湖南虎形山地區(qū)鎢多金屬礦成礦規(guī)律

楊 梧

(中南大學地球科學與信息物理學院)

·地質·測量·

湖南虎形山地區(qū)鎢多金屬礦成礦規(guī)律

楊 梧

(中南大學地球科學與信息物理學院)

在分析虎形山地區(qū)鎢多金屬礦區(qū)域成礦背景和礦床地質特征的基礎上，總結了礦化元素分帶特征及成礦物質來源。分別從礦化時間、空間分布、構造控礦、巖漿巖與礦化關系等方面系統(tǒng)總結了區(qū)內鎢多金屬礦的成礦規(guī)律，結果表明：①新元古代冷家溪群地層富W、Sb、Au等成礦元素，可為后期熱液成礦提供大量礦質；②區(qū)域主要為EW向或近EW向斷裂構造，直接控制著區(qū)內重要礦床的分布，是區(qū)內主要礦床的儲礦場所；③侵入體接觸帶構造對交代和熱液礦床具有控制作用，在區(qū)域發(fā)生的3次巖漿侵入活動中，第2次和第3次巖漿侵入與成礦關系密切。在上述研究成果的基礎上，指出鎢鈹鐵金鉛鋅銅等多金屬礦種仍是區(qū)內下一步找礦工作的重點，石滾嶺—虎形山NW向隱伏巖漿侵入帶是有利勘查地段。

成礦規(guī)律 礦床地質特征 礦化分布 構造控礦 鎢多金屬礦

虎形山鎢多金屬礦是湘東北地區(qū)起今為止最大的一座鎢多金屬礦床，伴生有Be、Cu、Mo等多金屬。礦床位于楊子與華夏兩地塊交接地帶，東與江西九嶺構造帶比鄰，西與雪峰山構造帶相連，是欽杭成礦帶的重要組成部分。區(qū)內有色、稀有貴金屬礦產豐富，長期以來受到了國內外學界的廣泛關注。唐朝永等[1]對該礦床地質特征進行了分析并就礦床成因進行了初步探討；張強錄等[2]認為虎形山主要成礦物質來源于深部隱伏侵入巖漿巖，與地層的成礦專屬性關系不大；王開朗等[3]通過年代學研究認為該礦床的形成與燕山晚期巖漿、構造活動有關，主要成礦物質來源于深部隱伏侵入的巖漿。大量學者對于區(qū)內礦床地質特征、礦床成因進行了深入研究，對于區(qū)內深部勘探具有重要的指導作用。本研究在上述成果的基礎上，系統(tǒng)總結礦區(qū)成礦規(guī)律，為下一步礦區(qū)外圍找礦勘探提供參考。

1 區(qū)域地質背景

虎形山地區(qū)大地構造位置處于揚子地臺內下揚子臺褶帶與江南臺背斜的過渡部位。下揚子臺褶帶是我國重要的以鐵銅為主的多金屬成礦帶(即長江中下游成礦帶)，該帶控制了諸多大型、特大型銅、鐵及多金屬礦床的分布，礦床類型主要有斑巖型、矽卡巖型、熱液型多金屬礦床?；⑿紊降貐^(qū)便處于該成礦帶的西端南緣，區(qū)內構造活動頻繁強烈，遭受了印支、燕山期多次構造、巖漿作用，巖漿巖零星分布，褶皺、斷裂構造發(fā)育。區(qū)內出露的地層主要為前震旦系結晶基底、震旦系地層、下古生界寒武系—志留系地層、中新生界白堊系上統(tǒng)—第三系地層及第四系。該區(qū)缺失上古生界泥盆系—二疊系、中生界三疊系—白堊系下統(tǒng)地層。區(qū)內東南側見有侏羅世花崗巖分布(幕阜山巖體)，分為主體期和補充期。主體期為中侏羅中粒黑云母二長花崗巖；補充期為晚侏羅中—細粒二云母二長花崗巖。區(qū)內巖脈主要有花崗巖脈、花崗斑巖脈、二長花崗巖脈、石滾嶺花崗斑巖脈及巖株，地表可見銅、鉬礦化，區(qū)內微量元素分析結果表明：Au、Cu、Mo、Bi、As等成礦元素含量高于維氏花崗巖平均值數倍至數百倍，成礦元素異常由花崗斑巖體引起。張家沖花崗斑巖體微量元素分析結果表明：Au、Pb、Zn、Mo、Bi、As等元素含量高于維氏花崗巖平均值數倍至上百倍。此外，最木嶺見有二長花崗巖脈，虎形山見有厚度較小的蝕變花崗巖脈。

2 礦床地質特征

2.1 礦區(qū)地質概況

虎形山礦區(qū)位于湘東北地區(qū)，大地構造位置位于揚子地臺內下揚子臺褶帶與江南臺背斜的過渡部位，長江(沙湖—湘陰)NE向大斷裂、黃蓋湖—臨湘近SN向大斷裂和虎形山—源潭EW向斷裂所構成的三角地帶。區(qū)內構造活動頻繁，構造線呈近EW向展布，主要有乘風倒轉向斜、關山倒轉背斜、文橋倒轉向斜、臨湘向斜；虎形山—源潭、聶市—石滾嶺斷裂帶。

礦區(qū)出露地層較簡單，主要為第四系、寒武系牛蹄塘組及元古界長城系易家橋組中段。礦區(qū)以虎形山—源潭斷裂帶(F1)為界分為南北兩區(qū)。北區(qū)為乘風倒轉背斜，背斜軸近EW走向，N倒S傾，軸面傾角30°～45°。礦區(qū)處于乘風倒轉背斜南翼，為一走向近EW、向S傾斜的單斜構造，由震旦、寒武系地層組成，巖性為海相碳酸鹽巖夾碎屑巖，巖石遭受了不同程度的變質作用。

礦區(qū)已見有風化淋濾作用形成的褐鐵礦化,熱液作用及氣成熱液作用形成的黑鎢礦化、白鎢礦化、綠柱石鈹礦化、閃鋅礦化、黃銅礦化、輝鉬礦化、輝鉍礦化、金礦化等。根據礦物共生組合特征，區(qū)內鎢(或鎢鈹)礦石可為分為石英-云母-褐鐵礦型，石英-云母型(或石英-云母-螢石型)，方解石(白云石)-石英-云母-螢石型(礦區(qū)最主要的礦石類型)，透輝石、透閃石石榴子石-石英-螢石型?；⑿紊降V區(qū)鎢鈹礦主要為云英巖細脈帶型白鎢、綠柱石鎢鈹礦床。礦床成因類型屬構造裂隙熱液充填型鎢鈹礦床。

2.2 圍巖蝕變特征

區(qū)內圍巖蝕變范圍較廣、種類較多，主要有硅化、云英巖化、絹英巖化、螢石化、大理巖化、綠泥石化、滑石化、綠簾石化、葉臘石化、蛇紋石化、透閃石化、透輝石化、硅線石化、石榴子石符山石矽卡巖化等，同時有黃鐵礦化、磁黃鐵礦化及碳酸鹽化。根據蝕變類型、特征及不同的蝕變組合，F1斷裂下盤陡山沱組碳酸鹽巖中大致可分為A-1#、A-2#、A-3#、A-4#等4個蝕變帶，F1斷裂上盤長城系易家橋組淺變質巖中可分為B-1#、B-2#2個蝕變帶，近地表則為風化淋濾帶，各蝕變帶特征見表1。

表1 礦區(qū)蝕變分帶特征

注：C#為風化淋濾帶。

3 礦區(qū)成礦規(guī)律

3.1 礦化時間規(guī)律和繼承性成礦

區(qū)內不同礦種、不同礦床類型具有不同的成礦時代，自加里東期到第四紀都有礦系形成。鎢、金等礦床的形成具有繼承性，在不同成礦期內以相同或不同的礦化形式再次出現，相繼成礦。區(qū)內除砂礦(砂金、砂鎢、砂)及第四紀錳礦外，絕大部分內生貴金屬和有色金屬礦床(點)形成于加里東期—燕山期，以燕山期(晚期)成礦為主，虎形山鎢(鐵)多金屬礦床形成于燕山晚期。桃林鉛鋅礦因華南褶皺系表現出顯著的金屬富集，有學者將其歸并于加里東成礦期，也有學者將其劃歸于燕山早起或印支晚期。

3.2 礦化空間分帶

長江中下游銅鐵成礦帶是地域性分布帶的一個實例，許多學者都曾對該成礦帶礦床的分布規(guī)律進行了深入探討，常印佛等[4]將該成礦帶分為3個次一級亞帶，北部礦化以銅金組合為主兼有鉛鋅礦化，幾乎無鐵礦組合，中部沿江亞帶以銅鐵金銀和鉛鋅礦化為主，南部亞帶以銅鉬金為主兼有鎢銻鉛鋅礦化；徐志剛[5]將該成礦帶由北向南大致分為5個亞帶，研究區(qū)為南部第5個亞帶的一部分。

3.2.1 礦(化)床(體)平面分布特征

(1)鎢、金、銻礦床(體)主要分布于冷家溪群和寒武系地層中，就位于褶皺構造的翼部和EW向斷裂構造帶內。

(2)銅、鉬礦床(體)分布于冷家溪地層，與后期花崗巖脈成因關系密切(馬頭嶺、石滾嶺)。

(3)鉛礦(化)床(體)主要分布于巖體邊部，就位于巖體外接觸帶，受EW向構造控制(桃林張家沖)。

(4)鈮、鉭(鈹)等礦床產于巖體與巖體的蝕變帶(角巖化)帶。

(5)鐵、錳等沉積型礦產產于震旦系陸城南沱組地層中(南華紀)，受地層控制。

(6)釩礦為沉積型礦產，受控于寒武系牛蹄塘組，與地層順層整合產出。

3.2.2 成礦元素空間分布規(guī)律

以虎形山為例，就礦化的局部分帶而言，成礦元素具備一些大致的規(guī)律特點[1]。W、Mo、Bi、Be、Li、Cu、As、Sb、(Pb)等多數元素在礦體分布區(qū)聚集，沿礦體走向元素含量降低，Au、As、Sb沿礦體走向向東有增高趨勢。整個控礦帶上，礦體中元素組合由西向東為Au-As→W-En-Ag→Li-Bi-Pb→W-Bi-Cu-Be-Au(Li-As)→Li-Mo-Ag-Sb→Au-As。礦體核心部位為高—中溫元素，元素組合復雜；向兩側為中—低溫元素，元素組合趨于簡單。從傾向上看(垂向分帶)，主礦帶西部由淺到深，礦體中W、Mo、Bi、Cu、Pb、As、Sb、Li、Be等多數元素含量由高到低變化，Sn、Zn、Ag、Au含量由低到高變化；主礦帶東部由淺到深，礦體中W、Bi、Pb、En、Li、Be、Au含量呈增高趨勢，Cu(As、Sb)則有降低趨勢。

4 礦床控礦因素

4.1 構造控礦作用

4.1.1 斷裂構造

區(qū)內斷裂構造主要為近EW向斷裂構造(帶)，不僅是成礦流體活動的通道和沉積場所，而且是礦質活化遷移的主導因素，具有繼承性和派生性，活動時間長，成礦作用復雜。區(qū)內EW向或近EW向斷裂構造主要有虎形山—同德橋—甘子園斷裂(F1)、陸城—雷家沖—甘港橋斷裂(F5)、茶港—大木嶺—小藥姑斷裂(F7)，該類斷裂帶沿走向延伸30～40 km，沿走向延伸切穿基底，是新元古代構造繼承性發(fā)展的產物，直接控制著區(qū)內重要礦床的分布，是區(qū)內主要礦床的儲礦場所。在該類斷裂間夾有次一級EW向斷裂構造，也對區(qū)內成礦有控制作用，但動力機制與演化過程有別于前3條斷裂。

4.1.2 褶皺構造

區(qū)內褶皺構造的主體是臨湘復式向斜。復式向斜的次級褶皺構造有乘風嶺倒轉向斜、關山街背斜、荊山向斜、松港倒轉背斜、杜家大屋倒轉向斜和白洋畈倒轉背斜。區(qū)內已知礦(化)點(床)雖部分與中—酸性侵入體有關，但主要沿其背斜軸部和向斜翼部分布，與主構造線方向(近EW向)一致，褶皺構造宏觀上控制著區(qū)內礦床的形成，同時也控制著區(qū)內主要中—酸性侵入體的分布。

褶皺構造宏觀上控制著區(qū)內內生礦床，也對沉積型Fe、Mn、V等礦床具有控制作用。由于褶皺構造的軸部和傾伏端等部位應力集中、應變強度大、伴生構造發(fā)育如斷裂裂隙、橫縱強裂隙、“X”型剪裂隙等，進一步發(fā)展可形成斷裂構造(F3、F4等)，為礦液的集中提供了有利條件(張家沖、丁家新屋、干港晏家等礦床點)。褶皺翼部巖層巖性不均一，形成層間滑動(甚至剝離)和呈羽狀的張性、扭性裂隙，礦液向壓強低、伴生裂隙多的部位集中。礦液由下向上運移無凝會向背斜軸部集中(白洋畈背斜)，遇向斜時，則向兩翼分散，向翼部裂隙運移，在圈閉環(huán)境下(隔擋層F1)成礦(F1下盤)(虎形山鎢鈹多金屬礦)。

4.1.3 侵入體構造

區(qū)內侵入體構造對礦床的控制主要表現為侵入體接觸帶構造對交代和熱液礦床的控制作用。虎形山地區(qū)及其外圍僅幕阜山巖體具相當規(guī)模，形成的接觸帶構造明顯控制著桃林鉛鋅礦、斷峰山鈮鉭等礦(床)點。區(qū)內發(fā)現的內生礦(化)床(點)均被認為與侵入體接觸帶構造關系密切。區(qū)內地球物理研究成果解釋認為地下1 000～1 500 m處有巖基存在，地球化學研究認為礦化與巖漿侵入體活動關系密切。地表30多處中—酸性侵入體的研究揭示了區(qū)內礦化都在不同程度上受接觸帶構造的控制。侵入體凸出、凹入部位、巖體超覆圍巖部位、接觸帶與圍巖非整合面的交匯部位以及巖漿運動的前緣或其旁側都應為區(qū)內今后深部找礦的重點區(qū)域。

4.1.4 構造界面

不同性質的構造界面對成礦具有重要的控制作用。區(qū)內較典型的控礦構造界面有侵入體接觸帶(桃林、斷峰山)、不整合面(Fe、Mn、V)、巖相(性)過渡帶(虎形山、金銻礦化)等。構造界面在構造應力作用下發(fā)生了各種不同的形變，如剝離滑脫、褶皺剪切等，為成礦熱液運移和成礦儲礦提供了通道和空間，對于成礦預測和指導深部找礦工作具有重要作用。

4.2 巖漿活動

4.2.1 巖體與礦化在空間上的聯系

區(qū)內主要的銅鉬鉛鋅礦床均產于巖體的外接觸帶，鈮、鉭、鈹等礦床則形成于巖體或巖體風化殼中，并具相當規(guī)模，如桃林鉛鋅礦、斷峰山鈮、鉭礦、馬頭嶺銅鉬鉛鋅礦以及石滾嶺張家沖銅、鉬、鉛礦等，主要礦床類型為偉晶巖礦床、接觸交代礦床、熱液充填礦床，礦種繁多形成Fe-Cu-Pb-En-Sn-W-Li-Be等元素組合，該類金屬、稀有金屬礦化主要與晚期的小侵入體有關。遠離侵入體的中—低溫熱液礦(成礦溫度95～390 ℃，集中于190～320 ℃)與巖漿活動無直接聯系，主要受有利構造和巖性的控制，如虎形山鎢(鈹)多金屬礦床主要受F1斷層下盤伴生斷裂構造和寒武系下統(tǒng)牛蹄塘黑色巖系的控制(具層位控制的特征)。

4.2.2 巖漿與礦化在時間上的聯系

中生代(侏羅世)大量的中—酸性巖漿活動在區(qū)內形成了有色、稀有金屬礦床，典型礦床有桃林鉛鋅礦(有學者認為其形成于加里東晚期)、斷峰山鈮、鉭礦等。3次巖漿侵入活動中，第1期巖漿侵入活動成礦作用微弱，第2、3次巖漿侵入及晚期小型巖脈侵入體與區(qū)內成礦關系密切。

4.2.3 巖漿成礦專屬性特點

巖漿3次侵入活動形成的花崗巖特征：①第1、2次侵入體比第3次侵入體偏基性，SiO2及K2O+Na2O、K2O含量相對較低，TiO2、Fe2O3+FeO、Mg、CaO等含量偏高，Di、A/CNK、AR值由早期到晚期依次遞增，Si、σ值依次遞減，CIPW標準礦物計算值均有C值而無DI值出現，且第1、2期巖石中的C值略低，巖石總體特征為正常鈣鹼性系列或過鋁質花崗巖；②Ar-Ar年齡分析結果給出的加權平均年齡為147.4±3.6 Ma(2σ)、MSWD值為1.6，屬燕山晚期；③Sm-Nd同位素分析結果顯示w(147Sm)/w(144Nb)值為0.091 09～0.100 1，全巖w(18O)測定值小于10‰，w(87Sr)/w(86Sr)值為0.710～0.717，屬S型花崗巖[2]；④微量元素(Cu、Pb、Mo、Li、W)明顯富集，與我國華南地區(qū)燕山期中—酸性巖的成礦專屬性(W、Sn、Li、Be、Fe、Cu、Pb、En)比較，區(qū)內巖漿與W、Cu、Mo、Pb、En、Nb、Ta、Be成礦關系密切。

4.2.4 巖漿活動的物理化學條件

由于巖漿形成的深度與侵位冷凝的深度不一致，其物理化學環(huán)境也有所區(qū)別。礦區(qū)包裹體主要有富氣相、富液相、含子礦物多相、含液相CO2等4類，均一溫度95～390 ℃，集中于190～320 ℃，鹽度2.5%～21.2%，成礦壓力(225～240)×105Pa，形成深度0.7～0.8 km。Rb-Sr同位素成礦測年為(131±2)～(135±5)Ma，與燕山晚期的第2次侵入活動相當。本研究無法針對巖體采樣，對其物理化學特征未取得具體數據，因此深部巖體的形態(tài)、大小、形成深度、侵入和冷凝深度、分異程度、內部構造和接觸帶構造僅能類比已知巖體的物理化學條件和結合區(qū)內地球物理解釋成果進行分析，認為在距地表1～1.5 km處，巖漿成分復雜，各種蝕變交代作用發(fā)育，有利成礦。

4.2.5 巖漿活動與礦化的成因聯系

通過對虎形山地區(qū)已知礦床(點)成因的研究，認為礦床成因為中(低)溫構造熱液型脈狀鎢多金屬礦床，集中形成于巖漿侵入體的前緣地帶。

5 成礦物質來源

(中)新元古代冷家溪群地層富W、Sb、Au等成礦元素，地層中被活化的成礦物質(W、Sb、Au)可通過側分泌作用就近在礦源層內部或上部的減壓擴容部位聚集成礦，形成古熱液礦床，此時的巖漿作用和熱液作用僅在該成礦系統(tǒng)中作為熱源起熱引擎的作用，并未提供礦質。同時該類古礦床或地層為后期的熱液成礦提供了大量礦質[3]。區(qū)內巖漿侵入作用發(fā)生在燕山晚期，并具多次(3次)侵入活動，巖石為正常鈣堿系列或過鋁質花崗巖，同位素研究表明其與S型花崗巖具有相同的特征，富含Pb、En、Nb、Ta、Be、Li等成礦元素，為成礦提供了豐富的礦質。區(qū)內廣泛分布(中)新元古代冷家溪群海相碎屑巖建造，富含Au、Sb、W等成礦元素，經構造活化，為成礦提供了充足的礦質。該沉積建造控制了區(qū)內絕大部分金、銻、(鎢)礦(化)床(點)，說明大部分金礦的成礦物質來源于該地層，相對應的成礦系列為Au、Sb、W等。震旦系下統(tǒng)(南華紀)海相碎屑巖、碳酸鹽巖建造不整合于冷家溪群之上，是我國沉積型成礦建造(Fe、Mn)的重要組成部分，相對應的成礦系列為Fe、Mn等。寒武系下統(tǒng)黑色巖系成礦建造(沉積建造)具有頁巖、石煤、硅質巖組合，對應的復雜成礦系列為Ni、Mo、V、P、Pd、Pt、Au等，形成了具有大型、超大型規(guī)模的釩礦，具較大規(guī)模鎳、鉬礦和貴金屬礦。燕山期花崗巖漿建造既是區(qū)內的造礦建造，也是區(qū)內的含礦建造，與之對應的成礦系列有巖漿晚期、氣成熱液亞系列和產夾巖、矽卡巖復合型亞系列(與酸性中、淺成侵入活動有關的成礦系列)等。

6 找礦建議

區(qū)內下一步重點礦種應以W、Be、Fe、Au、Pb、Zn、Cu等多金屬為主，大、小型規(guī)模礦床均有，以礦點居多。建議區(qū)內按“面中求點，以點帶面”的原則部署整裝勘查工作。整裝勘查區(qū)范圍為臨湘以北的虎形山—石滾嶺一帶，出露地層以中元古代冷家溪群、新元古化南華紀和震旦紀—古生代寒武紀地層為主，巖性為中深變質的板巖、千板狀板巖、砂質板巖、變質砂質及弱變質或未變質的炭質灰?guī)r、泥灰?guī)r、硅質巖等。區(qū)內構造以近EW向的背斜和向斜及高傾角的逆沖斷層走向為主。特別應對石滾嶺—虎形山NW向隱伏巖漿侵入帶開展點上內生多金屬礦產的勘查工作：如虎形山礦區(qū)東側外圍曹家蝕變破碎帶型金礦的進一步找礦工作，礦區(qū)西南側丁家新屋云英巖化鎢礦的找礦工作，石滾嶺礦區(qū)金銅鉬礦的進一步找礦工作(不僅尋找熱液破碎帶型，而且兼顧斑巖型)，張家沖礦區(qū)開展鉛鋅銀礦的找礦工作。此外，建議在區(qū)內南部冷家溪群的黃滸洞組地層中注重金礦點的勘查，除石滾嶺金礦點外，荊竹大山韌性剪切帶型金礦有待進一步開展工作。若開展沉積型鐵礦的找礦工作，陸城小型鐵礦床有進一步開展工作的價值。

[1] 唐朝永，陳云華，游先軍，等.湖南虎形山鎢鈹多金屬礦床地質特征及成因初探[J].礦產與地質，2013(5):353-362.

[2] 張強錄，游先軍，劉利生，等.湘東北虎形山鎢鈹礦主要賦礦層位的重新劃分與成礦物質來源的探討[J].礦產與地質，2012(5)：371-375.

[3] 王開朗，游先軍，張強錄，等.湖南省臨湘市虎形山地區(qū)銣鍶同位素年代學研究[J].礦產與地質，2013(2)：151-157.

[4] 常印佛，周濤發(fā)，范 裕.復合成礦與構造轉換——以長江中下游成礦帶為例[J].巖石學報，2012(10)：3067-3075.

[5] 徐志剛.關于中國成礦域劃分的討論[J].礦床地質，2004(S)：54-61.

Metallogenic Regularity of Huxingshan W-polymetallic Deposit in Hunan Province

Yang Wu

(School of Geosciences and Info-Physics, Central South University)

Based on analyzing the geological setting and characteristics of the W-polymetallic metallogenic geological characteristics in Huxingshan area, the characteristics of the mineralization element zoning and ore-forming material source are discussed. The W-polymetallic metallogenic regularity of Huxingshan area is summarized systematically from the aspects of mineralization age, spatial distribution, tectonic ore-controlling,relationship of magmatic rocks and mineralization, the results show that: ①the strata of Neoproterozoic Lengjiaxi group is rich in W, Sb, Au metallogenic elements, which can provide a large number of mineral materials for later hydrothermal mineralization; ②EW-direction or nearly EW-direction fracture structure controlling the distribution of mineral deposits is the main ore-controlling structure and the main ore-contained site of the main orebodies in mining area; ③hydrothermal deposit is controlled by intrusion contact zone structure, there are three magma intrusion activities in Huxingshan area,the second and third magma intrusion are closely associate with mineralization. Based on the above research results, it points that the key of the next prospecting work in Huxingshan area is still the W, Be, Fe, Au, Pb, Zn, Cu polymetallic, The NW-direction concealed magmatic intrusive belt of Shuigunling-Huxingshan area is the favorable exploration area.

Metallogenic regularity, Ore deposit geological characteristics, Mineralization distribution, Tectonic ore-controlling, W-polymetallic mine

2015-07-14)

楊 梧(1989—)，男，博士研究生，410083 湖南省長沙市麓山南路932號。