造山型金矿成矿浅析——以青海省都兰县诺木洪郭勒地区为例

靳 杨，张 岩，王 婧，赵俊芳

(1.青海省有色第一地质勘查院青海省隐伏矿勘查重点实验室，青海 西宁810000)(2.青海省第三地质勘查院，青海 西宁810000)

0 引 言

近年来随着金矿的勘查和开采，造山型金矿的研究也随之倍受重视。造山型金矿的研究方向主要以：绿岩带中的含金石英碳酸盐脉、条带状铁矿(BIF)中的含金石英脉、浊积岩中的含金石英脉为主。研究区位于东昆仑造山带东段、青藏高原东北部，大地构造位置隶属于柴达木陆块南缘(程裕祺，1994)。主要夹持于昆中与昆南断裂之间，处于昆南复合拼贴带内(孙丰月等，2003)。带内主要分布地层为大洋玄武岩高原万宝沟群及纳赤台群，是一套绿片岩相变质的海相碎屑岩、片岩、碳酸盐岩及火山岩的岩石组合[1-3]。符合造山型金矿内的绿岩带受剪切带、转换断层控制的特性。本文通过野外地质建造、矿石特征、流体包裹体、矿床成因的综合研究，探讨研究区造山型金矿的成矿作用。

1 区域地质

研究区内地层分布较为广泛，主要以元古代与三叠纪地层最为发育，石炭纪与第四纪地层也有较大面积的出露。

由于受昆中断裂的影响，研究区内断裂主要有：胡晓钦大哇-草木策断裂(F1)、阿得可肯德断裂(F2)。其余断裂为该两条主干断裂的派生断裂，其中主干断裂控制了有关矿产的分布，而派生的次级断裂和裂隙控制了矿体或矿脉的生成。

研究区内岩浆活动可分为海西期、印支期及燕山期，以海西期、印支期岩浆活动为主。

研究区脉岩较为发育，主要发育有花岗斑岩脉、石英斑岩脉、闪长玢岩脉及闪长岩脉等, 呈北西-北北西向展布，主要呈岩脉产出，与地层呈侵入接触关系(见图1)。

图1 诺木洪郭勒地区地质简图(据青海省有色第一地质勘查院，2015修编)

2 矿床地质特征

哈拉郭勒金矿床赋矿层位主要为早石炭哈拉郭勒组地层；东西、北西向断裂构造控制矿脉的产出，构造破碎蚀变带发育，主要呈近东西向，少数北西向，带内岩石较破碎，局部石英细脉发育，蚀变主要为硅化、褐铁矿化、绢云母化、碳酸盐化、绿泥石化。侵入岩主要为印支期花岗斑岩、石英斑岩、闪长玢岩岩石，金矿化主要赋存于岩体与哈拉郭勒组接触部的蚀变破碎带中。含矿岩石主要为碎裂状石英脉及硅化较强的变砂岩，围岩主要为复成分砾岩。

杏树沟金矿床位于诺木洪郭勒上游南侧，赋矿层位位于早三叠世洪水川组地层中的构造蚀变破碎带中；断裂构造发育，主体为为北西向构造，次为近东西向、南北向层间断裂，属压扭性断裂。其中北西、近东西向构造蚀变带为含矿蚀变带，硅化、褐铁矿化、高岭土化、绿泥石化与金矿化密切相关。侵入岩主要为印支期花岗闪长岩、钾长花岗岩、花岗斑岩等[4-5]。

3 矿体特征

3.1 矿石矿物组成

哈拉郭勒金矿床:矿石类型主要为贫硫化物蚀变岩型，矿石中金属矿物含量较少，矿物颗粒较小，主要有黄铁矿、黄铜矿、铜蓝、方铅矿、闪锌矿、白铅矿、磁铁矿等，局部可见蓝铜矿等次生硫化物矿物(见图2)。氧化物矿石矿物主要是褐铁矿、孔雀石等，脉石矿物主要有石英、绢云母、绿泥石、绿帘石、长石、方解石、白云石等。金多赋存于黄铁矿、褐铁矿中，呈包体金或裂隙金[6-8]。

图2 哈拉郭勒金矿床矿石金属矿物镜下照片

杏树沟金矿床:矿石根据氧化程度不同可分为原生矿石与氧化矿石，地表出露为氧化矿石，以褐铁矿化为主，原生矿石的矿石类型主要为蚀变岩型，矿石中金属矿物主要有黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、磁黄铁矿等(见图3)，脉石矿物主要有石英、绢云母、绿泥石、绿帘石、长石、方解石等。金多赋存于黄铁矿、褐铁矿中，呈包体金或裂隙金[6-8]。

图3 杏树沟金矿床矿石金属矿物镜下照片Py—黄铁矿；Ccp—黄铜矿；Sp—闪锌矿；Gn—方铅矿

3.2 矿物产出特征

哈拉郭勒金矿床：黄铁矿半自形-他形粒状结构，呈显微立方体晶，可见磁黄铁矿及黄铜矿呈尖角状沿黄铁矿裂隙交代，沿裂隙及边缘被褐铁矿交代呈细脉状结构、镶边结构(见图4-a)，局部交代较为强烈呈残余状结构或假象结构(见图4-b)。

黄铜矿不规则粒状结构，呈尖角状沿黄铁矿裂隙或边缘交代，与磁黄铁矿共生(见图4-c)。

图4 哈拉郭勒矿床矿石金属矿物特征

磁黄铁矿偶见，呈不规则粒状结构，呈尖角状沿黄铁矿裂隙交代，与黄铜矿密切共生。

褐铁矿呈不规则粒状，集合体呈胶状结构，交代黄铁矿呈尖角状、细脉—网脉状或镶边结构，局部交代强烈呈残余结构或假象结构。

杏树沟金矿床：黄铁矿：半自形-他形粒状结构，星散状分布，充填于脉石矿物间。黄铁矿多被褐铁矿交代，大部分仅留黄铁矿假象，局部有交代残留结构，为金的指示性矿物。

闪锌矿呈偶见，他形粒状充填于脉石矿物间，星散状分布，交代脉石矿物。

黄铜矿呈偶见，他形粒状，呈骸晶状分布于黄铁矿颗粒中或充填于脉石矿物间。

磁铁矿呈他形粒状，星散-小团块状分布，充填于脉石矿物间，可见裂纹，少量边缘被赤铁矿交代。

褐铁矿呈不规则粒状，集合体呈胶状结构，交代黄铁矿呈尖角状、细脉-网脉状，局部交代强烈呈残余结构或假象结构。

矿石结构主要有自形—半自形粒状结晶结构(见图3a)、他形粒状结构(见图3b)、半自形-填隙结构、碎裂结构(见图3c)、固溶体分离结构(见图3e)、交代结构(见图3f)等。

矿石构造主要以块状构造、浸染状构造为主，脉状(见图3d)、网脉状、条带状构造、角砾状构造和交错脉状构造等构造均有发育。

3.3 矿石结构构造

哈拉郭勒金矿床：

矿石结构：为半自形粒状结构、他形粒状结构、交代残余结构、交代假象结构、胶状结构等。

矿石构造：地表氧化矿石为土状及蜂窝状构造，原生矿石主要为星点状构造。

杏树沟金矿床：

矿石结构：氧化矿石为他形晶粒结构、胶状结构；原生矿石为自形—半自形粒状、显微状结构。

矿石构造：地表氧化矿石主要为褐铁矿矿石，呈土状及蜂窝状构造；原生矿石主要为含金黄铁矿矿石，呈星点浸染状、网脉浸染状构造。

3.4 矿石类型

3.4.1 哈拉郭勒金矿床

金矿石工业类型为破碎带蚀变岩型。矿石自然类型按氧化程度可分为氧化矿石和原生矿石。

氧化矿石主要为近地表的褐铁矿矿石，矿石呈棕褐色，它形晶粒结构、胶状结构，浸染状构造、蜂窝状构造，蜂窝状构造为黄铁矿或其他金属硫化物矿石地表氧化的产物。

原生矿石为深部含金黄铁矿矿石，呈自形—半自形粒状、显微状结构，块状、浸染状构造。(见图5)

图5 哈拉郭勒金矿床矿石标本照片

通过野外工作与室内薄片观察，围岩蚀变与热液活动相关，主要有硅化、褐铁矿化、碳酸盐化、高岭土化、黄铁矿化、孔雀石化、绿泥石化等。其中与金矿化关系密切的是硅化、褐铁矿化、黄铁矿化。

3.4.2 杏树沟金矿床

金矿石工业类型为破碎带蚀变岩型。矿石自然类型按氧化程度可分为氧化矿石和原生矿石。

通过野外工作与室内薄片观察，围岩蚀变类型主要有钾化、绢英岩化、硅化、黄铁绢英岩化、绿泥石化、绿帘石化、碳酸盐化等，为典型的中低温蚀变组合，其中黄铁绢英岩化和硅化与金矿化的关系最为密切(见图6)。蚀变带以强硅化带为中心，向两侧蚀变减弱，大致可以认为硅化、黄铁绢英岩化构成蚀变金矿化体，而绢英岩化、绿泥石化、绿帘石化、碳酸盐化构成近矿蚀变围岩，矿体多产在黄铁绢英岩化和硅化带中。

图6 杏树沟矿床围岩蚀变照片

4 样品采集及分析方法

对这两个金矿床之岩体分别进行了锆石U-Pb ICP-MS测年。哈拉郭勒矿床岩石样品取自地表出露呈岩基状产出的石英斑岩岩体；杏树沟金矿床岩石样品取自探槽中花岗斑岩岩石。锆石年龄测试采用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱法(LA-ICP-MS)，激光设备为配有 193 μm 准分子激光器的 Geo Las HD 激光剥蚀系统，联用的 ICP-MS 型号为 Agilent 7500cx。利用 ICP-MS Data Cal 软件对剥蚀信号数据进行处理，得到样品的微量元素含量及 U-Pb 同位素比值，U-Pb 年龄谐和图的绘制和加权平均年龄计算利用 Isoplot 完成。

对取自杏树沟与哈拉郭勒金矿床含金多金属硫化物成矿阶段的石英样品开展了流体包裹体分析研究，仪器型号为LinkamTHMSG600型冷-热仪，测定范围-190～500℃，测试误差±1℃，使用液氮冷冻、电炉丝加热。

以上测试均委托吉林大学地球科学学院实验室完成。

5 矿床成因

5.1 成矿时代

哈拉郭勒矿床内石英斑岩的锆石U-Pb ICP-MS 测年获得加权平均年龄为260.6±2.1 Ma，应代表石英斑岩脉的侵入年龄，属印支晚期(见图7)。

图7 石英斑岩中锆石的U-Pb年龄谐和图(a)和加权平均年龄(b)

杏树沟矿床内花岗斑岩的锆石U-Pb ICP-MS 测年获得加权平均年龄为259.5±1.8 Ma，应代表石英斑岩脉的侵入年龄，属印支晚期(见图8)。

图8 花岗斑岩中锆石的U-Pb年龄谐和图(a)和加权平均年龄(b)

哈拉郭勒矿床石英斑岩与杏树沟矿床花岗斑岩形成时间基本一致，可能是同源岩浆演化的结果[6-7]。

5.2 成矿阶段

综合野外地质观察、矿物共生组合及室内对光薄片中矿物生成顺序的研究，认为哈拉郭勒矿床及杏树沟矿床成矿期可分为：热液成矿作用期和表生风化淋滤富集作用期。在热液期中石英-多金属硫化物阶段为最重要的成矿阶段。

5.3 流体包裹体分析

根据前人研究表明，造山型金矿床流体包裹体主要呈现H2O-CO2型、富CO2型、气液两相型及NaCl子矿物的包裹体型4类[8]。

杏树沟与哈拉郭勒金矿床含金多金属硫化物石英成矿阶段的流体包裹体研究显示，其包裹体主要为气液两相包裹体(见图9)。

图9 气液两相包裹体图像

杏树沟金矿床流体包裹体均一温度集中在220～240 ℃区间内，盐度集中在4%～7%NaCleq区间内，密度较低，成矿流体压力为140～240 MPa，成矿深度范围2.4～3.4 km之间。

哈拉郭勒金矿床流体包裹体均一温度集中在160～175 ℃区间内，盐度集中在3.5%～6%NaCleq区间内，密度较低，成矿流体压力为128～220 MPa，成矿深度范围3.8～5.2 km之间。

杏树沟与哈拉郭勒金矿床计算结果显示出该区成矿流体具低温、低盐度、低密度、低压、浅成特征，属于浅成低温低盐低密度流体[8,11,13]。

5.4 H、O同位素

从成矿流体δD-δ18OH2O图解(见图10)可以看出：两个矿床样品全部落入了原生岩浆水与大气水的交换区域，说明哈拉郭勒和杏树沟矿床的主成矿阶段成矿流体均不同程度的受到了大气降水的参与，但杏树沟金矿床样品点相对更接近原生岩浆水范畴，表明在主成矿阶段，杏树沟金矿的成矿流体主要为岩浆水来源。而哈拉郭勒金矿样品点明显地偏离原生岩浆水，相对接近雨水线，暗示了大气水与岩浆水的混合对成矿的重要作用[9-10]。

图10 诺木洪郭勒地区金矿床流体包裹体δD-δ18OH2O图解

总体分析认为，区内金的成矿流体主要有岩浆热液和大气降水两种。

5.5 成矿模式

依据造山型金矿床的地质特征、矿石结构构造、矿物共生组合、成矿流体及H、O同位素组成，矿床成因模式如图11所示。造山型金矿床在地壳深度范围内垂向分布，从次绿片岩相至麻粒岩相深度的变化过程中，大致可分为浅成Au-Sb、中成Au-As-Te、深成Au-As造山型金矿，仅中成造山型金矿床未有岩体参与。

图11 造山型金矿床成矿模式图1—岩浆岩；2—金矿体

由表1得知，研究区金矿床与造山型金矿床特征基本相一致。是以石英-多金属硫化物为成矿阶段，气液包裹体型产出的低温低盐低密度，成矿流体来源大气降水、岩浆热液的造山型金矿床。

表1 造山型金矿的主要特征类比[1,2,3,11]

6 结 论

(1)哈拉郭勒与杏树沟金矿床均受东西、北西向压扭性断裂构造控制，主要为印支晚期岩体参与成矿。硅化、褐铁矿化、绢云母化、碳酸盐化、绿泥石化、高岭土化等蚀变与金矿化密切相关。

(2)压扭性断裂构造对成矿，不仅提供了物质来源及热能的通道，还间接创造了成矿空间。印支期岩浆岩的活动不仅提供热液来源，还对地层中的金元素活化运移起到了重要作用，多期次热液活动为金元素的富集奠定了较好的基础。

(3)哈拉郭勒矿床石英斑岩(261 Ma)与杏树沟矿床花岗斑岩(260 Ma)形成时间基本一致，均为印支晚期，可能是同源岩浆演化的结果。

(4)哈拉郭勒矿床及杏树沟矿床成矿期可分为：热液成矿作用和表生风化淋滤富集作用二个成矿期。在热液期中石英-多金属硫化物阶段为最重要的成矿阶段。

(5)哈拉郭勒与杏树沟金矿床成矿流体为低温、低盐度、低密度、低压、浅成特征，属于造山型金矿床。