甘肃省天水市柴家庄金矿
该矿床由原甘肃省地矿局第一地质队第二支队于1990年6月1 ∶ 5万区域调查时发现，普查评价由甘肃省地矿局第一地质队第七支队于191 ~ 1994年6月承担。2003年，甘肃省第一勘探院进行了新一轮调查，获得了丰富的资料。
1成矿地质背景
柴家庄金矿位于西秦岭造山带和北秦岭加里东褶皱带。北秦岭褶皱带是在华北地块基础上形成的一个复式褶皱带，其形成于元古宙，加里东早期接受海相火山-碎屑沉积，加里东晚期褶皱造山，在华力西期和印支-燕山期经历了强烈的改造(霍等，1995)。
区内出露地层包括古元古代秦岭群、下古生界李梓源群、泥盆系和白垩系。其中，以李梓源群基性-中酸性火山岩为主的中等变质绿片岩系分布最广，含金量高，是本区金矿的主要矿源层。加里东-燕山期有岩浆活动，印支-燕山期酸性侵入岩最为发育，与金矿化关系密切(李等，2006)。
区域断裂构造发育，以SN-向区域性大断裂和北西向次级断裂为主要构造线，叠加北东向和近东西向晚期断裂，形成不同时期、不同方向相互交织的错综复杂的断裂构造基本格架。独特的构造环境和多期构造岩浆活动为热液内生矿物的形成提供了优越的地质条件。
2矿区地质调查
含矿地层为下古生界李梓源群第三岩性段(甘肃省地矿局，1997)，根据其岩石组合可分为三层:下层为浅灰色断裂角闪岩，厚度> 134m；中间层为石英片岩夹角闪岩片岩，厚度> 257m；上层为斜长角闪岩片岩夹含石榴石石英片岩和大理岩，厚度> > 210m。各层呈整体接触(图1)(尹先明等，2000)。地层中金的丰度为58× 10-9 ~ 65× 10-9。其中下部中基性火山岩变质作用形成的斜长角闪岩片岩含金量高达98×10-9，是重要的矿源层和主要容矿岩石。
矿区总体构造形态为倾向NW的复式单斜构造，次级小褶皱发育。断裂构造发育，大致可分为三组:一是北北西向断裂多期活动，早期以压扭为主，晚期以拉扭为主，以韧脆性变形为特征，带内构造板块物理化学作用强烈，热液蚀变、闪长岩细粒脉和含金石英脉分布，为控矿构造；二是NE向断层，早期一般为张扭性，后期为压扭性，具有明显的多期活动性，空间上平行分布，往往形成相对密集的挤压带。该带岩石常发生不同程度的蚀变，并发育含金石英脉，是该区主要的控矿和容矿构造。第三，东西向断层是采后断层，对矿体有破坏作用。
印支期，柴家庄二长花岗岩产于不规则的港湾状岩石中，出露面积45km2。属于浅侵蚀的S型浅成花岗岩。围岩蚀变充分发育，蚀变带宽数十米。岩体中金的平均含量为5.13×10-9，内接触带高达56×10-9。含金石英脉大多分布在外接触带2m以内。
矿脉发育，应时矿脉是该区重要的含金矿脉。闪长岩细粒脉与含金石英脉密切伴生，与ⅳ矿带金矿化关系密切，金矿体形成于蚀变强烈的地区。在LD403，IYM1，可见闪长岩脉切穿含金石英脉，多沿近东西向的晚期断裂带充填，破坏金矿体。花岗伟晶岩脉、闪长玢岩脉、煌斑岩脉与金矿化关系不明显(武汉地质学院，1985)。
图1柴家庄金矿地质图(土壤地球化学异常)
1 ——下古生界李梓源群下部岩层上层；2-下古生界李梓源群下部岩层中层；3-下古生界李梓源群下部岩层的下层；4-二长花岗岩；5-闪长岩脉；6-石英闪长岩脉；7-闪长玢岩脉；8-应时脉搏；9-矿带；10-故障；11-综合异常
3矿床的地质特征
3.1矿带及矿体特征
柴家庄金矿已发现4个金矿化带(图1)，圈出11金矿体。
ⅰ、ⅱ、ⅲ金矿化带位于矿区南部，受一组NE向脆性断裂控制，断裂呈NE向平行，倾向NW，倾角52 ~ 71。矿化岩石为单裂隙含金石英脉，多以单脉、透镜状产于断裂带中，局部受一组次级断层面控制，多条矿脉平行产出(图2)，有明显的扩张、收缩和尖灭现象。矿脉与围岩边界清晰，两者接触面上常有一层厚度为1 ~ 5 cm的断层泥。矿山附近的围岩多为角闪岩片岩，具有弱硅化、绿泥石化和碳酸盐化蚀变。
ⅳ矿带位于矿区北部，受北北西向脆韧性断裂控制，走向345° ~ 350°，地表倾向NEE，深部倾向SWW，倾角65° ~ 70°。含矿岩石由断裂的含金石英脉、附近的黄铁矿-绢云母蚀变岩组成，局部蚀变的闪长岩细粒岩也构成金矿体。顶板岩石为碎裂斜长角闪岩片岩，底板岩石为闪长岩细粒岩石，夹层岩石为绢云母片岩(图3)。围岩蚀变强烈，包括绢云母化、硅化和黄铁矿化。
金矿体以脉状为主，其次为透镜状，主要产于ⅰ、ⅲ、ⅳ矿带，长15 ~ 380m，厚0.27~2.70m，控制延伸45 ~ 125m。金品位为3.91×10-6 ~ 35.90×10-6，单个样品最高品位为208.64×10-6，矿床平均品位为20.70×10-6。
3.2含金石英脉特征
应时脉是本区最重要的含金脉体，其形成多受韧性剪切带控制，主要为同构造应时脉，多呈北东向展布。矿区已发现27条具有一定规模的应时矿脉。其中有11矿带ⅰ、2矿带ⅱ、1矿带ⅲ、13矿带ⅳ。根据其特征和含金量，大致可分为两种类型，即乳白色应时脉和烟灰色裂隙应时脉。前者分布无明显规律，金矿化弱；后者一般受断层控制，多构成金矿体。
应时脉型金矿是该矿床的主要矿石类型，浅灰色-烟灰色应时也是主要载金矿物之一。应时单矿物分析含金量为4.22×10-6。
图2ⅰ1矿体1755m中段示意图。
过去——角闪岩片岩；1-金矿体及其编号；2-应时脉冲；3-煌斑岩脉；4-测量反向故障
图3ⅳ1矿体1936m中段示意图。
1—斜长角闪岩片岩；2-闪长岩细粒岩石；3-绢云母；4—测量的正常故障；5—测得的反向故障；6—金矿体及编号；7-应时脉型金矿；8—蚀变岩型金矿
3.3矿石特征
矿石自然类型简单，主要为应时脉型金矿，其次为蚀变岩型金矿。
3.3.1矿物成分
矿石中金属矿物主要为黄铁矿和黄铜矿，其次为方铅矿(见于人工重砂和IYM1-2坑道中)，少量闪锌矿、磁铁矿、毒砂、辉铜矿、天青石和孔雀石。脉石矿物主要是应时，其次是绢云母、绿泥石，还有少量长石、高岭石和方解石。
1)黄铁矿:浅黄色、黄色、灰黄色，以半自型晶体为主，其次为半自型-自型立方晶体。黄铁矿中的裂隙大多被黄铜矿、辉铜矿、天青石等矿物充填，少量黄铁矿被氧化成周围的褐铁矿。黄铁矿在矿石中分布不均匀，局部呈块状、条带状和不规则细脉状。黄铁矿的粒度变化很大，厚度不均匀。大多数大的黄铁矿颗粒被压碎。黄铁矿与金矿物密切共生，是一种重要的载金矿物。
2)应时:浅灰色、灰色、烟灰色，不规则形状，异形颗粒集合体。粒径一般在0.4-2mm之间，最大10.5mm，由于后期构造作用，强烈破碎，形成细砾，已全部重结晶。在晚期次生应力的作用下，产生裂缝和裂隙，被晚期金属硫化物和方解石细脉充填。应时存在一些与金矿物密切相关的黄铁矿和黄铜矿包裹体。单矿物分析表明，金含量为4.22×10-6，为含金矿物之一。
3)矿石中金的矿物成分比较单一，以银金矿为主，自然金次之。金矿物呈金黄色，以角砾状和板状为主，其次为枝状、圆形、叶状和毛状。粒度0.005 ~ 0.18 mm，平均0.027 mm，其中，微细粒金< < 0.037mm占71.84%。金的赋存状态为断裂金占46.38%，粒间金占43.00%，包裹金仅占10.62%。裂隙金和粒间金主要赋存于黄铁矿和黄铜矿的裂隙和粒间，包裹金多被褐铁矿、黄铜矿和应时包裹。
3.3.2矿石结构和构造
应时脉状矿石具有类质同象、半类质同象和异形不等粒结构，交代、穿插、溶解、包裹体和碎裂结构常见。蚀变岩型金矿具有鳞片状粒状晶体结构；不均匀浸染状、细脉状、块状和角砾状构造是本区原生矿石的主要构造，氧化矿石中常见蜂窝状构造。
3.3.3有益成分的含量及变化
主要成矿元素Au含量一般为1×10-6 ~ 50×10-6。高达208.64×10-6。其中，应时脉型矿石的含金量较高，一般> 20× 10-6，高于100×10-6也很常见，而蚀变岩型矿石的含金量一般为1× 10-6 ~ 15。在空间上，随着两种矿石的交替出现，金的含量变化剧烈，而在同一种矿石中，金的含量相对稳定，变化系数一般小于80%。伴生银含量为8.12×10-6 ~ 26.12×10-6，铜含量为0.22% ~ 0.94%，可综合回收，其他元素含量很低。
3.3.4成矿期和成矿阶段
柴家庄花岗岩体的同位素年龄为198 ~ 206Ma(K-Ar法测得的黑云母)，成矿作用较晚。与矿体密切相关的北东向断裂穿过花岗岩体和白垩系以前的地层，断裂带内发育多级岩脉。推测柴家庄金矿床的成矿时代为印支末期至燕山期。
根据矿化与矿物共生组合及其相互关系，矿区金矿化可分为两个阶段和六个阶段。
第一阶段，变质热液成矿作用发生在加里东华力西期。在区域变质热液造成初始富集的基础上，叠加构造热液，使金重新活化并迁移到有利的构造部位，交代形成绢云母-应时-黄铁矿-自然金组合。蚀变岩型金矿是本区金成矿的第一阶段。
第二阶段为印支-燕山期岩浆热液成矿期。随着大规模酸性岩浆侵入的发生，丰富的岩浆期后热液与部分大气降水和变质水混合形成充足的成矿流体，携带大量成矿物质到构造的有利部位充填成矿，在区内形成应时脉型富矿(王友文等，1985)。根据矿物共生组合，这一时期可分为五个成矿阶段:
第一个矿化阶段为黄铁矿-应时阶段:主要由乳白色应时组成，伴有少量黄铁矿和金矿物。黄铁矿以粗立方天然晶体的形式嵌布。
第二成矿阶段为金-应时-黄铁矿阶段，主要由中粗粒黄铁矿和应时组成。黄铁矿多以半自生粒状晶体形式存在，是叠加在前一阶段的脉状块状集合体，是本区金的次生成矿阶段。
第三阶段为金-应时-黄铜矿-黄铁矿阶段，主要由中细粒他晶黄铁矿、烟状应时和少量黄铜矿组成。黄铁矿呈碎块状，与黄铜矿、毒砂、银金矿和自然金共生，是金的主要成矿阶段。主要矿物组合为金-应时-黄铜矿-黄铁矿。
第四期成矿阶段为金-应时-多金属硫化物阶段，由细粒灰白色应时、中粗粒方铅矿和少量细粒异形黄铁矿组成，常局部富集形成块状高铅金矿。方铅矿粒中有许多早期细黄铁矿和烟熏应时角砾岩。
银金矿床大多以异形颗粒的形式赋存于方铅矿颗粒中，这是金的另一个重要成矿阶段(杨根生，2007)。
4矿床成因
4.1的地球化学特征
4.1.1的区域地球化学特征
根据基岩(金富士，1994)的光谱分析，李梓源群主要元素的丰度值为0.138×10-6，Pb为20.5×10-6，As为3.97×10-6，Sb为60.97× 10-6。其中中基性火山岩的平均含金量为6.4×10-9，柴家庄花岗岩的含金量为5.13×10-9，均高于地壳克拉克值。
4.1.2矿区地球化学特征
(1)Au元素在矿区地层和岩体中的分布特征
根据矿区1∶2000地球化学剖面(基岩光谱分析)资料，李梓源群下部岩层中Au的平均丰度为17×10-9，是地壳克拉克值的4倍多，I矿带位于其中。在下部岩层的中层，Au的平均丰度为58×10-9，是克拉克值的14倍以上，并有ⅱ、ⅲ、ⅳ矿带。在下部岩层的上层，Au的平均丰度为96×10-9，是地壳克拉克值的24倍。这套地层距离所有金矿带都比较远，目前还没有发现金矿体。
柴家庄岩体中金的平均丰度为56×10-9，是地壳克拉克值的14倍。
从上述金的地球化学特征可以看出，矿区内柴家庄岩体和李梓源群火山岩均经历了金的初步富集，高于同一元素的区域值，成为Au的高背景带，具备了提供矿源的基本条件。
(2)微量元素在矿体和围岩中的分布特征。
1)微量元素分布特征:矿区微量元素分布特征见表1。从表中可以看出，各种岩石中微量元素的含量基本接近或略高于克拉克值，但在应时矿脉中明显富集，其次是构造角砾岩、中基性脉岩和火山岩，尤其是Ag、Cu、Mo等元素，显示出与金矿化的相关性。
2)土壤异常特征:矿区土壤调查圈出9个综合异常，一般由Au、Ag、Cu、Hg等元素组成。集中中心明显，异常嵌套良好，有内、中、外三带。金的品位一般为36× 10-9 ~ 80× 10-9。异常多呈圆形或椭圆形，主要呈北西向分布，与已知矿带走向一致，AP-4、AP-5、AP-6综合异常与已知矿体对应较好。
表1柴家庄金矿岩石中微量元素含量w(B)/10-6
注:甘肃省地质矿产局第一实验室光谱分析，1992。
4.1.3矿体同位素地球化学特征
为了进一步研究成矿作用，在ⅰ、ⅲ、ⅳ矿带分别采集了能代表矿床特征的硫同位素(黄铁矿型金矿)、氢同位素和氧同位素(含金石英脉)样品，测定结果显示了清晰的流体成矿信息。
(1)硫同位素
根据郑等人的研究(2000)，硫同位素在不同物源中的变化:铁陨石中的δ34S为0.0 ‰ ~ 0.6 ‰，花岗岩中的δ34S为-13.4 ‰ ~ 26.7 ‰，变质岩中的δ34S为-20‰ ~+20 ‰，在海水硫酸盐中δ34S非常稳定。
矿区硫稳定同位素样品测定结果见表2。从表中可以看出，δ34S的变化范围为4.90 ‰ ~ 7.82 ‰，平均值为5.90‰，变幅为3.320‰。δ34S变化范围较窄，均为正值。其值高于幔源δ34S，但接近花岗岩，表明硫的来源与花岗岩有关。
表2柴家庄金矿硫同位素测定结果
(2)氧同位素
一般来说，海水δ18O为0‰(变异< 1 ‰)，大气降水δ18O为-54 ‰ ~ 31 ‰(平均-4‰)，变质水δ18O为5 ‰ ~ 25 ‰。
六个氧同位素样品取自含金石英脉，测定结果见表3。δδ18O变化范围为9.52‰~ 11.63‰，平均值为10.54‰，变化范围为3.11‰，变化幅度较小，具有热液特征。δ18O值接近花岗质岩石，表明成矿流体来源与柴家庄花岗岩关系密切，也有部分大气降水和变质热液。
表3柴家庄金矿氧稳定同位素测定结果
注:中科院广州新技术研究所俞福记分析。
(3)氢同位素
从金矿体中取了四个氢同位素样品，测定结果见表4。δD在-85 ‰到-99 ‰之间变化。平均值为-91.75%，区间为-14%。对比表6所列典型世界矿床流体的δD值，表明成矿作用有大气降水参与，少量岩浆水和变质水混合。
表4柴家庄金矿及岩体中δD含量表
注:中科院广州新技术研究所俞福记分析。
4.2夹杂物的特征
在ⅳ矿带的南北两端各取一个应时包裹体温度和一个盐样。前者靠近岩体，包裹体较小(5 ~ 11微米)，气液比5.15，地层温度154 ~ 218℃，平均65438+。后者远离岩体，包裹体较大(5 ~ 20μ m)，地层温度(134 ~ 200℃，平均165.3℃)，盐度3.5% ~ 6.7%，平均5.8%。测温和测盐结果表明，矿化与岩石侵入有关。
4.3矿床成因
综上所述，从δ34S的变化可以看出，其值高于幔源δ34S，但接近花岗岩，表明硫的来源与花岗岩有关。δ18O为9.52‰~ 11.63‰，与花岗质岩石接近，表明成矿流体来源与柴家庄花岗岩关系密切，也有部分大气降水和变质热液参与。从δD值来看，表明大气降水参与了成矿，有少量岩浆水和变质水混合；图4中，所有样品均落在雨水-热液水范围内，表明成矿流体为混合源体；矿化温度和矿化度接近柴家庄岩体的相应值。总的来说，成矿流体主要来自岩浆热液，其次是大气降水，有变质热液的参与。
图4柴家庄金矿δD-δ18O图
(据冯一民1995)
结合矿床地质特征，即李梓源群和柴家庄岩体金丰度值高，是矿源层(体)；矿床位于岩体的热晕带，矿区存在多级岩脉，表明岩浆活动比较强烈，为成矿提供热能。虽然地层、区域变质、多期构造活动和大气降水均参与成矿，但矿床的成矿物质和热液主要来自岩浆活动，以岩浆成矿作用为主(段永民，2006)。
张、孙继东(1994)、金富石(1994)在勘探初期对矿床特征进行了初步研究。杜(1999)在研究了群(即群)的沉积建造特征和含矿性后，认为基性-中酸性火山岩是成矿的必要条件。宋、冯益民等人(1996)认为柴家庄花岗岩体(华力西期)的形成时代早于金矿化期(印支-燕山期)，因此岩体只能提供部分成矿物质，而不能提供热源。段永民(2006)在前人研究成果的基础上，通过对其地球化学特征的分析，认为岩浆热液活动是成矿的主导因素，也是众多控矿因素中最重要的因素。
5找矿标志和找矿方向
岩体接触带和该区相对封闭的矿液循环和沉积构造环境是成矿的重要条件。区内有明显的找矿标志，找矿标志和找矿方向主要包括以下几个方面。
1)李梓源群及其分布的印支-燕山期中酸性侵入岩是找矿的区域标志。
2)岩体外接触带的北东向和北北西向断裂是找矿的构造标志。
3)含金石英脉露头是最直接的找矿标志，主要表现为烟灰色、裂隙状、蜂窝状、网格状构造，含金属硫化物。金属硫化物的种类和含量是矿化富集程度的直接标志，富含异形细粒黄铁矿、黄铜矿和方铅矿者矿化最好。
4)围岩蚀变标志:绢云母化、硅化、黄铁矿化、黄铜矿化、方铅矿化与金矿化呈正相关，主要产于矿山附近的矿体及围岩中，远离矿体迅速减弱。绿泥石化和碳酸盐化在围岩中广泛分布，但在含矿断裂带中强烈，是热液活动的标志。
5)矿物学标志:矿石的主要矿物为应时、黄铁矿和黄铜矿，均具有指示金矿化的标型特征。
6)以金为主的金、银、铜、铅、砷、汞综合异常是找矿的地球化学标志。异常的规模和强度与金矿化的强度和元素的分带趋势明显相关:前缘元素Hg、As和近矿指示元素Au、Ag、Cu、Pb。
7)本区矿床的形成受冯丹群、印支-燕山期酸性侵入岩和断裂构造控制，主要找矿方向为上述岩石外接触带0 ~ 2 km范围内的NE-NNW向断裂；其次，虽然远离岩体，但发育北北西向断裂和中酸性岩脉；在无岩浆活动的冯丹群分布区，蚀变强烈的北北西向断裂中也可能存在蚀变岩型金矿。
参考
甘肃省地质矿产局。甘肃省岩石地层学。武汉:中国地质大学出版社。
武汉地质学院。1985.岩浆岩岩石学。北京:地质出版社，147 ~ 160。
何世平、宋、冯一民。1995.中川和柴家庄岩体周围金矿的微观特征及其找矿意义。河南地质，13(2)
霍，人。1995.西秦岭造山带的构造和地质演化。Xi安:西北大学出版社。
李，赵建群，赵燕。2006.西秦岭金成矿系统分析。甘肃地质，15 (1): 47 ~ 52。
栾世伟，陈上地，曹殿春，等1987。金矿地质及找矿方法。成都:四川科学技术出版社，47 ~ 302。
杨根生。2007.甘肃天水柴家庄金矿地质特征及找矿标志。西北地质，(163): 36 ~ 42。
尹贤明等2000。甘肃岩金矿地质。兰州:甘肃科学技术出版社，69 ~ 177。
殷勇，赵延庆。2006.甘肃西秦岭金矿富集区花岗岩与金矿化的关系。甘肃地质，15 (1): 36 ~ 41。
、李、。1997.中国同位素地球化学。北京:科学出版社。
朱志成，宋洪林。1991.结构地质学。武汉:中国地质大学出版社，248 ~ 246。
李，赵建群，赵延庆. 2006 .西秦岭金矿成矿系统分析。甘肃地质，15(1):47~52
殷勇，赵延庆. 2006 .甘肃西秦岭金矿富集区花岗岩与金矿化的关系。甘肃地质，15(1):36~41
(作者张艳春)