金厂沟梁金矿床 同位素地球化学特征对比
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金厂沟梁金矿床位于研究区东南部，距离敖汉旗新惠镇东南约65km，是华北地台北缘金成矿带上的重要金矿床之一，也是赤峰地区最大的黄金矿山。该矿探采、研究历史悠久。1964～1968年发现并勘查26，15，35号矿体，1979～1988年发现并勘查67，56，57号矿体。1990年完成全矿区最终报告，前后发现和勘查主要工业矿体7条，累计探明金储量近30t，潜在经济价值30多亿元。
在大地构造位置上，金厂沟梁金矿床位于华北地块北缘东段努鲁儿虎隆起带东北段的龙潭地块中间。努鲁儿虎隆起带主体由新太古代变质岩及中央的华力西、燕山期花岗质杂岩组成，为一个北东长100km、宽26km的凸镜体。该隆起带呈北东东向展布，被北界赤峰－开原大断裂、南界承德－北票深断裂和西界四官营－铁匠营断裂的南段所围限。从目前矿产资源分布特征看，该隆起带上以金矿化为主，在努鲁儿虎背斜隆起带两侧，分布着两个大致对称的金成矿亚带，即西北部的金厂沟梁－贝子府亚带和东南侧的砂金沟－东五家子亚带。金厂沟梁金矿床位于西北侧成矿亚带的西南端部位。
金厂沟梁金矿床是努鲁儿虎金矿带上的代表性矿床，也是这一地区规模最大的金矿床，矿区面积达到25km2。在该矿床周边，还分布着一些小型金矿床及金矿化点，共同组成金厂沟梁金矿田(图4－1)。
一、赋矿围岩、岩浆岩及其含金性
金厂沟梁金矿床赋矿围岩为新太古界建平群小塔子沟组变质岩系，主要由角闪斜长片麻岩、斜长角闪片麻岩、黑云斜长片麻岩，夹磁铁石英岩、斜长角闪岩等组成。研究资料表明，该套变质岩含金量较高，大致高出地壳克拉克值2～11倍，是该金矿床的重要矿源岩系之一。
图4－1 金厂沟梁金矿田地质图(据王建平等，1991，有修改)
矿区南侧和东南侧有大片侵入岩出露，岩性较复杂。按前后顺序，大致划分出4次岩浆侵入活动:①西台子中粗粒似斑状花岗岩。岩体呈岩基状，肉红色，似斑状结构。岩石锆石U－Pb年龄196.3Ma，属印支期侵入体。该岩体含金丰度值为7.2×10－9。岩体内发育有小型石英脉型金矿床(长皋沟金矿);②金厂沟梁中细粒片麻状花岗岩，呈近东西向展布于矿区南侧，长4000m，宽350～1400m，岩石中石英具有明显的拉长现象，构成“似片麻状构造”。岩体的钾长石K－Ar同位素年龄135.4Ma，属燕山晚期侵入体。岩体含金丰度值为10.9×10－9。内部见细脉浸染型铜、钼矿化;③对面沟中细粒花岗闪长岩体，岩体长2.7km，宽2.1km，侵入于上述①、②两个侵入体中。岩石锆石U－Pb年龄125.5Ma，K－Ar年龄126.3Ma。该岩体含金丰度值较高，为19.13×10－9，高于区内其他岩体;④对面沟中细粒斑状花岗闪长岩体，出露面积1km2，呈椭圆形侵入于上述花岗闪长岩中。全岩K－Ar同位素年龄121.5Ma。该岩体含金丰度值较高，为16.73×10－9。
伴随上述各期次岩浆活动，脉岩分布广泛。常见的有闪长玢岩、流纹斑岩、石英斑岩、英安斑岩、正长斑岩、黑云粗安岩和安山玢岩等中酸性和偏碱性脉群。其中，穿切矿脉并发生矿化的黑云粗安岩，其全岩K－Ar同位素年龄120.1Ma左右。
二、围岩蚀变特征
矿区围岩蚀变普遍，具有多阶段蚀变特征。主要有绿泥石化、绢云母化、黄铁矿化、高岭土化、硅化、碳酸盐化等。为一套伴随成矿活动的中低温蚀变产物。
绿泥石化主要由片麻岩中的暗色矿物角闪石等经构造与矿化热液联合作用下蚀变而成，是区内最为常见的一种蚀变。波及范围较大，有时达数米宽，强度有矿脉或矿化破碎带中心向两侧围岩逐渐减弱直到消失，是发生最早的蚀变作用之一，也是矿石中的主要脉石矿物之一。
绢云母化为斜长石蚀变的产物，常与绿泥石化叠加出现，自断裂破碎带至围岩，其强度也逐渐减弱。绢云母化强烈地段，金属硫化物增多，含金品位变高，它因此成为金矿脉的重要组成部分。
黄铁矿化贯穿于各类蚀变作用的始终，一般近矿脉处强烈，多表现为细脉状或网脉状，向两侧由近及远则有稠密浸染状过渡到稀疏浸染状，再到星点状或斑点状。在断裂破碎带内，黄铁矿化往往叠加于绢云母化之上，其含金性增高，成为主要的工业矿石，也是典型的蚀变岩型金矿的找矿标志之一。
硅化主要表现为围岩硅质的增强和网脉状及细脉状石英的充填，分布范围多限于含金石英脉附近或矿体的膨大部位，硅化强烈地段往往金属硫化物也增多，含金性也好。
碳酸盐化为成矿热液末期蚀变产物，常呈细脉状、网脉状充填于破碎裂隙中，与金矿化关系不密切。
总体来看，各类围岩蚀变沿断裂破碎带呈线性分布，蚀变带宽度为1～3m。其中，绿泥石蚀变范围最宽，可以从构造带向外扩展达2m以上。在蚀变波及范围内，自矿脉至两侧围岩，蚀变强度逐渐降低;各类蚀变相互叠加，组成复杂蚀变带。与成矿作用关系密切的蚀变主要为绢云母化和黄铁矿化，其次为绿泥石化和硅化。蚀变带中含金一般低于1g/t，局部含金3.5g/t。
王建平等(1991)对上述蚀变岩进行了K－Ar年龄测试，6个样品年龄值变化为100.02～121.71Ma，平均年龄值为114.35Ma。该年龄值与穿切矿脉并发生矿化的黑云粗安岩脉K－Ar年龄基本一致。这一年龄值相当于早白垩世义县组末期(K1y)，说明金厂沟梁金矿化的蚀变是区域上燕山晚期强烈火山活动造成的矿化蚀变。
三、矿区控矿构造特征
金厂沟梁金矿床是典型的脉状热液矿床，断裂构造严格地控制矿脉的产出和分布。王建平等(1991)对矿区的控矿构造特征开展了详细的研究。综合起来，本矿床的控矿构造具有如下特点:
1.矿区控矿构造为一组共轭产出的南北向与北西向断裂构造
金厂沟梁金矿床区内南北向断裂和北西向断裂发育，这两组断裂既是导矿构造，又为容矿构造。区内主要矿脉均由这两组断裂所控制。矿区实地观察表明，两组断裂是由共轭的两组剪切裂隙或者X节理发展而成的，并形成菱形格子状断裂网络系，菱形块体本身由小塔子沟组变质岩组成，当侧向压应力持续作用时，菱形块体即变为透镜体。透镜体长轴大致呈330°～340°方向。
两组断裂发育规模相近。一般延长500～900m，已控制延深300～800m，断裂带宽度0.3～0.8m。二者断面形态相似，无论在走向上，还是在倾向上都多为舒缓波状，且某些地段平直光滑。断面倾角一般都很陡，倾斜擦痕与水平擦痕随处可见。这些特征充分显示这两组断裂具有扭性特征。两组断裂内岩石强烈破碎。碎裂岩、压碎岩，以及糜棱岩、断层泥普遍存在;挤压片理与挤压透镜体相当发育。透镜体有的由围岩构成，周围被矿脉环绕;有的则直接为矿体或矿化体。说明这两组断裂的压性特征也比较突出。同时，二者局部地段都有构造角砾岩带出现，反映两组断裂兼具张性。断裂分支复合现象比较普遍。主脉一侧，有时两侧出现低级别、低序次的支脉或羽裂，与主脉往往构成“入”字型构造。两组断裂除相互穿插外，有时还相互利用改造而形成弧形弯曲。关于这样一对共轭剪切断裂组的成因，王建平(1992)认为是区域性东西向的韧性剪切带通过矿区，由于东西向构造的右旋压扭性剪切在区内产生如上所述的Reide菱形网格排列。
2.矿脉的分布及矿化特征
金厂沟梁金矿床属于典型的脉状热液型金矿床，金矿床严格受断裂构造控制。与控矿构造相一致，矿区内矿脉按照延伸方向也主要为北南—北北西向和北西向两组(图4－2)。到目前为止，矿区内已发现矿脉73条之多。其中，东矿区矿脉37条，含矿性较差;西矿区矿脉36条，为矿山之主要采区，以15，35，56，57，8和26号矿脉为最有价值矿脉及开采对象。其中，南北向—北北西向组，以15，35号矿脉为代表，还包括56，57，36号等矿脉中的部分脉段;北西向组，以8和26号矿脉为代表，另包括15号脉支脉群与26号脉支脉群的绝大多数支脉;矿脉长度一般在300～600m之间，平均厚度为0.42～0.86m，平均品位10～20g/t。
矿山勘探、开采及相关的研究成果表明，矿区的构造发育特征对矿体产出形态和空间分布具有很好的控制作用。目前所揭露或被探知的矿体或矿化体(未达到工业要求)，全部发育在上述由南北向—北北西向和北西向两组断裂组成的构造网络系统中，局部地段由于围岩性质或基底构造背景的差异，形成含矿弧形构造。在一定意义上说，上述这些断裂网络系统或者弧形构造的构造形式，也就是矿体、矿化体的空间分布、展布的形式。就单一矿体而言，无论其产状、形态、规模，还是展布和延深，完全取决于控矿断裂的发育特征，矿区内规模较大的15，26，8，57号等矿脉，其各个区段的产出特征和矿化强度与控制它们的断裂发育特征是非常协调的。大部分断裂陡倾、破碎带比较狭窄、延深较大，沿其发育的矿体因此而形成薄板状矿体。
图4－2 金厂沟梁金矿床主要矿脉平面分布图(以5中段为例)(据王建平等，1991)
受断裂构造影响，金矿中矿脉形态较简单，多呈脉状或长条状、次透镜状或豆荚状，矿化比较连续和稳定;局部地段分支复合现象比较显著，膨缩现象也时有所见。这些分支复合现象的产生，仍然受断裂带内不同特征的低序次或低级别构造的控制。矿脉的分支复合现象基本由两种构造形式制约:一是矿化沿着由次级裂隙组成的透镜状裂隙网络发育，或者说沿次级裂隙分化成透镜体状岩块的边部产生，透镜状网络或透镜体岩块的长轴大多与总体含矿断裂带走向一致。在某些地段，透镜状网络构造或透镜状岩块的长轴两端延伸部位，矿脉厚度增大，金的丰度增高的现象时有出现;二是沿着那些低序次分支裂隙矿化，形成小型羽列状矿化细脉。
金厂沟梁金矿床矿化类型主要有两种:构造蚀变岩型与含金黄铁矿－石英脉型。其中，构造蚀变岩型又可进一步分为碎裂蚀变岩亚型与糜棱蚀变岩亚型。构造蚀变岩型的矿脉具有矿化连续、稳定、形态简单等特点，矿体边界以品位圈定。控制矿脉的断裂主要显示压扭性。而含金黄铁矿－石英脉型矿化则是热液沿着断裂裂隙空间充填而形成新生脉体。矿石构造以块状、角砾状、细脉状为主，黄铁矿有时呈条带状位于石英脉两侧。矿体在空间上多呈孤立的透镜状，规模大小不等，厚度不稳定，金品位变化较大，矿化连续性较差。
控制矿脉的断裂多表现为张扭性。金厂沟梁金矿床以第一种类型为主，第二种类型次之。但两种矿化类型同时出现于某一段矿体中的现象也时有发现，空间位置上，石英脉型居中，两侧为蚀变岩型(或者破碎带、或者糜棱岩带)，呈现出明显的矿化分带现象。在走向上，几个孤立的含金石英脉透镜体之间，常常由构造蚀变岩型矿化相连接。这两类矿化在空间上如此紧密相依，可以说是区内矿化的重要特征之一。由此也可反映出它们系同源、同期、相同地质作用下的产物。仅仅是由于各自的局部构造环境及性质不同而已。同时，当在同一构造系统内部，两种不同类型的矿化叠加或复合部位，矿体中金品位往往变富，连续性变好，反映了构造的多期次活动对成矿的富集具有重要意义。
四、矿床地球化学特征及流体包裹体特点
金厂沟梁金矿床范围内的1∶5万水系沉积物地球化学异常显示，在不同的金矿床(点)位置，形成明显的单Au异常，异常中心与现有金矿床和金矿点对应，反映为矿致异常。比较明显的如金厂沟梁金矿床、大黑山金矿床、黄花沟金矿点等。本书作者刘建民等早期曾经对该矿床不同中段、不同矿脉黄铁矿单矿物的含金量及其微量元素特点开展了一定的研究，数据显示从矿床上部到下部黄铁矿含金性有逐渐增高的趋势，如26号脉，从3中段到5中段黄铁矿中平均含金量由20.2g/t增高到40.8g/t;15号脉由5中段向下到7中段和8中段，黄铁矿中平均含金量由27.1g/t→111.7g/t→260.17g/t;其他55号、56号、57号矿脉中的黄铁矿含金性也具有类似特征。同样，沿延深方向Au/Ag比值总的变化也是有小到大，如15号矿脉3中段Au/Ag比值为0.6～0.12，8中段则为10.6～1.1，在同一中段增高到40.8g/t;15号脉由5中段向下到7中段和8中段，黄铁矿中平均含金量由27.1g/t→111.7g/t→260.17g/t，不同矿脉黄铁矿的含金性及Au/Ag比值在水平方向上也有一定的变化规律，即由南部向北部含金量及Au/Ag比值有逐渐降低的趋势。如15号脉，5中段由南向北黄铁矿含金量由36g/t降低到18g/t，Au/Ag比值由0.6到0.4;8中段由南向北黄铁矿含量由384.6g/t降低到10g/t(王建平等，1991)。
王建平等(1991)研究了该金矿不同中段包裹体测温沿矿脉走向和垂向上的变化趋势。数据表明，几个中段的温度变化，均毫无例外地沿着含矿构造由北向南逐渐增高。并由此说明热液来自于南部，即成矿的热动力条件或成矿热液的形成是由于对面沟岩体的侵入起到了至关重要的作用。
五、矿床成因及找矿标志
(一)矿床成因
关于金厂沟梁金矿床的成因，前人做了大量的研究工作，也曾经提出了不同的观点。有人认为属于火山成因矿床，成矿属于燕山期;有人认为属于花岗－绿岩型矿床，成矿属于太古宙，但燕山期有成矿叠加作用。
综合考虑该矿床的成矿地质条件，我们认为，该矿床成因是多元的，控矿因素也是多方面的。具有典型的“三位一体(地层+构造+岩浆岩+矿体)”成矿控矿特征。其中，太古宇建平群变质岩为矿床的主要矿源岩系，在早期强烈的变形变质作用过程中曾经发生了金的初始预富集作用，而后期的华北地台北缘断裂及印支期—燕山期的岩浆活动及断裂构造的叠加改造成了重要的热动力及部分成矿物质来源，并最终形成具有工业意义的金矿床。
(二)找矿标志
根据成矿控矿因素及矿产勘查实际资料，该矿床的直接找矿标志主要表现在地质及地球化学方面:
(1)地质标志:太古宇小塔子沟组变质岩为成矿最有利地层。北西向及近南北向断裂构造为成矿与容矿构造，围岩蚀变沿着控矿断裂发育，且蚀变类型及强度决定矿化的好坏。其中，绿泥石化、硅化、绢云母化及多金属硫化物的良好组合就成为最为有利的成矿蚀变组合及最好的找矿标志。
(2)地球化学标志:金厂沟梁金矿床范围内的1∶5万水系沉积物地球化学异常显示，在不同的金矿床(点)位置，形成明显的单Au异常，异常中心与现有金矿床和金矿点对应，反映为矿致异常。因此，以Au为主的水系沉积物地球化学异常就成为直接的找矿目标之一。
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