地质通报  2020, Vol. 39 Issue (8): 1163-1172  
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蒲万峰, 李鸿睿, 袁臻, 杨壮, 刘斌. 甘肃省玛曲县大水金矿“三位一体”找矿预测地质模型[J]. 地质通报, 2020, 39(8): 1163-1172.
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Pu W F, Li H R, Yuan Z, Yang Z, Liu B. The "trinity" geological model for ore prospecting and prediction of the Dashui gold mine in Maqu County, Gansu Province[J]. Geological Bulletin of China, 2020, 39(8): 1163-1172.
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基金项目

中国地质调查局项目《甘肃省玛曲-合作矿集区找矿预测》(编号:DD2016005219)

作者简介

蒲万峰(1984-), 男, 硕士, 高级工程师, 从事区域地质矿产调查工作。E-mail:395911917@qq.com

通讯作者

李鸿睿(1976-), 男, 教授级高级工程师, 从事基础地质和矿产地质工作。E-mail:466093928@qq.com

文章历史

收稿日期: 2019-04-20
修订日期: 2020-03-25
甘肃省玛曲县大水金矿“三位一体”找矿预测地质模型
蒲万峰1, 李鸿睿1, 袁臻1, 杨壮1, 刘斌1,2    
1. 甘肃省地质矿产勘查开发局第三地质矿产勘查院, 甘肃 兰州 730050;
2. 长安大学, 陕西 西安 712000
摘要: 通过对大水金矿地质作用、成矿构造、矿化蚀变和各种成矿信息的研究,总结了成矿地质体、成矿构造和成矿结构面、成矿作用特征标志,进而构建了"三位一体"成矿模式,为下一步找矿预测提供地质模型。确定大水金矿成矿地质体为晚三叠世的格尔括合花岗闪长斑岩及派生脉岩;成矿构造为北西向区域性断裂与晚期北东向、近南北向断裂系统控矿,成矿结构面主要为断裂构造、不同岩性的接触面、古岩溶构造等;成矿作用特征标志主要为硅化、赤铁矿化、褐铁矿化、碳酸盐化,成矿流体属于H2O-NaCl-CO2体系,流体气相主要成分为CO2和H2O,方解石、灰岩碳氧同位素及黄铁矿硫同位素表明成矿物质主要来源于岩浆。矿床形成于中浅成深度,金的成矿作用发生在相对还原的环境中。
关键词: 西秦岭    大水    三位一体    成矿模式    
The "trinity" geological model for ore prospecting and prediction of the Dashui gold mine in Maqu County, Gansu Province
PU Wanfeng1, LI Hongrui1, YUAN Zhen1, YANG Zhuang1, LIU Bin1,2    
1. Third Institute of Geological and Mineral Exploration, Gansu Bureau of Geology and Mineral Resources, Lanzhou 730050, Gansu, China;
2. Chang'an University, Xi'an 712000, Shaanxi, China
Abstract: Based on the "trinity" prospecting theory proposed by Ye Tianzhu et al., this paper summarizes the metallogenic geological bodies, metallogenic structures, metallogenic structural planes and characteristics of mineralization through the study of geological processes, metallogenic structures, mineralization alterations and various kinds of metallogenic information of the Dashui gold mine.Then the "trinity" metallogenic model was constructed, which provides a geological model for the next prospecting and prediction.The metallogenic geological body of the Dashui gold deposit is Late Triassic Geer inclusive rock mass and derived veins.The metallogenic structure is controlled by NW-trending regional faults, late NE-trending and nearly NS-trending faults.The main metallogenic structural planes are mainly fault structures, contact faces of different lithologies, and paleokarst structure.The characteristics of mineralization are mainly silicification, hematitization, limonitization and calcitization.The metallogenic fluids belonged to the system of H2O-NaCl-CO2, and the main components of fluid gas were CO2 and H2O.Calcite, limestone carbon and oxygen isotopes and pyrite sulfur isotopes indicate that ore-forming materials were mainly derived from magma.The deposit was formed in the middle-shallow depth, and the gold mineralization occurred in a relatively reduced environment.
Key words: West Qinling    Dashui    trinity    metallogenic model    

大水金矿已查明金资源储量百余吨, 以往对矿区地质特征、矿体特征、围岩蚀变等宏观特征进行了深入研究, 总结了成矿规律, 分析了成矿模式[1-6]。同时从矿区岩浆岩、矿石及围岩的同位素、地球化学、地球物理等微观角度进行了研究, 分析了矿床成矿模式[7-17]。但上述研究未建立基于找矿预测为目的的矿床成矿地质体、成矿构造和成矿结构面、成矿作用特征标志“三位一体”找矿预测地质模型, 刘家军等对此进行了初步探讨, 但研究程度很低。本文通过对以往资料进行梳理, 在野外调查和《勘查区找矿预测理论与方法》[18]指导下, 总结了大水金矿成矿要素, 构建了“三位一体”成矿模式, 即找矿预测地质模型, 把勘查区复杂的研究内容通过简单明了的表达方式进行有机地组合, 把已经获得的地质、矿产、物探、化探等专题信息通过综合分析转换成直接用于预测未知矿体的有效信息, 为建立区域综合信息找矿预测模型提供基础依据。

1 区域地质背景

大水金矿位于西秦岭造山带白龙江复背斜西段西倾山隆起带的忠曲背斜南翼, 南部以玛曲-略阳大断裂为界与松潘-甘孜造山带的若尔盖地块相邻。玛曲-略阳大断裂为区域性超壳深大断裂, 其北缘断裂玛曲-迭部-卡坝深大断裂在矿集区一带表现为忠格扎拉-大水军牧场断裂(图 1中F2), 该断裂控制了矿集区侵入岩的就位与展布。该组断裂(图 1中F1、F2、F4)及其次级断裂(图 1中F11~F27)也是重要的控矿构造, 区内中低温岩浆期后热液型金矿均沿该断裂分布。大水弧形构造控制了区内的基本构造格架, 晚古生代—中生代地层卷入了该弧形构造。忠格扎拉、忠曲、格尔括合等中酸性岩体及大水、贡北、格尔托、忠曲、辛曲、恰若等主要金矿均分布于弧形构造西翼, 但受北西向断裂的控制。

图 1 大水一带地质矿产简图(年龄数据据参数文献[13-14], 具体见表 1) Fig.1 Geological and mineral resources map of Dashui area 1-第四系; 2-白垩系; 3-侏罗系; 4-三叠系; 5-二叠系; 6-石炭系; 7-泥盆系; 8-石英闪长岩; 9-闪长玢岩; 10-二长花岗岩; 11-花岗闪长斑岩; 12-辉石闪长岩; 13-闪长岩脉/闪长玢岩脉; 14-花岗闪长岩脉/花岗闪长斑岩脉; 15-方解石脉/电气石脉; 16-断层; 17-角度不整合界线/岩相界线; 18-大型金矿床; 19-中型金矿床; 20-小型金矿床; 21-研究区(图 2)位置

区域地层有泥盆系浅海-潮坪相碎屑岩夹碳酸盐岩建造、石炭系—二叠系稳定型海相碳酸盐岩建造、三叠系海相碎屑岩夹碳酸盐岩建造、下侏罗统山间盆地相碎屑岩建造、白垩系河湖相粗碎屑岩建造。区域赋矿地层为二叠系(辛曲金矿)、三叠系(大水、贡北、格尔托、忠曲金矿)、侏罗系(贡北、格尔托金矿), 无矿源层特点。

侵入岩有忠格扎拉、忠曲、格尔括合3个小型岩株, 出露面积分别为4.63 km2、0.3 km2和1.76 km2, 沿北西向区域断裂构造带近等间距侵位于石炭纪—三叠纪地层, 岩性主要为花岗闪长(斑)岩、黑云母闪长玢岩、二长花岗岩、石英闪长岩、辉石闪长岩。在上述侵入岩体周围分布有大量的闪长玢岩、石英闪长岩、花岗闪长(斑)岩等中酸性岩脉。岩体的LA-ICP-MS锆石U-Pb谐和年龄为210.43±0.9~231.6±2.1 Ma[13-14](图 1表 1), 为晚三叠世侵入岩, 而岩脉较晚, 最晚年龄为202.9±1.5 Ma(表 1)。

表 1 大水一带侵入岩同位素年龄 Table 1 The list of isotopic ages of intrusive rocks in Dashui area
2 矿区地质特征

大水金矿赋矿地层为下三叠统马热松多组, 呈向南或向南西倾斜的单斜构造, 岩性主要为薄层-中厚层状灰岩、白云质灰岩。

矿区内断裂构造发育, 矿体主要受北西向压性-压扭性断裂(F4、F5)和与之相关的次生北东向(F24~F25)、近南北向(F27~F28)张性断裂控制。次生北东向、近南北向断裂后期活动, 对北西向环状断裂有一定的错移(F23、F26、F29、F30、F31)。以上3组断裂大都形成断裂破碎带, 其交会部位断层角砾岩发育, 断裂带中侵入有成矿期前的花岗闪长岩脉和成矿期后的闪长岩脉。

区内岩浆活动较弱, 仅在矿区北侧见有格尔括合岩体呈岩株状产出, 由中心相花岗闪长斑岩和边缘相闪长玢岩组成。侵位于早三叠世扎里山组、马热松多组和晚二叠世迭山组中, 外接触带的围岩具弱大理岩化现象。岩体周围特别是南侧分布有大量的花岗闪长(斑)岩, 少见闪长玢岩等中酸性岩脉、岩枝, 分布受3组断裂控制, 成群集中分布在68~87线和97~111线之间(图 2)。

图 2 大水金矿地质略图 Fig.2 Geological sketch map of the Dashui gold deposit
3 大水金矿“三位一体”成矿特征

对大水金矿开展“三位一体”成矿特征研究, 确定成矿地质体、成矿构造和成矿结构面、成矿作用特征标志, 总结构建“三位一体”找矿预测地质模型。

3.1 成矿地质体

在找矿预测中, 与矿床(体)存在确定性关系的参照物是成矿地质体。成矿地质体是勘查区找矿预测各类要素的核心载体, 也是构建找矿预测地质模型的基础, 对找矿预测具有定向性[18]

大水金矿产于格尔括合花岗闪长斑岩体附近, 主要矿体分布在格尔括合花岗闪长斑岩体及其外围接触面0.2~2.5 km范围内, 二者在空间上相邻。

格尔括合岩体岩性主要为花岗闪长斑岩, 次为黑云母闪长玢岩。岩体派生的岩脉岩性为花岗闪长(斑)岩、闪长玢岩、闪长岩等。据LA-ICP-MS锆石U-Pb测年, 格尔括合岩体花岗闪长斑岩形成时代为215.8±1.3 Ma, 黑云母闪长玢岩形成时代为231.6±2.1 Ma, 花岗闪长(斑)岩脉形成时代为202.8±2.8~221±3.1 Ma[13-14], 主成岩时代属于晚三叠世。袁万明等用锆石裂变径迹年龄149.5~219.4 Ma代表成矿作用开始的时间, 用磷灰石裂变径迹年龄107.0~188.5 Ma代表成矿作用结束的时间;刘家军等通过热液锆石测定, 认为成矿期主要发生在201~220 Ma。上述成矿年龄在选取测试样品、计算方法方面有差异, 但不同数据总体上显示成矿作用延续时间较长, 主成矿时代应为晚三叠世—早侏罗世。成矿时代与花岗闪长斑岩及花岗闪长(斑)岩脉成岩时代相近, 二者为同一构造岩浆热事件期, 成矿时代较成岩时代稍晚, 这也与中国主要中低温岩浆热液型金矿成矿时代较成岩时代晚5~15 Ma[19]的特征相似。

矿石与格尔括合岩体成因相关。矿床的地质地球化学特征、成矿环境地质体的含金性、稳定同位素(Si、C、O、H)和稀土元素示踪、成矿流体等综合研究表明, 大水金矿成矿作用与构造岩浆活动密切相关, 成矿物质主要来源于深部, 为岩浆作用的产物[20-21]

叶天竺等[19]对岩浆期后热液矿床的成矿作用机制分析认为, 目前已知的地质事实不支持晚阶段侵入岩将早阶段形成的矿体再熔融、再富集、再分离、再成矿, 成矿作用一般只发生在岩浆期后。同一岩浆房由于岩浆分异演化而形成成分不同的多期岩浆侵入和穿插时, 一般规模成矿作用发生在晚期侵入体水/岩分离以后, 早期侵入体形成成矿地质体的围岩, 晚期侵入体是成矿地质体。

因此认为, 区内存在一套与晚印支期—早燕山期中酸性岩浆作用有关的低温热液型金成矿系统。确定大水金矿成矿地质体为格尔括合花岗闪长斑岩体及派生脉岩。

花岗闪长斑岩分布于格尔括合岩体的中部、南部, 岩体北西边缘发育黑云母闪长玢岩, 花岗闪长斑岩与黑云母闪长玢岩渐变接触, 在其接触部位长石斑晶发生钾化发红, 宽25~30 m。花岗闪长斑岩(图 3)总体呈浅绿灰色, 斑状结构, 块状构造。基质具微晶结构, 斑晶占20%~25%, 主要为长石(大于12%), 具双晶结构, 少量石英斑晶和黑云母(约6%);角闪石(大于5%)长板状, 具多色性, 为普通角闪石。基质主要为玉髓(60%)、绿泥石(10%)及细脉方解石(5%);副矿物有磁铁矿、磷灰石、锆石、电气石、黄铁矿等。

图 3 格尔括合岩体花岗闪长斑岩宏观特征(a)和显微照片(b) Fig.3 Macroscopic(a)and microscopic(b)characteristics photographs of granodiorite porphyry in Geerguohe rock mass Pl—斜长石;Q—石英
3.2 成矿构造和成矿结构面

成矿构造指与矿床形成及改造有关的构造, 成矿结构面指成矿作用过程中赋存矿体的显性或隐形存在的岩石物理及化学性质不连续面。研究的目的是直接解决矿体空间赋存位置、形态、规模、产状等特征[18-19]

成矿前断裂主要为北西向断裂, 为区域上祁连山-喜马拉雅山间发生多次俯冲碰撞作用所形成, 是后退式俯冲机制导致的各陆块边缘及邻区岩块俯冲产生的前展式逆冲推覆构造的产物[22]。系统控矿的成矿期断裂主要为继承的北西向区域性断裂(忠格扎拉-大水军牧场大断裂)与晚期北东向、近南北向断裂。以北西向压性-压扭性断裂为主(F4、F5), 其在金成矿过程中起导矿、配矿的作用, 表现为矿带、矿体的分布受导矿构造的夹持或限制, 呈串珠状、雁列状成群出现, 或一系列次级容矿构造控制的金矿体均严格限制在北西西向主干断裂带中间。北东向(F24~F25)、近南北向(F27~F28)张性、张扭性断裂则为其伴/派生的低序次级构造, 它们在金成矿过程中起容矿构造的作用。上述3组断裂具有继承性多次活动特征, 相互交织在一起, 构成本区金成矿的构造格局。成矿期后断裂表现为切割和破坏矿体的连续性, 主要反映在局部的北东向(F23、F30)和北北西(F29、F31)向断裂。

大水金矿床有利于成矿的构造与结构面主要为次生断裂构造(图 4-a)。断裂构造主要为北西向、北东向、近南北向断裂及其派生的次一级断裂、劈理、节理、裂隙等(图 4-b), 北东向、近南北向断裂与北西向断裂在交会复合部位往往形成富大的矿体, 如Au2、Au20、Au49等矿体, 断裂产状的空间变化部位形成厚度较大的矿体, 如Au7为反S型矿体。另外有溶洞构造控矿, 主要为次生富集形成, 该类矿体品位总体较低。原生构造控矿在矿区内少见, 有岩脉与围岩的接触带控矿, 但大多为典型的断层接触带控矿, 偶见断层特征不明显处, 侵入接触特征也不明显。

图 4 断裂及裂隙控矿 Fig.4 Ore-controlling fractures and fissures a—矿体沿断裂带发育;b—沿裂隙的金矿化
3.3 成矿作用特征标志

成矿作用特征标志指直接指示矿体赋存位置和对找矿预测具有特殊意义的标志[18]

3.3.1 矿体特征

大水金矿目前共圈出金矿体282条(包括表露矿体30条, 盲矿体252条), 其中主矿体5条, 分别为Au2、Au7、Au111、Au20-1、Au20-2(表 2)。金矿体走向为北西向、北东向及近南北向, 矿体倾角较陡, 为45°~80°, 矿体形态复杂, 呈不规则枝杈状(追踪几组断裂形成)、似层状、透镜状、囊状、筒状、脉状等, 并具有膨大、缩小, 分枝、复合、尖灭再现等特征。断裂交会部位或成矿期断裂与成矿前期断裂的叠加部位, 形成品位较高的枝状、囊状矿体。

表 2 大水金矿主要矿体特征 Table 2 Brief table of main orebody characteristics of the Dashui gold deposit
3.3.2 矿石矿物特征

矿区矿石几乎全部为氧化矿石(图 5), 矿石的结构、构造主要由赤铁矿、褐铁矿及蚀变矿物表征。矿石结构主要有隐晶质结构、交代碎裂-角砾状结构、胶状结构、草莓状结构, 偶见金属硫化物的自形-他形粒状结构等。矿石构造主要有角砾状构造、碎裂状构造, 次为网脉状、纹层状、块状、晶洞-晶簇状构造等。

图 5 大水金矿石显微照片 Fig.5 Microphotographs of Dashui gold ore a、b—矿石光片显微特征;c、d—矿石薄片显微特征;Lm—褐铁矿;Au—自然金;Qp—石英岩显微特征;Cal—方解石

组成矿石的矿物有40种, 矿石矿物主要有赤铁矿、褐铁矿和自然金(图 5), 硫化物含量之和不超过矿物总量的1%;矿石普遍含赤铁矿, 使矿石呈赫红色-猪肝色。脉石矿物主要有石英、长石, 次为玉髓质石英、白云石。载金矿物主要为石英、赤铁矿、褐铁矿、方解石。

金赋存状态以独立自然金为主, 多呈金黄色, 以不规则粒状为主, 粒度细小, 多呈细粒, 最大粒度达1.3 mm, 部分自然金呈凹凸状、丘疹状、麻点状, 维氏硬度(VHN)为50~60 kg/mm2, 具擦痕;反射率高, 蓝光反射率为36.5%, 绿光反射率为71%, 密度为20~19 g/cm3。经电子探针分析, 自然金成色平均为999.4[14]。自然金与褐铁矿关系密切, 嵌布于草莓状褐铁矿中或褐铁矿的粒间、裂隙和孔洞间, 赋存在褐铁矿化硅化灰岩角砾及赤(褐)铁矿碧玉岩中, 约占金总量的51.90%;嵌布于石英、长石裂隙中的占16%;嵌布于石英与碳酸盐矿物之间的占3.5%;嵌布于方解石脉粒间、解理、裂隙或碳酸盐矿物包裹体中的占7.7%;嵌布于脉石中的自然金颗粒细小, 形态复杂, 往往成群出现。

3.3.3 蚀变特征

大水金矿围岩蚀变主要分布于断裂破碎带附近, 以中低温蚀变为特征, 蚀变具多阶段性。围岩蚀变类型常见的有硅化、赤(褐)铁矿化、碳酸盐化、黄钾铁钒化等(图 6), 次为高岭土化、绿泥石化、绢云母化。其中与金矿化关系密切的有硅化、赤铁矿化、褐铁矿化、方解石化, 蚀变对金矿化起明显的控制作用, 主要金矿体均产在硅化、赤(褐)铁矿化、网脉状方解石化最强烈的范围。硅化、赤铁矿化、方解石化蚀变作用贯穿整个热液期, 金矿化是在多期矿化热液叠加富集的基础上形成的。硅化、赤铁矿化最强烈地段, 也是金矿化最富集的部位。

图 6 主要蚀变特征 Fig.6 Main alteration characteristics a—赤(褐)铁矿化;b—硅化、赤铁矿化;c—黄钾铁矾化、赤铁矿化;d—黄钾铁矾化、赤铁矿化、方解石化

根据蚀变类型在矿床的空间分布特征看, 以矿体为中心, 主要发育强烈硅化、赤铁矿化和网脉状硅化-碳酸盐化, 矿体两侧为黄钾铁钒化和碳酸盐化, 在水平方向上由北向南依次为方解石化-强硅化、赤铁矿化-黄钾铁钒化。总体硅化、赤铁矿化强度随远离断裂破碎带而减弱, 其间可形成一个连续的岩石过渡序列, 并伴随Au含量和其他化学组分及硅、氧、碳等稳定同位素的规律性变化[14]:硅化、赤铁矿化似碧玉岩或硅化赤铁矿化白云岩(细脉-网脉状)产在断裂破碎带附近;赤铁矿化、碳酸盐化灰岩(稀疏单脉、细脉)产在断裂带两侧;正常灰岩沿裂隙有铁染现象。在硅化、赤铁矿化、方解石化基础上叠加有绢云母化。

3.3.4 矿床地球化学特征

(1) 方解石流体包裹体特征

方解石流体包裹体气液两相包裹体的冰点温度(Tm, ice)为-5.3~-0.5℃, 平均为-2.45℃[20];均一温度范围为74~340℃, 均一温度集中在120~220℃, 峰值为120~220℃[20-21, 23], 密度为0.70~0.97 g/cm3[21, 23], 盐度为(NaCl%)为0.88%~9.10%[21, 23]。上述结果表明, 大水金矿床成矿流体具有中-低温、低盐度的特征, 成矿流体属于H2O-NaCl-CO2体系。激光拉曼光谱显示, 流体气相主要成分为CO2和H2O[21]

(2) 方解石、灰岩碳氧同位素特征

据刘慧蓝等[21]研究, 早期方解石δ13CPDB为-2.1‰~4.1‰, 成矿期方解石δ13CPDB为0.4‰~5.0‰, 晚期方解石δ13CPDB为-0.8‰~4.1‰, 表明早期成矿流体碳来源主要为岩浆, 晚期主要为碳酸盐溶解, 成矿期既有岩浆, 又有碳酸盐溶解。

灰岩δ13CPDB为-1.2‰~5.06‰, 平均值为1.09‰, δ18OPDB为-22.8‰~0.8‰, 平均值为-13.87‰, 在δ13C-δ18O物源判别图解上, 含矿灰岩位于花岗岩范围或附近, 表明岩浆水参与了金成矿作用, 不含矿灰岩集中于海相碳酸盐或附近

由此表明, 成矿期流体中碳主要来源于岩浆, 部分来源于碳酸盐溶解。

(3) 黄铁矿及硫同位素特征

李红阳等[24]取自氧化带下部含矿闪长岩和蚀变矿化灰岩中的黄铁矿, 呈微细粒浸染状、细脉浸染状和细脉状, 粒度0.01~0.04 mm, 呈他形粒状和立方体自形晶及少量五角十二面体, 多氧化成褐铁矿或赤铁矿。电子探针分析结果显示, 黄铁矿Fe含量为43.55%~47.47%, 平均46.02%;S含量为50.84%~54.30%, 平均52.83%;S/Fe值为1.10~1.19, 在成分上属于硫亏损型。黄铁矿中的Co、Ni平均含量分别为360×10-6和220×10-6, Co/Ni值为1~5, 与岩浆成因黄铁矿Co/Ni值吻合, 指示大水金矿床黄铁矿为岩浆成因。黄铁矿的Au含量普遍较高, 为0.01%~0.10%, 反映金可能来源于岩浆岩。

大水金矿矿区内灰岩地层中黄铁矿δ34S值变化范围为-4.5‰~1.5‰, 极差为6‰, 平均值为-0.6‰, 矿石中黄铁矿δ34S值变化范围为-1.8‰~4.1‰, 极差为5.9‰, 平均值为2.1‰, δ34S值的明显差异显示出硫源的不统一。矿石中黄铁矿δ34S值同于花岗岩, 且塔式分布特征明显, 以2‰~3‰为塔峰, 表明矿床硫源来自岩浆岩[21, 25]

3.3.5 成矿物理化学条件

(1) 成矿压力和深度

刘慧蓝等[21]计算的成矿深度为0.35~0.95 km, 代文军等[23]计算的成矿深度为1.4~3.5 km, 袁万明等计算大水金矿成矿压力范围为40.50~101.30 MPa, 成矿深度介于1.42~3.56 km范围。上述数据在选取测试样品、计算方法中有差异, 但总体上数据显示为中浅成深度, 结合含矿围岩主要为灰岩, 认为该矿床形成于中浅成深度。

(2) 成矿流体的硫逸度

袁万明等计算大水金矿早期硫化物阶段形成的硫逸度下限值为3.467×10-6, 这个参数代表成矿早期低硫高温硫化物阶段, 随着温度进一步降低, 硫逸度逐渐增大, 当硫逸度为3.890×10-14~3.311×10-9时, 大量硫化物开始形成, 该时期为主要成矿期。

(3) 成矿流体的氧逸度

袁万明等测得的成矿早期热液期氧逸度条件始终较低(fo2=7.94×10-39~4.68××10-34), 早期金的成矿作用是在相对还原的环境中形成的。从地球化学理论上讲, 这样的氧逸度条件有利于金属硫化物的形成, 这个结论与硫逸度计算结果吻合。成矿晚期阶段氧逸度较高(fo2=1.259×10-38~1.318×10-33), 在矿区可见大量的褐铁矿、赤铁矿等氧化矿物形成。

4 “三位一体”找矿预测地质模型

晚三叠世—早中侏罗世, 在造山后阶段岩石圈强烈伸展构造环境下, 地幔软流圈物质上涌并底侵在下地壳底部, 新生的、热的地幔物质注入到原有的岩石圈中, 使地壳和岩石圈地幔被大幅度加热, 诱发下地壳物质的部分溶融[26], 形成富Au等成矿元素的岩浆。岩浆沿忠格扎拉-大水军牧场区域性深大断裂上升到地壳浅部, 并在演化晚期形成了大气降水混合改造的富Au成矿热液, 沿断裂、裂隙、有利岩层层间等构造软弱面就位, 形成蚀变岩型金矿(如大水、忠曲、辛曲金矿等)。

通过上述研究, 结合野外调查, 总结大水典型矿床成矿要素(表 3), 认为大水金矿为中低温岩浆期后热液型成因类型矿床。成矿物质主要来源于深源岩浆, 以"岩浆期后热液携带"方式为主, 部分来自赋矿围岩。北西向区域性断裂与次生北东向、近南北向断裂为含矿流体运移提供了良好的输矿通道; 同时北西向区域性断裂, 北东向、近南北向断裂及相关的节理、劈理、孔裂隙空间, 也成为大水金矿的主要储矿空间, 另外古岩溶也为储矿空间, 但一般品位较低; 印支晚期中酸性岩浆活动为矿液运移提供了能量。总结了大水金矿成矿模式, 即找矿预测地质模型(图 7):主要赋矿地层为下三叠统马热松多组; 成矿地质体为印支晚期格尔括合花岗闪长斑岩体及派生的中酸性岩脉; 成矿构造和结构面为北西向区域性断裂与晚期北东向、近南北向断裂及相关的节理、劈理、孔裂隙; 成矿作用宏观蚀变特征标志主要为赤(褐)铁矿化和硅化。

表 3 大水金矿床成矿要素 Table 3 Metallogenic elements of the Dashui gold deposit
图 7 大水金矿“三位一体”成矿模式图(据参考文献修改) Fig.7 "Trinity" metallogenic model of the Dashui gold deposit 1-侏罗系龙家沟组; 2-三叠系光盖山组; 3-三叠系郭家山组; 4-三叠系马热松多组; 5-二叠系迭山组; 6-花岗闪长斑岩; 7-硅化赤铁矿化带; 8-溶洞; 9-隐爆角砾岩; 10-金矿体; 11-断层; 12-岩浆热液/大气降水
5 结论

大水金矿成矿地质体为晚三叠世格尔括合花岗闪长斑岩及派生脉岩;成矿构造为北西向区域性断裂与晚期北东向、近南北向断裂系统控矿, 成矿结构面主要为断裂构造、不同岩性的接触面、古岩溶构造等;成矿作用特征标志主要为硅化、赤铁矿化、褐铁矿化、碳酸盐化, 成矿流体属于H2O-NaCl-CO2体系, 流体气相主要成分为CO2和H2O, 成矿物质主要来源于岩浆。

找矿预测地质模型显示, 印支晚期陆内造山作用形成的深源岩浆沿造山作用形成的北西向玛略区域大断裂上涌形成中酸性侵入体(成矿地质体及母岩), 同时为成矿热液运移提供能量。岩浆期后含矿热液沿北西向区域大断裂及次生北东向、近南北向性断裂等通道运移, 同时有大气降水混入, 热液萃取围岩中的金使其进一步富集。当物理化学条件发生变化时, 成矿物质在成矿结构面就位成矿, 即在断裂构造、侵入接触面、古岩溶等空间就位成矿。保留了成矿作用过程中形成的特征标志, 如硅化、赤铁矿化、褐铁矿化、碳酸盐化等宏观蚀变。

致谢: 野外调研过程中得到项目组成员甘肃省地质矿产勘查开发局第三地质矿产勘查院李康宁、火登三、徐永利、石雨心、李海通、樊良才等大力支持;中国地质调查局发展研究中心庞振山、程志中、薛建玲、贾儒雅等老师,甘肃省地质矿产勘查开发局第三地质矿产勘查院曾俊杰、柳生祥、陈耀宇、梁志录等高级工程师在项目实施过程中进行指导;甘肃省地质矿产勘查开发局第三地质矿产勘查院严镜在写作中给予了帮助和建议;各位专家在审稿过程中提出了宝贵的意见,在此一并感谢。

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