甘肃省玛曲县大水(格尔克)金矿床
图1大水金矿交通位置图
1996-2000年，甘肃省地矿局第三地质队对大水金矿进行了勘查，并于2000年提交了《甘肃省玛曲县格尔克金矿详查地质报告》。大水矿区累计探明C+D金矿储量37 052 kg，平均品位12.67×10-6，属大型微细浸染型(似卡林型)金矿床。
2005年，对大水金矿资源潜力进行了调查。矿区成矿地质条件优越，找矿潜力巨大。预计总资源量将达到100 t，这是迄今为止的最大规模。
1区域成矿地质环境
1.1大地构造单元
矿床的大地构造位置位于秦-齐-昆成矿域秦岭-大别成矿省的南亚带，南临甘孜-松潘褶皱带，南接略阳-玛曲断裂。其北部为西青山隆起带，南部为巴西向斜。该矿床位于西青山隆起带南缘。
1.2区域地层
本区出露的最老地层为志留系，属泻湖相-浅海相沉积，分布在格尔左褶皱束轴部。从竖井到南翼依次为石炭系、二叠系、三叠系和下侏罗统。石炭系、二叠系和三叠系分别由浅海相和碳酸盐台地的碳酸盐岩组成。下侏罗统由湖相碎屑岩、碳酸盐岩和陆相火山岩组成。白垩纪以碎屑岩为主，含少量碳酸盐岩。其中，三叠系灰岩的平均金丰度为30×10-9，比同类岩石高出6倍以上，表明三叠系地层是本区的一个富金岩系。
1.3区域构造格局
该区以Onni-QuHalden断层为界，西青山隆起带分为两个二级构造单元，断层北部为格尔曲褶皱束，南部为郎木斯褶皱束，相互平行，呈条带状延伸(图2)。
西秦岭大地构造示意图。
(根据赵延庆等，2003)
QLA——祁连构造带；NQL——北秦岭构造带；WQL——西秦岭构造带；SG-松潘-甘孜构造带；yz-扬子板块；SF 1-武山-天水-商丹缝合带；SF2—-玛曲-南平-略阳缝合带
区内断裂发育，主要为东西向和SN-SE向断裂，由略阳-玛曲、翁尼-曲哈尔登和卡萨尔萨-扎尔嘎佐里三组断裂组成，控制了区内地质构造的发育。其中，略阳-玛曲逆冲断层群是一组控制金矿带的主要断层。略阳-玛曲断裂构成东南方向凸出的弧形构造，弧形构造西翼，主构造线为北西向或近东西向，沿断裂形成一系列北西向破碎带，对金矿有明显的控制作用。
1.4区域岩浆作用
区内岩浆活动较弱，主要发生在印支晚期-燕山晚期，具有多期多旋回活动的特点。空间分布明显受断裂控制，岩浆活动由中性向中酸性演化，具有弱碱性和弱碱性特征，属于正常系列和氧化铝过饱和系列。
本区岩浆活动以燕山早期岩浆作用为主，主要分布在大水-中曲断裂北缘，包括中格扎那岩体、中曲岩体和格尔阔河岩体，面积分别为4.8km2、0.05km2和1.76km2，呈树枝状和枝状，岩性为花岗闪长岩、花岗闪长斑岩、闪长斑岩和正长斑岩。
1.5成矿单元
该矿床的大地构造位置位于秦-齐-昆成矿域秦岭-大别成矿省的南亚带。
2矿区地质特征
2.1矿区地层
矿区大部分被第四系残积物覆盖，基岩零星出露，地层单一(表1)，主要由中三叠统马雷松群组成，少量为二叠系、侏罗系和白垩系(图3；表1)。Ta-12是中三叠统下岩组的第一个岩性段，是格尔克金矿的含矿层位。
中三叠统下岩组第一段():岩性为一套白云岩、白云质灰岩和硅质破碎角砾岩。
中三叠统下岩组第二段():岩性为一套微细灰岩、泥质灰岩、砂质灰岩。该段岩性不稳定，沿走向和倾向变化大，泥质含量不均匀。大部分泥质灰岩或砂质灰岩被块状灰岩所替代，属于浅海-陆相沉积。
表1矿区地层表
图3大水金矿床地质示意图
白垩纪；T1—下三叠统；T2-中三叠世；p-二叠纪；1-花岗闪长斑岩；2-花岗闪长岩脉；3-金矿体；4-不整合边界；5-构造角砾岩带；6-压扭断层；7—地层产状；8-花岗闪长岩
2.2矿区岩浆岩
矿区岩浆活动一般。仅在大水金矿区北部出露一大型格尔阔河花岗闪长斑岩体，在该岩体南部可见花岗闪长岩脉沿南北方向放射状侵入矿区。
2.2.1格尔封闭岩体
格尔阔河岩体产于矿区北缘，侵入中三叠统灰岩地层，出露面积1.76km2，近圆形。根据岩石矿物和岩石化学特征，可分为两个岩性带，即早期的黑云母闪长斑岩和晚期的花岗闪长斑岩。
1)黑云母闪长玢岩不规则分布于侵入体的北部、东部和西部，与围岩(灰岩)呈侵入接触。岩石浅灰绿色，斑状构造，块状构造，基质具隐晶质-微晶结构。斑晶25%，斜长石12% ~ 15%，角闪石3% ~ 5%，黑云母8%；基质由硅质(次生应时)50% ~ 60%，长石5%，钙3%和氧化铁2%组成。斜长石有自形-半自形晶体，部分呈熔融侵蚀状。黑云母的边缘被碳酸盐取代，呈锯齿状，角闪石呈长柱状，带有玻璃纤维化石。副矿物为磁铁矿(1%)、磷灰石、锆石和少量电气石。
2)花岗闪长斑岩，分布于觉格尔包体侵入体的中南部，围岩为大理岩。南部内外接触带有赤铁矿化、硅化等蚀变现象。岩石是浅绿色-灰色，斑状和巨大的。基质为微晶结构，有20% ~ 25%的斑状晶体，主要为长石(> 12%)，具有双晶结构。黑云母(约6%)；角闪石(> 5%)为常见角闪石，呈长板状，多色。基质主要是玉髓(60%)、绿泥石(10%)和细脉方解石(5%)。副矿物为磁铁矿、磷灰石、锆石、电气石和黄铁矿。
花岗闪长岩脉
大量花岗闪长岩沿格尔阔岩状花岗闪长斑岩外的南北向断裂带或断裂贯穿，呈岩枝状产出。矿脉分布在0 ~ 10和290 ~ 310，与SN-定向构造和金矿体分布方向大体一致。矿脉长100 ~ 700米，宽10 ~ 50米，在矿床中形成大矿脉。矿脉形态十分复杂，多为港湾状、条带状、凸镜状，具有扩张、收缩、分支的特点，是与花岗闪长斑岩同源和异质的产物。
格尔阔河岩体的40Ar/39Ar坪年龄为235.4±1.3Ma，等时线年龄为235.2±2.3Ma(王平安等，2000)，全岩K-Ar年龄为190.0 ~ 190.6 Ma，Rb-Sr等时线年龄为2000年。格尔克金矿床花岗闪长岩脉的40Ar/39Ar坪年龄和等时线年龄分别为222.5±2.6Ma和223.0±2.8Ma；，分别为。花岗岩中磷灰石的裂变径迹年龄范围为117.9±4.9Ma至189.4±5.2Ma(韩春明等，2004)。上述成岩成矿年龄表明，大水金矿床成岩时代为印支期至燕山期，成矿作用经历了两期成矿作用，即矿床是多次构造-岩浆活动的产物。
2.3矿区结构
大水矿区断裂发育，矿化明显受断裂构造控制(图3)。
2 . 3 . 1 NWW-东西向主断裂带
该断层贯穿整个矿区，总体上呈100 ~ 110方向展布，倾角为S或SW，倾角60° ~ 75°，为张扭性。该断层最大的特点是有一条非常宽的断裂带，断裂带宽为10~30m ~ 30m，断层泥、断层角砾岩、构造透镜体、碎裂岩发育。
2.3.2北东-北北东向断层
主要发育在矿区西部，大致呈10 ~ 30方向分布。其断层规模较小，长度600 ~ 1400 m，倾角60 ~ 75°。这组断层切割近东西向的断层，具有张性和扭性。破碎带内充填有大量花岗闪长岩脉和方解石脉，脉体有明显的扩张和收缩，形成许多串珠状的局部低压伸展空间，为热液活动和金的沉淀提供了良好的场所。SN-走向断层一侧发育一组100 ~ 110方向的羽状断裂，与断层破碎带呈锐角相交，交错形成阶梯状控矿构造。特别是它们的交汇处，是矿体最集中、最富集的部位。因此，SN-向断裂对该矿床起着定位作用，并控制着矿体的分布和产出。
北西向断层
断层产状220° ~ 240°∠50° ~ 60°，断层面平缓波状，破碎带中有构造透镜体，断层附近有拉扭节理组合，力学性质为拉扭性。
大水矿区经历了多期构造活动叠加改造。矿区内的NWW向主断裂带不仅控制了岩浆岩的分布，而且是本区的导矿控矿构造。容矿构造以NWW次级断裂为主，其次为北北东向和北北西向断裂。此外，岩溶构造也是重要的容矿构造。
大量资料表明，东西向构造的主要形成期为燕山早期，表现为花岗闪长岩在东西向构造的挤压断层中的充填、动力变质作用和大水-中曲断裂的形成，奠定了本区构造的基本格架，对成矿起了一定的控制作用。SN-向构造切割东西向构造，是白垩纪末东西向挤压作用的结果，是本区燕山晚期运动的反映，主要表现为断块的起伏。
2.4围岩蚀变
矿区围岩蚀变严格受断层和破碎带控制，蚀变以中低温热液蚀变为特征。围岩蚀变类型主要为硅化、赤铁矿化和碳酸盐化，其次为高岭土化、绿泥石化、绢云母化、次生褐铁矿化和少量汞砷硫化物化。
硅化作用是指硅质热液置换围岩中的碳酸盐岩和中酸性脉岩，使其在围岩中的含量增加，同时原岩的组构和矿物成分也相应发生变化的热液蚀变作用。因此，硅化蚀变不包括硅质岩和角砾岩的硅质胶结物直接由铁硅质热液在开阔空间沉淀而成。硅化作用是大水金矿区最重要的蚀变矿化，贯穿整个成矿过程。主要有两个阶段，早期为平面和条带状蚀变，范围广，强度大。主要表现为石灰岩或白云质石灰岩被不同含量的硅化石灰岩和似碧玉岩所替代，花岗闪长斑岩的基质大部分被微晶应时和长石斑岩玉髓所替代。晚期转化为线性蚀变，以含方解石的应时细脉或网脉形式充填早期蚀变矿化体的构造裂隙。
赤铁矿化是大水金矿区特有的蚀变矿化类型。产出形式主要有两种:一种是分散在微晶-细石英颗粒中的粉尘状或颗粒状，与早期硅化作用密切相关；另一种沿构造裂隙呈不规则块状和短脉状分布。
绿泥石化、绢云母化和高岭石化是花岗闪长斑岩中的主要暗色矿物、长石斑晶和基质成分，经热液交代作用形成绿泥石和绢云母。
与金矿化密切相关的蚀变是硅化和赤铁矿化，所有主要金矿体都产在硅化、赤铁矿(褐色)矿化和网状方解石最强的范围内。硅化、赤铁矿化和方解石的蚀变贯穿整个热液期，金矿化是在多期矿化热液叠加富集的基础上形成的。硅化和赤铁矿化最强烈的地区也是金矿化最富集的地区。广泛发育的细网脉碳酸盐化和粗粒伟晶岩方解石脉表明大规模成矿流体活动的存在，是寻找深部隐伏矿体的重要标志。
3矿床(体)的地质特征
3.1矿体特征
目前，大水金矿区已圈出127金矿体。矿体主要产于中三叠统马雷松组的灰岩、白云质灰岩和白云岩中，其次为燕山期花岗闪长岩脉和侏罗系砾岩地层的内外接触带，具有分段富集的特点。矿体走向近东西、北西和南北，矿体倾角陡，45° ~ 80°。矿体形态复杂，具有不规则的分支(跟随几组断层形成)、层状、透镜状、囊状、管状、脉状，并具有膨胀收缩、分支复合、尖灭再现的特点。
矿体严格受断裂构造和古岩溶控制，矿体与围岩界线明显。矿体长度20～220m，最大长度280m，矿体延伸控制在20～330m，矿体分布标高3342～3854m，厚度0.84～41.19m。金的品位一般为1.0×10-6 ~ 29.36×10-6，局部地区平均品位为8.52×10-6。矿体厚度变异系数为82% ~ 134%，品位变异系数为38% ~ 160%。
大水矿区虽然矿体多，但主要储量集中在Au7、Au20-1A等几个大型矿体。
3.2矿石成分
根据大量岩石矿物薄片的显微观察，结合人工重砂和电子探针，表明大水金矿床的矿物组合较为简单。金属矿石的主要矿物为赤铁矿、黄铁矿、自然金和褐铁矿，微量有朱砂、雄黄、雌黄、辉锑矿、磁铁矿、白钨矿和菱锰矿，总含量不超过5%。非金属矿物主要有玉髓应时、微晶-晶石石英和方解石，其次为白云石、绿泥石、绢云母和重晶石。
应时是各类矿石的主要组成矿物，可分为隐晶质-微晶玉髓应时、细粒应时、细脉状或网状粗粒应时。
赤铁矿是大水金矿的主要金属矿物和特征矿物。关于赤铁矿的成因有两种完全不同的观点。严胜浩等人(2000)认为有两种发生形式。一种以粉尘或颗粒形式分散在微晶-疏长石颗粒或方解石中，见于各种硅质岩和交代矿石中，赤铁矿与应时颗粒一起沉淀。第二类赤铁矿沿构造裂隙及其相交部位或孔洞呈不规则块状、短脉状、带状或壳状分布，是在开放的氧化环境中，富铁成矿热液沿构造裂隙充填沉淀而成。这说明大水金矿富含赤铁矿的硅质岩矿石不是表生环境中的次生氧化作用造成的，而是原生成因。而李洪阳等人(2007)认为大水金矿浅表层氧化矿物中广泛分布的赤铁矿和褐铁矿是由细粒致密浸染状黄铁矿和网状黄铁矿等硫化物的表生氧化作用所致。
根据矿物成分、矿化原岩和构造，大水金矿床矿石可分为5种类型:赤铁矿化硅化碳酸盐岩型、交代碧玉岩型、赤铁矿化硅化花岗闪长岩型、层状、条带状硅质岩型和角砾岩型。其中，前三种是主要的矿石类型，尤其是赤铁矿化中的硅化碳酸盐岩类型分布最广。而层状、条带状硅质岩和角砾岩矿物分布较少。
3.3矿石组构及成矿阶段划分
矿石结构主要有自形-半自形-他形粒状、交代残余、微晶-细晶、杂色斑状、胶状、鲕状(豌豆状)；矿石构造主要包括致密块状、条带状、浸染状和细脉浸染状、细脉和网状脉、裂隙角砾岩、孔隙(洞)和蜂窝状。
严胜浩等(2000)根据热液脉及其伴生矿物组合的宏观与微观互穿关系，将成矿过程划分为热液期和次生风化期。热液阶段可分为五个成矿阶段:①微晶应时-赤铁矿阶段，是金的重要成矿阶段，是含矿热液的早期地表蚀变矿化；②微晶应时-赤铁矿-方解石阶段是含矿热液充填沉积阶段，是主要成矿阶段；③应时-方解石阶段，形成应时-方解石细脉或网脉，并伴有少量辰砂、雄黄、雌黄、辉锑矿等硫化物，为次生成矿阶段；④粗粒方解石阶段，形成白色、杂色粗粒方解石和少量菱铁矿；⑤条带状梳状方解石阶段。
次生风化期主要表现为原生石灰岩矿在风化环境下形成喀斯特红土矿，原生石灰岩矿内可见少量褐铁矿。
4矿床成因分析
4.1流体包裹体特征
大水金矿床流体包裹体为不规则菱形、条状、圆形、米粒状和不规则长管状。从显微观察可以看出，方解石中流体包裹体发育良好，形态各异。不同形状包裹体的共存表明大水矿床在形成过程中可能遭受了后期的热力学作用。
方解石中的原生流体包裹体大小为3 ~ 90μ m，大多集中在10 ~ 25μ m，而粒径较小的包裹体主要为单相包裹体和部分气液包裹体，尤其是次生包裹体。大水金矿床应时粒度很小(0.05 ~ 0.1 mm)，大部分应时含杂质、尘铁和泥，包裹体不发育。似碧玉岩或硅质岩主要由隐晶质和微晶应时组成，其中流体包裹体很小。方解石中的包裹体大多无色透明，气液分界非常清晰。包裹体中少数液体成分为深灰色，大部分气体成分为灰色和灰黑色。包裹体的气液比各不相同，大部分在5% ~ 10%，只有少数小于等于5%。
4.2物理和化学条件
颜生豪等(2000)测量的包裹体均一温度范围为105 ~ 386℃，峰值为150 ~ 200℃。韩春明等(2004)测得成矿流体均一温度变化范围为100 ~ 400℃，成矿温度峰值范围为150 ~ 200℃。从测温结果来看，该矿床属于中低温热液矿床。韩春明等(2004)测得的成矿压力在40.50 ~ 101.30 MPa之间，相对较大。根据地球内部0 ~ 35 km的平均压力增长率为28.5×106Pa/km，可以推算出大水金矿区的成矿深度在1.40 ~ 3.55 km之间，结合含矿围岩斜长花岗岩和石灰岩，认为矿床形成于中浅部。
盐度范围为2.70% ~ 9.10%，平均值为4.88%。成矿流体的盐度大多在2%-5%之间，表明该矿区成矿流体的盐度很低。根据罗德(1980)编制的NaCl-H2O体系P(压力)-T(温度)-D(密度)图，韩春明等(2004)计算大水金矿床成矿流体密度为0.875 ~ 970 g/cm3，严生浩等(2000)计算流体密度为0.8655。
4.3同位素地球化学标志
4.3.1硫同位素
矿床中δ34S值变化范围较窄(-1.8 ‰ ~ 4.1 ‰)，幅度为5.9‰，平均为2.4‰，具有明显的塔式分布特征(图4)，以2 ‰ ~ 3 ‰为塔峰，反映了硫的深源特征。
图4大水金矿床硫同位素组成直方图解
(根据韩春明等人，2004年)
碳和氧同位素
碳酸盐的碳氧同位素用100%磷酸法分析，用MAT251 EM质谱仪测定。δ13C以PDB为基准，δ18O分别以PDB和SMOW为基准，分析精度为0.20 ‰。石灰岩δ13CPDB在-1.2‰~+3.4‰之间，平均值为0.83‰；δ18OPDB为-21.6 ‰ ~-5.4 ‰，平均值为-13.29‰(韩春明等，2004)。
氢和氧同位素
根据韩春明等(2004)对大水金矿床10方解石的氧同位素和氢同位素研究结果，方解石矿物的δ18OSMOW为6.63‰~ 19.42‰。根据同一个样品的流体包裹体数据，根据O'Neil(1969)同位素，把这些数据放入图中，有3个早期的方解石样品被放入岩浆水范围，有4个样品位于岩浆水范围附近。晚期方解石样品都落在岩浆水和大气降水之间。这一趋势表明成矿流体在成矿早期以岩浆水为主，后期有大气降水混合，与δD给出的信息完全一致(图5)。在图5中，一些样本靠近大气降水线，而另一些样本远离大气降水线。这种“δ18O漂移”现象不同程度地反映了大气降水与岩石之间的氧同位素交换。根据泰勒(1979)的说法，当水/岩发生同位素交换时，有如下公式:W/R(水/岩)= (δ端岩-δ初始岩)/(δ初始水-δ端水)，其中“端”表示交换后，“初始”表示交换前。成矿初期，成矿流体为岩浆水，初始δ水为9.1‰，初始δ岩为20‰，可计算为大水矿区W/R(水/岩)比值约为0.75 ~ 1.00。因此，岩浆水虽然在成矿流体中占有一定的比例，但比例并不高。后期成矿流体主要是交换的大气降水，这一计算结果与δ18O-δD关系图一致。
4.4稀土元素的地球化学特征
对矿区硅质岩、脉岩、热液方解石、含矿地层、岩浆岩(脉)等地质体进行了系统取样和稀土元素测试分析。综合分析这些数据可以得到以下认识。
1)大水金矿区岩浆岩、石灰岩、各种矿石、热液方解石等不同地质体中稀土元素总量差异明显。岩体σσREE最高，范围为148.32 ~ 352.79×10-6，平均值为186.56×10-6。岩脉中稀土元素总量范围为100.21 ~ 170.05×10-6，平均值为127.32×10-6。石灰岩中最低σσREE为1.97×10-6。而各种蚀变矿化岩和热液方解石σσREE介于石灰岩和岩浆岩之间。
图5成矿流体氢氧同位素组成图
(根据韩春明等人，2004年)
2)所有样品的σ lree/σ hree、(La/Yb)N和(Ce/Yb)N比值均远大于1，为轻稀土富集型，分布曲线右侧(图6)。稀土成分与富含轻稀土的碱性-碱性岩浆岩相似。
图6大水金矿稀土元素分布模式
(根据严胜浩等，2000年)
3)从灰岩→硅化灰岩矿→硅质岩矿，σ REE、σLREE和σHREE均随蚀变矿化的增加而显著增加:σ REE从1.97→20.77→54.46×10-6；σσLREE范围为1.73→17.59→49.09×10-6；σσHREE变化范围为0.24 → 3.18 → 5.37 mg/g，热液方解石σσREE也明显高于石灰岩。这些都充分说明成矿过程伴随着大量稀土元素的引入。
4)从围岩到矿石，σ lree/σ hree、(La/Yb)N、(Ce/Yb)N等特征参数变化明显，即从灰岩到矿石逐渐增大，而从岩脉到矿石逐渐减小。
5)从稀土元素分布曲线和δEu、δCe值来看，岩浆岩和岩脉具有明显的弱-中等负Eu异常，δEu值在0.58 ~ 0.85之间，平均值为0.67；Ce异常不明显，δCe值分别为0.78和0.85。石灰岩具有明显的Eu正异常和Ce负异常，δEu和δCe值分别为1.23和0.49。脉状矿石的δEu和δCe值分别为0.69和0.82，硅质岩矿石为0.69和0.84，硅化灰岩矿石为0.89和0.84。因此，各种矿石的稀土元素分布曲线和δEu、δCe值与岩浆岩相似或接近(图6)，而与灰岩差异较大，表明成矿物质来源与岩浆活动有关。
4.5成岩成矿年龄
大水金矿北部格尔阔河岩体40Ar/39Ar坪年龄为235.4±1.3Ma，等时线年龄为235.2±2.3Ma(王平安等，2000)，全岩K-Ar年龄为190.0 ~ 190.6 Ma，Rb-Sr等。大水金矿床花岗闪长岩脉的40Ar/39Ar坪年龄和等时线年龄分别为222.5±2.6Ma和223.0±2.8Ma；，分别为。大水地区花岗岩中磷灰石的裂变径迹年龄范围为117.9±4.9Ma ~ 189.4±5.2Ma(33(33片)。上述成岩成矿年龄表明，大水金矿床成岩时代为印支期至燕山期，成矿作用经历了两期成矿作用，即矿床是多次构造-岩浆活动的产物。
4.6存款类型
大水金矿是浅-超浅氧化环境中形成的热液矿床。热液方解石、硅质岩矿石、硅化灰岩、原岩和岩浆岩的碳、硅、氧、氢同位素特征表明，成矿物质中的碳是氧化转化的深部岩浆碳，硅是深部岩浆或岩浆热水的来源，成矿流体还具有岩浆水和建造水混合的特征。
各种矿石和热液方解石的稀土元素分布曲线和δEu、δCe值与富含轻稀土的碱性-弱碱性岩浆岩相似，而与建造灰岩有很大差异。成矿流体富含稀土，特别是轻稀土元素，成矿物质来源与岩浆活动有关。岩浆侵入和成矿流体的上升可能是燕山期陆内造山运动期间同一构造-岩浆-热流体系统演化的一系列产物。
参考
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(作者李文亮)