湘中隆回縣金山金礦床石英脈特征及成因分析

湖南省隆回縣金山金礦位于湖南省及白馬山、龍山東西經(jīng)礦帶白馬山巖體東南部的內(nèi)外接觸帶金山里。白馬山—龍山金成礦帶是湘中地區(qū)重要的金礦成礦帶之一,區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)一系列大中小型金(銻)礦床,如成礦帶西部白馬山穹隆南東端的杏楓山石英脈型金礦床(武警黃金部隊,1989),成礦帶中部大乘山穹隆西南端的高家坳微細浸染型金礦床(康如華,2001;陳貽旺等,2002),成礦帶東部龍山穹隆中部的龍山破碎蝕變巖型金銻礦床(陳澤呂,2000)。一些工作者對該成礦帶進行了穹隆控礦規(guī)律及找礦前景分析(康如華,2002;李己華等,2004),但對白馬山地區(qū)的金山金礦的成礦地質特征和成礦規(guī)律尚未進行總結。本文通過對前人成果的總結,并結合野外的實際工作成果,將金山金礦與該成礦帶的其他礦床進行對比分析,總結出金山金礦的成礦規(guī)律和找礦方向,以指導找礦工作。1林分構造格架金山金礦位于華南地槽褶皺系與揚子準地臺接壤地帶邊緣,湘中巖石圈俯沖帶內(nèi),邵陽—郴州深大斷裂帶之西側,白馬山—龍山東西向構造帶與古臺山—新寧南北向構造帶交匯處的石橋鋪倒轉背斜向西突出的弧形部位,白馬山巖體東南部內(nèi)外接觸帶的金山里一帶。白馬山—龍山成礦帶是由呈近EW向展布的白馬山、大乘山、龍山三個穹窿構造組成(圖1)。前泥盆系巨厚淺變質碎屑巖構成穹隆核部;泥盆系繞穹隆呈環(huán)帶狀分布;石炭—三疊系順穹隆之間的北東向向斜展布?？傮w為一套在坳拉槽環(huán)境中的裂谷式沉積建造(王高道,1994),具明顯的三元結構:Z-∈冰川及火山碎屑建造、黑色炭硅建造和泥質碳酸鹽建造構成第一結構層;O-S類復理石建造構成第二結構層;D-T陸源碎屑及碳酸鹽建造構成第三結構層。區(qū)域上的桃江-城步、漣源-黃亭、寧鄉(xiāng)-新寧、邵陽-郴州、錫礦山-漣源等五組不同方向的基底斷裂與近EW向展布的白馬山—龍山串珠狀隆起構成區(qū)域基本構造格架。研究表明,構造活動既形成構造地溫場為成礦提供熱源,同時又提供了礦液運移的通道和儲礦空間。在研究區(qū)成礦帶有加里東、印支、燕山期等多期次侵入的中酸性巖體,出露或潛伏于穹隆構造之下,出露于地表的巖體主要有白馬山巖體和天龍山巖體。在該成礦帶發(fā)現(xiàn)有古臺山、高家坳、大新、龍山四個中型金礦床,以及高巖洞、青芹寨、洪廟、掉水洞、三郎廟、白云鋪等金(銻)礦床(點),展示了良好的找礦前景。2礦床地質預測值2.1礦物地質特征研究區(qū)出露的地層主要為薊縣紀冷家溪群平原組,青白口紀高澗群石橋鋪組、天井組、漠濱組,震旦紀江口群長灘組、觀音田組、鶴嶺組、洪江組及安化群金家洞組、留茶坡組;零星出露寒武紀小煙溪組和探溪組。區(qū)內(nèi)礦化強烈,礦種較多。金山金礦的賦礦層位主要是上元古界高澗群天井組第四段(Ptt4),其巖性為灰綠色中厚層狀板巖夾薄層狀粉砂質板巖;杏楓山金礦的賦礦層位主要是高澗群天井組第四段(Ptt4)和漠濱組第一段(Ptmb1)。漠濱組第一段巖性為灰綠色薄至中層狀長石石英砂巖夾薄層狀粉砂質板巖。賦礦地層含豐富的火山物質,Au、Sb、W、As等成礦物質含量高,其中Au、Sb的含量分別高于上部大陸地殼平均值(Taylor等,1985)116～816倍和915～21倍,是區(qū)域重要礦源層。2.2印支—構造特征研究區(qū)內(nèi)最重要的變形期有加里東期、印支期和燕山期。加里東期構造變形以中深層次塑性變形為主,所形成的主要構造形跡為褶皺和韌性剪切帶。印支—燕山期構造變形以脆性變形為主,以形成北東～北北東向褶皺帶和線性斷陷盆地為特征。不同期次的構造形跡在區(qū)內(nèi)彼此相互穿插、交織在一起,形成一幅以早期(加里東期)褶皺、韌性剪切帶和晚期(印支—燕山期)斷裂帶為主體構造骨架的構造形跡圖(圖2)。2.2.1鼻狀背斜軸狀斷裂帶金山里鼻狀背斜是區(qū)內(nèi)構造主體(圖2),其軸向為北東30°～40°,軸長45km。青白口紀高澗群及震旦紀地層均作鼻狀彎曲,北段產(chǎn)狀平緩(10°～20°),南段產(chǎn)狀變陡(30°～50°),且有與軸面平行的壓扭性斷裂伴生。鼻狀背斜北端由薊縣紀冷家溪群平原組、青白口紀高澗群石橋鋪組、天井組組成,有一系列北西向(300°)的張扭性斷裂發(fā)育,有含金石英脈充填,近垂直于背斜軸的北西向張扭性斷裂是本區(qū)的主要控礦構造。金山金礦位于金山里鼻狀背斜南東翼向南西傾伏部位,杏楓山金礦位于金山里鼻狀背斜的北西翼近軸部。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),金山里鼻狀背斜對成礦十分有利,已知桐樹坪、淘金函、金山里等礦點都位于背斜的軸部,有很好的指示作用。以此為切入點,可進一步拓展找礦思路。2.2.2背斜軸北西向斷裂帶區(qū)域內(nèi)斷裂較發(fā)育,對成礦起著重要控制作用。按斷裂走向可分南北向、北東向、北北東向、北西向等。位于金山里鼻狀背斜南東翼向南西傾伏部位的金山金礦,其控礦構造主要為一組與背斜軸近垂直的北西向張扭性斷裂帶,常成組成帶產(chǎn)出,多為含金石英細脈的賦礦構造;北東向斷裂為一組與背斜軸部平行的縱斷裂,常由一組平行的沖斷裂組成,規(guī)模較大,常切割北西向斷裂,地貌上可見一系列的斷層三角面。位于金山里鼻狀背斜北西翼近軸部的杏楓山金礦,其控礦斷裂也是一組與背斜軸近垂直的北西向脆性剪切帶,傾向210°～240°,傾角45°～65°。在剪切帶中常發(fā)育有一條至數(shù)條與之平行的斷裂破碎帶,它們或產(chǎn)于脈帶的中心或產(chǎn)于脈帶與脈帶之間,或產(chǎn)于脈帶下盤。2.3晚元期混合巖墻巖墻金山金礦及杏楓山金礦北東西三面均被白馬山巖體包圍。對于該巖體的形成時代目前認識尚不一致。根據(jù)1∶20萬區(qū)域地質資料顯示,白馬山巖體為一復式巖體,可分兩個時期,多次侵入。其主體為加里東期中細粒斑狀花崗閃長巖、中粒斑狀角閃石黑云母二長花崗巖,局部見片麻狀中粗?；◢忛W長巖。礦區(qū)北東白馬山復式巖體內(nèi)的花崗閃長巖株(金石橋)、北西的二云母花崗巖株(望云山、小沙江)及各巖脈巖墻均為燕山早期多期侵入產(chǎn)物。而陳衛(wèi)鋒等通過LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年,得出白馬山巖體主要由印支晚期的黑云母花崗閃長巖-黑云母二長花崗巖和燕山早期的二云母二長花崗巖構成,研究表明本區(qū)存在多期次印支期花崗質巖漿的侵入活動。區(qū)內(nèi)多期次的巖漿活動,加之礦床附近有隱伏狀巖體存在,與礦體存在密切的時空聯(lián)系,巖漿活動為成礦提供一定的熱源,促使礦質的活化、遷移。據(jù)黃金部隊內(nèi)部資料,區(qū)內(nèi)燕山早期部分巖漿巖含金可達0.3×10-6,說明巖漿活動在提供熱動力的同時,也提供了一部分物源。3礦石及非金屬礦物礦石中金屬硫化物平均含量約2.5%左右,主要金屬礦物有毒砂(占全部金屬礦物的95%),次為磁黃鐵礦、菱鐵礦、白鐵礦、黃鐵礦,偶見閃鋅礦、方鉛礦、黃銅礦、自然金等,氧化礦物有褐鐵礦。非金屬礦物有石英,次為綠泥石、方解石、石榴石、黑云母等。礦石結構以自形-半自形結構比較發(fā)育,他形結構、破碎結構、交代及乳滴狀結構次之。礦石構造分兩種:一是細脈浸染狀構造,自然金、黃鐵礦呈星散浸染狀分布于石英脈中,局部自然金可富集成點線狀,形成特富礦石;另一是條帶狀構造,毒砂、綠泥石等礦物對稱分布于含金石英脈兩旁圍巖中,而呈條帶狀,寬1～2mm,分布廣且穩(wěn)定,品位稍高,為區(qū)內(nèi)主要礦石。4間石英脈帶的發(fā)育特點通過一年的野外地質工作,在霧云洞地區(qū)發(fā)現(xiàn)了一條厚約20m的蝕變角礫巖帶,帶中順層發(fā)育有不規(guī)則乳白色的中薄層狀石英脈;同時發(fā)育有高角度切層的煙灰色石英細脈,細脈平整,且切層的石英細脈切割早期形成的順層石英脈。對石英脈形成期次的研究有助于對成礦期次的分析。區(qū)內(nèi)石英脈按產(chǎn)出部位、形態(tài)及相互切割關系可分三期:第一期為層間石英脈。該類型石英脈分布廣,變質砂巖中尤其發(fā)育,其產(chǎn)狀與巖層產(chǎn)狀基本一致,乳白色,長幾米至十幾米,厚度在幾厘米至50cm之間變化,呈扁豆狀,藕節(jié)狀,脈體中可見少量黃鐵礦和黃銅礦,含礦性差。其特點為:加里東期,巖層受到北西-南東方向的擠壓應力作用,形成北東向褶皺,并順層發(fā)育張裂隙;在燕山早期巖漿活動作用下,裂隙內(nèi)充填層間石英脈,脈壁不規(guī)整,金品位低,不具備開采價值,受力情況如圖3所示。第二期為北西西向石英脈。該類型石英脈垂直切割早期的層間石英脈,呈密集平行細脈帶分布,煙灰色,脈體平直,脈體內(nèi)及脈邊圍巖有毒砂及黃鐵礦浸染,是區(qū)內(nèi)主要含金石英脈帶。其特點為:印支-燕山期巖漿-構造活動,形成一組與背斜軸部垂直的斷裂帶,常成組成帶產(chǎn)出。在該主斷裂帶附近有NWW組次級裂隙發(fā)育,為明顯的羽狀裂隙,裂隙內(nèi)充填有煙灰色石英細脈,礦化明顯,在層間石英脈與北西向石英脈交匯的部位金含量高,其為重要的容礦構造。第三期則為北北東向石英脈,脈厚1～10cm,乳白色,見少量黃鐵礦。石英脈分布稀疏,不具工業(yè)意義。5金川礦床分布白馬山-龍山成礦帶內(nèi)分布有一系列的大中小型金(銻)礦床,區(qū)內(nèi)構造發(fā)育,巖漿活動頻繁。金山礦區(qū)位于白馬山復式巖體與寒武—震旦系地層接觸帶及邵陽—城步斷裂帶上。該斷裂帶上有一系列金礦床,如杏楓山金礦、古臺山金礦,高巖洞金礦等。通過對這些金礦床成礦規(guī)律的研究及總結,和對金山金礦深部礦化富集規(guī)律的分析,可指導礦區(qū)深部找礦工作。5.1流體包裹體成礦溫度流體包裹體可應用于礦床勘查的初期階段,以判斷礦床的類型,圈定找礦靶區(qū)。在確定一個潛在成礦系統(tǒng)后,再確定可能的成礦載體。一個成礦系統(tǒng)被確定后,可以采集更多的流體包裹體數(shù)據(jù)來判斷該礦床成礦流體特征是否與已知成礦系統(tǒng)相似。通過對該成礦帶內(nèi)相鄰金礦床礦物包裹體溫度的總結和分析,對金山金礦的成礦規(guī)律有以下認識。白馬山—龍山金礦帶礦物中的流體包裹體以氣液包裹體為主,少量的純液包裹體和CO2包裹體發(fā)育。表1列出了白馬山—龍山金礦帶礦床礦物流體包裹體測溫結果。結果表明礦帶不論產(chǎn)于哪個層位的金礦床(杏楓山金礦除外),其成礦溫度都介于150℃～270℃之間,屬于中低溫熱液成礦,其物質來源表現(xiàn)出巖漿熱液來源。而對于位于金山里鼻狀背斜北西翼的杏楓山金礦,從礦物形成的溫度分析,該礦床形成溫度與典型的熱液礦床形成溫度(150℃～300℃)相比偏高,屬于高中溫熱液礦床,且成因與巖漿氣成熱液有關。而從金山金礦圍巖蝕變所形成的一些高溫物如石榴石、透輝石、毒砂,礦脈內(nèi)亦多高溫礦物如毒砂等,推斷金山金礦應該屬于高中溫熱液礦床,其與同一成礦帶上其他礦床的差異之處表現(xiàn)在金山金礦所處的地質背景上,金山金礦巖漿-構造活動更為強烈,活化成礦作用也更為明顯。對于金山金礦流體包裹體成分和溫度的測定還需進一步驗證,需要采集相應的標本進行分析。流體包裹體成分的測定對于深部找礦有重要意義,冷成彪等(2008)研究發(fā)現(xiàn)沸騰包裹體的發(fā)育是成礦位置深淺的重要證據(jù)之一,靠近成礦帶時,這些類型的流體包裹體的相對豐度增加。這些研究成果可為研究區(qū)深部找礦工作提供一些新的思路。5.2礦床成礦物質來源通過對礦帶上龍山、大乘山、古臺山、高家坳四個典型金(銻)礦床硫同位素的研究,總結其成礦物質來源?，F(xiàn)將各礦床硫同位素組成列于表2。白馬山—龍山一帶金礦床(杏楓山金礦除外)的主要硫化物有黃鐵礦、毒砂、輝銻礦,不同的硫化物硫同位素組成稍有不同:δ34S值從大到小為黃鐵礦(0.6‰～4.6‰,平均2.5‰)、毒砂(-1.6‰～3.2‰,平均0.2‰)、輝銻礦(-1.6‰～1.2‰,平均0.2‰)。大乘山一帶金礦床的黃鐵礦硫同位素測定結果:δ34S(‰)值變化范圍為0.2‰～3.4‰,平均1.85‰。古臺山一帶金礦床的黃鐵礦硫同位素測定結果:δ34S值(0.1‰～3.1‰,平均1.76‰),余建國測定古臺山金礦輝銻礦的δ34S值為(-3.44‰～8.43‰,平均+0.55‰)。高家坳一帶金礦床的主要硫化物有黃鐵礦、重晶石,黃鐵礦的δ34S為(6.21‰～13.11‰,平均10.67‰)、重晶石(18.57‰～22.25‰,平均20.41‰)。杏楓山金礦毒砂礦物中的δS34為負值,其變化范圍為(-17.56‰～-4.37‰,平均值-7.873‰)。從圖4硫同位素圖解來看,產(chǎn)于青白口紀高澗群中的龍山、大乘山、古臺山一帶金(銻)礦床硫化物的δ34S值變化不大,大部分樣品集中在-2.0‰～+2.0‰之間,其平均值接近零。這反映了這些礦床的硫,可能主要來源于深部巖漿,少量來自于地層。而位于金山里鼻狀背斜北西翼的杏楓山金礦床硫化物的δ34S值變化較大,變化范圍為(-17.56‰～-4.37‰),表明本區(qū)礦石硫源不均一,除地層中的硫化物硫外,還混有巖漿硫或少量生物硫,而且從宏觀觀察,該礦床的磁黃鐵礦常呈條紋或薄膜狀沿千枚理面(層面)分布,亦為沉積硫化物的標志。從這一系列的礦床對比來看,杏楓山金礦的成礦物質主要來源于地層,在巖漿活化遷移的過程中,深部巖漿也提供了部分物質來源。而金山金礦與杏楓山金礦同受金山里鼻狀背斜及其北西向張性斷裂帶控制,成礦期同屬燕山期,與杏楓山金礦具有相似的成礦物質來源。6成礦系統(tǒng)及成礦時代進行深部找礦的關鍵是要深入研究區(qū)域和礦區(qū)的成礦規(guī)律,重點是成礦環(huán)境、成礦系統(tǒng)和成礦演化,以便全面認識礦床之所以產(chǎn)在某一深度空間的原因及其制約因素,并運用適當手段,發(fā)現(xiàn)深部礦床。從上面論述可知,金山金礦與杏楓山金礦無論在區(qū)域成礦環(huán)境、成礦系統(tǒng)和成礦演化方面,還是礦床類型、成礦物質來源及成礦期方面,都極為相似;相異處是兩者產(chǎn)出部位不同,金山金礦位于金山里鼻狀背斜的南東翼向南西傾伏部位,杏楓山金礦位于金山里鼻狀背斜的北西翼近軸部。就金山金礦而言,其深部找礦潛力較大,表現(xiàn)在以下幾個方面。6.1礦帶地質特征位于金山里鼻狀背斜北西翼近軸部的杏楓山金礦,礦帶呈北西向展布,地表出露寬10～75m,出露標高780～950m,控制礦體最低標高690m,礦體往北西方向側伏,740中段以下,巖體的外接觸帶是礦化富集的有利地帶。而位于金山里鼻狀背斜的南東翼向南西傾伏部位的金山金礦,礦帶也呈北西向展布,地表出露長約700m,地表出露寬10～30m,礦帶出露標高790～940m,礦體控制最低標高820m。金山礦區(qū)深部應還有礦化富集地段。6.2深部礦山的技術研究從目前所收集的資料來看,杏楓山金礦累計提交金礦石量3508t,金金屬量5942kg,