甘肅兩當(dāng)湘潭子金礦床成礦模式探討

尹 剛，王 蒙

（1.甘肅地礦局第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅 天水 741020；2.甘肅地礦局第三地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅 蘭州 730000）

湘潭子金礦床位于甘肅省南部，行政隸屬甘肅省隴南市兩當(dāng)縣，所處構(gòu)造單元為秦祁昆造山系秦嶺弧盆商丹蛇綠混雜巖帶，中北秦嶺加里東、燕山期鉛鋅、金、銅、銀、銻、鉬成礦帶，葡萄園－兩當(dāng)金、鉛鋅成礦帶，太陽(yáng)寺金銀鉛鋅成礦區(qū)[1]。區(qū)域主要出露下元古代秦嶺巖群、新元古代木其灘巖組、早古生代李子園群、中泥盆世舒家壩組、晚泥盆世大草灘組，近東西向區(qū)域斷裂發(fā)育，加里東期至燕山期巖漿活動(dòng)頻繁，具備了含礦地層、控礦構(gòu)造和中酸性脈巖相伴生的良好成礦條件。

1 礦區(qū)地質(zhì)

1.1 地層

區(qū)內(nèi)出露地層主要為泥盆系大草灘組第二巖性段和新元古代木其灘巖組，走向以近東向?yàn)橹鳌４蟛轂┙M主要為一套厚度較大的濱海－陸相粗碎屑沉積巖系，分為兩個(gè)巖性層：上巖層為總體南傾的單斜構(gòu)造，主要巖性為含礫長(zhǎng)石石英砂巖、含礫粗砂巖、偶夾長(zhǎng)石石英砂巖，與北部的木其灘巖組呈斷層接觸；下巖層以寬緩的向斜和背斜構(gòu)造為特征，主要巖性有石英砂巖、紫紅色粉砂巖、紫紅色粉砂質(zhì)板巖、偶夾含礫長(zhǎng)石石英粗砂巖[2]。

木其灘巖組主要由中淺變質(zhì)的火山沉積巖系組成，總體呈近東西走向，向南傾斜，礦區(qū)僅出露二、三巖性段。三巖性段為一套陸源碎屑巖夾碳酸鹽巖建造，分為三個(gè)巖性層，其中上巖層主要為絹云石英片巖與絹云綠泥石英片巖互層、絹云綠泥片巖等，層間褶皺較為發(fā)育，為礦區(qū)重要含礦地層，Ⅲ礦帶分布于該套地層內(nèi)。二巖性段為正常沉積巖夾中酸性、酸性火山巖及碳酸鹽巖建造，主要為斜長(zhǎng)角閃片巖、黑云斜長(zhǎng)片巖、絹云綠泥鈉長(zhǎng)片巖、綠泥綠簾鈉長(zhǎng)片巖、石英巖、大理巖、變砂巖等[3]。

1.2 構(gòu)造

區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造可分為近東西向區(qū)域大斷裂、次級(jí)近東西向、北西向、北東向及近南北向斷裂。近東西向區(qū)域斷裂主要為白崖溝－潘家壩斷裂，其形成時(shí)間應(yīng)在中生代以前。次級(jí)近東西向斷裂主要發(fā)育在區(qū)域斷裂間，與其平行展布，以壓性逆斷層為主，為區(qū)內(nèi)重要的控礦斷裂，Ⅲ礦帶產(chǎn)出礦體主要賦存于該組斷裂內(nèi)，形成時(shí)間晚于區(qū)域斷裂帶。北西向和北東向斷裂是區(qū)內(nèi)最為重要的控礦斷裂，一般長(zhǎng)數(shù)百米至數(shù)千米，寬數(shù)米至數(shù)十米，以壓性逆斷層為主，傾向以西南和東南方向?yàn)橹?，多具不同程度的礦化蝕變，部分地段富集成金礦體。近南北向斷裂是規(guī)模最小、形成最晚的一組斷裂，常切割其它各組斷裂和地層，對(duì)本礦區(qū)的金礦體多具破壞作用。

1.3 巖漿巖

勘查區(qū)西側(cè)分布有天子山二長(zhǎng)花崗巖體和太白二長(zhǎng)花崗巖體，東北部有磨扇溝二長(zhǎng)花崗巖體，以天子山巖體規(guī)模最大。中酸性脈巖較為發(fā)育，主要為閃長(zhǎng)（玢）巖、石英閃長(zhǎng)（玢）巖、花崗斑巖等。脈巖寬數(shù)米至十余米，長(zhǎng)一般數(shù)十米，分布特征表現(xiàn)為北西和北東向?yàn)橹?，近東西向次之，南北向少見(jiàn)，區(qū)內(nèi)中酸性脈巖與金礦化關(guān)系較為密切。

2 礦床地質(zhì)

2.1 礦體特征

研究區(qū)圈定金礦體48條，即Ⅰ礦帶10條、Ⅱ礦帶18條、Ⅲ礦帶20條。其中以Ⅰ－1、Ⅱ－10等礦體規(guī)模較大。

Ⅰ-1礦體賦存在五坪山-祖祠廟斷裂破碎帶內(nèi)及其旁側(cè)，地表控制長(zhǎng)度415m，控制最大垂深328m，見(jiàn)礦厚度0.83m～18.20m，平均厚度6.10m，厚度變化系數(shù)59.19%，單工程礦體品位1.16-3.17×10-6，平均品位2.06×10-6，品位變化系數(shù)26.46%。脈狀，沿走向和傾向均見(jiàn)有分枝復(fù)合、膨大收縮現(xiàn)象，連續(xù)性較好，延伸較為穩(wěn)定，礦體產(chǎn)狀135°～232°∠40°～78°。礦石類型主要為構(gòu)造蝕變巖型，礦化蝕變主要為黃鐵礦化和硅化。

Ⅱ－10礦體發(fā)育于白崖溝－潘家壩區(qū)域斷裂北側(cè)的韌性剪切帶內(nèi)及其附近的盲礦體，控制礦體長(zhǎng)約610米，控制垂深535米。礦體總體產(chǎn)狀為188°～204°∠34°～76°，礦體見(jiàn)礦厚度0.69m～15.76m，平均厚度4.20m，單工程礦體品位1.00-9.10×10-6，平均品位2.05×10-6。礦體含礦巖性主要為硅化、黃鐵礦化糜棱巖和少量的構(gòu)造角礫巖，礦石總體表現(xiàn)為硅化較強(qiáng)、低硫化物、低品位的特點(diǎn)。

2.2 礦石類型及圍巖蝕變

Ⅰ礦帶多分布于含金構(gòu)造蝕變帶中，主要由含金蝕變巖型、含金石英巖型及角礫巖型礦石組成。礦石中金屬礦物以黃鐵礦為主，另含少量的黃銅礦以及極少量的閃鋅礦；脈石礦物主要為石英、絹云母，次為綠泥石、方解石和鉀長(zhǎng)石。其圍巖蝕變特征主要為黃鐵礦化、絹云母化、硅化，次要為細(xì)脈狀碳酸鹽化，遠(yuǎn)離礦體在片巖一側(cè)發(fā)育弱的綠泥綠簾石化。

Ⅱ礦帶主要由含金花崗巖、含金角礫巖及蝕變巖型礦石組成。金屬礦物主要為黃鐵礦，次為黃銅礦、閃鋅礦，脈石礦物主要為石英、鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、角閃石、絹云母、方解石。其礦體本身遭受較強(qiáng)烈蝕變，主要有堿性交代蝕變、黃鐵絹英巖化+碳酸鹽化蝕變、強(qiáng)硅化蝕變及角巖化。

Ⅲ礦帶主要的礦石類型為石英脈型礦石。金屬礦物主要為黃鐵礦，次為黃銅礦；脈石礦物主要為石英，另含少量的絹云母。蝕變較弱，兩側(cè)圍巖僅發(fā)生了小范圍的角巖化。

3 成礦期次與成礦階段

區(qū)內(nèi)Ⅰ礦帶以蝕變巖為主，并簡(jiǎn)單疊加后期的碳酸鹽脈，而Ⅲ礦帶則以厚層的石英黃鐵礦脈為主，多數(shù)為簡(jiǎn)單的十幾到二十公分的脈體，較少見(jiàn)到可以反映成礦過(guò)程脈體穿插關(guān)系。Ⅱ礦帶的成礦過(guò)程可劃分成三個(gè)階段，①堿性交代階段：此階段主要大面積的堿性交代蝕變，將地層、巖體等染成不同的斑雜狀顏色，是主成礦前過(guò)程，為成礦創(chuàng)造了條件，緊接著，在斷裂較發(fā)育，巖石較破碎的位置發(fā)育了網(wǎng)脈狀石英，及強(qiáng)硅化蝕變，局部完全蝕變成石英巖，且石英多較純凈為乳白色，不含或含少量黃鐵礦，鏡下可見(jiàn)石英主要呈渾圓狀它形，及顆粒間的細(xì)粒次生石英結(jié)構(gòu)；②石英黃鐵礦階段：此階段為主成礦階段，發(fā)育較多石英黃鐵礦細(xì)脈疊加在早起的堿性交代蝕變的巖之上，并在堿性交代基礎(chǔ)在，在細(xì)脈兩側(cè)發(fā)育不同強(qiáng)度的黃鐵絹英巖化蝕變，其發(fā)育范圍比堿性交代蝕變范圍小，但對(duì)提高礦體品位有至關(guān)重要的作用；局部石英黃鐵礦細(xì)脈疊加在早期的無(wú)礦石英脈之上，多以細(xì)脈狀或者網(wǎng)脈狀穿插早期無(wú)礦石英脈，且多受到地層中炭質(zhì)的污染，多以灰黑色為特征，局部石英黃鐵礦細(xì)脈呈黑色的網(wǎng)脈狀。③碳酸鹽階段：此階段主要現(xiàn)象為晚期的碳酸鹽脈穿插早期的無(wú)礦石英脈及石英黃鐵礦脈，碳酸鹽脈以乳白色為特征，幾乎不含黃鐵礦，廣泛發(fā)育，但都是以小細(xì)脈為主，此階段的出現(xiàn)標(biāo)志著成礦作用的結(jié)束。

4 礦床成因及成礦模式

為總結(jié)區(qū)域成礦規(guī)律，中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）曹毅等對(duì)礦區(qū)地表出露的小巖體、橫截面呈近圓形出露于鉆孔中礦化脈巖、近東西脈巖和鄰區(qū)白崖溝金礦的巖體角礫進(jìn)行了鋯石La－ICP MS U－Pb同位素年齡測(cè)試。測(cè)試結(jié)果顯示，湘潭子礦區(qū)地表出露的小巖體和鉆孔里礦化的脈巖形成于390Ma～405Ma，為加里東期的產(chǎn)物；而近東西向脈巖和（白崖溝金礦）巖體角礫形成于236Ma～242Ma，為印支期的產(chǎn)物。通過(guò)前人對(duì)區(qū)域上相關(guān)金礦成礦年齡的測(cè)試結(jié)果顯示，區(qū)內(nèi)金礦化時(shí)間應(yīng)為印支期。結(jié)合礦床地質(zhì)特征，推測(cè)湘潭子金成礦作用與印支期侵入巖相關(guān)，為印支期巖漿熱液活動(dòng)的產(chǎn)物。

湘潭子礦區(qū)印支期侵入巖兩側(cè)通常發(fā)育石英脈型礦體，同時(shí)成巖成礦年齡相近，表明湘潭子礦區(qū)金成礦作用與印支期巖漿活動(dòng)具有時(shí)空上的一致性。元素地球化學(xué)和同位素地球化學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，成礦物質(zhì)和成礦流體主要來(lái)源于印支期巖漿巖。此外，硫同位素研究顯示，從引爆角礫巖型金礦石（白崖溝金礦）→石英脈型金礦石→斑巖型金礦石→脈狀鉛鋅礦石，硫同位素逐漸減低，與侵入體相關(guān)金礦特征一致。與此同時(shí)，礦區(qū)發(fā)現(xiàn)矽卡巖型礦化，流體包裹體中出現(xiàn)含子晶高鹽度多相包裹體。以上特征均表明，湘潭子金礦是一個(gè)典型的與侵入巖相關(guān)的金礦床。

綜合以上資料，建立以下成礦模型：印支末期，區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)已從原來(lái)的擠壓逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閺埿原h(huán)境，同時(shí)早期韌性構(gòu)造也逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈裕捎趶埿原h(huán)境的轉(zhuǎn)變，深源富含成礦熱液的巖漿開(kāi)始活動(dòng)，富含成礦物質(zhì)和流體的巖漿，以巖株?duì)罨蛘呙}狀沿東西向脆性構(gòu)造及北西向構(gòu)造交匯部位侵入，當(dāng)早期韌脆性剪切帶中具有早期礦化時(shí)，疊加了后期與侵入巖有關(guān)的成礦作用；當(dāng)侵入巖侵入到較為封閉的環(huán)境時(shí)，礦化主要形成于巖體（脈）內(nèi)部及其附近的斷裂破碎帶中，巖體本身普遍礦化，形成斑巖型金礦（II號(hào)礦體）或引爆角礫巖型金礦（白崖溝金礦）；當(dāng)圍巖斷裂構(gòu)造發(fā)育、空隙度較高時(shí)，成礦熱液大部分進(jìn)入到圍巖裂隙中成礦，形成斑巖－蝕變巖型金礦床（I號(hào)礦體）或石英脈型礦體（III號(hào)礦體）。