嘉峪關大磨子溝金礦地質特征及找礦方向

摘 要：大磨子溝金礦位于河西走廊新生代盆地西北端的榆樹溝山隆起帶，礦體賦存于奧陶系下統陰溝群上亞群第三巖性段，賦礦巖石為石英脈及蝕變板巖。主礦體Ⅰ號金礦為隱伏礦，長247 m，厚度0.83～2.10 m，平均品位9.10 g/t，受北西西向斷層控制，形態為脈狀、透鏡狀。與成礦有關的蝕變為硅化、黃鐵礦化和褐鐵礦化。文章研究了成礦地質背景、成礦條件及礦床地質特征，總結了礦化富集規律。根據實踐經驗指出本區找礦需重點評價大型破碎帶旁側的小斷層，地表建議采用追索硅化露頭的方法找礦；深部以井巷工程為主，坑內鉆為輔進行探礦。

關鍵詞：嘉峪關；大磨子溝；金礦；陰溝群；石英脈

中圖分類號：P618.51

大磨子溝金礦位于嘉峪關市黃草營村西北10 km處，為一古人采金區，采金活動不晚于18世紀初期。大規模運用現代探礦技術開展勘查工作始于2004年，甘肅省有色地勘系統先后通過大比例尺巖屑地球化學測量、地質草測、坑探、鉆探等手段，對蝕變帶中的金礦化線索進行了追索、揭露和評價，發現了小且富的盲礦體多條，顯示出良好的找礦前景。

1 區域成礦地質背景

大磨子溝地處塔里木板塊、柴達木—華北板塊的交界部位，祁連早古生代造山帶之河西走廊新生代盆地。成礦帶屬河西走廊鐵—錳—螢石—鹽類—凹凸棒石—石油成礦帶之嘉峪關—武威鐵—銅—鉛—鋅—金（錳）—石灰巖-黏土-石膏成礦亞帶[1]。區域上地層沉積厚度較大，斷裂、褶皺構造發育，巖漿活動頻繁，礦產資源較豐富[2]。

1.1 區域地層

區域上出露地層主要有寒武系中統（∈2）、奧陶系下統陰溝群（O1yn）、侏羅系中下統龍鳳山群（J1-2ln）、侏羅系上統赤金堡群（J3ch）、白堊系新民堡群（K1xn1）。

奧陶系下統陰溝群出露寬度約10 km，長度超過25 km，呈北西向帶狀展布。北部與寒武系中統、白堊系下統斷層接觸，東、西及南部均被第四系覆蓋。以火山巖發育、巖相變化大為顯著特點。該地層為一輕變質地層，分為上、下2個亞群，下亞群為火山巖，上亞群以砂、板巖為主夾細礫巖。陰溝群上亞群（O1yn2）是嘉峪關市西北地區重要的含礦層位，該群淺變質碎屑巖中斷裂及褶皺構造發育，硅化、黃鐵礦化及綠泥石化等蝕變強烈，金礦化較普遍，區域上主要的金礦點（紅柳溝金礦、陰洼溝金礦、羊腸子溝金礦等）均位于該層[3]。此外該層中片理巖化凝灰巖、凝灰質、泥質板巖是銅礦形成最有利的圍巖，區域上著名的“榆樹溝山蝕變帶”就產在此層位中。

1.2 區域構造

大磨子溝地處河西走廊新生代盆地西北端的榆樹溝山隆起帶。區內主要的褶皺和壓性、壓扭性斷裂以及地層和侵入巖的長軸方向均呈北西西或近東西向展布，局部伴有北東向張性斷裂。其地層、構造的展布方位及組合配套特征，說明區內長期處于喜山運動所形成的北東向擠壓構造應力場作用之下，而局部近東西向斷裂則是河西走廊北緣深斷裂形成的次級分支斷裂（圖1）。

礦區內整體構造線方向在280°～320°，褶皺及斷裂構造主要為北西—北西西向，與東側嘉峪關逆沖斷層F4基本一致。礦區北部發育有規模較大的阿爾金左行走滑斷裂（F1～F3），受其拖拽作用影響，大磨子溝北部構造線方向由北西向轉為北西西向甚至東西向；同時在深部形成了北東向的次級小斷裂，在地表雖不明顯，但與北西向構造疊加后，對礦體的形成及后期破壞都有影響。

1.3 區域侵入巖

礦區侵入巖主要有3個加里東晚期的奧長花崗巖株，受北東向擠壓構造應力場作用影響，巖株長軸方向與區域構造方向一致，均為北西西向（圖1）。另有若干呈北西—北西西向的花崗斑巖脈、花崗巖脈、閃長巖脈和石英脈。

從巖體中心到邊緣SiO2和Fe2O3逐漸減少，而TiO2、FeO、MgO、CaO、P2O5有增加的趨勢，其他成分變化不大。按查氏分類，巖石屬SiO2過飽和，適度富堿-堿極貧的巖石。從巖體中心到邊緣參數變化規律為：a/c值（4.6～2.2）和Q值（35.7～25）減少，c、b、m’、t值有所增加；巖石中鈉鈣斜長石占絕對優勢，中心相含鉀長石稍多。巖體中微量元素主要為Ti、Ni、Cr、V、Ga、Zr、Sr、Mn、Cu、Pb、Bi、Sb、Ag，其中Cu、Pb、Bi、Sb、Ag含量較高，B、Ba、Be、Co含量變化較大。

2 礦區地質特征

2.1 礦區地層

礦區主要出露奧陶系下統陰溝群上亞群（O1yn2）。北西向帶狀展布，整體南侵，傾角在50°～80°，局部受褶皺影響北傾或直立。按巖石組合可分為3個巖性段：第一巖性段以灰綠色中厚層砂巖為主，夾薄層板巖，局部呈韻律層出現；第二巖性段由淺灰綠色板巖夾變質石英細砂巖、粉砂巖互層組成；第三巖性段以淺灰色鈣泥質粉砂巖為主，局部夾薄層細砂巖，礦區內出露較少，集中在四道古形復式向斜的核部。其中第二巖性段內斷裂及褶皺發育，硅化、黃鐵礦化及綠泥石化等蝕變強烈，是大磨子溝金礦的賦礦層。

2.2 礦區構造

礦區構造線方向為280°～320°。褶皺為北西向的四道古形復式向斜。斷層以北西向為主，派生的平行次級斷層是容礦構造；北東向斷層次之，是破礦構造。

北西向斷層規模較大，地表為寬度超過5 m的淋濾褐鐵礦化破碎蝕變帶，深部僅巖石破碎。其旁側會產生數條寬度0.2～1 m的平行次級斷裂，地表難辨識，但深部可見斷層角礫被團塊狀、網脈狀、不規則狀石英脈充填，伴有黃鐵礦化、綠泥石化等蝕變。本區找礦初期，曾對規模較大的北西向褐鐵礦化蝕變帶投入大量工作，最終發現礦體無一例外均位于其旁側的次級斷層附近。

北東向斷層形成時間晚，地表不易辨識，但坑道等探礦工程中可見，對已形成的礦體產生破壞作用。

2.3 礦區侵入巖

礦區主要侵入巖為大磨子溝奧長花崗巖株（γ33），長3.5 km，寬1.4 km，出露面積4 km2，呈長軸北西向的橢圓形。灰白色，中-粗粒、不等粒花崗結構，塊狀構造。巖石中石英占40%，更長石-中長石45%，黑云母13%，其他2%。大磨子溝花崗巖株侵入于奧陶系下統陰溝群，與砂巖外接觸帶具角巖化、硅化、綠泥石化蝕變。由接觸帶向外依次為黑云母堇青石石英角巖、角巖化粉砂質板巖及斑點板巖，接觸帶寬幾十到幾百米不等，最寬八百米。

礦區內脈巖主要為石英脈，具多期侵入特點。早期以侵入于板巖或破碎帶中的大脈為主，寬幾十厘米至幾米，脈體具弱褐鐵礦化，少量具黃鐵礦化、黃銅礦化等；晚期以細脈、網脈為主，侵入板巖的構造裂隙內，寬幾厘米或更細，具褐鐵礦化。部分破碎帶內可見早期大脈受構造碎裂后被晚期淺灰色網脈膠結，脈體裂隙面中褐鐵礦化、黃鐵礦化星散發育，與圍巖接觸部位綠泥石化明顯，是找礦重點目標。

2.4 礦區地球化學特征

本區異常元素主要為Au，次為As和Sb。Au異常呈不太規則的橢圓狀，面積8.5 km2，異常走向呈北西向，梯度和濃集中心明顯，異常下限40.0×10-9，異常點數21點，異常平均強度434.4×10-9，異常襯度10.9。As、Sb異常面積均在4 km2左右，呈北西或北東向不規則狀，分帶較明顯。其余元素異常多為單點異常或下限異常，局部存在一定濃度分帶，但異常強度低，與Au異常亦不套合。上述地區化學異常特征說明本區應以尋找金礦為主，其他金屬成礦潛力不大。

3 礦體特征

礦區內圈定金礦體5條，均為隱伏礦體。Ⅰ號主礦體產于奧陶系下統陰溝群上亞群的粉砂質板巖中，賦礦巖石以石英脈和脈體邊部的絹云母化粉砂質板巖為主（見表1）。

Ⅰ號礦體走向300°～310°，傾向202°～220°，傾角54°～79°，沿走向和傾向均具局部膨大縮小和尖滅再現的特點。礦體長度為247 m，厚度在0.83～2.10 m，厚度變化系數34.49%。礦體中單樣最高品位59.6 g/t，最低1.01 g/t，單工程平均品位2.03～39.35 g/t，礦體平均品位9.10 g/t，品位變化系數115.32%。礦體中部較富，兩側品位相對降低，品位變化曲線呈尖峰形。

Ⅰ號礦體嚴格受北西西向斷層控制，礦石沿斷層或斷層周邊的軟弱層分布，宏觀上顯示礦體形態變化大，呈斷續分布的透鏡狀、脈狀。局部有垂直礦體的北東向小斷層錯動礦體，錯動距離約2 m。礦體產狀與圍巖基本一致，局部地段受構造影響礦脈發生變形。

4 礦石特征

4.1 礦石組分

礦石中金屬礦物主要為褐鐵礦、黃鐵礦、黃銅礦；少量金紅石、磁黃鐵礦、毒砂及自然金。脈石礦物以石英為主，其次為綠泥石、長石、方解石、石墨等。

褐鐵礦：多由含鐵碳酸鹽中的鐵質成分析出蝕變形成。呈皮殼狀、他形粒狀。粒徑一般小于0.025 mm×0.050 mm，沿巖石微裂隙、礦物邊緣或方解石的環形生長紋分布。

黃鐵礦：淺銅黃色，他形～半自形粒狀，單礦物粒徑小于0.015 mm，集合體粒徑0.1～3 mm，個別粒徑較大者有碎裂痕跡。呈星散浸染狀或集合體狀分布在脈石礦物中。本區黃鐵礦在表生作用下氧化極不均衡，有相當數量尚保留新鮮狀態，是主要的載金礦物。

黃銅礦：銅黃色，他形粒狀，粒徑0.01～0.2 mm，呈星散浸染狀分布。部分黃銅礦呈細小他形晶穿孔充填于黃鐵礦中，或與黃鐵礦相互鑲嵌、包裹伴生。部分黃銅礦氧化形成孔雀石和銅藍，呈疏松狀結構，蜂窩狀構造。

金紅石：淺黃色，多為半自形柱狀晶，少量粒狀。在近黃鐵礦集合體處的金紅石柱晶較大可達0.12 mm×0.03 mm；其他脈石中的星散金紅石，粒徑一般＜0.05 mm×0.015 mm。此類顆粒大小差別可能與熱液影響有關。部分金紅石已蝕變為白鈦礦。

石英：乳白色至淺褐色均有，多呈他形晶，透明度較差，局部可見交代黃鐵礦，多受構造影響發生碎裂。

4.2 結構構造

礦石結構以他形-半自行晶粒狀結構為主，其次為皮殼狀結構，少量隱晶結構。礦石構造以星散浸染狀為主，次為網脈狀淋蝕構造。

4.3 礦石化學成分

礦石主要有用組分為金，其他元素含量極低，達不到綜合利用的指標，也不影響礦石選礦。本區礦石中SiO2含量整體較高，一般在57.95%～74.17%，平均63%，反映金成礦與硅化作用的強弱程度有明顯相關性；此外礦石中的Al2O3、Fe2O3、K2O、MgO含量偏高，說明本區金成礦作用與后期熱液蝕變關系密切。

4.4 圍巖蝕變特征

礦體上下盤圍巖均為蝕變粉砂質板巖。近礦圍巖中蝕變類型以硅化、黃鐵礦化和綠泥石化為主，其次為絹云母化和碳酸鹽化，蝕變強度隨距礦體的距離變弱。蝕變巖型金礦石中圍巖與礦體呈整合接觸，界線不清晰，該類圍巖中有用組分為金，含量多＜0.2×10-6，有害組分含量很低。石英脈型金礦石中圍巖與礦體界線清晰，圍巖中有用組分（金）及有害組分含量均很低。

5 礦化富集規律和找礦方向

5.1 礦化富集規律

礦區蝕變巖中穿插的石英脈分兩個期次：脈體完整，乳白色且較純凈者為前期石英脈，基本無礦化；脈體碎裂后再次膠結呈煙灰色者為后期石英脈，多具礦化，為主要成礦階段產物。高品位礦段多伴隨著褐鐵礦化和黃鐵礦化同時出現，褐鐵礦化呈皮殼狀分布在石英脈與圍巖的接觸部位或巖石碎裂裂隙中，由含鐵碳酸鹽中的鐵質析出蝕變形成，反映了成礦熱液的活動痕跡；只含黃鐵礦的蝕變巖石中金含量明顯較低[4]。

據此可將本區成礦過程劃分為3個階段：（1）黃鐵礦化－硅化（石英）階段：金初步富集，但程度不高；（2）黃鐵礦化－硅化－金礦化階段：金再次沉淀富集，形成礦區主要礦體，但品位相對較低；（3）硅化－鐵碳酸鹽化（鐵質析出）－金礦化階段：金進一步富集，形成高品位礦體。

5.2 找礦方向

（1）大磨子溝地區的蝕變帶分2類：一類是寬達5～20 m的大型破碎蝕變帶，特點是地表清晰易識別、褐鐵礦化強烈、石英脈完整；另一類為含礦破碎蝕變帶，由數條小規模平行斷層形成，內部石英網脈大量穿插。含礦蝕變帶位于大型蝕變帶旁側，統計二者距離，近者2 m，遠者達25 m，地表探礦時可利用淺表工程揭露驗證，但必須對二者仔細甄別。

（2）深部工程中應特別注意大規模破碎帶上下盤10～20 cm的小斷層，該類小斷層在野外觀察時容易忽略，但往往是真正的含礦構造。

（3）大磨子溝金礦具有隱伏礦多、形態變化大、礦體小而富的特點[5]。礦區內地形陡峻，懸崖峭壁聳立，面積性填圖很難開展，以往實踐亦證明地表槽探配合深部鉆探的勘查方案找礦效果欠佳。建議地表采用追索硅化露頭的方法找礦，深部以井巷工程為主，坑內鉆為輔的方案探礦。

參考文獻：

[1]" 張新虎，劉建宏，梁明宏，等. 甘肅省區域成礦與找礦[M].北京：地質出版社，2013：1-633.

[2]" 張新虎，任豐壽，余超，等. 甘肅成礦系列研究及礦產勘查新突破[J]. 礦床地質，2015，34（6）：1130-1142.

[3]" 李龍成，周斌，鄭扶軍. 甘肅省嘉峪關市紅柳溝金礦資源/儲量核實報告[R]. 嘉峪關市紅柳溝礦業有限責任公司，2017.

[4]" 呂和鵬，黃會德. 嘉峪關市黃草營地區金礦床找礦前景分析[J]. 甘肅科技，2018，34（14）：26-28+31.

[5]" 于文松，張姍，姜維明. 甘肅嘉峪關黑山湖一帶金礦地質特征初步研究[J]. 黃金科學技術，2014，22（4）：27-31.

*基金項目：甘肅省地質勘查基金項目“甘肅省嘉峪關市大磨子溝金礦普查”（201601-Y06）。