吉林省集安市葦沙河金礦床地質特征及成因初步分析

金珍花，崔圣哲，劉大偉，劉志偉，鄭義明，薄志卿

1.吉林省地質科學研究所，吉林 長春 130012；2.河南省地質礦產勘查開發(fā)局第一地質勘查院，河南 鄭州 450001

葦沙河金礦區(qū)地處吉林南部通化市集安市頭道鎮(zhèn)境內，前人工作為一金礦化點，經較為系統(tǒng)的地質普查工作，在礦區(qū)內發(fā)現(xiàn)3 條工業(yè)礦體，長度分別為80 m、300 m、450 m，厚1～0.2 m，品位一般（10～20 ）×10-6，最高達106.46×10-6，并發(fā)現(xiàn)多處礦化地段，結合地球化學及地球物理綜合研究工作，葦沙河地區(qū)具有巨大的金成礦潛力，葦沙河金礦有望成為一處工業(yè)金礦床。為了更好的開展找礦預測工作，本文對其產出環(huán)境及其地質特征進行了總結，并對金礦床類型及成因進行了探討。

1 區(qū)域地質概況

葦沙河金礦區(qū)域上屬遼河—老嶺—摩天嶺早元古宙裂谷中段。一級構造隸屬于華北地臺北緣東段，二級構造屬于遼東臺隆，三級構造屬于太子河—渾江陷褶斷束。區(qū)內以太古代陸核為基底，經古元古代陸核活代增生、新元古代—古生代陸核穩(wěn)定發(fā)展、中新生代陸核活化改造長期地質歷史發(fā)展歷程，為該區(qū)礦產資源的形成提供了優(yōu)越的地質條件[1]。

區(qū)域內地層主要為古元古代集安群和中元古代老嶺群。區(qū)域地層總體上呈NE 向展布。

集安群：該巖系主要分布于通化市以南地區(qū)，在集安市北部出露較全，以含硼、含石墨、高鋁為特征，由旋回比較清楚的火山巖、碎屑巖、碳酸鹽巖等火山沉積變質巖系組成，為裂谷早期沉積產物。經受了多期變質變形，褶皺發(fā)育，斷裂縱橫交錯，是一套復雜褶皺變質巖系。

主要巖石類型包括：集安群下段的螞蟻河組，以含硼為特征，巖石類型主要有斜長角閃巖、黑云變粒巖、透輝變粒巖、鈉長淺粒巖、電氣變粒巖、電氣石英巖、白云質大理巖、蛇紋橄欖白云質大理巖等，其同位素年齡為 2 308 Ma（U-Pb 法）。集安群中段荒岔溝組以含石墨為特征，主要巖石類型有含石墨黑云變粒巖、含石墨透閃透輝變粒巖、含石墨淺粒巖、石墨變粒巖、黑云片巖、含石墨大理巖和斜長角閃巖，其同位素年齡為 2 030 Ma（Pb-Pb法）。集安群上段大東岔組為一套以陸源碎屑堆積為主的沉積變質巖，以多硅高鋁為特征，底部以石英巖為標志，主要巖石類型有石榴黑云矽線斜長片麻巖夾變粒巖、淺粒巖、石英巖等。同位素年齡為 1 916 Ma（Rb-Sr 法）、1 893 Ma、1 866 Ma（K-Ar 法）[2-3]。

老嶺群主要出露于研究區(qū)內通化縣新農村—四方山—集安市板石溝一線以及江源縣小四平—臨江市—白山市七道溝一帶。其變質巖石類型自下而上分別為石英巖-淺（變）粒巖組合，（白云質）大理巖、二云片巖、石榴二云片巖、十字石二云片巖夾大理巖、石英巖及絹云千枚巖的巖石組合序列[4]。

區(qū)內花崗巖屬鴨綠江花崗巖帶的一部分，該巖帶整體沿鴨綠江斷裂帶呈北東向展布，省內長達200 余公里。主要巖性為黑云母花崗巖、石英二長巖、花崗巖等[5-6]。

2 礦區(qū)地質

2.1 地層

礦區(qū)內出露地層為早元古宙集安群和中元古宙老嶺群中一套古老的中淺變質巖系，自下而上為：

集安群螞蟻河組，均質混合巖夾含硼蛇紋大理巖，分布在測區(qū)東部；荒岔溝組，含墨透輝黑云變粒巖夾含墨大理巖，分布在測區(qū)東部。

老嶺群板房溝組：分布于工作區(qū)北部 ，是含金主要層位，本區(qū)出露三個巖性段。①淺粒巖、黑云鉀長變粒巖段。厚400～ 500 m，該套巖石常見鉀化，沿片理出現(xiàn)鉀長石脈。②透閃變粒巖段，分布于葦沙河近側及金廠溝一帶，呈北東向帶狀展布，厚200～ 80 m，沿帶金礦體極發(fā)育。③黑云變粒巖段，呈北東向分布。珍珠門組，分布在測區(qū)中部，呈北東向展布，由白云質大理巖組成?；ㄉ浇M，分布在測區(qū)南部及東部，主要由云母片巖及變粒巖組成。

2.2 斷裂構造

本區(qū)斷裂構造極其發(fā)育（圖1），其中北東及近南北向構造伴隨強烈基性巖漿活動，控制了區(qū)內金及有色金屬礦的分布。北西向斷裂屬晚期構造，破壞早期斷裂。

2.2.1 斷裂構造特征

北東—近南北向斷裂構造：包括F101，F(xiàn)102，F(xiàn)103，F(xiàn)104 等。其中F101 位于小葦沙河南側，走向北東35°，長大于3 km；F102，西起頭道—通化公路邊，沿北東向分布，到馬家東溝轉向近南北向構造，橫貫全區(qū)，區(qū)內長5 km，是板石溝—二道江大斷裂的南西延長部分，在本區(qū)南西段沿斷層出現(xiàn)明顯的激電異常。它是珍珠門組與板房溝組的分界線，西南段傾向南東，向東到馬家東溝一帶則傾向東，傾角60°。斷裂寬窄不等（7～12 m），發(fā)育角礫巖、斷層泥，并有輝綠巖脈貫入，顯示多次活動特征。F102 次級斷裂發(fā)育，長幾百米至1 000 m，間距幾米至幾十米不等，斷層寬0.1～0.3 m 。F103，分布測區(qū)南部及東部呈弧形狀，西部近東西向，東部在馬家東溝東為近南北向展布。它是一條橫貫全區(qū)的韌性剪切帶，顯示較強的塑性流變特征，帶內見明顯的糜棱巖化，碎斑構造發(fā)育。F104，南起樓子溝，向北東延伸至區(qū)外，傾向東及南東，傾角緩，使集安群逆沖于老嶺群之上。

北西向斷裂：稱為金廠溝斷層，切割北東向斷層。

2.2.2 斷裂控礦特征

初步研究表明，斷層是地下熱液活動的通道，也是天水加入的成礦有利地區(qū)，構造活動造成多級斷裂構造發(fā)育，成為含金熱流體運移的通道和沉淀的空間。全區(qū)90%金異常分布明顯受斷裂構造控制。

沿F102 斷裂發(fā)育強烈的黃鐵礦化、硅化、絹云母化、綠簾石化等。地表局部出現(xiàn)金礦化（品位：0.17×10-6），并伴隨基性巖漿活動，是本區(qū)一條重要的導礦及容礦構造。F102 斷裂發(fā)育次級及派生斷裂，它們控制著了礦區(qū)內礦化蝕變帶及其中金礦體的分布，多次斷裂活動控制厚大富金礦體（品位19.10×10-6，最高品位達106.46×10-6）。

2.3 侵入巖

礦區(qū)侵入巖包括元古代及古生代兩期侵入巖。

圖1 葦沙河金礦區(qū)地質圖Fig. 1 Geological map of the Weishahe gold mining area

元古代侵入巖為基性巖類，為輝長巖或輝長—輝綠巖及輝綠巖，主要分布在區(qū)域斷裂附近，與成礦沒有關系。

古生代侵入巖為石英閃長巖體，主要出露在工作區(qū)北部，侵入于老嶺群板房溝組，石英閃長巖體遭受強烈鉀長石化，鉀長石細脈明顯穿切巖體占10%～20%。巖體Au、Pb、Zn 豐度高，尤其金高達62×10-9。

3 礦床特征

3.1 礦體特征

根據(jù)礦體分布特征，金化探異常分布特點，將全區(qū)分為葦沙河和馬家東溝—金廠溝礦區(qū)。前者金異常總體沿北東向斜列式分布，后者金異常呈面形分布，二者間有北西向斷層相隔。以葦沙河地區(qū)各礦段為例說明礦體特征：

Ⅰ號礦段：位于葦沙河金礦化帶西南，受F102 斷層的次級斷裂控制。該段已發(fā)現(xiàn)3 條金礦體，由北到南編號為Ⅰ-①，Ⅰ-②和Ⅰ-③，礦體均呈北東向近平行展布，傾向北西，傾角陡。長幾十米到450 m，礦體厚度具明顯膨縮特征（圖2），品位變化大。

Ⅰ-①號礦體：分布在該礦段北西部位。礦體傾向315°，傾角80°。由TC001-3 探槽控制（尚未控制完全），控制長80 m，礦體為褐鐵礦化斷層角礫巖，寬0.2 m，金品位2.9×10-6。

Ⅰ-②號礦體：分布與礦區(qū)北部，走向北東50°，傾向320°，傾角80°，全長300 m，厚1～0.2 m，平均品位13.31×10-6，由PD1， Tc001-2等5 個工程控制。PD1 對應礦體（深48 m）為硅化斷層角礫巖，厚0.3～0.48 m，品位1.82×10-6。PD5 中礦體呈扁豆狀，最厚1.00 m，品位（11.9～19.10）×10-6，為硅化褐鐵礦化蝕變巖。

Ⅰ-③號礦體：分布在02 號礦體南東方向，兩礦體相距僅40 m，走向45°，傾向315°，傾角75°～ 85°，礦體是存在于斷層帶中的硅化褐鐵礦化蝕變巖，全長450 m，厚0.5～ 0.1 m，品位（0.42～106.46）×10-6，平均22.2×10-6，品位變化系數(shù)294%。該礦體由Tc000-2、PD1 等8 個工程控制。

Ⅱ礦段：毗鄰于Ⅰ號礦段，北東鹿場一帶，該礦段北東向斷層較發(fā)育，目前控制1 個金礦體。Ⅱ-01 號礦體，長150 m，寬0.40 m，金品位（0.24～3.54）×10-6,平 均 品 位1.30×10-6，由Tc3501、Tc3301 兩探槽所控制。

Ⅲ號礦段：出露于北部小葦沙河南岸，西鄰小葦沙河石英閃長巖體，北臨F101 北東向大斷層。目前已發(fā)現(xiàn)Ⅲ-①號金富礦體及Ⅲ-②號金礦化體。Ⅲ-①號金礦體，產于北東向片理帶中由Tc3101 等工程控制。該礦體傾向340°，傾角80°，長達80 m。平均寬0.65 m，平均品位18.53×10-6， 金最高品位達36.52×10-6。Ⅲ-02 號金礦化體，在Tc2901 中，出露寬1m 褐鐵礦化斷層角礫巖，金品位0.15×10-6。

Ⅳ號礦段：位于金廠溝南西，初步揭露在Tc1702 中見褐鐵礦化斷層角礫巖，出露寬0.3 m，金品位0.71×10-6，目前還在施工中。

Ⅴ號礦段：位于小婁子溝北西側，在Tc2101中，褐鐵礦化石英脈寬1 m，金品位13.6×10-6。

3.2 礦石成分及組構

圖2 葦沙河金礦區(qū)Ⅰ號礦段礦體分布圖Fig. 2 Distribution map of ore bodies of No.1 ore section in Weishahe gold mining area

礦石成分簡單，非金屬礦物有石英、斜長石、絹云母、鉀長石、碳酸鹽礦物，金屬礦物包括自然金、黃銅礦、黃鐵礦，氧化礦物為褐鐵礦及針鐵礦。礦石結構包括：自形—半自形他形和細?！⒓毩＝Y構，交代結構，膠狀結構。礦石構造為浸染狀構造。自然金賦存狀態(tài)包括：呈半自形粒狀分布在黃鐵礦（褐鐵礦）中，呈顯微粒狀，針狀分布在石英中，自然金呈粒狀、片狀沿巖石裂隙分布（裂隙金）；自然金呈他形粒狀分布石英晶體中。

3.3 成礦階段

按照礦物之間的穿切關系，區(qū)內金成礦階段可分3 個階段：

（1）石英-黃鐵礦階段：表現(xiàn)為少量黃鐵礦（褐鐵礦）細脈及石英細脈，金礦品位不高，一般0.n×10-6，最高達（1～ 2）×10-6。

（2）石英-多金屬硫化物階段：發(fā)育于破碎帶蝕變巖中，常形成富礦，金高達幾十×10-6，到幾百×10-6。

（3）石英-碳酸鹽階段：主要呈細脈產出，切過早階段礦物，礦化微弱。

3.4 圍巖蝕變

礦區(qū)圍巖蝕變普遍發(fā)育，主要包括硅化、絹云母化、綠泥石化、碳酸鹽化。

硅化：一般呈石英細脈，石英塊體多為灰色，晶洞發(fā)育，伴有黃鐵礦化，鏡下多呈細脈狀，團塊狀產出，粒度在0. 2 mm 左右，具多階段特征。

絹云母化 ：主要分布在石英脈外側，與硅化伴生。強烈蝕變可形成黃鐵絹英化。

綠泥石化 ：鱗片狀或葉片狀綠泥石發(fā)育于硅化帶外側。

圍巖蝕變常具有分帶特征，如Ⅰ號礦段一般蝕變分帶：內帶為強硅化（含金石英脈）+黃鐵礦化+絹云母化帶；外帶為弱硅化+絹云母化帶。

在Ⅲ號礦段，除上述蝕變類型外，還發(fā)育鉀化。

4 控礦因素及礦床成因

4.1 控礦因素

（1）地層控制條件∶葦沙河金礦礦脈均產早元古集安群及中元古老嶺群地層中。對礦體圍巖成礦元素分析結果表明，礦體圍巖淺粒巖金平均豐度為1.24×10-9，而透閃變粒巖則平均55×10-9。這一結果表明，透閃變粒巖含金豐度最高，它在板房溝組中呈北東向展布，寬百余米，橫貫全區(qū)，本區(qū)主要礦體均沿這條帶分布。因此，地層是金礦形成的重要因素之一。

（2）構造控制條件∶礦體特征表明，板房溝金礦為脈狀、透鏡狀或扁豆狀礦體，礦體及礦化蝕變帶受不同級別的斷裂構造控制，總體上受NE 向斷裂控制，這表明NE斷裂也是金礦形成的重要因素。

（3）巖漿巖條件∶礦區(qū)內發(fā)育石英閃長巖，該巖體蝕變發(fā)育，并且具有較高的金豐度值，10 個樣品平均62×10-9，表明石英閃長巖既可能為金礦形成提供熱源，同樣可能提供成礦物質，因此，區(qū)內石英閃長巖漿活動同樣是金礦形成的重要因素。

4.2 礦床成因

葦沙河金礦包括產于中元古宙地層的金礦體和產于早元古宙地層中的金礦體。這兩類金礦雖然圍巖時代不同，但直接賦礦巖系卻具有相同的特點，其原巖均為碎屑巖系。早元古宙集安群荒岔溝組含礦地層為含墨透輝變粒巖、石墨大理巖，原巖是含碳碎屑巖、碳酸鹽巖。中元古代板房溝組含礦地層為透閃變粒巖，原巖細碎屑巖。

從天山—內蒙地軸—遼東—吉南存在一個近東西向分布的受變質碎屑巖控制的金礦帶，特別是近年來，對該類型的金礦床勘查取得了重大進展，如產于中元古白云鄂博群細碎屑巖中內蒙古浩堯爾忽洞金礦規(guī)模已達超大型金礦（金148 t）[7]。這些金礦床具有共同的特點：受變質碎屑巖地層控制，礦區(qū)內發(fā)育中酸性巖漿活動，礦體呈脈狀，受斷裂控制明顯，金品位變化大，礦床規(guī)模大。這類金礦可稱為變質碎屑巖型金礦或濁積巖型金礦[8]，但一般多具有疊加改造型金礦床特征。

本區(qū)早元古宙是裂谷環(huán)境，形成含碳碎屑巖系、碳酸鹽巖系及火山巖系。其中含碳巖系中碳為有機碳經變質作用后的產物。有機碳原為水下藻類生物能吸附大量金屬元素，尤其對金吸附能力更強，殷鴻福研究[9]表明藻類對金有驚人的吸附能力，富集系數(shù)最高可達幾十萬倍，在后期變質演化中可形成大量有機流體，攜帶含金物質進入含金熱液。由于強烈拉張作用使巖石圈變薄，大量熱流進入地殼，形成變質熱流，產生了混合熱流體向地殼淺部循環(huán)，引起含礦熱流體在淺部發(fā)生沉淀成礦。同時成礦流體源源不斷的得到了下部的補充。含礦地層形成后，本區(qū)經歷了長期、多階段的構造巖漿活動，特別是中生代以來與古太平洋板塊活動有關的構造-巖漿強烈活動，對含礦地層不斷疊加改造、使成礦物質遷移并富集到有利構造部位。多次巖漿熱液活動導致金礦床的形成。

葦沙河金礦特征及控制因素表明，該金礦具有良好的成礦遠景，同時，該地區(qū)具有巨大的金成礦潛力。

5 結論

（1）葦沙河金礦產于元古代變質碎屑巖中，受NE 向斷裂構造控制，具有沉積疊加改造的特點，與華北北緣變質碎屑巖型具有類似的特點，可歸為疊加改造型金礦床。

（2）葦沙河金礦成因研究表明，該金礦具有良好的成礦遠景，同時，該地區(qū)具有巨大的金礦成礦潛力。

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