敦煌市北山金礦成礦規律分析及成礦預測

蔡國華

（甘肅省地質礦產勘查開發局第三地質礦產勘查院，甘肅 蘭州 730050）

勘查區處于甘肅省敦煌市西北部荒漠丘陵區內，地處北山山脈南麓西段，一般海拔高程為1 700～2 000 m。大部分地區山勢低緩，切割不深，地形支離破碎，相對高差不及百米，局部地段溝谷切割較深，山勢較為陡峻，相對高差100～300 m。區內以物理風化為主，山嶺光禿，基巖裸露。現代沖溝及山間盆地、山前斜坡均以洪積堆積為主，植被不發育。

通過深入研究礦床控礦因素，發現礦體空間分布主要受巖漿巖、地層巖性、褶皺構造和斷裂構造聯合控制，其中斷裂構造是最關鍵的因素[1]，并預測礦區梭子山、八卦圖、金灘子3個礦段成礦條件良好，最后經鉆探驗證獲得證實。

1 區域地質概況

礦區位于北山南部褶皺帶紅柳復向斜西段，金灘子弧形構造的弧頂部位，北與北山中間隆起帶相毗鄰[2]。研究區內部的巖漿活動較為劇烈，發育了較好的斷裂構造帶，通過判斷顯示，有一定規模的巖漿熱液活動和含金可能。地層出露有前長城系、奧陶系、泥盆系、石炭系下統和第四系。

礦區域構造體系隸屬天山—陰山構造體系的北山南帶柳園—天蒼褶帶西段的方山口—花牛山斷裂帶南部。勘查區正處于金灘子弧形構造弧頂向北凸出部位與北部東西向復雜構造帶南面的挾持區，發育近東西、北東和北西及近南北向四組構造，以前者最為發育[3]。近東西向構造帶控制了區內主要地層、巖體、山脈的走向和熱液型礦產的分布，并構成勘查區構造的主要格架。

礦區巖漿活動強烈而頻繁，侵入巖發育、分布廣。以中性、酸性巖為主，基性巖較少；多呈巖基、巖株、巖枝產出，少數為巖墻；脈巖極為發育，且種類多。侵入巖在空間分布上受構造控制，沿東西向大斷裂侵入。根據同位素年齡測定，巖體與地層及巖體之間相互關系，將侵入巖劃分為海西早期與海西中晚期，以海西中晚期侵入巖最為發育，巖石種類多，巖性復雜。

2 礦床地質

勘查區出露地層為泥盆系中統三個井組（D2s）:主要分布在勘查區北部，研究區的地層為一向北或向北西傾斜的單斜構造，受區域構造控制，地層走向平行區域構造線方向[4]，呈北西西220°～250°方向展布，傾向北西，傾角為40°～75°，多呈巖體殘留頂蓋分布于巖體之中，沿走向的延伸性較差。該組地層由片理化淺灰黑色角閃石英片巖，淺灰黑色絹云石英片巖，灰綠色、灰紫色變質砂巖等組成，其中在礦區西北部梭子山至明金溝一帶以片理化淺灰黑色角閃石英片巖及灰綠色、灰紫色變質砂巖為主，深部鉆孔中局部地段受侵入體影響變成黑云母長英質角巖，在礦區中部八卦圖至金灘子一帶以淺灰黑色絹云石英片巖為主。

勘查區位于梭子山至明金溝北東向壓扭型斷裂帶（F2）南側附近，金灘子北近東西向壓扭性弧形斷裂構造帶（F3）通過研究區的中部，研究區內構造帶發育良好，主要以近東西向及北東東向斷裂，形成數10 m寬的擠壓破碎帶及片理化帶[5]，該帶延伸了數百米乃至數千米，曾多次進行構造活動，是研究區域的主要導礦構造。延伸幾百米至幾千米，具多期次活動的特點，是本區主要的導礦構造。

礦區北部梭子山至明金溝一帶主要以發育一組與北東向主干構造近乎垂直的近南北向，傾向北東，傾角為60°左右的張扭性裂隙，是本研究主要斷裂構造帶的次一級構造，斷裂破碎帶長140 m左右，寬3～16 m，具體走向顯示由北北西向轉南北向、再轉北北東向，斷裂沿走向及傾向的延伸性也變化較大。沿走向形態先大后小，周邊復雜，劃分面呈波浪狀彎曲，斷裂總體明顯具有張性特點，沿斷裂有石英脈及石英細脈或網脈導入，形態和該處斷裂一致，礦化帶連續分布并受其控制，蝕變在破碎帶和圍巖附近，對研究區的礦區起到重要的控制作用。目前發現的Au5、Au6、Au7、Au8、Au9、Au10礦體即處于該組相互平行排列的斷裂構造形成的破碎蝕變帶中，金礦體嚴格受斷裂構造控制，沿走向及傾向均具膨大縮小、分支復合、尖滅再現特征。該組及近南北向或北北西向張扭性斷裂具有多期次繼承性活動的特點，成礦前期，硅質熱液沿早期斷裂侵入形成石英脈（石英單脈、石英復脈、石英網脈）及碳酸鹽脈，成礦期金礦化及蝕變在繼承追蹤早期斷裂活動的斷裂控制下，沿斷裂及其旁側次級斷裂裂隙發育，成礦后斷裂構造的活動仍以繼承沿襲早期斷裂為主，局部成礦后斷裂活動沿構造空間發育石英脈。同時該南北向斷裂總被北西西及近北西向的一組剪切斷層所切割，同時也對礦體形成了破壞作用。

礦區中部八卦圖至金灘子一帶主要構造已形成了一系列近東西向～北東向的壓扭性斷裂為主體斷裂，這些斷裂延伸幾百米至幾千米，一般形成2～3 m寬的破碎帶，并具多期次活動的特點，這些斷裂既控巖又容礦，是良好的導礦構造。Au1-1、Au1-2、Au2、Au4、Au11、Au12礦體所在近東西向及北東向為主干構造，性質以壓為主，兼有扭性，Au3礦體所在北西向斷裂為一低序次低級別的配套構造。

礦區侵入巖主要有：海西早期石英閃長巖，廣泛分布于勘查區，出露面積約占基巖出露面積的70%，是含金石英脈的主要圍巖，巖石為灰白色，塊狀構造，以中粒花崗結構為主，少數中粗粒結構，海西中期花崗閃長巖，出露比較少，僅分布在勘查區局部地段，呈巖株或巖枝狀，與石英閃長巖呈侵入接觸關系。其中有少數含金石英脈產出，花崗閃長巖以灰白色為主，次為淺肉紅色，由斜、鉀長石、石英和黑云母等礦石組成。

礦區脈巖在本區很發育，種類繁多，分布廣泛，局部密集成群。主要有輝綠（玢）巖、閃長玢巖、花崗巖、花崗細晶巖、花崗斑巖、鈉長斑巖和石英脈等。

礦區內熱液活動較為激烈，受到上述的斷裂構造控制，形成了不同規模的蝕變現象[6-9]，具體顯示為黃鐵礦化、碳酸鹽化、綠泥石化等。

3 礦體地質

礦區礦體東西長12.7 km，南北寬5.4 km，礦化類型以構造蝕變巖型為主、石英脈型次之，勘查區西北部梭子山礦段為構造蝕變巖型金礦體，勘查區中部八卦圖礦段及其西側金灘子礦段為石英脈型金礦體。勘查區內出露大小不等石英脈80余條，規模較大者長約300～400 m，個別大者約900 m，小者幾米至幾十米，脈厚大多數約幾厘米至幾十厘米，偶有厚者約1 m。石英脈呈單脈狀，展布方向為近東西向、北東向、北西向、南北向等，其中北西向、北東向和南北向三組脈體規模小、礦化弱。最為發育的主要一組含金石英脈呈近東西向分布，成群密集分布，大致平行排列。其中密集地段石英脈間距一般20～40 m，該組脈體在走向上多呈尖滅再現、分枝復合或呈透鏡狀。傾向大多數為南東向，沿傾向多為不連續的波浪狀，傾角約30°～60°,個別石英脈近直立或傾向北西。上述石英脈大多數進行過地表揭露，有一些大的采坑為古人采礦所為，部分探坑及走向探槽為近幾十年前人找礦所留。其余含金石英脈體前人均通過地表稀疏槽探工程進行過粗略評價，其中有10多條石英脈體含金，但礦化連續性差，多為單工程見礦，深部未進行工程控制，個別脈體進行了淺井揭露，但礦化較差，厚度小于最低可采厚度，工業意義不大。

礦區礦石通過肉眼觀察和光、薄片標本及人工重砂樣鑒定[10]，礦石由金屬礦物約占2%～3%和脈石礦物約占97%～98%組成。礦石中金屬礦物主要成分為：較為常見的主要有自然金、銀金礦、褐鐵礦、黃鐵礦，少量磁鐵礦、方鉛礦、黃鉀鐵礬、赤鐵礦，微量閃鋅礦等。脈石礦物：主要有石英、白云母、次為長石等礦石（見表1）。礦石結構主要是粒狀結構，部分為塊狀構造。礦石主要化學成分共同特點是SiO2含量較高，一般在53.2×102～83.91×102，與熔礦巖石褐（黃）鐵礦化硅化角礫巖和褐（黃）鐵礦化硅化蝕變花崗巖相近似。礦石有用組分主要為金，其次銀也達到了綜合利用的組分要求。礦石金品位一般為2.45×10-6～11.6×10-6，最高品位231.15×10-6。銀品位一般為2.49×10-6～5.71×10-6，最高品位27.05×10-6。

表1 礦石礦物組成表

礦體絕大部分礦體裸露地表，風化剝蝕作用強烈，本區斷裂構造較為發育，自然潛水面較高，標高為1 710 m，物理化學作用很強烈，礦石易于氧化，絕大部分為氧化礦石，其次為半氧化混合礦石，原生礦所占比例很少。

近礦圍巖為花崗巖、石英閃長巖，直接圍巖（亦即礦體頂、底板圍巖）主要為蝕變花崗巖、斷層角礫巖、弱蝕變石英閃長巖，其次為變砂巖、蝕變閃長玢巖和絹云石英片巖。根據前述礦體地質特征，北山金礦體在礦區中部金灘子及八卦圖一帶礦體基本屬于薄脈型礦體，因此，所圈定的礦體內一般無夾石。

4 礦床成因及找礦標志

4.1 成礦物質來源

北山金礦屬中溫熱液型金礦，含金石英脈中主要礦物－石英，呈粗晶狀，系中深成中溫條件下形成。圍巖蝕變屬中溫、半深成相的熱液蝕變－黃鐵絹云巖化。

礦石中金屬礦物主要是中溫組合：自然金、黃鐵礦等。

北山金礦熱液主要來自巖漿：明舒井巖體的巖漿后期殘漿熱液豐富，形成廣泛的面型鉀交代作用；礦區內脈巖較發育，發育較多者為石英脈和輝綠巖脈。石英脈和輝綠巖脈存在互相切穿關系，說明含金石英脈的形成與基性巖脈的形成時間很接近，也說明二者可能是同源性[7]。

4.2 控礦因素

（1）海西早期石英閃長巖的成巖～侵入活動是成礦熱液的起源。

（2）斷裂構造分級控制金礦的分布。區域性北東向（F4）大斷裂是該研究區的熱液成礦的主要構造，是礦化的主要控制，通過各級構造形成儲礦空間。

4.3 礦床成因

研究區內多次發生大規模火山運動，由于早期拉張作用，形成了印支期二長花崗巖和海西早期石英閃長巖及上泥盆統上巖組絹云石英片巖、變砂巖，而上述圍巖是十分重要的賦礦巖，后期巖漿活動主要的方式為侵入，而這一方式恰好是重要的金礦物質來源，再后期就是通過區域構造運動，形成了一系列的斷裂構造、這些斷裂為含礦熱液的存儲提供了良好的環境，為金礦床的形成提供了重要場所。通過與圍巖的交代作用，最終形成了金礦體。礦體中的熱液主要來自巖漿，印支期二長花崗巖和海西早期石英閃長巖的成巖-侵入活動是成礦熱液的起源，巖漿期后殘漿熱液豐富，形成廣泛的面型鉀交代作用，區域性北東向大斷裂（F2）是成礦熱液的導礦構造控制著金礦化的區域展布范圍，斷裂構造分級控制金礦的分布，形成以近東西向（F11、F12）和近南北向（F7、F7、F8、F9、F10）及北東向（F1、F2、F13、F15）等次級構造成為儲礦空間控制著礦體的分布形態，斷裂構造引導巖漿熱液上升的同時亦引導深部物質上升、增溫，沿斷裂或構造破碎帶貫入形成礦區內廣泛發育的石英脈和輝綠巖脈體，二者之間存在互相切穿關系，說明含金石英脈的形成與基性巖脈的形成時間很接近，也說明二者可能是同源性。因此，礦床類型應屬巖漿后期熱液交代中溫金礦床。

4.4 找礦標志

（1）區域標志。

①研究區的金豐度偏高是源于花崗巖的內外部。

②研究區域的主要構造強烈發育的同時，次級、更次級構造也垂直發育。

③研究區域東西和北西斷裂構造相互交匯，最終形成儲礦地帶。

④中基性脈巖發育區也是研究的重點。

⑤石英脈的集中發育區。

（2）礦區內的找礦標志

①紅色－褐紅色、深灰色石英脈內。

②地表淺色蝕變帶與石英脈復合處。

③石英脈形態復雜，追蹤斷裂發育地段，產狀變異部位。

④斷層破碎蝕變帶呈狹長帶狀，沿走向寬窄變化部位[8]。

4.5 礦區礦化富集規律

（1）工業礦化主要賦存于近東西向發育的石英脈內及近南北向發育的斷層構造破碎蝕變帶內。

（2）富礦體多位于石英脈厚薄變化部位，特別是由厚變薄的部位。厚度較薄的石英脈金品位較高。

（3）含金石英脈產狀陡緩變異部位，較陡部位品位較高。

（4）石英脈伴隨著顏色加深，金品位和金屬硫化發育較高。

（5）近南北向斷裂與近東西向兩組斷裂構造交會部位，金品位較高，礦體厚度亦較大。

5 成礦規律及成礦預測

北山金礦成礦位置歸屬于東天山—北山金鉛鋅銅鉬（鐵）成礦帶之柳園-平頭山加里東期海西期印支期金銅鎳鉛鋅鎢（鐵錳）釩、磷、鈾、鉀長石成礦帶內[9]。

北山金礦位于北山南部褶皺帶紅柳復向斜西段，金灘子弧形構造的弧頂部位，成礦條件較好。區域構造呈東西向、北西向、北東向展布，巖漿活動強烈，斷裂構造發育，出露地層主要為泥盆系，侵入巖多為海西早中期、印支期中酸性巖體。海西早中期石英閃長巖的成巖～侵入活動是成礦熱液的起源。斷裂構造分級控制金礦的分布。區域性北東向大斷裂是成礦熱液的導礦構造，控制金礦化的區域展布范圍，近南北向及近東西向的次級構造是儲礦空間，控制礦體的分布。礦床成因類型為巖漿期后中溫熱液型金礦床。

北山金礦礦體地質特征表明，礦體受侵入巖、構造裂隙等因素控制，成礦地層、巖性的選擇無專屬性。構造裂隙提供了容礦和導礦的有效空間和通道，侵入巖是提供含礦熱體的主導因素。成礦早期當富含金的含礦熱液沿裂隙活動時，形成各種礦化蝕變，并隨著溫度、壓力等物理化學條件的改變而發生沉淀作用，形成金礦體。礦體多呈脈狀、細脈狀順構造帶產出，產出方向受東西向、北東向、南北向構造裂隙控制，形成構造蝕變巖型及石英脈型金礦石。巖體在一定程度上為礦體的形成提供了物質來源、熱能及有用元素運移條件。

綜合上述，從控礦斷裂構造、巖漿巖、含金石英脈分析該區成礦條件良好，除目前達到詳查程度的梭子山、八卦圖、金灘子3個礦段以外，在勘查區東北的明金溝礦化段及勘查區東部的枯井溝一帶均分布有前人采礦形成的采空區，在其深部具有進一步找礦的工作前景。地表出露的含金石英脈，北東向、南北向構造蝕變帶以及已發現礦體的深部，是找礦的有利地段。北山金礦通過深部硐探、鉆探工程控制，發現礦體延伸穩定，梭子山主礦體延伸大于延長，而部分礦體僅控制了1～3個中段高（段高20～40 m），所以加大深部工程控制，應具有較好的找礦前景。

6 結論

（1）在前期野外勘查的基礎上，運用坑探、鉆探對Au4、Au8、Au9、Au10、Au11等主要礦體進行了較系統的控制，大致查明了主礦體的空間分布、規模、形態、產狀、品位及其變化。礦區礦體受侵入巖、構造裂隙等因素控制，構造裂隙提供了容礦和導礦的有效空間和通道，侵入巖是提供含礦熱體的主導因素，巖體在一定程度上為礦體的形成提供了物質來源、熱能及有用元素運移條件。

（2）海西早中期石英閃長巖的成巖～侵入活動是成礦熱液的起源，斷裂構造分級控制金礦的分布。

（3）對礦區花崗巖與金礦化的關系研究不夠，對其成因、相互關系、巖石力學特征等方面了解不夠，缺少物探等其他方法的佐證，有不足之處，但通過實地鉆探驗證，直接論證了此次找礦規律的總結具有科學性和前瞻性，對后期的地區及周邊的找礦具有一定的參考作用。