青海省都蘭縣溝里地區金礦床地質特征及成因

馬 冬，孫國勝*，李 雪，韓 雷，張紀田，劉根驛

(1.吉林大學地球科學學院； 2.中國石油化工股份有限公司東北油氣分公司；3.華東冶金地質勘查研究院； 4.山東省物化探勘查院)

東昆侖構造帶是青海省乃至全國貴金屬及有色金屬礦產勘查重點、熱點地區之一，一直有著“金腰帶”的美譽[1]。溝里地區是東昆侖構造帶東段重要的金礦集區，目前其內已發現了果洛龍洼、阿斯哈、瓦勒尕等一系列以金為主的大、中型礦床及眾多金礦點[2]。前人對這些金礦床(點)的礦床地質特征、礦床成因和控礦因素等方面進行了一系列研究[1,3-4]，但大多數學者是對單一礦床的具體研究，而對溝里地區金礦床整體地質特征及成因機制缺乏系統總結。本文通過對溝里地區阿斯哈、果洛龍洼和瓦勒尕3個典型金礦床的礦床地質特征、成礦地質條件及成礦流體來源等進行系統歸納研究，在對比、分析制約金礦床形成和富集主要因素的基礎上，探討金礦床成因和構造背景，以期進一步了解成礦特征，深化成礦理論，并為進一步找礦勘探工作提供理論基礎。

1 研究區地質概況

自顯生宙以來，溝里地區經歷的大地構造運動主要有2期：早古生代加里東運動(原特提斯演化)、晚古生代—早中生代古特提斯演化[5]。

溝里地區出露地層齊全，按形成時代由老到新依次為古元古界金水口巖群，中元古界小廟巖群和苦海雜巖，中—新元古界萬寶溝群；古生界納赤臺群牦牛山組、哈拉郭勒組、馬爾爭組、格曲組等；中生界洪水川組、鄂拉山組、大煤溝組等；新生界主要出露新近系上新統貴德群咸水河組和第四系。其中，金礦床內出露的地層主要為古元古界金水口巖群及早古生代納赤臺群，金水口巖群包括白沙河組和小廟組，巖性以片巖、大理巖、斜長角閃巖和片麻巖為主；納赤臺群巖性為灰綠色、深灰色復成分變雜砂巖、凝灰質變砂巖、凝灰質板巖、粉砂質板巖與含碳泥質板巖，夾灰綠色變玄武巖。受斷裂和巖體影響，地層出露殘缺不全，多以條帶狀和斷塊形式出現[6]。

溝里地區位于東昆侖構造帶東段，昆中斷裂貫穿全區(見圖1)，金礦床多分布于昆北斷裂與昆中斷裂之間。該地區發育強烈的斷裂，主要為壓性或壓扭性斷裂，且構成主干構造，呈北西西向—近東西向展布。此外，有數量眾多的次級張性及扭性斷裂發育，走向大多為北西向和北東向，具有多期活動的特點。金礦床的產出主要受北西向—北西西向香日德—德龍斷裂控制，特別是在該斷裂由北西向至北西西向展布的轉折部位，Au異常及金礦床分布較為集中。果洛龍洼、阿斯哈、瓦勒尕及按納格等金礦床均產于該斷裂轉折部位兩側[7]。

1—第三系—第四系 2—三疊系 3—二疊系中—上統 4—石炭系—二疊系下統 5—奧陶系—中—晚元古界6—金水口巖群 7—燕山期侵入巖 8—印支期侵入巖 9—華力西期侵入巖 10—加里東期侵入巖 11—斷裂 12—主要金礦體圖1 溝里地區地質礦產簡圖(據文獻[8-9]修改)

溝里地區出露大面積侵入巖及火山巖，巖漿活動從元古代持續到中生代。侵入巖根據構造-巖漿活動的特點分為晉寧期、加里東期、華力西期、印支期及燕山期。其中，與成礦有關的華力西期、印支期中酸性侵入巖廣泛出露，巖石類型以花崗閃長巖、正長花崗巖和二長花崗巖等為主[10]。

2 礦床地質特征

2.1 礦體特征

溝里地區金礦床的礦化類型以石英脈型為主，少量為蝕變巖型(見表1)。礦體大多呈脈狀和透鏡狀產出，其產狀主要由北西向—北西西向、近東西向和北東向斷裂控制，與斷裂產狀基本一致。果洛龍洼金礦床主要賦礦圍巖為納赤臺群千糜巖[1]，而阿斯哈金礦床與瓦勒尕金礦床的主要賦礦圍巖分別為花崗閃長巖與黑云母花崗巖[11-13]。

表1 溝里地區典型金礦床地質特征

2.2 礦石特征

溝里地區金礦床的礦石具有相似的主要金屬礦物、非金屬礦物，以及礦石結構、構造等特征。金屬礦物主要由自然金、黃鐵礦、黃銅礦、方鉛礦及閃鋅礦等組成，非金屬礦物以石英為主，同時含有長石、絹云母、綠泥石和方解石等，礦石結構有自形粒狀結構、填隙結構、交代殘余結構等，礦石構造主要為脈狀構造、細脈浸染狀構造等，個別礦床可見斑雜狀構造、晶洞構造和角礫狀構造等[1,11-18]。

2.3 圍巖蝕變

溝里地區金礦床圍巖蝕變十分強烈，主要蝕變類型包括硅化、黃鐵礦化、絹云母化、綠泥石化、碳酸鹽化等[1,11-18]。其中，金礦化與硅化、黃鐵礦化和絹云母化關系較為密切，蝕變強度從礦體中心向兩側逐漸減弱，并且大多受構造控制明顯。

2.4 成礦期次

根據前人研究成果[1,11-18]，將果洛龍洼和阿斯哈金礦床成礦作用分為熱液成礦期和表生風化淋濾富集期。其中，熱液成礦期分為石英階段、石英-多金屬硫化物階段、石英-貧硫化物階段和石英-碳酸鹽階段4個階段[1,3]。將瓦勒尕金礦床成礦作用分為熱液成礦期和表生風化淋濾富集期。其中，熱液成礦期可分為石英階段、石英-多金屬硫化物階段、石英-毒砂階段3個階段[4,18]。根據礦脈穿插關系、礦物共生組合及礦石結構、構造等特征，可將溝里地區金礦床成礦作用劃分為2個成礦期，即熱液成礦期和表生風化淋濾富集期。其中，熱液成礦期是金的主要礦化期，又可細化分為4個階段：石英階段、石英-多金屬硫化物階段、石英-貧硫化物階段和石英-碳酸鹽階段。

3 成礦地質條件

3.1 地層條件

溝里地區金礦床出露的地層主要為古元古界金水口巖群及早古生界納赤臺群。納赤臺群千糜巖是果洛龍洼金礦床的重要賦礦地層，但由于金礦床以發育脈狀礦體為主，并且均穿切地層產出，所以該組地層的作用主要是其內部發育的斷裂為成礦提供了熱液運移通道和沉淀場所，而并沒有為成礦提供成礦物質；前人對金水口巖群變質巖中Au、Ag等11種元素進行測試，結果顯示：多數樣品中Au含量低于地殼克拉克值，只有個別含有火山物質的樣品中Au含量較高[19]，因此，金水口巖群沒有為成礦提供成礦物質。綜合來看，地層條件并不是金礦床形成的主要因素。

3.2 巖漿巖條件

溝里地區金礦床的成礦期主要為印支晚期，該時期古特提斯洋閉合并進入碰撞階段，但只經歷了短暫的碰撞擠壓就進入了伸展階段。金成礦作用在時間上與伸展環境下形成的巖漿巖耦合，說明與伸展作用相關的巖漿巖是金礦床形成的有利條件之一。溝里地區印支期中酸性侵入巖分布范圍廣，并且巖石類型復雜。其中，花崗閃長巖為阿斯哈金礦床的賦礦圍巖[3,12]，黑云母花崗巖為瓦勒尕金礦床的賦礦圍巖[4，18]，這些巖體為金礦床的形成提供物質來源和熱源。

溝里地區脈巖多種多樣，在果洛龍洼金礦區內發現了石英脈、輝綠巖脈和輝長巖脈等[1，3]；在阿斯哈金礦區內發現了煌斑巖脈和石英脈等[3,12]；在瓦勒尕金礦區內發現了閃長巖脈、輝長巖脈和石英脈等[4，18]。這些巖脈往往是深、邊部巖體的表現形式，巖脈本身規模較小，難以形成較大礦床，成礦意義不大。但是，由于這些巖脈大多都充填在斷裂中，而這些斷裂也是成礦流體運移、賦存的有利空間，因此巖脈對成礦具有一定的指示意義。

3.3 構造條件

溝里地區已發現的金礦床都位于昆中斷裂派生的次級斷裂兩側，次級斷裂直接控制著巖漿巖和礦體的空間分布、產狀及形態，為巖漿及成礦流體提供了運移通道和沉淀場所。香日德—德龍斷裂是溝里地區最主要的控礦構造(見表2)，Au異常及金礦床的分布在該斷裂的轉折部位較為集中。果洛龍洼、瓦勒尕、阿斯哈等金礦床均產出于該斷裂轉折部位兩側[18，20]。

表2 溝里地區典型金礦床構造條件

香日德—德龍斷裂決定了其兩側礦體的側伏方向，是最主要的導礦、控礦構造。果洛龍洼金礦床位于香日德—德龍斷裂西側，其礦體具有明顯向東側香日德—德龍斷裂側伏的趨勢；瓦勒尕和阿斯哈金礦床位于香日德—德龍斷裂東側，其礦體具有向西側香日德—德龍斷裂側伏的趨勢。礦體側伏方向不僅說明了香日德—德龍斷裂為其控礦斷裂，也暗示了金礦床成礦流體的來源及運移方向[18-22]。

4 成礦流體特征

溝里地區典型金礦床成礦流體特征見表3。成礦流體均以氣液兩相包裹體、富CO2三相包裹體為主，果洛龍洼和瓦勒尕金礦床有純CO2包裹體。成礦流體總體為中低溫度、中低鹽度及低密度的H2O-CO2-NaCl-CH4流體體系。同一成礦階段流體包裹體完全均一溫度、鹽度和密度變化較大，表明深部流體與淺部流體的混合。果洛龍洼、阿斯哈和瓦勒尕金礦床估算的成礦深度分別為4.77～7.65 km、8.16～9.58 km、1.40～3.90 km；位于香日德—德龍斷裂兩側的果洛龍洼、阿斯哈金礦床為中深成金礦床，而瓦勒尕金礦床屬于中淺成金礦床。

表3 溝里地區典型金礦床成礦流體特征[3-4,15]

5 金成礦物質來源

利用成礦流體氫、氧同位素可以有效判斷成礦流體中水的來源。前人測試結果(見表4)顯示：果洛龍洼金礦床和阿斯哈金礦床δ18OH2O接近，其平均值分別為6.8 ‰、6.7 ‰，明顯高于瓦勒尕金礦床的3.8 ‰；果洛龍洼金礦床和阿斯哈金礦床δDV-SMOW平均值分別為-78.9 ‰、-79.1 ‰，明顯高于瓦勒尕金礦床的-86.3 ‰；這是由于與果洛龍洼金礦床和阿斯哈金礦床比較，瓦勒尕金礦床遠離導礦構造香日德—德龍斷裂，成礦深度淺，成礦流體在運移過程中混入了更多的大氣降水(見圖2)。

表4 溝里地區典型金礦床同位素測試結果[3-4]

圖2 溝里地區金礦床成礦流體δ18OH2O-δDV-SMOW圖解(底圖據文獻[23]，數據來源于文獻[3-4])

硫同位素可以有效示蹤成礦流體中硫來源。通常認為地幔來源δ34S值為1 ‰～2 ‰，巖漿來源δ34S值為0～5 ‰。溝里地區金礦床硫化物δ34S值(見表4)與巖漿來源δ34S值接近，指示硫主要來源于巖漿。果洛龍洼金礦床硫化物的δ34S值變化范圍較大，暗示在循環及運移過程中有所流經地層或者巖石中其他成因硫的加入。

利用礦石鉛同位素可以判斷金礦床金屬物質的來源。根據前人對果洛龍洼、阿斯哈和瓦勒尕金礦床鉛同位素的測試結果，將樣品點投影在鉛同位素增長曲線圖(見圖3)上，樣品大部分分布于地幔演化和造山帶演化線之間，且集中靠近于造山帶演化線。

圖3 溝里地區金礦床鉛同位素增長曲線圖(底圖據文獻[24]，數據來源于文獻[3-4])

6 成礦時代

前人對溝里地區與成礦有關的巖體進行了形成時代方面的測試工作，結果顯示：阿斯哈金礦床花崗斑巖鋯石U-Pb年齡為228.5 Ma±2.9 Ma[3]，閃長巖鋯石U-Pb年齡為232.1 Ma±1.2 Ma，正長花崗巖鋯石U-Pb年齡為231.9 Ma±1.3 Ma，成礦巖體年齡集中在228～232 Ma。前人對金礦床中的蝕變礦物或含金礦物成礦時代研究成果表明：果洛龍洼金礦床礦脈中白云母40Ar-39Ar年齡為201.8～229.3 Ma[25-26]，含金黃鐵礦Re-Os模式年齡為215 Ma[27]；阿斯哈金礦床礦體中絹云母40Ar-39Ar年齡為234.63 Ma±1.22 Ma[28]；礦化或成礦年齡為201～235 Ma，成礦巖體的年齡與成礦年齡基本吻合，均為印支晚期，并且成礦年齡表現出北老南新的特點，金成礦作用與晚三疊世構造巖漿活動密切相關，此時強烈的陸陸碰撞造山導致擠壓構造機制逐漸轉向伸展作用，這對金礦床的形成十分有利。

7 礦床成因

通過對果洛龍洼、阿斯哈、瓦勒尕3個典型金礦床對比分析，認為溝里地區金礦床為在印支晚期強烈的陸陸碰撞造山導致擠壓構造機制逐漸轉向伸展作用的背景下，與巖漿活動關系密切的金礦床。礦體的空間分布、產狀及形態嚴格受構造控制，Au異常及金礦床主要分布在香日德—德龍斷裂的轉折部位。礦體主要賦存在花崗閃長巖、石英閃長巖、正長花崗巖及金水口巖群變質地層中，礦石以自形粒狀結構和脈狀構造、細脈浸染狀構造為主，典型的圍巖蝕變有硅化、黃鐵礦化和絹云母化等。

金礦床成礦流體總體上為中低溫度(130.0 ℃～360.0 ℃)、中低鹽度(1.83 %～18.00 %)及低密度(0.62～1.03 g/cm3)的H2O-CO2-NaCl-CH4流體體系，并且富含CO2，根據計算成礦深度為1.40～9.58 km，屬于中深成礦床；金礦床δDV-SMOW值為-117.7 ‰～-59.6 ‰，δ18OH2O值為 2.0 ‰～9.2 ‰，多數樣品具有巖漿水的特征，少部分樣品具有巖漿水和大氣降水的特征，表明成礦流體主要來源于巖漿水，晚階段可能有大氣降水混入。金礦床形成于造山后伸展的構造背景，具有造山型金礦床[29-30]的礦床地質及地球化學特征，其礦床成因類型應歸為造山型。

8 結 論

1)溝里地區金礦床的成礦期主要為印支期晚期，期間的構造-巖漿活動為金礦床的形成提供物質來源、熱源及成礦流體運移和沉淀空間。香日德—德龍斷裂是主要的導礦、控礦構造，低序次北東向和北西向斷裂是最主要的容礦構造。

2)溝里地區金礦床成礦流體總體為中低溫度、中低鹽度及低密度的H2O-CO2-NaCl-CH4流體體系，同一成礦階段流體包裹體完全均一溫度、鹽度和密度變化較大，表明成礦流體為深部流體與淺部流體的混合。

3)氫、氧、硫和鉛同位素研究結果表明，成礦流體主要來源于巖漿水，晚階段有大氣降水混入；硫等成礦物質主要來源于巖漿，且具有殼、幔源混合的特點。

4)溝里地區金礦床成因類型應為造山型。