四川冕宁县马头金矿成矿特征与找矿潜力分析

魏宇，李俊俊，柳维，张庆松，王维华

(四川省冶金地质勘查院，成都 610051)

0 引言

近年来，在四川省冕宁—盐源地区大型走滑断裂带附近的金-铜矿找矿工作不断获得进展，先后发现了张家坪子大型金矿、王家铺子铜矿、庙顶铜(金)矿等金属矿床，这些铜矿、金矿和稀土矿的成矿多与喜马拉雅期走滑断裂活动有关[1-4]。区域金矿的成因及物质来源目前还存有争议，主要认识有：①岩浆期后热液石英脉-蚀变岩型金矿[5]；②变质热液活化基底康定杂岩中的成矿物质而形成的金矿[6]；③滑脱韧性剪切带控制、与煌斑岩脉和花岗斑岩脉等相关的金矿[7-8]；④地幔流体为主的造山型(复合型)金矿[9-10]。冕宁县马头金矿也是其中的一处金矿床，其北侧8 km处有庙顶玄武岩型铜(金)矿，南东侧11 km处为牦牛山稀土矿，成矿地质条件十分有利，通过省财政投资项目初步勘查已展现了较好的找矿潜力。本文对马头金矿床的成矿背景、地质特征、控矿因素进行总结，对矿床成因及找矿潜力进行初步分析，探讨下步找矿方向。

1 区域地质背景

图1 工作区大地构造分区图Fig.1 Geotectonic map of Mianning area1.一级构造单元界线；2.二级构造单元界线；3.三级构造单元界线；4.马头金矿位置Ⅴ.羌塘—三江造山系；Ⅴ1.玉龙塔格—巴颜喀拉前陆盆地；Ⅴ2.甘孜—理塘弧盆系；Ⅴ3.中咱—中甸地块；Ⅷ.扬子陆块区；Ⅷ1.上扬子地块

马头金矿床地处扬子陆块区(Ⅷ)中上扬子陆块(Ⅷ1)的盐源—丽江中生代边缘坳陷带(Ⅷ1-2)的北缘①，矿床东侧紧邻康定基底杂岩带(Ⅷ1-4)，西接玉龙塔格—巴颜喀拉前陆盆地(Ⅴ1)的雅江残余盆地(Ⅴ1-5)，一级构造单元之间东以马头山—司依诺断裂为界、西以张家河坝—木洛深大断裂为界，成矿背景较为复杂(图1)。马头金矿东侧的康定基底杂岩带中主要出露以南华纪钾长花岗岩为主的杂岩体，杂岩体中还包括三叠纪、侏罗纪、白垩纪、古近纪的二长花岗岩、钾长花岗岩等①，主要产出稀土矿和少量的金矿。马头金矿所处的盐源—丽江中生代边缘坳陷带中主要分布有泥盆系坡脚组板片岩、曲靖组白云岩、石炭系黄龙组灰岩、二叠系阳新组灰岩、峨眉山玄武岩，地层走向与断裂走向基本一致，呈NNE向，产有金矿床和玄武岩型铜(金)矿床。马头金矿的西侧为雅江残余盆地，出露有二叠系三道桥组大理岩、大石包组灰岩、三叠系菠茨沟组大理岩、板岩以及扎尕山组变砂岩等，地层走向NNE向，有金矿床产出。

区域金、稀土、铜矿床多与喜马拉雅期晚阶段的大型走滑断裂活动关系密切，金矿多产于走滑断裂旁侧的构造蚀变带内[9,11-12]，如冕宁缅萨洼、张家坪子、盐源马思罗等；稀土矿主要产于断裂两侧(以东侧为主)的碳酸岩-正长岩杂岩内[13-14]，如冕宁牦牛坪、木洛等；铜(金)矿产于马头山—司依诺断裂与张家河坝—木洛断裂间的峨眉山玄武岩中或玄武岩与碳酸盐岩的接触带上[15]，如盐源巴折乡王家铺子、冕宁庙顶等。根据前人对上述区内三类矿床的研究，普遍认为区内金矿、铜矿和稀土矿成矿与喜马拉雅期的走滑断裂活动导致地幔流体上涌有关。

2 矿床地质特征

2.1 矿区地质

地层。矿区由西向东依次出露上二叠统峨眉山组(P3em)玄武岩，中二叠统阳新组(P2y)结晶灰岩、片岩，上泥盆统曲靖组(D2q)灰质白云岩、板岩，下泥盆统坡脚组(D1pj)板岩、云母石英片岩、硅质岩(图2)；区内地层呈NNE向展布，倾向NWW，均经历区域低温动力变质作用，在大型断裂附近的岩石中发育动力变质现象，在花岗岩体的接触带附近具有热接触变质。

图2 矿区地质简图Fig.2 Geological sketch of Mianning area1.上二叠统峨眉山玄武岩；2.中二叠统阳新组片岩；3.中二叠统阳新组灰岩；4.中泥盆统曲靖组板岩；5.中泥盆统曲靖组白云岩；6.下泥盆统坡脚组板岩；7.下泥盆统坡脚组片岩硅质岩；8.燕山期流纹斑岩；9.燕山期二长花岗岩；10.辉绿岩脉；11.石英脉；12.褐铁-黄铁-硅化蚀变带；13.碳酸盐化蚀变带；14.地质界线；15.断裂及编号

构造。主要为NNE向的F1、F2断裂组成的马头山—司依诺断裂，以及NW向的F3断裂。其中，F1断裂是矿区的主要控矿构造，断裂宽1.2～23.8 m不等，产状260°～345°∠68°～75°，早期为逆断层，晚期为正断层性质。在F1断层以西0～100 m范围内发育构造破碎蚀变带，是最主要的含矿构造。破碎蚀变带由阳起石化硅化褐铁矿化碎裂灰岩、辉绿岩、角砾岩以及少量板岩等组成。破碎带的顶板为阳新组一段薄-中层状灰岩，底板为F1断裂，破碎带边界与顶底板岩石呈渐变过渡关系。

岩浆岩。矿区东部为牦牛山杂岩体，主要岩性为侏罗纪侵入的二长花岗岩；部分岩枝贯入泥盆系中，与金矿化的关系不明显。

2.2 矿体地质

矿区共圈定了7个金矿体，其中1、4、6号为主要矿体，各矿体产于马头山断裂(F1)西盘的破碎蚀变带以及次级裂隙中，矿体的围岩为二叠系阳新组灰岩以及辉绿岩。

1号矿体。位于工作区南部，产于F1断裂以西的破碎蚀变带中，含矿岩石为蚀变辉绿岩脉，具褐铁矿化、硅化、黄铁矿化和碳酸盐化；矿体控制长510 m，厚度0.88～9.31 m、平均3.91 m；矿体产状265°～286°∠70°～78°；矿石品位w(Au)=1.44×10-6～2.94×10-6，平均2.14×10-6；其中工业矿体厚度1.54～5.7 m，平均3.62 m，w(Au)=2.56×10-6～2.94×10-6，平均2.64×10-6。

4号矿体。位于1号矿体以东5～30 m处，同样产于F1断裂以西的韧性剪切蚀变带内，含矿岩石为蚀变辉绿岩脉，具褐铁矿化、硅化、黄铁矿化和碳酸盐化；矿体断续长约510 m，厚度0.97～2.02 m、平均1.50 m；产状265°～274°∠65°～78°；矿石品位w(Au)=1.02×10-6～3.30×10-6，平均2.41×10-6；其中工业矿体厚度0.94～0.97 m，平均0.96 m，w(Au)=3.09×10-6～3.30×10-6，平均3.19×10-6。

6号矿体。产于F1断裂西盘灰岩的次级裂隙中，含矿岩石为灰岩、角砾岩，具强褐铁矿化、硅化；矿体长360 m，厚度0.88～1.08 m，平均厚0.98 m；矿体产状303°～318°∠65°～70°。品位w(Au)= 2.66×10-6～3.45×10-6，平均3.03×10-6。

2.3 矿石特征

矿石中金属矿物主要为黄铁矿、褐铁矿、赤铁矿及少量辉铜矿、斑铜矿、黄铜矿、自然金等，脉石矿物主要有方解石、石英、微斜长石、绿泥石、绢云母、阳起石及少量碳质物等。矿石结构以变余辉绿结构为主，其次为含粒屑粉-微晶结构、交代残余结构、碎裂结构、变晶结构、鳞片变晶结构等(图3)。矿石构造以浸染状、细脉浸染状为主，次为角砾状构造、层纹状构造。

(1)黄铁矿。占1%～5%，分为2期，早期黄铁矿呈半自形-自形晶，粒径0.05～5 mm，多已氧化为褐铁矿；晚期黄铁矿为等轴粒状、不规则粒状，多呈他形-半自形晶，粒径多为0.03～0.2 mm，粗粒者2～4 mm，部分沿早期黄铁矿的裂隙中充填，呈星点状、不规则脉状。晚期黄铁矿中含粒间金。

(2)褐铁矿。占2%～15%，多为黄铁矿氧化而成，具有黄铁矿晶形，半自形晶，粒径一般为0.05～5 mm，不均匀分布在石英、微斜长石、绿泥石、绢云母、方解石之间，晶粒中可见晚期黄铁矿细脉，含粒间金。

(3)方解石。不规则粒状，颗粒大小不等，粒径一般在0.1～1 mm，少量0.02～0.05 mm；粗粒者常见包含变晶结构，可见石英、绢云母、碳质、金属矿物及早期方解石包含在较粗的方解石中；主要分布在灰岩类矿石中。

(4)石英。占5～20%，他形粒状、短柱状、不规则状，不均匀分布，粒径0.02～0.15 mm，主要分布于方解石、黄铁矿、长石等颗粒晶间，在辉绿岩、灰岩类矿石中均有分布。

(5)斜长石。呈半自形板状，分布于绿泥石、绢云母之间，粒径0.05～0.3 mm，部分被交代完全，不见或微见残余，多为绢云母集合体或绢云母-长英质集合体；主要发育在辉绿岩类矿石中。

(6)绢云母。呈细小鳞片状，粒径多在0.1 mm以下，无色，常呈长英质集合体产出，主要发育在辉绿岩、板岩类矿石中。

2.4 金的赋存状态及分布特征

对1号和4号矿体中采集的2件样品进行物相分析，结果(表1)显示，矿石中金矿物的赋存状态以游离金和裂隙金为主；其中，游离自然金占26.05%～48.73%，褐铁矿、黄铁矿中的金占24.05%～52.71%，合计占比为72.78%～78.76%。

对1号和4号矿体中采集的2件化学样的副样进行了人工重砂、X射线衍射分析和扫描电镜分析，对其中的17粒金矿物进行了电镜能谱分析，金矿物以含银自然金为主，少量自然金，金的成色87.6%～95.7%，平均92.4%～93.1%(表2)。据李长顺[16]、滕彦国等[17]研究认为，金的成色越高代表成矿温度越高、成矿深度越大、热液的参与程度越高。马头金矿矿石中金的成色表明，热液具有幔源的特征。金颗粒呈角砾状、柱状、片状、粒状，大小为30～100 μm，属颗粒较大的显微金(图4)。

图3 矿石结构显微照片Fig.3 Micrograph of the ore structurea.变辉绿结构；b.含粒屑粉-微晶结构；c.交代残余结构；d.碎裂结构

表1 金矿物物相分析结果Table 1 Physical phase analysis of the Au ore minerals

2.5 控矿因素

(1)构造。目前已圈定的7个矿体均产于马头山—司依诺断裂(F1)以西的次级构造破碎蚀变带中，蚀变主要有褐铁矿化、硅化、黄铁矿化、方解石化和少量绢云母化。构造蚀变带分布在F1断裂以西10～100 m范围内，带宽一般40～60 m。构造蚀变带在受EW向挤压(剪切)作用叠加时，发生塑性形变或脆性切错，地层和含矿构造均产生扭曲或滑脱，利于矿化富集。与区域茶铺子、缅萨洼、张家坪子等金矿的构造控矿特征和金富集规律类似[7,10,18]。

(2)岩性及转换界面。矿区已圈定的矿体均产于阳新组一段薄-中层状结晶灰岩分布地段。该段含矿灰岩的顶部为片岩，底部(即F1断裂以东)为碳质板岩、硅质板岩，均对成矿热液的扩散具有较好的遮挡作用，有利于灰岩破碎带中形成含矿蚀变带。在破碎蚀变带中，以灰岩与早期沿破裂面侵入的辉绿岩脉的岩性转换界面附近含矿性最佳。

(3)辉绿岩脉。前人对区内辉绿岩脉与金矿的关系进行了研究，但认识有所不同：一种观点认为，辉绿岩的活动使康定群中的部分金质活化迁移，成矿热液被辉绿岩隔挡在其下盘围岩中成矿，故辉绿岩既为金提供成矿动力，又作为成矿结构界面控制矿体产出[19]；另一种观点认为，矿床稀土元素特征显示，辉绿岩未提供金成矿物质，只是为金成矿提供运移通道[20-21]。作者在马头矿区的地质调查发现，发育在构造蚀变带中的辉绿岩脉多具有褐铁矿化、黄铁矿化、硅化和方解石化，显然为金矿成矿前的侵入体，同样受F1断裂西侧的构造破碎带的控制，辉绿岩脉与围岩(灰岩)接触界面附近的破碎带为金矿化的成矿有利空间，对金矿成矿具有重要的控制作用。

表2 马头金矿床金矿物电镜能谱分析结果Table 2 Energy spectrum analysis of the Au ore minerals under electronic microscope in Matou Au deposit

图4 马头矿区金矿物部分扫描电镜图像与电镜能谱分析谱线图Fig.4 Scanning electron microscopic images and electron microscopic energy spectrum analysis of the Au ore minerals in Matoujin areaa.角粒状自然金(金粒编号2，测点号S.2)；b.柱状含银自然金(金粒编号1，测点号S.1)；c.片状含银自然金(金粒编号5，测点号S.2)；d.粒状含银自然金(金粒编号14，测点号S.1)

3 成因浅析

据矿区北部的庙顶铜金矿研究表明[4]，铜金矿体黄铁矿和黄铜矿的硫同位素δ34S=-4.6×10-3～8.4×10-3，黝铜矿的δ34S=7.1×10-3，重晶石的δ34S=35×10-3，显示幔源岩浆活动为硫的主要来源，同时幔源岩浆在上涌过程中萃取地层中的成矿物质。矿体中石英氢、氧同位素测试结果显示δ18O水=-2.1×10-3～9.3×10-3，热液白云石的碳、氧同位素测试结果显示，δ13CV-PDB=-5.3×10-3～1.7×10-3，δ18OV-SMOW=19.4×10-3～25.9×10-3，也表明成矿流体主要来源于岩浆，有地层建造水和大气降水加入。

矿区南部的张家坪子金矿中矿石及围岩δ34S=-6×10-3～11.9×10-3，含矿的五角十二面体黄铁矿δ34S=3.60×10-3～7.80×10-3，算术平均值为5.57×10-3；蚀变交代白云岩中碳同位素δ13CV-PDB=-3.92×10-3～-5.64×10-3，平均值为-4.85×10-3，12C/13C比值为88.81～89.45，平均89.41，为典型的无机碳。硫、碳同位素测试均显示出成矿热液具幔源特征[10]。

庙顶铜金矿、张家坪子金矿与马头金矿相邻，均地处康滇基底杂岩带与盐源—丽江台缘坳陷带北东缘交汇部位，矿体均受区域性马头山—司依诺断裂(F1)西侧次级构造破碎带的控制，矿床成矿条件和成矿机制相似。

燕山期—喜马拉雅早期，马头山—司依诺断裂(F1)强烈活动，断裂两侧的地质体发生压缩与隆升，并产生低温动力变质，构造作用使区内泥盆系—二叠系和岩浆岩中部分金等成矿元素解离，形成含矿热液进入有利的构造空间中。喜马拉雅晚期，印度板块与亚洲板块边界发生局部碰撞，自南向北持续楔入，碰撞边界以北的陆块向南东方向挤出的前缘受阻于扬子陆块，成为应力的集中地带，从而形成喜马拉雅期的龙门山—锦屏山陆内造山带，扬子地块呈楔形插入三江带，造成其上岩片和中下部地壳分别呈逆冲和俯冲的状态[22]。中下部地壳和上地幔顶端向前陆深处俯冲，地壳组分发生含水高压相脱水，导致地幔楔的水化，脱水释放出的富硫流体萃取岩石中的金等亲硫元素，形成富金流体[23-28]。陆块的俯冲作用使莫霍面产生错断，地幔物质上涌，产生的幔源碱性岩浆在上侵过程中不断萃取泥盆系—二叠系中的成矿物质，在成矿有利部位(如F1断裂旁侧)形成蚀变破碎带及金矿体，破碎带的岩性为灰岩、辉绿岩等，蚀变主要为黄铁矿化、硅化、方解石化，少量绢云母化。

综上所述，马头金矿的成矿与喜马拉雅期陆-陆碰撞的俯冲作用有关，地幔楔的水化为金矿成矿提供了幔源富金热液[27]，马头金矿成矿年龄滞后于造山作用时间[28]，金矿体产于构造蚀变带内，成矿物质主要来源于不同时期的幔源岩浆(喜马拉雅期岩浆岩、二叠纪基性岩浆岩等)。据此认为，马头金矿的成因属于幔源中低温岩浆热液为主的破碎带蚀变岩型金矿。

4 找矿潜力分析

(1)区域分布的金矿床多沿NNE向断裂分布，如冕宁缅萨洼、张家坪子、青纳、金林、机器房、大沟、盐源马思罗等矿床，已经查明金矿资源/储量将近100 t。区内主要的控矿断裂马头山—司依诺断裂从马头金矿区经过，而邻区的张家坪子金矿也产于NNE向断裂旁侧的次级破碎蚀变带内，成矿地质条件与马头金矿相近(表3)。从张家坪子大型金矿的成矿特点和找矿经验可资借鉴，张家坪子金矿产于蚀变带内的工业矿体多达72个，而马头金矿本次仅圈定了7个矿体，通过进一步对蚀变带揭露和土壤异常的查证，很可能发现新的金矿体；张家坪子金矿ZAu94主矿体已控制矿体长925.0 m，最大延伸762.7 m②，而马头金矿已圈定的1号矿体长约510 m(未控边)，对比张家坪子金矿该矿体向深部应有较大的延伸。

(2)马头金矿目前构造蚀变带及主矿体尚未控边，显示了较好的找矿潜力。通过地质填图，圈定构造蚀变带长约1.1 km，宽40～60 m，蚀变带内褐铁矿化、黄铁矿化、硅化、碳酸盐化发育，通过探槽取样分析，圈定了1号—4号金矿体，已证实为矿化蚀变带。由于第四系覆盖厚，地质工作手段有限，矿化蚀变带展布地段大部分探槽还未施工揭露；下一步的探槽揭露控制，有望发现新的金矿体，或扩大矿体规模，尤其是在矿区南部的TC00探槽中，见到厚18.53 m、品位1.34×10-6的金矿体，其南部为第四系覆盖，尚未追索揭露，所以有进一步扩大矿体规模的希望。

(3)已开展的土壤测量元素组合异常显示深部有较好的找矿潜力。1∶10000土壤组合异常显示，代表前缘晕的As、Sb、Hg低温元素组合以及成矿期Cu、Pb、Zn、Ag中低温元素组合异常明显，与Au元素异常套合较好，而代表矿尾晕的Sn、Bi高温元素组合异常在区内不发育(图5)，表明金矿成矿地质体剥蚀深度不大，深部还有较好的找矿潜力。

(4)进一步查证土壤综合异常有望发现新的矿体。本次土壤测量圈定的HT1、HT2、HT3共3个综合异常，在预查中虽布置了部分槽探进行查证，但受工作手段和工作量限制，还需进一步的查证。尤其是北部的HT1和中部的HT2综合异常，异常的面积大、峰值高，而前期查证效果未显示出对应的矿化，主要由于槽探手段难以达到揭露的目的，如通过代槽浅钻进行揭露，有望发现新的、较大规模的矿体。

表3 马头金矿与张家坪子大型金矿成矿条件对比Table 3 Comparison of metallogenic condition of Matou Au deposit with that of ZhangJiapingzi large size Au deposit

图5 马头矿区土壤元素组合异常图Fig.5 Elemental combination anomaly map of soil survey at Matou propertya.金砷锑汞组合异常图；b.金铜铅锌银异常图；c.锡铋组合异常图

5 结语

(1)马头金矿受喜马拉雅期马头山—司依诺走滑断裂的宏观控制，成矿主要为幔源岩浆热液和变质热液共同作用。相邻的庙顶铜金矿和张家坪子金矿的研究表明，主要成矿物质来源于幔源岩浆热液。矿体产于断裂旁侧的构造蚀变带内，受NNE向次级构造蚀变带、灰岩与辉绿岩脉以及两者岩性转换界面的控制。金矿产于辉绿岩和灰岩中，矿石中以粒间金为主，次为游离金，粒间金主要分布在褐铁矿、黄铁矿中。金的成色较高，以含银自然金为主，部分为自然金。

(2)马头金矿构造蚀变带及主矿体已初具规模，走向尚未控边；土壤元素组合异常显示矿尾晕异常不发育，矿床剥蚀程度低；前期圈定的土壤综合异常面积大、峰值高，均显示出较好的金矿找矿潜力。区内典型矿床张家坪子金矿与马头金矿成矿地质条件和成矿特征相似，其找矿案例可供本区深部找矿工作中借鉴。

注释：

① 四川省地质矿产勘查开发局四〇五地质队. 1∶50000小金幅、锦屏幅区域地质调查报告. 成都: 四川省地质矿产勘查局, 2019: 60-93.

② 四川省核工业地质局281大队. 四川省冕宁县张家坪子金矿详查报告. 成都: 四川省核工业地质局, 2018: 12-100.