東天山長沙溝金礦地質特征及找礦潛力分析

高俊寶，陳俊，鄭勇，余亮，吳得海，張兆杰，左海洋，陳軍典

（1.新疆維吾爾自治區地質礦產勘查開發局第一地質大隊，新疆 昌吉 831100；2.吐魯番金源礦冶有限責任公司，新疆 吐魯番 838000；3.西部礦產資源與地質工程教育部重點實驗室（長安大學）陜西 西安 710000；4.中國地質學會新疆關鍵礦產勘查開發技術創新基地，新疆 烏魯木齊 830000；5.內蒙古有色地質礦業（集團）地博礦業有限責任公司，內蒙古 呼和浩特 010020；6.遼寧省物測勘查院有限責任公司，遼寧 沈陽 110031）

天山造山帶是世界第二大金成礦省[1-2]，大型-超大型金礦床在帶內廣泛分布。康古爾韌性剪切帶位于天山造山帶東段，是東天山最重要的金成礦帶[3]。帶內金礦床多受構造作用控制，被認為是二疊紀走滑剪切過程中產物，如康古爾、紅石、馬頭灘金礦等[3-6]。新發現的長沙溝金礦位于康古爾韌性剪切帶西段，是帶內首個賦存于巖漿巖侵入體中的金礦床。本文選取長沙溝金礦為研究對象，通過流體包裹體巖相學觀察并結合前人包裹體測溫數據限定長沙溝金礦成礦流體特征。對長沙溝礦區開展1∶10000土壤測量及1∶10000 地球物理探測評估區域成礦潛力，以期為東天山巖漿-熱液型金礦找礦勘查提供新思路。

1 區域及礦區地質背景

中亞造山帶是地球上最大、保存最完好的顯生宙增生造山帶，該造山帶由晚元古代至中生代早期古亞洲洋內島弧、蛇綠巖、大洋島嶼、海山、增生楔、大洋高原和微大陸連續碰撞增生形成[7-8]。中國天山夾持于準噶爾地塊（北側）和塔里木克拉通（南側）之間，是中亞造山帶西南部的重要部分[8-9]。據北天山和南天山2條EW向斷裂，中國天山被細分為3個構造亞單元，從北到南依次為北天山、中天山和南天山[10]。東天山位于天山東北，該段北天山被數條EW 向深大斷裂（康古爾、雅滿蘇、阿奇克庫都克大斷裂）進一步劃分為大南湖島弧、康古爾韌性剪切帶和雅滿蘇島弧（圖1）。大南湖島弧主要由奧陶系至泥盆—石炭系火山巖和火山碎屑巖組成，及由濁積巖、玄武巖、燧石和超鎂鐵質巖石組成的增生雜巖[11]。該島弧內產出斑巖銅-金礦床（土屋和延東）和火山成因塊狀硫化物（VMS）礦床（如卡拉塔格和小熱泉子）等（圖1）[12-14]。康古爾韌性剪切帶夾于大南湖和雅滿蘇島弧之間，被認為是兩個島弧拼貼形成的大型構造變形帶，以早二疊世NS向逆沖推覆和晚二疊世大型右旋走滑剪切作用為特點[15]。帶內地層主要為石炭紀火山-沉積巖，包括礫巖、砂巖、粉砂巖、生物碎屑灰巖及玄武巖和安山巖凝灰巖，發育綠片巖相變質，經歷脆性到韌性變形[16]。康古爾韌性剪切帶西段產出大型-中型金礦床，如紅石、康古爾、馬頭灘金礦等（圖1）。在剪切帶東段產出巖漿鎳-銅硫化物礦床，如黃山和黃山東等[17]。

圖1 新疆東天山區域地質礦產分布圖Fig.1 Geological map and distributions of the ore deposits in the Eastern Tianshan.（據文獻[3]修改）1.中新生代沉積蓋層；2.二疊紀陸相火山-沉積巖系；3.石炭紀火山-沉積巖系；4.奧陶-泥盆紀火山-沉積巖系；5.前寒武紀變質巖；6.花崗巖類；7.斷層；8.剪切帶；9.金礦床；10.銅礦床；11.鐵礦床；12.鉬礦床；13.銀多金屬礦床；14.銅鎳硫化物礦床；15.鐵銅礦床；16.鉛鋅礦床①——大草灘斷裂；②——康古爾斷裂；③——雅滿蘇斷裂；④——阿奇克庫都克大斷裂

長沙溝金礦位于東天山康古爾韌性剪切帶西段（90°50′38″，42°03′58″）（圖1），礦區出露地層為下石炭統苦水組第三巖性段，巖性主要為灰綠色片理化凝灰質砂巖、凝灰巖，巖石普遍具糜棱巖化和片理化。礦區內巖漿巖分布廣泛，巖漿作用主要集中于早石炭世（～330 Ma）和早二疊世（～280 Ma）。早石炭世巖漿活動以堿性花崗巖為代表，如紅石堿長正長巖（334.0±3.7）Ma和正長花崗巖（337.6±4.5）Ma[3]，早二疊世巖漿以紅石北花崗閃長巖和二長花崗巖為代表（282.7±4.2）Ma[18]。礦區內除本文報道的長沙溝金礦，還發育早二疊世紅石金礦（257±4）Ma[5]。

2 礦床地質特征

長沙溝金礦礦體和熱液蝕變帶均發育在賦存巖體長沙溝石英正長斑巖中（圖2）。長沙溝石英正長斑巖具典型斑狀結構（圖3-A），斑晶主要為石英，鉀長石，斑晶具碎裂結構。長沙溝金礦床共有13條工業礦體（圖2），呈脈狀、透鏡狀、囊狀產出，脈狀礦體呈近EW、NE 向，囊狀礦體呈NW 向，礦體傾角58°～63°，傾向120°。L3、L5、L8為主礦體，礦體長40～200 m，厚1.00～19.90 m，單工程金品位1.30～9.39 g/t。該礦床主要蝕變類型包括鉀化、硅化、黃鐵礦化及絹云母化。黃鐵礦、黃銅礦、毒砂及自然金和少量磁黃鐵礦是該礦床主要金屬礦物（圖3-D），硅酸鹽礦物主要為石英、鉀長石、綠簾石及少量絹云母。長沙溝金礦具復雜脈體穿切和礦物交代關系，據礦物共生組合和蝕變類型成礦過程劃分為3個階段（圖4）。

圖2 新疆東天山紅石和長沙溝金礦地質圖Fig.2 Geological map of the Hongshi and Changshagou gold deposits in the Eastern Tianshan（據文獻[19]修改）1.苦水組第二巖性段；2.苦水組第一巖性段；3.石英正長斑巖；4.石英脈；5.礦體及編號；6.蝕變區域；7.走滑斷層

圖4 長沙溝金礦成礦順序表Fig.4 Schematic diagram showing paragenesis sequence of the Changshagou gold deposit

鉀長石-石英-黃鐵礦階段（Ⅰ）鉀長石化及鉀長石化暈為特征，鉀長石化分布于整個石英正長斑巖中，黃鐵礦以浸染狀分布于鉀化石英正長斑巖中（圖3-B），黃鐵礦具自形-半自形結構（圖3-B，C），粒徑為0.1～0.8 mm。多金屬硫化物細脈金屬礦物包括自然金、黃鐵礦、黃銅礦、毒砂及少量磁黃鐵礦（圖3-D）。

石英-黃鐵礦-自然金階段（Ⅱ）以發育硅化為特點，黃鐵礦具自形粒狀結構，粒徑較上一階段明顯變粗，為0.5～1.5 mm。第Ⅰ階段石英細脈被石英-黃鐵礦脈切穿。金屬礦物在該階段主要有黃鐵礦、少量黃銅礦和毒砂。自然金在這一階段大量產出，以拉長狀或樹枝狀分布于硫化物晶間或晶內裂隙中（圖3-C，D），粒徑10～50 μm。

方解石-綠泥石-綠簾石階段（Ⅲ）熱液蝕變逐漸減弱，僅有較弱青磐巖化發育，該階段主要礦物組合為綠簾石+綠泥石+絹云母+葉臘石+黃鐵礦。

3 測試結果

流體包裹體巖相學特征本次研究選取與成礦相關的石英脈（第Ⅰ-Ⅱ階段）在中國地質大學（北京）開展流體包裹體巖相學觀察。第Ⅰ階段流體包裹體類型主要包括：L-型、P-型和V-型流體包裹體，其中L-型流體包裹體數量最多，P-型和V 型流體包裹體數量較少（圖5-A）。L-型流體包裹體以簇狀或線性形式出現，呈橢圓狀或不規則狀分布，為5～20 μm。

圖5 東天山長沙溝金礦流體包裹體顯微圖片Fig.5 Photomicrographs of fluid inclusions of the Changshagou gold deposit.A——L-型包裹體組合；B——L-型包裹體；C——C-型包裹體；D——V-型包裹體

裹體中氣相占單個包裹體總體積的20%～40%；P-型包裹體多為次生或假次生包裹體，大多以線性形式分布，為5～10 μm；V-型包裹體以富氣相為特點，氣相體積占比超過50%（圖5-D），一般以獨立狀產出，直徑為8～20 μm。第Ⅱ階段原生L-型流體包裹體組合中氣相占包裹體體積比為25%～30%，液相方式均一（圖5-B），L-型包裹體占總數量的10%。第Ⅲ階段包裹體類型主要包括：L-型，V-型，C-型及P-型，L-型占該成礦階段包裹體總數量60%，V-型占10%，C-型占20%，P-型占10%。V-型包裹體中主要以氣相為主，且均一至氣相，包裹體為10～20 μm（圖5-D）。C-型包裹體（含CO2包裹體）以不規則狀形式獨立出現于第Ⅱ階段石英-黃鐵礦脈中，大小8～20 μm（圖5-C）。C-型包裹體物質包含液相水、液相CO2、氣相CO2，以液相的方式均一。該階段觀察到大量L-型流體包裹體組合，流體包裹體組合數量約占L-型包裹體總數量的20%。C-型流體包裹體組合數量占C-型包裹體總數量的30%。流體包裹體顯微溫度學特征見圖6。

圖6 東天山長沙溝金礦流體包裹體熱力學數據直方圖Fig.6 Histograms of fluid inclusions salinities and homogenization temperatures at the Changshagou gold deposit（部分數據引自文獻[19]）

1∶10000土壤地球化學測量由新疆地礦局第一地質大隊完成，研究區主要元素高最值分別為Au：1733×10-6，Ag：5400×10-9，As：35077×10-6，Sb：181×10-6，Pb：22798×10-6，Zn：88155×10-6。從參數統計看出（表1），區內10個元素均屬相對富集-強富集元素，其中Au，Cu，Pb，As，Sb，Bi 為強富集元素，Au 最高值位于長沙溝石英正長斑巖體中，Zn，W，Mo元素顯著富集，Ag 相對富集。據元素組合特征，研究區圈出以Au元素為主的寬600～800 m，長1.7 km，沿轉折端向西的環耳山向斜兩翼扁環狀分布的多元素富集帶（圖7）。多元素富集帶內Au最大值出現在長沙溝金礦區石英正長斑巖體中。各元素不同程度與主成礦Au元素疊加，Pb，Zn元素異常規模較大，南段異常分布較北段規模大。As，Sb異常與Au異常套合較好，Ag異常分布較零散。

表1 長沙溝地區1:10000土壤測量參數統計表Table 1 Statistics data of geochemical compositions of soil in the Changshagou area

圖7 長沙溝礦區金-銀-砷-銻-鉛-鋅組合異常圖Fig.7 Anomalous map of Au,Ag,As,Sb,Pb,Zn in the Changshagou area.

1∶10000 地球物理探測由新疆地礦局第一地質大隊完成，物探測量成果顯示，視極化率高值區呈近EW 向、中部向上凸起扁豆狀、帶狀分布，最高達8.7%。極化率異常沿石英正長斑巖與片理化凝灰質砂巖地層內接觸帶分布，石英正長斑巖體中高極化率異常呈透鏡狀近EW 向展布，可能與巖體內分布不均勻分布的硫化物有關。蝕變帶位于η3 異常南東側與低背景極化率梯度帶處。視電阻率整體以低阻場為主，場值13.09～387 Ω·m，低電阻率面積占全區75%以上，高阻異常呈透鏡狀不規則狀分布于南部和西北部。Ρ5-1 高阻異常與η3 極化率異常相對應，蝕變帶主要位于P5-2 與P5-3 高阻異常北西部梯度帶。磁場總體呈南高北低、東北低的特點。磁場值-270～500 nT，高磁異常主要分布在石英正長斑巖中，呈橢圓狀、弧狀形成南北高中間低的磁場特征，蝕變帶位于C5磁異常北西側梯度中。

4 礦床成因

東天山康古爾韌性剪切帶內金礦（康古爾、紅石和馬頭灘金礦等）與二疊紀康古爾脆韌性剪切構造具密切時空關系（圖1）[5-6,19]。主流觀點認為這些金礦與巖漿活動無明顯時空物質結構關系，成礦物質多來自石炭系火山-沉積巖[3-4]。長沙溝金礦賦存于石英正長斑巖中（圖2），是康古爾韌性剪切帶內首個與巖漿巖侵入體具密切空間關系的金礦床。相比于東天山其他金礦床，長沙溝金礦化主要以細脈浸染狀為特征，與鉀化、硅化等中高溫熱液蝕變具明顯成因聯系（圖3-A）。礦體無明顯韌性變形，脆性破裂變形較發育。成礦階段流體包裹體巖相學和顯微溫度學顯示，長沙溝金礦床成礦溫度（早階段部分V-型包裹體溫度大于400 ℃）比帶內其他造山型金礦更高（圖6）[20]，且以富氣相V-型和含二氧化碳C-型流體包裹體為特征。

前人通過成礦階段石英和黃鐵礦H-O-S 同位素約束該礦床成礦流體和成礦物質具巖漿來源[19]，通過長沙溝金礦床野外地質特征與典型斑巖型金礦床進行對比，發現與典型斑巖金礦床相似（表2）[21]。結合該礦床發育的高溫蝕變組合及金成礦與賦礦石英正長斑巖之間的共生關系，認為長沙溝為斑巖型金礦床。東天山西段早石炭世處于板片后撤的地殼伸展背景[22]，島弧巖漿作用活躍，中酸性巖漿在演化后期派生酸性巖漿熱液發生自交代形成鉀硅酸鹽化等高溫蝕變[23]。長沙溝賦礦石英正長斑巖在演化晚期派生出酸性巖漿熱液，提供成礦物質同時活化苦水組中的金，熱液與巖體發生強烈水巖反應形成鉀硅酸鹽化，并伴隨著載金硫化物的沉淀[19]。成礦中后階段溫度降低至250 ℃～300 ℃（圖6），金發生大規模沉淀以裂隙金或包體金的形式分布于黃鐵礦等硫化物中（圖3-D，5）。

表2 長沙溝金礦床與典型斑巖型金礦床對比Table 2 Comparison between Changchangou gold deposit and typical porphyry gold deposit

5 區域找礦勘查啟示

康古爾韌性剪切帶是東天山最重要金成礦帶，也是金礦重點勘查靶區。帶內金礦多產于構造交匯處，受剪切作用控制明顯，與巖漿作用無明顯成因聯系。近年來更多研究報道了康古爾韌性剪切帶內石炭紀堿性巖與金成礦具密切空間關系，如紅石礦區堿長正長巖（334.0±3.7）Ma 和正長花崗巖（337.6±4.5）Ma[3]，康古爾礦區花崗斑巖（342.6±1.9）Ma，石東正長斑巖（332.3±2.6）Ma[4,16]。這些花崗巖具相近的成巖年齡（早石炭世）和相似的地球化學特征，K2O 含量平均超過7.0%[16]，被認為是增生楔部分熔融產物[16]。實驗巖石學證明,堿性巖漿具更高的Au溶解度和Au含量[24]，能為形成斑巖型金礦床提供必要成礦物質。研究區開展1∶10000土壤測量成果顯示，Au 濃度集中心重現性明顯，在研究區內圈出圍繞環耳山向斜分布的多元素富集帶（圖7），同樣證實長沙溝賦礦巖體石英正長斑巖具較高的全巖金含量。

本次研究長沙溝金礦是該地區首個斑巖型金礦床，賦礦巖體周圍元素套合較好，濃度分帶明顯，整體上以Au 富集為主，伴生As，Sb，Pb，Zn，Ag 等成礦元素，向西、向北均未封閉（圖7），認為富集帶西、北部具有尋找金礦的極大潛力。據本文研究，認為東天山地區勘查巖漿熱液型金礦床主要有3 個標志：①發育鉀硅酸鹽化的中酸性巖漿巖侵入體是最直接的找礦標志；②中酸性巖漿巖侵入體內或周圍分布具有一定規模、濃度分帶較明顯的Au元素異常是重要的地球化學標志；③中酸性巖漿巖侵入體中帶狀、透鏡狀磁異常、中高極化異常、低阻異常具“三梯度”組合部位是礦化體賦存的有利部位。

6 結論

（1）長沙溝金礦是東天山康古爾剪切帶西段首個賦存于巖漿巖侵入體的金礦床。成礦過程劃分為鉀長石-石英-黃鐵礦階段、石英-黃鐵礦-自然金階段和方解石-綠泥石-綠簾石階段。

（2）礦化與鉀硅酸鹽化、黃鐵礦化等熱液蝕變密切相關，自然金以包體金或裂隙金的形式賦存于硫化物中，石英正長斑巖提供了絕大部分成礦流體和成礦物質。

（3）長沙溝金礦Au，As，Pb，Zn，Ag 地球化學異常明顯，具高極化、高磁、低電阻異常的地球物理特征。堿性侵入體具明顯地球化學異常和地球物理異常梯度帶是巖漿-熱液型金礦找礦標志。