湘中隆回县金山金矿床石英脉特征及成因分析

湘中隆回县金山金矿床石英脉特征及成因分析

湖南省隆回县金山金矿位于湖南省及白马山、龙山东西经矿带白马山岩体东南部的内外接触带金山里。白马山—龙山金成矿带是湘中地区重要的金矿成矿带之一,区内已发现一系列大中小型金(锑)矿床,如成矿带西部白马山穹隆南东端的杏枫山石英脉型金矿床(武警黄金部队,1989),成矿带中部大乘山穹隆西南端的高家坳微细浸染型金矿床(康如华,2001;陈贻旺等,2002),成矿带东部龙山穹隆中部的龙山破碎蚀变岩型金锑矿床(陈泽吕,2000)。一些工作者对该成矿带进行了穹隆控矿规律及找矿前景分析(康如华,2002;李己华等,2004),但对白马山地区的金山金矿的成矿地质特征和成矿规律尚未进行总结。本文通过对前人成果的总结,并结合野外的实际工作成果,将金山金矿与该成矿带的其他矿床进行对比分析,总结出金山金矿的成矿规律和找矿方向,以指导找矿工作。1林分构造格架金山金矿位于华南地槽褶皱系与扬子准地台接壤地带边缘,湘中岩石圈俯冲带内,邵阳—郴州深大断裂带之西侧,白马山—龙山东西向构造带与古台山—新宁南北向构造带交汇处的石桥铺倒转背斜向西突出的弧形部位,白马山岩体东南部内外接触带的金山里一带。白马山—龙山成矿带是由呈近EW向展布的白马山、大乘山、龙山三个穹窿构造组成(图1)。前泥盆系巨厚浅变质碎屑岩构成穹隆核部;泥盆系绕穹隆呈环带状分布;石炭—三叠系顺穹隆之间的北东向向斜展布。总体为一套在坳拉槽环境中的裂谷式沉积建造(王高道,1994),具明显的三元结构:Z-∈冰川及火山碎屑建造、黑色炭硅建造和泥质碳酸盐建造构成第一结构层;O-S类复理石建造构成第二结构层;D-T陆源碎屑及碳酸盐建造构成第三结构层。区域上的桃江-城步、涟源-黄亭、宁乡-新宁、邵阳-郴州、锡矿山-涟源等五组不同方向的基底断裂与近EW向展布的白马山—龙山串珠状隆起构成区域基本构造格架。研究表明,构造活动既形成构造地温场为成矿提供热源,同时又提供了矿液运移的通道和储矿空间。在研究区成矿带有加里东、印支、燕山期等多期次侵入的中酸性岩体,出露或潜伏于穹隆构造之下,出露于地表的岩体主要有白马山岩体和天龙山岩体。在该成矿带发现有古台山、高家坳、大新、龙山四个中型金矿床,以及高岩洞、青芹寨、洪庙、掉水洞、三郎庙、白云铺等金(锑)矿床(点),展示了良好的找矿前景。2矿床地质预测值2.1矿物地质特征研究区出露的地层主要为蓟县纪冷家溪群平原组,青白口纪高涧群石桥铺组、天井组、漠滨组,震旦纪江口群长滩组、观音田组、鹤岭组、洪江组及安化群金家洞组、留茶坡组;零星出露寒武纪小烟溪组和探溪组。区内矿化强烈,矿种较多。金山金矿的赋矿层位主要是上元古界高涧群天井组第四段(Ptt4),其岩性为灰绿色中厚层状板岩夹薄层状粉砂质板岩;杏枫山金矿的赋矿层位主要是高涧群天井组第四段(Ptt4)和漠滨组第一段(Ptmb1)。漠滨组第一段岩性为灰绿色薄至中层状长石石英砂岩夹薄层状粉砂质板岩。赋矿地层含丰富的火山物质,Au、Sb、W、As等成矿物质含量高,其中Au、Sb的含量分别高于上部大陆地壳平均值(Taylor等,1985)116～816倍和915～21倍,是区域重要矿源层。2.2印支—构造特征研究区内最重要的变形期有加里东期、印支期和燕山期。加里东期构造变形以中深层次塑性变形为主,所形成的主要构造形迹为褶皱和韧性剪切带。印支—燕山期构造变形以脆性变形为主,以形成北东～北北东向褶皱带和线性断陷盆地为特征。不同期次的构造形迹在区内彼此相互穿插、交织在一起,形成一幅以早期(加里东期)褶皱、韧性剪切带和晚期(印支—燕山期)断裂带为主体构造骨架的构造形迹图(图2)。2.2.1鼻状背斜轴状断裂带金山里鼻状背斜是区内构造主体(图2),其轴向为北东30°～40°,轴长45km。青白口纪高涧群及震旦纪地层均作鼻状弯曲,北段产状平缓(10°～20°),南段产状变陡(30°～50°),且有与轴面平行的压扭性断裂伴生。鼻状背斜北端由蓟县纪冷家溪群平原组、青白口纪高涧群石桥铺组、天井组组成,有一系列北西向(300°)的张扭性断裂发育,有含金石英脉充填,近垂直于背斜轴的北西向张扭性断裂是本区的主要控矿构造。金山金矿位于金山里鼻状背斜南东翼向南西倾伏部位,杏枫山金矿位于金山里鼻状背斜的北西翼近轴部。经研究发现,金山里鼻状背斜对成矿十分有利,已知桐树坪、淘金函、金山里等矿点都位于背斜的轴部,有很好的指示作用。以此为切入点,可进一步拓展找矿思路。2.2.2背斜轴北西向断裂带区域内断裂较发育,对成矿起着重要控制作用。按断裂走向可分南北向、北东向、北北东向、北西向等。位于金山里鼻状背斜南东翼向南西倾伏部位的金山金矿,其控矿构造主要为一组与背斜轴近垂直的北西向张扭性断裂带,常成组成带产出,多为含金石英细脉的赋矿构造;北东向断裂为一组与背斜轴部平行的纵断裂,常由一组平行的冲断裂组成,规模较大,常切割北西向断裂,地貌上可见一系列的断层三角面。位于金山里鼻状背斜北西翼近轴部的杏枫山金矿,其控矿断裂也是一组与背斜轴近垂直的北西向脆性剪切带,倾向210°～240°,倾角45°～65°。在剪切带中常发育有一条至数条与之平行的断裂破碎带,它们或产于脉带的中心或产于脉带与脉带之间,或产于脉带下盘。2.3晚元期混合岩墙岩墙金山金矿及杏枫山金矿北东西三面均被白马山岩体包围。对于该岩体的形成时代目前认识尚不一致。根据1∶20万区域地质资料显示,白马山岩体为一复式岩体,可分两个时期,多次侵入。其主体为加里东期中细粒斑状花岗闪长岩、中粒斑状角闪石黑云母二长花岗岩,局部见片麻状中粗粒花岗闪长岩。矿区北东白马山复式岩体内的花岗闪长岩株(金石桥)、北西的二云母花岗岩株(望云山、小沙江)及各岩脉岩墙均为燕山早期多期侵入产物。而陈卫锋等通过LA-ICP-MS锆石U-Pb定年,得出白马山岩体主要由印支晚期的黑云母花岗闪长岩-黑云母二长花岗岩和燕山早期的二云母二长花岗岩构成,研究表明本区存在多期次印支期花岗质岩浆的侵入活动。区内多期次的岩浆活动,加之矿床附近有隐伏状岩体存在,与矿体存在密切的时空联系,岩浆活动为成矿提供一定的热源,促使矿质的活化、迁移。据黄金部队内部资料,区内燕山早期部分岩浆岩含金可达0.3×10-6,说明岩浆活动在提供热动力的同时,也提供了一部分物源。3矿石及非金属矿物矿石中金属硫化物平均含量约2.5%左右,主要金属矿物有毒砂(占全部金属矿物的95%),次为磁黄铁矿、菱铁矿、白铁矿、黄铁矿,偶见闪锌矿、方铅矿、黄铜矿、自然金等,氧化矿物有褐铁矿。非金属矿物有石英,次为绿泥石、方解石、石榴石、黑云母等。矿石结构以自形-半自形结构比较发育,他形结构、破碎结构、交代及乳滴状结构次之。矿石构造分两种:一是细脉浸染状构造,自然金、黄铁矿呈星散浸染状分布于石英脉中,局部自然金可富集成点线状,形成特富矿石;另一是条带状构造,毒砂、绿泥石等矿物对称分布于含金石英脉两旁围岩中,而呈条带状,宽1～2mm,分布广且稳定,品位稍高,为区内主要矿石。4间石英脉带的发育特点通过一年的野外地质工作,在雾云洞地区发现了一条厚约20m的蚀变角砾岩带,带中顺层发育有不规则乳白色的中薄层状石英脉;同时发育有高角度切层的烟灰色石英细脉,细脉平整,且切层的石英细脉切割早期形成的顺层石英脉。对石英脉形成期次的研究有助于对成矿期次的分析。区内石英脉按产出部位、形态及相互切割关系可分三期:第一期为层间石英脉。该类型石英脉分布广,变质砂岩中尤其发育,其产状与岩层产状基本一致,乳白色,长几米至十几米,厚度在几厘米至50cm之间变化,呈扁豆状,藕节状,脉体中可见少量黄铁矿和黄铜矿,含矿性差。其特点为:加里东期,岩层受到北西-南东方向的挤压应力作用,形成北东向褶皱,并顺层发育张裂隙;在燕山早期岩浆活动作用下,裂隙内充填层间石英脉,脉壁不规整,金品位低,不具备开采价值,受力情况如图3所示。第二期为北西西向石英脉。该类型石英脉垂直切割早期的层间石英脉,呈密集平行细脉带分布,烟灰色,脉体平直,脉体内及脉边围岩有毒砂及黄铁矿浸染,是区内主要含金石英脉带。其特点为:印支-燕山期岩浆-构造活动,形成一组与背斜轴部垂直的断裂带,常成组成带产出。在该主断裂带附近有NWW组次级裂隙发育,为明显的羽状裂隙,裂隙内充填有烟灰色石英细脉,矿化明显,在层间石英脉与北西向石英脉交汇的部位金含量高,其为重要的容矿构造。第三期则为北北东向石英脉,脉厚1～10cm,乳白色,见少量黄铁矿。石英脉分布稀疏,不具工业意义。5金川矿床分布白马山-龙山成矿带内分布有一系列的大中小型金(锑)矿床,区内构造发育,岩浆活动频繁。金山矿区位于白马山复式岩体与寒武—震旦系地层接触带及邵阳—城步断裂带上。该断裂带上有一系列金矿床,如杏枫山金矿、古台山金矿,高岩洞金矿等。通过对这些金矿床成矿规律的研究及总结,和对金山金矿深部矿化富集规律的分析,可指导矿区深部找矿工作。5.1流体包裹体成矿温度流体包裹体可应用于矿床勘查的初期阶段,以判断矿床的类型,圈定找矿靶区。在确定一个潜在成矿系统后,再确定可能的成矿载体。一个成矿系统被确定后,可以采集更多的流体包裹体数据来判断该矿床成矿流体特征是否与已知成矿系统相似。通过对该成矿带内相邻金矿床矿物包裹体温度的总结和分析,对金山金矿的成矿规律有以下认识。白马山—龙山金矿带矿物中的流体包裹体以气液包裹体为主,少量的纯液包裹体和CO2包裹体发育。表1列出了白马山—龙山金矿带矿床矿物流体包裹体测温结果。结果表明矿带不论产于哪个层位的金矿床(杏枫山金矿除外),其成矿温度都介于150℃～270℃之间,属于中低温热液成矿,其物质来源表现出岩浆热液来源。而对于位于金山里鼻状背斜北西翼的杏枫山金矿,从矿物形成的温度分析,该矿床形成温度与典型的热液矿床形成温度(150℃～300℃)相比偏高,属于高中温热液矿床,且成因与岩浆气成热液有关。而从金山金矿围岩蚀变所形成的一些高温物如石榴石、透辉石、毒砂,矿脉内亦多高温矿物如毒砂等,推断金山金矿应该属于高中温热液矿床,其与同一成矿带上其他矿床的差异之处表现在金山金矿所处的地质背景上,金山金矿岩浆-构造活动更为强烈,活化成矿作用也更为明显。对于金山金矿流体包裹体成分和温度的测定还需进一步验证,需要采集相应的标本进行分析。流体包裹体成分的测定对于深部找矿有重要意义,冷成彪等(2008)研究发现沸腾包裹体的发育是成矿位置深浅的重要证据之一,靠近成矿带时,这些类型的流体包裹体的相对丰度增加。这些研究成果可为研究区深部找矿工作提供一些新的思路。5.2矿床成矿物质来源通过对矿带上龙山、大乘山、古台山、高家坳四个典型金(锑)矿床硫同位素的研究,总结其成矿物质来源。现将各矿床硫同位素组成列于表2。白马山—龙山一带金矿床(杏枫山金矿除外)的主要硫化物有黄铁矿、毒砂、辉锑矿,不同的硫化物硫同位素组成稍有不同:δ34S值从大到小为黄铁矿(0.6‰～4.6‰,平均2.5‰)、毒砂(-1.6‰～3.2‰,平均0.2‰)、辉锑矿(-1.6‰～1.2‰,平均0.2‰)。大乘山一带金矿床的黄铁矿硫同位素测定结果:δ34S(‰)值变化范围为0.2‰～3.4‰,平均1.85‰。古台山一带金矿床的黄铁矿硫同位素测定结果:δ34S值(0.1‰～3.1‰,平均1.76‰),余建国测定古台山金矿辉锑矿的δ34S值为(-3.44‰～8.43‰,平均+0.55‰)。高家坳一带金矿床的主要硫化物有黄铁矿、重晶石,黄铁矿的δ34S为(6.21‰～13.11‰,平均10.67‰)、重晶石(18.57‰～22.25‰,平均20.41‰)。杏枫山金矿毒砂矿物中的δS34为负值,其变化范围为(-17.56‰～-4.37‰,平均值-7.873‰)。从图4硫同位素图解来看,产于青白口纪高涧群中的龙山、大乘山、古台山一带金(锑)矿床硫化物的δ34S值变化不大,大部分样品集中在-2.0‰～+2.0‰之间,其平均值接近零。这反映了这些矿床的硫,可能主要来源于深部岩浆,少量来自于地层。而位于金山里鼻状背斜北西翼的杏枫山金矿床硫化物的δ34S值变化较大,变化范围为(-17.56‰～-4.37‰),表明本区矿石硫源不均一,除地层中的硫化物硫外,还混有岩浆硫或少量生物硫,而且从宏观观察,该矿床的磁黄铁矿常呈条纹或薄膜状沿千枚理面(层面)分布,亦为沉积硫化物的标志。从这一系列的矿床对比来看,杏枫山金矿的成矿物质主要来源于地层,在岩浆活化迁移的过程中,深部岩浆也提供了部分物质来源。而金山金矿与杏枫山金矿同受金山里鼻状背斜及其北西向张性断裂带控制,成矿期同属燕山期,与杏枫山金矿具有相似的成矿物质来源。6成矿系统及成矿时代进行深部找矿的关键是要深入研究区域和矿区的成矿规律,重点是成矿环境、成矿系统和成矿演化,以便全面认识矿床之所以产在某一深度空间的原因及其制约因素,并运用适当手段,发现深部矿床。从上面论述可知,金山金矿与杏枫山金矿无论在区域成矿环境、成矿系统和成矿演化方面,还是矿床类型、成矿物质来源及成矿期方面,都极为相似;相异处是两者产出部位不同,金山金矿位于金山里鼻状背斜的南东翼向南西倾伏部位,杏枫山金矿位于金山里鼻状背斜的北西翼近轴部。就金山金矿而言,其深部找矿潜力较大,表现在以下几个方面。6.1矿带地质特征位于金山里鼻状背斜北西翼近轴部的杏枫山金矿,矿带呈北西向展布,地表出露宽10～75m,出露标高780～950m,控制矿体最低标高690m,矿体往北西方向侧伏,740中段以下,岩体的外接触带是矿化富集的有利地带。而位于金山里鼻状背斜的南东翼向南西倾伏部位的金山金矿,矿带也呈北西向展布,地表出露长约700m,地表出露宽10～30m,矿带出露标高790～940m,矿体控制最低标高820m。金山矿区深部应还有矿化富集地段。6.2深部矿山的技术研究从目前所收集的资料来看,杏枫山金矿累计提交金矿石量3508t,金金属量5942kg,