湖北省竹山縣銀洞溝銀金礦床成礦階段及找礦標(biāo)志研究

吳賢亮，胡起生，馮久林

(湖北省地質(zhì)局第八地質(zhì)大隊(duì)，湖北襄陽 441003)

銀洞溝銀金礦床位于湖北省十堰市竹山縣和陜西省交界處，是目前湖北省最大的銀礦床。經(jīng)多年開采，該礦山現(xiàn)為危機(jī)礦山，開展深部找礦迫在眉睫。

李文博等認(rèn)為該礦床地質(zhì)特征與典型的造山型礦床一致，為一造山型銀礦床，礦床礦化分帶符合造山型礦床成礦模式——地殼連續(xù)模型，尋找礦山深部金、鉛、鋅、銅、鉬等接替資源前景可觀［1］。

筆者在造山型礦床成礦模式理論的啟發(fā)下，結(jié)合礦山近年來勘查、開采工作中不斷了解的礦床地質(zhì)特征、礦體特征及礦石組合，劃分了與前人［2］略有不同的成礦階段，指出了銀洞溝銀金礦床找礦標(biāo)志，對(duì)進(jìn)一步探明礦山深部礦體具有指導(dǎo)意義。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

礦床位于南秦嶺造山帶東南段武當(dāng)?shù)貕K西緣武當(dāng)推覆體銀洞溝逆沖推覆巖席內(nèi)，在該推覆巖席中發(fā)育著名的銀洞溝銀(金)礦、許家坡金(銀)礦等礦床(點(diǎn))(圖1)。

區(qū)域地層主要為新元古界武當(dāng)山群和耀嶺河群、震旦系陡山沱組和燈影組以及古生界地層。

中元古界武當(dāng)巖群由下部(變)火山巖組與上部(變)沉積巖組組成，其中下部變火山巖組又可分為以變基性火山巖為主的下亞組和以變中酸性火山巖為主的上亞組。下巖組上亞組變中酸性火山巖為銀金多金屬的含礦層，鋯石U-Pb(LA-ICP-MS)年齡為(755±3)Ma［3］。

2 礦床地質(zhì)特征

2．1 礦床特征

本礦為大型銀金礦床，礦化帶東西延長(zhǎng)1 250 m，南北寬150～300 m，礦帶向東傾伏、向西側(cè)伏，其側(cè)伏端厚度增大，品位增高。礦床從整體上看是以銀為主，共生金，深部賦存鉛鋅的銀金鉛鋅綜合礦床(圖2)。

礦床受銀洞巖背斜控制，位于該背斜軸部，呈近東西向延伸，與構(gòu)造線方向一致。主要分布于0線以西(0～33線)，其次為0線以東的0～14線。礦體賦存標(biāo)高在15線以西主要為+1 200～+900 m，均為隱伏礦體:在15線以東主要賦存于+1 000 m標(biāo)高以上，部分礦體出露地表，露頭標(biāo)高為+1 295～+1 112 m(圖3)。

在垂向上，礦體具有明顯的垂直分帶性，即上部為銀金礦(局部地段下部可能為金礦)、中部為鉛鋅銀礦，深部為鉛鋅礦(圖4)。

礦體主要呈脈狀或薄板狀，少數(shù)呈透鏡狀，礦體均呈近東西走向，背斜兩翼礦體傾角緩，軸部礦體傾角較陡。

礦體總厚度為53．24 m，平均厚度為2．00 m;礦體厚度變化系數(shù)為47%～120%，屬較穩(wěn)定—不穩(wěn)定。礦體沿走向和傾向有狹縮膨脹、尖滅再現(xiàn)或側(cè)現(xiàn)和局部分枝復(fù)合現(xiàn)象，膨大部位為銀176．5 g/t，金1．80 g/t。礦床的銀、金品位與厚度一般呈正相關(guān)，尤其銀的平均品位與礦體總厚度的正相關(guān)更明顯。

2．2 礦體特征

礦體多為隱伏礦體，長(zhǎng)數(shù)十至600 m，延深50～258 m，平均厚2 m，礦床平均品位 Ag176．5 g/t，Au1．80 g/t，品位變化系數(shù) Ag41% ～176%、Au46% ～192%，屬不均勻—均勻。

礦體就位于EW向韌脆性剪切帶中，呈脈狀、透鏡狀。一般由1～2條含礦石英主脈及其兩側(cè)的支脈組成。所有礦體均呈近東西走向，傾向南，傾角陡。

礦體沿走向和傾向有狹縮膨脹、尖滅再現(xiàn)、分枝復(fù)合等現(xiàn)象。

2．3 礦石特征

礦石類型及礦物組合特征:按金屬礦物組合特征分為金銀互化物—銀的硫化物型、金銀互化物—含鉛鋅銀硫化物型、含銅銀—鉛鋅硫化物型。由于礦體多為隱伏礦體，氧化作用不明顯，金屬元素?zé)o次生富集，礦石均為原生礦石。輝銅銀礦是最主要的銀礦物，次為螺狀硫銀礦和自然銀。銀金礦和金銀礦是主要的載金礦物，礦石中基本不含自然金。

圖3 礦體與銀洞巖背斜賦存位置關(guān)系圖

圖4 竹山縣銀洞溝銀金礦17勘探線礦體分布特征

礦石結(jié)構(gòu)主要有結(jié)晶結(jié)構(gòu)、分離結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)、填隙結(jié)構(gòu)等。礦石構(gòu)造以浸染狀、條帶狀、脈狀為主，次有塊狀構(gòu)造和揉皺狀構(gòu)造(圖5)。

礦石成分主要有輝銅銀礦、螺狀硫銀礦、方鉛礦、閃鋅礦、黃鐵礦、自然銀，另有少量硫銅銀礦、含銀鋅黝銅礦、深紅銀礦、鋅黝銅礦和銀金礦等。脈石礦物主要有石英、絹云母、鐵白云石等。

礦石的化學(xué)成分如表1所示。礦石主要有用組分為 Ag、Au，伴生有用組分為 Pb、Zn，尚含有 Cu、As、Sb、Hg、Co、Mn、Mo等。鉛鋅礦石的主要有用組分為 Zn、Pb，伴生有用組分為 Ag、Au、Cd。礦石中 SiO2含量高，有的達(dá)90．58%，顯然礦化富集與硅化關(guān)系最為密切。

3 成礦環(huán)境

前人研究表明古特提斯洋在秦嶺造山帶自東向西閉合，最終完成于晚三疊世，華北和揚(yáng)子克拉通主碰撞時(shí)間發(fā)生在220～254 Ma，本礦床近礦圍巖中多硅白云母39Ar/40Ar年齡為 223 Ma［4］，因此礦床形成于構(gòu)造—?jiǎng)恿w制的大轉(zhuǎn)換時(shí)期(構(gòu)造方向以近東西向?yàn)橹鬓D(zhuǎn)為以北北東向?yàn)橹?，?gòu)造性質(zhì)由擠壓為主轉(zhuǎn)為伸展為主)。

礦床位于中晚元古代一套富含火山物質(zhì)的武當(dāng)山群中，圍繞火山噴發(fā)中心發(fā)育的火山機(jī)構(gòu)往往形成Ag、Au、Pb、Zn、Cu 等金屬組分的高背景區(qū)，加之火山期后氣液活動(dòng)的結(jié)果，在火山通道附近的有利巖石中發(fā)生面型蝕變，并導(dǎo)致成礦元素的初始富集形成礦源巖，為銀洞溝式銀金礦的形成奠定了初步的物質(zhì)基礎(chǔ)。

圖5 礦石礦物鏡下特征

表1 銀洞溝銀金礦床礦石化學(xué)成分和微量元素分析結(jié)果

晉寧運(yùn)動(dòng)使地槽局部回返，形成該區(qū)最早的北西西向隆起構(gòu)造，并伴隨超基性—基性巖漿的侵入活動(dòng)，使武當(dāng)山群發(fā)生第一次區(qū)域變質(zhì)作用，形成順片理和層理分布的變生黃鐵礦。

晉寧運(yùn)動(dòng)使武當(dāng)隆起邊緣形成島弧構(gòu)造環(huán)境，早震旦世在半封閉的海灣接受了含碳泥砂質(zhì)沉積，同時(shí)伴隨強(qiáng)烈的基性—中酸性海底火山噴發(fā)，形成耀嶺河群細(xì)碧—角斑巖建造。

加里東期按受了早古生代的海相沉積，使本區(qū)褶皺回返，形成銀洞巖背斜，同時(shí)伴隨大規(guī)?；詭r漿的淺成侵入，基性巖漿演化成酸性巖漿，流紋斑巖沿古火山通道及銀洞巖背斜軸部侵入，隨著巖漿的冷凝，揮發(fā)組分不斷聚集，當(dāng)其內(nèi)壓力大于巖漿冷凝外殼的強(qiáng)度時(shí)，則沖破外殼在頂部形成流紋質(zhì)隱爆角斑巖。

流紋質(zhì)次火山巖侵位后，一方面由于巖漿冷凝收縮產(chǎn)生一系列裂隙，另一方面在南北向擠壓應(yīng)力持續(xù)作用下，銀洞巖背斜軸部形成一組近東西走向的X型剪切節(jié)理及張節(jié)理，其中以向南傾斜的一組剪張節(jié)理最發(fā)育，隨著上隆作用的不斷加強(qiáng)，使這組剪張裂隙，為成礦提供了有利空間。

4 成礦階段劃分

岳素偉等將該礦床成礦作用分為4個(gè)階段:(Ⅰ)細(xì)粒石英—閃鋅礦—方鉛礦階段;(Ⅱ)細(xì)粒石英—銀金礦化階段;(Ⅲ)粗粒石英階段，含少量方鉛礦—閃鋅礦—黃銅礦;(Ⅳ)塊狀鐵白云石—石英階段。

筆者通過野外觀察及鏡下鑒定，發(fā)現(xiàn)各種石英脈或礦脈存在如下現(xiàn)象:①含鉛鋅的糖粒狀石英脈或鉛鋅礦細(xì)脈被含銀糖粒狀石英脈切割;②在同一條含銀石英脈內(nèi)，常見細(xì)糖粒狀石英中的條帶狀銀礦化被具有浸染狀銀、鉛鋅礦化的粗?！獰熁疑珘K狀石英穿切或“堵截”;③具弱礦化的鐵白云石—乳白色塊狀石英脈錯(cuò)斷或穿切含銀的糖粒狀—粗粒、煙灰色塊狀混合型石英脈。據(jù)此確定各類脈體形成的先后順序是:含鉛鋅糖粒狀石英脈→含銀糖粒狀石英脈→含鉛鋅銀粗粒、煙灰色塊狀石英脈→具弱礦化的鐵白云石、乳白色塊狀石英脈。

結(jié)合礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造、礦物共生組合、礦物交代關(guān)系等將礦床劃分為以下成礦階段:Ⅰ糖粒狀石英—鉛鋅銅礦化階段;Ⅱ面型硅化—銀金(鉛鋅)礦化階段;Ⅲ煙灰色糖粒狀、塊狀石英含鉛鋅銀金礦化階段;Ⅳ鐵白云石石英脈弱礦化階段。

第Ⅰ鉛鋅銅礦化階段的特征 深部聚集的大量含硅質(zhì)、鉀質(zhì)和礦質(zhì)的巖漿期后氣液沿著裂隙帶向上運(yùn)移，并與地下循環(huán)水組成熱液體。這種熱液體，在沿著有利構(gòu)造空間運(yùn)移過程中，不斷萃取礦源中的金屬組分，同時(shí)熱液與圍巖中造巖組分亦不斷發(fā)生交代作用，當(dāng)溫度下降到250℃時(shí)，礦液中離子能量系數(shù)較大的Fe2+、Pb2+、Cu2+等金屬離子首先與S2-結(jié)合，形成以閃鋅礦、方鉛礦、黃鐵礦、黃銅礦為主要礦物組分的鉛鋅礦化，局部可富集成工業(yè)礦體。

第Ⅱ銀金礦化階段 隨著鉛、鋅等金屬的大量析出，礦液中銀、金相對(duì)富集。當(dāng)?shù)V液運(yùn)移到淺部，因壓力降低而產(chǎn)生溶液沸騰，此時(shí)溫度約210℃左右，Ag、Au的硫代絡(luò)合物穩(wěn)定性較差，促使大量銀、金礦物沉淀。

第Ⅲ鉛鋅銀礦化階段 前兩個(gè)礦化階段中，由于溶液中SiO2濃度較大，礦物(石英)結(jié)晶中心多，加之溫度下降較快，故形成粒度較細(xì)的糖粒狀石英。由于構(gòu)造脈動(dòng)性，控礦裂隙多次張開，導(dǎo)致含礦熱液的多次充填，此時(shí)大量雨水的滲入，含礦溶液變得較稀，SiO2結(jié)晶中心少，溫度較穩(wěn)定，故形成含鉛、鋅、銀礦化的粗?！獕K狀石英，其溫度約165～200℃。

第Ⅳ弱礦化階段 成礦作用的晚期，溶液中的介質(zhì)水完全由大氣降水組成，其中 Ca、Mg濃度逐漸增大，隨著溫度的進(jìn)一步降低，氧逸度升高，促進(jìn)鐵白云石的大量沉淀，形成含少量銀、金礦化的鐵白云石石英脈。

初步總結(jié)出如圖6的成礦演化模式:在上述整個(gè)成礦過程中，由于成礦流體自下向上運(yùn)移，以及熱液沸騰的結(jié)果，導(dǎo)致金屬礦化的垂直分帶即沸騰面以下為鉛鋅礦化帶，沸騰面以上為銀金礦化帶，沸騰面附近為鉛鋅銀礦化帶。同時(shí)，因?yàn)槌傻V流體由充填于火山通道的流紋質(zhì)次火山巖自內(nèi)向外擴(kuò)散滲濾，所以又導(dǎo)致金屬礦化的中心式分帶，即以流紋巖為中心，由內(nèi)向外，由鉛鋅礦化為主逐漸變?yōu)槭⒔前哔|(zhì)凝灰?guī)r中的銀金礦化為主。

圖6 銀洞溝銀金—鉛鋅礦成礦演化模式圖

礦床形成之后，在海西—印支期，本區(qū)受到區(qū)域變質(zhì)變形作用的改造。在流紋質(zhì)次火山巖中，新生的(白)云母定向排列，使巖石略顯片理。銀洞巖背斜軸部的石英角斑質(zhì)凝灰?guī)r中發(fā)育面流劈理，而翼部巖層中發(fā)育滑劈理。

整個(gè)礦床的內(nèi)生蝕變礦化作用結(jié)束后，中新生代礦區(qū)長(zhǎng)期處于上升剝蝕階段，部分礦體由于侵蝕作用出露地表，大部分礦體未受到剝蝕而成隱伏礦體。

5 找礦標(biāo)志

銀洞溝銀金礦床的找礦標(biāo)志明顯，在礦化露頭附近有古采礦老硐，礦脈產(chǎn)于變質(zhì)石英角斑質(zhì)凝灰?guī)r中，與祁連山石青洞多金屬礦床類似，礦化類型好，圍巖具強(qiáng)烈的熱液蝕變，以硅化、絹云母化、黃鐵礦化為主。

總結(jié)該礦床的地質(zhì)、地球化學(xué)、地球物理特征標(biāo)志，可以為預(yù)測(cè)礦床提供最重要的依據(jù)。

5．1 地質(zhì)特征標(biāo)志

5．1．1 特定的變質(zhì)建造

礦床產(chǎn)于變石英角斑質(zhì)凝灰?guī)r(火山碎屑巖相)和變流紋斑巖(次火山巖相)建造內(nèi)，二者在時(shí)間演化和空間分布上都具有成因聯(lián)系。

5．1．2 明顯的礦體富集規(guī)律

銀洞溝礦床位于銀洞溝—鮑峽成礦帶上，礦化(礦床)成群集中在二個(gè)火山機(jī)構(gòu)附近，一是銀洞溝—石門溝，二是倪家坪—青龍廟。工業(yè)礦體則分段富集于不同標(biāo)高上，如銀洞溝礦床中銀金礦床富集于1 200～1 000 m標(biāo)高，鉛鋅礦體富集于1 000～800 m標(biāo)高。

5．1．3 多期礦化疊加，演化復(fù)雜

從薊縣紀(jì)開始火山噴發(fā)沉積形成礦源巖，晉寧運(yùn)動(dòng)火山熱液促使礦源巖成礦物質(zhì)初步富集，加里東運(yùn)動(dòng)次火山熱液帶來大量Ag、Au、Pb、Zn成礦元素，形成工業(yè)礦體，成礦作用經(jīng)歷了三個(gè)主要地質(zhì)時(shí)代(Pt2、Pt3、S)，延續(xù)900 Ma。多次礦化疊加和改造，使礦石富集程度增高，礦床規(guī)模增大。

5．1．4 礦石元素組分復(fù)雜，礦物組合類型繁多

礦床中己發(fā)現(xiàn)金屬礦物44種，非金屬礦物18種，主元素 Ag、Au、Pb、Zn，伴生 Cu、Cd，并有 As、Sb、Hg、Ti、Mo、In、Ca、Bi、Ni、Co 等微量元素。

5．2 地球化學(xué)特征標(biāo)志

礦區(qū)地表有 Au、Ag、Pb、Zn、Cu、Mo、As、Sb、Hg、F等10種元素出現(xiàn)異常，其中Ag、Mo、As、Zn異常長(zhǎng) ＞1 200 m，寬80～200 m，找礦意義較好。從整體上看，礦床原生暈具有下列特征:

(1)Ag、As、Pb、Zn、Mo 異常明顯，重合性好，呈面型、長(zhǎng)軸型分布，長(zhǎng)軸近東西向，與礦帶走向一致。

(2)異常較弱，位于礦體南側(cè)，面積小，零星分布，說明礦床剝蝕淺，深部有隱伏礦體。Hg、Sb異常狹窄，出現(xiàn)于礦體北側(cè);F異常較寬，偏于礦體南側(cè)。

(3)礦體被泥質(zhì)粉砂巖覆蓋，厚達(dá)50～150 m，而Pb、Zn、Ag、As異常通過后期 F1、F2斷層反映出來，在礦帶南北側(cè)出現(xiàn)兩個(gè)峰值。

(4)根據(jù)CB格里良的元素分帶統(tǒng)計(jì)法，提出礦床元素分帶序列為Mo-As-Ag-Sb-Cu-Pb-Zn-Cd，即以背斜軸部為中心，礦床指示元素呈環(huán)狀分布，礦床下部由Pb、Zn、Cu、Sb、Cd 元素組成內(nèi)帶，Ag、Au、As、Hg、Mo、F組成中帶，礦床上部則由 Ag、Au、Hg、As、Mo組成內(nèi)帶，Pb、Zn、Cu、Sb 組成中外帶，礦床西側(cè)由 Ag、Au、Hg、F組成中外帶。

5．3 地球物理特征標(biāo)志

銀洞溝礦床激電異常不僅有較高的視極化率，而且異常與Ag、Pb、Zn原生暈以及硅化、黃鐵礦化蝕變帶吻合較好，初步判斷為礦化帶反映。

6 結(jié)論與建議

銀洞溝銀金礦床的內(nèi)生蝕變礦化作用結(jié)束后，中新生代礦區(qū)長(zhǎng)期處于上升剝蝕階段，部分礦體因侵蝕作用出露地表，大部分礦體未受到剝蝕而成隱伏礦體，深部找礦潛力可觀。

礦床產(chǎn)于變石英角斑質(zhì)凝灰?guī)r(火山碎屑巖相)和變流紋斑巖(次火山巖相)建造內(nèi)，二者在時(shí)間演化和空間分布上都具有成因聯(lián)系，研究該特定巖相建造在垂向分布特征是預(yù)測(cè)找礦的關(guān)鍵。

礦床成礦演化經(jīng)歷了4個(gè)階段，各階段石英脈或礦脈結(jié)構(gòu)構(gòu)造、礦物共生組合、礦物交代關(guān)系特征明顯，在深部勘查工作中應(yīng)深入研究石英脈(礦脈)的切穿關(guān)系。

建議深部勘查分別在1線、2線、6線布設(shè)若干鉆孔對(duì)主要礦體進(jìn)一步控制，并采用黃鐵礦的微量元素比值結(jié)合地化異常預(yù)測(cè)隱伏礦床。黃鐵礦中Ag×As×Sb×10/Pb×Zn×Cu比值愈大，原生暈組分愈復(fù)雜，隱伏礦的遠(yuǎn)景愈大，若Ag×As×Sb×10/Pb×Zn×Cu比值＜1，說明礦體剝蝕到根部，若Pb、Zn、Cu異常濃度高，規(guī)模大，則深部不可能找到銀金礦。

［1］ 李文博，周衛(wèi)東，陳世昌．湖北銀洞溝銀礦床地質(zhì)特征與成因類型［J］．地學(xué)前緣，2010，17(1):177-185．

［2］ 岳素偉，翟淯陽，鄧小華．湖北竹山縣銀洞溝礦床成礦流體特征及礦床成因［J］．巖石學(xué)報(bào)，2013，29(1):27-45．

［3］ 凌文黎，任邦方，段瑞春．南秦嶺武當(dāng)山群、耀嶺河群及基性侵入巖群鋯石U-Pb同位素年代學(xué)及其地質(zhì)意義［J］．科學(xué)通報(bào)，2007，52(12):58-59．

［4］ 雷世和，秦正永．武當(dāng)?shù)貐^(qū)構(gòu)造性質(zhì)及構(gòu)造演化［C］//中國地質(zhì)學(xué)會(huì)．中國南方區(qū)域地質(zhì)及成礦規(guī)律“四新”成果研討會(huì)論文集，1994．