甘肅岷縣馬塢金礦區成礦機制及找礦方向研究

穆新華，趙文川

（武警黃金部隊第二總隊，河北廊坊 065000）

1 區域成礦地質背景

馬塢金礦床位于甘肅省岷縣、禮縣、武山三縣交界處，行政區劃屬岷縣馬塢鄉管轄。大地構造位置處于秦嶺褶皺系（Ⅱ）禮縣—鎮安華力西褶皺帶（Ⅲ）之馬塢—酒店復式背斜（Ⅳ）。該區屬于岷禮金－多金屬成礦帶的西段，圍繞中川巖體群先后發現了李壩、羅壩、馬泉、金山、崖灣等金礦床（圖1）［1］，成為區內重要的金成礦集中區，這些金礦大多分布在巖體的內外接觸帶上，或分布于巖體外圍巖脈發育地段［2］。區域地層中金的背景值較高，構造活動強烈，巖漿巖發育，成礦條件優越［3］。

2 礦區地質特征

2.1 地層

礦區出露地層主要為中泥盆統舒家壩群何家店組，總體呈NWW向帶狀展布，自上而下分為4個巖性段，分布最廣且與成礦關系最為密切的是何家店組第一巖性段（D2h1）和第二巖性段（D2h2）。

何家店組第一巖性段（D2h1）：主要分布于礦區中部和中北部，為朱家山—明珠山向斜的主要組成層位，巖性以中－薄層灰巖、灰巖夾細砂巖為主，巖層傾向30°～50°（局部反傾），傾角45°～85°。

何家店組第二巖性段（D2h2）：主要分布于礦區中部和南部，巖性主要為（綠泥石）絹云母千枚巖、（斑點狀）千枚巖、板巖等，礦區南部巖層傾向210°～230°，傾角40°～72°。為礦區最主要的賦礦巖性段，已知的金礦脈主要賦存于該巖性段中。

何家店組第三巖性段（D2h3）：僅在礦區西側零星出露，巖性主要為粉砂質板巖、千枚巖，底部為厚層塊狀變中粒石英砂巖。

何家店組第四巖性段（D2h4）：主要分布于F1斷裂以北，巖性主要為斑點狀板巖、薄層灰巖、淺灰色變石英砂巖、變粉砂巖等。

2.2 構造

區內褶皺、斷裂構造較為發育，褶皺構造主要為馬塢背斜及朱家山—明珠山向斜，斷裂構造主要有F1，F3和派生的次級斷裂。

馬塢背斜位于礦區中南部（圖2），其北部為朱家山—明珠山向斜，為馬塢—酒店復背斜的組成部分，礦區成礦與馬塢背斜的關系密切。背斜由泥盆系何家店組構成，從北東至南西，地層由厚層灰巖→薄層灰巖→千枚巖→薄層灰巖→厚層灰巖依次過渡［3］，由于后期斷裂的破壞，背斜的形態殘缺不全，總體為一直立傾伏褶皺，樞紐走向NW-SE向，西翼總體傾向SW，東翼總體傾向NE。

F1和F3斷裂為礦區的主要斷裂，貫穿礦區，走向NW向（圖3）。

F1斷裂由一系列小構造組成，自礦區北部穿過，為禮縣—羅壩—鎖龍口深斷裂的分支，地形上表現為寬緩的負地形，走向320°左右，傾角65°～85°，寬80～240 m，屬壓扭性斷裂。主要發育于灰巖與千枚巖的結合部位，通過灰巖等脆性巖層時多形成斷層角礫巖；通過千枚巖等韌性巖層時巖石強烈破碎，多形成斷層泥、碎裂巖等。帶內礦化及蝕變現象明顯，在灰巖內主要發育大理巖化、褐鐵礦化，在千枚巖內主要發育方解石化、硅化及褐鐵礦化。該斷裂為礦區主要的導礦構造。

F3斷裂自礦區中部穿過，沿馬塢—酒店公路展布，發育一系列的斷層三角面，為一張性斷裂，地形上表現為負地形。該斷裂位于馬塢背斜核部，主要由斷層泥、碎裂巖組成，寬幾十米或上百米，發育黃鐵礦化、褐鐵礦化、方解石化、硅化、綠泥石化等蝕變礦化現象。在局部地段發現大量粗粒黃鐵礦，有一定的金礦化顯示，局部w（Au）達到2 ×10－6以上［2］。

2.3 巖漿巖

礦區發育閃長玢巖脈、斜云煌斑巖脈、細晶巖脈等。閃長玢巖脈、細晶巖脈規模較小，與礦化關系不大。煌斑巖脈在礦區南部地表出露較多，與金礦脈往往出現在同一空間，一般寬幾米，長幾十米，分布較為零亂，與金礦脈關系密切，巖脈周邊的礦脈厚度相對較大、金品位相對較高［2］?；桶邘r與中川巖體的稀土元素組成特征十分相似，w（∑REE）＝152.330×10－6和174.427×10－6，變化較小，說明其與中川巖體是同源的產物［4］。

圖2 馬塢背斜褶皺控礦示意圖（據趙玉鎖等修編，2009）Fig.2 Sketch showing that the gold ore is controlled by Mawu anticline

圖3 馬塢金礦區地質簡圖（據崔龍，2010）Fig.3 Geological sketch of Mawu gold ore area

2.4 圍巖蝕變

礦區圍巖蝕變以中、低溫熱液蝕變為特征，蝕變寬度不大，主要發育在與成礦熱液作用有關的斑點狀千枚巖中，蝕變強度與金礦化強度呈正相關。與成礦作用有關的蝕變主要有硅化、絹云母化，次為碳酸鹽化、綠泥石化、高嶺石化等。蝕變常沿斷裂構造呈浸染狀、脈狀進行疊加交代和充填改造原巖，并伴隨著構造活動形成了不同程度的蝕變構造角礫巖和蝕變碎裂巖。

2.5 地球物理特征

表1 馬塢金礦區極化體特征表Table 1 Characteristics of the polarized bodies in Mawu gold ore area

礦區激電聯合剖面測量結果顯示，極化體極化率、電阻率異常明顯，且寬度較大。反映出極化體內的金屬硫化物較多，硅化較強。經初步驗證，極化體一般與該區已發現的金礦脈、斷裂吻合較好，其中多數極化體是由礦脈引起（表1）［1］。

2.6 礦體特征

礦區共發現11條破碎帶，其中7條發育有一定規模的金礦脈，其走向NW向，與區域構造基本一致，沿走向及傾向具有尖滅再現、局部膨大縮小的特點，礦體呈脈狀、似板狀，局部為囊狀，礦脈厚度變化較大。根據礦體分布位置及礦化體特征，分為南、北2個礦帶：北礦帶主要為1號、7號、8號脈，傾向SW；南礦帶主要為2號、3號、4號脈，傾向NE。北礦帶礦脈總體具有厚度較小、品位相對較高，變化小、較為穩定的特點，厚度一般2～3 m，金品位w（Au）＝2×10－6～3×10－6，圈定1-1，7-1和8-1共3個礦體，獲得金資源量（334）5 565 kg。南礦帶具有規模大、品位低，礦化不穩定的特點，厚度一般5～27 m，金品位w（Au）＝0.22×10－6～0.87×10－6，個別達13×10－6。

3 礦區的地質事件序列

根據中國地質大學（北京）劉家軍教授等對岷禮成礦帶的研究成果，綜合馬塢金礦的地質特征，本區的地質事件序列共分為6期（階段）。

（1）裂谷型陸源碎屑沉積期。中泥盆世，礦區作為揚子板塊北緣的陸緣沉積體系，沉積了富硅、富碳的裂谷型陸源碎屑巖建造，形成一套碎屑－泥質濁積巖系［5］。中泥盆統舒家壩群為本區的容礦圍巖，其中金的平均豐度為2.79×10－9，比秦嶺造山帶地殼金豐度值高2～3倍［4］，其巖性滲透吸附力強，有利于后期改造疊加成礦，是金礦的主要礦源層。

（2）區域變質作用期。在伸展構造體制的水平分層剪切流變機制下，原來成層巖系發生變形－變質作用，形成一套以順層韌性剪切帶和順層掩臥褶皺為主體的固態流變構造群，并經歷強烈的遞進變形——第一期構造變形，由新生的平行面狀構造主片理（S0）和先期面理共同構成嶄新的構造地層單元，形成目前礦區普遍發育的各類片巖、板巖，即產生了一系列密集平行的破裂面——劈理。同時舒家壩群含金建造重疊增厚，巖石中的金質得到了初始富集。

（3）寬緩褶皺變形期。晚二疊世（或早三疊世）以后，在印支運動中，秦嶺板塊進入南北向擠壓的構造演化階段［6］。在這一擠壓作用的影響下，該區發生第二期構造變形，基本形成了樞紐NWW向延伸的復背斜，伴生形成區域性的F1深大斷裂，該斷裂成為礦液活動的主要通道，同時形成一些層間斷裂或與地層小角度相交的容礦斷裂［3］。

（4）韌－脆性壓性變形及巖漿侵入期。隨著擠壓作用的進一步增強，形成一系列陸內推覆及走滑剪切斷裂，主要為背斜核部的張性裂隙和兩翼的剪性裂隙與劈理，F3斷裂初具規模。與此同時伴有大規模的酸性－中酸性巖漿侵入活動，中川巖體上升侵位。巖漿及巖漿熱液上涌，帶來了大量熱源，使舒家壩群中的金和其他元素被活化，并進入熱液系統，沿著F1深大斷裂形成的有利通道向上遷移，在層間破碎帶及與之小角度相交的斷裂構造中沉淀，形成一些羽毛狀礦脈，在其交匯部位則形成較為富大的礦體［7］，此階段為主成礦期。同時根據測年結果得知，中川巖體形成時間為219～181.5 Ma，屬印支中期－燕山早期，而成礦時間為173.3～171.6 Ma，屬燕山早期［7］。

（5）后期改造脈巖侵入。在李壩及馬塢礦區，均發現巖脈切割礦體的現象［8］，說明成礦階段形成于巖脈侵入前，脈巖是主成礦階段之后的產物。燕山早期，由于印支造山期后的應力松弛，地殼由印支期的擠壓收縮狀態轉為拉張伸展狀態，巖石圈內發育大量的張性構造，在拉張構造環境下，由中川巖漿分異形成的晚期巖漿沿控礦斷裂運移上升就位于礦體中及其附近。由于同化混染導致有些巖脈含礦，而未同化混染的巖脈不含礦。地化剖面測量顯示，無脈巖分布的破碎帶中金的質量分數一般為10× 10－9～25×10－9，而有脈巖分布的破碎帶中金的質量分數則多為150×10－9～300×10－9，甚至更高［2］。說明脈巖在上升過程中伴有熱液活動，導致成礦元素的再次活化與富集，所以在脈巖附近常有金的高品位樣品出現。

（6）抬升剝蝕期。喜馬拉雅期，礦區所在區域的地殼發生強烈伸展和急劇隆升，處于全面抬升的階段［5］。由于抬升和風化剝蝕的共同作用，礦脈逐步出露地表。根據地球化學剖面測量可知，馬塢背斜北翼前緣暈元素較背斜南翼發育，說明北翼的地層在成礦之后剝蝕程度較淺；同時礦區南部的脈巖較為發育，礦區北部地表出露的脈巖較少，而坑道中脈巖較為發育也證實了北部剝蝕較淺的推論。

4 成礦機制探討

4.1 成礦過程

馬塢金礦的成礦過程主要經歷了3個階段。第一階段與區域變質作用引起的早期塑性流變作用有關：在該階段中地層普遍發生了變質，同時舒家壩組含金建造重疊增厚，金發生初始富集，即在褶皺形成前的預成礦階段。第二階段與褶皺形成及印支期中川巖體侵入有關：在該階段中地層受到自北向南的構造擠壓［9］，并發生強烈的變形，馬塢—酒泉復背斜形成；背斜的北翼由于地層被擠壓推移而使應力得到釋放，形成了相對引張的空間，而背斜的核部及南翼則受產狀的控制（產狀較陡，不易發生位移），只是受到長期的擠壓。在構造演化過程中，背斜的不同部位形成了不同類型的成礦空間：北翼為連通型成礦空間 （主由剪性結構面和碎裂巖組成），核部為連通彌漫型成礦空間（主由壓剪性結構面、糜棱巖和碎裂巖組成），南翼為屏蔽型成礦空間。根據含金流體充填律［10］，相對引張部位礦脈的形成早于相對擠壓部位的礦脈，或前者有礦，后者無礦。在燕山期，背斜的北翼發生了多次的層間錯動，形成了容礦的層間破碎蝕變帶，成礦物質進一步地活化、遷移，富集構成工業金礦體；而背斜核部及南翼地層中的成礦物質則遠遠未能達到成礦的程度。第三階段與巖漿期后的脈巖侵入有關：與中川巖體同源的燕山期煌斑巖在成礦晚期發育，沿先前形成的礦液通道（斷裂）上侵，就位于礦體分布區；脈巖的侵入一方面使地下水在循環過程中再次加熱有利于繼續萃取成礦物質保持成礦熱液中的礦質濃度，另一方面使原有斷裂構造在巖漿上侵時得到進一步的擴容，又一次提供了成礦的空間。

4.2 馬塢背斜構造對金礦體的控制

馬塢—酒泉復背斜對礦體的控制作用十分明顯：①礦區已知礦脈的產狀明顯受褶皺的控制，褶皺的產狀控制了礦脈的傾向（從北到南）由NE向→直立→SW向的變化；②礦區內賦礦地層何家店組不同巖性段的巖性組合各異，構造－礦化的形式亦不相同：第一巖性段的巖性差異較大，抗剪壓的能力不勻，同時灰巖往往形成礦液運移的屏蔽，所以在不同巖性的接觸帶、片理化帶等軟弱部位、特別是靠近灰巖的一側有利礦脈（體）的賦存（如8號、1號、7號礦脈均產于灰巖與千枚巖的接觸帶、片理化帶中）；第二巖性段巖石的物理化學性質差異較小，應力的釋放傳導均一穩定，所以在礦區南部形成了規模較大，厚達十幾到幾十米乃至上百米的破碎蝕變帶，形成低品位大厚度的2號、3號、4號脈。

5 結論

馬塢金礦區北部礦帶的1號、7號、8號礦脈產于構造較為發育，F3斷裂的產出阻斷了成礦熱液自導礦構造F1中向南部礦帶的運移通道，所以北礦帶應比南礦帶具有更大的成礦物質供給量；同時由于北礦帶存在較為明顯的巖性差異，容易形成較為集中的礦化富集區；從脈巖的分布情況看，北礦帶埋藏較南礦帶深；從礦區地球物理測量結果也可以看出，北礦帶的極化體寬度大、延伸長。因此推斷北礦帶比南礦帶有更大的找礦空間，同時礦區中部的F3斷裂由于具有較大的礦質沉淀空間，也有形成較大規模金礦脈的可能性；南礦帶由于構造活動相對較弱，容礦空間有限，比起北礦帶來成礦條件相對較差。

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