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柴达木盆地南缘五龙沟金矿区曾长期处于华北板块活动的大陆边缘上.区内出露的地层主要为前寒武纪的一套火山-沉积变质岩系,自下而上依次为下元古界金水口群(Pt<,1>jn)、长城系小庙群(Chxm)和蓟县系冰沟群(Jxhn)以及青白口系丘吉东沟群(Qnqj).在五龙沟东侧的天台山、金水口一带发现有太古代地层:晚太古代诺木洪片麻岩套和由麻粒岩、变粒岩和大理岩等粒状岩石组成的太古代天台山表壳岩组(Artms),二者构成了金水口穹窿构造的物质基础.矿区内自早古生代开始,除第四系以外再无任何沉积记录.东昆仑北带(柴达木盆地南缘)为一岩浆弧带,岩浆活动频繁,以中酸性侵入岩最为醒目,多形成较大规模的复式岩基.矿区内的侵入岩以海西期规模最大,次为印支期.中酸性岩主要为花岗岩类,包括花岗岩、花岗闪长岩,二长花岗岩和石英闪长岩,其成因类型有同熔型(I型)和重熔型(S型),对金的成矿作用至关重要.S型重熔花岗岩在其演化过程中,可使原岩发生广泛的高温碱质交代.强碱性(K、Na)的热流汁使Au活化,以络合物的形式进入流体,从而在岩浆期后热液中大量富集,矿区内的δ<34>S在1.33~6.86‰之间,具陨石硫特征.石英δ<18>O的平均值为7.03‰,矿物包裹体水δD的平均值为-74.88‰,表明了它的岩浆来源.以上特征说明了五龙沟金矿成矿流体的深源性,由硫同位素组成计算得出的I号矿带成矿温度(330℃±),表明成矿热液为岩浆期后中温热液.金矿体以破碎蚀变岩的形式产出,发生在断裂破碎带中的热液蚀变使金的成矿作用最终得以完成.主要的矿化蚀变有黄铁矿化,褐铁矿化,绢云母化、硅化和高岭土化.构造活动与岩浆活动的多期性导致了蚀变的多次叠加,控制了矿化蚀变的类型、强度、规模和分布在垂向和水平方向上的分带性.五龙沟金矿区金的成矿作用始于印支晚期,燕山期为其主成矿期,成矿具多期多阶段性."构造活动-岩浆作用-热液蚀变"三位一体的控矿因素组合是本区金的成矿作用的关键.