張家嘉，顧大年，杜東旭

(安徽省勘查技術(shù)院，安徽 合肥 230031)

0 引言

五河地區(qū)位于郯廬斷裂帶與蚌埠隆起的交匯部位，成礦地質(zhì)條件優(yōu)越。該區(qū)大部分被第四系覆蓋，開(kāi)展基礎(chǔ)地質(zhì)工作的難度大，對(duì)以往發(fā)現(xiàn)的3個(gè)小型金礦床(長(zhǎng)淮金礦、大鞏山金礦和西坂金礦)研究程度不夠，關(guān)于該區(qū)金礦床的控礦因素及成礦流體的來(lái)源尚有爭(zhēng)議。桑寶梁等[1]認(rèn)為金礦化與本區(qū)綠巖帶和變質(zhì)中基性巖有著密切的關(guān)系；董法先等[2]根據(jù)長(zhǎng)淮金礦包裹體成分的H-O同位素研究認(rèn)為五河地區(qū)成礦流體與花崗質(zhì)有關(guān)；邱瑞龍等[3]研究了蚌埠地區(qū)花崗巖類的稀土元素和微量元素配分特征、成礦元素組合等，認(rèn)為金多金屬礦化與同熔型花崗巖類及同源花崗質(zhì)脈巖具有親緣關(guān)系。近年來(lái)，五河地區(qū)金礦勘查取得較大突破，先后發(fā)現(xiàn)了河口中型金礦、天井湖小型金礦和方庵小型金礦。本文通過(guò)闡述該區(qū)隱伏巖體的物探異常特征、巖漿巖與金礦床的空間關(guān)系、成礦流體同位素特征以及郯廬斷裂帶對(duì)金礦床的控制作用，初步探討了深部巖漿和構(gòu)造對(duì)金礦床的控制作用，明確了該區(qū)的找礦方向，為下一步礦產(chǎn)勘查提供了理論依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

五河地區(qū)位于安徽省蚌埠市東部，皖東北淮河中下游，橫跨淮河兩岸，為平原及低丘地貌。該區(qū)處于華北陸塊東南緣與秦嶺—大別造山帶的交匯部位(圖1)[4]，郯廬斷裂帶從該區(qū)中部呈近南北向穿過(guò)，西側(cè)為徐淮地塊蚌埠隆起，東側(cè)為大別構(gòu)造帶張八嶺構(gòu)造亞帶[5]。

五河地區(qū)位于華北地層區(qū)南緣，主要地層包括前青白口紀(jì)變質(zhì)基底、青白口紀(jì)至二疊紀(jì)沉積蓋層和白堊紀(jì)以來(lái)的陸相盆地沉積，第四系松散堆積廣泛分布，厚度120～160 m。近EW向的蚌埠隆起帶與NNE向的郯廬斷裂帶構(gòu)成了該區(qū)基本構(gòu)造格架，兩者也控制著該區(qū)巖漿巖與礦床點(diǎn)的空間分布(圖2)[2]。

圖1 皖北構(gòu)造綱要圖[4] Fig.1 Structure outline map of Western Anhui Province[4]

蚌埠—鳳陽(yáng)—五河地區(qū)巖漿活動(dòng)頻繁，巖石類型多樣，較早的巖漿活動(dòng)產(chǎn)物為新太古代蚌埠期造山運(yùn)動(dòng)期間由區(qū)域性混合巖化、花崗巖化和重熔巖漿作用形成的混合花崗巖體，并伴有偉晶巖脈和花崗巖脈大量產(chǎn)出，受蚌埠旋回EW向褶皺控制，主要巖性為蚌埠混合花崗巖。燕山晚期NE向斷裂導(dǎo)致區(qū)內(nèi)中酸性小巖體侵入，多為不足1 km2的中酸性淺成巖體，受NNE向斷裂控制并伴有超基性-中性脈巖出現(xiàn)。喜山期的次火山巖體侵入郯廬斷裂帶內(nèi)。五河地區(qū)出露新太古代蚌埠期莊子里巖體和燕山期女山巖體、山張家?guī)r墻及各類脈巖[6]。

巖體名稱：①荊山；②涂山；③陶山；④曹山；⑤淮光；⑥錐子山；⑦西蘆山；⑧東廬山；⑨老山；⑩九華山；礦床名稱：1.焦大郢鐵礦；2.城隍廟鐵礦；3.馬頭城鐵礦；4.施湖李鐵礦；5.東魯山鐵礦；6.大王府鉛鋅礦；7.江山鉛鋅礦；8.中家山鉛鋅礦；9.毛山金礦；10.峰山李鐵礦；11.大鞏山金礦；12.西坂金礦；13.河口金礦；14.長(zhǎng)淮金礦；15.方庵金礦；16.天井湖金礦圖2 蚌埠—五河地區(qū)巖體、礦床分布[2]Fig.2 Distribution of rock masses and deposits in Bengbu-Wuhe area[2]

2 巖漿巖成巖時(shí)代

2.1 巖體年齡

(1)古元古代蚌埠期的代表性巖體為磨盤山巖體和莊子里巖體。楊德彬?qū)ηf子里巖體進(jìn)行鋯石LA-ICP-MS U-Pb定年的結(jié)果為(2 104±20) Ma[7]；郭素淑等對(duì)磨盤山巖體進(jìn)行鋯石SHRIMP U-Pb定年的結(jié)果為(2 058±8) Ma[8]。

(2)中生代燕山早期的代表性巖體為荊山巖體和涂山巖體。徐文良等[9]對(duì)荊山巖體進(jìn)行鋯石SHRIMP U-Pb定年的結(jié)果為(160.2±1.3) Ma；王水炯[10]對(duì)荊山巖體進(jìn)行鋯石SHRIMP U-Pb定年的結(jié)果為(164.9±2.4) Ma；徐祥等[11]對(duì)荊山巖體進(jìn)行黑云母40Ar/39Ar定年的結(jié)果為(162.8±0.3) Ma。

(3)中生代燕山晚期巖體的形成時(shí)間可以劃分為兩個(gè)階段。第一階段為130 Ma左右，主要有女山、西蘆山、老山、淮光等巖體；第二階段為120～110 Ma，主要有曹山、錐子山、長(zhǎng)淮衛(wèi)等巖體[3]。

2.2 脈巖年齡

五河地區(qū)基性、超基性和中酸性脈巖非常發(fā)育。在大鞏山一帶廣泛發(fā)育中酸性脈巖，此外在五河地區(qū)各金礦床中也常見(jiàn)中酸性脈巖，以NNE向最為發(fā)育。中酸性脈巖一般是燕山晚期產(chǎn)物?；悦}巖以煌斑巖為主，在長(zhǎng)淮金礦、西坂金礦、天井湖金礦及河口金礦的鉆孔中均常見(jiàn)[12]?；桶邘r呈NNE向分布，有綠泥石化、碳酸鹽化、黃鐵礦化3種類型。李加好等[13]測(cè)定的西堌堆地區(qū)煌斑脈巖鋯石U-Pb年齡為(156.1±8.2)Ma，在誤差范圍內(nèi)與荊山巖體的成巖時(shí)代相近；徐祥等[11]測(cè)定的荊山巖體煌斑巖脈黑云母40Ar/39Ar年齡為(134.6±0.1) Ma，與女山巖體成巖時(shí)代相近。從形成時(shí)間上來(lái)看煌斑巖至少有兩期，其侵入時(shí)代應(yīng)早于成礦時(shí)代。在河口金礦的鉆孔中可見(jiàn)基性脈巖切穿西堌堆巖組的變質(zhì)巖，局部地段可見(jiàn)切過(guò)中酸性脈體(圖3(a))，煌斑巖中發(fā)育花崗巖包體(圖3(b))，推斷基性脈巖的形成時(shí)間晚于中酸性脈體。

(a)煌斑巖切割花崗巖 (b)煌斑巖中見(jiàn)花崗巖包體圖3 河口金礦ZK2014鉆孔煌斑巖與花崗巖巖心照片F(xiàn)ig.3 Core photos of the lamprophyre and granite of ZK2014 drilling in Hekou gold deposit

3 脈巖的成礦作用

河口金礦中可見(jiàn)兩種石英細(xì)脈切割蝕變煌斑巖，一種為不含硫化物的石英脈(圖4(a)、圖4(b))，另一種為含黃鐵礦的石英脈(圖4(c)、圖4(d))；在河口金礦和天井湖金礦鉆孔中的礦體頂?shù)装甯浇谢桶邘r的存在(圖4(e)、圖4(f))，說(shuō)明至少有一期煌斑巖的形成早于成礦期。

本文根據(jù)鉆孔資料對(duì)脈巖的含金性進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，樣品共計(jì)181件，統(tǒng)計(jì)方法采用逐步迭代剔除平均值的方法，加上3倍標(biāo)準(zhǔn)離差的高值含量后求取元素平均值，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表1。

花崗閃長(zhǎng)斑巖中的Au含量達(dá)12.64×10-9，在全區(qū)各地質(zhì)單元中最高；花崗斑巖中的Au含量達(dá)8.48×10-9，僅次于花崗閃長(zhǎng)斑巖；鉀長(zhǎng)花崗巖主要分布在ZK701鉆孔中(即山張家?guī)r墻)，厚度106.19 m，Au含量在全區(qū)脈巖中僅高于煌斑巖，但其Cu含量為全區(qū)各地質(zhì)單元中最高，對(duì)ZK701鉆孔中的鉀長(zhǎng)花崗巖進(jìn)行化學(xué)樣分析，發(fā)現(xiàn)Cu礦化較為普遍，含量多為0.1%～0.2%，是銅多金屬成礦的有利巖體，可以提供大量熱液，促進(jìn)西堌堆巖組中Au元素的遷移富集，是朱頂—山張家成礦帶形成金礦的重要控制條件之一。

野外觀察發(fā)現(xiàn)大鞏山一帶發(fā)育有大量花崗質(zhì)脈巖，石英大脈常產(chǎn)于花崗質(zhì)脈巖旁邊，其空間展布方向大體相似。而本區(qū)金礦化大多直接疊加于石英大脈之上，反映了金礦化與花崗巖類在空間上存在著一定的聯(lián)系。據(jù)此推斷花崗巖類是本區(qū)金礦成礦的有利巖體。

(a)不含硫化物的石英脈穿插煌斑巖 (b)不含硫化物的石英脈穿插綠泥石化的煌斑巖

表1 五河地區(qū)鉆孔中脈巖金元素豐度統(tǒng)計(jì)Tab.1 Statistics of gold element abundance in vein rocks of the drillings in Wuhe area

4 重磁異常特征及推斷解釋

4.1 重力異常

高精度重磁測(cè)量在劃分不同地質(zhì)體界面、區(qū)域構(gòu)造及推斷隱伏巖體方面具有較好的效果。五河地區(qū)地層以朱頂—石門山斷裂(F2)為界，以東為古沛盆地，盆地沉積厚度>5 000 m[11]，出露白堊系紅層；以西為太古宙五河巖群。根據(jù)重、磁、電綜合異常并結(jié)合區(qū)域地質(zhì)概況，推斷該區(qū)的斷裂系統(tǒng)(圖5)西部地層以F6斷裂為界，以北完全被第四系覆蓋，覆蓋層厚度120～160 m，以南為半出露區(qū)，覆蓋層厚度<10 m。

根據(jù)五河地區(qū)巖石物性資料，白堊系紅層平均密度2 470 kg/m3，而太古宙五河巖群平均密度2 780 kg/m3，2套地層有明顯的密度差異[14]。五河地區(qū)布格重力異常圖上顯示東側(cè)的布格重力場(chǎng)值高于西側(cè)(圖5)。

圖5 五河地區(qū)布格重力異常圖Fig.5 Bouguer gravity anomaly map of Wuhe area

為解釋這一反?，F(xiàn)象，本文對(duì)布格重力異常進(jìn)行了精細(xì)處理，采用不同的搜索半徑求取布格重力異常垂向二階導(dǎo)數(shù)。重力異常垂向二階導(dǎo)數(shù)對(duì)局部重力異常有較好的突出作用，能夠更清楚地突出剩余重力異常中的局部重力高或重力低，揭示剩余重力異常中一些被掩蓋的局部異常信息(圖6)。

從布格重力異常二階導(dǎo)數(shù)等值線平面圖(圖6)可發(fā)現(xiàn)該區(qū)存在一系列重力低值帶，沿朱頂—石門山斷裂分布4個(gè)近SN向重力低，推測(cè)由朱頂—石門山深大斷裂形成的地層凹陷引起。通過(guò)穿過(guò)該斷裂的NW—SE向可控源電法剖面可知，近朱頂—石門山斷裂處的白堊系沉積明顯比西部更厚。

在新生代，古沛盆地的大規(guī)模次火山巖侵入受NW向斷裂控制，與西部3個(gè)NW向重力低值帶Y3、Y4和Y5相對(duì)應(yīng)。這些次火山巖在磁異常圖上反映更明顯，表現(xiàn)為NW向的串珠狀異常帶(圖7)。

區(qū)內(nèi)出露燕山期女山巖體(Y1)和蚌埠期莊子里巖體(Y2，又稱玉皇山巖體)，出露面積分別為3.5 km2和2 km2，主要巖性為鉀長(zhǎng)花崗巖。根據(jù)西坂金礦周圍揭露的施工鉆孔及地表出露的脈巖，推測(cè)在山張家一帶沿朱頂—石門山斷裂東側(cè)有一條沿NNE向展布的巖墻，即前文所述ZK701鉆孔中厚106.19 m的鉀長(zhǎng)花崗巖。

女山巖體和莊子里巖體圍巖均為太古宙五河巖群的高密度地層。利用已知地質(zhì)信息及大比例尺重磁數(shù)據(jù)對(duì)五河地區(qū)進(jìn)行三維重磁場(chǎng)反演，得出女山巖體和莊子里巖體在三維重力異常中顯示為負(fù)值區(qū)。提取區(qū)內(nèi)類似區(qū)域，推測(cè)區(qū)內(nèi)隱伏巖體位置在Y6—Y11區(qū)域。

4.2 磁異常特征及推斷解釋

該區(qū)以F2、F3斷裂為界可劃分為3個(gè)特征不同的磁場(chǎng)區(qū)：F3斷裂以東的高磁背景異常區(qū)、中部大鞏山東—朱頂—楊庵子低緩磁場(chǎng)區(qū)(F2—F3斷裂之間)、西部榮渡—團(tuán)山李低磁背景高磁異常區(qū)(圖7)。

圖7 五河地區(qū)地磁化極ΔT異常(附斷裂體系)Fig.7 ΔT anomaly map of geomagnetic poles in Wuhe area (with fault system)

東部高磁背景異常區(qū)在高磁背景上疊加了NW向展布的7條平行排列的串珠狀異常帶，根據(jù)地表出露的安山巖推測(cè)該區(qū)存在火山沉積巖，NW向的串珠狀異常帶是次火山巖的反映。

中部低緩磁場(chǎng)區(qū)部分落入重力場(chǎng)低值區(qū)，即沿朱頂—石門山斷裂分布4個(gè)近SN向重力低區(qū)，這一磁場(chǎng)特征不同于西部劇烈升降的條帶狀異常區(qū)，兩種磁場(chǎng)特征反映的是地下不同磁性的地質(zhì)體，該地段的低緩負(fù)磁場(chǎng)應(yīng)是五河巖群之上覆蓋有較厚的白堊系和第四系蓋層所致，這與重力異常的推斷解釋具有一致性。

西部低磁背景高磁異常區(qū)，在負(fù)磁場(chǎng)背景上疊加了NNE和NE向的強(qiáng)磁帶狀異常。綜合分析負(fù)磁場(chǎng)背景場(chǎng)與五河地區(qū)重力場(chǎng)值降低的現(xiàn)象，本文認(rèn)為在太古宙地層下存在低密度和弱磁性的中酸性巖漿房。F12斷裂以北的高磁異常區(qū)其上疊加有4條NE向的異常帶，中間被磁場(chǎng)低值帶所分割，整個(gè)磁場(chǎng)向NE向撒開(kāi)，向SW向收縮。以長(zhǎng)淮金礦為中心的NE向條帶狀高磁異常區(qū)集中反映了近EW向的蚌埠隆起在朱頂—石門山斷裂和五河—紅心鋪斷裂之間被牽引擠壓形成的NE向復(fù)背斜的形態(tài)，該異常區(qū)內(nèi)NE和NNE向局部異常較多，榮渡—方庵—楊庵子一帶為磁異常相對(duì)低值區(qū)，表明次級(jí)斷裂非常發(fā)育，目前僅該區(qū)就發(fā)現(xiàn)了4個(gè)中小型金礦床。F12—F7斷裂之間的低緩正負(fù)磁異常區(qū)排列雜亂，推測(cè)是由于NE向斷裂中暗色礦物增多、磁性變強(qiáng)所致。大鞏山—女山的正磁異常區(qū)形態(tài)不規(guī)律，個(gè)別磁異常強(qiáng)度大、梯度陡，局部強(qiáng)磁異常與已出露的蛇紋巖分布區(qū)相吻合,推測(cè)應(yīng)是沿?cái)嗔褬?gòu)造侵入的基性或超基性巖的反映。女山以南的磁異常區(qū)總體與莊子里巖體及其花崗巖體吻合，推測(cè)高磁異常為含磁性的老地層，低磁異常為花崗巖體的反映，區(qū)內(nèi)兩處已知的巖體物探表現(xiàn)出重低磁低的特點(diǎn)。

從該區(qū)金礦床空間分布看，絕大部分金礦床(點(diǎn))位于已知巖體或推測(cè)隱伏巖體的邊緣。隱伏巖體在磁異常圖上大部分表現(xiàn)為低磁異常區(qū)，但在Y6、Y7及Y8的NW側(cè)表現(xiàn)為高磁背景疊加低緩磁異常區(qū)，如前文所述可能是巖漿熱液沿次級(jí)斷裂侵入，巖漿中所含的硫化物在一定的物理化學(xué)條件下沉淀富集成礦，這很好地解釋了為何在該區(qū)10 km2的范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)了多處中小型金礦床。

5 深部巖漿巖、構(gòu)造及金礦床之間的關(guān)系

郯廬斷裂帶在早白堊世至古近紀(jì)進(jìn)入拉張期，沿主干斷裂周圍形成了一系列斷陷盆地，在此期間巖漿活動(dòng)頻繁，巖漿侵入基底地層，部分巖體出露地表?；◢弾r開(kāi)始侵入的時(shí)間可能為(124.2±6.2) Ma，這也是郯廬斷裂作用拉張期活動(dòng)的時(shí)間[15]，陳宣華等[16]根據(jù)鉀長(zhǎng)石40Ar/39Ar方法測(cè)定的肥東橋頭集花崗巖體年齡為(102.9±3.5) Ma，反映了郯廬斷裂帶平移運(yùn)動(dòng)的就位時(shí)間。而蚌埠隆起及其次級(jí)構(gòu)造位于郯廬斷裂帶以西，為近EW向的構(gòu)造，在郯廬斷裂帶的左行平移運(yùn)動(dòng)時(shí)期構(gòu)造方向逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)镹E向和NNE向。

從區(qū)域上看，蚌埠隆起帶和郯廬斷裂帶控制了五河地區(qū)巖漿巖的產(chǎn)出形態(tài)和礦床點(diǎn)的空間分布(圖2)。五河地區(qū)南部的女山巖體和莊子里巖體走向呈NEE向，至大鞏山一帶出露的脈巖走向多呈NE向，再往北鉆孔中的脈巖走向呈NNE向，巖漿巖走向的變化反映了郯廬斷裂的左行平移作用。郯廬主干斷裂之間發(fā)育了一系列的次級(jí)斷裂，走向以NE向和NNE向?yàn)橹?，這些次級(jí)斷裂是重要的容礦構(gòu)造，五河地區(qū)發(fā)現(xiàn)的金礦床多為構(gòu)造控礦，斷裂構(gòu)造走向40°～65°，傾向南東；容礦構(gòu)造具有雁行排列的特征，河口金礦—長(zhǎng)淮金礦—方庵金礦(東區(qū))為同一組構(gòu)造控礦，天井湖金礦和方庵金礦(西區(qū))為另一組構(gòu)造控礦，這些構(gòu)造呈弧形并凸向SE，推測(cè)受郯廬斷裂帶左行壓扭應(yīng)力作用而形成。

此外，前人對(duì)長(zhǎng)淮金礦、西坂金礦、大鞏山金礦、河口金礦等五河地區(qū)金礦的成礦流體進(jìn)行了H-O同位素研究[1-3,17-20]。測(cè)試結(jié)果具有一致性，不同礦區(qū)的樣品點(diǎn)投圖比較集中，說(shuō)明區(qū)內(nèi)礦床具有相似的成礦流體。本文綜合上述研究成果編制δ18O-δD關(guān)系圖(圖8)，結(jié)果顯示大部分樣品點(diǎn)落在了巖漿水的范圍內(nèi)，少數(shù)樣品落在變質(zhì)水的范圍內(nèi)，表明成礦流體主要來(lái)源于巖漿水，部分來(lái)自變質(zhì)水。

圖8 五河地區(qū)成礦流體δ18O-δD關(guān)系[19-20]Fig.8 δ18O-δD plot of ore-forming fluids in Wuhe area[19-20]

6 結(jié)論

(1)五河地區(qū)存在中酸性的隱伏巖體，已知巖體及推測(cè)巖體與金礦床在空間上具有關(guān)聯(lián)性，大部分礦床或礦點(diǎn)位于巖體邊緣。

(2)H-O同位素研究表明巖漿作用引起了中深變質(zhì)巖系的活化，兩者混合后形成的混合流體沿著一系列的NNE—NE向次級(jí)斷裂侵入，為金礦的運(yùn)移和富集提供了重要熱源，含礦流體沿次級(jí)斷裂運(yùn)移、富集、成礦。該區(qū)下一步找礦方向是尋找中酸性隱伏巖體周邊的NNE—NE向次級(jí)斷裂。