內蒙古金廠溝梁金礦的構造特征及深部找礦預測

牛樹銀，王寶德，張建珍，馬寶軍，孫愛群，聶鳳軍，江思宏，陳超，張占升，劉福林，趙志遠

(1.石家莊經濟學院資源學院，河北石家莊050031;2.中國地質大學(北京)地球科學與資源學院，北京100083;3.中國地質科學院礦產資源研究所，北京100037;4.金廠溝梁金礦，內蒙古赤峰024327)

內蒙古金廠溝梁金礦的構造特征及深部找礦預測

牛樹銀1，2，王寶德1，張建珍1，馬寶軍1，孫愛群1，聶鳳軍3，江思宏3，陳超1，張占升4，劉福林4，趙志遠1

(1.石家莊經濟學院資源學院，河北石家莊050031;2.中國地質大學(北京)地球科學與資源學院，北京100083;3.中國地質科學院礦產資源研究所，北京100037;4.金廠溝梁金礦，內蒙古赤峰024327)

燕山運動以來，華北地臺北緣進入了典型的陸內伸展造山階段，究其成因可能與地幔熱柱活動密切相關。研究認為金廠溝梁是一較典型的幔枝構造(地幔熱柱多級演化的第三級單元)，并且是該區主要的成礦控礦構造。本文在簡述其成礦構造背景、含金礦脈主要特征的基礎上，重點探討了金廠溝梁金礦的礦體展布、成礦作用、控礦構造，進而總結了成礦規律，歸納了成礦模式。認為由于對面溝張扭性斷裂和頭道溝張扭性斷裂較大幅度的正斷下掉作用，使含礦變質巖系地塊較好地得以保存，因此，礦體縱向上具有較大的延深，甚至向深部可能由脈狀、大脈狀過渡到斷裂蝕變巖型金礦，更深部有否還存在斑巖型金銅礦值得深入研究。

成礦作用;找礦模式;找礦預測;赤峰地區

金廠溝梁金礦田位于華北地臺北緣，張家口－赤峰金礦成礦帶的東段，是東西向復雜構造帶與北北東向新華夏系的銜接復合部位(李四光，1973)。燕山期運動形成了一組北北東向斷裂，并引發了大規模的火山噴溢和大量花崗巖侵入，同時形成了大、中、小型等數十個金礦床(點)。其中，金廠溝梁金礦為大型，采礦歷史已經超過50年，且仍有很大的遠景儲量。

從區域礦床的展布特征上看，金的成礦作用對圍巖沒有明顯的選擇性，可以賦存于該區任何巖性之中，如在金廠溝梁礦田中:金廠溝梁金礦賦存于太古宇建平群變質巖系之中，二道溝金礦展布于侏羅系火山－沉積巖系中，還有不少金礦分布于不同時期的侵入巖中(褚金鎖和賈洪杰，2000;劉宗秀等，2002;王建平等，1998)(圖1)。

早在上世紀末的1992年，王建平等就對金廠溝梁金礦的構造控礦進行了詳盡的分析。本文擬從幔枝構造的視角，簡要探討金廠溝梁金礦的成礦控礦構造，進而進行礦床深部找礦預測。

1 礦區地質概況

金廠溝梁金礦床可分為西區和東區，現階段主要采礦場在西區。全區共發現大小礦脈40余條，除26號脈部分裸露外，多數礦脈被第四系所覆蓋。

1.1 賦礦圍巖特征

礦區內的賦礦圍巖為太古宇建平群小塔子溝組變質巖系。主要巖石類型為角閃斜長片麻巖、斜長角閃片麻巖、黑云斜長片麻巖以及各種混合巖化片麻巖，夾有磁鐵石英巖和斜長角閃巖。其原巖恢復為富鐵鎂質中基性火山巖及部分碎屑巖。片麻理走向近東西向，主要向南傾，局部北傾，傾角較陡，多在70°～80°左右(褚金鎖和賈洪杰，2000)。

礦區內小塔子溝組變質巖系總體含金背景值較高，一般比地殼豐度值高出2～10倍，這可能與中基性火山巖原巖含金背景值較高有關，更可能與深源成礦流體成礦作用過程中金的擴散作用有關。

1.2 主要斷裂構造

金廠溝梁礦田最明顯的構造特點是斷裂構造極其發育，幾乎所有礦脈都受斷裂控制，而后又被成礦后構造切割和改造(周乃武，2000;楊洪英等，1998)。

北北東向斷裂:代表性斷裂為頭道溝斷裂，走向30°～40°，沿走向長達5.2km，傾向北西，傾角80°左右，斷裂帶發育角礫巖、斷層泥、斷層面擦痕、階步等。局部有黑云母粗安巖脈充填。斷裂性質為張扭性，該斷裂北段從金廠溝梁金礦的東西兩區之間切過，斷層上盤的西礦區相對下降，下盤的東礦區相對抬升。此外，在西礦區也存在一些規模較小的北北東向控礦斷裂。

北東向斷裂:代表性的斷裂為西對面溝斷裂，它是一條規模較大的斷裂破碎帶，斷裂帶沿走向長達4.2km，寬200～1000m。該斷裂具有多次活動特征，早期為壓扭性斷裂，切過巖體的部位使中細粒花崗巖發生韌性剪切作用，長英質礦物明顯定向(片理化);晚期轉變為張扭性，在韌性剪切帶的基礎上疊加了韌脆性斷裂，上盤相對下降。

南北向與北西向斷裂:這兩組斷裂是在原兩組共軛剪切節理的基礎上發育而形成的菱形格子狀斷裂。一般延長 500～900m，已控制延深 300～600m，斷裂寬0.3～0.8m，無論是走向上還是傾向上多為舒緩波狀。兩組斷裂在成礦前、成礦時、成礦后均有活動。成礦前為壓扭性斷層，巖石發生破碎，為成礦提供了賦存空間;成礦后又活動形成斷層泥，可作為重要找礦標志。

1.3 巖漿活動期次

金廠溝梁金礦田巖漿活動較為復雜，對成礦影響較大的是海西晚期侵入旋回和印支期－燕山期侵入旋回。海西晚期為花崗質侵入體，規模較大，主要巖性為閃長巖、花崗閃長巖、二長花崗巖、似斑狀花崗巖、白崗質花崗巖等。印支期－燕山期巖漿活動也較為劇烈(王建平等，1998;褚金鎖和賈洪杰，2000)，并可分為不同脈動期(以下所述四次侵入巖體年齡數據均引自王建平等，1998的資料)。

第一次侵入為西臺子中粗粒似斑狀花崗巖，巖體呈巖基狀。巖石為肉紅色，似斑狀結構，斑晶以板狀、粒狀的堿性長石為主。黑云母K-Ar同位素年齡為 187.9Ma，U-Pb 同位素年齡為 196.3Ma。

第二次侵入為金廠溝梁中細粒片麻狀花崗巖，呈近東西向展布在礦區南部，長4000m，寬350～1400m，具有顯著的構造改造作用，巖石呈現出明顯的拔絲構造。鉀長石 K-Ar同位素年齡為135.36Ma。

第三次侵入為對面溝中細粒花崗閃長巖，巖體呈橢圓狀巖株，長2700m，寬2100m，侵入于西臺子巖體和金廠溝梁巖體之中。K-Ar同位素年齡為126.3Ma，U-Pb 同位素年齡為125.51Ma。

第四次侵入為對面溝中細粒斑狀花崗閃長巖體，出露面積約1km2，呈近圓形侵位于花崗閃長巖中，全巖K-Ar同位素年齡為121.5Ma。

2 典型礦脈特征

金廠溝梁金礦的所有礦脈均以沿構造裂隙貫入為特征。因此，礦脈的空間展布狀態、礦石的主要組分、結構構造、基本類型及其圍巖蝕變都能反映成礦的基本特征(圖2)。

圖2 金廠溝梁金礦區地質簡圖(據內蒙古第三地質大隊資料縮編)Fig.2 Sketch geological map of the Jinchanggouliang gold mine(after 3rdGeological Team of Inner Mongolia)

2.1 礦脈空間展布特征

金廠溝梁金礦發現并已開采的礦脈幾十條，現擇幾條典型礦脈簡要介紹。

8號脈:總體呈脈狀產出，礦體沿走向連續性較好，局部地段具有分枝復合現象，礦石類型主要為構造蝕變巖型。石英脈型少見。礦體總體走向310°，傾向南西，傾角55°～70°。平均厚度0.17m，平均品位 21.26 ×10－6。

15號脈:總體呈脈狀，局部有分支復合與舒緩波狀彎曲，礦化類型為石英脈型與蝕變巖型。石英脈常呈透鏡狀或長豆莢狀。走向近SN向，傾向東，局部地段反傾。平均厚度0.42m，平均品位19.10×10－6。礦脈南部被黑云母粗安巖所截。

26號脈:總體為脈狀產出，礦石以構造蝕變巖為主，局部為石英脈，礦體走向310°，北西段傾向北東，傾角70°～80°;東南端傾向南西，傾角80°以上;中段傾向具有明顯的傾向變化。該礦脈及其分支支脈共同構成了26號脈群。礦體厚度0.31m，平均品位 21.26 ×10－6。

35號脈:主要呈脈狀展布，局部呈透鏡狀，礦脈具有明顯的分枝復合，礦體南段走向近南北向，中段走向轉為330°，北段又轉為近南北向，傾向或東或西，傾角陡傾，一般在80°～90°，表現出平緩的S型曲面。礦體最厚處可達2m，平均厚度0.54m。礦體連續性好。平均品位13.61 ×10－6。

2.2 礦脈的形態特征

金廠溝梁金礦區礦脈形態最明顯的特征是受斷裂構造控制，礦體多呈脈狀，總體以北西向為主，沿走向往往呈“之”字型展布，推測為沿早期兩組“X”型節理發育而成，即礦脈主要沿330°、360°或330°、310°方向呈折線狀延伸。斷續延長多在幾百米至上千米(圖3)。

傾向上以70°～90°的高傾角展布，傾向北東或南西，這是高傾角礦脈的常見特征。礦脈寬度一般在20～60cm，以30～50cm較為常見。礦體形態特征多呈脈狀，沿走向多見分枝復合、合而復分的特征，也常見局部呈藕節狀脹縮相間展布。在兩組礦脈“X”型交匯處或“入”字型交匯處往往變寬，品位也多變富。

另一個明顯的特征是礦脈延深較為穩定，延深往往大于延長，表明含礦流體是沿斷裂貫入為主。此外，從上部往下部延深，具有礦脈條數變少、成礦溫度逐漸變高、壓力逐漸變大的趨勢(王建平等，1992)，盡管變化幅度不是太大，但也反映成礦流體從下往上的貫入特征。

2.3 礦石主要組分

金廠溝梁金礦床礦物達27種之多，其中硫化物占礦物總量 11%～13%。Ag、Cu、Pb、Zn、S等元素均可綜合回收利用。含金礦物有自然金、自然銀、銀金礦等礦物。

主要金屬礦物有黃鐵礦、黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦、銅礦物;其次有輝銅礦、銀黝銅礦、輝銅銻銀礦、毒砂、針鐵礦、磁鐵礦、斑銅礦、銅蘭、孔雀石、褐銅礦等金屬礦物。

脈石礦物常見有石英、絹云母、綠泥石、方解石、斜長石、閃石等。

2.4 礦石結構構造

礦石最常見結構為自形結構、半自形結構、包含結構、溶蝕－交代結構、壓碎結構、扭裂結構、碎裂結構。

圖3 金廠溝梁金礦第五中段平面圖(據王建平等1992，略修)Fig.3 The plan of the 5thlevel of the Jinchanggouliang gold deposit(after Wang et al.，1992)

礦石構造主要有塊狀構造、浸染狀構造、脈狀構造、細脈狀構造、細脈浸染狀構造、角礫狀構造、泥狀構造等。總體而言，硅化強烈且黃鐵礦、黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦等硫化物礦物較多時，含金品位也較高(圖4)。

圖4 金廠溝梁金礦主要礦石結構構造特征Fig.4 The structure and construction characteristics of the main ore types in the Jinchanggouliang gold deposit

2.5 礦石基本類型

礦石類型除氧化礦外，原生礦可分為含金多金屬硫化物石英脈型和含金蝕變巖型。含金蝕變巖型按不同蝕變礦物又可分為綠泥石蝕變巖型和絹云母化蝕變巖型。

2.6 礦體圍巖蝕變

礦體圍巖蝕變主要有硅化、絹云母化、綠泥石化、綠簾石化、黃鐵礦化、碳酸鹽化等。蝕變受斷裂構造控制明顯，多沿礦脈外圍展布，自礦脈中心至兩側外圍圍巖，蝕變強度逐漸降低，與成礦關系密切的蝕變主要為絹云母、硅化、黃鐵礦化，其次為綠泥石化、綠簾石化，碳酸鹽化為成礦后蝕變。

3 成礦作用分析與找礦預測

成礦作用是地質學家潛心研究的重要課題，近年來取得了多方面的重要進展(陳毓川等，2006;裴榮富等，2005;牛樹銀等，2006，2008，2009)，為今后成礦作用研究提供了很好的借鑒。

金廠溝梁金礦既是華北地臺北緣東段的老礦山，同時又是近幾年深部與外圍找礦進展較大的增儲礦山之一，總結其成礦作用，歸納其成礦模式，對新一輪地質找礦具有重要的指導意義。

3.1 成礦作用分析

從金廠溝梁金礦的礦區概況和典型礦脈特征可以作出如下歸納，首先，中生代以來，在金廠溝梁金礦田，甚至整個努魯兒虎幔枝構造區，曾經歷過強烈的構造巖漿活動，構造運動以海西期的擠壓體制向印支期以來的伸展體制過渡，尤其斷裂活動強烈，火山噴發和巖漿侵入也很強烈，有從中基性向中酸性轉變的演化過程。

其次，伴隨著燕山期構造運動和巖漿活動，產生了遍及大興安嶺中南段軸部的、活動相當強烈的大規模成礦作用，地幔熱柱多級演化溝通了深部含礦流體，努魯兒虎幔枝構造的形成開辟了含礦流體的遷移通道，使含礦流體得以向幔枝的有利構造部位運移、儲集;如對面溝復式巖體的侵入及由此所產生的環狀、放射狀構造(斷裂)體系，不僅提供了較好的儲礦空間，而且成為主要的成礦控礦構造，在早期業已形成的構造裂隙中充填了含礦流體，并在溫度、壓力、地球化學等條件的控制下聚集成礦。王建平等(1998)研究認為大約在126.3～121.5Ma淺成相斑狀花崗巖巖株侵位，121.71～100.02Ma在巖株周邊的放射狀－共軛斷裂中，巖漿熱液注入并形成脈狀金礦。

第三，很顯然金廠溝梁金礦成礦時具有一定的埋藏深度，在金廠溝梁金礦田偶見碲銀金礦是深源成礦的重要特征(楊洪英等，1998)。由于對面溝巖漿構造體系形成以后，特別是以對面溝巖體為中心的復式中酸性巖體的形成，使以巖體為中心的對面溝地區發生負的重力異常，巖體及其所帶動周圍的變質巖系一起發生較大規模的隆升，才使金礦得以抬升到近地表。王建平等(1998)在礦床地質和地球化學研究基礎上，對成礦過程中的構造樣式及構造應力場進行研究，采用聲發射地應力等方法建立了礦田的構造物理模型，認為礦床所在基底巖塊是從9.1km深處逐漸抬升、剝蝕浮升到近地表。

3.2 深部與外圍找礦預測

從成礦作用分析來看，金的成礦作用不僅與成礦作用時期的源－運－儲密切相關(陳毓川等，2006;夏建新等，2007;滕吉文，2003;牛樹銀等，1996)，而且與成礦時期的構造活動(李廷棟，2006;邵濟安等，1998;張履橋等，1998;Fukao et al.，1994)、與之有關的溫壓條件及其成礦期后的構造抬升緊密相關。很明顯，由于對面溝巖株的侵位，不僅在早期巖體的薄弱中心強力擠占了巖株所具有的擴容空間，同時，也使外圍巖體(地層)中發育了一系列放射狀構造和環狀構造，甚至使早期業已存在的剪切節理轉變為張扭性裂隙，成為成礦期很好的儲礦空間。

盡管以對面溝巖株為中心的斷裂體系可能是成礦流體的主要通道，但是由于成礦作用時期以對面溝巖體為中心的環狀構造中溫度壓力較高，在溫壓條件的驅動下，成礦流體還是主要趨向于對面溝巖體外圍(包括變質巖系和火山巖系、巖漿巖系)的一些構造擴容帶中成礦。

由于以對面溝巖株為中心的巖漿－變質巖系的總體抬升，會出現對面溝巖株抬升幅度大、向外圍抬升幅度逐漸減少的趨勢，即形成了中心地區剝蝕較深、向外圍剝蝕逐漸變淺的特征(圖5)。

因此，研究區成礦預測的主要依據如下:

(1)在對面溝巖株展布范圍中，盡管也有較弱的金礦化存在，但是，從成礦作用角度分析，可能沒有大的找礦潛力。

(2)對面溝巖株的南側外圍發育了較多的含金礦脈，但是，由于總體位于剝蝕中心的近側外圍，剝蝕深度較大，找礦潛力也較為有限。

圖5 金廠溝梁金礦成礦控礦模式圖Fig.5 Model showing the ore-forming processes of the Jinchanggouliang gold deposit

(3)對面溝巖株的東側外圍，發育并殘留了中生代斷陷盆地，剝蝕較淺，保留的金礦體相對較多，所以東部地區(包括遼寧二道溝金礦)等侏羅系斷陷盆地中的金礦深部尚有較大的找礦潛力。

(4)由于對面溝張扭性斷裂和頭道溝張扭性斷裂的大幅度正斷下掉作用，使含礦變質巖系地塊既被抬升到淺表，又基本得以保存，因此，礦體縱向延深較大，甚至表現出上放開下收斂、上網脈下大脈、上脈多下脈少、上品位低下變富、上金銀下金銅的變化趨勢。那么，按照這種變化趨勢，上部網脈→其次脈狀→更深部大脈→再深部有否斷裂蝕變巖型金礦?最深部有否斑巖型金銅礦?當然，如果就金廠溝梁金礦的東、西區成礦作用對比的話，西礦區要比東礦區好些，簡單理由是東區只經過對面溝張扭性斷裂的正斷下落作用，而西礦區是對面溝張扭性斷裂和頭道溝張扭性斷裂兩級正斷下落作用，相對剝蝕較淺。

從成礦系列的規律來分析，有沒有從中低溫向中高溫礦種的變化，比如 Au、Pb、Zn→Au、Ag→Au、Cu→Au、Cu、Mo→Cu、Mo 的變化趨勢，這雖然是成礦作用分析，但在深部與外圍找礦時仍然值得考慮。

上述成礦作用分析和深部與外圍找礦預測是建立在燕山晚期一次成礦作用的基礎上，如果該區是兩次甚至多期次成礦，那么預測分析的因素增多了，問題也更為復雜。這有待于進一步研究。

致謝:野外地質調查中，得到了赤峰市國土資源局有關領導和專家的熱情指導和各有關礦山工程技術人員的大力協助，在此深表感謝，同時衷心感謝審稿專家提出的寶貴指導意見。

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Structural Controls on the Jinchanggouliang Gold Deposit in Inner Mongolia and Ore Prospecting at Depth

NIU Shuyin1，2，WANG Baode1，ZHANG Jianzhen1，MA Baojun1，SUN Aiqun1，NIE Fengjun3，JIANG Sihong3，CHEN Chao1，ZHANG Zhansheng4，LIU Fulin4and ZHAO Zhiyuan1
(1.College of Resources，Shijiazhuang University of Economics，Shijiazhuang050031，Hebei，China;2.School of Earth Sciences and Resources，China University of Geosciences，Beijing100083，China;3.Institute of Mineral Resources，Chinese Academy of Geological Sciences，Beijing100037，China;4.Jinchanggouliang Gold Deposit，Chifeng024327，Inner Mongolia，China)

After the Yanshanian movement in Mesozoic，the northern margin of North China platform turned into a typical intracontinental extensional phase which may relate to mantle plume activity.A typical mantle branch existed in the Jinchanggouliang area might have controlled the ore forming processes.We argue that the dropdown of the Duimiangou and Toudaogou tenso-shear faults made the ore-bearing metamorphic block be preferably reserved.So the ore body has very promising vertical extension and likely transits from vein group or large vein to fracture-altered gold mineralization.The possibility of existence of porphyry Cu deposit at depth is worthy further investigation.

mineralization;metallogenic model;prospecting;Chifeng area

P613

A

1001-1552(2011)03-0348-007

2010－05－04;改回日期:2011－01－14

項目資助:危機礦山研究項目(20089948)、國家自然科學基金(40872137)和石家莊經濟學院科研基金(XN201031)資助。

牛樹銀(1952－)，男，教授，主要從事構造地質學與構造成礦的教學與科研工作。Email:niusy@sjzue.edu.cn