甘肃北山南带前红泉金矿的发现及其找矿意义

杨镇熙 ，丁书宏 ，张晶 ，陈世明 ，王振 ，樊新祥 ，赵吉昌 ，刘建宏

（1. 甘肃省地质矿产勘查开发局第四地质矿产勘查院，甘肃 酒泉 735000；2. 甘肃省地质矿产勘查开发局，甘肃 兰州730020）

韧性剪切带的概念及经典论著最早由Sibson（1977）和Ramsay（1980）等提出，韧性剪切带型矿床的研究起源于金矿，加拿大地质学家Boyle（1979）首次提出韧性剪切带型金矿的概念。四十多年以来，地质学家在韧性剪切带的理论研究和应用实践方面取得了重要进展，众多学者提出了一系列的剪切带成矿模式，建立了典型剪切带型矿床的找矿模型（程南南等，2018）。中国韧性剪切带型金矿的研究兴起于20世纪90年代，国内典型韧性剪切带型金矿床主要位于广东河台、新洲等地（王吉珺等，1990；段嘉瑞等，1992）。地质工作者在韧性剪切带型金矿类型，剪切带控矿机理研究，剪切带发展演化及其与区域岩浆活动、流体作用的关系及剪切带型金矿产生的大地构造环境等方面取得了较多成果（何绍勋等，1992；路彦明等，2008；程南南等，2018）。陈柏林等（2000）最早提出甘肃北山南带发育有韧性剪切带型金矿，并以小西弓金矿为例对北山南带韧性剪切带型金矿成矿机理、控矿特征、矿床成因、区域找矿潜力等开展了相关研究工作（陈柏林等，2002，2007）。但是，近20年来甘肃北山南带与韧性剪切带有关金矿的找矿勘查及科学研究工作陷入沉寂。

北山地区地处西伯利亚、哈萨克斯坦和塔里木三大板块交汇部位（图1a），区内前寒武纪和古生代地层大面积出露，深大断裂和韧性剪切带发育，加里东期至印支期岩浆活动频繁，成矿条件十分有利（江思宏，2006；俞胜等，2022）。北山成矿带是中国西北地区重要的金矿床产出地段，已发现金矿床（点）上百处（江彪等，2022；张振亮等，2022），中型金矿床有南金山、460、小西弓、新（老）金厂、马庄山、拾金坡-南金滩、金厂沟和北山金矿等；小型金矿床以狼娃山、扫子山、金庙沟、金庙井和花牛山为代表（丁嘉鑫等，2015；陈耀等，2023）（图1b）。王世称等（2004）从统计学方法研究大型、超大型贵金属和有色金属矿床发现，超大型、大型矿床同中、小型矿床在空间上具有“鹤立鸡群”的分布特征。甘肃北山地区金矿床（点）星罗棋布，具备形成大型、超大型金矿的成矿地质条件，但已报道的金矿床中尚未见资源量超过20 t的大型矿床。近年来，甘肃省地质矿产勘查开发局第四地质矿产勘查院在北山南带新发现了前红泉金矿，经过4个年度的普查工作，目前探获金推断资源量约为15.3 t，预计普查工作结束后可达25 t以上，具有形成大型以上金矿床的潜力。笔者通过剖析该矿床的地质特征、发现过程及找矿思路等，试图为地质工作者在甘肃北山地区众多中、小型金矿中寻找“鹤”提供思路和方向。

图1 甘肃北山区域地质简图（a据Jahn，2002）Fig. 1 Regional geological map of Beishan, Gansu Province

1 区域地质背景

前红泉金矿位于甘肃北山南带，大地构造位置处于塔里木陆块区敦煌地块（潘桂棠等，2009），属小西弓—帐房山华力西期—印支期金、钨成矿带（陈毓川等，2006；杨镇熙等，2020）。北山南带地区已发现以小西弓、新（老）金厂、金庙沟等为代表的的金矿床（点）50多处，占整个北山地区已发现金矿床（点）的一半以上，是北山地区金矿找矿前景最好的区域。研究区出露的前寒武纪地层以太古宙—古元古代敦煌岩群、长城纪古硐井群及铅炉子沟群为主，是北山南带地区石英脉型、蚀变岩型和韧性剪切带型金矿的主要产出层位（王军等，2005）。其中，敦煌岩群为一套中深变质岩系，二云石英片岩是主要的含矿岩性，以小西弓金矿为代表（袁伟恒等，2020）；古硐井群是一套浅变质碎屑岩夹碳酸盐岩建造，千枚岩、千枚状板岩是主要的含矿岩性，以前红泉金矿为代表（赵吉昌等，2021a）；铅炉子沟群为一套变质火山碎屑岩、中-基性火山岩、变质碎屑岩夹少量碳酸盐岩建造，绢云千枚岩和变安山岩是主要赋矿岩石，以金庙沟金矿为代表（周树明等，2016）。区域上侵入岩极为发育，岩性以中酸性花岗岩类为主，基性、超基性岩较为少见，侵入时代主要为蓟县纪、二叠纪以及三叠纪，形成于后碰撞伸展环境的晚二叠世—早三叠世花岗岩类与前红泉金矿空间上关系密切（杨镇熙等，2021，2022）。研究区构造发育，近EW向断层和韧性剪切带截切SN向、NE向及NW向3组断裂，是区域上最重要的控岩、控矿构造。北山南带韧性剪切带西起白墩子，向东在音凹峡南一带分叉，北支近EW向延伸至金庙井以东，南支呈SEE向自小西弓、黄尖丘过帐房山掩入第四系覆盖区，全长超过250 km，宽8～15 km。韧性剪切带内岩石韧性变形明显，面理发育，其方向近EW向，区内岩石按照韧性变形程度可分为3个构造层次，前长城系中深变质岩与区内金成矿关系密切（陈柏林等，2002，2007）。韧性剪切带及深大断裂是区域上良好的赋矿构造，控制着区域各类地质体及矿床（点）的展布，具有重要的成矿意义（丁书宏，2021）。小西弓、金庙沟（井）和前红泉等多个金矿床与韧性剪切带关系密切（图1b），该韧性剪切带是区域上金矿床成矿有利部位，找矿前景较大。

2 矿床地质特征

2.1 矿区地质

前红泉金矿区赋矿地层为长城纪古硐井群（ChG），根据岩性组合特征和空间展布特征将其分为两个岩组，并进一步将古硐井群一岩组细分为上、下两段。古硐井群一岩组下段（ChG11）分布于勘查区北侧，岩性主要有二云石英片岩、石英岩等，与北侧的中元古代片麻状花岗岩为断层接触关系；古硐井群一岩组上段（ChG12）在矿区大面积出露，是主要的含金层位，岩性组合为千枚岩、千枚状板岩、粉砂质板岩、砂质板岩夹少量长英质千糜岩、石英岩透镜体等，与上段为断层接触；古硐井群二岩组（ChG2）小面积分布于矿区南侧，岩性以条带状大理岩、角砾状大理岩为主，与古硐井群一岩组上段亦为断层接触。区内侵入岩主要有中元古代片麻状花岗岩、二叠纪花岗闪长岩、三叠纪二长花岗岩和斑状花岗闪长岩等，还见有花岗闪长岩岩脉、石英闪长岩脉、石英闪长玢岩脉、辉长岩脉等各类脉岩，花岗岩脉与区内金成矿关系最为密切（丁书宏，2021）。

研究区内发育NWW向韧性剪切带和脆性断层，韧性剪切带是区内主要的控矿构造（图2）。区内岩石中可见“S-C”组构、不对称旋转碎斑系（图3a、图3b）、糜棱岩化花岗闪长岩（图3c）、不对称褶皱（图3d）、膝折构造（图3e）等宏观韧性变形特征及云母鱼（图4a、图4b）、石英核幔构造（图4c）、绕晶及拖尾构造（图4d）等微观韧性变形特征，“σ”型不对称旋转斑、云母鱼、绕晶构造等特征均指示该韧性剪切带具右行剪切特征。此外，区内二叠纪花岗闪长岩糜棱岩化明显，暗色矿物定向排列（图3c），千枚状板岩型金矿石韧性变形特征较为明显（图3f），镜下也可见大量交织定向排列的细小绢云母，构成明显的显微褶皱构造。

图2 前红泉金矿地质简图Fig. 2 Geological diagram of the Qianhongquan gold deposit

图3 前红泉金矿野外宏观及金矿石特征Fig. 3 Field macroscopic and gold ore characteristics of the Qianhongquan gold deposit

图4 前红泉金矿金矿石显微镜下特征图Fig. 4 Microscopic characteristics of gold ore in the Qianhongquan gold deposit

2.2 矿体地质

前红泉金矿化带断续出露约为14 km，宽度为10～50 m，整体受韧性剪切带控制，总体展布方向近110°，Ⅱ矿段局部呈“Z”字型展布。根据矿体空间展布特征，将前红泉金矿自西向东、由北往南划分为3个矿段。矿体从走向上来看，Ⅰ、Ⅱ矿段矿体南倾，倾角为65°～86°；Ⅲ矿段矿体产状变化复杂，存在局部翻转和褶曲现象，在212勘查线以西，矿体总体向南倾斜，倾角为52°～85°，212勘查线以东，矿体总体向北倾斜，倾角40°～88°。矿体从倾向上来看，整体呈波状陡倾，局部可见陡缓相间变化特征（图2）。截至2022年12月，区内圈定金矿体108条，矿体长为27～876 m，厚度为0.81～6.34 m，控制斜深一般为50～270 m。矿化富集地段岩石韧性变形特征较为明显，千枚状板岩、千枚岩层间褶皱发育（图3f），岩石韧性变形强弱与金矿化富集程度关系密切。

（1）AuⅢ-20矿体（图5）为Ⅲ矿段主要矿体，矿体呈似层状分布于韧性剪切带内，长为569 m，最大控制斜深为270 m，单工程见矿厚度为0.83～4.21 m，平均厚度1.84 m，Au单工程品位为2.34～21.63 g/t，矿体Au平均品位为3.14 g/t。矿体产状为345°～63°∠75°～85°，顶底板围岩均为千枚状板岩，品位变化系数为68.95%，厚度变化系数为59.44%。

（2）AuⅢ-40矿体为Ⅲ矿段主要矿体，呈似层状分布于韧性剪切带内，长为580 m，最大控制斜深为460 m，单工程见矿厚度为0.82～7.81 m，平均厚度为2.11 m，Au单工程品位为2.52～12.38 g/t，矿体Au平均品位为4.56 g/t。矿体产状为15°～350°∠64°～86°，顶底板围岩均为千枚状板岩，品位变化系数为86.49%，厚度变化系数为85.25%。

2.3 矿化蚀变

围岩蚀变在韧性剪切带控制的金矿化带及其附近表现极为强烈，矿化富集地段蚀变特征明显，主要有硅化、毒砂化、绢云母化、绿泥石化、黄铁矿化、碳酸盐化等，上述蚀变多与区内金矿化关系密切，主要表现为：①毒砂化是区内的重要找矿标志，与金矿化呈正相关关系。野外通过手持式XRF矿石分析仪可现场测定千枚岩中的As含量，若其含量超过1 000×10—6则岩石含矿概率较大，超过3 000×10—6者多为工业品位金矿石。②硅化与金矿化关系最为密切，表现为3种形式：第一种在弱蚀变金矿石中，石英以硅质团块或硅化石英细脉分布于蚀变岩中（图3g）；第二种在中等蚀变金矿石中，石英多呈条带状穿插分布于蚀变岩中，局部可见多期硅质热液交代特征（图3h）；第三种在强蚀变金矿石中，硅质热液已全部交代原岩矿物成分（图3i）；区内交代成因石英脉的数量或硅化交代原岩强度与金矿石品位有明显的正相关关系。③黄铁矿化：区内千枚岩（千枚状板岩）中黄铁矿主要有两种存在形式，其一沿千枚理分布的片状、薄膜状黄铁矿（图3j），二是后期热液交代蚀变形成的浸染状黄铁矿（图3k），后者与区内金矿化关系密切。④绢云母化分布范围广，在千枚岩、千枚状板岩中均可见到，在矿化密集区表现为绢云母颗粒较大、数量增多且定向分布（图3j、图4a），常与硅化、绿泥石化相伴。

2.4 矿石质量

矿石自然类型主要为蚀变岩型金矿石，其以千枚状板岩、千枚岩为主。矿石结构简单，多为鳞片粒状变晶结构，少见隐晶质结构、假象结构等；矿石构造主要有千枚状构造、蜂窝状构造、网脉浸染状构造等（丁书宏，2021）。金矿石中含金矿物主要为自然金（图3l），其次是金银矿（图4g）和银金矿（图4g、图4i）；金属矿物主要有磁黄铁矿（图4e）、黄铁矿（图4f）、毒砂（图4f、图4i），还可见有少量黄铜矿、铜蓝、辉铜矿、毒砂、褐铁矿等；非金属矿物主要为长石、石英、绢云母、绿泥石、方解石等。镜下多见独立分布的自然金（图4h），尚未见黄铁矿中的包裹金。

3 矿床发现和勘查过程

为加强重要成矿区带关键地质矿产问题研究，评价区域矿产资源潜力，甘肃省自然资源厅在2017年决定实施一批基础地质调查项目。甘肃省地质矿产勘查开发局第四地质矿产勘查院在分析区域成矿地质背景的基础上提出，前红泉一带前长城系地层广泛分布，岩浆活动频繁，不同期次构造相互叠加，区域上已发现了多个受韧性剪切带控制的金矿床（点），前红泉地区位于小西弓韧性剪切带的东延部分，金矿找矿潜力较大，有必要开展基础调查工作。

2017年，通过1∶50 000水系沉积物测量在老君庙一带圈定AS-3综合异常（图6），该异常呈不规则状，长轴方向与区内发育的韧性剪切带展布方向基本一致，异常面积约为58 km2，元素组合主要为Au、As、Sb、W、Mo等，各元素之间套合较好，主成矿元素具有三级浓度分带（陈世明等，2022）。对该异常开展查证时，在1∶50 000化探Au峰值点处（117.1×10—9）首先发现了前红泉金矿点（即现Ⅰ矿段和Ⅱ矿段局部地段，图2），通过槽探工程在地表圈定金矿体6条，矿体呈似层状、脉状，长为100～770 m，厚度为0.81～4.13 m，Au品位为1.00～4.91 g/t。

图6 前红泉一带AS-3综合异常剖析图Fig. 6 Comprehensive anomaly analysis chart of AS-3 of the Qianhongquan area

2019年，在前红泉金矿点东侧继续开展查证工作，采用1∶10 000地化剖面测量、1∶10 000岩屑测量、1∶2 000地化剖面测量、1∶10 000地质填图、槽探等进行重点查证，在地表圈定金矿体7条，长为80～1 200 m，厚度为0.80～4.50 m，Au品位为0.83～4.15 g/t。新发现了老君庙金矿点，即现为前红泉金矿Ⅲ矿段西段（图2）。2020年，通过分析认为从前红泉金矿点至老君庙金矿点，地势西北高东南低，已发现的前红泉金矿点和老君庙金矿点均与韧性剪切带关系密切，且AS-3综合异常内3个化探异常浓集中心连线和区域韧性剪切带方向（110°）几乎一致，推断该异常东部仍有较大找矿潜力；在东段（图2）继续开展1∶10 000岩屑测量，并圈定了多处Au高值异常。通过槽探揭露，在前红泉金矿Ⅲ矿段东段圈定金矿体7条，矿体呈层状、似层状、透镜状，长为190～1 240 m，厚度为0.83～7.56 m，Au品位为1.12～5.40 g/t。

在勘查过程中，部分钻孔结果显示金矿体深部较地表有厚度变大、品位增高之趋势。同时在Ⅱ矿段2条金矿化带，并非与Ⅰ、Ⅲ矿段平行分布，而是由后期褶皱构造导致局部呈“Z”字型分布。这一认识通过地质填图和槽探工程得以印证，该金矿化带并未尖灭，而是继续向南东延伸，掩入第四系覆盖层之下。2022年，重点对Ⅲ矿段开展解剖，局部金矿体品位自地表向深部明显增高（图5），截至2022年12月，初步估算金推断资源量为15.3 t，矿床Au平均品位为4.81 g/t，矿床规模达中型。

4 找矿方向及勘查启示

4.1 找矿方向

（1）甘肃北山南带巨型韧性剪切带是区域上重要的金矿富集带，已发现多个韧性剪切带型金矿或与韧性剪切带有关的金矿床，以小西弓金矿、新（老）金厂金矿、金庙沟（井）金矿等为典型代表。但是，近20年来该区韧性剪切带型金矿的研究和找矿勘查工作陷入沉寂，前红泉金矿的发现为该项研究工作注入了活力，引起地质工作者关注。北山南带韧性剪切带为三叠纪韧性剪切带（丁书宏，2021），其自西至东截切了不同类型地质体，韧性剪切带内含金岩性有敦煌岩群二云石英片岩、古硐井群千枚岩、铅炉子沟群绢云千枚岩和变安山岩及华力西期—印支期中酸性侵入岩等，表明韧性剪切带内金矿成矿对岩性没有选择性，各类岩石均可作为赋矿岩石，区域找矿前景巨大。应加强甘肃北山南带韧性剪切带与金矿成矿关系的研究，已有矿床深部和外围是重要的找矿空间。近年来，甘肃省组织实施的1∶50 000矿产地质调查已基本覆盖北山基岩区，同步开展了1∶50 000化探工作，圈定的以Au为主的各类综合异常应是下一步查证的重点区域。

（2）前红泉金矿区内1∶10 000化探工作圈定了以金为主的综合异常9处（图2）。在AR-1、AR-5、AR-7、AR-8、AR-9综合异常内已圈定多条金矿体，矿体与异常对应性良好；AR-2综合异常内发现了Au、Cu、Co矿化信息（赵吉昌等，2021a；陈世明等，2022）；AR-3、AR-4、AR-6综合异常由于地表覆盖较厚，尚未发现较好金矿化信息，但上述异常从元素组合、空间展布等特征与AR-7、AR-8、AR-9综合异常极为相似，应加强对上述3个综合异常的查证力度。AR-9综合异常南侧向东掩入第四系覆盖区，建议开展浅钻地球化学测量（或剖面）工作，替代传统的化探工作手段，圈定异常或发现矿体，力争在（浅）覆盖区取得找矿新突破。此外，勘查区内可见有较多的酸性和基性岩脉，在AR-2综合异常内辉长岩脉中已发现了热液型Au、Cu、Co矿化体，应对区内各类岩浆岩开展相关研究，寻找除韧性剪切带以外潜在致矿岩体或岩脉附近有利的容矿空间，探讨区内是否存在第二找矿空间，开展综合勘查评价工作。

（3）前红泉金矿化带长约为14 km，宽为10～50 m，其规模在北山地区较为罕见。区内圈定矿体数量超百条，但矿体控制斜深多为50～270 m，仅Ⅲ矿段个别矿体控制斜深在300 m以上，探获金推断资源量已接近大型规模，具有寻找大型以上与韧性剪切带有关金矿的潜力。就现有工作而言，Ⅲ矿段矿体整体工程控制程度较高，Ⅰ矿段和Ⅱ矿段深部钻孔控制程度较低，下一步应加强Ⅰ矿段矿体转弯部位矿化富集规律研究，对地表及浅部见矿较好的Ⅰ矿段东段和Ⅱ矿段东段提高深部钻孔控制程度，扩大矿床规模；对Ⅲ矿段矿体500～1 000 m深度进行验证，初步查明矿体在深部延伸、产状、厚度、品位等变化情况，分析找矿远景，也为后续在Ⅰ、Ⅱ矿段系统开展工作奠定基础。

4.2 勘查启示

（1）前红泉金矿是在1∶50 000矿调工作的基础上通过大比例尺化探手段逐步发现的。该矿床的发现证实1∶50 000水系沉积物测量是该区最有效的找矿手段，Au高值异常可直接指示矿体的赋存部位，低弱异常也具有较好的找矿潜力，后续勘查工作中不但要重视“高、大、全”异常，更不能忽视对“低、弱、缓”异常的查证力度。1∶10 000岩屑测量在矿床发现过程中起到了重要作用，不仅使1∶50 000化探异常得到重现和浓缩，还能在地表快速锁定找矿靶区，直接指示矿化富集地段。因此，1∶50 000化探异常在查证过程中不仅仅要依靠综合剖面测量等手段，大比例尺化探扫面工作能够加快找矿进程。

（2）甘肃北山地区推荐的水系沉积物测量和土壤测量采样粒级均为—4～+20目。前红泉金矿勘查过程中采用构造裂隙地球化学方法，按照100 m×40 m网度直接在地表采集块径为2～20 mm的5～8块基岩风化碎屑组合为一个样品，采样介质包括基岩风化碎块（岩屑）、断裂构造岩屑、矿化蚀变岩屑、断层角砾（泥）等，在断层破碎带、节理裂隙处、矿化蚀变带、岩性界面及石英脉等处加密取样（赵吉昌等，2021b；雷自强等，2022），取得了良好效果。前红泉金矿区1∶10 000化探工作证实，北山干旱荒漠戈壁残山区等特殊地球化学景观区在地表直接采集基岩风化碎屑是更高效、直接的化探方法，岩屑测量可作为土壤测量的有效补充。

（3）北山地区金矿点近百个，但有规模的金矿床寥寥可数，大部分中、小型金矿床的勘查深度多在300 m以浅，勘查程度较低，仅小西弓金矿和460金矿最大勘查深度约500 m。前红泉金矿个别矿体目前已控制斜深730 m，自浅部向深部表现出局部厚度增大、品位增高趋势，500 m以下显示了良好的找矿前景。因此，北山地区诸多金矿未取得找矿突破的原因中应充分考虑勘查深度的因素。

（4）前红泉金矿能够取得快速突破的一个重要原因就是大额资金的投入，甘肃省财政在7个年度的矿调、普查工作中累计投入资金超过6 000万元，为前红泉金矿的发现和勘查提供了资金保障。面对复杂的国际局势和中国矿产资源的严峻形势（陈毓川等，2020），自然资源部正在组织实施新一轮找矿突破战略行动，尤其突出紧缺战略性矿产资源。中国亟需强化公益性、基础性、战略性基础地质调查工作，加大战略性矿产找矿勘查力度，保障国家能源资源安全。

致谢：甘肃省地质矿产勘查开发局第四地质矿产勘查院康维良、杜红伟、魏万疆、赵青虎、郭峰、张增馨、雷自强等人一起参与了该矿床的发现和勘查过程；业内同仁对前红泉金矿普查项目的顺利实施给予了诸多建设性意见和建议，在此一并表示感谢！