甘肅兩當湘潭子金礦床成礦模式探討

尹 剛，王 蒙

（1.甘肅地礦局第一地質礦產勘查院，甘肅 天水 741020；2.甘肅地礦局第三地質礦產勘查院，甘肅 蘭州 730000）

湘潭子金礦床位于甘肅省南部，行政隸屬甘肅省隴南市兩當縣，所處構造單元為秦祁昆造山系秦嶺弧盆商丹蛇綠混雜巖帶，中北秦嶺加里東、燕山期鉛鋅、金、銅、銀、銻、鉬成礦帶，葡萄園－兩當金、鉛鋅成礦帶，太陽寺金銀鉛鋅成礦區[1]。區域主要出露下元古代秦嶺巖群、新元古代木其灘巖組、早古生代李子園群、中泥盆世舒家壩組、晚泥盆世大草灘組，近東西向區域斷裂發育，加里東期至燕山期巖漿活動頻繁，具備了含礦地層、控礦構造和中酸性脈巖相伴生的良好成礦條件。

1 礦區地質

1.1 地層

區內出露地層主要為泥盆系大草灘組第二巖性段和新元古代木其灘巖組，走向以近東向為主。大草灘組主要為一套厚度較大的濱海－陸相粗碎屑沉積巖系，分為兩個巖性層：上巖層為總體南傾的單斜構造，主要巖性為含礫長石石英砂巖、含礫粗砂巖、偶夾長石石英砂巖，與北部的木其灘巖組呈斷層接觸；下巖層以寬緩的向斜和背斜構造為特征，主要巖性有石英砂巖、紫紅色粉砂巖、紫紅色粉砂質板巖、偶夾含礫長石石英粗砂巖[2]。

木其灘巖組主要由中淺變質的火山沉積巖系組成，總體呈近東西走向，向南傾斜，礦區僅出露二、三巖性段。三巖性段為一套陸源碎屑巖夾碳酸鹽巖建造，分為三個巖性層，其中上巖層主要為絹云石英片巖與絹云綠泥石英片巖互層、絹云綠泥片巖等，層間褶皺較為發育，為礦區重要含礦地層，Ⅲ礦帶分布于該套地層內。二巖性段為正常沉積巖夾中酸性、酸性火山巖及碳酸鹽巖建造，主要為斜長角閃片巖、黑云斜長片巖、絹云綠泥鈉長片巖、綠泥綠簾鈉長片巖、石英巖、大理巖、變砂巖等[3]。

1.2 構造

區內斷裂構造可分為近東西向區域大斷裂、次級近東西向、北西向、北東向及近南北向斷裂。近東西向區域斷裂主要為白崖溝－潘家壩斷裂，其形成時間應在中生代以前。次級近東西向斷裂主要發育在區域斷裂間，與其平行展布，以壓性逆斷層為主，為區內重要的控礦斷裂，Ⅲ礦帶產出礦體主要賦存于該組斷裂內，形成時間晚于區域斷裂帶。北西向和北東向斷裂是區內最為重要的控礦斷裂，一般長數百米至數千米，寬數米至數十米，以壓性逆斷層為主，傾向以西南和東南方向為主，多具不同程度的礦化蝕變，部分地段富集成金礦體。近南北向斷裂是規模最小、形成最晚的一組斷裂，常切割其它各組斷裂和地層，對本礦區的金礦體多具破壞作用。

1.3 巖漿巖

勘查區西側分布有天子山二長花崗巖體和太白二長花崗巖體，東北部有磨扇溝二長花崗巖體，以天子山巖體規模最大。中酸性脈巖較為發育，主要為閃長（玢）巖、石英閃長（玢）巖、花崗斑巖等。脈巖寬數米至十余米，長一般數十米，分布特征表現為北西和北東向為主，近東西向次之，南北向少見，區內中酸性脈巖與金礦化關系較為密切。

2 礦床地質

2.1 礦體特征

研究區圈定金礦體48條，即Ⅰ礦帶10條、Ⅱ礦帶18條、Ⅲ礦帶20條。其中以Ⅰ－1、Ⅱ－10等礦體規模較大。

Ⅰ-1礦體賦存在五坪山-祖祠廟斷裂破碎帶內及其旁側，地表控制長度415m，控制最大垂深328m，見礦厚度0.83m～18.20m，平均厚度6.10m，厚度變化系數59.19%，單工程礦體品位1.16-3.17×10-6，平均品位2.06×10-6，品位變化系數26.46%。脈狀，沿走向和傾向均見有分枝復合、膨大收縮現象，連續性較好，延伸較為穩定，礦體產狀135°～232°∠40°～78°。礦石類型主要為構造蝕變巖型，礦化蝕變主要為黃鐵礦化和硅化。

Ⅱ－10礦體發育于白崖溝－潘家壩區域斷裂北側的韌性剪切帶內及其附近的盲礦體，控制礦體長約610米，控制垂深535米。礦體總體產狀為188°～204°∠34°～76°，礦體見礦厚度0.69m～15.76m，平均厚度4.20m，單工程礦體品位1.00-9.10×10-6，平均品位2.05×10-6。礦體含礦巖性主要為硅化、黃鐵礦化糜棱巖和少量的構造角礫巖，礦石總體表現為硅化較強、低硫化物、低品位的特點。

2.2 礦石類型及圍巖蝕變

Ⅰ礦帶多分布于含金構造蝕變帶中，主要由含金蝕變巖型、含金石英巖型及角礫巖型礦石組成。礦石中金屬礦物以黃鐵礦為主，另含少量的黃銅礦以及極少量的閃鋅礦；脈石礦物主要為石英、絹云母，次為綠泥石、方解石和鉀長石。其圍巖蝕變特征主要為黃鐵礦化、絹云母化、硅化，次要為細脈狀碳酸鹽化，遠離礦體在片巖一側發育弱的綠泥綠簾石化。

Ⅱ礦帶主要由含金花崗巖、含金角礫巖及蝕變巖型礦石組成。金屬礦物主要為黃鐵礦，次為黃銅礦、閃鋅礦，脈石礦物主要為石英、鉀長石、斜長石、角閃石、絹云母、方解石。其礦體本身遭受較強烈蝕變，主要有堿性交代蝕變、黃鐵絹英巖化+碳酸鹽化蝕變、強硅化蝕變及角巖化。

Ⅲ礦帶主要的礦石類型為石英脈型礦石。金屬礦物主要為黃鐵礦，次為黃銅礦；脈石礦物主要為石英，另含少量的絹云母。蝕變較弱，兩側圍巖僅發生了小范圍的角巖化。

3 成礦期次與成礦階段

區內Ⅰ礦帶以蝕變巖為主，并簡單疊加后期的碳酸鹽脈，而Ⅲ礦帶則以厚層的石英黃鐵礦脈為主，多數為簡單的十幾到二十公分的脈體，較少見到可以反映成礦過程脈體穿插關系。Ⅱ礦帶的成礦過程可劃分成三個階段，①堿性交代階段：此階段主要大面積的堿性交代蝕變，將地層、巖體等染成不同的斑雜狀顏色，是主成礦前過程，為成礦創造了條件，緊接著，在斷裂較發育，巖石較破碎的位置發育了網脈狀石英，及強硅化蝕變，局部完全蝕變成石英巖，且石英多較純凈為乳白色，不含或含少量黃鐵礦，鏡下可見石英主要呈渾圓狀它形，及顆粒間的細粒次生石英結構；②石英黃鐵礦階段：此階段為主成礦階段，發育較多石英黃鐵礦細脈疊加在早起的堿性交代蝕變的巖之上，并在堿性交代基礎在，在細脈兩側發育不同強度的黃鐵絹英巖化蝕變，其發育范圍比堿性交代蝕變范圍小，但對提高礦體品位有至關重要的作用；局部石英黃鐵礦細脈疊加在早期的無礦石英脈之上，多以細脈狀或者網脈狀穿插早期無礦石英脈，且多受到地層中炭質的污染，多以灰黑色為特征，局部石英黃鐵礦細脈呈黑色的網脈狀。③碳酸鹽階段：此階段主要現象為晚期的碳酸鹽脈穿插早期的無礦石英脈及石英黃鐵礦脈，碳酸鹽脈以乳白色為特征，幾乎不含黃鐵礦，廣泛發育，但都是以小細脈為主，此階段的出現標志著成礦作用的結束。

4 礦床成因及成礦模式

為總結區域成礦規律，中國地質大學（北京）曹毅等對礦區地表出露的小巖體、橫截面呈近圓形出露于鉆孔中礦化脈巖、近東西脈巖和鄰區白崖溝金礦的巖體角礫進行了鋯石La－ICP MS U－Pb同位素年齡測試。測試結果顯示，湘潭子礦區地表出露的小巖體和鉆孔里礦化的脈巖形成于390Ma～405Ma，為加里東期的產物；而近東西向脈巖和（白崖溝金礦）巖體角礫形成于236Ma～242Ma，為印支期的產物。通過前人對區域上相關金礦成礦年齡的測試結果顯示，區內金礦化時間應為印支期。結合礦床地質特征，推測湘潭子金成礦作用與印支期侵入巖相關，為印支期巖漿熱液活動的產物。

湘潭子礦區印支期侵入巖兩側通常發育石英脈型礦體，同時成巖成礦年齡相近，表明湘潭子礦區金成礦作用與印支期巖漿活動具有時空上的一致性。元素地球化學和同位素地球化學研究發現，成礦物質和成礦流體主要來源于印支期巖漿巖。此外，硫同位素研究顯示，從引爆角礫巖型金礦石（白崖溝金礦）→石英脈型金礦石→斑巖型金礦石→脈狀鉛鋅礦石，硫同位素逐漸減低，與侵入體相關金礦特征一致。與此同時，礦區發現矽卡巖型礦化，流體包裹體中出現含子晶高鹽度多相包裹體。以上特征均表明，湘潭子金礦是一個典型的與侵入巖相關的金礦床。

綜合以上資料，建立以下成礦模型：印支末期，區域應力場已從原來的擠壓逐漸轉變為張性環境，同時早期韌性構造也逐漸轉變為脆性，由于張性環境的轉變，深源富含成礦熱液的巖漿開始活動，富含成礦物質和流體的巖漿，以巖株狀或者脈狀沿東西向脆性構造及北西向構造交匯部位侵入，當早期韌脆性剪切帶中具有早期礦化時，疊加了后期與侵入巖有關的成礦作用；當侵入巖侵入到較為封閉的環境時，礦化主要形成于巖體（脈）內部及其附近的斷裂破碎帶中，巖體本身普遍礦化，形成斑巖型金礦（II號礦體）或引爆角礫巖型金礦（白崖溝金礦）；當圍巖斷裂構造發育、空隙度較高時，成礦熱液大部分進入到圍巖裂隙中成礦，形成斑巖－蝕變巖型金礦床（I號礦體）或石英脈型礦體（III號礦體）。