甘肃北山1∶5万前红泉等三幅矿产远景调查新进展

赵吉昌，杨镇熙，陈晔，惠剑宁，樊新祥

(甘肃省地质矿产勘查开发局第四地质矿产勘查院，甘肃 酒泉 735000)

0 引言

“甘肃省玉门市前红泉—黑山北滩地区1∶5万矿产远景调查”项目是甘肃省省级基础地质调查项目，由甘肃省地质矿产勘查开发局第四地质矿产勘查院承担。根据DD 2019-01区域地质调查技术要求(1∶50000)、DD2019-02固体矿产地质调查书要求(1∶50000)、DD2010-05矿产远景调查技术要求等行业技术规范，通过4个年度的野外调查和室内工作，完成了1∶5万前红泉等三幅矿产远景调查；采用数字填图技术和现代地质理论及分析测试手段，基本查明了工作区地层、构造、岩浆岩等地质特征和成矿地质条件，建立了区内地层格架和岩浆岩演化序列，探讨了区域构造演化史。

“前红泉—黑山北滩地区1∶5万矿产远景调查”项目的完成，大大提高了区内地层、岩浆岩、构造研究程度，在基础地质和地质找矿方面都取得了重要进展。泥盆纪埃达克岩的发现，为古亚洲洋闭合时限讨论提供了思路和证据；发现了一大批矿产地、矿(化)点，尤其在韧性剪切带金矿、钴矿找矿等方面取得了突破。本文将概述1∶5万前红泉等三幅矿产远景调查取得的主要进展和成果，并提出基于本项目的思考和展望，以期为今后北山地区开展相关地质工作提供参考。

1 工作区地质概况

工作区地处西伯利亚板块、塔里木板块和哈萨克斯坦板块的交汇部位，属中亚巨型造山带南缘(图1a)，位于辉铜山-帐房山蛇绿岩带南侧(图1b)，是研究中亚造山带增生造山的关键地区之一，受到国内外学者的持续关注[3-10]。

图1 北山地区大地构造位置略图和蛇绿岩分布图(a图据文献[1], b图据文献[2], 修改)Fig.1 Map showing geotectonic position (a) of Beishan mountain area and distribution of ophiolite (b)

区内地层根据《甘肃省区域地质志》(丁仨平等, 2012)的划分方案，工作区主体位于敦煌地层分区，北侧少部(第四系为主)位于罗雅楚山—柳园地层分区。出露地层主要为长城纪古硐井群、侏罗纪水西沟群、白垩纪新民堡群以及第四系等。工作区侵入岩以中酸性侵入岩为主，基性岩主要为少量辉长(绿)岩脉。花岗岩类主要有三叠纪二长花岗岩、花岗闪长岩、花岗岩、似斑状花岗闪长岩，二叠纪石英二长闪长岩及泥盆纪花岗闪长岩、英云闪长岩。区内构造发育，以NW向、NWW向断裂构造为主[11]。

古硐井群是一套浅变质碎屑岩及碳酸盐岩建造，是区内重要的含金、铅锌层位，水西沟群是一套含煤碎屑岩建造，新民堡群为一套杂色碎屑岩建造[12]。

2 主要进展及成果

2.1 基础地质

(1)重新厘定了工作区地层系统，对岩石地层单位进行了详细划分。通过区域地层对比和同位素测年技术，将前人1∶20万区域地质调查划分的“O-S”地层(1∶25万区调划归至敦煌岩群)进行解体。依据岩性组合及同位素年龄，将原“O-S”地层中板岩、千枚状板岩、千枚岩、石英岩、大理岩夹少量变砂岩的岩性组合划归至长城纪古硐井群(表1)；将原“O-S”地层中黑云二长混合岩、黑云斜长混合岩及眼球状混合岩解体为蓟县纪片麻状花岗岩；将原“O-S”地层中花岗片麻岩(糜棱岩化花岗岩)解体为三叠纪二长花岗岩、花岗闪长岩及似斑状花岗闪长岩。

表1 “O-S”地层(敦煌岩群)划分沿革Table 1 Stratigraphic sequences of “O-S” stratum (Dun Huang group)

(2)首次在黑山头一带填绘出一套灰绿色砾岩(图2a)夹浅灰白色石英砂岩的岩性组合，并对其进行了同位素测年，获得的碎屑锆石U-Pb年龄峰值集中在435 Ma—440 Ma之间，建立非正式岩石地层单位“黑山头砾岩”。

图2 野外及镜下照片Fig.2 Field and mirror photosa.黑山头砾岩；b.“σ”型旋转碎斑；c.石香肠构造；d.鞘褶皱；e.云母鱼/斑晶拖尾构造；f.千糜岩显微褶皱构造；g.角砾状萤石矿；h.含金蚀变带。Ms.白云母；Pl.斜长石；Q.石英

(3)对工作区侵入岩进行了系统调查研究，在大量野外调查的基础上结合同位素测年结果，建立了区内岩浆岩演化序列，将区内侵入岩期次划分为蓟县纪、晚志留-泥盆纪、二叠纪及三叠纪四期。提出三叠纪是区内最后一次大规模岩浆活动时期，其与区内各类矿化关系密切。

(4)首次在黑山头一带识别出一套典型的代表洋壳俯冲埃达克岩，获得锆石U-Pb同位素年龄为407.7 Ma±1.6 Ma，提出柳园洋(古亚洲洋)在早泥盆世仍处于俯冲/碰撞阶段，结合区域资料，认为早石炭世是柳园洋俯冲碰撞的上限[15]。

(5)首次获得区内片麻状花岗岩锆石U-Pb同位素年龄为1474 Ma，结合岩石地球化学研究，认为该片麻状花岗岩表明北山造山带南部存在中元古代的老地壳和地壳新生事件，代表了Rodinia超大陆聚合事件在北山地区的响应。

(6)对区内各类变质岩岩石类型、时空分布规律、接触关系等进行了总结分析，初步划分了变质相及变质相带，查明了变质岩岩石学特征、地球化学特征，恢复了变质岩原岩建造类型和形成环境，探讨了变质作用发生的构造背景和动力学过程。

(7)应用构造解析的原理，对区内各种构造的几何学、运动学特征及其分布特点和组合规律进行了详细研究。在区内填绘出3条韧性剪切带(强变形带)，并认为这3条韧性剪切带均属于北山南带巨型韧性剪切带，且与区域金矿化关系密切。韧性剪切带内发育有“σ”型旋转碎斑、石香肠构造、鞘褶皱、云母鱼、显微褶皱等典型宏微观构造(图2b-图2f)。

(8)在岩石学、岩石地球化学、年代学基础上，探讨了北山南带构造演化史。

2.2 矿产地质

(1)本次工作通过异常查证和矿点检查，新发现萤石矿产地1处(中型)，金矿产地3处(小型)，金矿点3处，铜钴矿点1处，铅锌矿点1处，石榴子石矿点1处，硅石矿点1处，金矿化点2处，白钨矿化点2处，萤石矿化点1处，黑云母矿化点1处(表2)。前红泉萤石矿和前红泉金矿分别于2018年和2019年转化为甘肃省地勘基金项目，开展了普查工作。

表2 工作区新发现矿产资源统计结果Table 2 Statistical results of new mineral resources found in the working area

(2)在三叠纪二长花岗岩中发现了前红泉萤石矿，通过普查工作，圈定萤石矿体9条，矿体严格受NW向断裂控制，矿体呈似层状、透镜状分布，长120～800 m，厚度1.03～7.59 m，平均品位26.49%～46.88%。矿石工业类型以萤石-石英型为主，自然类型以角砾状矿石(图2g)为主，最终探获CaF2资源量37.58×104t，达中型规模。总结了前红泉萤石矿成矿模式(图3)，认为其属于中-低温热液充填型萤石矿床。通过同位素年代学研究，确定其成矿时代为中晚三叠世。

图3 前红泉萤石矿成矿模式图(据文献[17])Fig.3 Metallogenic pattern of Qianhongquan fluorite ore1.三叠纪花岗闪长岩；2.破碎带；3.断层角砾岩；4.实测断层；5.节理/裂隙；6.萤石矿体；7.赤铁矿化；8.碳酸盐化；9.高岭土化

(3)新发现了前红泉金矿、老君庙金矿、团结沟金矿，上述3个金矿均位于万岁山韧性剪切带(北山南带巨型韧性剪切带)内，严格受韧性剪切带控制。万岁山韧性剪切带控制的含金矿化带(图2h)长度超过8 km，宽2～30 m不等，矿化带内累计发现矿体26条，矿石品位一般为w(Au)=1.17×10-6～5.40×10-6，最高为w(Au)=28.37×10-6。赋矿岩石为千糜岩、千枚岩、千枚状板岩、粉砂质板岩等。蚀变主要为硅化、毒砂化、黄铁矿化、绢云母化、绿泥石化、碳酸盐化等，其中硅化、毒砂化、黄铁矿化、绢云母化与金矿化关系密切。

(4)首次对前红泉金矿长英质千糜岩开展了40Ar-39Ar测年，获得绢云母40Ar-39Ar年龄为250.4 Ma±1.0 Ma，表明前红泉金矿成矿时代应为三叠纪[16]。

(5)新发现了老君庙北铜钴矿点，矿化赋存于变质辉长岩中，圈定的铜钴矿体长200 m，厚度1.93 m，矿体钴平均品位w(Co)=0.11%，铜平均品位w(Cu)=0.43%，伴生金品位w(Au)=0.73×10-6。

(6)总结了工作区成矿规律，划分了成矿类型，提出了区内韧性剪切带型金矿找矿模型，总结了典型矿床找矿模式。工作区成矿类型主要有：①石英脉-蚀变岩型金矿；②喷流沉积型铅锌矿；③热液型铜钴矿；④中-低温热液充填型萤石矿；⑤沉积变质型硅石矿；⑥沉积变质型煤矿。

(7)在综合研究工作区内大地构造背景、成矿地质条件、已知矿床(点)的分布和矿化分带、区域成矿规律的基础上，结合地球物理异常、地球化学异常、遥感异常特征，根据目前有关成矿学新理论、找矿新技术和新方法认知，划分了6个找矿远景区，10个找矿靶区。

3 思考与展望

(1)对区域“O-S”地层(敦煌岩群)的认识

原1∶20万区调将北山南带大面积分布的变质地层笼统划分为奥陶-志留系(O-S)[18]，20世纪80年代末至90年代初开展的1∶5万区调将这套地层划归至前长城系，21世纪初1∶25万区调又将其划归至敦煌岩群(敦煌杂岩)。随着地球科学的发展，不同时代的地质工作者对该套地层的认识存在一定差异，但均认为该套地层年代较老，变形变质程度较高。

1980年，Ramsay发表了韧性剪切带的经典论述，从此对韧性剪切带的变形运动学、变形动力学、变形机制等方面的研究走上了快速发展的道路，直到20世纪90年代，韧性剪切带的概念才引入中国。20世纪地质工作者并未完全认识到韧性剪切带对岩石的改造作用，将实际上年代较新的糜棱岩化花岗岩或花岗质糜棱岩定名为花岗片麻岩或混合岩，认为这是古老的结晶基底；将韧性剪切带内构造片岩(片麻岩)归为区域变质岩；对于受韧性剪切带改造的浅变质碎屑岩在中深变质的区域地质背景下无法解释其成因，致使前人认为属中深变质岩系的敦煌岩群中局部夹有浅变质碎屑岩(变砂岩)，显得格格不入。

本次工作将区内1∶20万划分的“O-S”地层重新进行解体，分别划归为三叠纪花岗岩(糜棱岩化花岗岩)、蓟县纪片麻状花岗岩、长城纪古硐井群和志留纪黑山头砾岩，这为区域上重新认识“O-S”地层(敦煌岩群)提供了思路。前人区调工作中在北山南带填绘了大面积的“O-S”地层(敦煌岩群)，其他地段是否和本区有相似特征？抑或既存在古老的结晶基底(敦煌岩群)也存在受韧性剪切带改造的新/老地质体，这值得进一步研究。

实际上，笔者通过区域对比，将这套以板岩、千枚状板岩、石英岩、大理岩为主夹少量二云石英片岩、变砂岩的地层划归至长城纪古硐井群，但缺乏同位素年代学证据支持，尚需进一步开展工作。

(2)韧性剪切带找矿前景

本次工作在万岁山韧性剪切带中发现了前红泉金矿、老君庙金矿、团结沟金矿，在黑山头韧性剪切带中发现了碱湖子金矿点、前红泉西金矿点，在跃进山韧性剪切带内发现了大路口金矿点，充分说明区内韧性剪切带与金矿关系十分密切，是寻找金矿的关键部位。这三条韧性剪切带为小西弓韧性剪切带南延部分，而小西弓金矿是北山地区典型的韧性剪切带型金矿床(图4)，达中型规模。前红泉金矿(包括老君庙金矿和团结沟金矿)矿化带长度超过8 km，显示的金矿化信息良好，其与小西弓金矿在成矿地质背景、成矿地质条件、物化探异常、矿化蚀变等方面十分相似，具备大中型金矿床的潜力。目前，甘肃省省级地勘基金已对前红泉金矿开展了普查工作，下一步计划将前红泉金矿、老君庙金矿、团结沟金矿整装勘查，相信能够取得良好的找矿效果。

图4 北山角带巨型韧性剪切带与金矿点分布关系图(据文献[19])Fig.4 The distribution diagram of giant ductile shear zone and gold ore spots in Beishan South BeltS1.太古代花岗质-英云闪长质片麻岩；2.古元古代中低级副变质岩系；3.石炭-二叠纪浅海相碎屑岩、碳酸岩和火山岩；4.基性-超基性岩；5.加里东-海西期石英闪长岩和花岗岩；6.韧性剪切带和强应变带；7.断层；8.地质界线；9.金矿；10.金矿点；7.工作区范围

在北山南带巨型韧性剪切带上已发现多处金矿床(点)，主要有小西弓金矿、西涧泉金矿、乌龙泉金矿、金庙沟金矿、金庙井金矿等(图4)，区域上下一步应加强对该韧性剪切带的研究，尤其是在浅覆盖区通过深穿透地球化学、浅钻等方法手段开展金矿勘查工作，预计能够取得找矿突破。

(3)北山地区钴矿找矿思考

钴是一种非常稀缺的金属矿产，素有“工业味精”和“工业牙齿”之称，广泛用于航空、航天、电器、机械制造、化学和陶瓷工业。全国矿产资源规划(2016—2020年)将其列入24种战略性矿产之一，欧美等国家也将其列为关键矿产，足见其重要性。世界上钴矿分布极不均匀，我国钴矿资源短缺，产能不足，这对国家经济建设甚至国防建设都有制约。我国钴矿50%以上为铜镍矿伴生矿，甘肃省钴矿主要产自金川铜镍矿，北山地区钴矿找矿信息甚少。

本次工作在变质辉长岩中发现了钴矿体，且其品位(w(Co)=0.11%)远高于我国钴矿平均品位(0.02%)，为北山地区钴矿找矿工作提供了思路。含矿变质辉长岩即为前人填绘的敦煌岩群中的斜长角闪岩，本次工作认为辉长岩在韧性剪切带中发生退变质作用，辉石退变质为角闪石，致使前人将变质辉长岩定为斜长角闪岩。这又回到了需要对“O-S”地层(敦煌岩群)重新认识的问题。下一步工作中首先应对北山地区Cu、Ni、Co化探异常及物探航磁异常进行筛查，将异常较好的地段与地质特征套合后看异常是否在所谓“斜长角闪岩”中，然后开展野外踏勘和异常查证工作，希望在北山地区钴矿找矿有所突破。

致谢：甘肃省地矿局四勘院赵青虎、张晶、陈世明、张增馨、成锐、郭峰、魏万疆、康维良、杜红伟、雷自强等同志为矿调项目的顺利实施付出了智慧和汗水，再次表示感谢！