甘肃水洞沟金矿床地质特征及成矿条件分析_吴元科.pdf

第 25卷 第 16期 2009年 8月 甘肃科技 25 16 2009 甘肃水洞沟金矿床地质特征及成矿条件分析 吴元科 甘肃省核地质二一九大队 甘肃 天水 741025 摘 要 水洞金矿床位于关子镇 元家坪和舒家坝 太阳寺两条区域性韧性剪切带及天子山和磨扇沟花岗岩体的 加持区 金矿化严格受近 向断裂及其次级断裂控制 金矿化类型为构造蚀变岩型金矿 通过对其成矿地质背景 矿床特征 矿化特征的描述和控矿因素 找矿标志的总结及成矿条件的分析 认为该矿床的形成具有金源 构造及热 动力 三位一体 成矿有利条件 水洞沟矿区及其外围具有较好的找矿前景 关键词 金矿 地质特征 成矿条件 甘肃水洞沟 中图分类号 618 51 1 区域地质概况 水洞金矿床位于甘肃省天水市东南 其大地构 造位置位于祁连 北秦岭加里东造山带接合部位的 关子镇 李子园新元古 晚古生代裂陷火山沉积带 的东部 处在连接祁连与北秦岭造山带反 型构 造南段构造线转折 构造线由近 转向近 部 位 图 1 1 加持于近东西向展布的关子镇 元家 坪和舒家坝 太阳寺两条区域性韧性剪切带之间 位北秦岭宽坪成矿亚带西段 娘娘坝 利桥 庞家 河 多金属成矿远景区内 2 其中新阳 黄家坪与关子镇 元家坪两条区域性韧性剪切带是 产金地层的分界断裂和金矿的控矿断裂 两者之间 为元古界秦岭群中深度变质基性火山岩 碳酸盐岩 建造 北部为震旦 奥陶系葫芦河群浅变质碎屑岩 南部为震旦 奥陶系李子园群一套深变质的中基性 火山岩夹沉积岩和上泥盆统大草滩群的磨拉石建 造 2 区内地层以元古界秦岭群为基底 发育一套 以碎屑岩为主的火山 沉积组合遭受不同程度的中 深变质作用 成为该区 矿床的矿 源层 盖层下的古生李子园群为变火山 沉积组合 属活动型沉积 是区内主要的含矿层 区内的柴家 庄 冯家场 西安河 庞家河 八卦庙 水洞沟 白崖 沟 东沟金矿床均赋存其中 该区属祁连与北秦岭加里东碰撞带前缘区 3 岩浆活动频繁而强烈 并严格受构造控制 从加里东 期至燕山期均有岩浆活动 以酸性岩体为主 中性 基性脉岩少见 其中印支期酸性侵入岩最为发育 且与金成矿关系密切 它们沿边界韧性剪切带分 布 南有天子山岩体 西有柴家庄 八卦山岩体 东有 磨扇沟岩体 北有党川岩体 金矿化多赋存于岩体 外接触带的断裂蚀变带内 2 矿区地质特征 2 1 地层 矿区出露的地层主要是震旦 奥陶系李子园群 木其滩组第三岩性段 3 为一套变碎屑 岩 李子园群木其滩组是祁连 北秦岭造山带重要 的含金层 3 岩性为绢云母石英片岩 绿泥石英片 岩 斜长角闪片岩 绢云母绿泥石英片岩 变长石石 英砂岩 变砂岩 木其滩组第三岩性段 3 进一步可分为三个岩性层 第一岩性层 3 1 底部为绿灰色薄 层状 条带状 大理岩 硅质大理岩以及灰白色含细 脉侵染状黄铁矿的片状石英岩 走向上岩性 厚度变 化较大 中部为浅灰色绢云母石英片岩 浅灰色石榴 石白云母石英片 其中石榴石白云母石英片岩走向 上厚度变化较大 上部为灰绿色黑云母石英片岩 暗 绿色黑云母片岩 第二岩性层 3 2 底部为红灰色 灰 白色变长石石英砂岩 走向上变为灰白色石英岩 下 部为灰绿色 褐灰色石英片岩 中部为灰绿色 深灰 色石英片夹深灰色大理岩条带 上部为灰白色绢云 母石英片岩 石英片岩 第三岩性层 3 3 下部为灰白色 浅 褐红色含黄铁矿 星点状分布的小立方体 石英岩 不纯的石英岩 走向上相变为 局部夹灰绿色二云母 片岩 上部为黑灰色 灰黑色大理岩 走向上 自橡 子沟以东 相变为灰色石英片岩夹深灰色大理岩或 者为二者互层 大理岩中局部含星点状黄铁矿小晶 体 水洞沟金矿产于其中的变长石石英砂岩 变砂 岩中 木其滩组第三岩性层是区内主要的含金层 2 2 构造 李子园位于造山带的前缘 总体呈复式单斜 糜 棱岩化普遍 韧 脆性断裂 糜棱岩带较发育 4 舒 家坝 太阳寺 关子镇 元家坪两条区域性韧性剪 切带从矿区外围南 北两侧通过 其规模大 宽数十 至百余米 长数十公里 且具多期次活动特点 为 区内的导矿构造 受其影响在两者之间的近 向 次级断裂较发育 规模大小不等 长度一般数百米至 数千米 宽度几至几十米 南倾 倾角较大 70 80 性质以压扭性逆断层为主 多表现为脆性变形 特征 构造岩石为碎裂岩 角砾岩及挤压片理化岩 石 它们多具不同程度的矿化蚀变 蚀变构造岩石含 金一般在 0 2 10 6以上 部分地段富集成矿 这 些与之平行或小角度斜交的次级断裂是区内的主要 容矿构造 水洞沟金矿床就产于其中 2 3 岩浆岩 该区处于天子山印支期二长花岗岩体和磨扇沟 燕山期花岗斑岩体的夹持区 区内没有较大的岩体 分布 但区内脉岩较为发育 受区域构造影响脉岩 多以顺层产出 主要有花岗岩脉 花岗斑岩脉 辉绿 岩脉和石英脉 脉岩与区内金矿化关系密切 3 矿床地质特征 3 1 矿体特征 目前水洞沟金矿床共发现 号四 个金矿带 圈定金矿体 9个 图 2 金矿化主要赋 存于震旦 奥陶系李子园群木其滩组第三岩性段第 三岩性层 3 3 主要产于长石石英砂岩 及变砂岩中 金品位 3 25 6 11 10 6 最高品位 22 04 10 6 长度 40 265 厚度 1 52 6 88 矿体一般呈透镜状 个别呈似板状 产状与构造一 致 矿体规模中等 金矿化品位较为稳定 具体特征 见表 1 其中 1号金矿体为水洞沟金矿床的 主矿体 矿体呈似板状 产状与构造一致 矿体长度 265 厚度 4 42 平均品位 4 78 10 6 最高品 位 22 04 10 6 矿体在深部未封闭 从 1534 1494 1454 三个中段见矿情况来看 其向深部规模有所 变大 品位亦有增高的趋势 图 2 水洞沟金矿床矿区地质简图 1 上泥统大草滩群 2 震旦 奥陶系木其滩组第三岩 性段第三岩性层 3 震旦 奥陶系木其滩组第三岩性段第二 岩性层 4 花岗岩脉 5 花岗斑岩脉 6 辉绿岩脉 7 石英岩 脉 8 构造破碎带及编号 9 金矿体及编号 10 岩层产状 11 金矿化点及品位 10 6 12 古采硐 3 2 矿石特征 1 矿石类型 水洞沟金矿石为红褐色 黄灰色的碎裂岩 角砾 岩 均为氧化矿石 结构疏松 氧化程度高 矿化类型 属构造蚀变岩型 2 矿石的矿物组成及结构 构造 矿石矿物成分比较简单 金属矿物有黄铁矿 黄 铜矿 赤铁矿 褐铁矿 方铅矿 闪锌矿 自然金等 非 金属矿物有石英 方解石 绢云母 绿泥石等 矿石呈自形 半自形 它形粒状结构 交代残余 结构 碎裂结构 假象结构等 矿石构造为细脉状 条带状 角砾状 侵染状及网脉状 致密块状构造 3 金的赋存状态 通过对矿石中的黄铁矿 褐铁矿 石英 方解石 26 甘 肃 科 技 第 25卷 表 1 水洞沟金矿床矿体特征一览表 矿带 编号 矿体号 赋矿 层位 控矿构 造编号 矿体长 度 矿体厚 度 矿体产状 倾向倾角 矿体 形态 最高品 位 10 6 平均品 位 10 6 2 3 1 2 1 2 3 3 11 2 904 25160 70 80 透镜状12 904 20 952 60165 70 80 透镜状10 094 29 851 52160 60 70 透镜状7 445 15 1051 96165 80 85 透镜状9 973 25 2 1 49 55 25160 60 70 透镜状12 174 39 2 2 39 52 45165 70 80 透镜状8 026 11 4 1376 88190 51 80 透镜状6 254 99 1 2654 42200 77 88 似板状22 044 78 1243 73170 70 80 似板状8 654 88 等主要矿物和部分次要矿物及少量 微量矿物进行 金 银元素的电镜扫描 金的赋存状态主要为裂隙金 和粒间金 在矿石中发现的金矿物主要为银金矿 金 银矿 自然金 金矿物主要嵌布在矿物颗粒间或裂隙中 矿物 粒度较粗 表 2 粒度大于 0 053 占 30 最大 粒度为 0 56 0 88 0 18 金矿物表面粗糙不 平 金颗粒以不规则的尖角粒状为主 少量呈叶片 状 树枝状 麸皮状等 自然金分布以中粗粒为主 细粒少见 载金矿物主要为褐铁矿和黄铁矿 表 2 水洞沟金矿物粒度统计表 粒径区间 矿物颗粒数 粒 粒度百分含量 0 074329 41 0 074 0 0537020 59 0 053 0 03713640 00 0 037 0 0109026 47 0 010123 53 4 围岩蚀变 蚀变主要有褐铁矿化 黄铁矿化 硅化 碳酸盐 化 退色蚀变及弱的绢云母化 绿泥石化等 其中黄 铁矿化以细粒状 细脉状产出 自形晶少见 以半自 形 它形粒状为主 褐铁矿化以条带状 薄膜状沿岩 石裂隙产出 为区内最明显的找矿标志 硅化以细脉 状 网脉状和团块状为主 碳酸盐化主要以方解石细 脉或碳酸盐薄膜沿岩石裂隙充填 4 控矿因素及找矿标志 4 1 控矿因素 1 断裂构造是本区最基本的控矿因素 近 向的区域性深大断裂控制着矿床的分布 与之 平行或小角度斜交的次级断裂是区内的主要容矿构 造 它控制了矿区内金矿带的展布 2 金矿化受一定的地层岩性控制 区内金矿 化主要赋存于震旦 奥陶系李子园群木其滩组第三 岩性段第三岩性层 产于变砂岩 变长石石英砂岩 中 3 岩浆活动也是控矿的另一因素 区内中酸 性脉岩的侵入活动与金成矿关系密切 脉岩发育地 段金矿化也较强 4 2 找矿标志 1 构造标志 区域性大断裂旁侧的近东西向 展布的断裂蚀变带为区内的控矿 容矿构造 是区内 找金的重要标志 2 脉岩标志 区内的石英脉 花岗岩脉 辉绿 岩脉与金矿化相伴出现 脉岩发育地段是找金的重 点区段 3 围岩蚀变标志 褐铁矿化 黄铁矿化 硅化 碳酸盐化及退色蚀变发育地段 金矿化也较好 这也 是找金的一个标志 4 地层岩性标志 震旦 奥陶系李子园群木 其滩组第三岩性段第三岩性层中的变砂岩 变长石 石英砂岩及褐铁矿化 退色蚀变发育的碎裂岩 构造 角砾岩是找金的地层岩性标志 5 古采遗迹标志 古采硐及遗留下的矿渣 矿 化转石是找金的间接标志 6 化探异常标志 土壤地球化学测量发现的 金异常地段为找金的有利地段 5 金成矿条件分析 5 1 区域地质背景和金源条件 矿区位于秦岭中西段有色贵金属资源集中区 内 处祁连 北秦岭加里东构造带接合部的关子 镇 李子园新元古 早古代裂陷火山 沉积带反 型构造的南段 夹持于近东西向展布的关子 镇 元家坪和舒家坝 太阳寺两条区域韧性剪切带 之间 处于娘娘坝 利桥 庞家河金 银 铜多金属 27第 16期 吴元科 甘肃水洞沟金矿床地质特征及成矿条件分析 成矿远景区内 区域金成矿条件十分有利 该区西 部已发现柴家庄 李子园金矿 北部在也发现了吊坝 子 冯家场金矿 东部有西安河金矿床 区域上秦岭群 背景值较高 但其变质程度 较高 角闪岩相 因而 易被活化逸出 李子园 群为秦岭群的盖层 其变质程度较低为绿片岩相 加 之加里东末期的造山作用使天子山 磨扇沟等岩体 沿板缘大断裂上侵 岩浆活动产生的热量使秦岭群 中的 迁移至李子园群中 并初始富集 成为该区 的主矿源层 区内金矿化明显受控于一定的地层层位 震 旦 奥陶系李子园群 为一套海相火山 陆源碎屑 岩夹碳酸盐岩建造 金丰度值为 2 11 10 9 经区 域变质作用形成一套低角闪岩相 高绿片岩相的变 质岩 其中木其滩组的第三岩层性段第三岩性层的 变长石石英砂岩 变砂岩金丰度值较高 最高可达 130 10 9 为一层丰度值较高的金源层 为金成矿 提供了丰富的来源 同时有经历变质 岩浆的热改 造作用 使金再次富集成矿 5 2 构造及热液条件 构造是矿液运移的通道和沉淀的场所 更重要 的是构造的发生 发展过程也是成矿作用的一部 分 成矿的驱动力 区内断裂构造非常发育 受 区域构造影响 区内东西向构造特发育 这些大的断 裂构造从早到晚经历了韧性 脆韧性 脆性的演化 过程 它们为金成矿提供了有利的空间 同时它们 有控制了印支 燕山期柴家庄 八卦山 天子山岩 浆带的形成 5 重熔了早期的金源层 为金成矿提 供了热源和部分金源 晚期与之平行或小角度斜交 的次级破碎带常控制了金矿化的分布和定位 因此 该区的金矿化赋存于该断裂晚期的破碎带及与之平 行或小角度斜交的次级破碎带中 金矿化严格受近 东西向断裂及与之近平行的或小角度斜交的次级断 裂控制 伴随着多期次构造活动 还形成多期次热液脉 体的侵入 热液脉体为网脉状多金属硫化物的石英 脉和方解石细脉 热液脉体发育地段 金矿化明显 变好 因此多期次构造活动及热液脉体的侵入也是 金成矿的关键 5 3 岩浆热动力条件 矿区外围分布着从印支期 燕山期的中酸性岩 浆岩体及隠伏岩体 它们距矿床约 3 0 矿区内 还发育多种岩脉 岩浆岩体的产出受断裂构造控 制 断裂构造为岩浆活动提供了通道和就位空间 岩浆在上侵过程中 岩浆热液活化 萃取了围岩中的 矿质元素 形成含矿流体在热动力作用下沿断裂运 移 促使地层中金元素不断活化 迁移 使其在有利 地段 断裂构造 富集成矿 因此 岩浆及其期后的 热液活动为金活化 转移提