陕西省略阳县吴家河金矿床地质特征及成因研究

2022-07-26成欢庞振甲王瑞廷冀月飞

矿产勘查 2022年5期

成欢，庞振甲，王瑞廷,冀月飞

(1.陕西西北有色地质调查院有限公司陕西西安 710054； 2.西北有色地质矿业集团有限公司陕西西安 710054； 3.陕西省矿产资源综合利用工程技术研究中心陕西西安 710054；4.西北有色地质矿业集团有限公司院士专家工作站，陕西西安 710054)

0 引言

吴家河金矿床位于陕西省略阳县郭镇吴家河村，地理坐标：东经105°43′30″～105°47′30″，北纬33°21′15″～33°22′45″。矿区圈出三条金矿化蚀变带和10个金矿体，Au4-4矿体为主矿体，全矿床探获控制+推断金矿石量42.11×104t，金资源量1474.19 kg，平均金品位3.50×10-6。矿床处于勉略构造混杂岩带西段、勉略华力西—印支蛇绿混杂岩锰磷铬镍金成矿带(宋小文等，2004)，区域上在该带内已发现有干河坝金矿床(任小华等，2007)、水得沟金矿床、金家河金矿床等(图1)。勉略构造混杂岩带为扬子地块与秦岭造山带的构造边界，造山作用引发的韧性剪切作用是成矿的有利作用(李顺庭等，2021)，带内为一套以千枚岩为基质，夹杂各种原地岩块和外来岩块混杂堆积而成的复杂地质体，基质和岩块均受到不同程度的剪切变形(李亚林等，2001)。勉略带的形成经历了D2-3—C2阶段的裂解、P1—P3阶段的俯冲消减、P3—T2-3阶段的陆—陆碰撞及T3—J1的陆内造山四个阶段(张国伟等，2019)。作者通过对吴家河金矿床矿区地质、矿床地质及矿床地球化学特征研究，详细分析了矿床成因及形成机制，为该区金矿找矿提供借鉴意义。

图1 吴家河地区大地构造位置(a)及地质略图(b)(据汪志强等，2018①修改)1—上古生界金家河岩组上岩段；2—上古生界金家河岩组中岩段；3—元古界相公山白云岩；4—灰岩；5—白云岩；6—硅质板岩；7—钙质千枚岩；8—绢云千枚岩；9—绿泥绢云千枚岩；10—铁碳酸盐化绢云千枚岩；11—含碳绢云母千枚岩；12—绢云石英钠长片岩；13—蛇纹岩；14—辉绿岩；15—金矿体及编号；16—金矿化蚀变带及编号；17—韧—脆性断层及编号；18—韧性剪切带；19—勘探线剖面；20—地层产状；21—地化剖面；22—韧性断裂；23—金矿床及编号：①干河坝金矿；②吴家河金矿；③金家河金矿；④水得沟金矿

1 矿区地质特征

1.1 地层

矿区出露地层由不同时代、不同岩石组合、不同规模的构造岩块拼合而成，区内出露有元古界相公山构造岩块(Zx)、晚古生界泥盆系金家河岩组中岩段(Pzjb)(金家河千枚岩)和上岩段(Pzjc)(乔子沟火山岩)。相公山白云岩块(Zx)主要呈“飞来峰”或“带状”等无根推覆体，以厚层白云岩为主，局部为灰质白云岩(李亚林等，2002)。金家河岩组中上岩段以韧性剪切构造接触，地层总体走向呈东西向，与区域构造线方向基本一致。其中，金家河岩组中岩段(Pzjb)(金家河千枚岩)为钙质绢云母千枚岩、绢云母千枚岩、含碳绢云母千枚岩。金家河岩组上岩段(Pzjc)(乔子沟火山岩)以中酸性—基性火山岩为主，岩石组合主要由绿泥绢云母千枚岩、铁碳酸盐化绢云母千枚岩、含碳绢云母千枚岩等构成，是矿区主要的赋矿层位。

1.2 构造

韧性剪切带是一种重要的金成矿构造，与金成矿作用密切相关(钟增球和索书田，1994)。矿区总体构造样式是以多条近东西向韧性剪切带为骨架，在韧性剪切带之上叠加了韧—脆性断裂。韧性剪切带具有多期活动特点，层间流变褶皱、鞘褶皱等发育(汪志强等，2018①)；韧性剪切带为金迁移提供了良好的通道和沉淀的最佳场所，尤其在有后期断裂叠加部位，强、弱构造域过渡部位，韧性剪切带产状变化部位及其旁侧的次级构造带更是金矿富集的有利部位(弥建勇和王友文，1995；张永强等，2018；王超等，2020)。矿区代表性的韧—脆性断裂有F3、F5、F7，宽几十至几百米不等，构成不同岩组的接触面，主要为近东西向，沿F3、F7韧性剪切带有超基性岩浆侵入。

区内岩石变形强烈，以透入性面理置换及韧性剪切为特征，可见2组面理，第一组为近东西向与韧性剪切带产状基本一致的片理(S1)，第二组为以S1为变形面的片内褶皱而伴生的一组透入性轴面劈理(S2)，两期片理交角近于垂直。

1.3 岩浆岩

矿区出露岩浆岩主要有辉绿岩及中、酸性脉岩(钠长斑岩脉、闪长岩脉)。超基性岩主要沿F3、F7断裂断续线状分布，与围岩呈构造侵入接触关系，局部见滑石化、滑镁岩化和菱镁岩化及与区域构造线方向一致的片理化。

1.4 矿化蚀变特征

矿区内与矿化有关的蚀变主要有硅化、黄铁矿化、绢云母化和铁白云石化，其中硅化和黄铁矿化与成矿关系密切，其蚀变强度与金矿化强度呈正相关关系，与扬子板块西北西南缘卡林型金矿具有相同的蚀变特征(何海林等，2013)。

2 矿床地质特征

2.1 矿化蚀变带特征

吴家河金矿区共圈定Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ三条金矿化蚀变带，由F3断裂及其次级断裂控制，空间上产于金家河岩组中岩段千枚岩与上岩段乔子沟火山岩构造接触带附近，矿化蚀变带由铁白云石化绢云母千枚岩组成，其产状与地层产状基本一致，倾向350°～40°，倾角60°～80°，3条矿化蚀变带在空间上呈平行展布，长度800～5000 m，宽度30～400 m。带内岩石普遍发生铁白云石化、黄(褐)铁矿化、绢云母化、硅化蚀变。带内岩石发生韧性变形及动力变质，主要表现为强烈的片理化，流变褶皱发育。其中Ⅳ号蚀变带向东分为南、北两条蚀变带，两条蚀变带之间夹杂有大小不等的外来推覆白云岩块、硅质岩块，中部有超基性岩侵入。

2.2 矿体特征

矿区共圈出10个金矿体，矿体产状与蚀变带产状基本一致。其中Ⅳ号带圈定5个金矿体、Ⅴ号带圈定4个金矿体、Ⅵ号带圈定1个金矿体。矿体总体呈近东西向似层状、脉状展布，规模不一，长度、厚度变化较大，长40～900 m，厚0.83～4.52 m，品位2.51×10-6～7.68×10-6(汪志强等，2018①)，各矿体矿石类型、围岩蚀变等特征基本相同。位于Ⅳ号带内的Au4-4矿体为主矿体，受F3断裂控制，在走向及倾向上都具波状弯曲、膨胀收缩、分枝复合等特点，产状与Ⅳ号蚀变带产状基本一致(图2)，总体倾向320°～42°，倾角59°～80°；矿体长900 m，最大控制斜深350 m，单工程真厚度为0.62～4.66 m，平均真厚度1.40 m，单工程Au品位波动于1.00×10-6～5.88×10-6，平均Au品位2.51×10-6，赋矿岩石为黄铁矿化(含碳)绢云千枚岩，矿化蚀变有黄(褐)铁矿化、铁白云石化、硅化等。

2.3 矿石质量特征

2.3.1 矿石的矿物组成

矿石中金属矿物主要为黄铁矿和毒砂，其次少量黄铜矿、黝铜矿、褐铁矿、磁黄铁矿等。贵金属矿物为银金矿，非金属矿物主要为石英，其次绢云母、碳酸盐矿物。各矿物在矿石中的含量见表1。

图2 吴家河金矿床175勘探线剖面图(据汪志强等，2018①)1—第四系；2—白云岩；3—含碳绢云千枚岩；4—绢云千枚岩；5—金矿体及编号；6—钻孔及编号；7—矿化蚀变带及编号；8—地质界线

表1 吴家河金矿床矿石矿物组成及含量

2.3.2 矿石的化学成份

矿石中主要有用元素为金，各矿体单样金品位在1.00×10-6～9.76×10-6之间，伴生有益组分Ag含量为1.50×10-6～4.50×10-6，可以综合回收利用。矿石中有害组分As含量为0.04%～0.60%之间，以毒砂形式存在。矿石矿物化学成份见表2。

2.3.3 矿石结构、构造

(1)矿石结构。①他形—半自形粒状结构：矿石中黄铁矿、毒砂等呈他形—半自形粒状，均匀或星散状分布于绢云母、石英粒间。②包含结构：石英、黄铁矿等矿物中包裹银金矿(图3)。③交代结构：矿石中褐铁矿交代黄铁矿。④变晶结构：矿石中绢云母呈鳞片状定向排列。

(2)矿石构造。①星散状构造：矿石中部分黄铁矿、毒砂等矿物呈星点状、星散状分布。②浸染状构造：矿石中黄铁矿、毒砂等呈不均匀状或细脉状分布。③条带状构造：矿石中部分黄铁矿、毒砂呈条带浸染状分布。④千枚状构造：矿石赋矿岩性绢云母千枚岩呈千枚状，绢云母呈细小的鳞片状定向排列。

表2 吴家河金矿床矿石化学成分表

图3 矿石结构构造照片a—银金矿呈角砾状位于黄铁矿粒间；b—银金矿呈角砾状位于毒砂—脉石粒间；c—黄铁矿中包裹微细粒银金矿；d—银金矿呈角砾状与毒砂半规则连生矿物缩写：Py—黄铁矿；AgAu—银金矿；Apy—毒砂；gangue—脉石

2.3.4 金矿物的粒度及赋存状态

微细粒浸染型是卡林型金矿的重要特征之一(曹东宏等，2009)。对矿样中62粒金矿物的粒度统计分析，吴家河金矿床金矿物的粒度以微粒金(≤0.01 mm)为主，占76.25%，其次为细粒金(0.01～0.0185 mm)，占23.75%，矿床金矿物粒度为微细粒金，表明矿床具有卡林型金矿的特征。

2.3.5 矿石类型

(1)矿石的自然类型。根据矿石的蚀变特征，中矿带的矿石自然类型分为三种：黄铁矿化绢云千枚岩型金矿石、褐铁矿化硅化绢云千枚岩型金矿石、黄铁矿化蚀变白云岩型金矿石。

(2)矿石的工业类型。根据载金矿物黄铁矿、毒砂的氧化程度可将矿石分为氧化矿石和原生矿石。

3 矿床地球化学特征

1∶2.5万土壤地球化学测量，在区内圈出Ⅰ、Ⅱ共2个异常带、7个综合异常(图4)。异常元素为金、砷，金浓度值为5×10-9～50×10-9，砷浓度值为20×10-9～60×10-9。异常处于金家河岩组上岩段(乔子沟火山岩)中，异常区普遍发育铁碳酸盐化、褐铁矿化等蚀变。异常带与东西向构造关系密切。Ⅱ号异常带与中矿化蚀变带(F3断裂带)吻合，Ⅰ号异常带与F7断裂带吻合。1∶2000地化剖面测量证明原生晕浓度值Au>150×10-9、As>120×10-6往往能指示金矿体的存在。

图4 吴家河矿区1∶2.5万土壤地球化学测量综合异常图(据汪志强等，2018①修改)1—上古生界金家河岩组上岩段；2—上古生界金家河岩组中岩段；3—元古界相公山白云岩；4—灰岩；5—白云岩；6—硅质板岩；7—钙质千枚岩；8—绢云千枚岩；9—绿泥绢云千枚岩；10—铁碳酸盐化绢云千枚岩；11—含碳绢云母千枚岩；12—绢云石英钠长片岩；13—蛇纹岩；14—辉绿岩；15—金矿体及编号；16—韧—脆性断层及编号；17—韧性剪切带；18—勘探线剖面；19—地层产状；20—地化剖面；21—金综合异常及编号；22—砷综合异常及编号

4 矿床成因

4.1 成矿物质来源

晚古生代早期因陆壳裂解而产生裂谷—初始洋盆及火山岩，形成吴家河金矿的初始矿源层，即金家河岩组一套弱变质的火山沉积岩系(乔子沟火山岩)，该套地层富含Au、Ag、Cu、Pb、Zn元素，有利于金多金属矿的形成。对矿区IV号矿化蚀变带原生晕测量表明(图5)，Au与Ag、Hg、As、Sb均呈明显的正相关关系，含量由两侧围岩向矿体逐渐增高。对矿区微量元素统计结果表明Au与Ag、As、Sb呈正相关，由两侧围岩向矿体含量逐渐增高(金文洪等，2011)。Au、Ag、Hg、As、Sb异常组合同卡林型金矿成矿元素组合具有相似特征(李红阳等，2000；聂爱国等，2008；毛丽洪，2009)。金家河岩组Au丰度值为12.71×10-9，Ag丰度值为697.0×10-9，As丰度值为23.08×10-6，金、银、砷等成矿元素含量明显高于区域丰度值(任小华等，2000；赵亮亮等，2019)；1∶2.5万土壤地球化学测量圈出的2个异常带、含7个异常均位于金家河岩组上岩段(Pzjc)(乔子沟火山岩)中，显示金家河岩组为主要的金矿源层(汪志强等，2018①)。

图5 阳县吴家河金矿地化剖面(HP2-2)图(据汪志强等，2018①)

4.2 成因分析

韧性剪切带型金矿在走向和倾向上多具有膨缩、尖灭再现等现象(许锋等，2018)。吴家河金矿沿近东西向韧性剪切带产出，走向及倾向上具波状弯曲、膨胀收缩、分枝复合等特点，具明显的韧性剪切带控矿特征。

(1)泥盆纪陆壳裂解，产生裂谷—初始洋盆(勉略洋)及火山岩，形成一套以中酸性—基性火山岩为主、富含金的火山沉积建造，形成吴家河金矿的初始矿源层。

(2)晚古生代晚期随勉略洋扩张俯冲过程中产生的挤压剪切作用，使得火山沉积岩中的成矿元素发生活化、迁移，在韧性剪切带内初步富集。

(3)中生代早期勉略洋盆与碧口地块及秦岭微板块发生碰撞，形成勉略构造混杂岩带(李亚林等，2000)，同时带内发生强裂的韧性剪切作用，导致金元素再次发生活化、迁移，使成矿元素伴随构造热流在近东西向张性剪切断层及派生的构造裂隙中富集成矿。

(4)中生代中晚期的陆内造山作用产生的走滑剪切，使得金矿体发生改造，形成具有较好的经济开发价值的金矿床。干河坝金矿石中黄铁矿的δ34S变化范围从9.91%～15.45%，极差5.54%，平均13.42%，以富集重硫为特点，显示后期构造改造的成矿作用特点(任小华等，2007)，与本矿床后期构造改造的特征是一致的。