青海省都蘭縣溝里地區(qū)金礦床地質(zhì)特征及成因

馬 冬，孫國(guó)勝*，李 雪，韓 雷，張紀(jì)田，劉根驛

(1.吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院； 2.中國(guó)石油化工股份有限公司東北油氣分公司；3.華東冶金地質(zhì)勘查研究院； 4.山東省物化探勘查院)

東昆侖構(gòu)造帶是青海省乃至全國(guó)貴金屬及有色金屬礦產(chǎn)勘查重點(diǎn)、熱點(diǎn)地區(qū)之一，一直有著“金腰帶”的美譽(yù)[1]。溝里地區(qū)是東昆侖構(gòu)造帶東段重要的金礦集區(qū)，目前其內(nèi)已發(fā)現(xiàn)了果洛龍洼、阿斯哈、瓦勒尕等一系列以金為主的大、中型礦床及眾多金礦點(diǎn)[2]。前人對(duì)這些金礦床(點(diǎn))的礦床地質(zhì)特征、礦床成因和控礦因素等方面進(jìn)行了一系列研究[1,3-4]，但大多數(shù)學(xué)者是對(duì)單一礦床的具體研究，而對(duì)溝里地區(qū)金礦床整體地質(zhì)特征及成因機(jī)制缺乏系統(tǒng)總結(jié)。本文通過對(duì)溝里地區(qū)阿斯哈、果洛龍洼和瓦勒尕3個(gè)典型金礦床的礦床地質(zhì)特征、成礦地質(zhì)條件及成礦流體來源等進(jìn)行系統(tǒng)歸納研究，在對(duì)比、分析制約金礦床形成和富集主要因素的基礎(chǔ)上，探討金礦床成因和構(gòu)造背景，以期進(jìn)一步了解成礦特征，深化成礦理論，并為進(jìn)一步找礦勘探工作提供理論基礎(chǔ)。

1 研究區(qū)地質(zhì)概況

自顯生宙以來，溝里地區(qū)經(jīng)歷的大地構(gòu)造運(yùn)動(dòng)主要有2期：早古生代加里東運(yùn)動(dòng)(原特提斯演化)、晚古生代—早中生代古特提斯演化[5]。

溝里地區(qū)出露地層齊全，按形成時(shí)代由老到新依次為古元古界金水口巖群，中元古界小廟巖群和苦海雜巖，中—新元古界萬寶溝群；古生界納赤臺(tái)群牦牛山組、哈拉郭勒組、馬爾爭(zhēng)組、格曲組等；中生界洪水川組、鄂拉山組、大煤溝組等；新生界主要出露新近系上新統(tǒng)貴德群咸水河組和第四系。其中，金礦床內(nèi)出露的地層主要為古元古界金水口巖群及早古生代納赤臺(tái)群，金水口巖群包括白沙河組和小廟組，巖性以片巖、大理巖、斜長(zhǎng)角閃巖和片麻巖為主；納赤臺(tái)群巖性為灰綠色、深灰色復(fù)成分變雜砂巖、凝灰質(zhì)變砂巖、凝灰質(zhì)板巖、粉砂質(zhì)板巖與含碳泥質(zhì)板巖，夾灰綠色變玄武巖。受斷裂和巖體影響，地層出露殘缺不全，多以條帶狀和斷塊形式出現(xiàn)[6]。

溝里地區(qū)位于東昆侖構(gòu)造帶東段，昆中斷裂貫穿全區(qū)(見圖1)，金礦床多分布于昆北斷裂與昆中斷裂之間。該地區(qū)發(fā)育強(qiáng)烈的斷裂，主要為壓性或壓扭性斷裂，且構(gòu)成主干構(gòu)造，呈北西西向—近東西向展布。此外，有數(shù)量眾多的次級(jí)張性及扭性斷裂發(fā)育，走向大多為北西向和北東向，具有多期活動(dòng)的特點(diǎn)。金礦床的產(chǎn)出主要受北西向—北西西向香日德—德龍斷裂控制，特別是在該斷裂由北西向至北西西向展布的轉(zhuǎn)折部位，Au異常及金礦床分布較為集中。果洛龍洼、阿斯哈、瓦勒尕及按納格等金礦床均產(chǎn)于該斷裂轉(zhuǎn)折部位兩側(cè)[7]。

1—第三系—第四系 2—三疊系 3—二疊系中—上統(tǒng) 4—石炭系—二疊系下統(tǒng) 5—奧陶系—中—晚元古界6—金水口巖群 7—燕山期侵入巖 8—印支期侵入巖 9—華力西期侵入巖 10—加里東期侵入巖 11—斷裂 12—主要金礦體圖1 溝里地區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)簡(jiǎn)圖(據(jù)文獻(xiàn)[8-9]修改)

溝里地區(qū)出露大面積侵入巖及火山巖，巖漿活動(dòng)從元古代持續(xù)到中生代。侵入巖根據(jù)構(gòu)造-巖漿活動(dòng)的特點(diǎn)分為晉寧期、加里東期、華力西期、印支期及燕山期。其中，與成礦有關(guān)的華力西期、印支期中酸性侵入巖廣泛出露，巖石類型以花崗閃長(zhǎng)巖、正長(zhǎng)花崗巖和二長(zhǎng)花崗巖等為主[10]。

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 礦體特征

溝里地區(qū)金礦床的礦化類型以石英脈型為主，少量為蝕變巖型(見表1)。礦體大多呈脈狀和透鏡狀產(chǎn)出，其產(chǎn)狀主要由北西向—北西西向、近東西向和北東向斷裂控制，與斷裂產(chǎn)狀基本一致。果洛龍洼金礦床主要賦礦圍巖為納赤臺(tái)群千糜巖[1]，而阿斯哈金礦床與瓦勒尕金礦床的主要賦礦圍巖分別為花崗閃長(zhǎng)巖與黑云母花崗巖[11-13]。

表1 溝里地區(qū)典型金礦床地質(zhì)特征

2.2 礦石特征

溝里地區(qū)金礦床的礦石具有相似的主要金屬礦物、非金屬礦物，以及礦石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造等特征。金屬礦物主要由自然金、黃鐵礦、黃銅礦、方鉛礦及閃鋅礦等組成，非金屬礦物以石英為主，同時(shí)含有長(zhǎng)石、絹云母、綠泥石和方解石等，礦石結(jié)構(gòu)有自形粒狀結(jié)構(gòu)、填隙結(jié)構(gòu)、交代殘余結(jié)構(gòu)等，礦石構(gòu)造主要為脈狀構(gòu)造、細(xì)脈浸染狀構(gòu)造等，個(gè)別礦床可見斑雜狀構(gòu)造、晶洞構(gòu)造和角礫狀構(gòu)造等[1,11-18]。

2.3 圍巖蝕變

溝里地區(qū)金礦床圍巖蝕變十分強(qiáng)烈，主要蝕變類型包括硅化、黃鐵礦化、絹云母化、綠泥石化、碳酸鹽化等[1,11-18]。其中，金礦化與硅化、黃鐵礦化和絹云母化關(guān)系較為密切，蝕變強(qiáng)度從礦體中心向兩側(cè)逐漸減弱，并且大多受構(gòu)造控制明顯。

2.4 成礦期次

根據(jù)前人研究成果[1,11-18]，將果洛龍洼和阿斯哈金礦床成礦作用分為熱液成礦期和表生風(fēng)化淋濾富集期。其中，熱液成礦期分為石英階段、石英-多金屬硫化物階段、石英-貧硫化物階段和石英-碳酸鹽階段4個(gè)階段[1,3]。將瓦勒尕金礦床成礦作用分為熱液成礦期和表生風(fēng)化淋濾富集期。其中，熱液成礦期可分為石英階段、石英-多金屬硫化物階段、石英-毒砂階段3個(gè)階段[4,18]。根據(jù)礦脈穿插關(guān)系、礦物共生組合及礦石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造等特征，可將溝里地區(qū)金礦床成礦作用劃分為2個(gè)成礦期，即熱液成礦期和表生風(fēng)化淋濾富集期。其中，熱液成礦期是金的主要礦化期，又可細(xì)化分為4個(gè)階段：石英階段、石英-多金屬硫化物階段、石英-貧硫化物階段和石英-碳酸鹽階段。

3 成礦地質(zhì)條件

3.1 地層條件

溝里地區(qū)金礦床出露的地層主要為古元古界金水口巖群及早古生界納赤臺(tái)群。納赤臺(tái)群千糜巖是果洛龍洼金礦床的重要賦礦地層，但由于金礦床以發(fā)育脈狀礦體為主，并且均穿切地層產(chǎn)出，所以該組地層的作用主要是其內(nèi)部發(fā)育的斷裂為成礦提供了熱液運(yùn)移通道和沉淀場(chǎng)所，而并沒有為成礦提供成礦物質(zhì)；前人對(duì)金水口巖群變質(zhì)巖中Au、Ag等11種元素進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果顯示：多數(shù)樣品中Au含量低于地殼克拉克值，只有個(gè)別含有火山物質(zhì)的樣品中Au含量較高[19]，因此，金水口巖群沒有為成礦提供成礦物質(zhì)。綜合來看，地層條件并不是金礦床形成的主要因素。

3.2 巖漿巖條件

溝里地區(qū)金礦床的成礦期主要為印支晚期，該時(shí)期古特提斯洋閉合并進(jìn)入碰撞階段，但只經(jīng)歷了短暫的碰撞擠壓就進(jìn)入了伸展階段。金成礦作用在時(shí)間上與伸展環(huán)境下形成的巖漿巖耦合，說明與伸展作用相關(guān)的巖漿巖是金礦床形成的有利條件之一。溝里地區(qū)印支期中酸性侵入巖分布范圍廣，并且?guī)r石類型復(fù)雜。其中，花崗閃長(zhǎng)巖為阿斯哈金礦床的賦礦圍巖[3,12]，黑云母花崗巖為瓦勒尕金礦床的賦礦圍巖[4，18]，這些巖體為金礦床的形成提供物質(zhì)來源和熱源。

溝里地區(qū)脈巖多種多樣，在果洛龍洼金礦區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)了石英脈、輝綠巖脈和輝長(zhǎng)巖脈等[1，3]；在阿斯哈金礦區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)了煌斑巖脈和石英脈等[3,12]；在瓦勒尕金礦區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)了閃長(zhǎng)巖脈、輝長(zhǎng)巖脈和石英脈等[4，18]。這些巖脈往往是深、邊部巖體的表現(xiàn)形式，巖脈本身規(guī)模較小，難以形成較大礦床，成礦意義不大。但是，由于這些巖脈大多都充填在斷裂中，而這些斷裂也是成礦流體運(yùn)移、賦存的有利空間，因此巖脈對(duì)成礦具有一定的指示意義。

3.3 構(gòu)造條件

溝里地區(qū)已發(fā)現(xiàn)的金礦床都位于昆中斷裂派生的次級(jí)斷裂兩側(cè)，次級(jí)斷裂直接控制著巖漿巖和礦體的空間分布、產(chǎn)狀及形態(tài)，為巖漿及成礦流體提供了運(yùn)移通道和沉淀場(chǎng)所。香日德—德龍斷裂是溝里地區(qū)最主要的控礦構(gòu)造(見表2)，Au異常及金礦床的分布在該斷裂的轉(zhuǎn)折部位較為集中。果洛龍洼、瓦勒尕、阿斯哈等金礦床均產(chǎn)出于該斷裂轉(zhuǎn)折部位兩側(cè)[18，20]。

表2 溝里地區(qū)典型金礦床構(gòu)造條件

香日德—德龍斷裂決定了其兩側(cè)礦體的側(cè)伏方向，是最主要的導(dǎo)礦、控礦構(gòu)造。果洛龍洼金礦床位于香日德—德龍斷裂西側(cè)，其礦體具有明顯向東側(cè)香日德—德龍斷裂側(cè)伏的趨勢(shì)；瓦勒尕和阿斯哈金礦床位于香日德—德龍斷裂東側(cè)，其礦體具有向西側(cè)香日德—德龍斷裂側(cè)伏的趨勢(shì)。礦體側(cè)伏方向不僅說明了香日德—德龍斷裂為其控礦斷裂，也暗示了金礦床成礦流體的來源及運(yùn)移方向[18-22]。

4 成礦流體特征

溝里地區(qū)典型金礦床成礦流體特征見表3。成礦流體均以氣液兩相包裹體、富CO2三相包裹體為主，果洛龍洼和瓦勒尕金礦床有純CO2包裹體。成礦流體總體為中低溫度、中低鹽度及低密度的H2O-CO2-NaCl-CH4流體體系。同一成礦階段流體包裹體完全均一溫度、鹽度和密度變化較大，表明深部流體與淺部流體的混合。果洛龍洼、阿斯哈和瓦勒尕金礦床估算的成礦深度分別為4.77～7.65 km、8.16～9.58 km、1.40～3.90 km；位于香日德—德龍斷裂兩側(cè)的果洛龍洼、阿斯哈金礦床為中深成金礦床，而瓦勒尕金礦床屬于中淺成金礦床。

表3 溝里地區(qū)典型金礦床成礦流體特征[3-4,15]

5 金成礦物質(zhì)來源

利用成礦流體氫、氧同位素可以有效判斷成礦流體中水的來源。前人測(cè)試結(jié)果(見表4)顯示：果洛龍洼金礦床和阿斯哈金礦床δ18OH2O接近，其平均值分別為6.8 ‰、6.7 ‰，明顯高于瓦勒尕金礦床的3.8 ‰；果洛龍洼金礦床和阿斯哈金礦床δDV-SMOW平均值分別為-78.9 ‰、-79.1 ‰，明顯高于瓦勒尕金礦床的-86.3 ‰；這是由于與果洛龍洼金礦床和阿斯哈金礦床比較，瓦勒尕金礦床遠(yuǎn)離導(dǎo)礦構(gòu)造香日德—德龍斷裂，成礦深度淺，成礦流體在運(yùn)移過程中混入了更多的大氣降水(見圖2)。

表4 溝里地區(qū)典型金礦床同位素測(cè)試結(jié)果[3-4]

圖2 溝里地區(qū)金礦床成礦流體δ18OH2O-δDV-SMOW圖解(底圖據(jù)文獻(xiàn)[23]，數(shù)據(jù)來源于文獻(xiàn)[3-4])

硫同位素可以有效示蹤成礦流體中硫來源。通常認(rèn)為地幔來源δ34S值為1 ‰～2 ‰，巖漿來源δ34S值為0～5 ‰。溝里地區(qū)金礦床硫化物δ34S值(見表4)與巖漿來源δ34S值接近，指示硫主要來源于巖漿。果洛龍洼金礦床硫化物的δ34S值變化范圍較大，暗示在循環(huán)及運(yùn)移過程中有所流經(jīng)地層或者巖石中其他成因硫的加入。

利用礦石鉛同位素可以判斷金礦床金屬物質(zhì)的來源。根據(jù)前人對(duì)果洛龍洼、阿斯哈和瓦勒尕金礦床鉛同位素的測(cè)試結(jié)果，將樣品點(diǎn)投影在鉛同位素增長(zhǎng)曲線圖(見圖3)上，樣品大部分分布于地幔演化和造山帶演化線之間，且集中靠近于造山帶演化線。

圖3 溝里地區(qū)金礦床鉛同位素增長(zhǎng)曲線圖(底圖據(jù)文獻(xiàn)[24]，數(shù)據(jù)來源于文獻(xiàn)[3-4])

6 成礦時(shí)代

前人對(duì)溝里地區(qū)與成礦有關(guān)的巖體進(jìn)行了形成時(shí)代方面的測(cè)試工作，結(jié)果顯示：阿斯哈金礦床花崗斑巖鋯石U-Pb年齡為228.5 Ma±2.9 Ma[3]，閃長(zhǎng)巖鋯石U-Pb年齡為232.1 Ma±1.2 Ma，正長(zhǎng)花崗巖鋯石U-Pb年齡為231.9 Ma±1.3 Ma，成礦巖體年齡集中在228～232 Ma。前人對(duì)金礦床中的蝕變礦物或含金礦物成礦時(shí)代研究成果表明：果洛龍洼金礦床礦脈中白云母40Ar-39Ar年齡為201.8～229.3 Ma[25-26]，含金黃鐵礦Re-Os模式年齡為215 Ma[27]；阿斯哈金礦床礦體中絹云母40Ar-39Ar年齡為234.63 Ma±1.22 Ma[28]；礦化或成礦年齡為201～235 Ma，成礦巖體的年齡與成礦年齡基本吻合，均為印支晚期，并且成礦年齡表現(xiàn)出北老南新的特點(diǎn)，金成礦作用與晚三疊世構(gòu)造巖漿活動(dòng)密切相關(guān)，此時(shí)強(qiáng)烈的陸陸碰撞造山導(dǎo)致擠壓構(gòu)造機(jī)制逐漸轉(zhuǎn)向伸展作用，這對(duì)金礦床的形成十分有利。

7 礦床成因

通過對(duì)果洛龍洼、阿斯哈、瓦勒尕3個(gè)典型金礦床對(duì)比分析，認(rèn)為溝里地區(qū)金礦床為在印支晚期強(qiáng)烈的陸陸碰撞造山導(dǎo)致擠壓構(gòu)造機(jī)制逐漸轉(zhuǎn)向伸展作用的背景下，與巖漿活動(dòng)關(guān)系密切的金礦床。礦體的空間分布、產(chǎn)狀及形態(tài)嚴(yán)格受構(gòu)造控制，Au異常及金礦床主要分布在香日德—德龍斷裂的轉(zhuǎn)折部位。礦體主要賦存在花崗閃長(zhǎng)巖、石英閃長(zhǎng)巖、正長(zhǎng)花崗巖及金水口巖群變質(zhì)地層中，礦石以自形粒狀結(jié)構(gòu)和脈狀構(gòu)造、細(xì)脈浸染狀構(gòu)造為主，典型的圍巖蝕變有硅化、黃鐵礦化和絹云母化等。

金礦床成礦流體總體上為中低溫度(130.0 ℃～360.0 ℃)、中低鹽度(1.83 %～18.00 %)及低密度(0.62～1.03 g/cm3)的H2O-CO2-NaCl-CH4流體體系，并且富含CO2，根據(jù)計(jì)算成礦深度為1.40～9.58 km，屬于中深成礦床；金礦床δDV-SMOW值為-117.7 ‰～-59.6 ‰，δ18OH2O值為 2.0 ‰～9.2 ‰，多數(shù)樣品具有巖漿水的特征，少部分樣品具有巖漿水和大氣降水的特征，表明成礦流體主要來源于巖漿水，晚階段可能有大氣降水混入。金礦床形成于造山后伸展的構(gòu)造背景，具有造山型金礦床[29-30]的礦床地質(zhì)及地球化學(xué)特征，其礦床成因類型應(yīng)歸為造山型。

8 結(jié) 論

1)溝里地區(qū)金礦床的成礦期主要為印支期晚期，期間的構(gòu)造-巖漿活動(dòng)為金礦床的形成提供物質(zhì)來源、熱源及成礦流體運(yùn)移和沉淀空間。香日德—德龍斷裂是主要的導(dǎo)礦、控礦構(gòu)造，低序次北東向和北西向斷裂是最主要的容礦構(gòu)造。

2)溝里地區(qū)金礦床成礦流體總體為中低溫度、中低鹽度及低密度的H2O-CO2-NaCl-CH4流體體系，同一成礦階段流體包裹體完全均一溫度、鹽度和密度變化較大，表明成礦流體為深部流體與淺部流體的混合。

3)氫、氧、硫和鉛同位素研究結(jié)果表明，成礦流體主要來源于巖漿水，晚階段有大氣降水混入；硫等成礦物質(zhì)主要來源于巖漿，且具有殼、幔源混合的特點(diǎn)。

4)溝里地區(qū)金礦床成因類型應(yīng)為造山型。