宁夏西华山地区马场金矿床地质特征与成因

2022-12-28杨克成母彩霞海连富姚世齐梅超柴德亮

地质找矿论丛 2022年4期

杨克成，母彩霞，海连富，姚世齐，梅超，柴德亮

(1.宁夏回族自治区地质博物馆，银川 750011；2.宁夏回族自治区矿产地质调查院，银川 750021；3.宁夏回族自治区矿产地质研究所，银川 750021)

0 引言

宁夏发现的矿产资源主要有煤、油气、铁、铜、金、镁、硫、磷、岩盐、高岭土和石膏等，共计60余种，且以非金属和能源矿产为主[1-3]。金属矿产中尚未发现大、中型矿床，即使小型矿床也为数不多，且多停留在预查和普查阶段，勘查程度较低[2-4]。目前，宁夏已发现金异常区23处，其中小型矿床3处，金矿点7处，金矿化点13处，预测资源量不足10 t[2-3]。这些金矿床(点)集中分布在宁夏卫宁北山[5-6]、西华山[7-9]和贺兰山北段[10-12]等地区，其中西华山地区是宁夏境内金多金属矿成矿条件最好、成矿迹象最多的地区之一[7-9]。

西华山地区的地质工作最早可追溯于20世纪50年代末。经过多轮系统勘查工作，目前已发现多处金多金属矿床、矿点及物化探异常区，主要包括马场金矿、柳沟金矿、山岔台铜金矿、簸箕掌铜矿和泉儿沟金矿等，其中马场金矿是该地区最大的金矿床[9]。

前人对马场金矿做了一些初步研究，取得了一定认识。李厚民等[7,13]认为西华山地区马场金矿成矿物质主要来源于海原群变质地层而非岩浆，但岩浆活动对金矿化的形成起了重要作用。邹武建等[9]认为马场金矿与矿区内出露的煌斑岩脉、石英脉关系密切，矿床类型主要为构造蚀变岩型，次为石英脉型。李红宇等[14]认为位于研究区北侧的柳沟金矿具有多期次、多来源富集的成矿特点，金矿类型为构造蚀变岩型和沿破碎带充填的晚期石英脉型。除此以外，有关马场金矿床的研究基本为空白。为此，本文在详细野外调查基础上，对马场金矿床地质特征进行了详细总结，并对金矿成因进行了初步探讨，以期为西华山地区进一步找矿突破提供帮助。

1 区域地质概况

西华山地区大地构造位置属柴达木—华北板块之祁连早古生代造山带东部，北与阿拉善地块相接，东与华北陆块之鄂尔多斯地块毗邻，为陆块活动边缘与造山带的交汇部位(图1)。

图1 研究区大地构造位置图(据文献[15-16], 修编)Fig.1 Geotectonic position map of the study area

该地区在早-中元古代时期处于裂谷状态，接受海相碎屑—火山岩与碳酸盐沉积，晚元古代末的澄江运动使得裂谷消失，并使地层发生以塑性为主的形变和岩石变质。早奥陶世沉积时期，复理石建造和基性火山岩建造发育，表明区内加里东构造旋回早期运动的存在；它使本区再度处于裂谷，接受海侵，形成优地槽。加里东运动中期，先是中酸性岩浆岩广泛侵入，奥陶纪岩石发生轻度变质和比较强烈的形变，区内上升为陆，而后到晚志留世再度沉积。加里东晚期，地槽全面褶皱回返。华力西旋回，相对比较平静，以升降为主。早-中泥盆世形成磨拉石建造，中泥盆世末的宁夏运动山间盆地消失。石炭纪先是接受海侵，在本区西部和西华山边缘深断裂带附近，出现滨海湖相沉积；继而海侵逐渐扩大，与华北海连通。二叠纪转为陆相沉积，中、新生代地表处于破裂阶段，差异性升降运动强烈。印支—燕山旋回，西部马饮水一带黄家洼山与屈吴山之间，先后出现三叠纪、侏罗纪和白垩纪断陷山间盆地和大型内陆盆地。早白垩世末全区抬升，致使晚白垩世—古新世沉积缺失。喜马拉雅旋回，西华山、南华山之间及山前，广泛发生断陷，接受山麓、河流和湖泊相沉积。第四纪以来，断裂活动频繁，山体部分连续抬升，山前则不断下降[17-20]。

研究区域内出露地层主要为中元古界海原群区域变质岩系，其次是零星志留系、泥盆系、石炭系沉积岩及新生代沉积物。南华山地区有中酸性岩体出露，主要为花岗闪长岩、黑云母花岗闪长岩等。此外，基性次火山岩、云斜煌斑岩脉、石英脉和碳酸盐岩脉发育。区域变质岩主要为云母石英片岩、大理岩、绿片岩及变粒岩等。

本区总体构造格局是被2条NW向深断裂分割成1个隆起和两侧2个中生代断陷盆地，同时隆起之上又叠加有中、新生代山间断陷盆地。2条深断裂从南华山、西华山、黄家洼山两侧通过，控制着海原群变质岩的展布。断裂早期以压性为主，第四纪以来，两盘有明显滑动，以走滑为主。断裂带宽数十米至百余米，带中岩石强烈破碎，普遍泥化退色，断裂面相向倾斜，倾角60°左右。

2 矿区地质特征

马场金矿床位于西华山南麓马场沟以北约1 km处。

图2 马场金矿床矿区地质图Fig.2 Geological map of Machang Au deposit1.第四系；2.海原群西华山组上岩段；3.海原群西华山组下岩段；4-9.海原群园河组第一至第六岩段；10.海原群南华山组；11.石英脉；12.加里东期斜长岩脉；13.加里东期煌斑岩脉；14.元古代基性次火山岩；15.加里东期钠长岩脉；16.金矿体；17.铅矿(化)体；18.铜矿化体；19.正断层；20.逆断层；21.性质不明断层；22.背斜轴；23.向斜轴；24.地质界线；25.地名

矿区构造以断裂为主，主要有NW向、NNW向、近SN向和NE向4组(图2)。NW向断层多为压扭性质，走向约为300°，多数被煌斑岩充填。该组断层发育地区挤压片理发育，常见构造透镜体，部分地段有褐铁矿化及石英团块，是矿区主要控矿构造，金矿体的走向与该组断层走向基本一致。NNW向断层晚于NW向断层，多为张性或张扭性，断面不规则，破碎带中构造角砾岩发育，但无明显蚀变矿化现象，推测其形成与褶皱转折端局部引张有关。

矿区基性次火山岩、脉岩较发育。基性次火山岩常呈小岩珠、岩瘤、岩枝和岩床状产出，规模小，一般最大的长可达100 m，宽数十米不等，其岩性大部分已变成阳起绿泥绿帘钠长片岩。脉岩主要有煌斑岩脉、石英脉和钠长岩脉。其中，煌斑岩脉主要出露在马王庙以西一带，走向295°～310°，近于直立(图3b)，规模大者宽1～1.5 m，长大于120 m，小者宽不及0.5 m，长约50 m，地表多呈褐黄色、土黄色、灰绿色，绢云母化、碳酸盐化、褐铁矿化强烈，部分还有轻微的黄钾铁钒化和黄铁矿化。煌斑岩主要矿物为斜长石、黑云母，具斑状结构，黑云母为斑晶，基质呈变余粒状结构。石英脉按产状分两大类，一类是顺层状或基本顺层状，另一类横切地层走向或高角度斜切地层。顺层状石英脉多呈乳白色(图3c)，脉宽0.2～0.5 m，少数达2～3 m，常有不同程度褐铁矿化，但矿化较弱，含金丰度偏低；斜切或横切层理的石英脉，多沿节理或断裂分布，属热液充填型，常呈板状产出，多数宽不及0.8 m，长可达数10 m，个别达100 m以上，颜色主要为褐色、褐黄色、烟灰色，有不同程度黄铁矿化和褐铁矿化，其含金丰度普遍较高，有的甚至直接构成矿体或矿化体(图3d)。钠长岩脉多呈白色、灰白色，最长大于600 m，宽15 m左右，岩石主要由钠长石和少量白云母等矿物组成，碎裂状它形粒状结构，块状构造。

图3 马场金矿床围岩组成及典型矿石特征Fig.3 The host rock composition of Machang Au deposit and characteristics of the typical orea.强烈破碎的云母钠长石英片岩(围岩)；b.煌斑岩脉；c.地表出露石英脉；d.老硐内含矿石英脉；e.褐铁矿化石英；f.褐铁矿化煌斑岩；g.褐铁矿化云母钠长石英片岩；h.孔雀石化；i.石英中黄铁矿

3 矿床地质特征

3.1 矿体规模、形态

马场金矿床目前已发现工业小矿体有3条，矿化体6条。3条工业矿体编号依次为马1、马2和马3。其中，马1矿体规模最大，次为马2矿体。

(2)马2矿体：位于马王庙西侧，赋存于一条220°∠80°的NW走向的断裂破碎带内。矿体由含金煌斑岩脉、碎裂云母钠长石英片岩及石英脉组成，向北西尖灭，推测长约50 m，地表厚4.79 m，向深部变薄，金平均品位为w(Au)=4.39×10-6。金矿石含金碎裂片岩呈褐黄色或浅灰色，褐铁矿化强烈(图3g)，局部保留有黄铁矿晶洞及黄铜矿，常见孔雀石化(图3h)；含金石英脉呈褐黄或乳白色，较破碎，褐铁矿化明显，w(Au)=0.5×10-6～49.9×10-6，局部可见粗粒黄铁矿或黄铁矿团块(图3i)。

3.2 矿石组构及矿物成分

马场金矿床矿石类型以氧化矿石为主，多呈褐黄色及土黄色，块状、网脉状及蜂窝状构造，碎裂结构较明显，石英常被挤压成碎斑状及粉粒状，波状消光、变形带、变形纹较普遍，裂纹被褐铁矿或少量黄铁矿充填。个别矿体、矿化体或其局部地段，含有少量浸染状硫化物矿物，矿石类型向硫化物型过渡。

矿石金属矿物有黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、铜蓝、褐铁矿、黄钾铁矾、孔雀石、蓝铜矿、自然铅、自然铜、自然金等，非金属矿物有石英、钠长石、黑云母、方解石、绿泥石、白云母、重晶石等。其中，黄铁矿呈稀疏浸染状，粒度大小不等，多被褐铁矿交代形成孤岛状残晶；褐铁矿为矿石中含量最多的金属矿物，与黄铁矿、自然金关系密切，呈脉状、网脉状、不规则粒状、皮壳状、蜂窝状和土状等，有些褐铁矿尚保留黄铁矿的立方体假象，在褐铁矿颗粒中心常见孤岛状黄铁矿残晶，蜂窝状褐铁矿的孔洞中，偶见结晶完好的针状孔雀石。

3.3 围岩蚀变

马场矿区内围岩蚀变强度较弱，常见有黄铁矿化、褐铁矿化、碳酸盐化，局部有绢云母化、绿泥石化、硅化和钠长石化等。各种蚀变或彼此叠加，或相互伴生，分带性不明显。

黄铁矿化分布较广，多呈浸染状，或沿片理、裂隙呈条纹状、细脉状，脉宽一般不及10 mm，矿物粒度多为0.3～1.0 mm，呈自形—半自形晶，晶体多系立方体和五角十二面体。大多数被氧化成褐铁矿。

褐铁矿化在矿区内比较常见，常常交代黄铁矿呈褐黄色、土黄色，胶状、粉末状，淋蚀后残留立方体网孔，有的也呈细脉状交代围岩或充填于围岩节理裂隙中(图3g)。

碳酸盐化在矿(化)体及其顶底板围岩中偶有分布，强烈者形成碳酸盐蚀变岩，主要蚀变矿物为方解石，但在部分地段形成白云岩蚀变岩。

4 矿床成因

研究发现，区内与变质分异作用有关的石英脉含金丰度并不高，而那些形成稍晚于煌斑岩、斜切地层片理的石英脉，含金丰度却很高，有的直接构成矿体或矿化体(图3d)；有些煌斑岩脉含金丰度值高出海原群各类变质岩数十倍或近百倍，部分地段煌斑岩直接构成金矿体的一部分，但这些煌斑岩经常有含金的石英脉伴随，与含金石英脉的空间关系非常密切。因此，马场金矿床主要成矿时间可能在区域变质作用之后，同时还稍晚于煌斑岩的上侵，应属与煌斑岩有关的中温热液矿床。当加里东期中酸性岩浆在地壳深处聚结，并在研究区周边南华山、屈吴山一带上侵时，分异出的煌斑岩岩浆也沿着有利的构造通道上升，同时与煌斑岩岩浆同源的气成硅质溶液，携带着一些金及其它金属硫化物，在稍晚一些相继上侵，并同化围岩萃取到足够多的金属成分。当达到一定高度，溶液温度下降至金的沉淀温度时，便在有利构造部位沉淀成矿。

综上认为，马场金矿床成矿物质主要来源于海原群变质岩，但岩浆活动对金矿化的形成起了重要作用，该金矿床成因类型属中温热液矿床。