一、成矿组合的时空分布
北祁连山西段自1994年发现寒山金矿以来，又陆续发现了鹰嘴山金矿和金湾子等多处金矿和金矿化点，这些金矿床和金矿点构成了“甘肃西部的金三角”。
“甘肃西部金三角”是指石油河脑—昌马—石包城一线以北的北祁连西段与阿尔金断裂相交的地区（图7-1，图6-1）。阿尔金左行走滑断裂呈NE75°～80°方向延展，它切断了北祁连褶皱带向北西的展布，该三角地区属北祁连褶皱带，由寒武纪碎屑岩夹火山岩和碳酸盐岩，奥陶纪海相火山岩、火山碎屑岩、碳酸盐岩及志留纪海相碎屑岩、石炭系、二叠系、侏罗系、第三系等地层组成。加里东期花岗岩分布在鹰嘴山和寒山之间，基性－超基性岩沿鹰嘴山北坡长几十千米，海西期的花岗闪长岩、加里东期英安斑岩沿阿尔金断裂附近分布。
该三角地区是华北地台、塔里木地台、祁连褶皱带3大构造交汇部位，在受挤压隆升的同时，发生大规模的NWW及NW向的推覆走滑，韧性及韧脆性剪切带非常发育，为热液的运移和金矿的形成提供了良好的场所。纵观本区的金矿床和金矿点，它们的赋存部位都在北祁连褶皱带的次级断裂与阿尔金走滑断裂相交的锐角部位，具体到每个矿区内的矿带、矿体，又都是受韧性及韧脆性剪切带控制，金矿的产出不受地层、时代、岩性的控制。如鹰嘴山金矿赋存在寒武系硅质岩、火山碎屑岩和超基性岩中；寒山金矿产在奥陶纪阴沟群的安山质凝灰岩、绢云石英片岩、英安凝灰岩中；车路沟金矿产在石英脉中，冰大坂金矿产在奥陶纪阴沟群和志留纪泉脑沟山组，为含金石英脉；金湾子金矿和大风沟金矿产在志留纪下统肮脏沟组中，含金岩石为粉砂质板岩、变砂岩。矿体的赋存部位是在两组断裂交汇或平行断裂派生的次级剪性、张性雁行裂隙中。
二、寒山金矿床
（一）含矿围岩
寒山金矿床位于北祁连褶皱带的西段，奥陶纪中酸性火山岩中。奥陶纪下统阴沟群呈NWW向展布，宽500m，南以F2为界与石英闪长岩体接触，北为奥陶纪上统妖魔山组灰岩，呈推覆体推在阴沟群之上。阴沟群在矿区内主要为一套海岸－陆棚碎屑岩、火山岩、碳酸盐岩建造，是金的赋矿层位，由下而上（由南而北）划分为中亚组和上亚组（图11-1）。
图11-1 寒山金矿地质图
1—妖魔山组灰岩；2—阴沟群上组下部；3—阴沟群上组上部；4—阴沟群中组；5—加里东石英闪长岩；6—金矿体及编号；7—蚀变带；8—实测逆断层；9—实测平移断层；10—推覆面断裂；11—性质不明断层
中亚组：出露在Au12以南，东宽西窄至尖灭，南与加里东石英闪长岩以断层接触，北与上亚组也是断层接触。主要岩石有凝灰质板岩、凝灰质千枚岩、变细砂岩、变含砾砂岩，有少量安山质角砾岩。褐铁矿化明显，地层变形强烈，原生层理（S0）在Au12南板岩中为90°～160°∠20°～35°，而后期的面理（S1）为340°～360°∠40°～60°；砂岩中见斜层理，板岩、变砂岩中见同沉积形成的变形层理。
上亚组：是主要的含金层，上奥陶统妖魔山组推覆其上。
下部为火山角砾岩和片理化凝灰岩，宽约410m，主要岩性为安山岩、安山质角砾凝灰熔岩、安山质晶屑凝灰岩、英安质凝灰岩、含砾安山质凝灰岩、安山质凝灰熔岩、凝灰质砂岩、板岩，各岩石之间为相变关系，具有脆性、韧性变形特征，发育石香肠、构造砾石、拉伸线理、糜棱岩化等。多数金矿化带赋存其中。
上部宽230m左右，为熔结角砾岩、角砾凝灰熔岩、安山岩、安山质凝灰岩夹砂岩、泥灰岩及硅质岩。分布在矿区的西北角。
妖魔山组：在矿区北部出露，岩性单一，底部为薄层灰岩，向上为中—厚层块状灰岩，不含矿。
（二）控矿构造
北西向的逆冲断裂（F1、F2）与北东向脆韧性剪切带控制着矿区，F1、F2限定了矿区的南北边界并控制着剪切带，剪切带与阿尔金大断裂交汇的锐角部位是控制矿区定位的良好部位，矿体分布在剪切带内的小断层中。赋矿断层组有近东西向、北西西向、北东向3组，近东西向含矿最好，北西西向次之。3组断层均具压扭性特征。近东西向应为主剪裂隙，北西西向应为逆向剪切裂隙。整个矿带中含矿层及矿体具有韧脆性特征。韧脆性变形带长4km，宽50～300m，走向东西。韧脆性变形表现在糜棱岩化，镜下斜长石斑晶定向排列，呈碎裂状（碎斑），被绢云母交代，绢云母沿糜棱面理定向分布；磁铁矿空洞两边石英呈梳状定向生成压力影；铁矿物的晶面有硅质压力影垂直生长；英安岩屑具压扁拉长；石英呈波状消光；见石香肠及明显的拉伸线理等。
（三）矿体特征
寒山金矿带东西长6km，南北宽0.55km，矿带由60多条含金蚀变带组成。含金蚀变带的蚀变主要有绿帘石化、绿泥石化、钠黝帘石化、绢云母化、硅化、云英岩化、黄铁绢英岩化、高岭土化、碳酸盐化等。蚀变不仅具有明显的分带性、相关性、对称性，且不同的蚀变对金矿石的质量产生不同的影响。在矿体两侧，岩石十分破碎，蚀变十分强烈，从蚀变带中心向两侧依次为硅化带—黄铁绢英岩化、绢英岩化带—红化（铁染带）—高岭土化、碳酸盐化带。矿体中金的品位由中心向外变贫（图11-2）。
图11-2 135线矿体剖面图
1—凝灰质角砾岩；2—黄铁矿化高岭土化绢英化金矿体；3—硅化毒砂化黄铁矿化绢英岩化金矿体；4—富金矿脉
硅化带：含有较多的细粒硫化物、不均匀分布，有的呈团块。硫化物有黄铁矿、毒砂（臭葱石）、在硅化蚀变岩中有石英脉穿插时，金变富；石英脉破碎、黄铁矿流失后的空洞多或硫化物多，矿石质量好。
黄铁绢英岩化带：地表呈黄白相间的土状物，疏松，主要有高岭土、绢云母化、褐铁矿化组成，蚀变带就是金矿体；绢云母化强烈，黄铁矿多，矿石破碎，矿石的质量就好。
红化带（铁染带）：为黄铁矿经氧化呈褐铁矿化，标志很明显，但含矿性差。
高岭土化、碳酸盐化带：主要是高岭土、碳酸盐呈条带、细脉分布在未经全部蚀变的原岩中。
总之，多种热液蚀变叠加，矿石品位高；具备黄铁矿化、毒砂（臭葱石）化、硅化、褐铁矿化的蚀变，金才有希望，这“四化”越强，金矿越富。
在上述蚀变带中，目前共圈出20个金矿体，矿体一般长90～300m，最长960m；厚度一般2～4m，最厚7.03m；延深50～100m。单个矿体在蚀变带中呈透镜状、脉状、扁豆状，呈左行雁列。产状与蚀变带一致，为70°～85°∠50°～70°，唯独Au11向南西倾。区内Au4、Au6、Au8、Au11、Au12为主矿体，其长度都在400m以上。
（四）矿石成分
1.矿物成分
根据岩矿鉴定和人工重砂结果，有以下矿物：
自然元素：自然金、银金矿、自然铅、自然铜。
硫化物：有黄铁矿、方铅矿、毒砂、黄铜矿、闪锌矿、磁黄铁矿、铜蓝、斑铜矿、辉铜矿、辉钼矿。
硅酸盐：绢云母、高岭土、长石、透闪石、阳起石、直闪石、绿泥石。
氧化物及氢氧化物：石英、磁铁矿、褐铁矿、赤铁矿、铌钛矿、金红石、针铁矿、纤铁矿。
硫酸盐：黄钾铁矾、铅矾、胆矾、重晶石等。
碳酸盐：白云石、方解石、孔雀石、蓝铜矿、菱铁矿。
其他：毒砂、钼铅矿、磷灰石。
本区金以自然金、银金矿的形成存在于泥质胶结物、矿物裂隙及矿物颗粒间，有包裹金、晶隙金、裂隙金。包裹金主要包裹于黄铁矿、方铅矿、黄铜矿之中，约占10%；晶隙金主要在泥质、石英与泥质接触处；裂隙金主要在石英裂隙和硫化物裂隙中，晶隙金和裂隙金约占90%。
自然金、银金矿呈自形、多为粒状、片状、板状、鳞片状、弯勾状、树枝状、蜂窝状、孤岛状等，粒径0.005～0.003mm，个别0.05mm，属微粒—中粒金。虽然粒细，但包裹金少，故易选易浸。银金矿电子探针分析，含Au79.74%、Ag20.19%、Cu0.03%、Fe为0。金的成色785‰。
黄铁矿是金的共生伴生矿物和金的载体，呈浸染状、细脉状，常以立方体和五角十二面体出现，分为两期，第一期呈浸染状产出，金呈包裹金，第二期呈细脉、团块状产出，金呈裂隙金、包裹金、晶隙金。
方铅矿呈细脉或团块，形态不规则，被铅矾包围，金在铅矾中呈片状。
硅酸盐矿物：绢云母是矿石的基本脉石矿物，在矿体边部呈鳞片状、集合体、发育一组极完全解理，其粒间或解理缝中，有黄铁矿产出。
石英：在矿石中含3%～95%，一般大于30%，主要在矿体中，呈团块浸染、脉状产出。
2.矿石化学成分
本区矿石以低品位金为主，矿体平均品位（wB/10-6）Au1.4×10-6～24.15×10-6。单样一般Au0.8×10-6～8.5×10-6，个别Au可达50×10-6以上，最高547×10-6。
矿石多元素分析如表11-1，微量元素见表11-2。
表11-1 矿石多元素分析表（wB/10-6）
表11-2 矿石微量元素分析表（wB/10-6）
（五）矿石类型
本区矿石的自然类型有：①黄铁绢云片岩型金矿石，含金0.5×10-6～2×10-6；②黄铁石英绢云片岩型金矿石，含金1×10-6～10×10-6；③石英岩（脉）金矿石，含金3×10-6～20×10-6；④多金属石英脉型金矿石，含金3×10-6～50×10-6，最高547×10-6。从地表向下15m，为氧化矿石。
矿石主要构造为脉状构造和浸染状构造。
矿石主要结构有：
自形半自形结构：黄铁矿呈自形、五角十二面体、立方体；毒砂呈菱面体、纺锤体自形晶存在；方铅矿呈立方体。
放射状结构：黄铁矿中心由呈粒状或在立方体周围呈密集的放射状、针状黄铁矿构成。
他形粒状结构：黄铁矿、黄铜矿、辉铜矿及闪锌矿呈他形粒状结构。
交代结构：毒砂交代黄铁矿。
次生加大边结构：自形黄铁矿周边有次生加大边，边宽1～5μm。
包含结构：有部分毒砂被黄铁矿包含。
镶嵌结构：方铅矿呈不规则他形与黄铁矿和黄铜矿紧密镶嵌。
（六）矿床地球化学
1.成矿主岩地球化学
成矿主岩岩石分析结构列于表11-3，稀土分析结果列于表11-4。
表11-3 寒山金矿区岩石分析结果表
表11-4 寒山金矿区各类岩（矿）石REE分析表（wB/10-6）
据毛景文等（1998）资料。
从表11-4看熔岩Eu相对富集，球粒陨石标准化图形表现为平缓右倾斜，为比较典型的岛弧型玄武岩类（图11-3）。蚀变后的熔岩较之原岩REE总量增加，轻稀土增加明显，中、重稀土降低，Eu略有亏损（图11-4）。
图11-3 寒山金矿床玄武安山质火山岩（1～5）REE球粒陨石标准化型式图（据毛景文等，1998）
图11-4 寒山金矿蚀变岩（1～4）REE球粒陨石标准化型式图（据毛景文等，1998）
寒山金矿区各类岩石微量元素含量列于表11-5，微量元素相关系数矩阵列于表11-6。从相关性分析，Au与As、Sb、Pb、Ag、B、Mo正相关，并以Au-As、Au-Pb、Au-Sb、Au-Ag、As-Sb、As-Mo、As-Ag、Ag-Pb、Ag-Mo元素对相关程度高，Co、Ni与As、B、Sb、Pb、Ag为负相关。
表11-5 寒山金矿区各类岩石微量元素含量（wB/10-6）
该区的地球化学模式基本上为：从成矿背景、矿化蚀变、金矿体，大致呈几何级数递变，尤以Au、As、Pb、Ag、Sb、B变化最大。
元素组合：Au、Ag、As、Sb、Pb、B、Mo、Ba、Li，从金矿化向外，组分依次为：
表11-6 寒山金矿区微量元素相关系数矩阵表
Ni（Co）-Cu（Zn）-Mo-Au（Ag）-Pb（As）-Sb-B（Li、Ba）
矿化中心→外围蚀变带
中心为Ni（Co）-Cu（Zn）-Mo系列，外围蚀变带为Pb（As）-Sb-B系列；高强异常分布在矿化体及破碎带的近矿围岩中。B-（Li、Ba）系列，分布在矿体外围破碎带或围岩中。
垂直方向：矿上晕：Ba（Li）-B-Sb-As（Pb）；矿中晕：Pb-Ag-Au（Ag）-Mo-Zn（Cu）；矿尾晕：Cu-Co（Ni）。
该区Mo、Cu、Co、Ni和Li、Ba、B、Sb、Ag异常强度均偏低，说明头晕Li、Ba、B、Sb、Ag严重剥蚀，尾晕尚未完全暴露地表。
2.流体包裹体地球化学
该区流体包裹体不发育，而且细小。已测到的包体形态多样，少数呈圆形、菱形、椭圆形，大多数为不规则的三角形长管状、纺锤状及不规则多边形，一般为2～10μm。气液比5%～15%，少数35%～50%。部分无色透明、相间界线清楚，有些颜色暗灰及褐色。
按相态矿床中包裹体主要为气液两相包裹体及单相包裹体，按成因分为原生和次生。
成矿流体以NaCl-H2O体系为主，盐度值变化在5.4%～10.5%，多数集中于6.0%～8.0%。
用均一法测得包裹体的温度为72～374℃，但成矿的主要温度为100～160℃。
3.稳定同位素地球化学
（1）硫同位素：原生成矿期黄铁矿的δ34S为－1.9‰～1.7‰，平均0.48‰，格式效应清楚，与陨石硫基本吻合，表明硫主要来自地幔。
（2）氧同位素：石英金矿石中δ18O从13.7‰～16.7‰，平均15.3‰。
（3）碳同位素：δ13C为－2.5‰～－1‰。
（七）矿床成因
寒山金矿区，绢云母化硅化岩石的K-Ar法年龄测试结果表明：成矿作用发生在213.95～224.44Ma，相当于印支期或三叠世晚期。
矿区围岩蚀变以绢云母化、硅化、绿泥石化为主，显示形成矿床的流体介质为弱酸性；Rb-Sr等时线测定，锶初始同位素比值（87Sr/86Sr）i为0.71469±0.00208，大于0.710，说明成矿物质来自地壳本身；寒山金矿成矿流体具有低盐度［一般为5.4%～10.5%（wNaCl），平均7.95%］、低密度（0.69～0.98g/cm3）、低温度（均一温度为72～374℃，主要温度为100～160℃）的特点，与世界上大多数脉状浅成低温热液金、银多金属矿床很相似。
三、鹰嘴山金矿床
（一）含矿围岩
鹰嘴山金矿床赋存于寒武系中统黑茨沟组的中、酸性火山岩－碎屑岩建造中（图11-5）。据岩性组合及岩石特征，自下而上可分为3段：
图11-5 鹰嘴山矿区地质图
1—第四系；2—黑茨沟组第三岩性段；3—黑茨沟组第二岩性段；4—黑茨沟组第一岩性段；5—金矿体及编号；6—蛇纹岩；7—辉长岩；8—实测逆断层
一段（
二段（
三段（
含矿带位于二岩段火山岩破碎带的顶部与板岩接触部位。
除此而外，超基性岩也是含矿围岩之一，超基性岩从西到东，沿矿带北侧断续分布，呈岩墙状，由于强烈蚀变，岩石已蚀变为蛇纹岩和滑石片岩。
（二）控矿构造
矿区为一向南倾的单斜构造，断裂构造十分发育，沿
（三）矿体特征
鹰嘴山金矿区，矿化主要沿NWW向断裂带分布，矿化蚀变带总长约5km，宽约30m，走向270°～290°，与地层展布方向一致，倾向南，倾角60°左右。矿带顶板为粉砂质板岩，底板有硅质岩、凝灰岩、英安岩、安山岩、安山质凝灰岩、安山质角砾凝灰熔岩、硅化蛇纹岩及滑石片岩等。⑨号金矿体一带从顶板向底板依次为：粉砂质板岩→矿体（硅质岩、石英岩）→硅化蛇纹岩（贫矿）→滑石片岩（深部为蛇纹岩）。
矿化带是由金矿体、石英脉、硅化板岩和硅化碎裂火山碎屑岩、褐铁矿化粉砂质板岩及蛇纹岩、滑石片岩、碳酸盐化岩石等组成。
上述矿化带中，共圈定金矿体6个，金矿化体6个，单个矿体一般长36～265m，最长770m，矿体平均厚0.38～1.57m，最厚2.18m，延深大于200m，尤以⑨号金矿体连续性好，是本矿区的主要矿体，现钻探控制长770m，厚0.48～5.38m，延深50～240m。矿体形态受构造控制，呈似层状、透镜状、沿走向、倾向具波状弯曲、膨胀收缩，分枝复合等特点。矿体产状174°～208°∠44°～54°（图11-6），向西侧伏，侧伏角30°。
图11-6 鹰嘴山金矿区100线剖面图
（四）矿石成分
1.矿物成分
主要金属矿物有铅矾、孔雀石、菱铁矿、方铅矿、硫锑铅矿、铜蓝、毒砂、辉铜矿、黄铜矿、黄铁矿、闪锌矿、磁黄铁矿、褐铁矿、钼铅矿、白铅矿、磷钇矿、黄钾铁矾。脉石矿物有石英、白云石、长石、白云母、锆石、绿泥石、榍石、方解石、石榴子石、蛇纹石等。
贵金属有自然金、自然银、金银矿、银金矿、角银矿。电子探针结果列于表11-7。
表11-7 电子探针结果
说明金银元素均以矿物形式存在。金矿物存在的形式：①金矿物嵌布于次生铅矿物粒间及裂隙中；②金矿物包于次生铅矿物中；③金矿物嵌布于石英裂隙中；④金矿物包于脉石矿物中；⑤自然金包有银金矿或金银矿；⑥角银矿与自然银相嵌同时又包自然银、自然金。
金的粒度大于0.074mm的占4.18%,0.074～＞0.03mm的占5.5%，小于0.03mm的占90.32%，说明以细粒—微粒金为主。包裹金占6.61%，粒间金及裂隙金占94.3%。
2.化学成分
矿区化学样分析（w（Au）/10-6）,Au1×10-6～77.9×10-6，个别达几百万分之一，单个矿体Au平均在1.5×10-6～9.16×10-6,Ag6×10-6～92×10-6。⑨号矿体，Au平均6.34×10-6。各类金矿石的氧化物分析、多元素分析、微量元素分析分别列于表11-8～11-10中。
表11-8 金矿石氧化物分析表
表11-9 金矿石多元素分析表（wB/10-6）
表11-10 金矿石微量元素分析表（wB/10-6）
（五）围岩蚀变
矿区的围岩蚀变主要为硅化、绢云母化、褐铁矿化、碳酸盐化、滑石化等。
硅化：表现为微晶石英矿物的生成和石英脉沿裂隙充填，与金矿化关系非常密切。硅化越强，金矿化越强。
绢云母化：在粉砂质板岩和凝灰岩中，出现鳞片状绢云母。
褐铁矿化：在矿区普遍可见，尤其在矿体与顶板粉砂质板岩的接触带更为显著。
碳酸盐化：表现为方解石脉沿岩石破碎裂隙充填。
滑石化：在矿带北侧，有滑石片岩及滑石脉沿裂隙充填，向深部变为超基性岩。
（六）矿床地球化学
1.成矿主岩地球化学
成矿主岩岩石分析列于表11-11，稀土分析列于表11-12。
表11-11 鹰嘴山金矿区岩石分析
表11-12 鹰嘴山金矿区各类岩（矿）石REE分析（wB/10-6）
板岩是矿体的主要围岩，矿物成分以绿泥石、石英、绢云母为主，化学成分表现为高铝富镁和钾。超基性岩也是主要的矿体围岩，含金硅质岩型矿石，富Sr（达185×10-6），贫Li、Rb、Be、Ga等酸性不相容元素，矿体围岩可能是蚀变超基性。
板岩球粒陨石标准化图形表现出缓右倾斜形，铕微弱亏损（图11-7）。矿石稀土配分型式见图11-8。
图11-7 鹰嘴山金矿床板岩REE球粒陨石标准化型式图
图11-8 鹰嘴山金矿床矿石REE球粒陨石标准化型式图
2.流体包裹体地球化学
流体包裹体有圆形、椭圆形、三角形、水滴状、多边形、树叶状等。气液包裹体大小为2～15μm，原生的大，次生及单相的个体小，大多为2.5μm。气液比5%±，仅小部分达10%。包裹体有气相、液相、气液两相及含CO2（Liq.）相等，最多的是气液两相。
成矿均一温度为358～170℃，主要成矿温度为320～200℃。
主要成矿流体属NaCl-H2O体系，盐度为3.8%～9.3%。
3.稳定同位素地球化学
氧同位素：石英δ18O值为10.7‰～15.0‰，平均13.1‰。
（七）成矿时代
本次测得鹰嘴山金矿石英脉Rb-Sr等时年龄为（483±12）Ma（宜昌地质矿产研究所，1999），西安所李智佩取得石英脉的Rb-Sr同位素年龄为413.5Ma，前者是超基性岩蚀变作用的时代，后者可能是阿尔金断裂作用的成矿时代，可见，成矿是多期次的。
（八）矿床成因
鹰嘴山金矿区NWW向挤压破碎带长几十千米，切割较深，超基性岩自深部沿断裂侵位，地层、岩石发生蚀变和破碎，该断裂破碎带控制了本区矿体的分布。
矿床成矿流体的盐度很低，w（NaCl）=3.8%～9.3%，平均6.5%。这种低盐度特征说明不是地下热卤水或海水；成矿流体中CO2含量较高，表明流体具有深部来源的特征；根据包裹体均一温度和盐度计算的流体密度介于0.65～0.93g/cm3之间，均小于1.0g/cm3，与大多数岩浆热液的流体具有一定的相似性；本区在超基性岩中赋存有金矿化体，有的矿体原岩就是超基性岩，在矿区南部的超基性岩中所取人工重砂，见有千粒自然金，表明超基性岩是金的主要来源之一。约在（483±12）Ma超基性岩由于发生了强烈的蛇纹岩化蚀变作用，本来是贫硅的岩浆岩，由于在蚀变过程中释放出大量硅质，大量的硅质伴随着活化金，在岩体边部形成含金硅质岩，并有大量含金热液进入成矿构造，形成含金石英脉，约在（413±5）Ma，在阿尔金断裂构造动力作用下，大量的热液流体使金活化迁移。
据此认为，矿床成因属与超基性岩及构造动力作用有关的中、低温热液矿床。