金矿床深部矿体地质特征及成矿机制研究

周文俊，王 琦，张 园

（江西省地质矿产勘查开发局九一六大队，江西 九江 332100）

经济的快速发展在一定程度上促进了矿产行业的发展，金资源作为国家重要的战略资源，一直以来受到相关部门的重点关注。结合有关部门对金矿床的逐步勘察，对于金矿床的勘探深度也随之不断加深。在我国针对金矿床深部矿体地质特征及成矿机制方面的研究十分普遍，并且已经取得了一定的研究成果，得出结论为：金矿床主要分布于大型矿山内的褶皱区域或断裂带中，其中部分矿床的形成主要受到附近火山岩浆的喷射或地质风化等外界因素的影响，表明了矿区成矿是受到地质结构或其它因素等严格控制的。对着地质结构的不断进化或地壳的不断迁移，虽然类似的地质结构可形成类似形态的矿区，但仍有大部分的矿区类型受到其它因素的影响发生变异，表明金矿床成矿是逐步由简至繁的，新生矿区或地质结果变化较活跃的地段总会衍生出新的金矿床，进而金矿床的形成是具有一定理论规律的。本文以此为研究依据，开展金矿床深部矿体地质特征及成矿机制研究，通过地质特征及成矿机制两方面研究，致力于为金矿床深部矿体勘查工作以及找矿工作提供更加广阔的发展空间，同时为有关矿产行业的发展提供正确的技术指导。

1 金矿床深部矿体地质特征研究

在金矿床深部矿体地质特征研究中，本文主要针对在金矿床中较为重要的地质特征进行研究，其中包括：褶皱、断裂带、岩浆岩以及节理裂隙。通过对以上四点地质特征进行重点研究，为确定金矿床深部矿体地质情况提供理论支持。具体内容，如下文所述。

1.1 褶皱

由于一般情况下金矿床深部褶皱较发育，下面的地层先沉积，上面的地层后沉积，通过沟门前向斜，发生波状弯曲。本文通过背斜与向斜的判断方法，确定金矿床深部的褶皱构造轴向。根据褶皱构造轴向，推测出岩层受水平挤压力作用形成一系列波状弯曲而丧失连续性的构造。考虑到金矿床本身岩层可塑性差，因此其褶皱构造呈先扬起，再倾伏趋势，根据褶皱的外貌景观可以看出金矿床深部矿体地质的状态。除此之外，在金矿床深部地层中，很容易发现由于区域变质作用而形成的小褶皱[1]。可通过对小褶皱的野外识别观察其断层面上是否具有一定方向的密集的微细刻槽的痕迹，判断其地质特征。因此，可以得出金矿床深部矿体的具体褶皱构造。

1.2 断裂带

针对金矿床深部矿体地质特征的断裂带研究如下，结合以往勘探资料显示，金矿床深部成矿点主要分布于青白口纪底层、震旦纪地层、泥盆基底层和石炭纪地层，所处面积均较大，库里组地层是新疆地区最底部层岩。主要岩石有凝结灰岩、千枚岩等，对岩石的沉积相对稳定，位于其上部的岩石成矿提供较稳定的发育环境，其中，硅化白岩为金矿的控矿提供凝灰细粒。处于盆地基底的石灰基层中含有大量的粉砂质碳点，岩层呈现横向纵向交叉分布，矿点结构以底部褶皱，岩矿组合覆盖结构为主，会在一定程度上受到后期板块异动的影响。由于蚀化导致矿底的地质残缺不全，被断裂切割后，切割面往往会成块体特点[2]。金矿床深部断裂带中间区域右石英脉填充，同时有黄岗岩石与黄斑岩石灌入，上述所有岩矿及地质特征均与金矿床深部矿体的成矿密切相联系。在金矿床深部地壳中只要有一个裂口或破裂带，那么沿着它相邻的岩体都会发生运动。其中，断层长度变化最大，从几厘米至几百公里不等，两盘之间的位移量也可有这样大的变化，断层作为金矿床深部矿体地质特征运动中广泛发育的构造形态，其大小不一、规模不等。在金矿床深部矿体断裂带地质特征中，最小的断裂不足一米，大的断裂长到数百、上千千米，但都破坏了岩层的连续性和完整性。在断层带上往往岩石破碎，易被风化侵蚀，沿断层线常常发育为沟谷。断层两盘地层重复不一定对称，甚至缺失。

1.3 岩浆岩

金矿床深部矿体地质区域不同于其他金属矿床岩浆活动强烈，包含常见的：花岗岩、花岗斑岩、流纹岩、松脂岩、黑曜岩、珍珠岩以及花岗闪长岩，并且岩浆岩呈现出多旋回的活动特征。根据金矿床深部矿体的地理位置特点可知金矿化与中川岩体关系密切，主要为：全晶质结构、半晶质结构以及玻璃质结构，均分布于金矿床周围地层中。金矿床深部矿体岩浆岩控矿构造具体特征处于连通状态，为成矿热液的运移沉积创造了条件。

图1 金矿床深部矿体的岩浆岩形态

1.4 节理裂隙

结合以往针对金矿床深部矿体地质特征调查结果显示，金矿床深部矿体内节理裂隙构造发育，主要呈现出四种走向的节理裂隙。其中，主要包括：近南北向、近东西向、北东向以及北西向。由于金矿床深部弱风化现象严重，可通过矿化蚀变物质充填，形成金矿化构造蚀变带。与此同时，近板岩节理裂隙带占有突出优势地位。板岩作为金矿床深部矿体控矿构造特征，对金矿床深部矿体的成矿控矿具有积极影响。

2 金矿床深部矿体成矿机制研究

通过对金矿床深部矿体地质特征研究，下文将开展金矿床深部矿体成矿机制研究。由于超过90% 以上的金矿床在本质上属于稀矿山式金矿床，而稀矿山式金矿床的成矿流体温度区间在160℃～260℃之间；密度主峰值范围在1.08g/cm3～1.25g/cm3之间；盐度范围在14.89% ～23.85% 之间。将以上数据作为金矿床深部矿体成矿机制研究的数据取值范围，针对成岩成矿期进行研究，可得金矿床深部矿体在岩浆改造期的温度为236.8℃，成矿阶段的温压条件虽然变化频繁，但总的背景显示出变化幅度不大，这表明金矿床深部矿体成矿环境处在地壳变动的相对平静阶段[3]。考虑到金矿床深部矿体成矿体系属于热液体系，导致该成矿机制与Eh 离子活度息息相关。因此，通过能斯特方程式对Eh 离子活度的反应方程式进行计算，则其计算公式，如公式（1）所示。

在公式（1）中，n 指的是氧化－还原反应中得失电子数，为实数；F 指的是法拉第常数，在金矿床深部中取值为100205C/col ；R 指的是理想气体常数，在金矿床深部中取值为6.258J/（K ▪mol）；T 指的是金矿床深部在岩浆改造期的温度，取值为236.8℃；K 指的是反应平衡常数。通过公式（1）可以明确在金矿床深部矿体热液体系中，多种离子均有多种稳定存在的形式。通过在特定条件下，多种离子相遇并通过反应生成金矿。以此，可以得出金矿床深部矿体成矿机制中化合物及离子的吉布斯自由能，如表1 所示。

表1 化合物及离子的吉布斯自由能

根据表1 可知，金矿床深部矿体成矿机制中化合物及离子的吉布斯自由能能够表现出金的迁移形式。由于金矿床深部岩浆期后热（气）液成矿时间比成岩时间晚10 百万年左右，因而含矿流体不是随岩浆侵位传输的，而是一种所谓“穿岩浆流体”。“成岩流体”只是标志着岩浆分异出含矿流体的时间和据以判断含矿流体源的位置，成矿物质不是来自岩浆岩，成矿作用与侵入体并不直接相关。岩体与围岩接触带部位只是一种有利的容矿空间，矽卡岩只是一种良好的容矿岩石而已；从位于同一成矿岩体的接触带部位，矽卡岩十分发育地段，当没有运矿构造贯通时并不成矿的现象可以揭示成矿作用的本质。由此可见，岩浆期后热（气）液成矿作用的各种矿床类型，都是由来自深源的含矿热流体通过交代、充填方式成矿的。并且金矿床深部矿体岩浆期后成矿作用正是处在造山运动结束后，构造、岩浆活动相对宁静的地质环境中进行的。以此可以得出，金矿床深部矿体成矿机制为沉淀成矿机制。

3 结语

由于金矿床深部勘查工作强度的不断加大，对金矿床深部矿体地质特征及成矿机制研究力度也逐渐增大。金作为我国矿产资源中极为重要的元素，对其进行针对性分析具有非常重要的意义。建议后续在工作程度较高的金矿床分布集中地区，应加强对区域成矿规律梳理、加强对金矿典型矿床的成矿模式和找矿模型的研究，在工作手段上多利用综合物化探与和浅钻相结合的方式，可能在金矿床矿产地质调查中能够取得有一定成效。希望通过本文分析，为日后金矿床深部矿体采矿、找矿工作提供理论依据，以促进国家金矿资源的经济发展。但本文不足之处在于没有对金矿床深部矿体的控矿因素进行详细研究，相信这一点可以成为金矿床深部矿体研究方面的方向之一。