后龙门山造山带辛家咀金矿床地质特征及成因探讨

刘 基，杨 可，张晓星，寇少磊，杨 伟，王占彬，田 渊

(中国地质调查局 西安矿产资源调查中心，陕西 西安 710100)

0 引 言

龙门山复合造山带位于松潘—甘孜造山带、碧口地块、南秦岭造山带、汉南—米仓山构造带和扬子地块的交汇部位(图1)，主要发育3条近平行的北东向断裂带，西界断裂北段为青川—阳平关断裂，南段为茂县—汶川断裂，东界断裂为安县—都江堰断裂，北川—映秀断裂是龙门山陆内复合造山带的中央断裂。后龙门山陆内造山带夹持于青川—阳平关断裂带和北川—映秀断裂带之间，经历了陆内俯冲、伸展裂陷、逆冲推覆和走滑剪切等构造演化[1]。丁家林—太阳坪—董家院金矿带发育于后龙门山造山带，自北东向南西依次发育丁家林金矿床、太阳坪金矿床和董家院金矿床等多个金矿床。前人对这些矿床的地质特征、矿床地球化学特征及矿床成因等方面的研究取得了诸多进展[2-7]。

辛家咀金矿床是西安矿产资源调查中心2020年新发现的一个金矿床，位于丁家林—太阳坪—董家院金矿带的北东方向。根据2020年地表槽探和深部钻探见矿情况，初步推断新增金资源量960 kg。该矿床内矿石类型、载金矿物、金赋存状态尚不明确，其与丁家林金矿床、太阳坪金矿床和董家院金矿床是否属于同一种矿床类型，亟待开展详尽的研究。为此，本文通过野外调查、槽探和钻孔编录、岩矿鉴定及物相分析，对辛家咀金矿床的矿体和矿石特征、金的赋存状态及成矿期次进行综合研究，进而划分了成矿阶段并厘定了主要控矿因素。本次研究不仅为辛家咀金矿床的矿床成因研究奠定理论基础，还为该矿床下一步的找矿勘查工作提供理论指导，有望提高后龙门山造山带的金矿储量。

1 后龙门山造山带

后龙门山造山带处于青川—阳平关断裂带和北川—映秀断裂带之间(图1)，西界为青川—阳平关断裂带，东界为北川—映秀断裂带。新元古代早—中期形成后龙门山造山带的基底，基底面积较小，由通木梁群变质中酸性火山岩(1 000～829 Ma[1])、刘家坪群火山岩((809±11)Ma[1,9])、新元古代轿子顶花岗岩((792±11)Ma[10])和大滩花岗岩((806±19)Ma[11])组成。自南华纪至中三叠世，后龙门山造山带经历了伸展裂陷和逆冲推覆，导致大量沉积地层的形成。其中，南华系和下寒武统地层分布于以新元古代基底为核部的轿子顶和刘家坪穹隆构造的边缘，而奥陶系地层呈北东向的带状出露于广元市陈家坝一带。相比于南华系、下寒武统和奥陶系地层，志留系茂县群出露面积较大，在后龙门山造山带绝大部分区域均可见茂县群地层。泥盆纪—中三叠世，沉积地层仅分布于后龙门山造山带的西缘。晚三叠世—新生代陆内造山活动导致后龙门山造山带未接受地层沉积[1]。

龙门山造山带产出大量的岩金与砂金型矿床，金矿成矿潜力良好[12]，该成矿带可细分为摩天岭(碧口)Au-Cu-Fe-Mn-Ni成矿亚带和茂县—青川Au-Cu-Pb-Zn成矿亚带。龙门山成矿带内的金矿床大多分布于龙门山北东段和后龙门山造山带，但后龙门山造山带地质矿产勘查及研究程度较低，仅发现一些中小型矿床及矿点，如刘家坪铜锌矿、榨松沟铜银矿、丁家林金矿、太阳坪金矿、董家院金矿等，其中丁家林金矿床、太阳坪金矿床、董家院金矿床构成了丁家林—太阳坪—董家院金矿带。

2 丁家林—太阳坪—董家院金矿带

丁家林—太阳坪—董家院金矿带发育于青川—阳平关断裂带的下盘(图2)。在丁家林—太阳坪—董家院金矿带北东方向长200 km、宽10～20 km的范围内，发育一系列受阳平关—勉县断裂带控制的北东向脆-韧性剪切带。其中，丁家林—太阳坪脆-韧性剪切带是规模最大的一条，走向40°～50°，倾角50°～60°，多见石英脉带和密集小褶曲，以及一系列雁列式脆-韧性剪切亚带[3]。

丁家林—太阳坪剪切带是丁家林—太阳坪—董家院金矿带的控矿构造，控制了丁家林金矿床、太阳坪金矿床和董家院金矿床等的展布(图2)。丁家林金矿床、太阳坪金矿床和董家院金矿床的矿体产状与剪切带的产状基本一致(图3)，容矿岩石均为受剪切变形作用影响的志留系浅变质、强变形的碎屑岩，赋矿层位为中—下志留统茂县群(S1-2M)含铁菱镁矿斑点绢云千枚岩。3个矿床的金矿体均呈含金石英脉的形式产出于丁家林—太阳坪剪切带中，其中丁家林金矿床以雁行状石英复脉为主[2]，太阳坪金矿床以连续分布的石英单脉为主[4]，董家院金矿床则以单脉、组合脉和脉群形态产出[6]。3个金矿床内矿石类型均以石英脉型为主，其次为蚀变岩型。矿石矿物以黄铁矿、赤铁矿、褐铁矿为主，脉石矿物以绢云母和石英为主。矿石构造主要为斑杂状、千枚状、浸染状和条带状构造，矿石结构主要为自形-半自形结构和碎裂结构。金矿物以自然金(银金矿)为主，其中丁家林金矿床以包裹金为主，太阳坪金矿床以裂隙金为主[3-5, 7, 14]。

3 辛家咀金矿床

辛家咀金矿床位于丁家林—太阳坪—董家院金矿带的北东方向(图2)，在大地构造位置上属于后龙门山造山带北东段。区内地层主要有上震旦统灯影组(Z2dn)、下寒武统牛蹄塘组(∈1n)及志留系茂县群(S1-2M)，赋矿地层为寒武系含碳硅质板岩(图4)，岩浆岩在研究区范围内不发育。矿区内构造较单一，最大的断裂构造为燕子砭—金山寺断裂(勉县—阳平关断裂的西延)，其次为志留系与寒武系接触部位的燕子砭—花石沟断裂(FD4)、寒武系与震旦系接触部位的FD5断裂(图4)。断裂走向均为北东—南西向，倾向北西，倾角60°～80°。矿体分布在志留系茂县群地层与寒武系牛蹄塘组地层的接触部位，矿体空间展布及形态严格受控于FD4断裂。

3.1 矿体特征

辛家咀金矿床矿体赋存于FD4(燕子砭—花石沟断裂)的脆-韧性剪切带中(图4)，出露于辛家咀一带，地表由3个槽探(TC05、TC07、TC09)控制，深部由3个钻孔(ZK002、ZK801、ZK1101)控制(图5)。工程控制长度约700 m，矿体厚度0.70～5.2 m(平均为3.37 m)，厚度变化系数为41%，属稳定型；金品位1.04×10-6～15.4×10-6(平均为2.08×10-6)，品位变化系数为27%，属均匀型。矿体赋存标高为835～1 034 m，呈脉状，走向北东，倾向北西，倾角50°。在石英脉中或与围岩接触部位发育中-粗粒的黄铁矿，该黄铁矿在近地表氧化为赤铁矿或褐铁矿，呈赤(褐)铁矿化石英脉的形式产出。根据2020年度地表槽探和深部钻探结果，推测辛家咀金矿床的金资源量为960 kg。钻探结果显示矿体深部延伸较好，自东向西矿化有增强的趋势。

3.2 矿石特征

辛家咀金矿床中原生矿石可细分为石英脉型金矿石(图6a、b)和蚀变岩型金矿石，前者为辛家咀金矿床主要的矿石类型。石英脉型金矿石呈脉状产出，与围岩界线明显，其可单独构成金矿体，也可以与蚀变岩型金矿石共生。石英脉型金矿石在地表易被氧化成赤铁矿/褐铁矿矿石(图6a)，如样品TC09-H19，金品位高达15.4×10-6，在近地表经氧化淋滤，呈蜂窝状构造。

矿石中金属矿物以自然金、银金矿、黄铁矿、赤(褐)铁矿为主，次为黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、铁菱镁矿等，非金属矿物主要为石英、绿泥石、绢云母、方解石。矿石构造主要为蜂窝状(图6a)、浸染状(图6b)、条带状(图6c)和脉状构造(图6d)。矿物结构主要为交代残余结构(图6e)、固溶体分离结构(图6f)、自形-半自形粒状结构(图6g)、骸晶结构(图6e、h)和变草莓状结构(图6i)。其中，交代残余结构和骸晶结构分布在近地表的矿石中。

3.3 金的赋存状态

辛家咀金矿床内金主要以自然金的形式赋存在黄铁矿、赤铁矿和多金属硫化物中，部分自然金成色较低(图7a)，可能为银金矿或含银自然金。自然金(粒径2～10 μm)主要以枝杈状、麦粒状、脉状的裂隙金分布在黄铁矿裂隙中(图7d—f)；部分自然金(粒径2～8 μm)以包裹金呈不规则粒状、浑圆状的形式嵌于黄铁矿(图7a、b)或赤铁矿(图7c)中。

金物相分析在青海省地矿实验室完成，样品处理过程见王海军等[15]。分相后的各项浸取液视含量的高低，选用原子吸收光谱法或石墨炉原子吸收光谱法进行测定。物相分析结果显示，辛家咀金矿床中金以游离自然金(约占49%)和硫化物包裹金(约占33%)为主(表1)。这与显微镜下观察到的自然金以裂隙金、包裹金的形式赋存在黄铁矿中的事实相符(图7)，也与丁家林金矿床、太阳坪金矿床、董家院金矿床内金的赋存状态一致[3-4, 7, 16-18]。

表1 辛家咀金矿床金化学物相分析结果

3.4 成矿阶段划分

辛家咀金矿床中金属矿物主要为自然金(银金矿)、黄铁矿和赤(褐)铁矿，含有少量的黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、铁菱镁矿等，非金属矿物主要为石英、绿泥石、绢云母、方解石。本文基于详细的野外露头、探槽、钻孔编录以及显微镜观察，对脉体穿插关系、矿物共生组合、矿石组构进行了细致分析，最终将辛家咀金矿床的成矿作用划分为热液成矿期和表生氧化期(图8)。其中热液成矿期可细分为3个阶段：Ⅰ.石英-黄铁矿阶段(成矿早阶段)；Ⅱ.石英-方解石-自然金-多金属硫化物阶段(成矿主阶段)；Ⅲ.石英-碳酸盐阶段(成矿晚阶段)。各成矿阶段详细特征如下。

Ⅰ.石英-黄铁矿阶段：是成矿早阶段，该阶段遭受了区域脆-韧性剪切变形。石英多呈细脉状，顺板理/千枚理发育，并同围岩一起发生揉皱变形(图6c，图9b、c)，导致石英脉呈条带状、蠕虫状和波浪状分布。该期石英脉中黄铁矿粒度较细，且靠近断裂部位的立方体状黄铁矿发生了拔丝拉长变形、揉皱(图9b、c)。

Ⅱ.石英-方解石-自然金-多金属硫化物阶段：是成矿主阶段，该期脉体多以小角度切穿Ⅰ阶段脉体(图9a)。成矿主阶段脉体较粗大，宽1～1.5 m不等，呈烟灰色-灰白色，石英脉与围岩的接触部位常发育大颗粒黄铁矿(图9b)，粒径1～5 mm。黄铁矿主要呈团块状、稀疏浸染状分布(图6b、g，图9d—h)，部分呈脉状分布(图6d)。黄铁矿遭受后期脆性断裂影响，裂隙发育，呈碎裂结构(图7f)，同时与粒状闪锌矿(图9d)、方铅矿(图9d)、黄铜矿(图9e)共生，自然金多分布在黄铁矿裂隙中(图7e、f)。偶见团块状方解石发育在石英脉中(图9f、h)。

Ⅲ.石英-碳酸盐阶段：是成矿晚阶段。石英-碳酸盐脉较纯净，未见硫化物发育，同时切穿成矿早阶段(图9a)及主阶段(图9a、h)脉体。

表生氧化期：成矿作用主要发育在地表，黄铁矿和黄铜矿等原生硫化物被氧化为赤(褐)铁矿或铜蓝(图6a，图9i)等，形成交代残余(图6e、h，图7c、d)或骸晶结构。矿石经过氧化淋滤充填形成蜂窝状构造(图6a)。

4 讨 论

4.1 控矿因素

石英-黄铁矿阶段(Type Ⅰ)脉体和岩层一起发生了揉皱变形(图6c)，石英脉中黄铁矿粒度较细，且靠近断裂部位立方体状黄铁矿发生了拔丝拉长变形(图9b、c)。而在石英-方解石-自然金-多金属硫化物阶段(Type Ⅱ)石英脉与围岩接触部位发育大颗粒立方体、五角十二面体黄铁矿(图6b)，呈碎裂结构(图7f)，表明该阶段遭受了脆性断裂的影响，且金多呈树杈状、细脉状赋存在黄铁矿裂隙中。因此，本文认为辛家咀金矿床至少经历了两期构造活动，分别为早期脆-韧性剪切变形和晚期脆性断裂活动(图8)。

TC09及ZK1101中有Au品位>0.1×10-6的金矿石均产在脆-韧性剪切带的糜棱岩夹主阶段石英脉中(图10，图11)，成矿主阶段石英脉为脆性断裂控制，未发生韧性剪切变形，发育大量的粗粒自形-半自形的黄铁矿(图11c)。图11中b、d部位韧性剪切变形强烈，但未发育成矿主阶段石英脉(脆性断裂)；e、f部位发育成矿主阶段石英脉(脆性断裂)，且粗粒黄铁矿也发育，但该2处位置金矿化仍较弱(Au<0.1×10-6)。因此，本文提出辛家咀金矿床金矿化受早期脆-韧性剪切变形及后期脆性断裂双重控制，脆-韧性剪切变形和脆性断裂的叠加至关重要，只有在脆-韧性变形强且脆性断裂叠加部位才发育高品位的金矿石(图10，图11c)。脆-韧性剪切变形促使辛家咀金矿床Au、Ag、Cu、Pb和Zn等成矿金属元素发生大规模的活化迁移，后期脆性断裂的叠加导致成矿元素进一步富集[18-24]，最终形成较高品位的金矿石或矿(化)体。

4.2 矿床成因

丁家林—太阳坪—董家院金矿带发育于燕子砭—花石沟脆-韧性剪切带中，矿体的产出受丁家林—太阳坪剪切带控制(图3)。丁家林金矿床、太阳坪金矿床、董家院金矿床内石英中流体包裹体的研究结果显示，3个金矿床内成矿流体均具有中温(160～400 ℃)、低盐度(2.90%～8.68%NaCl)和低密度(0.71～0.97 g/cm3)的特征，成矿深度为4.95～8.04 km[3-4]。成矿期石英具有均一且较重的δ18OV-SMOW值(15.5‰～18.9‰)，这与造山型金矿的δ18OV-SMOW值特征一致，暗示成矿流体为变质流体[25-26]；丁家林金矿床和太阳坪金矿床中黄铁矿的δ34S值为5.7‰～10.2‰[3-4]，均一化程度高，且与围岩茂县群含铁菱镁矿斑点绢云千枚岩一致[4]，表明丁家林金矿床和太阳坪金矿床矿石中的S源自围岩(茂县群浅变质沉积岩系)。以上地质和地球化学特征表明丁家林金矿床、太阳坪金矿床、董家院金矿床均属于受脆-韧性剪切带控制的金矿床。

辛家咀金矿床位于丁家林—太阳坪—董家院金矿带的北东方向(图2)，也发育在后龙门山造山带中，大地构造背景与丁家林金矿床、太阳坪金矿床、董家院金矿床相同。4个矿床受北东向燕子砭—花石沟脆-韧性剪切带控制，金矿体均发育在该剪切带内(图3，图4)。矿床的整个成矿过程(从金元素的活化分异、含金热液的形成、含金热液的运移和金的富集成矿)都与剪切带的变形密切相关。此外，辛家咀金矿床、丁家林金矿床、太阳坪金矿床和董家院金矿床均以石英脉型金矿石为主，金以独立自然金的形式赋存在黄铁矿、石英及少量的多金属硫化物中[2-4, 6, 24]。辛家咀金矿床与丁家林金矿床、太阳坪金矿床、董家院金矿床等矿床的矿石类型、控矿构造、载金矿物、金赋存状态均相似(表2)。丁家林—太阳坪—董家院金矿带内金矿体均赋存在茂县群地层中(图3)，辛家咀金矿床矿体赋存在寒武系牛蹄塘组地层中(图4，图9，图10)，成矿对地层没有选择性。北东向FD4断裂为该成矿带内所有矿床的导矿、容矿、控矿构造，矿体均发育在脆-韧性剪切带及其次级裂隙中。韧性剪切带型金矿是一种成矿机制和控矿因素都与韧性剪切带有关的金矿床类型[27]，因此，本文初步认为辛家咀金矿床属于脆-韧性剪切带型金矿床。

表2 后龙门山造山带金矿床特征表

5 结 论

(1)辛家咀金矿床矿石包括石英脉型和蚀变岩型两类金矿石，其中石英脉型金矿石为辛家咀金矿床主要的矿石类型。金主要以裂隙金和包裹金的形式赋存在黄铁矿、石英及少量多金属硫化物中。

(2)辛家咀金矿床的成矿作用包括热液成矿期和表生氧化期，其中热液成矿期为主成矿期，可细分为3个成矿阶段：Ⅰ.石英-黄铁矿阶段，Ⅱ.石英-方解石-自然金-多金属硫化物阶段，Ⅲ.石英-碳酸盐阶段。

(3)辛家咀金矿床中金矿体主要呈含金石英脉的形式产在燕子砭—花石沟脆-韧性剪切带下盘的寒武系糜棱岩地层中。金矿化受早期脆-韧性剪切变形及后期脆性断裂的双重控制，仅在韧性变形强与脆性断裂共同发育的部位才发育高品位金矿石。综上，辛家咀金矿床属于受脆-韧性剪切带控制的金矿床。

致谢：长安大学杨兴科教授、中国地质调查局西安地质调查中心李宗会高级工程师在野外地质调查工作中给予了指导与帮助，全体项目组成员在野外工作过程中提供了协助；审稿人对文章内容质量的提升提出了诸多宝贵意见，编辑部老师对文章进行了仔细的校核，在此一并致以诚挚的谢意！