堡子湾金矿床是一个以金为主，伴有银、铜、铅、锌的金属矿床。产于山西与内蒙古交界处山西省大同市阳高县境内。
1 区域及矿区地质概况
堡子湾金矿位于中国华北板块北缘，乌拉山-大青山成矿带与五台—太行成矿带交界处。本区地质演化中，主要受古亚洲洋和印度洋-太平洋两大动力学体系的控制，经历了华力西期西伯利亚板块与华北板块拼贴、造山作用，以及燕山期太平洋板块向欧亚板块的俯冲、碰撞造山和陆内拗（断）陷作用（李景云等，1996）。
华力西期—印支期在华北地台北缘形成数千千米，宽数百千米的与华力西期—印支期花岗岩类、碱性—偏碱性岩类有关的NEE向金银多金属成矿带，如著名的哈达门沟、小营盘金矿等；燕山期形成NE向和EW向交织构成的网格状金银多金属成矿带，该带控制着晋东北燕山期义兴寨金矿、耿庄金矿等。
堡子湾金矿床位于区域NEE向大型成矿带的次级成矿带和NEE向九对沟-堡子湾-青尖坡断裂隐爆角砾岩体中。容矿断裂隐爆角砾岩带线性展布、同岩浆作用形成的张剪性断裂构造破碎带。破碎带连续强蚀变矿化长度达1300m，宽100～150m。集宁群古老变质岩角砾、石英二长斑岩角砾岩（233 Ma，K-Ar法，韩金良，2001）、石英二长岩（243.7 Ma，K-Ar法，1∶5万区调报告，1988）、燕山期花岗斑岩（105±6 Ma，Rb-Sr法，1∶5万区调报告，1988），以及矿体（矿脉）多以脉状和短透镜状，沿构造破碎带方向展布（图1）。
图1 堡子湾金矿区地质图
（据冶勘三局资料，1996，修编）
Hg—斜长角闪岩；gn—角砾岩；Auh—金矿化；Q—第四系；N2—新近系；Ar—太古宙集宁群；βμ2—吕梁期辉绿岩；ηγπ4—二长花岗斑岩；λπ4—石英斑岩。1—金矿体及编号；2—钻孔；3—探槽
图中①，②，③为矿体编号，竖线为勘探线及编号
其中①号矿体是矿区主要矿体，探明储量近8×103，占已探明储量的83%。矿体产于角砾岩体中部，分为4个支脉，矿体在平面上呈复杂脉状，透镜状，具分支复合、膨胀收缩、尖灭再现的特征；剖面上呈支脉状，在1400m标高上下有无矿带存在，矿体总体走向80°，倾向SSE，倾角60°～85°。
矿体在东段10～19线延长450m，延伸410m，控制标高1080～1500m，西段3～7线，出露220m，宽2m，受虚脱构造和平行剪切构造控制，在3～4线间呈圆弧状，矿体总体上在浅部厚2.44～49.03m，平均厚21.42m，深部厚0.95～17.34m，平均厚5.75m，全区平均厚15.67m，厚度变化系数107.14%，品位变化范围 1×10-6～116.16×10-6，平均金品位 5.79×10-6，品位变化系数158.94%。
2 矿床地质、地球化学特征
2.1 矿体特征
矿体严格产于角砾岩体内，上下矿体形态分布有差异，分布于上部矿体平面上呈短透镜状、剖面上呈楔状，该类金矿体埋藏浅、规模大、品位高、易开采，工业价值较大，是本区及整个矿带寻找的主要类型金矿体；产于深部的平行薄脉状矿体，该类金矿体因开采成本高，工业利用较难（图2）。
图2 堡子湾17 线剖面示意图
（据冶勘三局资料，1996；修编）
AR—太古界斜长片麻岩；βμ2—吕梁期辉绿岩；ηо5—石英二长岩。1—角砾岩；2—断裂；3—金矿体
2.2 矿石特征
矿石主要为金银—多金属富硫化物型，硫化物含量约占整个矿石10%以上。矿物组合复杂，硫化物种类多，并有少量硫盐矿物。矿石矿物组合中，金银系列矿物约占金属矿物总量的10%，多为显微细粒金，产状以晶隙金为主；其次为裂隙金。黄铁矿（褐铁矿）约占金属矿物总量的70%以上，具多阶段性特征，贯穿成岩成矿过程始终。其他金属矿物包括黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、砷黝铜矿及硫砷铜矿等。脉石矿物以石英、斜长石为主；其次为碳酸岩矿物、明矾石、玉髓、高岭土和电气石。主要载金矿物以黄铁矿为主；其次为方铅矿、砷黝铜矿，脉石矿物石英也是重要载金矿物之一。
2.3 围岩蚀变特征
矿床围岩蚀变主要有黄铁矿化、绢云母化、硅化、高岭土化、碳酸盐化和绿泥石化。蚀变分带从上至下为高岭土化、伊利石-碳酸盐化、硅化-绢云母化、硅化（碳酸盐化）和硅化、绢云母化的变化趋势；上部金矿体以高级泥质蚀变为主，下部金-贱金属矿体以石英-绢（白）云母化为主。
热渡期成矿分为4个阶段。①黄铁矿-石英阶段（Ⅰ），②石英-黄铁矿-金银多金属硫化物阶段（Ⅱ），③石英-碳酸盐-银金多金属硫化物阶段（Ⅲ），④石英-碳酸盐-黄铁矿阶段（Ⅳ）。
矿石微量元素中，As，Ag，Cu，Pb，Zn，Sb，B为Au最佳指示元素组合；指示元素理想垂直分带序列从上至下依次为Hg-B-Sb-As-Ag-Pb-Cu-Au-Zn-Bi-Mo。
2.4 矿物标型特征
堡子湾金矿床特征（标型）矿物组合为银金矿＋辉银矿＋黄铁矿＋黄铜矿＋方铅矿＋闪锌矿＋砷黝铜矿＋石英＋碳酸盐矿物＋明矾石＋石髓。
金矿物以含银自然金为主，其次为银金矿，自然银含量少，辉银矿微量。金-银矿物产状以晶隙金为主，其次为裂隙金；金矿物粒径多＜0.037mm，为显微细粒金，成色平均为819（21件平均）。
与金矿化关系密切黄铁矿大多为五角十二位面体，并有立方体、八面体及其聚形晶；多呈细粒脉状，他形-半自形碎裂状及团块状集合体产出。P 型导电为主，主成分贫铁；微量元素除Au，Ag外，还富含Cu，Pb，Zn，Co，Ni，As，Sb，Bi，Hg等元素，Co含量多＞100×10-6，Co/Ni平均为0.61（40），（Pb＋Zn）/（Co＋Ni）比平均为4.95，Au多＜Ag，Au/Ag比平均为0.03；矿物中特征元素组合为Au-W-Cu-Hg-Ag-Bi-As-Co-Ni-Sb-Pb。
黄铜矿、方铅矿、闪锌矿等硫化物中富含Au，As，Sb，Hg等微量元素，中期暗灰色石英亦富含Au，Co，Cu，As等微量元素。矿物中微量元素富含 Cr，Ni，Ⅴ等幔源元素，指示成矿热液源于深部。
碳酸盐矿物含铁量大，主要为铁白云石；闪锌矿亦富铁，为（富）铁闪锌矿；金红石呈粒状，杂质元素含量低、纯度高。反映矿床剥蚀深度较大，已剥蚀到金矿体中下部。
矿石中含丰富的铜矿物，局部能圈出独立铜矿体；其他硫化物矿物中含铜量大，如闪锌矿单矿物探针分析含Cu达3%，说明闪锌矿形成于斑岩系统接近斑岩源高温环境，推测深部可能存在斑岩型多金属矿化。在深部已经圈出独立的铜、铅锌矿体，在矿带西部九队沟矿区已发现具工业价值的钼矿化。
图3 堡子湾金矿矿石硫同位素组成塔式图
3 矿床成因分析
3.1 稳定同位素地球化学特征
矿石硫同位素组成很均一，变化范围窄。δ34S值变化在-3.2‰～5.3‰之间，平均-0.102‰，塔式效应非常明显（图3）。黄铁矿-黄铜矿及方铅矿-闪锌矿两对共生硫化物对的硫同位素的总硫值变化在0.1‰～1.4‰之间，呈现出较好的均一性，表明成矿热液的硫的来源一致，来自深源。
采自第Ⅰ至Ⅳ成矿阶段形成的脉石矿物石英氢、氧同位素组成见表1。采用 Wenner（1971）计算方程，求得
表1 堡子湾金矿氢、氧同位素组成
堡子湾金矿区矿石中方铅矿、黄铁矿、闪锌矿的铅同位素组成与花岗岩类铅同位素组成对比见表2。区内岩、矿石铅同位素组成均为普通铅，放射成因的铅含量低。7个矿石铅同位素组成变化范围小，均一化程度高，来源单一，指示铅来源于深源，与石英二长斑岩和石英二长岩一致，而与花岗斑岩不同。
表2 堡子湾矿区岩矿石铅同位素组成对比
3.2 矿物包裹体特征
矿区原生包体较丰富，包体一般多在5～15mm，少量在20mm左右，呈浑圆状、不规则状零星随机分布，次生包体较少，多呈条带状定向排列。包体以液相（液＋气）包体为多，其次有气相包体，少量CO2包体和少量含子晶多相包体。
包体气相中以H2O，CO2为主，并含有 H2，N2，CH4，CO。无O2；各包体组合特征相近，具有相同的流体来源（表3）。CO2/H2O摩尔比值较低，在0.027～0.049，（CH4＋H2＋CO）/CO2摩尔数比为0.045～0.132，均值0.08。液相成分阳离子主要为Na＋，K＋，而Ca2＋，Mg2＋未检出，阴离子以富
表3 堡子湾金矿床石英中包体成分
包裹体均一温度范围108～380℃（图4），主要成矿温度为110～220℃和230～310℃，属中（低）温热液矿床。成矿压力在6～32 MPa范围内，深度在230～1200m范围内。包体盐度变化在9.2%～13.2%。矿液的酸碱度pH＝4.25～4.91，Eh＝-0.451～0.598，还原参数R＝0.045～0.132，属偏碱性、弱还原条件。
图4 堡子湾金矿包裹体均一温度直方图解
3.3 成矿时代
成矿时代主要是通过地质方法和同位素测年获得的，本次选择第Ⅱ成矿阶段形成的多金属硫化物石英脉中的石英，应用40Ar/39Ar法测定其形成年龄，实验数据见表4。
表4 TAR4 号样品石英40Ar-39Ar 激光探针测年数据表（样重＝0.3865g，J＝0.010 26）
注：测试单位为中国科学院地质所Ar-Ar实验室。
由表数据得图（图5），它是石英的40Ar-39Ar年龄谱，是40Ar-39Ar实验结果的具体表示。图形显示马鞍形或“U”字型年龄谱，其坪年龄为142.9±0.5 Ma。
韩金良（2001）获得成矿期石英39Ar-40Ar法142.5 Ma的坪年龄，黄铁矿（石英-黄铁矿脉）Rb-Sr同位素年龄64 Ma，从而将堡子湾金矿成矿时代确定为燕山晚期-喜马拉雅期。但是从区域上，本区构造岩浆活动均发生在印支-燕山期（据1∶5万区调报告，1988；冶勘三局地质研究所；王文成等，2000；韩金良，2001），而喜马拉雅期构造岩浆活动较弱，仅表现为煌斑岩脉，那么喜马拉雅期成矿的证据显得不太充分。综合矿区构造、岩浆岩、隐爆角砾岩和矿体之间关系的系统研究，控矿构造大吴窑-胡窑张扭性断裂，切割吕梁期的变辉绿岩脉（1797.6 Ma，K-Ar），又被燕山期的断裂所切；而与矿体有着密切成因联系的隐爆角砾岩和石英二长斑岩严格受断裂控制，并具有多期多阶段活动的特征，测定的及隐爆二长花岗斑岩角砾岩的K-Ar同位素年龄均为243.7 Ma（K-Ar），并被堡子湾花岗斑岩（105±0.6 Ma，Rb-Sr）所侵入；容矿岩石中的含金多金属硫化物以细网脉状充填于隐爆角砾岩裂隙及作为角砾岩的胶结物；而本次获得第Ⅱ成矿阶段石英形成于142.9±0.3 Ma。通过对构造、岩浆岩、隐爆角砾岩及矿体之间关系的分析，认为堡子湾金矿形成于在燕山期（142.5±0.5 Ma，39Ar-40Ar），并受到燕山晚期—喜马拉雅期（105±0.6 Ma，64 Ma，Rb-Sr）侵入热事件影响。
图5 堡子湾金矿石英39Ar-40Ar年龄谱
4 结论
堡子湾金矿的成因类型属与次火山岩有关的高硫型（明矾石-高岭土型）浅成中低温热液型金矿床，形成于燕山期（142.9±0.5 Ma）。
矿床剥蚀程度较深，已位于矿体中下部，深部金矿化强度减弱，找矿潜力有限；已获得的矿物、元素地球化学特征以及找矿实践显示深部可能存在斑岩型Cu，Mo矿化。
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（卿敏、牛翠祎编写）