红花沟金矿田位于赤峰市西部26km，由红花沟、莲花山大型金矿和柴胡栏子小型金矿及多处金矿点组成，面积约60km2，曾经是华北地台北缘金成矿带上的重要黄金产地之一(见图2－1)。
在大地构造位置上，红花沟金矿田位于研究区所划分的内蒙古地轴北缘成矿带的西段、赤峰－开原大断裂南侧边缘，铭山隆起的东北部。北北东向红山－八里罕断裂、赤峰－锦山断裂等通过该矿田东侧。与努鲁儿虎隆起带类似，铭山隆起带是华力西晚期—印支期形成的北东向隆起带之一，主要由新太古代变质岩及燕山期花岗质杂岩及少量印支期闪长岩组成。值得注意的是，该隆起带恰恰处于华北地台北缘构造带向北突出的弧形构造部位，而隆起带本身也呈现向南东突出的弧形构造，红花沟金矿田恰恰就处于南东突出的弧顶部位。金矿田以东西向舍路嘎河(断裂)为界，南部为红花沟金矿床，北部为莲花山金矿和柴火栏子金矿床;而莲花山金矿和柴火栏子金矿之间又为东西向暗板沟断裂所分隔，柴胡栏子金矿则以华北地块北缘断裂(阴河断裂)与北部古生代褶皱带相邻。3个金矿中，红花沟金矿和莲花山金矿以石英脉型矿床为主，兼有蚀变岩型金矿化;而柴胡栏子金矿则以蚀变岩型为主，兼有石英脉型矿化。
由于3个矿床成矿地质特征相近，故将主要成矿地质特征放在一起综合讨论。
一、赋矿围岩、岩浆岩及其地球化学特征
红花沟金矿床和莲花山金矿床的矿区赋矿围岩与金厂沟梁金矿区一样，均为太古宇建平群角闪斜长片麻岩及混合岩;柴火栏子金矿略有不同，其赋矿围岩为一套浅变质岩系，即含石墨绢云母片岩、石英绢云母片岩、石榴变粒岩及其经接触变质形成的角岩，王时麒等(1994)确认围岩中石榴子石为铁铝榴石，属于区域变质产物。根据变质岩的矿物组合，初步确定，该套变质岩应为建平群或大营子群的一部分。
各个矿区外围燕山期花岗岩大面积出露，均属晚侏罗世的产物。在柴胡栏子矿区西北侧，有少量印支期闪长岩脉出露。燕山期花岗岩按侵入顺序可以划分为3期，早期为牛家营子岩体(γ2－15)，出露于红花沟矿区西部牛家营子一带，总体呈北东向，面积22km2;中期为铭山岩体和四道沟岩体(γ2－25)，分别出露于金矿田的西南部和北部，呈岩基状产出，二者总面积为520km2;晚期为一套流纹斑岩或者花岗斑岩，呈岩株状出露，总体呈北东向带状出现，局部零星分布，如红花沟岩体。同时，与上述花岗质岩石一起伴生的脉岩非常发育。研究结果显示，区内金属矿床主要与中期花岗岩及晚期脉岩关系密切，在铭山岩体与地层的接触带边部，发育有一系列金矿(化)点;而闪长玢岩脉、煌斑岩脉等在时间和空间分布上与含金石英脉密切伴生或者直接作为矿脉的近矿围岩。大多数脉岩的分布方向与矿脉平行产出。
二、矿田构造及其矿化特征
矿田范围内褶皱构造和断裂构造非常发育，且构造型式非常复杂。矿化的发育及其特点与构造密切相关。张忠生等(1993)、王时麒等(1994)对红花沟金矿田的构造及成矿特征开展了较为系统的研究。
(一)矿田构造特征
1.褶皱构造
红花沟和莲花山矿区内的褶皱主要表现为太古宙变质岩的强烈变形变质及叠加。根据褶皱形态及方向，大致划分为3期褶皱变质作用:第一期褶皱变质是伴随着区域角闪岩相变质作用发生，形成以塑性流动和强烈压扁作用为主的构造组合，该期褶皱主要以小型紧闭式褶皱、不对称褶皱等为特征;第二期褶皱变形是伴随区域退变质作用发生的，主要表现为岩石中角闪石的黑云母化，形成一些紧闭式尖棱褶皱，一般为非透入性褶皱;第三期褶皱变形是该地区最为强烈的变形变质作用，在变质岩中构成了一个宽缓的大型短轴背斜(红花沟背斜、大黑山背斜)，总体褶皱轴向北西，向南东倾伏。由于矿区内地表第四系覆盖强烈，因此，准确确定其褶皱构造形态是困难的，但总体构造形态与太古宙变质岩中所表现出来的流变褶轴相当。
2.韧性剪切变形构造
矿田内韧性剪切变形构造非常发育，也可以划分为3期:第一期主要分布于古老变质岩中，可见宽度20～50m，长500～800m，走向近南北向，倾向东，倾角50°～70°。该期韧性剪切带是本区绿岩带区域变质作用后期变形作用的产物，也是变质作用的一部分，时代属于新太古代;第二期主要呈近东西向展布于红花沟矿区及莲花山矿区，并波及中元古代钾长花岗岩，具有韧性剪切带的典型特征。资料认为，舍路嘎河等东西向断裂带即沿该构造带所发生;第三期韧性剪切带属于小规模构造带，大面积分布于红花沟矿区，主要呈北西向、北北西向、北北东向展布。总体上看，这些韧性剪切带的形成一般均早于矿化。
3.断裂构造
金矿田范围内的断裂构造非常发育，但规模大小差别很大，按展布方向可以划分为4组，即东西向、北西向、北东向和南北向。
(1)东西向断裂:多属于区域性断裂的组成部分。自北而南主要有阴河断裂、案板沟断裂和舍路嘎河断裂等。其中，阴河断裂为矿田北侧边界断裂，也是华北地台北缘断裂的一段;案板沟断裂和舍路嘎河断裂将3个矿区分隔开来。这些断裂均具有一定规模，走向延伸30～50km不等。大多沿河流及山谷分布。总体上为成矿前断裂，以发育韧性剪切变形为特征。由于受第四系覆盖及后期构造破坏，矿区内这些断裂延伸多数仅见于露头。断裂内往往未见硅化和黄铁矿化，部分具有后期活动。
(2)北西向断裂:多分布于矿区范围内，普遍延伸稳定，具有连续性好、成群成带分布的特点。一般倾向南西，倾角70°左右;断裂具有明显的擦痕及断层角砾，显示断裂为压扭性，但在晚期演化为张性破裂，含金石英脉呈现不规则的团块状透镜体沿着早期构造带分布。该组断裂对成矿具有一定程度的控制作用，如柴胡栏子金矿。
(3)北东向断裂:主要在矿区内发育，如头道沟断裂、红花沟断裂、龙头山断裂等，总体来看，该构造带总体走向北东30°，北西倾，倾角45°～60°。长700余米，宽5～15m，最宽处20m。构造带由糜棱岩、构造片岩断裂泥砾带、压碎透镜体带和密集裂隙带组成，糜棱面理、构造片理方向一致，产状平行。构造带中发育同产状断层，断层面上见有直立擦痕、擦痕等，反映出该构造带具有强烈的挤压特征。含金石英脉沿着与构造片理产状近于一致的一系列平行密集的断层分布，形成平行的复脉，并可见石英脉斜切构造片理，显示含金石英脉形成晚于该构造带压性活动期。同时，在平行的两组石英脉间常常见到一组与其斜交的石英脉，斜交脉体短而粗，脉壁粗糙，只局限于平行的北东向脉间，而不穿过平行脉，反映了脉间低序次构造控矿特点。根据低序次脉与主矿间的相互关系判断，北东向成矿断裂属右行扭性力学性质。由于覆盖，其控矿特征不很清楚，但某些北东向断裂为含矿控矿构造，如莲花山金矿6号脉群就受到一条北东向构造带控制。
(4)南北向断裂:在红花沟和莲花山矿区非常发育，是这两个矿床的最主要控矿构造。这些断裂以压扭性为主，并含有两组北东、北西向扭性断裂。该组构造走向北西5°～20°，倾向北东，倾角60°～80°，断层宽0.1～0.25m不等。断层中压碎岩、构造片理发育。断层面呈舒缓波状，充填于其中的石英脉呈透镜状或者膨缩状。横剖面上，可见石英大脉边部片理化带中石英小脉呈透镜状产出，与片麻理产状一致且呈明显斜列现象，反映了成矿断层上盘上冲特点。平面上，石英脉边部，局部可见石英小脉沿张性分支断裂充填，分支断裂短而粗，且只分布于主断裂一侧，反映了低序次构造控矿特点，并指示南北向成矿断裂平面上具有左行扭动特征。总之，近南北向成矿断裂具有上盘上冲，平面上略具左行扭动的压性力学性质。该组构造控制了红花沟2号脉群绝大部分矿脉和莲花山51号脉群的主要矿脉的空间分布。
(二)矿体产出特征
1.红花沟矿区
在红花沟矿区30km2的范围内，共发现大小石英脉及矿化蚀变带90余条，经历年来地质工作证实有工业价值的为2号、15号、81号矿脉;另外，3号、13号、67号矿脉部分地段具有地方开采价值(图4－3左)。
含金石英脉主要产于太古宇的角闪斜长片麻岩及混合岩中，按展布方向分为3组:①北北西向，倾向南西或北东，倾角75°至直立(图4－3右)。有工业价值的矿脉均受该组构造裂隙控制，如2号、15号、81号矿脉。②北北东向，倾向东，倾角70°～75°，地表矿化较好，矿化延伸50m左右，向深部矿化减弱，如1号矿脉;③北东东—北东向，倾向北，倾角60°，部分地段富集，如3号矿脉。
图4－3 红花沟金矿区主要矿脉分布图(左)及15号矿脉第10勘探线地质剖面图(右)(据王时麒等，1994)
矿脉一般长200～300m，厚度变化大，15号、81号矿脉宽小于1m，2号矿脉宽大于1m，最宽达3.5m。金品位变化较大，一般20～30g/t。2号矿脉平均品位达50g/t。
2.莲花山矿区
在矿区20km2的范围内，共发现大小含金石英脉50余条，经历年来地质工作证实有工业价值的为1号、4号、6号、50号、51号矿脉;其中，最大者为4号和6号矿脉(图4－4左)。
含金石英脉均产于太古宇的角闪斜长片麻岩及混合岩中。矿脉一般长200～700m，厚度变化大，一般为0.3～1m，最后达5m。矿脉延深100～200m，最深达400余米。金品位变化较大，6号和51号矿脉平均品位8g/t;而4号矿脉平均品位达25g/t。
矿脉产状按展布方向分为3组:①走向北北西，倾向南西或北东，倾角近直立。如4号、50号、51号矿脉(图4－4右);②走向北西，倾向北东，倾角陡立，如1号、13号、38号矿脉;③走向北东，倾向北西，倾角较缓，如6号矿脉。
3.柴胡栏子矿区
在矿区1km2的范围内，共发现3条主要矿脉及1条盲矿体。所有矿脉都赋存于前述太古宇上段的含石墨绢云母片岩、石英绢云母片岩、黑云石榴变粒岩及接触变质岩中，矿体由含金石英脉及其两侧的含金蚀变岩组成，且以蚀变岩为主体。这个蚀变带呈北西宽、南东窄的楔状展布。蚀变带长千余米(图4－5)。
图4－4 莲花山金矿区主要矿脉分布图(左)及4号矿脉地质剖面图(右)(据王时麒等，1994)
在3条矿脉中，1号矿脉是主要矿体，为提交工业储量的主要矿脉。2号和3号均比较差。1号矿脉严格受北西向控矿构造带控制，矿脉总体走向315°，倾向南西，倾角40°～72°。矿化带长千余米，工业矿体总长570m。根据矿脉产状变化及成矿后断裂构造破坏的影响，将1号脉分成北、中、南3个矿段。随着矿体自北西向南东延伸，自地表沿倾斜延伸，其厚度逐渐变薄，由8m逐渐变化为2m左右，呈上宽下窄的楔形。具体表现为北矿段平均厚度7.95m;中矿段平均厚度5.62m;南矿段平均厚度2.30m。矿脉延深80～170m，平均斜深111m。
金品位变化也是自矿体的北西向南东，自地表沿倾斜方向逐渐变贫。全脉平均品位为7.23g/t，石英脉中金品位更不均匀，一般为1～25g/t;而蚀变岩中矿化相对均匀，一般为1.5～10g/t。
关于不同矿床的矿石矿物成分、矿石结构构造、矿化阶段及围岩蚀变特征等均与金厂沟梁金矿类似，在此不再赘述。
图4－5 柴胡栏子金矿床主要矿脉分布图(左)及7线地质剖面图(右)(据王时麒等，1994)
三、地球物理及地球化学特征
(一)地球物理特征
红花沟金矿田地表2/3以上的面积被黄土覆盖，给地质找矿研究工作带来很大困难。自20世纪80年代以来，原内蒙古201地质队、冶金部第一物探大队、沈阳黄金学院等单位先后在矿区内开展了不同程度的物探工作。但总体上看，地质找矿效果很不理想。这里仅就不同物探方法所获得的物探特征及与金矿关系总结如下:
1.矿田中主要岩石的物性特征
红花沟和莲花山两个矿区内出露的主要岩性为斜长角闪片麻岩、角闪斜长片麻岩、混合花岗岩和侏罗系、白垩系。
其物性参数表明，石英脉的电阻率值为28285Ω·m，混合花岗岩的电阻率值为3000Ω·m，斜长角闪片麻岩的电阻率值为1900Ω·m，侏罗系的电阻率值为380Ω·m。单从数值上看，不同岩性之间电阻率值具有一定差异，但由于地质情况非常复杂，实际值变化范围很大。实测剖面上混合花岗岩的视电阻率值一般大于200Ω·m;角闪斜长片麻岩的视电阻率值一般小于200Ω·m。石英脉虽然电阻率值较高，但因规模小，地表实际并无高阻显示。
同样，对于磁化率而言，闪长玢岩脉磁化率最高，为50.91;其次为斜长角闪片麻岩和混合花岗岩，分别为17.65和8.46。其他岩石几乎无磁性。因此，直接利用此法资料确定矿体的条件不具备。但利用磁测资料可以大致确定与矿体有关的地层、构造、岩浆岩存在的磁性特征，从而对覆盖区及深部地质情况进行判断。两个矿区主要的斜长角闪片麻岩与混合花岗岩其磁化率相差近1倍，一般可以作为划分岩性的参考依据。
2.矿区磁异常特征
对莲花山矿区测量表明，莲花山矿区磁异常(ΔZ)有以下几种类型:弱平稳正场区，ΔZ在0～100nT之间，与之对应的是第四系覆盖区和酸性火山岩区;强平稳正场区，ΔZ在100～200nT之间，与之对应的是混合花岗岩和斜长角闪片麻岩分布区;ΔZ在300～400nT之间，一般对应的是闪长玢岩;不规则跳跃异常区，ΔZ曲线呈强烈跳跃，相邻测线不能对比，对应的多是第三系(古、新近系)和侏罗系的玄武岩、安山岩等火山岩区。从测量的磁异常结果与金矿关系看，磁异常与金矿化关系不密切。同样，小面积的高精度磁测试验工作与磁异常测量情况类似。
但是，将上述磁异常数据通过化极、求导、延拓处理后，可以利用这些数据的特征确定研究区的立体断裂构造格架，从而为找矿预测提供辅助依据。从处理结果看，区内已知矿脉大部分分布于800m，600m垂向二阶导数零值线上或其正值范围内。400m，200m高度上垂向二阶导数零值线主要呈北西向线状展布，是斜长角闪片麻岩和花岗岩接触部位的显示，绝大部分已知矿脉落在其上或附近。
3.激电、电阻率异常特征
根据冶金第一物探大队1981年资料，当时，通过地球物理工作，在红花沟金矿区共圈出电阻率异常28处，激电异常20处，其中，激电和电阻率吻合(高阻高极化)异常20处。含矿性较好的激电异常有Dj－4(81号、2号脉)，Dj13(15号脉)，Dj5－1(22号脉)，电阻率异常有Dz2－4(81号、2号脉)，Dz20(15号脉)。电阻率异常走向大部分为近南北向，与成矿构造的方向基本一致，异常曲线圆滑，呈条带状分布。异常宽度为50～100m，异常值均大于1000Ω·m。资料认为，石英脉一般规模较小，不足以引起明显的高阻异常，但是与金矿密切伴生的绢云母化、硅化及钾长石化岩石以及闪长玢岩等也可能构成高阻高极化体，因此，通过圈定高阻高极化地段，有可能找到金矿脉。
根据获得的激电、电阻率异常及其与矿脉之间的对应关系，已知含矿地段(81号、2号、82号、15号脉等)的激电、电阻率特征:激电异常与电阻率异常吻合;异常走向近南北向，与矿区成矿带走向基本一致;异常曲线圆滑，呈条带状分布。
综合上述地球物理特征与金矿之间的关系可以看出，由于本区金矿大部分属于陡倾斜极薄矿脉，矿脉往往延伸较小，厚度很薄，常规的地球物理方法对于寻找金矿脉或金矿体难以取得较好的效果。只能作为深化与金矿相关的地质规律的研究辅助手段之一。
(二)矿床地球化学特征
1.区域地球化学异常特征
根据1∶20万区化扫面资料，红花沟金矿田对应大面积的金异常，并在主要金矿床所在位置形成明显的浓集中心。其中，红花沟金矿床所在异常面积30km2，Au含量一般为4×10－9～10×10－9，浓度分带明显，3个浓集中心呈环状分布;莲花山金矿所在异常面积约12km2，Au含量一般为4.77×10－9，矿化地段达到9×10－9，强度高，浓度分带清晰。柴胡栏子金矿对应的异常相对较小。
另外，根据莲花山矿区1∶5万水系沉积物测量数据显示，元素变化受到基岩出露和地形控制，但异常元素仍然以Au为主，伴有Pb，Cu等。
2.土壤、岩石地球化学异常
莲花山矿区部分土壤、岩石测量显示土壤、岩石测量指示元素主要有Au，Cu，Ag。其中，Au异常规模最大，浓度分带清晰，矿化带上Au异常含量大于500×10－9。Cu，Pb异常小、面积小。
3.主要矿脉体的元素地球化学特征
红花沟金矿床2号脉群为典型的含金石英脉，主要微量元素以Au，Ag，W，Pb，Mo，As，Sb等含量较高为特征，并可以此作为寻找含金石英脉的良好标志。元素在矿脉垂向上变化较大，但是均不呈单向变化。其中，3中段Zn，Sb发生富集;4中段富集元素依次为Cr，Mo，Co，Au;5中段Cr，Au，Cu，V，Co，Pb，Ni等元素相对富集;5中段和6中段多数元素的含量高于全脉的平均值。矿山开采表明，这两个中段矿体品位高、连续、稳定。总体来看，矿化仍然以Au异常为直接矿化标志及最直接的指示元素。
莲花山金矿的原生晕地球化学元素组合与红花沟金矿类似，Au，Ag，Ni，Co，Cu，Hg，As，Zn等是主要成矿元素及伴生元素组合。其中，Au，Ag相关系数为0.91，Au，Ni相关系数达0.81，Au与Co，Hg，As的相关系数分别为0.63，0.4，0.4。
四、矿床成因及找矿标志
(一)矿床成因
红花沟金矿田所处大地构造位置及成矿条件均与金厂沟梁极为相似。综合该矿田的控矿因素可以认为，金矿床也具有明显的“三位一体(地层+构造+岩浆岩+矿体)”的成矿控矿特征。矿化全部发育在太古宇小塔子沟组变质岩中，并严格受断裂构造所控制。其中，北西向、南北向和北东向断裂对矿产的形成与分布具有决定性的意义。绝大多数矿脉受南北向断裂控制，构造表现为压扭性断裂，矿体形态上呈现透镜状和波状弯曲，少部分矿脉受南北向伴生构造和低序次构造控制。这些控矿构造均夹持于由东西向断裂带与北东向断裂复合构成的菱形块体之间。在北西向断裂与南北向断裂交会部位，矿体变富。
关于成矿与岩浆岩的关系问题，目前尚存在很大的争议。而这一点主要是由于矿化与岩浆岩的关系问题及岩浆岩本身的年龄问题导致的。红花沟金矿田内不同时期的侵入岩非常发育，早期区调报告主要划分出元古宙花岗岩及燕山期花岗岩两个主要时期，张忠生等(1993)研究了红花沟金矿中钾长花岗岩的Rb－Sr等时线年龄为1887Ma，代表了古元古代末期的岩浆活动;而矿区内与矿脉密切伴生的脉岩的K－Ar同位素测年结果显示，石英斑岩的年龄为106～109Ma，显示了燕山晚期岩浆活动对成矿的影响。而燕山期花岗岩，尤其是燕山期闪长玢岩脉、煌斑岩脉等在时间和空间分布上与含金石英脉密切伴生或者直接作为矿脉的近矿围岩，且大多数脉岩的分布方向与矿脉平行产出，表明燕山期岩浆活动对红花沟金矿的形成具有决定性的影响。然而，徐贵忠等(2001)对莲花山矿区的闪长玢岩和柴胡栏子矿区辉长闪长岩体中的角闪石进行了K－Ar年龄测定，得出的数据分别为237.3Ma和206.4Ma，显示了这些代表中基性岩浆活动的脉岩发生于印支期。邵济安(2000)也在莲花山矿区测得闪长玢岩脉全岩K－Ar同位素年龄为224.8Ma。据资料显示，柴胡栏子金矿的4个矿体均分布于辉长闪长岩体南东侧的蚀变带中，有时，闪长玢岩脉局部构成工业矿体。因此，如果这些所获得的年龄是真实的话，那么，说明红花沟金矿田范围内的矿化具有长期性、继承性，经历了太古宙、古元古代、印支期、燕山期等多期成矿作用。
(二)找矿标志
根据成矿控矿因素及矿产勘查实际资料，该矿床的直接找矿标志主要表现在地质及地球化学方面:
(1)地质标志:太古宇小塔子沟组变质岩为金矿成矿最有利地层。近南北向及北东向断裂构造为成矿与容矿构造，柴胡栏子金矿控矿构造为北西向。围岩蚀变沿着控矿断裂发育，且蚀变类型及强度决定矿化点好坏。其中，绿泥石化、硅化、绢云母化及多金属硫化物的良好组合已成为最为有利的成矿蚀变组合及最好的找矿标志。
(2)地球化学标志:根据区化扫面结果，金矿异常的元素组合是以Au为主，伴有B等;1∶5万水系沉积物测量异常也以Au为主，但受地形及基岩出露情况影响较大，伴生元素一般为Cu，Ag，Pb等。在基岩出露地区，当地球化学异常出现Au，Pb，Cu，Ag等异常时，一般指示矿带(脉)的赋存部位，其中Au是最佳的指示元素，具有异常规模大的特征。总之，以Au为主的水系沉积物地球化学异常及原生晕地球化学异常是最直接的找矿目标之一。