摘要
西秦岭地区金矿床是中国重要金矿资源基地之一,李坝和金山金矿床是中川地区大型金矿床。本文在收集整理并分析以往资料基础上,对甘肃李坝—金山矿集区进行了野外实地调查研究,并对该地区的成矿规律进行了总结。认为该地区的控矿构造主要因素是中川杂岩体侵入构造作用叠加了区域褶皱+断裂复合构造系统,并从力学角度对中川杂岩体的侵位给2个矿区施加的应力进行分析,结合区域物化探信息构建了李坝—金山矿集区金矿床综合信息找矿预测地质模型,最后在李坝矿区圈定了3处找矿预测潜力区,在金山矿区圈定了2处找矿预测潜力区,以期供矿山企业深边部找矿预测提供参考。
Abstract
The gold deposit in the Western Qinling area are one of the important gold resource bases in China. Based on the collection, collation and analysis of previous data, this paper conducted field investigation and research on the Liba-Jinshan mineral concentration area in Gansu Province, and summarized the mineralization regularity of this area. It is believed that the main controlling factors of ore deposits in this area are the intrusive structures of the Zhongchuan complex rocks superimposed on the regional fold + fault composite tectonic system.The stress exerted by the intrusion of the Zhongchuan complex rocks on the two mining areas was analyzed from a mechanical perspective. Combined with regional geochemical and geophysical exploration, a comprehensive information-based geological model for gold deposit explortaion prediction in the Liba-Jinshan mineralized cluster was constructed. Finally, three potential exploration areas were delineated in the Liba mining area and two in the Jinshan gold mining area, providing references for deep and peripheral exploration prediction for mining enterprises.
Keywords
0 引言
甘肃西秦岭地区自 20世纪 90年代相继发现了大水、拉尔玛、大桥、李坝、鹿儿坝、李子园、阳山、寨上、早子沟、马泉、加甘滩等一批大型金矿床,成为仅次于中国胶东地区的重要金矿资源基地,也引起了国内外专家学者们的关注。
前人将该地区的金成矿分为 3 个成矿亚带:北成矿亚带、中成矿亚带和南成矿亚带(刘家军等, 1997),李坝—金山矿集区位于北成矿亚带内(图1a)。该成矿亚带北以商丹缝合带为界,南以临潭— 凤县断裂为界,东起陕西凤县附近,西至甘肃礼县、岷县一带,主要沿礼县—山阳区域大断裂分布,并且主要产出金矿床和铅锌矿床(刘家军等,2019)。在该成矿亚带内发育一系列 NW 向的花岗岩体群,部分金矿床主要围绕花岗岩体分布(如李坝和金山矿床围绕中川岩体分布,图1b)。前人在金矿床成因类型的划分上存在着一些不同观点:主流观点认为是类卡林型金矿(胡受奚等,1988;Kerrich et al., 2000;张复新等,2004;陈衍景等,2004;刘家军等, 2019),认为该地区的这些矿床普遍赋存于泥质碎屑岩和炭质板岩地层内,并且金主要以微细浸染状产出(满守波,2003),这些特征与美国内华达地区卡林型金矿床的特征(Hofstra and Cline,2000)相似,但美国内华达卡林型金矿床普遍具有明显的岩浆热液证据(Muntean et al.,2011;Groff,2020),然而西秦岭地区的这类金矿床前人发现更多的流体为变质流体(何重果,2022),因此又被认为是造山型金矿(毛景文,2001;Wang et al.,2015;李蓓等,2021),但也有学者发现了岩浆热液的证据,因此被认为是深源热液和岩浆热液混合型(谢玉玲等,2000)。西秦岭地区的这类金矿床成因之所以存在着不同的观点,是对该地区的主要控矿因素尚不清楚。
本文以李坝—金山矿集区为例,通过收集分析前人资料并进行实地野外考察和室内研究,重点梳理其主要控矿因素,进行成矿规律系统总结研究,从找矿预测角度对矿床的成因类型进行厘定,结合物化探信息构建综合信息找矿预测模型,最后对李坝和金山 2 个矿区分别提出找矿预测潜力区,给矿山深边部找矿预测提供参考。
1 区域地质背景
李坝—金山矿集区大地构造上位于秦岭华力西褶皱西段礼岷金成矿带内,从整个西秦岭地区岩浆岩分布与金矿床空间关系来看(图1b),二者具有紧密的空间关系,并且受控于北西向区域构造,又位于北西向重力梯级带内(图1b)。区域主要出露晚古生代与新生代地层,以泥盆系、石炭系为主,二叠系和古近系—新近系较少,第四系分布最广。与金成矿密切相关的为中泥盆统和中石炭统的一套海陆交互相浅变质细碎屑岩。
区域岩浆岩呈岩基状产出,主要有中川、柏家庄、碌碡坝、闾井、教厂坝、温泉等岩体(李永军等, 2003;杨尚松,2017)。从区域地质图(图1)可以看出,这些岩基周围发育大量的金矿床(如中川岩体周围有李坝、金山、马泉等矿床),这些岩体形成年龄集中在230~200 Ma、成矿年龄集中在220~200 Ma (王义天等,2021),说明成矿作用与岩浆活动具有密切的时空耦合关系。
区域内重力值呈东高西低的趋势,表明地壳厚度是由东向西逐渐增厚。布格重力异常等值线展布以东西向、北西向、北北东向为主。成矿带内的航磁异常以一连串正负伴生椭圆形磁异常呈北西向分布。磁异常与出露或半隐伏的印支期、燕山期中酸性岩体对应(李百祥,1997)。
区域地球化学数据显示,在李子园—太阳寺一带具有 Au、Ag、Pb、Zn、Cd 的强叠加特征,异常以 Cd、Ag、Pb、Zn、Sb、Bi、W、As、Cu 为主,浓集中心明显、套合好,反映 Au、Ag、Pb、Zn 矿异常特征。在李子园、太阳寺已发现多处金、银、铅锌矿产地(李通国和金治鹏,2009)。美武新寺—厂坝 Au、Ag、Pb、 Zn、W、Sn 元素异常发育,并与中酸性岩体对应,在教场坝岩体、吴茶坝岩体周围出现以酒店、锁龙、李坝、金山等金矿为中心,呈环状异常团分布。在柏家庄岩体,温泉岩体W、Sn呈中—强叠加富集,反映了雪花山、温泉钨-锡矿化特征,在厂坝一带异常组合为 Pb、Zn、Au、Ag、Cd、Hg、Sb、As、Ba,各元素均具内带规模,浓集中心明显,充分显示了“高、大、全” 的地球化学异常特征(徐东等,2014)。
图a:NQB—北秦岭地体;SQB—南秦岭地体;SGB—松潘—甘孜盆地;BKT—碧口地体;HLLF—合作—临潭—两当断裂;ZCHF—舟曲—成县— 徽县断裂;BA—白龙江背斜;AHF—阿坝—黑水断裂;MCXF—勉县—城口—襄樊断裂;WQO—西秦岭造山带;EQO—东秦岭造山带;NCC—华北板块;SCB—华南板块;QO—祁连造山带;HXB—华熊地块
图b中的虚线表示重力等值线(数据据李百祥,1997)
2 矿集区地质特征
李坝—金山矿集区所涉及的范围主要是以中川杂岩体所在的石家河坝复向斜控制的区域范围,北以马坞—酒店背斜为界,南至上洮坪—下洮坪一带,东至礼县一带,西至凤凰山一带(图2)。
矿集区出露主要为泥盆系和石炭系。泥盆系地层主要有西汉水组变粉砂岩和李坝群碎屑岩,后者为金矿床的主要赋矿地层,石炭系主要分布在东南部,但这些地层中金的含量不高(刘国文等, 2018),并非矿源层。
矿集区范围内的主要褶皱构造为石家河坝复式向斜及南北两翼的马坞次级背斜和张凤坡次级背斜。中川岩体侵入石家河坝复式向斜轴部(图2),金矿化/金矿体均分布于石家河坝复式向斜构造内。次级褶皱近轴部两翼发育的断裂破碎带是金矿化赋存的主要位置。区域性断裂主要由礼县— 白云—山阳深大断裂带由东向西进入该区后分为两支,北支礼县—罗坝—锁龙口断裂带呈北西西向延伸,李坝金矿床产于该断裂的次级分支断裂带内;南支礼县—洮坪—凯子坝断裂带呈近东西向,在洮坪一带有金山、马泉金矿等。区域内金矿化和金异常均分布于两支断裂带附近的次级断裂中(图2)。
1—第四系;2—古近系—新近系砂砾岩;3—白垩系粉砂岩;4—中石炭统下加岭组板岩;5—中泥盆统西汉水组变质粉砂岩;6—中泥盆统李坝群碎屑岩;7—碌础坝花岗岩体;8—中粗粒似斑状黑云母二长花岗岩;9—中粒含斑黑云母二长花岗岩;10—中细粒花岗岩;11—细粒黑云母闪长岩;12—石英闪长岩;13—断层;14—大型金矿床;15—中小型金矿床/矿点;16—大型铀矿床;17—中小型铀矿床/矿点;18—地名
矿集区范围内岩浆活动强烈,规模最大的侵入岩体为中川杂岩体(也称吴茶坝岩体),出露面积约 260 km2,主体为印支期花岗岩,呈等轴状沿石家河坝复向斜轴部与中泥盆统和中石炭统地层呈侵入接触关系(图2)。岩体主要分为3个侵入期次,从外到内为中粗粒似斑状黑云母花岗岩、中粗粒含斑黑云母花岗岩和中细粒黑云母花岗岩组成,并且岩体内部发育后期侵入的细粒花岗岩脉,各岩相之间具有明显的脉动侵入关系(宋忠宝等,1997)。野外调查发现各岩相之间没有明显的冷凝边,说明它们的侵位具有同时性,暗示后者侵入时前者还处于较高温度,两者之间没有较大的温度差。围岩的主要蚀变为角岩化,西部有透闪绿帘角岩及黑云母角页岩,其次为硅化,局部有黄铁矿化,在岩体附近还有绢云母化、碳酸盐化(聂政融,2015),说明中川杂岩体的侵入带来了大量矿化蚀变流体。从3个不同岩相中的黑云母矿物电子探针分析结果来看,从边缘相→过渡相→中心相黑云母有从富镁向富铁演化的趋势,不同岩相锆石 U-Pb 年龄发现从边缘相至中心相具由老变新的趋势(聂政融,2015;柯昌辉等,2020),说明中川杂岩体从边缘相至中心相为岩浆递进演化并先后侵位的模式。
矿集区范围内的矿种主要有金矿床和铀矿床。金矿床主要围绕中川杂岩体呈半圆状分布,主要有李坝、金山、马泉、赵沟、三人沟、崖湾等十几个矿床/ 矿点,这些矿床主要受礼县—山阳断裂的派生断裂礼县—罗坝-锁龙口断裂和礼县—洮坪—凯子坝断裂控制(图2),同时这些金矿床位于中川杂岩体外围的黑云母接触变质带内(宋忠宝等,1997),说明这些金矿床明显受中川杂岩体控制。铀矿床主要分布在中川杂岩体内部、岩体北部和东部外接触带中的围岩地层中(李晓福,2010),也说明铀矿床与中川杂岩体有密切关系。但铀矿和金矿在空间上与成因上是否存在一定的联系(涂光炽,1990;张玉龙等,2007),还需要进一步研究。
3 矿床地质
3.1 地层
李坝、金山矿床出露地层主要为中泥盆统李坝群和石炭系下加岭组,前者是重要的赋矿层位。李坝群按岩性组合特征又可分为4层(陇南紫金矿业有限公司,2017①),由下至上为:①灰黑—暗灰色斑点粉砂质千枚岩夹变砂岩透镜体,主要分布于矿区内 F1断裂以东,厚度243 m,该层内无金矿(化)体分布; ②灰—灰绿色斑点粉砂质千枚岩,局部夹变粉砂岩,厚1183 m,为李坝矿床最主要矿体产出层位,也是金山矿床最主要矿体产出层位;③灰—灰白色变石英砂岩夹斑点粉砂质千枚岩,厚2896 m,该层内有多个小矿体分布;④深灰色斑点粉砂质千枚岩夹少量变砂岩透镜体,厚739 m,未见金矿(化)体产出(图3)。
西汉水组地层主要出露于金山矿床的南部,也可分为 4 层(陇南紫金矿业有限公司,2017①),由下至上为:①由石英砂岩、变质杂砂岩夹黑云母片岩、云母石英片岩组成,厚 2065 m;②由灰白色薄—中厚层中粒大理岩、变质石英砂岩、接触变质云母石英片岩组成,厚436 m;③由灰—浅灰色石英黑云母片岩、变质石英砂岩、局部夹薄层大理岩组成,厚2124 m;④由大理岩夹变石英砂岩组成,厚1221 m(图3)。
下加岭组地层主要分布在中川杂岩体的东南侧,金山矿床也有少量出露,主要由变质石英砂岩、千枚状板岩、条带状泥质灰岩组成(赖晓丹,2021),该层位未发现金矿(化)体分布(图3)。
3.2 构造
李坝、金山矿区内的构造主要有褶皱和断裂。李坝矿区的褶皱为石家河坝复式向斜北翼之马坞次级背斜,李坝矿区位于该次级背斜的南西翼。根据地层产状,笔者又辨别出 2 条亚次级背斜分别为酒店—赵沟背斜和三人沟—杜沟背斜,轴向为北西,南东收敛于 F1断裂或被 F1断裂切断,断裂东侧因地层产状不明,无法判断。李坝矿区的主要矿体均位于这 2 个背斜轴向之间的范围(图4)。F1断裂带西侧一系列派生断裂破碎带是重要的赋矿断裂,如26号矿脉带赋存在 F29断裂带内,7号矿脉带主要赋存在 F2-1和F2-2断裂带内,6号矿脉带主要赋存在F3和F8断裂带内,5号矿脉带主要赋存在F12断裂带内(图4)。
金山矿区内的褶皱主要为张凤坡复背斜南翼的沟门前向斜,矿区内的矿体主要赋存于该向斜的两翼及轴部(图5)。矿区内近东西向断裂系统是重要的控矿和容矿构造,与地层产状相近,常成群成带出现,其次是南北向密集节理带,主要见于竹园沟、张皮沟、小峪河、东沟等地,节理多被石英-硫化物脉充填成为矿体,近南北向节理带与近东西向断裂破碎带交汇处矿化程度高(图5)。
图3李坝—金山矿集区含矿岩层柱状图(据陇南紫金矿业有限公司,2017①)
3.3 岩浆岩
矿区内的岩浆岩主要以一系列岩脉产出,包括花岗斑岩、煌斑岩、石英闪长岩等。这些岩脉普遍发育绢云母化、绿泥石化和碳酸盐化,与矿体有密切关系。如李坝矿区 6 号矿脉带与煌斑岩密切相关,26 号矿脉带与花岗斑岩密切相关(韩海涛等, 2008)。笔者在赵沟采场发现了花岗斑岩脉的上盘就是矿体(图6a),花岗斑岩脉宽 5 m 左右,向西延伸,花岗斑岩本身具有斑点状硫化物(图6b),钻孔岩心中的花岗斑岩同样含大量斑点状硫化物并具有一定的 Au 矿化品位(图6c),显微镜下可以看出这些硫化物主要是黄铁矿和毒砂(图6d)。煌斑岩也与成矿具有密切关系(方春家,2005),煌斑岩中硫化物有2种,一是微细粒分散状黄铁矿,伴有磁黄铁矿;另一种是硫化物热液细脉状自形黄铁矿和针状毒砂(陈昱等,2025),并且煌斑岩本身的 Au含量比较高(柯昌辉等,2020)。
图4李坝矿区地质图(据甘肃省有色金属地质勘查局天水矿产勘查院,2017②修改)
矿区内的岩浆岩与中川杂岩体之间以及与矿体之间的关系可以通过它们的地球化学特征来揭示。从前人发表的地球化学数据上来看,从中川杂岩体的外带向内带岩石由中酸性向偏酸性演化,钾长石减少,斜长石增加,岩石化学成分向贫 TiO2、 FeO、MgO、MnO和CaO,富SiO2、Na2O和K2O演化,岩石向酸性和分异程度好的方向演化,从早到晚,Ti、 V、Cr、Co、Ni含量降低,As含量也降低,但岩浆演化到晚期,矿化组分无明显富集(陈源,1993)。中川杂岩体各岩相Au含量很低(约2×10-9,陈源,1993),并且随着岩浆演化 Au、Ag、As、Sb 含量基本无变化 (陈源,1993),但稀土元素 REE、δEu 总体上由高向低变化,表现出正向演化趋势(柯昌辉等,2020),因此可认为中川杂岩体由早到晚存在岩浆演化关系,但演化后的中心相不具备成矿的潜力,即中川杂岩体本身并不能提供成矿物质。然而,矿区内发育一系列的煌斑岩脉、石英闪长岩脉和花岗斑岩脉,特别是花岗斑岩和煌斑岩与金成矿关系最为密切。花岗斑岩和煌斑岩同属高钾钙碱性系列(柯昌辉等,2020),前人研究认为它们与中川杂岩体的岩浆作用之间可能存在同源性和继承性演化特征(殷勇,2011),脉岩与金矿化具有深部同源性(柯昌辉等,2020),矿区内脉岩中的金含量明显高于围岩 (殷勇,2011),有的脉岩金含量可高达 70.9×10-6(柯昌辉等,2020)。据此,笔者认为中川杂岩体最先侵位,然后矿区内的岩脉随后侵位,这些岩脉要么与含矿流体来自同一源区(携带了部分成矿物质),要么含矿流体交代岩脉,使岩脉发生蚀变。从岩脉的较均匀斑点状矿化蚀变特征以及硫同位素特征(陈昱等,2025)来判断,笔者倾向于岩脉与含矿流体来自同一源区(前者),说明矿区内岩脉与成矿具有密切时空关系,岩脉可作为找矿的宏观标志。
图5金山矿区地质图(据甘肃省有色金属地质勘查局天水矿产勘查院,2017②修改)
3.4 成矿特征
金主要呈微细浸染状赋存在不纯碳酸盐岩围岩中,偶见呈自然金出现的金粒直径通常大于 1 μm,一般为2~10 μm,金主要赋存在含砷黄铁矿、褐铁矿、毒砂和辉锑矿中(图7),这与黄铁矿中测试出 Au-As-Sb-Pb-Tl具有明显富集特征(陈昱等,2025) 是一致的。矿化蚀变特征主要以线状蚀变为主,围绕中川杂岩体形成的热蚀变范围内分布着大量的金矿床(姜启明,2022),这个热液蚀变带主要是岩体边部的堇青石斑点带和外部的黑云母石英斑点带组成(陈源,1993)。具体到矿体周围的蚀变分带,有的矿体可有明显水平分带,如李坝金矿6号矿带从矿体向外可分为 3 个蚀变带,即黄铁绢英岩化带、绢云母化带和绿泥石化带(张汉成等,2009),这些蚀变标志可以作为重要的找矿标志并且蚀变紧紧围绕着矿体具有分带特征。
矿体特征受构造影响较大,矿体的产状明显与断裂破碎带的产状一致(图8),而 F1主干断裂的倾向是向西南延深(李宏卫等,2011),暗示主干断裂的深部与中川杂岩体可能交汇,并且李坝金矿的矿体与各类岩脉空间上密切相关,大部分也倾向南西,与其赋存断裂破碎带产状一致(图8)。
李坝矿床的化探元素异常组合主要为 Au-As-Ag-Sb-Bi-Pb,赋矿地层、含矿断裂元素异常组合为 Au-Ag-As-Sb-Pb,而非矿断裂的元素组合为 Cr-Mn-Ti-V(高珍权等,1997)。从李坝金矿中黄铁矿硫同位素值位于岩脉和围岩之间,地层中硫化物较少而花岗斑岩和煌斑岩中硫化物较多,说明矿区的硫主要来自岩浆流体(陈昱等,2025)。
图6李坝矿区赵沟采场花岗斑岩野外及显微照片
a—赵沟采场1904平台;b—花岗斑岩脉手标本;c—钻孔ZG5210DD6中190 m处花岗斑岩;d—花岗斑岩显微照片 Py—黄铁矿;Apy—毒砂
图7自然金颗粒在毒砂(a)和黄铁矿(b)中的显微照片
Au—自然金;Apy—毒砂;Sti—辉锑矿;Py—黄铁矿
根据前人发表的流体包裹体数据,均一温度主要在280~400℃(张作衡等,2004;谢友良等,2018),为中高温度范围的成矿流体。包裹体盐度在 2%~11%(张作衡等,2004;谢友良等,2018)。从这些特征来看,李坝金矿床不属于典型造山型金矿,也不完全类似卡林型矿床(造山型流体盐度<6%NaCleq,变质流体为主,主成矿温度200~500℃;卡林型流体盐度<8%NaCleq,建造水或大气降水为主,主成矿温度160~250℃,据李蓓等,2021),应属于岩浆热液为主但有大气降水混入的中低温热液矿床。因此,从找矿预测角度来看,参考成矿地质作用划分的矿床成因类型(叶天竺等,2014),李坝—金山矿集区的金矿床应归属于侵入岩浆地质作用下的中低温岩浆热液型矿床。
图8李坝金矿床典型勘探线剖面图(据甘肃省有色金属地质勘查局天水矿产勘查院,2017②修改)
a—李坝矿区第67勘探线剖面图;b—李坝矿区第79勘探线剖面图
4 主要控矿因素分析
从成矿带角度来看,整个西秦岭的金成矿作用是受 2 条北西向缝合带控制(商丹缝合带和勉略缝合带),李坝—金山矿集区的金成矿作用主要受北西向的合作—临潭—两当断裂带控制(图1),在李坝区这种规模的北西向断裂为李坝—白云—山阳深大断裂。但在中川杂岩体的影响下,这种北西向断裂(主要是李坝—白云—山阳断裂)在矿集区范围内分为南北 2 个分支断裂(北向为礼县—罗坝— 锁龙口断裂,控制李坝—崖湾等矿床,南侧为洮坪—礼县—凯子坝断裂,控制金山—马泉等矿床)。因此,李坝—金山矿集区的主要控矿因素为褶皱+ 断裂和中川岩体侵入构造作用。
4.1 褶皱+断裂
褶皱构造主要是石家河坝复式向斜褶皱以及其次级褶皱——马坞背斜和张凤坡背斜(图2),还有矿区内更低级别的褶皱(图4、图5)。同样,断裂也是深大断裂以及次级断裂起主要控矿作用。深断裂带起沟通深部流体作用,并且控制了金矿化的展布,所有金矿化及异常均有规律地分布于南部和北部两分支深断裂带附近,形成南、北两矿化亚带。北矿带亚带主要为李坝矿区(图2),受控于北西向礼县—罗坝—锁龙口深断裂 F1,南矿化亚带主要为金山矿区(图2),受控于东西向礼县—洮坪—凯子坝深断裂。次级断裂构造系统为直接赋矿场所,大部分金矿体产于深断裂带或区域大断裂破碎带派生的次级断裂构造系统中,该系统常以断裂密集带为主体,包括层间破碎带、节理裂隙带、剪切断层等,由于断裂密集带可以看作是典型的构造泵(李德东等,2023),也是热液流体优先进入的区域 (Tripp and Vearncombe,2004),因此这里的断裂密集带是形成一定规模矿体必不可少的条件。
4.2 中川杂岩体的侵入构造
中川杂岩体的侵入构造作用对矿区控矿构造影响较大,因为一定规模岩体本身的侵入活动可以使围岩形成一系列断裂和褶皱(Mattsson et al., 2019),对先期形成的断裂+褶皱进行改造,在岩体北东端使北西向断裂产生挤压变形,局部形成一些小规模背斜(程彧等,2005)。同时岩体侵位时矿区内的 F1断裂派生的次级断裂带(如 5号、6号脉带所在断裂带,图9)因受岩体侵入构造作用产生近南北向挤压应力作用,近东西向的断裂受挤压作用,北西向的断裂受右旋剪切作用,这时断裂中成矿流体不容易侵入(图9a)。同理,在岩体的南部(金山矿区)由于岩体侵入使近东西向断裂产生剪切作用,并产生2条断裂之间(正沟里—园咀断裂、洮坪—礼县断裂)近南北向的节理和裂隙,原近东西向断裂裂隙产生压性或压剪性变化(图9a)。当中川杂岩体侵位末期,2个矿区进入应力松弛阶段,近东西向断裂中的挤压应力快速释放形成张性空间,北西向断裂压剪作用产生的右旋运动也转变为张扭性左旋运动,这些张性空间容易被含矿流体贯入(图9b)。同理,在中川岩体南端(金山矿区)近东西向的裂隙也产生应力松弛变成张性,近南北向裂隙或节理或多或少会产生“S”型变形(为张扭性),特别是两者交汇处张性空间变大,成矿效果较好(图9b)。根据李坝矿区规模较大的含矿和不含矿断裂大部分都倾向南西,而南西方向是中川岩体,因此这些断裂的倾向可能受岩体侵入影响,另外北东向或近东西向的一系列断层具有张性特征(杨根生等,2007),应为岩体侵入末期应力松弛阶段的构造环境。
图9中川岩体侵位对矿区构造应力影响分析
a—中川杂岩体侵位时对两矿区产生的应力图解;b—中川杂岩体侵位后两矿区因应力松弛产生的张性空间被成矿流体侵入图解
成矿深度可以根据中川岩体的岩石学特征来推断,中川岩体可以分为3个岩相带,最外岩相带为粗粒黑云母二长花岗岩,似斑状结构,含钾长石巨晶,这些岩石矿物结构构造表明它们是中深成岩相,通常位于3~10 km深度侵位并缓慢冷却形成(路凤香和桑隆康,2002),外带与中带、中带与内带均为脉动式接触关系,这种接触关系看不到冷凝边结构,先成的和后成的在短距离内表现为一种过渡关系,这反映先侵入的岩体在未完全冷凝时,后成岩浆已上升侵位,在杀驴沟能清楚看到这种过渡关系 (宋忠宝等,1997)。中川杂岩体侵位过程中伴随着隆升剥蚀作用的发生,在岩体上方也一定会存在着矿化/体,只是因后期的隆升剥蚀殆尽,只剩下围岩裂隙中的矿化/体,所以推测成矿深度为中深层,与岩体侵位深度相当(李宏卫等,2011)。
5 找矿预测模型构建
李坝金矿和金山金矿的成矿地质体可能是与中川杂岩体演化后期相关的深部隐伏中酸性岩体,矿区内出露的各类岩脉(如花岗斑岩、煌斑岩、闪长岩等)可能是该成矿地质体的浅部代表,这些岩脉与矿脉具有紧密时空关系。甚至在西秦岭其他地区也存在这种特征,比如早子沟金矿床的矿体主要分布于闪长玢岩内部及其附近断裂破碎带中(张愿宁等,2020),大水金矿床矿体与闪长玢岩、断裂及岩脉与围岩接触带控制(龚全胜等,2019)。因此,这些矿床的深部应存在一个隐伏的成矿地质体,这些岩脉是它的浅部宏观标志体。
成矿构造主要为岩体侵入构造为主+区域构造为辅的复杂构造系统,也就是岩体侵入形成的褶皱构造和裂隙叠加区域构造形成的褶皱和裂隙,成矿结构面主要是成矿构造形成的断裂裂隙结构面。
蚀变矿化特征也是重要的找矿标志,如围绕中川杂岩体形成的热蚀变范围内分布着大量的金矿床(姜启明,2022),这个热液蚀变带主要是岩体边部的堇青石斑点带和外部的黑云母石英斑点带组成(陈源,1993)。具体到矿体周围的蚀变分带,有的矿体可有明显水平分带,李坝金矿 6 号矿带从矿体向外可分为3个蚀变带,即黄铁绢英岩化带、绢云母化带和绿泥石化带,这些蚀变标志可以作为重要的找矿标志。
区域航磁∆T 异常表现为大片平稳低值场。李坝金矿正处于平静场中—低缓高值场的边缘。李坝金矿正处于此重力梯度带中等值线弯曲变异部位,航磁∆T在此处出现的高值场可推断为沿断裂中酸性侵入体的存在和大规模岩浆活动所致。根据物性参数,赋矿地层,各种岩石极化率低且差异小,断裂呈现低磁和低电阻率特征,在物探方法的选择上可以利用高精度磁法和激发极化法(陈友让, 1998)。
从区域地球化学特征可知,李坝地区化探异常主成矿元素为 Au,次要成矿元素有 Ag,As、Sb 为主要指示元素,U位于东南部,即中川杂岩体东侧的内外接触带,强度较高,部分有Au、As、Ag、Sb重合,可能反映了别一种类型(铀银金)的矿化,还需要研究。其他元素(包括负异常元素)都基本位于南侧的中川花岗岩体内部或接触带附近,为岩体的地球化学反映。该岩体富含W、Sn、Bi、Li等微量元素(没有 Mo),反映了典型酸性岩体的地球化学特征。 Au、As、Ag、Sb等在岩体内基本为背景含量,浓集带围绕岩体北侧和东侧,距岩体 1~5 km,说明岩体主要为成矿提供了热源。再从异常元素组合看,Sb异常较弱,且无 Hg等前缘元素异常,反映成矿温度可能以中温为主,这与金矿床与岩体有关且距岩体有一定距离的现象相吻合,所以进一步找矿应在岩体外围的 Au(As、Ag、Sb)异常上找(徐家乐和冯治汉, 1999)。
根据成矿地质体、成矿构造与成矿结构面、成矿作用特征标志“三位一体”成矿特征,并结合物化探信息,构建的综合信息找矿预测地质模型如图10所示。
图10李坝—金山矿床综合信息找矿预测模型
a—Au的化探异常曲线;b—物探数据曲线;c—找矿预测地质模型
6 找矿预测区圈定及工作建议
根据前面构造控矿规律总结出李坝—金山的主要控矿要素为中川杂岩体的侵入构造+区域构造,两者产生的最终矿体赋存的主要是断裂裂隙构造系统,并结合构建的综合信息找矿预测模型,可以在李坝矿区圈出3个找矿预测远景区(图4),在金山矿区圈出2个找矿预测远景区(图5)。
李坝矿区:
预测区①位于酒店东部与北西向主干 F1断裂之间区域,也是三人沟矿段的北部外延区域。该区是北西西向F22断裂与F1断裂的交汇处,与现有其他矿带成矿条件相似(如 26 号矿脉带是由北西西向 F29断裂与 F1断裂交汇形成的),因为 F1断裂主要起导矿作用(也具少量容矿作用),因此与 F1断裂沟通的断裂破碎带是重要的找矿预测远景区。在本区可以根据三人沟矿段工作成果进行外推,并且同时进行该区的大比例尺填编图工作,进一步圈定断裂裂隙密集区和矿化蚀变带,再开展高精度物化探剖面和测深工作,最后进行钻探工程验证;
预测区②位于王河村的东部与主干 F1断裂之间区域,也是李坝—王河矿段的外延区域。该区位于F21断裂带与F1断裂的交汇处,成矿条件类同于预测远景区①,也是重要的找矿预测潜力区。进一步需要开展的工作也可参照预测区①建议。
预测区③主要位于现有重要矿脉带的向西延伸部位,并且靠近中川杂岩体附近,该地区已有少量探矿工程,并且也已经发现一些矿体,证实了现有矿脉带向西的延伸,还需要进行断裂裂隙密度与矿化蚀变大比例尺填编图,圈定找矿异常区,并进行深部钻探验证工作。
金山矿区:
预测区①位于张皮沟矿段的东北部,也是竹园沟矿段近东西向断裂(F15、F16、F17)与北北东向断裂 (F10、F12、F13)交汇处,同时有大量石英闪长岩脉发育,是重要的成矿潜力区。需要根据现有工程进行外推,并在矿化蚀变异常区需加密加深钻探工程进行验证。
预测区②位于金山矿段的西南部,也是金山矿段近东西向断裂(F3、F4、F5、F6、F7)西延部位,该区内有不同方向断裂(F18、F22、F23)交汇,并且石英闪长岩脉充填近南北向断裂和北北东向断裂,根据金山矿区主要控矿断裂为近东西向断裂带和近南北向断裂带,特别是两者交汇处矿化更强的特点,因此该区具有较大找矿潜力。该区的进一步找矿工作是先进行大比例尺填编图和矿化蚀变异常圈定,然后进行高精度物化探剖面和测深,最后进行钻探工程验证。
7 结论
(1)李坝—金山矿区的成矿地质体为深部隐伏的中酸性岩体,浅部各类脉岩是其浅部侵入体,可作为宏观找矿标志。
(2)成矿构造主要为中川杂岩体侵入构造对矿区内褶皱+断裂的叠加或复合系统,断裂裂隙系统为重要的成矿结构面。
(3)结合区域物化探资料,构建了李坝—金山矿区综合信息找矿预测地质模型。
(4)李坝矿区圈出3个找矿预测区,金山矿区圈出2个找矿预测区,并提出进一步工作建议。
致谢 紫金矿业集团股份有限公司地质勘查院提供了区域地质资料,陇南紫金矿业有限公司在野外提供了帮助,以及两位匿名审稿人提出的宝贵意见,一并表示感谢。
注释
① 陇南紫金矿业有限公司 .2017. 甘肃省礼县李坝金矿勘探报告 [R].
② 甘肃省有色金属地质勘查局天水矿产勘查院 .2017. 甘肃省礼县李坝金矿勘探报告[R].