青海都兰县五龙沟金矿床地质特征与矿床成因

马麟 ，孙江雄 ，祁有民

（1.青海省第六地质勘查院，青海格尔木 816000；2.青海省金矿资源开发工程技术研究中心，青海 都兰 816100；3.都兰金辉矿业有限公司，青海 都兰 816100）

0 引言

青海省都兰县五龙沟金矿位于秦-祁-昆成矿域东昆仑成矿省伯喀里克-香日德成矿带内①（图1a），成矿带内产有金、铅、锌（铜、稀有、稀土）等矿产（程龙，2020）。五龙沟地区共发现矿床和矿点共63处，含矿构造蚀变带14条，累计估算金资源量61.18 t。五龙沟矿床位于青海省东昆仑中段北坡五龙沟地区东侧，范围西起水闸东沟，向东经黄龙沟、黑石沟，至红旗沟。该地区目前已做过一些勘查工作，1958年地质部632队在本区进行了1︰20万路线地质调查，发现了多处铁及多金属矿等矿点；1967—1969年原青海省第一地质队对区内铁、硫、铅、锌多金属矿、辉钼矿、萤石矿点进行了检查；1977—1981年青海省第一区域地质调查队开展诺木洪幅1︰20万区域地质调查工作；1987年原青海省第八地质队于本区开展了以铜为主的多金属矿点检查工作；1992—1995年，本区地质勘查异常查证在五龙沟地区6个金异常区内发现了多处金矿床、金矿（化）点；2005—2009年青海省第一地质勘查大队对红旗沟－深水潭地区开展了金矿勘查工作，估算（332+333+334）金资源量43.81 t。目前五龙沟地区金矿的地质特征与矿床成因的相关研究较少，需要系统的工作来厘定矿体的特征、矿石类型、控矿因素、找矿标志等，并在此基础上，总结矿床成因，指导找矿预测工作。本次研究在勘查工作的基础上，开展槽探、硐探、钻探工程，并采集样品进行岩石的薄片、光片观察鉴定工作，详细的厘定五龙沟地区金矿床的基础地质特征，总结成矿规律，分析矿床成因，为矿区的找矿预测工作提供一定的依据。

图1 五龙沟金矿大地构造位置（a）和矿区地质简图（b）（据徐学义等，2008；陈柏林等，2016）

1 区域地质概况

五龙沟矿区位于东昆仑中部岩浆弧带上，介于东昆仑中部和北部次级缝合带之间（图1a；徐学义等，2008；陈柏林等，2016）。本区属祁秦昆地层区—柴达木南缘分区（I7），矿区出露地层主要为元古界，呈北西—南东向，与区内构造线方向基本一致。自北东而南西，依次为古元古代金水口群（Pt1j）→中元古代长城系小庙组（Chx）→中新元古代青白口系丘吉东沟组（Qbqj）→下古生奥陶系祁曼塔格群变火山岩组（OQb）（钟财丽等，2017；徐新文等，2018）。古元古代地层组成褶皱基底构造层，总体构造线方向为北西向；新元古代、下古生代地层构成盖层，区内表现为走向北西西、倾向北的单斜层。矿区断裂构造十分发育，是东昆仑地区的一个构造密集分布区（赵莹，2014）。总体构造线呈北西—南东向展布，其主要构造形迹以三条脆韧性剪切带为特征，构成了五龙沟地区三个主要的控矿构造带，基本控制了矿区含金蚀变带及金矿体的分布，为本区寻找金矿（化）体的有利地段。由北至南分别为岩金沟脆韧性剪切带、萤石沟-红旗沟脆韧性剪切带、三道梁-苦水泉脆韧性剪切带，其中岩金沟脆韧性剪切带是区内最主要的含金矿化带。脆韧性剪切带呈北西向展布，表现为一狭长的带状变形、退变质、细粒岩化、糜棱岩化带，其内钩状褶皱、流褶皱等较为发育，岩石普遍具碎裂岩化、糜棱岩化。

矿区岩浆活动强烈，期次多、规模大，以侵入岩为主，火山岩次之，是东昆中岩浆构造区的重要组成部分。区内侵入岩主要有新元古界、泥盆系、二叠系及三叠系，总体呈北西-南东向展布，多以岩基、岩株状产出，以中—酸性岩浆为主，岩石类型有闪长岩、斜长花岗岩、英云闪长岩、花岗闪长岩、二长花岗岩、钾长花岗岩等。火山岩主要为安山质火山角砾岩、安山质晶屑凝灰岩，并夹有少量安山质熔岩，组成奥陶纪祁曼塔格群变火山岩组地层。

2 矿区地质条件

2.1 地层

矿区地层组成主要以古元古代金水口群（Pt1j）、新元古代青白口系丘吉东沟组（Qbqj）和下古生代奥陶系祁曼塔格群变火山岩组(OQb)为主，中元古代长城系小庙组（Chx）次之，此外，还发育有大面积的第四系（王铜和吕古贤，2013；马富盛和燕正君，2017；王君杰等，2017）。

金水口群（Pt1j）为一套中深成变质的变质岩系，地层走向北西-南东，倾向北东20°～30°，倾角40°～60°。岩性组合为黑云斜长片麻岩、黑云石英片岩、石英片岩、绢云石英片岩、夹浅灰绿色透辉石大理岩。其中黑云石英片岩、绢云石英片岩为主要赋矿岩性。

丘吉东沟组（Qbqj）走向北西-南东，倾向北—北东，倾角40°～60°。主要由灰色黑云石英片岩、变粒岩组成，局部夹透镜状大理岩。与上伏祁曼塔格群变火山岩组（OQb）呈整合接触，在水闸东沟一带与长城系小庙组（Chx）地层呈断层接触。

祁曼塔格群变火山岩组(OQb)呈北西-南东走向，倾向北—北东，倾角50°～60°。主要由灰绿色凝灰质板岩、灰绿色硅质板岩、深灰色晶屑凝灰岩、深灰色凝灰质板岩、灰黑色千糜岩及少量透镜状大理岩组成。与周边岩体、岩脉呈侵入接触。

2.2 构造

矿区位于萤石沟-红旗沟脆韧性剪切带及其所形成的断裂构造集中带的东段，是五龙沟地区的一个重要构造发育区，隶属五龙沟地区三大主要控成矿构造区带之一（张昊，2015；魏占浩等，2015；陈柏林等，2018）。萤石沟-红旗沟脆韧性剪切带在矿区内分布于水闸东沟-红旗沟一线（张昊等，2017；郑东方，2018），延展长度约7000 m，宽300～500 m，总体走向为北西-南东，倾向北－北东，具有强、弱变形域交替发育的特征，常见挤压变形作用形成的香肠状构造、片理构造，拖拉褶曲及石英拔丝拉长现象较普遍（王铜和吕古贤，2013）。

矿区断裂构造发育，主要为北西西、北西、北北西向断裂，大小断裂达十余条，而其中较具规模且与成矿关系密切的主要有VII、IX、X、XI四条，它们呈近平行的带状分布，总体上形成宽1000～2000 m的断裂密集区或断裂束（图1b）。其断裂的产生与剪切带的发展演化有着密切的关系，属剪切带内后期脆性活动的产物。VII号断裂位于南西侧，IX号断裂位于北东侧，IX号断裂构造在红旗沟矿段延展长度大于3000 m，两条断裂构造带总体上呈平行的带状排列，两断裂间隔200～800 m（李厚民等，2001）。两断裂带地表均表现为破碎蚀变带形式，宽一般20～50 m，最宽处可达250 m，总体走向310°，倾向北东，倾角50°～70°；深部则表现为断层泥化带、片理化带、碎裂岩带和糜棱岩化带，断层泥一般宽0.1～0.5 m，断层断面光滑，擦痕及线状构造较发育。断裂具分支复合和波状弯曲现象，沿断裂带可见石英脉产出。VII、IX号两断裂在其空间展布上具有相互交织及相互沟通的特征，其在控矿方面亦具有明显的相似性，是矿区的主控矿断裂构造。

2.3 岩浆活动及变质作用

矿区岩浆活动强烈，具期次多、规模大的特征，其活动形式主以岩浆侵入为主，次为火山喷发（王铜和吕古贤，2013；王铜，2015；祁汉文等，2018）。区内的变质作用主要表现为动力变质作用，形成了古元古代金水口群（Pt1j）的中深变质岩系、青白口系丘吉东沟组浅变质碎屑岩系和奥陶系祁曼塔格群变火山岩系。区内这三套变质岩系是经历了多期次叠加、复合的变质过程形成的，主要表现为受区域韧性剪切带的剪切应力作用和南北两侧岩浆侵入活动挤压而形成的断裂蚀变带。

3 矿床地质特征

3.1 矿体特征

区内的VII、IX、X、XI四条矿脉中累计圈定金矿体192余条，其中水闸东沟—黑石沟发育的XI号矿脉共圈定了金矿体123条，红旗沟发育的VII、IX矿脉共圈定了金矿体64条，X号矿脉共圈定了金矿体2条，累计估算金资源量61.18 t。

Ⅺ号矿脉呈北西西向，呈条带状分布于三窝水—红旗沟—黄龙沟—水闸东沟一带。矿化带宽几至几十米，金矿体多以隐伏矿体为主，以似层状、脉状分布于主断裂（走滑断层）两侧至北侧平行断裂（凝灰质板岩与斜长花岗岩接触部位）之间的破碎带内，其在走向、倾向上均存在膨大、缩小和尖灭再现等特征（图2）。岩石较为破碎，蚀变发育。蚀变类型主要为硅化、碳酸盐化、绢云母化、黄铁矿化、褐铁矿化、局部见孔雀石化。矿脉沿走向方向，具有膨大缩小及分枝复合现象。矿体多以隐伏矿体为主，以似层状、脉状分布于破碎带内的主断裂（走滑断层）两侧至北侧平行断裂（凝灰质板岩与斜长花岗岩接触部位）之间，其在走向、倾向上均存在膨大、狭缩和尖灭再现的特征。

图2 黑石沟Ⅺ号带3490中段矿体分布图

VII、IX 号矿脉展布于淡水沟—黑石沟—红旗沟一带，在青白口系黑云母石英片岩与闪长岩、斜长花岗岩接触带及附近产出。VII、IX 号矿脉共圈定了金矿体57 条。矿脉严格赋存于IX 号含矿破碎蚀变带内，其规模多较小，长度在200 m以上者有6条，即QM2、QM3、QM4、QM5、QM10和QM12 号矿体，矿体形态呈透镜状、条带状和脉状近于平行排列，局部相交，矿体与含矿破碎蚀变带产状基本相同，倾向304°～68°，倾角4°～85°，沿走向和倾向，有膨大、缩小、分支复合及尖灭再现的现象。

X号矿脉产于淡水沟-黑石沟地区。X号金矿体由2个工程控制，金品位为1.10×10-6～5.77×10-6，平均品位为4.07×10-6，厚度1.0～3.34 m，长约80 m；辉锑矿品位为1.32%～23.79%，厚度0.1～0.4 m，长约80 m。矿体倾向为220°～25°，倾角为40°～48°。其产状与碎裂蚀变带产状相近，金及辉锑矿均产于碎裂岩中。矿脉内蚀变发育，主要有褐铁矿化、高岭土化、黄钾铁矾化、硅化。

3.2 矿石特征

3.2.1 矿石类型

矿石类型可分为氧化矿和原生矿。氧化矿由于矿石组成矿物不同，其氧化程度有所不同，分布于地表至5～10 m深度。矿石中硫化物多已氧化，生成黄钾铁钒和金属硫化物空洞。氧化矿的矿石占矿区金矿石量的比例小，约5%。矿石多呈浅灰—黄灰色，显微鳞片变晶结构，眼球状构造，糜棱构造（图3a）、条带状构造。矿石中常见绢云母化、绿泥石化、硅化蚀变。

原生矿石可划分为：构造岩型金矿石和蚀变岩型金矿石。蚀变岩型矿石分布较广，其氧化程度最高，因受断裂作用，氧化程度达10 m以上，硫化物多已氧化生成褐铁矿化、黄钾铁钒等，金大部分已从黄铁矿中解离出来。蚀变岩类金矿石主要有：硅化蚀变岩型金矿石、蚀变斜长花岗岩金矿石、黄铁矿化、硅化大理岩金矿石、蚀变辉石岩型金矿石（图3b）、黄铁矿化绢云石英片岩金矿石。

图3 五龙沟金矿矿石手标本

3.2.2 矿石矿物组成

金矿石属少硫化物微细粒浸染型含金矿石。矿石中金属矿物组成主要有黄铁矿、磁黄铁矿、自然金、方锑金矿、银金矿、毒砂、斜方砷铁矿、褐铁矿，其它金属硫化物和次生氧化物含量很少。

3.2.3 矿石结构构造

矿石结构主要有半自形—自形柱粒状结构（图4a，b），他形粒状结构（图4c），鳞片变晶结构，交代结构、压碎结构、包含结构（图4d）等。矿石构造主要以浸染状构造（图4e）为主，其次为网脉状（图4f）、角砾状构造（图4g）及细脉状（图4h）。

图4 五龙沟金矿矿石显微结构构造

3.2.4 矿石嵌布粒度

矿石中金矿物的嵌布粒度较细且不均匀，显微镜下可见金矿物颗粒粒径最粗为30 μm，最细颗粒金矿物粒径为1 μm（图5）。矿样中显微镜可见金全部以微细粒嵌布，其中嵌布粒径10 μm以上金矿物占35.90%，10 μm以下占64.10%。扫描电镜分析可知，矿样中有部分微细粒金矿物以包体的形式嵌布于毒砂和斜方砷铁矿中，这部分金矿物嵌布粒度一般小于1 μm，最细可见0.01 μm。

图5 光片中的自然金显微照片

3.2.5 金的赋存状态

矿石中金的赋存状态较为简单，金以自然金，其次为方锑金矿，还有少量的银金矿形式存在，并主要以包体金为主，裂隙金为辅的形式赋存。金矿物与矿石中毒砂、斜方砷铁矿呈嵌布关系（表1）。载金矿物主要为毒砂，其次为斜方砷铁矿。有66.21%的金以包体的形式嵌布于毒砂中；有13.17%金以包体的形式嵌布于斜方砷铁矿中；20.61%的金以裂隙金的形式产出。

表1 矿样中金矿物与其载体矿物的关系

4 矿床成因

4.1 控矿因素

通过对矿区地质特征整理分析，对比区域成矿规律的研究认为矿区成矿作用与地层、构造、岩浆岩、蚀变作用成因关系密切。

（1）高背景值的地层对金成矿的贡献

矿区出露的地层有古元古界金水口群、中元古代长城系小庙组、中新元古界丘吉东沟组。在元古代地层中，中新元古代青白口系丘吉东沟组平均含金6.99×10-9～14.6×10-9，远高于地壳克拉克值4×10-9。以早古生界祁漫塔格群变火山岩组含金最高，元古代中丰富的金元素，在后期构造－热液作用下活化转移，集中富集，为金矿集区的形成提供了重要的矿质来源。区内地层各类岩石含金的较高丰度值，对金成矿物质具有一定的补充作用，丘吉东沟组地层分布于XI号矿化带沿线，金水口群地层分布于红旗沟矿区，含金较高的地层可提供金成矿物质来源之一，同时金矿（化）体多分布于与地层接触带及附近，体现了成矿与地层岩石有一定关联。

（2）构造活动为成矿提供了导矿及储矿场所

五龙沟金矿处于三大脆韧剪切带之一的萤石沟—红旗沟脆韧性剪切带的中东段，目前发现的金矿体均严格就位于VII、IX、XI三条断裂构造内或近构造带上下盘围岩中，说明断裂构造是本区金成矿重要的控制因素，脆韧性剪切带的多次活动为金矿热液上升、运移提供了通道，也为金富集成矿提供了重要或直接的场所。脆韧性剪切带控制着金矿床、矿带的展布，而次级断裂、裂隙控制了矿体的定位。

（3）频繁的岩浆活动为成矿提供了物质来源

矿区岩浆侵入活动强烈，侵入岩广布，出露面积近150 km2。侵入岩展布方向与区域构造线方向一致。主要的侵入活动有寒武纪、泥盆纪及三叠纪等时期，具多期次特征。岩石类型以中酸性岩类为主，另有少量基性、超基性岩。各岩类平均含金量为：花岗岩5.7×10-9，花岗闪长岩5×10-9～19×10-9，斜长花岗岩8×10-9，闪长玢岩185×10-9，均高于或远高于地壳平均值，这说明具金高丰度值的岩浆侵入体是矿区金成矿的物质来源之一，表明印支期岩浆侵入活动为金成矿提供了热动力条件（李磊等，2010），促进了金的活化迁移、富集。金矿（化）体多分布于岩体边部及附近，其中XI号含矿带之金矿体表现尤为显著，部分金矿体直接产于岩体或岩脉一侧，而VII、IX号含矿带及金矿体产出位置虽与岩体有一定距离（50～200 m不等），但含矿带内及附近分布有较多的脉岩。

（4）蚀变作用与成矿的关系

金的富集受一定的热液的制约（缑明亮等，2019）金富集表现出相应的热液蚀变现象，矿区内岩石蚀变沿断裂构造带呈线性分布，蚀变集中、强度高的地段往往显示金成矿定位地段。从蚀变类型看，区内主要表现有硅化、绢云母化、黄铁矿化、褐铁矿化、毒砂矿化、碳酸盐化及绿泥石化等，其中以硅化、绢云母化、黄铁矿化、毒砂矿化与金矿化关系密切。当金成矿物质随着含有一定量的金属硫化物热液沿断裂通道上升运移到沉淀，在这一过程中热液对断裂构造带内及附近岩石进行了交代改造，形成蚀变岩石。其中金属矿化（黄铁矿化、毒砂矿化、锑矿化）显得尤为重要，它们与金成矿物质具有同源同期的共生关系，特别是黄铁矿和毒砂在各处的分布势态及多少与金成矿关系十分密切。金矿床矿石发育黄铁矿化，同时砷矿化及锑矿化往往出现于金的富矿地段，如在红旗沟地区出露零星辉锑矿细脉，所采样品含金最高可达64.2×10-6，光薄片鉴定所含金属矿物主要为毒砂及部分黄铁矿。从区内目前所发现的金矿体中Au与As、Sb的相关资料可看出，Au与As、Sb，特别是As具有正相关性及密切的伴生关系，是本区找矿的重要标志之一。

4.2 找矿标志

（1）区内金矿床与化探综合异常有着密不可分的关系，矿化区呈现出Au、Ag、Cu、Pb、Zn等元素区域高背景含量特征，特别是Au元素尤为显著；而赋矿的剪切带又是区域高背景含量中的高背景地带，这一特征可作为勘查该类矿化的地球化学找矿标志。

（2）区内金矿严格就位于构造蚀变带内，金矿（化）体多形成于岩体与地层的接触带有利部位。所以在地表追索含矿构造破碎蚀变带或其分支构造，特别是表现为张扭性质的破碎蚀变带是区内找金的重要地表找矿标志。

（3）由于区内高金丰度值的早古生界祁漫塔格群变火山岩组的凝灰质板岩、硅质板岩是提供金物源的来源之一，其深部与破碎蚀变带接触部位含矿已经得到验证，寻找该组地层也可作为区内找矿的标志之一。

（4）区内的岩浆岩为金成矿主要物源之一，蚀变斜长花岗岩是主要的含矿岩石之一，特别是中深部破碎蚀变带接触部位的斜长花岗岩形成了厚大矿体，是区内主要成矿部位。因此地表及深部寻找斜长花岗岩亦是主要的找矿标志之一。特别是寻找厚大矿体的重要标志。

（5）围岩蚀变也可作为重要找矿标志，区内矿石多具有硅化、绢云母化、黄铁矿化、毒砂矿化。其中毒砂矿化与金的关系最为密切，本次工作通过毒砂矿化与金关系调查表明，样品中砷元素含量达到1000×10-9时，金元素含量有明显的显示。不同区段，其矿石矿化蚀变的现象亦不同，硅化主要体现于红旗沟段IX号含矿蚀变带内金矿石，深部较浅部明显。辉锑矿化主要在红旗沟段VII号含矿蚀变带矿体中，地表较深部明显。绢云母化主要在黑石沟段浅部。黄铁矿化全区较为普遍，是最主要的矿化蚀变现象之一，但工作表明，区内地表黄铁矿基本蚀变为褐铁矿，褐铁矿局部可见残留的黄铁矿晶体，深部矿石中黄铁矿均呈微细粒稠密浸染状，常与砷矿化伴生。毒砂矿化是区内中深部最重要的找矿标志，平硐中主要判别为敲击处有臭葱味，强光照射下具强反光。钻孔岩芯中多见微细粒（针尖状），放大镜下为亮银色。一般为星点状产出，分布不均匀。

（6）区内水闸东沟段磁黄铁矿点中深部磁黄铁矿矿石经深部钻孔验证，矿石金含量1.01×10-6，但品位不稳定。深部多个钻孔表明，水闸东沟93～137勘探线间，金矿体多在磁黄铁矿下盘或接触部位产出。故此磁黄铁矿也可作为找矿标志之一。

4.3 矿床成因

本区金成矿规律为：金水口群及青白口系地层与南北两侧的五龙沟强蚀变钾长花岗岩体、二长花岗岩体及石灰沟花岗岩体接触带是本区含矿断裂构造产生的基本位置，对后期成矿起到宏观定位作用。矿区三条断裂构造是金成矿的最重要控矿因素，是金成矿的最直接导矿通道和容矿场所（崔廷军等，2012），岩浆活动为金成矿提供了热能及成矿物质，后期构造对金成矿起到进一步富集和定位。蚀变现象进一步为成矿进行定位，同时与金的伴生的砷矿化也是重要的找矿信息。

根据五龙沟地区近年来的有关科研成果及本次工作综合研究的成果，成矿流体中的硫同位素δ34S为1.33‰～5.85‰，与载金矿物黄铁矿中值相近，说明成矿热液来源于岩浆。矿床中韧性剪切带形成时代为早三叠世晚期（袁万明等，2000），矿石中锆石年龄为210 Ma左右，五龙沟金矿床形成时代为早三叠世。五龙沟金矿床成因类型应属于中低温岩浆热液型。

4.4 找矿前景

VII、IX矿脉在矿区延伸长度近2.5 km，除11线和10线外，其余地段均属于勘查程度较低的区段，红旗沟地区找矿空间比较大（马国栋等，2016；李成明，2019）。红旗沟地区由于地势条件较差，地质勘查工作程度较低，找矿成果一般。2013—2014年，随着勘查工作的陆续开展，该区获取了较好的找矿信息。2018年，通过对以往成果梳理，针对以QM4为主矿体进一步展开了找矿工作。年内，仅QM4主矿体新增金资源量3.77 t，同时，红旗沟地区的金资源量累计达到了11 t。QM4矿体具品位高，厚度稳定的特点，目前矿体边界均未圈闭，两侧及深部仍有巨大的找矿空间。该区远景金资源量有望突破20 t，成为矿山新的资源储备基地。

5 结论

（1）五龙沟金矿赋存于VII、IX、X、XI四条含矿破碎蚀变带中，圈定金矿体192余条，估算金资源量61.18 t。金矿石属少硫化物微细粒浸染型含金矿石，矿石中金矿物的嵌布粒度较细且不均匀，矿石中金的赋存状态均以独立矿物的形式存在，最主要的金矿物为自然金，其次为方锑金矿，还有少量的银金矿。矿石结构主要有自形粒状结构，半自形—自形柱粒状结构，鳞片变晶结构，交代结构、压碎结构、包含结构等。矿石构造主要以浸染状构造为主，其次为细脉状、网脉状及角砾状构造。矿石自然类型按氧化程度不同可分为氧化矿石和原生矿石。

（2）矿区内元古界地层含金背景值高，为金矿集中区的形成提供了重要矿质来源。金水口群及青白口系地层与南北两侧的五龙沟强蚀变钾长花岗岩体、二长花岗岩体及石灰沟花岗岩体接触带是本区含矿断裂构造产生的基本位置，韧性剪切带的多次活动为金矿热液上升、运移提供了通道，也为金富集成矿提供了重要或直接的场所。金矿床成因类型属中低温岩浆热液型，成矿期应属印支晚期—燕山早期，矿床工业类型为构造蚀变岩型。

致谢感谢青海省第六地质勘查院领导们对勘查工作的指导和大力支持，对参与本次勘查工作的其他同事和施工人员表示诚挚的谢意。感谢编辑部老师和审稿专家的辛勤工作。

注 释

①孙丰月.2003.新疆-青海东昆仑成矿带成矿规律和找矿方向综合研究成果报告[R].长春:吉林大学.