河北水泉沟金矿地质特征及成矿机理研究

2021-01-06刘春来

中国金属通报 2020年15期

刘春来

（河北省地矿局第二地质大队，河北唐山 063000）

河北水泉沟金矿矿区处于冀西北崇礼县，地处内蒙地轴和燕辽沉降带的交汇部位，而该矿区距离大断裂带约10km，同时处于侵位在太古代桑干群片麻岩和碱性正长岩的内外接触带上[1]。且该矿床属于碱性杂岩体接触带的超大型热液金矿床，且赋矿围岩较多。相关研究中认为，地区的岩体最早不属于太古宙区域性的混合演化浅粒岩套。而目前在对河北水泉沟金矿矿区的地质勘察不足，且对地区的资源量缺乏确定，导致影响进一步的开采和后续的找矿。相关研究虽对河北水泉沟金矿矿区的岩体进行了U-Pb测定，但对岩体的成因不同认识方向较多，因此需要对河北水泉沟金矿矿区的地质特征进行深入研究，并基于此来对地区的成矿机理进行分析研究。

1 河北水泉沟金矿地质特征

1.1 区域地层

在河北水泉沟金矿矿区中，太古宇以及早元古代变质岩系广泛分布。在中元古代时期，沉积岩系仅露于工作区的东南部，在太古宇时期，该河北水泉沟金矿矿区从赤城深断裂为界，在河北水泉沟金矿矿区中南部地层属于太古界桑干群，属麻粒岩相的高级变质岩系[2]。而根据对河北水泉沟金矿矿区的地质调查，将河北水泉沟金矿矿区地区的桑干群从下自上划分为4组。第一组为水桩组，该组别区域的地层构成主要为麻岩类岩石，榴石角闪斜长片麻岩，而混合岩化普遍发育为条带状、条痕状混合岩。第二组为涧沟河组，该地区的岩体呈带状分布正长岩体的南北两侧，下部岩石构成为斜长角闪岩，透辉角闪片麻岩，上部构成为磁铁石英岩。在艾家沟组中，主要岩性为榴石斜长角闪岩，石墨斜长变粒岩和大理岩。根据变质岩石的组合，以及同位素年龄等原因，在河北水泉沟金矿矿区的桑干群基本上，翼东地区的迁西群相当，均属于中太古代或中、早太古代的古老地体。而在河北水泉沟金矿矿区地区的元古宇时期，在地区的深断裂带的北部，成带状出露，且该地层呈优地槽火山沉积建造，下部主要为火山碎屑沉积夹中的基性火山岩，从上逐渐变为火山陆相沉积夹中性、中酸性火山岩，顶部则为动荡环境下出现的浅海相海滩砂以及泥质和碳酸盐质沉积。而在中生代侏罗纪时期，河北水泉沟金矿矿区受到燕山运动的影响，导致该地区出现了断陷盆地，同时也导致了陆相碎屑岩和火山岩沉积，在该地区的下花园组，岩性为石英岩和粗砂岩，而该地区在新生界中，发育主要分布在河谷和山地地区，其中上更新统坡积层以及全新统残坡积层。

1.2 蚀变带特征

在北水泉沟金矿矿区中主要中低温热液成因的含金石英脉型为破碎蚀变岩性矿床，在该矿床中存在2条含金蚀变带。其中一号蚀变带走向20o，倾向数值为285o～ 290o，蚀变带倾角为50o左右，其中在该蚀变带上存在碳酸盐矿物与石英脉，蚀变情况存在硅化、碳酸盐化、且有被挤压的断肠状以及碎块状。在二号蚀变带中，该蚀变带的走向为45o左右，蚀变带的倾向角在315o左右，倾角在40o左右，该蚀变带上存在碳酸矿物、石英细脉、粘土矿物等，蚀变呈钾化、绿泥石化。且在二号蚀变带中，表面褐铁矿化较强，在蚀变带深处黄铁矿化较多，也存在方铅矿化。

1.3 地区岩浆岩

在河北水泉沟金矿矿区中，沿着赤城东西向的构造岩浆带横贯全区域，而在该地区的岩浆活动分为5期，在太古宇时期，侵入岩侵入在河北水泉沟金矿矿区中的桑干群变质岩系，而在古元古代时期，侵入岩主要在镇宁堡出露，并呈现小型超基性岩群，并在该地区形成温泉巨斑状花岗岩，并且温泉巨斑状花岗岩在该地区以岩株的形式产出，并与该地区的桑干群成侵入相互接触，而温泉巨斑花岗岩的基质为全晶质，并且岩体内部发现少量黑云母与角闪石，边缘为不等粒状。而在该地区的中元古代侵入岩中，岩性呈透辉岩，矿物成分主要为透辉石以及少量的普通辉石以及磁铁矿，在岩体的北侧，和海西期的水泉沟岩体接触，河北水泉沟金矿矿区南侧的桑干群艾家沟组断层也与中元古代侵入岩基础。而在燕山期时，分为两次侵入。在河北水泉沟金矿矿区的岩浆岩发育中，除了上述的岩浆岩情况，还存在谷嘴子巨斑状花岗岩，谷嘴子巨斑状花岗岩的分布主要在谷嘴子一带，且岩石呈巨斑状结构，其中条纹长石为主，谷嘴子巨斑状花岗岩中还发现少量石英，且长石斑晶较大。经过设备观测，在谷嘴子巨斑状花岗岩中存在的石英颗粒均较小，且基质中长石和石英为主，根据使用全岩Rb-Sr、K-Ar测年结果为154Ma～187Ma，因此该花岗岩属于印支期花岗岩。

1.4 矿石主要特征

在河北水泉沟金矿矿区中，矿脉分布呈脉带、脉群的组合形式出现，其中在河北水泉沟金矿矿区上部，存在石英脉型矿石。矿物主要构成为自然金、石英，并且在其中还含有较微量的方铅矿以及闪锌矿，其中石英呈块状，且颗粒较大，并且存在两种石英脉[3]。第一种为乳白色石英，该石英经过测年发现形成时间较早。并且在该石英脉中含金量较低，但其他金属矿物较少。另一种为烟灰色石英脉，该石英脉对比乳白色石英脉，形成时间更晚，且含金量更高，而且该石英脉中发现多种金属矿物。而在河北水泉沟金矿矿区下部，矿石呈现为钾硅化蚀变岩型，其中钾长石大面积发育，颜色为浅肉红色，且在该区域中，石英均出现了硅化现象，该区域中的金品位较低。为了能够更充分的对河北水泉沟金矿矿区的矿床地质特征进行研究对该地区的石英脉进行了取样，取样类型和位置如下所示。

表1 包裹体采样位置表

在河北水泉沟金矿矿区中的矿石矿物主要以石英以及长石类矿物为主，占总矿石的总量69.75%～98.73%。其中含硫量较少，属于贫硫矿物。而在河北水泉沟金矿矿区中，自然金较为常见，颜色为金黄色，且以不规则的颗粒状分布石英脉中，且与方铅矿并生，河北水泉沟金矿矿区中产出的自然金，金颗粒结晶较好，并以立方体镶嵌在石英脉中。而矿石的结构以自形、半自形晶结构较为常见，且颗粒较大，主要以立方体和五角十二面体为主。而其中方铅矿和自然金等金属矿物，呈他形颗粒状，且分布于河北水泉沟金矿矿区中的石英脉以及钾硅化蚀变岩中，且矿物颗粒较为明显。而在河北水泉沟金矿矿区中的矿石里，交代残余结构较为明显，因地区的矿石颗粒在蚀变作用下，导致河北水泉沟金矿矿区地区的绿泥石出现了不规则状交代，演变为交代残余结构。

2 河北水泉沟金矿矿区成矿机理研究

2.1 成矿构造背景

根据上述地质特征可以推断出，河北水泉沟金矿矿区在早中生代时期曾发生过动力学转折。在动力学的机制下，该地区的板块间的运动主要为陆内构造过程为主。其中的岩浆的作用在运动中由弱变强，其中岩浆作用在燕山期到达高峰。由于考虑到河北水泉沟金矿矿区的金矿可能受到深部作用的直接影响，而地区岩石圈根据相关研究也说明处理快速减薄的情况，说明地区的地壳受大规模重熔而且出现强烈的岩浆活动，同时使河北水泉沟金矿矿区地区的成金矿元素活化，保证了成矿的条件。

2.2 矿床成因

从矿物的组合中，地区的围岩蚀变多以钾长石和钾化蚀变以及黄铁矿化，并具有钾长石化，在河北水泉沟金矿矿区周围的蚀变岩中，钾化现象在整条破碎带上均有出现，同时存在相对较弱的热液蚀变带。而地区的正场岩杂岩中的同位素也说明地区的成矿物质来自与长岩杂岩体，同时也有成矿热液中也有大气降水为主的热液。基于此，画出河北水泉沟金矿矿区矿床成矿模式图。

图1 华力西期成矿模式图

在成矿源岩为正长岩杂岩体与太古宙变质岩中提供成矿物质，同时在中生代中岩石圈受到减薄作用，同时导致地区的地幔物质商用同时引起壳幔的相互作用以及花岗质的岩浆侵位，并在燕山期的活化的热液运移以及金矿定位。而在华力西期，如图1所示，在强烈的区域壳幔在深源流体在岩浆热液中通过大气降水的对流循环，保证了河北水泉沟金矿矿区中的成矿源岩，受到交代淋滤与改造，同时在成矿源岩中的成矿元素被沥出，并形成包含富碱以及硅的含金的成矿溶液。同时含金成矿热液在地壳活动时同周围围岩间的物质出现钾化现象，且由于地区成矿热液沿断裂系统的一步上升温度和压力降低，并在地区的成矿热液里挥发以及K（Na）含量的减少，同时随着热液中的金元素随着沉淀出石英脉型金矿石。