一、矿区地质
1.地层
矿区区内地层较为简单，矿区地层如图4-25、图4-26所示。在北部大部分为第四系(Q)覆盖，在研究区南部基岩出露良好，出露地层主要为下石炭统清水组(C1q)。
(1)下石炭统清水组(C1q)
该组地层只出露在清水一带，该组地层下部岩性主要为灰绿色厚层状凝灰质砂岩，其次为凝灰质含砾砂岩，局部夹凝灰质板岩；上部岩性主要为灰绿色-深灰色厚层状凝灰质含砾砂岩、凝灰质砂砾岩。砾石大小均匀，呈次棱角状和棱角状，砾石成分以石英闪长岩和斜长花岗岩为主，部分为凝灰岩、硅质岩。粒径一般在1～30cm左右。
清水组地层倾向170°～180°，倾角50°～75°。与下伏地层南明水组(C1n)呈断层接触或平行不整合接触。
(2)第四系(Q)
主要分布在研究区北部，以冲-洪积物为主，由砾石、砂砾、风积砂土及黄土组成；其次分布于南部冲沟和洼地中，以砾石、砂砾石等洪积物、残坡积物组成。
图4-25 卡拉麦里金矿区地质与构造简图
(据四川省核工业地质局二八三大队修编)
1—第四系；2—下石炭统清水组；3—被第四系覆盖的断裂构造；4—构造层界线；5—挤压破碎带；6—研究区；7—断层位置及编号；8—地层产状；9—逆大断层及推测逆大断层；10—线状背斜；11—线状向斜
图4-26 矿区地层综合柱状图
2.构造
研究区主要由四条断裂构造(F1、F2、F3、F4)控制(表4-18)，且其周围多伴随有破碎带。受大构造卡拉麦里大断裂控制，研究区内断裂构造发育，由断裂作用引起一系列岩层形变，如褶皱等亦相应发育。区内主要断裂构造有四条，即F1、F2、F3、F4，均为层间断层。断层呈现压扭性层间断层的性质为逆断层，断层面倾角较高(倾角50°～75°)，倾向为157°～180°，出露宽度范围0.5～2.0m，走向总体呈北东东—南西西向，与地层走向大体一致。破碎带中常见不同规模的石英脉充填，并伴有硅化、黄铁矿化、赤褐铁矿化及绢云母化等后生蚀变。断裂构造在金矿形成过程中扮演着重要的角色，既可以提供流体通道，又可作为Au的存储空间(朱永峰，2004)。
3.岩浆岩
在研究区的北部见超基性岩体，为华力西期橄榄辉长岩，为该区金矿的主要矿源层。此外见有石英脉、含金石英脉。含金石英脉集中分布在清水一带及研究区北部泥盆世地层中，且多充填于北塔山组、平顶山组、南明水组、清水组的节理裂隙中。脉岩最长可达100m，一般长约几米至十几米，呈树枝状或豆荚状单脉产出。
表4-18 卡拉麦里1号金矿断裂构造特征一览表
注：据四川省核工业地质局二八三大队整理。
4.蚀变特征
(1)矿区蚀变
该金矿与石英脉以及蚀变关系密切，在近矿围岩中含金石英脉和蚀变现象(安芳等，2007；王京彬等，2006；王庆飞等，2007)非常发育。常见蚀变类型主要有硅化、黄铁矿化、褐铁矿化、赤铁矿化，其次是绢云母化、绿泥石化、碳酸盐化、绿帘石化等。
矿体及围岩中均见较强的硅化现象，往往呈细脉状、网脉状，出现于裂隙面、层面、岩石碎块周围，是矿区内主要的蚀变现象之一，与金矿化关系密切；黄铁矿化发育，以粉末状为多见，粗晶粒状黄铁矿少见；分布于岩(矿)石裂隙中或层面上的粉末状黄铁矿的集合体往往呈“细脉状”“薄膜状”出现，粉末状黄铁矿与金矿化密切；当黄铁矿晶形完整、晶粒粗大时含金弱或不含金，当黄铁矿晶形不完整，而在肉眼或普通放大镜下看不到晶形时则含金。在地表及地下破碎带中均较发育褐铁矿化、赤铁矿化，呈明显的褐色、褐红色、肉红色，在地表或地下浅深部位多见褐红色、褐色，这主要由黄铁矿氧化作用形成，而在地下200m附近的钻孔中见到肉红色硅化物，则往往含金量较高，这种现象属于赤铁矿化。另外在地表和地下均可见到绿泥石化，特别是构造带两侧发育强烈绿泥石化也与金矿化相关，矿石蚀变主要为绿泥石化。此外与金矿化关系不是很紧密的蚀变有绢云母化、绿帘石化及碳酸盐化在矿区也比较发育。
(2)蚀变带岩石薄片鉴定
对矿区蚀变岩带进行采样并磨制薄片，并对薄片进行镜下鉴定，岩石薄片中矿物多为自形-半自形粒状结构、交代结构、浸染状结构、凝灰砂状结构，且均有不同蚀变现象。
在镜下可以看到矿物半自形-他形晶粒结构：半自形-他形的黄铁矿等分布于半自形-他形柱粒状石英及其他硫化物矿物间。交代残留结构主要体现在褐铁矿从边部向内交代黄铁矿，而使黄铁矿仅保留有少量残余。凝灰砂状结构主要在由长石、石英砂屑及胶结物组成的部位可见到，胶结物为绢云母、硅质等。在光薄片鉴定中，岩石中金属硫化物主要为黄铁矿，少量黄铜矿；金属氧化物主要为褐铁矿、磁铁矿。镜下观察薄片的胶结物已重结晶，由鳞片状绿泥石、石英、少量绢云母组成。不透明矿物为黄铁矿，以他形-半自形粒状为主，少量呈立方体状，光片中粒度大小在0.01～0.04mm之间。石英多呈他形粒状，有碎裂粒化，粒化的石英呈网脉状分布，具波状消光。少量的粒化石英呈裂隙脉状分布(沿粒状石英分布)，在碎裂粒化石英之间和少量的裂隙中充填分布方解石细粒。由于受应力作用影响，碎屑及其观察到的矿物多呈定向分布，已具绿泥石化、绿帘石化，蚀变矿物也呈定向性分布，石英长轴具定向性分布，岩屑同样具压扁拉长特征，也具定向性分布(图4-27)。
图4-27 电子显微照相
a—凝灰砂状结构，正交偏光，放大倍数100×，岩石由残余的原岩碎块和次生矿物石英(Q)、方解石(Cal)等构成，碎块具凝灰砂状结构，由砂屑(Sx)和胶结物(Jj)组成；b—半自形-他形粒状结构，单偏光，放大倍数100×；金属硫化物黄铁矿(Py)、黄铜矿(Cp)呈独立单体或连晶状分布在岩石裂隙中或透明矿物(Tm)粒间；c—蚀变角砾凝灰岩，正交偏光，放大倍数100×岩石由火山角砾(J1)岩屑晶屑(Jx)及交结物，长石被云母交代；d—黄铁矿，单偏光，放大倍数100×金属硫化物为黄铁矿(Py)呈裂隙分布，Tm为透明矿物
二、矿床地质特征
1.赋矿层位
卡拉麦里1号金矿A、B 矿带产于石炭系下统清水组地层中，含矿岩性为凝灰质砂岩、凝灰质含砾砂岩，其中A矿带受控于北东东—南西西向F1层间断裂构造，矿体位于构造挤压破碎带中，B矿带受控于北东东—南西西向F2层间断裂构造，矿体位于构造挤压破碎带中。赋矿岩石类型均为硅化凝灰质砂岩、凝灰质含砾砂岩。
2.矿体特征
(1)A矿带矿体特征
A矿带共圈定4条工业矿体(表4-19)，多呈层状、似层状、透镜状。矿体均产于下石炭统清水组地层中，含矿岩石为凝灰质砂岩、凝灰质含砾砂岩。矿体严格受岩性及构造破碎带控制，呈层状、似层状、透镜状，北东东—南西西向展布。蚀变主要有硅化、黄铁矿化、绢云母化、褐铁矿化、绿泥石化及绿帘石化等(图4-28)。
表4-19 卡拉麦里1号金矿A矿带矿体特征一览表
各矿体特征分述如下：
Ⅰ号矿体：为该矿带的主要矿体。矿体直接出露地表，地表由23个探槽控制构造破碎带，经刻槽取样分析，有10个槽探刻槽样达到工业指标。深部由22个钻孔控制，位于A6～A25勘探线之间，长度为1318m，埋深0～269.87m，平均真厚度为2.59m，厚度变化系数为81.73%，平均品位9.57g/t，品位变化系数为91.18%。矿体平均倾向160°，平均倾角为72°。矿体呈层状、似层状。矿体厚度及品位沿走向及倾向变化较小。
Ⅱ号矿体：为隐伏矿体。深部由7个钻孔控制，位于A7～A25号勘探线之间，长度750m，最大埋深283.06m，平均真厚度3.03m，厚度变化系数为68.39%，平均品位为4.67g/t，品位变化系数为62.18%，矿体向南东倾，平均倾向160°，平均倾角为71°。矿体呈透镜状。矿体厚度及品位沿走向变化较稳定，该矿体沿倾向控制程度较低。矿体蚀变现象较普遍。
Ⅲ号矿体：为隐伏矿体。深部由3个钻孔控制，位于A7～A11号勘探线之间，长度为189m，最大埋深262.81m，平均真厚度4.80m，厚度变化系数62.54%，平均品位4.68g/t，品位变化系数61.24%。矿体向南东倾，平均倾向160°，平均倾角70°。矿体呈似层状、透镜状。矿体厚度及品位沿走向变化较稳定，该矿体沿倾向控制程度较低，矿体蚀变现象较普遍。
Ⅳ号矿体：为隐伏矿体。深部由2个钻孔控制，位于A15～A17号勘探线之间，长度为121m，最大埋深为104.28m，平均真厚度为1.41m，厚度变化系数为67.68%，平均品位为9.77g/t，品位变化系数为76.58%。矿体向南东倾，平均倾向160°，平均倾角76°。矿体呈透镜状。矿体厚度及品位沿走向变化较稳定，该矿体沿倾向控制程度较低。矿体蚀变现象较普遍。
图4-28 A矿带A15号勘探线剖面图
(2)B矿带矿体特征
该矿带共圈定4条工业矿体(表4-20)，多呈层状、似层状、透镜状。矿体均产于下石炭统清水组地层中，含矿岩石为凝灰质砂岩、凝灰质砂砾岩。矿体严格受岩性及构造破碎带控制，呈层状、似层状、透镜状，北东东—南西西向展布。蚀变主要有硅化、黄铁矿化、绢云母化、褐铁矿化、绿泥石化及绿帘石化等。
表4-20 卡拉麦里1号金矿B矿带矿体特征一览表
各矿体特征分述如下：
Ⅰ号矿体：为该矿带的主要矿体。为隐伏矿体，地表由14个探槽控制构造破碎带，经刻槽取样分析，均未达到工业指标。深部由34个钻孔控制，位于A2～A25 勘探线之间，长度1169m，埋深158.91～259.13m，平均真厚度3.98m，厚度变化系数71.25%，平均品位10.69g/t，品位变化系数106.54%。矿体平均倾向160°，平均倾角73°。矿体呈层状、似层状。矿体厚度及品位沿走向及倾向变化较小，总体来看矿体由浅部向深部有品位变富之趋势，Au品位由浅部向深部有增高趋势。矿体蚀变现象较普遍。
Ⅱ号矿体：为隐伏矿体。深部由3个钻孔控制，位于A21～A25号勘探线之间，长度为200m，最大埋深254.46m，平均真厚度3.66m，厚度变化系数59.13%，平均品位11.29g/t，品位变化系数为62.19%，矿体向南东倾，平均倾向160°，平均倾角为69°。矿体呈透镜状。矿体厚度及品位沿走向变化较稳定，该矿体沿倾向控制程度较低，矿体蚀变现象较普遍。
Ⅲ号矿体：为隐伏矿体。深部由5个钻孔控制，位于A5～A11号勘探线之间，长度为200m，最大埋深199m，平均真厚度2.37m，厚度变化系数64.10%，平均品位8.53g/t，品位变化系数66.32%。矿体向南东倾，平均倾向160°，平均倾角73°。矿体呈似层状、透镜状。矿体厚度及品位沿走向变化较稳定，该矿体沿倾向控制程度较低，矿体蚀变现象较普遍。
Ⅳ号矿体：为隐伏矿体。深部由3个钻孔控制，位于A7～A11号勘探线之间，长度为197m，最大埋深132m，平均真厚度2.04m，厚度变化系数58.15%，平均品位6.19g/t，品位变化系数60.11%。矿体向南东倾，倾向160°，平均倾角72°。矿体呈透镜状。矿体厚度及品位沿走向变化较稳定，该矿体沿倾向控制程度较低。矿体蚀变现象较普遍(图4-29)。
图4-29 B矿带A15号勘探线剖面图
3.矿石质量
(1)结构
矿石结构为自形-半自形粒状结构、交代结构、浸染状结构、凝灰砂状结构。
1)半自形-他形晶粒结构：半自形-他形的黄铁矿等分布于半自形-他形柱粒状石英及其他硫化物矿物间。
2)交代残留结构：褐铁矿从边部向内交代黄铁矿，而使黄铁矿仅保留有少量残余。
3)凝灰砂状结构：岩石由长石、石英砂屑及胶结物组成。受应力作用影响，碎屑呈定向分布，胶结物为绢云母、硅质等。
(2)构造
根据矿物集合体的形态特征和其形成的地质作用，矿石构造主要为原生矿石构造，有细脉状及网脉状构造、浸染状构造、块状构造。
1)细脉状及网脉状构造：含矿石英脉呈细脉状、网脉状充填于岩石裂隙中。
2)浸染状构造：黄铁矿等金属硫化物集合体浸染于石英颗粒间或岩石中。
3)块状构造：金属硫化物集合体呈团块状分布于岩石中。
4.金的赋存状态
金矿物绝大部分呈裂隙金嵌布在黄铁矿或石英的裂隙中。局部可见金矿物。经专门的物相分析以及可选性试验研究工作中的物相分析，金矿物主要为难溶硅酸盐包裹金、硫化物包裹金、自然金等(表4-21)。
表4-21 矿物物相分析结果
由表4-21的数据可知，A矿带矿石中包裹金含量占总金含量的比例为84.71%。B矿带矿石中包裹金占总金的比例为92.81%。
根据组合样分析结果和选冶矿石的原矿光谱半定量分析结果以及原矿化学多元素分析结果(表4-22，表4-23，表4-24)来看，卡拉麦里1号金矿A、B矿带的金矿石中有益元素和有害元素的含量都比较低，其有害组分主要为As、C及黄铁矿对金矿的选冶可能有影响。
表4-22 原矿化学多元素分析结果
注：带有“∗”标记的项目含量单位为10-6。
表4-23 原矿光谱半定量分析结果
从以上光谱和矿石多元素分析结果看，矿石有益元素为Au、Cu，伴生Ag、Sb可综合利用，其他元素均无利用价值。As含量为0.00%～0.24%，对人体不会产生危害。
表4-24 原矿组合分析样分析结果
据组合样分析(均为矿化样)，只有部分样品银(Ag)品位已达到综合开发利用的标准。
三、岩石地球化学特征
1.样品采集及测试分析
本次研究共在卡拉麦里1号矿区采集3个样品，KL-1和KL-2两个岩样在一号矿区石英岩脉上采集，KL-3则采集于该区出露的火山岩岩体上，手标本上KL-3 岩样为隐晶质结构不易于定名，可用TAS图解对该岩样进行分析，所有样品均避开蚀变带、风化带以及强构造带，选择新鲜的岩石进行采样。将采集的岩样送至河北省区域地质矿产调查研究所实验室进行主量、微量元素，稀土元素的测试分析，该实验主要运用AxiosmaxX射线荧光光谱仪、P1245电子分析天平、X Serise 2等离子体质谱仪等仪器对样品进行分析。
2.岩石地球化学特征
(1)主量元素
对岩样主量元素分析，KL-1 和KL-2 两个岩样因产于石英脉上，因此其主要是由SiO2组成(分别是86.08%和92.84%)，KL-3样品SiO2含量为58.82%。从表4-25和图4-30中可明显看出随着SiO2含量增多其他主量元素含量有减小的趋势；KL-3样品为隐晶质火山岩手标本不易于定名和判别类型，对KL-3 岩样进行TAS图(图4-30)解分析，其属于玄武安山岩系列，属于中基性岩浆岩。含量少说明卡拉麦里1号金矿形成与石英脉关系密切，在三个样品中的含量较高TiO2的相对含量较低。在对主量氧化物的含量分析图上可以明显看出除SiO2含量最高以外，Al2O3、CaO和Na2O含量最高，明显地高于其他组成成分，样品中仍然含有FeO，表明该地区的氧化程度不高，初步可断定该区岩石形成于相对还原环境下。
表4-25 主量元素含量 单位：%
图4-30 样品氧化物含量特征图与KL-3样品TAS图
(2)微量和稀土元素
表4-26中上下地壳稀土元素数据引自GERM，对上下地壳稀土元素和样品稀土元素同用球粒陨石标准化，在蛛网图上进行曲线对比分析，在图上可以看出样品元素曲线与下地壳元素曲线相一致，可以初步判断其物质来源于地壳深部或地幔区。
表4-26 稀土元素地球化学分析 单位：10-6
注：δEu＝ ＝2EuN/(SmN+GdN)；δCe＝2CeN/(LaN+PrN)。
稀土元素不以类质同象的形式进入石英晶格中，因此石英对稀土元素没有选择性，且主要存在于石英的流体包裹体中(陈衍景等，2007；丰成友等，2013；芮宗瑶等，2003；周慧等，2013)，石英中的稀土元素可以代表液体的稀土特征(李厚民等，2003)。从表中数据可以看出样品稀土元素总量(ΣREE 不含 Y)都比较小(分别为10.85、4.65、76.56)，可以明显地看出稀土元素的总量(ΣREE)和SiO2含量成负相关关系。根据三个岩样的稀土元素球粒陨石标准化形式分布特征分析，在图4-31上显示三个岩样分布曲线相对的吻合并且与下地壳的稀土元素曲线相一致，从图上可以看出曲线整体呈右倾趋势，且整体曲线比较平坦。在 Eu 处出现峰值，Ce 处出现凹槽；岩样中 Eu 元素(δEu 为2.31、1.44、0.95)呈现明显正异常，下地壳δEu为1.12与样品测得结果相似；Ce元素(δCe为0.88、0.77、0.88)表现出为负异常。ΣLREE/ΣHREE 值(2.88、2.58、4.21)均大于2.5，(La/Sm)N值(1.60、1.58、2.29)均大于1表明LREE相对富集。
从三个岩样微量元素(表4-27，表4-28)原始地幔标准化蛛网图(图4-31)曲线整体变化趋势一致，曲线比较陡峭，峰和槽分异明显。很明显能看到U、Nb、Sr、Zr、Y等微量处为峰值；而 Ta、La、Nd、Hf、Yb 等元素处为凹槽。从表4-28 可以看出Co/Ni、Hf/Sm、Nb/La、Th/La值较低平均值小于1。Y/Ho(26.93、206.14、25.55)，由于Y和Ho具有相同的地球化学性质，在许多地质过程中其比值相对稳定。地球上大多数岩浆岩和碎屑沉积物都保持着球粒陨石的Y/Ho比值28左右(Bau et al.，1995)。
表4-27 微量元素含量 单位：10-6
表4-28 微量元素地球化学分析
图4-31 稀土元素蛛网图与微量元素蛛网图
(3)讨论
在地质背景上卡拉麦里1号位于卡拉麦里断裂带北部东准噶尔褶皱带上，区域上断裂和褶皱非常发育，有利于深部成矿物质随岩浆活动带至上地表，并为Au的储存提供了有利空间。区域上岩浆岩多为基性超基性岩，而Au的母岩多是此类岩浆岩。矿区蚀变发育，说明矿区曾经有较强烈的流体活动，有利于Au的运移和富集。从稀土元素的特征上ΣLREE/ΣHREE值(2.88、2.58、4.21)均大于2.5，(La/Sm)N值(1.60、1.58、2.29)均大于1表明LREE相对富集，成矿物质应为地幔柱型，从这方面也证实了该矿形成的物源在深部。Hetpobcar等人(1985)对浅成和深成的金矿床矿石稀土元素分布进行了初步研究表明：深成建造矿脉的石英稀土元素含量最低，并与Au和一系列基岩型元素有明显相关性，具Au、Ag矿化，稀土元素与金成负相关关系，含金石英脉普遍贫稀土元素。而该样品测得的稀土元素总量(ΣREE)都比较小，也可以指示该金矿的深成建造。在对比上下地壳和样品稀土元素的蛛网图上，样品曲线和下地壳曲线呈现一致性标明物质来源于深部。综上初步可断定卡拉麦里1号大型金矿床物质来源于深部幔源位置，且应为原始地幔。
Eu正异常和Ce负异常说明相对还原的环境，而还原环境有利于金矿的形成。而Ti元素的低含量吻合了卡拉麦里的碰撞造山构造运动而非拉张构造，证实了该地区的碰撞造山运动。因此该地区的岩浆活动要发生在碰撞后的松懈阶段及后碰撞(吴小奇等，2009)时期，在这一时期该碰撞带才成为相对薄弱的地带，深部岩浆才可以沿薄弱带上涌至地表。一般来说，Co/Ni比值越大，矿物的形成温度越高(盛继福等，1999)。该金矿区的Co/Ni(0.5185 0.4286 0.3687)，说明该金矿成矿温度不高，说明该金矿为中低热液型矿床。以往认为，Cl优先配合LREE，而F则易于HREE结合。近年研究发现，富F的热液亦可迁移大量的LREE(Flynn et al.，1978；Alderton et al.，1980；Haas et al.，1995)。富Cl的热液富集LREE、Hf/Sm、Nb/La、Th/La值一般小于1；而富F的热液富集LREE和HREE，Hf/Sm、Nb/La、Th/La值一般大于1(Oreskes et al.，1990；毕献武等，2004)。所以认为卡拉麦里1号金矿的成矿热液中的Cl应该多于F。
四、矿床成因
根据野外鉴别及室内岩矿资料，新疆富蕴县卡拉麦里1号金矿矿床的形成与海西中晚期花岗岩的大规模侵入活动关系密切，岩浆后期含矿热液以其后的断裂构造为导矿构造产生运移流动后，就位于断裂压扭破碎部位富集成矿，故矿床应属岩浆后期中低温热液型金矿床。其工业类型为破碎蚀变带型金矿床。矿石属金-石英-硫化物系列建造类矿石。
五、找矿方向
1)地层岩性标志，自中泥盆世初期至早石炭世后期属于弧盆阶段，沉积了一套类复理石火山-碎屑岩建造；火山凝灰岩是区内找金的有利岩性标志；
2)构造标志，研究区内矿体严格受断裂构造控制，断裂构造是区内找金的重要标志之一；
3)围岩蚀变标志，区内矿化均与硅化、黄铁矿化、赤褐铁矿化等蚀变现象有关，因此蚀变现象也是本区找金的重要标志之一。