河北水泉溝金礦地質(zhì)特征及成礦機理研究

劉春來

（河北省地礦局第二地質(zhì)大隊，河北 唐山 063000）

河北水泉溝金礦礦區(qū)處于冀西北崇禮縣，地處內(nèi)蒙地軸和燕遼沉降帶的交匯部位，而該礦區(qū)距離大斷裂帶約10km，同時處于侵位在太古代桑干群片麻巖和堿性正長巖的內(nèi)外接觸帶上[1]。且該礦床屬于堿性雜巖體接觸帶的超大型熱液金礦床，且賦礦圍巖較多。相關(guān)研究中認為，地區(qū)的巖體最早不屬于太古宙區(qū)域性的混合演化淺粒巖套。而目前在對河北水泉溝金礦礦區(qū)的地質(zhì)勘察不足，且對地區(qū)的資源量缺乏確定，導(dǎo)致影響進一步的開采和后續(xù)的找礦。相關(guān)研究雖對河北水泉溝金礦礦區(qū)的巖體進行了U-Pb測定，但對巖體的成因不同認識方向較多，因此需要對河北水泉溝金礦礦區(qū)的地質(zhì)特征進行深入研究，并基于此來對地區(qū)的成礦機理進行分析研究。

1 河北水泉溝金礦地質(zhì)特征

1.1 區(qū)域地層

在河北水泉溝金礦礦區(qū)中，太古宇以及早元古代變質(zhì)巖系廣泛分布。在中元古代時期，沉積巖系僅露于工作區(qū)的東南部，在太古宇時期，該河北水泉溝金礦礦區(qū)從赤城深斷裂為界，在河北水泉溝金礦礦區(qū)中南部地層屬于太古界桑干群，屬麻粒巖相的高級變質(zhì)巖系[2]。而根據(jù)對河北水泉溝金礦礦區(qū)的地質(zhì)調(diào)查，將河北水泉溝金礦礦區(qū)地區(qū)的桑干群從下自上劃分為4組。第一組為水樁組，該組別區(qū)域的地層構(gòu)成主要為麻巖類巖石，榴石角閃斜長片麻巖，而混合巖化普遍發(fā)育為條帶狀、條痕狀混合巖。第二組為澗溝河組，該地區(qū)的巖體呈帶狀分布正長巖體的南北兩側(cè)，下部巖石構(gòu)成為斜長角閃巖，透輝角閃片麻巖，上部構(gòu)成為磁鐵石英巖。在艾家溝組中，主要巖性為榴石斜長角閃巖，石墨斜長變粒巖和大理巖。根據(jù)變質(zhì)巖石的組合，以及同位素年齡等原因，在河北水泉溝金礦礦區(qū)的桑干群基本上，翼東地區(qū)的遷西群相當(dāng)，均屬于中太古代或中、早太古代的古老地體。而在河北水泉溝金礦礦區(qū)地區(qū)的元古宇時期，在地區(qū)的深斷裂帶的北部，成帶狀出露，且該地層呈優(yōu)地槽火山沉積建造，下部主要為火山碎屑沉積夾中的基性火山巖，從上逐漸變?yōu)榛鹕疥懴喑练e夾中性、中酸性火山巖，頂部則為動蕩環(huán)境下出現(xiàn)的淺海相海灘砂以及泥質(zhì)和碳酸鹽質(zhì)沉積。而在中生代侏羅紀時期，河北水泉溝金礦礦區(qū)受到燕山運動的影響，導(dǎo)致該地區(qū)出現(xiàn)了斷陷盆地，同時也導(dǎo)致了陸相碎屑巖和火山巖沉積，在該地區(qū)的下花園組，巖性為石英巖和粗砂巖，而該地區(qū)在新生界中，發(fā)育主要分布在河谷和山地地區(qū)，其中上更新統(tǒng)坡積層以及全新統(tǒng)殘坡積層。

1.2 蝕變帶特征

在北水泉溝金礦礦區(qū)中主要中低溫?zé)嵋撼梢虻暮鹗⒚}型為破碎蝕變巖性礦床，在該礦床中存在2條含金蝕變帶。其中一號蝕變帶走向20o，傾向數(shù)值為285o～ 290o，蝕變帶傾角為50o左右，其中在該蝕變帶上存在碳酸鹽礦物與石英脈，蝕變情況存在硅化、碳酸鹽化、且有被擠壓的斷腸狀以及碎塊狀。在二號蝕變帶中，該蝕變帶的走向為45o左右，蝕變帶的傾向角在315o左右，傾角在40o左右，該蝕變帶上存在碳酸礦物、石英細脈、粘土礦物等，蝕變呈鉀化、綠泥石化。且在二號蝕變帶中，表面褐鐵礦化較強，在蝕變帶深處黃鐵礦化較多，也存在方鉛礦化。

1.3 地區(qū)巖漿巖

在河北水泉溝金礦礦區(qū)中，沿著赤城東西向的構(gòu)造巖漿帶橫貫全區(qū)域，而在該地區(qū)的巖漿活動分為5期，在太古宇時期，侵入巖侵入在河北水泉溝金礦礦區(qū)中的桑干群變質(zhì)巖系，而在古元古代時期，侵入巖主要在鎮(zhèn)寧堡出露，并呈現(xiàn)小型超基性巖群，并在該地區(qū)形成溫泉巨斑狀花崗巖，并且溫泉巨斑狀花崗巖在該地區(qū)以巖株的形式產(chǎn)出，并與該地區(qū)的桑干群成侵入相互接觸，而溫泉巨斑花崗巖的基質(zhì)為全晶質(zhì)，并且?guī)r體內(nèi)部發(fā)現(xiàn)少量黑云母與角閃石，邊緣為不等粒狀。而在該地區(qū)的中元古代侵入巖中，巖性呈透輝巖，礦物成分主要為透輝石以及少量的普通輝石以及磁鐵礦，在巖體的北側(cè)，和海西期的水泉溝巖體接觸，河北水泉溝金礦礦區(qū)南側(cè)的桑干群艾家溝組斷層也與中元古代侵入巖基礎(chǔ)。而在燕山期時，分為兩次侵入。在河北水泉溝金礦礦區(qū)的巖漿巖發(fā)育中，除了上述的巖漿巖情況，還存在谷嘴子巨斑狀花崗巖，谷嘴子巨斑狀花崗巖的分布主要在谷嘴子一帶，且?guī)r石呈巨斑狀結(jié)構(gòu)，其中條紋長石為主，谷嘴子巨斑狀花崗巖中還發(fā)現(xiàn)少量石英，且長石斑晶較大。經(jīng)過設(shè)備觀測，在谷嘴子巨斑狀花崗巖中存在的石英顆粒均較小，且基質(zhì)中長石和石英為主，根據(jù)使用全巖Rb-Sr、K-Ar測年結(jié)果為154Ma～187Ma，因此該花崗巖屬于印支期花崗巖。

1.4 礦石主要特征

在河北水泉溝金礦礦區(qū)中，礦脈分布呈脈帶、脈群的組合形式出現(xiàn)，其中在河北水泉溝金礦礦區(qū)上部，存在石英脈型礦石。礦物主要構(gòu)成為自然金、石英，并且在其中還含有較微量的方鉛礦以及閃鋅礦，其中石英呈塊狀，且顆粒較大，并且存在兩種石英脈[3]。第一種為乳白色石英，該石英經(jīng)過測年發(fā)現(xiàn)形成時間較早。并且在該石英脈中含金量較低，但其他金屬礦物較少。另一種為煙灰色石英脈，該石英脈對比乳白色石英脈，形成時間更晚，且含金量更高，而且該石英脈中發(fā)現(xiàn)多種金屬礦物。而在河北水泉溝金礦礦區(qū)下部，礦石呈現(xiàn)為鉀硅化蝕變巖型，其中鉀長石大面積發(fā)育，顏色為淺肉紅色，且在該區(qū)域中，石英均出現(xiàn)了硅化現(xiàn)象，該區(qū)域中的金品位較低。為了能夠更充分的對河北水泉溝金礦礦區(qū)的礦床地質(zhì)特征進行研究對該地區(qū)的石英脈進行了取樣，取樣類型和位置如下所示。

表1 包裹體采樣位置表

在河北水泉溝金礦礦區(qū)中的礦石礦物主要以石英以及長石類礦物為主，占總礦石的總量69.75%～98.73%。其中含硫量較少，屬于貧硫礦物。而在河北水泉溝金礦礦區(qū)中，自然金較為常見，顏色為金黃色，且以不規(guī)則的顆粒狀分布石英脈中，且與方鉛礦并生，河北水泉溝金礦礦區(qū)中產(chǎn)出的自然金，金顆粒結(jié)晶較好，并以立方體鑲嵌在石英脈中。而礦石的結(jié)構(gòu)以自形、半自形晶結(jié)構(gòu)較為常見，且顆粒較大，主要以立方體和五角十二面體為主。而其中方鉛礦和自然金等金屬礦物，呈他形顆粒狀，且分布于河北水泉溝金礦礦區(qū)中的石英脈以及鉀硅化蝕變巖中，且礦物顆粒較為明顯。而在河北水泉溝金礦礦區(qū)中的礦石里，交代殘余結(jié)構(gòu)較為明顯，因地區(qū)的礦石顆粒在蝕變作用下，導(dǎo)致河北水泉溝金礦礦區(qū)地區(qū)的綠泥石出現(xiàn)了不規(guī)則狀交代，演變?yōu)榻淮鷼堄嘟Y(jié)構(gòu)。

2 河北水泉溝金礦礦區(qū)成礦機理研究

2.1 成礦構(gòu)造背景

根據(jù)上述地質(zhì)特征可以推斷出，河北水泉溝金礦礦區(qū)在早中生代時期曾發(fā)生過動力學(xué)轉(zhuǎn)折。在動力學(xué)的機制下，該地區(qū)的板塊間的運動主要為陸內(nèi)構(gòu)造過程為主。其中的巖漿的作用在運動中由弱變強，其中巖漿作用在燕山期到達高峰。由于考慮到河北水泉溝金礦礦區(qū)的金礦可能受到深部作用的直接影響，而地區(qū)巖石圈根據(jù)相關(guān)研究也說明處理快速減薄的情況，說明地區(qū)的地殼受大規(guī)模重熔而且出現(xiàn)強烈的巖漿活動，同時使河北水泉溝金礦礦區(qū)地區(qū)的成金礦元素活化，保證了成礦的條件。

2.2 礦床成因

從礦物的組合中，地區(qū)的圍巖蝕變多以鉀長石和鉀化蝕變以及黃鐵礦化，并具有鉀長石化，在河北水泉溝金礦礦區(qū)周圍的蝕變巖中，鉀化現(xiàn)象在整條破碎帶上均有出現(xiàn)，同時存在相對較弱的熱液蝕變帶。而地區(qū)的正場巖雜巖中的同位素也說明地區(qū)的成礦物質(zhì)來自與長巖雜巖體，同時也有成礦熱液中也有大氣降水為主的熱液。基于此，畫出河北水泉溝金礦礦區(qū)礦床成礦模式圖。

圖1 華力西期成礦模式圖

在成礦源巖為正長巖雜巖體與太古宙變質(zhì)巖中提供成礦物質(zhì)，同時在中生代中巖石圈受到減薄作用，同時導(dǎo)致地區(qū)的地幔物質(zhì)商用同時引起殼幔的相互作用以及花崗質(zhì)的巖漿侵位，并在燕山期的活化的熱液運移以及金礦定位。而在華力西期，如圖1所示，在強烈的區(qū)域殼幔在深源流體在巖漿熱液中通過大氣降水的對流循環(huán)，保證了河北水泉溝金礦礦區(qū)中的成礦源巖，受到交代淋濾與改造，同時在成礦源巖中的成礦元素被瀝出，并形成包含富堿以及硅的含金的成礦溶液。同時含金成礦熱液在地殼活動時同周圍圍巖間的物質(zhì)出現(xiàn)鉀化現(xiàn)象，且由于地區(qū)成礦熱液沿斷裂系統(tǒng)的一步上升溫度和壓力降低，并在地區(qū)的成礦熱液里揮發(fā)以及K（Na）含量的減少，同時隨著熱液中的金元素隨著沉淀出石英脈型金礦石。

3 結(jié)語

本文通過對河北水泉溝金礦礦區(qū)的地質(zhì)特征進行分析，以此為基礎(chǔ)分析地區(qū)的成礦機理。但是對地區(qū)的堿性成礦流體的形成礦床的過程時由淺到深的過程，因此本文對河北水泉溝金礦礦區(qū)的研究仍欠缺，需要進一步的深化研究。