加甘灘金礦床成礦過程分析-來自巖石地球化學及金賦存狀態的證據

羅高培（甘肅省地礦局第三地質礦產勘查院，甘肅　蘭州730050）

加甘灘金礦床成礦過程分析-來自巖石地球化學及金賦存狀態的證據

羅高培
（甘肅省地礦局第三地質礦產勘查院，甘肅蘭州730050）

位于西秦嶺夏河-合作斷裂帶南側的加甘灘金礦床是近年來新發現的一個超大型金礦床。通過對加甘灘金礦礦床地質特征、礦相學和礦石化學成分分析，金礦體賦存于三疊紀隆務河組石英長石砂巖夾粉砂質板巖中，呈雁行狀、羽狀分布，圍巖蝕變強烈。礦石全分析結果顯示Fe2O3、K2O、Al2O3含量較正常沉積砂巖略高，說明含礦熱液與地層發生元素間的交代作用；微量元素中Th、U、Ta、Sr、Co、Zr、Y低于地殼均值，而Ba、Co、Ga、La、W較高，且Th/U（0.19）、Th/Sc （2.7）比值明顯低于地殼均值，說明成礦過程中可能存在富鐵鎂質物源的參與。礦石中主要金屬硫化物以黃鐵礦、毒砂為主，次為輝銻礦、少量的石墨，極少的方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦等。金礦物組成主要為自然金，很少的銀金礦。金主要為自然金，與金屬硫化物關系密切。加甘灘金礦床的成礦作用主要為熱液充填（滲濾）交代成礦，具多期性成礦的特點，不同階段熱液成礦作用的疊加，對金起到一定的富集作用。

地質特征；地球化學特征；賦存狀態；加甘灘金礦

西秦嶺造山帶位于中國大陸構造的主要地塊與造山帶聚集交接的轉換部位，受古亞洲洋、特提斯和環太平洋3大構造動力學體系三面圍限［1］，區域構造復雜，巖漿作用發育，成礦地質條件優越，礦化類型多樣，尤以金礦化最為發育，是我國最大的金成礦帶之一［2-4］。

位于西秦嶺西段的夏河—合作地區近年來的金礦床勘查工作取得重要進展，以早子溝特大型金礦床為代表的一批金礦床的相繼發現顯示出該地區具有巨大的找礦潛力［3-5］。甘肅加甘灘金礦床位于西秦嶺松潘構造結的西北部，夏河—合作—岷縣斷裂帶以南。自1997年甘肅省地礦局第三地質隊發現以來，隨著礦區內勘查工作的不斷開展，目前已圈出金礦體178條，控制金儲量達到90.35t，是西秦嶺地區繼大水、寨上、陽山、早子溝金礦床等之后，又一特大型金礦床。

1　區域地質背景

加甘灘礦區大地構造位置上位于西秦嶺造山帶西段南秦嶺構造帶三疊紀陸內裂陷盆地上，北部和南部分別以合作—岷縣大斷裂和尼日—馬熱送多逆沖斷裂為界如圖1所示。區域上由北向南依次出露二疊系、三疊系、侏羅系、白堊系、第三系及第四系，其中賦礦地層主要為下、中三疊統。區域上發育EW向褶皺和NWW向、NE向和SN向三組斷裂，斷裂以走滑平移為主，為中—淺構造層次環境下形成。區內印支—燕山期巖漿活動頻繁，沿著夏河—合作斷裂帶分布，斷裂北東部發育美武巖體、得烏魯巖體和阿米山巖體，南西部有馬九勒、雜恰勒布和華爾賽梁巖體。區域上以中低溫熱液型金、銀、銻等礦產為主，受斷裂構造嚴格控制，典型礦床有棗子溝、桑曲、索拉貢瑪、納合迪、也赫杰、南格加、早仁道金銻礦及雜恰勒布金銀礦等［6］。

2　礦床及礦體地質特征

2.1礦區地質

加甘灘金礦床位于夏河-合作區域性逆沖推覆斷裂以南，礦區總體位于納合迪南向斜的北翼。礦區出露地層為下三疊統隆務河組（Tl），巖性為長石石英砂巖、粉砂質板巖、巖屑砂巖等，金礦體賦存于長石石英變砂巖夾粉砂質板巖巖性段內。受納合迪南向斜的控制，礦區地層總體走向呈NW向（255°～280°），傾角35°～55°，表現為一單斜構造，層間褶皺及揉皺非常發育。礦區內斷裂有NWW向、EW向和NE向三組，NWW向為主干斷裂，近EW向斷裂較晚，NE向斷裂形成最晚，對早期斷裂具疊加改造作用如圖2所示。巖石呈灰白色，中粒結構，塊狀構礦物成分為長石、石英、角閃石、黑云母等。與圍巖呈侵入接觸關系，接觸帶上常見綠泥石化、絹云母化蝕變，受斷層作用影響，接觸帶內巖石破碎，且發育赤鐵礦化蝕變。

圖1　夏河—合作地區區域地質簡圖（引自劉春先等，2011）

2.2礦體特征

加甘灘礦區共圈出金礦體178條，其中Au18-2、Au19-1、Au24、Au25-1、Au26、Au27-2、Au37-1為主礦體（見表1），礦體賦存于三疊系下統隆務河組長石石英變砂巖夾粉砂質板巖巖性段內，礦體的產出嚴格受該逆沖斷裂的次級構造控制，其中NWW向的F1斷裂為最主要的控礦斷裂，嚴格控制了礦體的分布、形態和規模，金礦體（群）產出于F1斷層的破碎帶內，呈雁行狀、羽狀分布（表1）。在F1斷層及其次級斷裂的傾向、走向等斷裂產狀變化部位、斷裂帶內局部引張地段、羽狀三級斷層發育的構造應力釋放部位以及與EW向斷裂或NE向斷層交匯部位，往往是成礦最有利的地段，常形成厚度較大、品位較高的礦體。

2.3礦石特征

2.3.1礦石的礦物組成

加甘灘金礦床礦石的成因類型以浸染狀礦石為主，其次為石英—硫化物細網脈型礦石。上述兩種類型的礦石均主要為原生礦石，局部地段原生礦石出露地表遭受氧化形成少量次生礦石。浸染狀礦石的金屬礦物主要為黃鐵礦和毒砂，其次有少量輝銻礦、黝銅礦、閃鋅礦和白鐵礦，非金屬礦物主要有石英、長石、絹云母、少量方解石等。石英-硫化物細網脈型礦石的金屬礦物以黃鐵礦、毒砂和輝銻礦為主，伴有少量黝銅礦、閃鋅礦和白鐵礦等，非金屬礦物以石英和方解石為主。

2.3.2礦石組構

鏡下詳細觀察可知，礦石結構主要有粒狀結構、交代結構、膠狀結構、纖維狀結構。

粒狀晶結構：磁鐵礦和毒砂多為不規則的它形粒狀，部分磁鐵礦呈渾圓狀，而毒砂略顯長針狀，粒徑在0.02～0.1mm之間。

交代結構：黃鐵礦被灰白色的膠狀集合體褐鐵礦交代，該集合體以粒狀黃鐵礦晶形假象的形態存在，粒徑約為1.0～2.0mm。

膠狀結構：黃鐵礦強烈褐鐵礦化，晶體細小者完全被褐鐵礦的集合體交代，晶體相對粗大呈孤島狀殘留，褐鐵礦為灰白色的膠狀集合體。

纖維狀結構：主要見于氧化礦石中。針鐵礦晶體具纖維狀、針狀形態，粒徑約0.02～0.03mm。

礦石構造主要有星點浸染狀構造、塊狀構造、細脈—網脈狀構造、碎裂構造、紋層狀構造等如圖3所示。

圖3　加甘灘金礦礦石礦物特征顯微照片

2.3.4礦石化學成分

加甘灘金礦幢的礦石化學組成如見表2～表4。光譜分析結果顯示 （表2），礦石中Ag、Pb、Zn、Cu、Mn、Sb含量較低，僅As含量較高，平均為0.24%。礦石多元素分析顯示了相同的結果（表4），Au品位變化較大，而Ag、Cu、Pb、Zn未顯示出與Au元素有相關性；As含量較高，均值0.68%；C含量較高，均值2.38%，不利于金的綜合回收利用；S、Sb僅個別樣品中含量高。

礦石全分析結果顯示 （表 3），SiO2含量為57.42%，說明金的富集成礦與硅化作用關系密切；Fe2O3、K2O、Al2O3含量較正常沉積砂巖略高，說明含礦熱液與地層發生元素間的交代作用；微量元素中Th、U、Ta、Sr、Co、Zr、Y低于地殼均值，而Ba、Co、Ga、La、W較高，且Th/U（0.19）、Th/Sc（2.7）比值明顯低于地殼均值。說明成礦過程中可能存在富鐵鎂質物源的參與［7］。

加甘灘金礦（化）體賦存于三疊紀隆務河組石英長石砂巖夾粉砂質板巖中，該碎屑巖巖石能干性較強，易于碎裂而形成較為密集的節理、裂隙，有利于熱液的滲透交代作用。巖礦石全分析顯示成礦熱液中主要帶入的組分有 K2O、H2O、CaO、S、Fe、Au、Ag、As、Sb等，微量元素的特征反映出成礦過程中有富鐵鎂物質源的帶入，表明成礦物質來源具有深源特征。

表2　加甘灘金礦巖礦石光譜分析結果表

表3　加甘灘金礦礦石全分析結果表

表4　加甘灘金礦礦石多元素分析結果表

2.4金的賦存狀態

對原生礦石的金礦物特征及賦存狀態研究表明，金在礦石中主要以不可見金的形式分布在金屬硫化物中，這種形式的金僅能通過化學溶解法進行檢測，但光學顯微鏡下無法觀測。不可見金約占73.28%（表5），經對光片高倍鏡下檢測加甘灘金礦礦石中金礦物較為稀少，主要為自然金，很少的銀金礦，以微細粒包裹金、粒間金和裂隙金形式，鑲嵌在脈石中、金屬礦物與脈石粒間、脈石微裂隙中等。金礦物在礦石中的粒度微細，小于0.01mm占89.11%。

3　礦床成礦過程

加甘灘金礦產于索拉貢瑪—格里那逆沖斷裂下盤，該斷裂為成礦熱液運移提供了良好通道，而斷裂旁側的次級斷裂則控制了礦體的就位。礦區的NNW向斷裂嚴格控制了礦體的分布、形態、規模，是本礦區重要的控礦和容礦構造。此外，在其傾向上由陡變緩部位、羽狀次級斷層發育地段及與NW、賦礦圍巖中的石英長石砂巖和粉砂質板巖之NE向斷裂疊加復合部位，往往形成厚度較大、品位較高的礦體。

表5　金礦物賦存狀態測量結果

賦礦圍巖中的石英長石砂巖和粉砂質板巖之間存在較大的能干性差異，使圍巖極易破裂形成構造角礫巖，巖石能干性較強的石英長石砂巖往往破碎成剛性角礫，而能干性較弱的粉砂質板巖則發生塑性變形并包絡砂巖角礫。這些構造角礫巖中，特別是塑性變形的粉砂質板巖條帶中，形成了密集的劈理和裂隙，有利于熱液的滲透交代作用。而斷裂的多期次活動造成的多期次角礫巖化、碎裂巖化和弱片理巖化，保證了控礦斷裂內成礦流體的持續流動，有利于富集成礦。

對加甘灘金礦床的成礦過程大致分析如下：在印支期花崗質巖漿上侵過程中，巖漿逐漸冷卻，釋放出大量富含Au、As、S等成礦元素的巖漿期后熱液，并沿著構造破碎帶朝向壓力較小的淺部空間運移。含礦熱液進入靠近地表的淺部構造破碎帶的裂隙之后，由于壓力減小、溫度降低和圍巖條件改變造成的pH、fO2、Eh值變化而引起礦質飽和沉淀。早期階段熱液溫度相對較高，圍巖孔隙度良好，形成了強烈的浸染狀黃鐵礦、毒砂礦化和隱晶質硅化、絹云母化蝕變。隨著成礦溫度進一步降低和圍巖空隙度的降低，晚期階段，富含SiO2的含礦熱液局限在少數構造裂隙內，主要形成石英-多金屬脈以及無礦石英—方解石脈等。

4　結論

1）加甘灘金礦床中礦石礦物主要有黃鐵礦、褐鐵礦、輝銻礦、磁鐵礦、毒砂、赤鐵礦。礦石結構包括粒狀晶結構、交代結構、膠狀結構、纖維狀結構。礦石構造主要有星點浸染狀構造、塊狀構造、細脈—網脈狀構造、碎裂構造、紋層狀構造等。

2）金礦物組成主要為自然金，很少的銀金礦，礦石工藝類型為貧硫化物微細粒浸染型含金礦石。金與金屬硫化物關系密切，占73.28%，單體裸露金占7.49%，脈石中金占17.68%。

3）礦區主要找礦標志有區域性NW向斷裂破碎帶控制的次一級斷裂破碎帶、褐鐵礦化、黃鐵礦化、赤鐵礦化、硅化、碳酸鹽化、輝銻礦化等蝕變組合和Au、As、Hg、Sb的元素組合。

［1］ZhangGuowei，DongYunpeng，LaiShaocong，etal. 2004，MianluetectoniczoneandMianluesuture zoneonsouthernmarginofQinling-Dabie orogenicbelt.ScienceinChina，Ser.D，47（4）：300-316.

［2］李先梓，嚴陣，盧欣祥，秦嶺-大別山花崗巖［M］.北京：地質出版社，1993：1-128.

［3］ 姚書振，丁振舉，周宗貴，等.秦嶺造山帶金屬成礦系統［J］.地球科學，2002，27（5）：599-604.

［4］ 盧欣祥，尉向東，丁在平，等.小秦嶺—熊耳山地區金礦的成礦流體特征［J］.礦床地質，2003，22：377-384.

［5］陳衍景，張靜，張復新，等.西秦嶺地區卡林—類卡林型金礦床及其成礦時間、構造背景和模式［J］.地質論評，2004，50（2）：134-152.

［6］柳生祥，陳耀宇，劉強，雒曉剛.？甘肅夏河—合作金礦密集區控礦因素及資源潛力分析［J］.礦床地質，2012，31：757-758.

［7］于炳松，裘愉卓.貴州地區新元古代—三疊紀沉積巖中稀土元素地球化學特征與地殼演化［J］.現代地質，1998，02：24-30.

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