敦煌市北山金矿成矿规律分析及成矿预测

蔡国华

（甘肃省地质矿产勘查开发局第三地质矿产勘查院，甘肃 兰州 730050）

勘查区处于甘肃省敦煌市西北部荒漠丘陵区内，地处北山山脉南麓西段，一般海拔高程为1 700～2 000 m。大部分地区山势低缓，切割不深，地形支离破碎，相对高差不及百米，局部地段沟谷切割较深，山势较为陡峻，相对高差100～300 m。区内以物理风化为主，山岭光秃，基岩裸露。现代冲沟及山间盆地、山前斜坡均以洪积堆积为主，植被不发育。

通过深入研究矿床控矿因素，发现矿体空间分布主要受岩浆岩、地层岩性、褶皱构造和断裂构造联合控制，其中断裂构造是最关键的因素[1]，并预测矿区梭子山、八卦图、金滩子3个矿段成矿条件良好，最后经钻探验证获得证实。

1 区域地质概况

矿区位于北山南部褶皱带红柳复向斜西段，金滩子弧形构造的弧顶部位，北与北山中间隆起带相毗邻[2]。研究区内部的岩浆活动较为剧烈，发育了较好的断裂构造带，通过判断显示，有一定规模的岩浆热液活动和含金可能。地层出露有前长城系、奥陶系、泥盆系、石炭系下统和第四系。

矿区域构造体系隶属天山—阴山构造体系的北山南带柳园—天苍褶带西段的方山口—花牛山断裂带南部。勘查区正处于金滩子弧形构造弧顶向北凸出部位与北部东西向复杂构造带南面的挟持区，发育近东西、北东和北西及近南北向四组构造，以前者最为发育[3]。近东西向构造带控制了区内主要地层、岩体、山脉的走向和热液型矿产的分布，并构成勘查区构造的主要格架。

矿区岩浆活动强烈而频繁，侵入岩发育、分布广。以中性、酸性岩为主，基性岩较少；多呈岩基、岩株、岩枝产出，少数为岩墙；脉岩极为发育，且种类多。侵入岩在空间分布上受构造控制，沿东西向大断裂侵入。根据同位素年龄测定，岩体与地层及岩体之间相互关系，将侵入岩划分为海西早期与海西中晚期，以海西中晚期侵入岩最为发育，岩石种类多，岩性复杂。

2 矿床地质

勘查区出露地层为泥盆系中统三个井组（D2s）:主要分布在勘查区北部，研究区的地层为一向北或向北西倾斜的单斜构造，受区域构造控制，地层走向平行区域构造线方向[4]，呈北西西220°～250°方向展布，倾向北西，倾角为40°～75°，多呈岩体残留顶盖分布于岩体之中，沿走向的延伸性较差。该组地层由片理化浅灰黑色角闪石英片岩，浅灰黑色绢云石英片岩，灰绿色、灰紫色变质砂岩等组成，其中在矿区西北部梭子山至明金沟一带以片理化浅灰黑色角闪石英片岩及灰绿色、灰紫色变质砂岩为主，深部钻孔中局部地段受侵入体影响变成黑云母长英质角岩，在矿区中部八卦图至金滩子一带以浅灰黑色绢云石英片岩为主。

勘查区位于梭子山至明金沟北东向压扭型断裂带（F2）南侧附近，金滩子北近东西向压扭性弧形断裂构造带（F3）通过研究区的中部，研究区内构造带发育良好，主要以近东西向及北东东向断裂，形成数10 m宽的挤压破碎带及片理化带[5]，该带延伸了数百米乃至数千米，曾多次进行构造活动，是研究区域的主要导矿构造。延伸几百米至几千米，具多期次活动的特点，是本区主要的导矿构造。

矿区北部梭子山至明金沟一带主要以发育一组与北东向主干构造近乎垂直的近南北向，倾向北东，倾角为60°左右的张扭性裂隙，是本研究主要断裂构造带的次一级构造，断裂破碎带长140 m左右，宽3～16 m，具体走向显示由北北西向转南北向、再转北北东向，断裂沿走向及倾向的延伸性也变化较大。沿走向形态先大后小，周边复杂，划分面呈波浪状弯曲，断裂总体明显具有张性特点，沿断裂有石英脉及石英细脉或网脉导入，形态和该处断裂一致，矿化带连续分布并受其控制，蚀变在破碎带和围岩附近，对研究区的矿区起到重要的控制作用。目前发现的Au5、Au6、Au7、Au8、Au9、Au10矿体即处于该组相互平行排列的断裂构造形成的破碎蚀变带中，金矿体严格受断裂构造控制，沿走向及倾向均具膨大缩小、分支复合、尖灭再现特征。该组及近南北向或北北西向张扭性断裂具有多期次继承性活动的特点，成矿前期，硅质热液沿早期断裂侵入形成石英脉（石英单脉、石英复脉、石英网脉）及碳酸盐脉，成矿期金矿化及蚀变在继承追踪早期断裂活动的断裂控制下，沿断裂及其旁侧次级断裂裂隙发育，成矿后断裂构造的活动仍以继承沿袭早期断裂为主，局部成矿后断裂活动沿构造空间发育石英脉。同时该南北向断裂总被北西西及近北西向的一组剪切断层所切割，同时也对矿体形成了破坏作用。

矿区中部八卦图至金滩子一带主要构造已形成了一系列近东西向～北东向的压扭性断裂为主体断裂，这些断裂延伸几百米至几千米，一般形成2～3 m宽的破碎带，并具多期次活动的特点，这些断裂既控岩又容矿，是良好的导矿构造。Au1-1、Au1-2、Au2、Au4、Au11、Au12矿体所在近东西向及北东向为主干构造，性质以压为主，兼有扭性，Au3矿体所在北西向断裂为一低序次低级别的配套构造。

矿区侵入岩主要有：海西早期石英闪长岩，广泛分布于勘查区，出露面积约占基岩出露面积的70%，是含金石英脉的主要围岩，岩石为灰白色，块状构造，以中粒花岗结构为主，少数中粗粒结构，海西中期花岗闪长岩，出露比较少，仅分布在勘查区局部地段，呈岩株或岩枝状，与石英闪长岩呈侵入接触关系。其中有少数含金石英脉产出，花岗闪长岩以灰白色为主，次为浅肉红色，由斜、钾长石、石英和黑云母等矿石组成。

矿区脉岩在本区很发育，种类繁多，分布广泛，局部密集成群。主要有辉绿（玢）岩、闪长玢岩、花岗岩、花岗细晶岩、花岗斑岩、钠长斑岩和石英脉等。

矿区内热液活动较为激烈，受到上述的断裂构造控制，形成了不同规模的蚀变现象[6-9]，具体显示为黄铁矿化、碳酸盐化、绿泥石化等。

3 矿体地质

矿区矿体东西长12.7 km，南北宽5.4 km，矿化类型以构造蚀变岩型为主、石英脉型次之，勘查区西北部梭子山矿段为构造蚀变岩型金矿体，勘查区中部八卦图矿段及其西侧金滩子矿段为石英脉型金矿体。勘查区内出露大小不等石英脉80余条，规模较大者长约300～400 m，个别大者约900 m，小者几米至几十米，脉厚大多数约几厘米至几十厘米，偶有厚者约1 m。石英脉呈单脉状，展布方向为近东西向、北东向、北西向、南北向等，其中北西向、北东向和南北向三组脉体规模小、矿化弱。最为发育的主要一组含金石英脉呈近东西向分布，成群密集分布，大致平行排列。其中密集地段石英脉间距一般20～40 m，该组脉体在走向上多呈尖灭再现、分枝复合或呈透镜状。倾向大多数为南东向，沿倾向多为不连续的波浪状，倾角约30°～60°,个别石英脉近直立或倾向北西。上述石英脉大多数进行过地表揭露，有一些大的采坑为古人采矿所为，部分探坑及走向探槽为近几十年前人找矿所留。其余含金石英脉体前人均通过地表稀疏槽探工程进行过粗略评价，其中有10多条石英脉体含金，但矿化连续性差，多为单工程见矿，深部未进行工程控制，个别脉体进行了浅井揭露，但矿化较差，厚度小于最低可采厚度，工业意义不大。

矿区矿石通过肉眼观察和光、薄片标本及人工重砂样鉴定[10]，矿石由金属矿物约占2%～3%和脉石矿物约占97%～98%组成。矿石中金属矿物主要成分为：较为常见的主要有自然金、银金矿、褐铁矿、黄铁矿，少量磁铁矿、方铅矿、黄钾铁矾、赤铁矿，微量闪锌矿等。脉石矿物：主要有石英、白云母、次为长石等矿石（见表1）。矿石结构主要是粒状结构，部分为块状构造。矿石主要化学成分共同特点是SiO2含量较高，一般在53.2×102～83.91×102，与熔矿岩石褐（黄）铁矿化硅化角砾岩和褐（黄）铁矿化硅化蚀变花岗岩相近似。矿石有用组分主要为金，其次银也达到了综合利用的组分要求。矿石金品位一般为2.45×10-6～11.6×10-6，最高品位231.15×10-6。银品位一般为2.49×10-6～5.71×10-6，最高品位27.05×10-6。

表1 矿石矿物组成表

矿体绝大部分矿体裸露地表，风化剥蚀作用强烈，本区断裂构造较为发育，自然潜水面较高，标高为1 710 m，物理化学作用很强烈，矿石易于氧化，绝大部分为氧化矿石，其次为半氧化混合矿石，原生矿所占比例很少。

近矿围岩为花岗岩、石英闪长岩，直接围岩（亦即矿体顶、底板围岩）主要为蚀变花岗岩、断层角砾岩、弱蚀变石英闪长岩，其次为变砂岩、蚀变闪长玢岩和绢云石英片岩。根据前述矿体地质特征，北山金矿体在矿区中部金滩子及八卦图一带矿体基本属于薄脉型矿体，因此，所圈定的矿体内一般无夹石。

4 矿床成因及找矿标志

4.1 成矿物质来源

北山金矿属中温热液型金矿，含金石英脉中主要矿物－石英，呈粗晶状，系中深成中温条件下形成。围岩蚀变属中温、半深成相的热液蚀变－黄铁绢云岩化。

矿石中金属矿物主要是中温组合：自然金、黄铁矿等。

北山金矿热液主要来自岩浆：明舒井岩体的岩浆后期残浆热液丰富，形成广泛的面型钾交代作用；矿区内脉岩较发育，发育较多者为石英脉和辉绿岩脉。石英脉和辉绿岩脉存在互相切穿关系，说明含金石英脉的形成与基性岩脉的形成时间很接近，也说明二者可能是同源性[7]。

4.2 控矿因素

（1）海西早期石英闪长岩的成岩～侵入活动是成矿热液的起源。

（2）断裂构造分级控制金矿的分布。区域性北东向（F4）大断裂是该研究区的热液成矿的主要构造，是矿化的主要控制，通过各级构造形成储矿空间。

4.3 矿床成因

研究区内多次发生大规模火山运动，由于早期拉张作用，形成了印支期二长花岗岩和海西早期石英闪长岩及上泥盆统上岩组绢云石英片岩、变砂岩，而上述围岩是十分重要的赋矿岩，后期岩浆活动主要的方式为侵入，而这一方式恰好是重要的金矿物质来源，再后期就是通过区域构造运动，形成了一系列的断裂构造、这些断裂为含矿热液的存储提供了良好的环境，为金矿床的形成提供了重要场所。通过与围岩的交代作用，最终形成了金矿体。矿体中的热液主要来自岩浆，印支期二长花岗岩和海西早期石英闪长岩的成岩-侵入活动是成矿热液的起源，岩浆期后残浆热液丰富，形成广泛的面型钾交代作用，区域性北东向大断裂（F2）是成矿热液的导矿构造控制着金矿化的区域展布范围，断裂构造分级控制金矿的分布，形成以近东西向（F11、F12）和近南北向（F7、F7、F8、F9、F10）及北东向（F1、F2、F13、F15）等次级构造成为储矿空间控制着矿体的分布形态，断裂构造引导岩浆热液上升的同时亦引导深部物质上升、增温，沿断裂或构造破碎带贯入形成矿区内广泛发育的石英脉和辉绿岩脉体，二者之间存在互相切穿关系，说明含金石英脉的形成与基性岩脉的形成时间很接近，也说明二者可能是同源性。因此，矿床类型应属岩浆后期热液交代中温金矿床。

4.4 找矿标志

（1）区域标志。

①研究区的金丰度偏高是源于花岗岩的内外部。

②研究区域的主要构造强烈发育的同时，次级、更次级构造也垂直发育。

③研究区域东西和北西断裂构造相互交汇，最终形成储矿地带。

④中基性脉岩发育区也是研究的重点。

⑤石英脉的集中发育区。

（2）矿区内的找矿标志

①红色－褐红色、深灰色石英脉内。

②地表浅色蚀变带与石英脉复合处。

③石英脉形态复杂，追踪断裂发育地段，产状变异部位。

④断层破碎蚀变带呈狭长带状，沿走向宽窄变化部位[8]。

4.5 矿区矿化富集规律

（1）工业矿化主要赋存于近东西向发育的石英脉内及近南北向发育的断层构造破碎蚀变带内。

（2）富矿体多位于石英脉厚薄变化部位，特别是由厚变薄的部位。厚度较薄的石英脉金品位较高。

（3）含金石英脉产状陡缓变异部位，较陡部位品位较高。

（4）石英脉伴随着颜色加深，金品位和金属硫化发育较高。

（5）近南北向断裂与近东西向两组断裂构造交会部位，金品位较高，矿体厚度亦较大。

5 成矿规律及成矿预测

北山金矿成矿位置归属于东天山—北山金铅锌铜钼（铁）成矿带之柳园-平头山加里东期海西期印支期金铜镍铅锌钨（铁锰）钒、磷、铀、钾长石成矿带内[9]。

北山金矿位于北山南部褶皱带红柳复向斜西段，金滩子弧形构造的弧顶部位，成矿条件较好。区域构造呈东西向、北西向、北东向展布，岩浆活动强烈，断裂构造发育，出露地层主要为泥盆系，侵入岩多为海西早中期、印支期中酸性岩体。海西早中期石英闪长岩的成岩～侵入活动是成矿热液的起源。断裂构造分级控制金矿的分布。区域性北东向大断裂是成矿热液的导矿构造，控制金矿化的区域展布范围，近南北向及近东西向的次级构造是储矿空间，控制矿体的分布。矿床成因类型为岩浆期后中温热液型金矿床。

北山金矿矿体地质特征表明，矿体受侵入岩、构造裂隙等因素控制，成矿地层、岩性的选择无专属性。构造裂隙提供了容矿和导矿的有效空间和通道，侵入岩是提供含矿热体的主导因素。成矿早期当富含金的含矿热液沿裂隙活动时，形成各种矿化蚀变，并随着温度、压力等物理化学条件的改变而发生沉淀作用，形成金矿体。矿体多呈脉状、细脉状顺构造带产出，产出方向受东西向、北东向、南北向构造裂隙控制，形成构造蚀变岩型及石英脉型金矿石。岩体在一定程度上为矿体的形成提供了物质来源、热能及有用元素运移条件。

综合上述，从控矿断裂构造、岩浆岩、含金石英脉分析该区成矿条件良好，除目前达到详查程度的梭子山、八卦图、金滩子3个矿段以外，在勘查区东北的明金沟矿化段及勘查区东部的枯井沟一带均分布有前人采矿形成的采空区，在其深部具有进一步找矿的工作前景。地表出露的含金石英脉，北东向、南北向构造蚀变带以及已发现矿体的深部，是找矿的有利地段。北山金矿通过深部硐探、钻探工程控制，发现矿体延伸稳定，梭子山主矿体延伸大于延长，而部分矿体仅控制了1～3个中段高（段高20～40 m），所以加大深部工程控制，应具有较好的找矿前景。

6 结论

（1）在前期野外勘查的基础上，运用坑探、钻探对Au4、Au8、Au9、Au10、Au11等主要矿体进行了较系统的控制，大致查明了主矿体的空间分布、规模、形态、产状、品位及其变化。矿区矿体受侵入岩、构造裂隙等因素控制，构造裂隙提供了容矿和导矿的有效空间和通道，侵入岩是提供含矿热体的主导因素，岩体在一定程度上为矿体的形成提供了物质来源、热能及有用元素运移条件。

（2）海西早中期石英闪长岩的成岩～侵入活动是成矿热液的起源，断裂构造分级控制金矿的分布。

（3）对矿区花岗岩与金矿化的关系研究不够，对其成因、相互关系、岩石力学特征等方面了解不够，缺少物探等其他方法的佐证，有不足之处，但通过实地钻探验证，直接论证了此次找矿规律的总结具有科学性和前瞻性，对后期的地区及周边的找矿具有一定的参考作用。