应力场，使测区产生了一系列走向NW-SE的断层，走向NW-SE的纵弯褶皱以及NE-SW的左行走滑断裂系。因此，金厂沟金矿即被挟持于断裂-褶皱构造体系之内。

众所周知，金厂沟-草滩脆性断裂（锁龙断裂） ，区域上表现为走滑断裂特征，其形成稍晚于上述推覆作用有关的断裂。该断裂分布于金厂沟-草滩一线，呈总体北东45°展布，斜贯矿区南北并延长于矿区之外，将矿区分割成两个沉积建造、构造变形相、变质相、构造面貌截然不同的地质块体，其上被白垩纪断陷陆相红色碎屑岩所覆盖。具有以下特点：该断裂西边界为主滑动面，区域上表现白垩纪断陷盆地在该界线上直接展布，二叠纪地层均表现陡峭的山势，航片上具良好的线性构造特征;由于走滑断裂的断陷作用，使该断裂东边界线参差不齐，其原因是该断裂区域上呈直线展布，但在该区域恰好于弯曲部位，使其与次级断层交切引起挤压-拉伸现象，白垩纪时沿该断裂断陷盆地边界沉积了陆相红色粗碎屑岩组合;该断裂两侧地质块体的总体构造线与之完全可以配套，表现在断裂构造其两侧走向均为北西-南东向，东侧块体断层倾向南西，西侧块体上倾向北东，褶皱构造亦如此，该断裂具有多期次特征（陡倾角的断层被后期较缓的正断层错断，断层角砾已固结成岩，且具两期构造特征）;该断裂具显著的断陷作用特征，后期白垩纪断陷盆地的存在就是有力的佐证。岩石脆性变形明显，非常破碎，被切割成角砾状，沿切割面充填后期石英脉。

区内褶皱构造主要为狼渡滩背斜，褶皱轴向为NW-SE向，位于狼渡滩一带，大草滩组总体组成核部，两翼为崖下组、轴向北西-南东，北东翼倾向北东，倾角30°-40°，南西翼倾向北西，倾角40°-45°，被北东向断裂切割，断续出露。

因此，金厂沟金矿即位于锁龙断裂-狼渡滩背斜所影响的范围内。断裂与褶皱组成的断裂-褶皱构造体系是控制该金矿区主要地质构造背景。

2 金矿床地质特征

2.1 矿体产出特征

金厂沟金矿体产于锁龙-草滩断裂派生次级断裂中，金矿化体沿泥盆纪大草滩组、下古生界吴家山岩群稳定分布，矿化带长650m。金厂沟金矿目前已查明13条矿化体，矿体形态呈似层状、透镜状、脉状和网脉状，沿走向及倾向有分支、复合现象，少数矿化体呈不规则状产于斑

点板岩、粉砂质板岩中。矿体切穿层理，与围岩呈锐角斜交。

2.2 矿石特征

本矿区矿石类型比较简单，按矿石矿化特征及容矿矿石划分为蚀变断层角砾岩型，而石英脉型矿石较少，不到矿石总量的10%。

矿石矿物成分也不太复杂，矿石中矿物主要为砷黄铁矿，次为黄铁矿、赤铁矿、磁铁矿、褐铁矿、黄铜矿等。砷黄铁矿（毒砂）产出形式有两种：

一为稀疏-稠密星点状浸染于岩石中;

二为不等粒团块状集合体发育在岩石中。

脉石矿物主要为石英、绿泥石，其次为方解石、绢云母、绿帘石、黑云母、白云母等。根据人工重砂测定，矿石中主要重矿物相对含量见（表1） 。其中毒砂、黄铁矿是主要的载金矿物之一。

表1  主要重矿物相对含量表

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矿石结构有自形、半自形粒状结构、它形粒状结构、交代残余结构、包容结构等，矿石构造类型主要有星点浸染状、团块状、角砾状、网脉状及脉状构造等，以微细浸染状为主。

2.3 金的赋存状态

根据含金石英脉和少量蚀变岩型矿石的光片、人工重砂、金物相鉴定结果，金矿种类为自然金和包裹金两种。自然金呈现不规则粒状，树枝状，表面凹凸不平，主要分布于脉石矿物粒间及脉石矿物与金属硫化物粒间，大颗粒者凹坑处嵌有石英颗粒、富延展性;还有一部分呈粒状或不

规则状包裹于硫化物中。自然金粒度较小，多在0.15-

0.1mm之间。

2.4 围岩蚀变

矿体的围岩均发生不同程度的蚀变，且矿体本身就为蚀变岩。蚀变类型主要为硅化、碳酸盐化、毒砂和黄铁矿化、赤铁矿化等。

①硅化为矿区主要蚀变之一，以石英脉、硅化薄膜的形式充填于裂隙面及裂隙中。硅化与金矿化关系密切。

②碳酸盐化分布较广，方解石化相对较弱，晚期方解石脉顺裂隙面、板理面充填;其次，碳酸盐粉末状与硅化共同出现，充填于裂隙中，与矿化关系不是很密切。

③毒砂、黄铁矿多呈粒状、团块状、浸染状及细脉状分布于裂隙中，粒度在0.2-0.5mm。在表生作用下，毒砂黄铁矿氧化形成褐铁矿和黄钾铁钒。其中保留一些黄铁矿立方体及柱状毒砂矿物的假象，使得岩石变得疏松多孔。毒砂、黄铁矿是重要的载金矿物之一。

④赤铁矿化是中低温热液蚀变的产物，赤铁矿常呈块状充填于构造裂隙中，常伴有黄铁矿、毒砂化。赤铁矿化是载金矿物之一。

3 金矿床形成的地质条件

3.1 控矿构造

在走滑断裂与背斜共同作用下，金矿床产于北东向脆性断裂与北西向脆性断裂构造叠加部位。控制工业矿体的构造是锁龙-草滩断裂的次级断裂裂隙系统，与背斜轴向近于平行。其中包括层间小型断裂带、破碎带、裂隙带、层间挤压带及X型剪节理等，这些次级的构造是容矿构造，对矿体起着定位作用。破碎带的特征决定矿体的形态、产状和规模。

由不同阶段、不同方向的低级构造相互联合而形成的构造网络，成为矿液运移和矿质沉淀的最有利空间，从而形成工业矿体。如Ⅰ-1矿体下盘碎裂状粉砂质板岩内发育X型剪节理，被石英脉充填，构成矿体，矿石品位达0.99-5×10-6。而远离该期次剪节理中，矿体变贫。

大量资料显示，金矿床的富集与狼渡滩背斜及走滑断裂之间存在内在联系，更主要的是走滑断裂带内的次一级脆性构造控制。当流体进入到次一级或更次级的构造中，由于它们是浅层次的脆性构造，使流体温度、压力大大降低且具有脉动特点，因而造成成矿物质的沉淀。本矿床控矿构造的典型特征是构造带及围岩碎裂或破碎。此外，容矿岩石中裂隙发育，被金属硫化物充填。构造破碎带对金的多次富集起了十分重要的作用。

3.2 控矿地层

金厂沟金矿及其本区其它金矿床具有明显的层控性，即严格受地层层位的控制。矿体主要产于泥盆纪地层中，成矿层位非常稳定。

常量元素在全区不同时代地层中的分配为：从老到新含量变化总趋势是降低的，特别是金强分异聚集元素，地层时代越老含量越高，从前震旦纪到侏罗纪——白垩纪含量递减，在新近纪稍有回升，Ag、Zn、Cu、Hg等元素亦呈同样的变化趋势（图1）。

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从表2中可以看出，元素丰度在水系沉积物介质中高于岩石介质中的元素有Hg、Ag、Pb、Zn、Bi。泥盆纪介质中Au、As、Ag、Pb、Zn、W、Mo、Bi元素相对西秦岭全域背景值是集中的，“K”值均大于1，尤其Au、As、W、Mo的“K”值均大于1.5。石炭纪介质中Au、Hg、As、Ag、Pb、W、Mo相对西秦岭全域背景是集中元素。二叠纪介质中相对西秦岭背景集中元素有Au、Ag、As、Hg、Pb、Zn、W、Mo、Bi。以上介质中的元素都为该区域成矿建立了物质基础。

泥盆纪是一套浅海相碎屑岩——碳酸盐岩系，广泛接受老地层剥蚀物质沉淀，地层中各种金属元素极为丰富，衬值大于1的元素有Au、Ag、As、Sb、Ag、Pb、Zn、Cu、W、Mo、Bi。并且在泥盆纪地层中，有大型-中小型Pb、Zn矿床、矿点，又有中型金矿床得到证实。故泥盆纪地层为金矿的形成提供了主要的成矿物质，且金的后期活化迁移富集成矿就发生在该矿源层，对于金矿的形成十分有利。

成矿层位除含金丰度高外尚有如下一些特点：

①与上覆地层之间有区域不整合面存在，与下覆地层之间为断层接触关系。

②处在沉积相和地球化学相发生转变的层位，即由碳酸盐岩向细碎屑岩相过渡的层位。

③含矿层位具有有利的成矿岩性组合。矿区出露岩性主要为石英砂岩、粉砂岩、灰岩、粉砂质板岩、斑点板岩和少量大理岩组成。

④此外，含矿层常含有机质，其中炭质绿泥板岩中有机碳的含量高达5%～15%，这充分说明有机质的存在对金的吸附富集有重要作用。

综上所述，地层对金厂沟金矿形成控制主要表现在：泥盆纪地层形成了金的矿源层;不同岩性互层产出、沉积相变及不整合面存在。

3.3 岩浆活动

区内岩浆活动强烈而频繁，从加里东期到燕山期均有不同程度的岩浆侵入，但以印支期酸性-中酸性岩浆活动最活跃，规模也最大。根据岩体中金的丰度及矿床地球化学分析，矿床的形成与岩浆活动关系密切，为成矿提供热源及部分物质来源，并促使金的活化、迁移、富集。因此，岩浆活动是本区金矿床形成的一个重要地质条件。

根据岩体中的丰度及矿床地球化学特征分析（表3），矿床的形成与岩浆活动无明显的成因联系，即岩浆活动未提供多少成矿物质。但是形成含矿水热流体的热源及其运移热动力都是由岩浆活动提供的。金厂沟金矿区位于柏家庄岩体外接触带约3.5km。因此，岩浆活动是本区金矿床形成的一个重要地质条件。

4 找矿标志

4.1 地层层位与岩性组合标志

本区赋矿地层为泥盆纪、石炭纪，但金矿对地层无明显的选择性，有利成矿地层具有一套有利成矿的岩性组合，碎裂状粉砂质板岩-斑点板岩、粉砂质千枚岩-变质（粉）砂岩是重要找矿标志。

4.2 控矿的构造标志

金厂沟金矿受多级构造控制，因此，构造标志包括区域性大断裂（一级）、叠加在深大断裂或背斜次级断裂带（二级）、断裂带更次级层间破碎带、裂隙带或剪节理裂隙（三级）。一级构造带控制金矿带，二级构造控制金矿床展布，三级构造控制矿体定位。

构造识别标志为岩石强烈碎裂化、小揉皱发育，石英细脉及其它活化体（硅质脉、方解石脉）呈树枝状、香肠状、网状或眼球状，岩石和脉体交叉构造发育。

4.3 围岩蚀变与热液石英脉标志

在岩层强烈破碎并有热液石英脉形成找矿标志，以硅化、绢云母化或硅化、绢云母化、毒砂化叠加最有意义。在含矿地段某些地层中，岩石蚀变强烈，围岩中的石英细脉、碳酸盐化发育。因此，岩石中石英细脉发育时是寻找工业矿体的标志。

4.4 地球化学异常标志

矿床范围内赋矿地层具有不同程度的化探异常反应，各种化探方法所取得异常是寻找金矿的重要标志。

矿区内1：1万Au土壤异常易很明显，异常元素组合为Au、As、Ag。Au平均含量13.5×10-9，最高61×10-9，衬度4.82。浓度梯度明显，由南向北有三个较大的浓集中心，面积分别为0.015km2、0.023km2、0.008km2，平均强度分别为23×10-9、19×10-9、45×10-9，异常内矿化蚀变强烈，已圈出金矿（化）体。

因此，Au、As、Ag等次生地球化学异常组合地段，指示金矿体的存在。

4.5 矿物标志

毒砂主要分布在富矿地段，作为其重要的载金矿物，也是找矿的最直接标志。

热液石英与金矿化关系密切，在矿体及近矿围岩中普遍发育。剪节理中的热液石英是金矿体直接标志。在破碎带中石英脉的大量分布则是富矿的明显标志。

黄铁矿在区域地层中普遍分布，作为主要载金矿物较多出现时指示出矿体存在，如黄铁矿呈细脉状分布于岩石中，也是找矿的直接标志。

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