新疆韧性剪切带型金矿床地质特征研究<br/>——以索尔巴斯陶金矿床与哈图金矿床为例

新疆韧性剪切带型金矿床地质特征研究
——以索尔巴斯陶金矿床与哈图金矿床为例

2016-09-15艾娜古丽买买托莲库瓦尼西别克买买提朱马

西部探矿工程 2016年2期

关键词：黄铁矿金矿韧性

艾娜古丽·买买托莲，库瓦尼西别克·买买提朱马

（新疆大学地质与矿业工程学院，新疆乌鲁木齐830047）

新疆韧性剪切带型金矿床地质特征研究
——以索尔巴斯陶金矿床与哈图金矿床为例

艾娜古丽·买买托莲，库瓦尼西别克·买买提朱马

（新疆大学地质与矿业工程学院，新疆乌鲁木齐830047）

韧性剪切带型金矿床作为重要金矿床类型之一，对其进行深入研究具有重要的理论和实际意义。以索尔巴斯陶金矿床与哈图金矿床为例，对韧性剪切带型金矿床地质特征进行概括和总结。韧性剪切带型金矿床与其赋存的韧性剪切带往往具有形成时间上的滞后效应，矿体严格受韧性剪切带的控制，但多分布在韧性剪切带的后期脆性断裂中。剥蚀程度比较低，长期演化的造山带环境是寻找韧性剪切带型金矿床的战略方向。

韧性剪切带型金矿床；地质特征；索尔巴斯陶金矿床；哈图金矿床

1　概述

“韧性剪切带”这一概念是Sibson R H［1］和Ramsay J G［2］分别提出以来，很快引起了国内外地质学家的广泛关注，而且随着研究的日益深入，已取得了丰硕的成果。韧性剪切带一般认为是一种在地壳深部普遍存在的，呈带状展布并且具强烈塑性流变和剪切应变的高应变带，也被称为韧性断层［3］。作为地表脆性断裂向地壳深部的延伸部分，与地表脆性断裂组成断裂的双层结构模式［4］。韧性剪切带型金矿床是指控矿因素及成矿机制直接或间接与韧性剪切带有关的金矿床类型。这类矿床的形成，是成矿流体形成，运移以及Au沉淀与富集过程中物质场、流体场、能量场、空间场以及时间维等多元因素相互匹配、相互协调的产物［10］。

韧性剪切带中金矿产量初步统计约为8000～10000t，约占世界总产金量的30%［9］，是世界黄金供应的主要来源之一。新疆与韧性剪切带具有直接或间接成因联系的金矿床分布广泛，如康古尔金矿床、红石金矿床、红山金矿床、哈图金矿床、索尔巴斯陶金矿床的同位素年代学研究表明，金矿床成矿作用和剪切带后期的走滑剪切变形作用在时间上具有强烈的耦合关系。20世纪80年代中期以来，中国地质研究人员对韧性剪切带及其与金矿床成因联系进行了系统的研究，具有包括韧性剪切带与金矿床的时空分布及时空关系、韧性剪切带的控矿作用机制以及金富集机理、韧性剪切带型金矿床地质特征、矿床成因、成矿模式以及成矿实验模拟等。

本文以韧性剪切带型金矿床——索尔巴斯陶金矿床与哈图金矿床为例，对韧性剪切带型金矿床地质特征进行概括和总结，这对于加深该类矿床成矿作用与成矿规律的认识以及指导该类金矿的勘查工作均具有重要的借鉴意义。

2　韧性剪切带型金矿床地质特征

根据韧性剪切带在金成矿过程中的不同作用，可将该类金矿床划分为3类：第一，韧性剪切作用改造型金矿床，矿床产于韧性剪切带中，韧性剪切作用导致原有矿体中的金银矿物再富集再分布；第二，同韧性剪切型金矿床，韧性剪切带与金矿形成之间无地质间断，且韧性剪切带作为直接控矿构造的金矿床；第三，后韧性剪切带型金矿床，韧性剪切带与金矿床形成之间存在明显地质间断，直接控矿构造是叠加在其之上的脆性断裂，二者形成与不同的地质环境，为不同地质作用的产物［11］。新疆绝大部分韧性剪切带型金矿床均属后韧性剪切带型金矿床。按金矿床的产出特征划分为蚀变糜棱岩型金矿床，蚀变破碎带型金矿床，石英脉型金矿床。

从Au元素的活化分异，含金热液的形成，运移直至富集成矿，韧性剪切带型金矿床形成的整个过程都与韧性剪切作用以及后期脆性断裂的叠加紧密相关。深层次韧性剪切变形导致金元素的活化迁移，中浅层次的韧脆性或脆性剪切变形区是金聚集成矿的部位，而韧性剪切带的不同变形层次以及断层岩类型制约金矿化类型［12］。时间上，韧性剪切带型金矿床的形成时代往往晚于其赋存的韧性剪切带的形成时代，如中国境内与脉状金矿床有直接或间接成因联系的韧性剪切带往往形成于太古宙或元古宙，而金矿床的成矿时代为显生宙［11］。空间上，韧性剪切带型金矿床仅少数直接产在韧性剪切带中，绝大数金矿床均产在叠加于韧性剪切带之上的后期脆性断裂中。

韧性剪切带型金矿床围岩蚀变常见硅化、钾化、绢云母化、绿泥石化、黄铁矿化、碳酸盐化等［14］，矿石主要有含金糜棱岩和含金石英脉组成，矿体的展布严格受剪切带系统的控制。矿体与围岩一般没有明显的界限，需靠含矿品位圈定矿体，矿石以浸染状为主。一般可以识别出2期（甚至2期以上）成矿作用：韧性变形期以及后期脆性变形期，但矿体主要就位于叠加在韧性剪切带之上的脆性裂隙中。含金流体从剪切带的韧性部分迁移至脆性部分时，围压突然降低导致金分异沉淀。矿物组合一般比较单一，成矿温度主要集中在300℃～350℃范围内［13］。成矿流体与成矿物质来源方面，韧性剪切带型金矿床成矿流体来源复杂，包括地幔流体、岩浆流体、变质流体以及混合流体等，具多期多阶段多来源特征，成矿物质往往来源于深部或容矿围岩［12］。成矿作用与岩浆活动关系密切，也可以与岩浆活动无关。

3　典型韧性剪切带型金矿床实例

3.1索尔巴斯陶金矿床

索尔巴斯陶金矿区位于哈萨克斯坦—准格尔板块之准格尔构造区的哈尔里克晚古生代岛弧带与博格达晚古生代裂谷2个三级构造单元的结合部位（见图1）。该区是北天山铁、铜、镍、金、钼及稀有金属成矿带之哈尔里克铜钼金（稀有金属）石墨成矿亚带的索尔巴斯陶Cu-Mo-Au成矿集中区。

图1　区域构造略图（据张良臣）

金矿床产于下石炭统塔克尔巴斯陶组第二段（C1tk），一套陆源碎屑岩—硅质岩—火山岩组合中，容矿岩石主要为陆源碎屑岩包括砾岩及各粒级砂岩及泥质岩；硅质岩类中有的较纯，有的含有钾长石；火山岩中有凝灰岩、沉凝灰岩、安山质熔岩及角砾熔岩，同时还有一些超浅成的岩石、如钠长岩等。该套岩石组合由于受到强烈的构造和蚀变作用，多已发生破碎和变质。矿区范围内主要以构造蚀变岩和第四系为主，其东南侧则多发育安山岩，玄武岩及沉积岩。

矿区内构造主要表现为褶皱和断裂，褶皱构造为一短轴背斜，位于区域西部向斜的北翼，背斜构造为矿区重要控矿构造，背斜北西翼岩层倾向北西，倾角较缓，一般在50°左右，南东翼岩层主体倾向南东，产状近于直立，倾角一般在80°左右，其核部强烈蚀变，呈北东—南西向带状分布，形成与褶皱构造长轴方向基本一致的蚀变体，金矿体分布受该蚀变岩带的控制（见图2）。断裂构造由F1、F2、F7三条断裂形成一个近似三角形地块，控制着区内背斜构造和金矿的成生与分布。F1断裂：位于矿区北部，系矿区三角形块体北部边缘，该断裂走向290°～330°，倾向南西，倾角大于55°，矿区内可见长度0.9km；断裂带宽5～50m，无明显裂面，为一正断层。F2断裂：位于矿区西部，矿区三角形块体西部边缘，走向北西—南东，倾向西或南西，倾角46°～78°，区内可见长度0.80km；断裂带宽2～40m，裂面明显，为一逆掩断层。F7断裂：位于矿区东部，系矿区三角形块体东部边缘，走向北北东，倾向及倾角不详，矿区内可见长度0.84km；断裂带宽0.5～2m，为一平移断层。断裂两侧及破碎带中，岩石普遍发生强烈蚀变，主要蚀变有褐铁矿化、硅化、绢云母化、高岭土化等，断裂是重要的导矿构造并兼有容矿作用（见图2）。

矿区内共圈出3条金矿体，依次编号为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号矿体。Ⅰ号矿体分布在Ⅱ号矿体的上盘，Ⅲ号矿体分在Ⅱ号矿体的下盘。其中Ⅱ号矿体为区内的主矿体，矿体长450m，控制最大深度约590m，总体倾向318°，倾角主要在70°～90°。平均厚度44.51m，平均金品位1.74×10-6。

矿石矿物成分中金属硫化物主要为黄铁矿，少量毒砂，偶见方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、辉钼矿等。金属氧化物主要为钛铁矿，少量褐铁矿、磁铁矿、板钛矿等。脉石矿物以石英为主，次为长石、高岭土、绿泥石、云母、锆石、石墨及方解石等碳酸盐矿物。矿石结构以他形晶—半自形晶粒状结构为主，其次有自形晶结构、碎裂结构、包含结构、交代残余结构、假象结构等。矿石中最常见的构造为稠密浸染状构造、浸染状构造、脉状构造、角砾状构造、网脉状构造等。金矿石的矿物组合特征可分为金—黄铁矿硅质岩型、金—黄铁矿蚀变岩型、金—黄铁矿石英脉型。金矿体蚀变类型主要有：硅化、绢云母化、高岭土化、碳酸盐化、钾长石化、绿泥石化、帘石化和黄铁矿化（地表为褐铁矿化），其中以硅化、黄铁矿化与金矿化关系最为密切。金的成矿期和成矿阶段划可分为沉积成岩成矿期、活化改造成矿期、表生成矿期。活化改造成矿期可划分3个阶段——黑色硅质岩及硅化矿石脱色，变为灰→灰白→白色成矿阶段（成矿阶段Ⅰ），白色含金石英脉成矿阶段（成矿阶段Ⅱ），含金多金属显微脉成矿阶段（成矿阶段Ⅲ）等3个成矿期3成矿阶段。

关于索尔巴斯陶金矿床的成矿温度，成都理工大学毛玉元教授对石英包裹体的测温，获得了比较好的成矿温度为310°℃～340℃，并将成矿温度解释韧性剪切带型金矿床成矿的温度范围。

3.2哈图金矿床

哈图金矿床是一个典型的与韧性剪切带有关金矿床，也是目前新疆境内最大金矿床之一，由齐Ⅰ、齐Ⅱ2个矿床组成。矿床在在大地构造上处于准噶尔界山华力西褶皱带扎依尔—达拉布特复式向斜北翼，属西准噶尔金成矿带的一部分，于托里县境内哈图山南麓、域性安齐断裂北侧次级断裂的发育带中。区内出露地层主要有石炭系中上统太勒古拉组和包古图组。太勒古拉组为弧后盆地沉积，火山岩建造，玄武岩、凝灰岩为主要岩性，包古图组为火山复理式建造，岩性以火山凝灰岩和杂砂岩为主。区域内岩浆活动强烈，侵入岩发育，以花岗岩为主，超基性岩及花岗岩有关的酸性脉岩次之。

齐Ⅰ金矿区以断裂构造为主，褶皱构造不很发育。矿体主要赋存于规模较大的断裂构造中，特别是北西向、近东西向、北东向、北北东向断裂构造，它们均为容矿构造。到目前为止，已发现矿脉27条。本区矿脉主要为脉状，矿区东部及浅部以石英脉型为主。重要的有走向北西，倾角南西约215°，倾角50°～80°，L5、L7、L8、L10等脉组（见图3）。

哈图金矿床产于安齐断裂上盘韧性剪切带中，赋矿地层为石炭系，安齐断裂为主要导矿构造，其次级断裂和破火山口断裂系为配矿和容矿构造。矿体严格受人性剪切带的控制，含矿较好的矿脉（群）主要集中分布在矿区中部，已经地表共圈出矿体26条，其中矿化较强，品位较高的矿脉主要为L8、L5、L7、L10脉体，这几条矿脉均为南倾的矿体。矿石类型有含金石英脉型和含金蚀变围岩型2种。矿石结构为粒状变晶结构、碎裂结构、包含结构、脉状充填结构。矿石构造为浸染状构造、条带状构造、脉状及网脉状构造、角砾状构造、致密块状构造。主要金属硫化矿物为毒砂、黄铁矿、黄铜矿、黝铜矿、斑铜矿、辉铜矿、蓝辉铜矿及铜蓝、方铅矿、磁黄铁矿、辉砷镍矿。脉石矿物为石英、方解石、绢云母、绿泥石。矿体围岩主要有2种，玄武岩与凝灰岩。矿体与围岩的接触分2种情况：①石英脉常呈两壁光滑分界清晰。②围岩蚀变则以石英脉为中心逐渐向外减弱，即石英脉→毒砂、黄铁矿化、碳酸盐化玄武岩→碳酸盐化玄武岩→褪色化玄武岩（弱碳酸盐化）→绿泥石化及正常玄武岩。

可将蚀变岩型矿体成矿作用划分为5个阶段（图4）：阶段Ⅰ主要形成粗粒石英—钠长石脉，脉宽0.5cm，局部可达10cm，其中金属矿物含量较低，且一般分布于矿脉与围岩的接触部位，以自形程度较高的黄铁矿为主，阶段Ⅱ形成了细小的黄铁矿—石英—钠长石脉，其中沉淀了大量自形程度较高的黄铁矿，少量毒砂、黄铜矿、磁黄铁矿和闪锌矿伴随黄铁矿形成；阶段Ⅲ形成毒砂—碳酸盐脉，矿物组合为毒砂—黄铁矿—黄铜矿—自然金，该阶段同时在围岩中形成强烈的碳酸盐化和大量浸染状自形毒砂和黄铁矿，自然金主要呈浑圆孤岛状被毒砂、黄铁矿包裹，或呈针状产于黄铁矿、毒砂颗粒间隙；阶段Ⅳ以形成大量黄铜矿、黝铜矿和碳酸盐矿物为特征，并伴随有少量黄铁矿和毒砂形成，该阶段也是主要的金矿化阶段，主要形成裂隙金，与黄铜矿、黝铜矿和少量黄铁矿共生，充填早期黄铁矿和毒砂的裂隙；阶段Ⅴ形成石英—方解石脉，其中不含金属矿物。

综上所述，矿床成因为：本矿床是与基性玄武岩、酸性花岗岩有关的中温热液充填交代石英脉—蚀变岩性金矿床。

图3　哈图金矿地表矿脉分布图

4　结论和讨论

图4　哈图金矿蚀变类型矿体成矿阶段及矿物生成顺序

目前为止，国内外许多学者将包括韧性剪切带型，石英脉型、构造蚀变岩型以及一些网脉状金矿床在内的与增生型造山作用有关并产在造山带环境的金矿床统称为造山型金矿床。本人认为，韧性剪切带型金矿床作为重要金矿床类型之一，对其单独进行深入研究具有重要的理论和实际意义。

索尔巴斯陶金矿床和哈图金矿床地区不同层次剪切带发育，矿床受韧性剪切带控制明显，区域上韧性剪切带控制金矿床（点）的分布，在矿床范围内，性剪切带及其演化过程中形成的韧脆性剪切带既是唯一的赋构造，对矿化带、矿体的形态、产状、规模及分布起决定性的控制作用，压扭性韧性剪切变形特点决定了金矿化类型以各种蚀变岩型为主，变以交代作用为特色。

韧性剪切带不仅导致Au元素的活化分异、含金热液的形成、运移，而且作为含金热液运移的通道和成矿物质富集沉淀的场所。韧性剪切带型金矿床与其赋存的韧性剪切带往往具有形成时间上的滞后效应，矿体严格受韧性剪切带控制，但多分布在韧性剪切带的后期脆性断裂中。由于成矿作用过程的特殊性，韧性剪切带型金矿床成矿流体与成矿物质来源往往具多期多阶段多来源的特征。即大面积的韧性变形构造动力分异作用形成的含金热液不是就地原位矿化，是向上迁移并集中到范围比较窄小的韧—脆性或脆性裂隙中才发生金元素富集，终形成金矿床。

［1］Sibson R H.Fault Rocks and Fault Mechanism［J］.Geol.Soc. London，1977，133：191-213.

［2］ Ramsay J G.Shear Zone Geometr Y：A Review［J］.Struct.Geol.1980（2）：83-89.

［3］武贵禄，王光奇，曹福林.韧性剪切带与金矿的关系［J］.吉林地质，1983（3）：42-46.

［4］胡玲.韧性剪切带研究现状及发展趋势［J］.地质力学学报，1996，2（3）：8-9.

［5］夏永健，陈友东，王斯亮，等.地电化学测量在河台金矿找矿中的实验研究［J］.黄金，2008，29（9）：7-10.

［6］翟伟，李兆麟，黄栋林，等.粤西河台金矿床富硫化物石英脉Rb-Sr等时线年龄讨论［J］.地球学报，2004，25（2）：243-247.

［7］朱永峰.克拉通和古生代造山带中的韧性剪切带型金矿：金矿成矿条件与成矿环境分析［J］.矿床地质，2004，23（4）：509-519.

［8］骆辉，赵运起.辽宁阜新排山楼金矿地质成矿作用［J］.前寒武纪研究进展，1997，20（4）：13-24.

［9］孙胜龙.韧性剪切带中金成矿机理浅析［J］.大地构造与成矿学，1995，19（4）：375-381.

［10］方贵聪.韧性剪切带型金矿床成矿作用机理［J］.矿床地质，2010，29（增刊1）：925-926.

［11］刘连登，姚风良，卿敏，等.中国的金矿与韧性剪切带［J］.黄金科技动态，1991（3）：7-12.

［12］陈柏林，董法先，李中坚.韧性剪切带型金矿成矿模式［J］.地质论评，1999，45（2）：186-192.