湘東北橫洞鈷礦床地質特征及成礦模式探討

施 科，黃寶亮，黃 贊

（湖南省地勘局四0二隊，湖南 長沙 410000）

1 橫洞鈷礦礦床地質特征

1.1 礦區(qū)地質特征

區(qū)內(nèi)地層主要有中元古界冷家溪群（Ptln）以及中生界白堊系（K）、新生界第四系（Q）。

區(qū)域長平斷裂帶（F2）呈北東-南西向貫穿全區(qū)，該斷裂帶巖性具有明顯的分帶性，可分為六個構造巖亞帶，由北西往南東依次是為碎裂板巖帶（Ⅰ）～板巖質斷層角礫巖帶（Ⅱ）～斷層泥（Ⅲ）～硅化構造角礫巖帶（Ⅳ）～綠泥石硅化構造角礫巖帶（Ⅴ）～糜棱巖及混合巖帶（Ⅵ）。

礦區(qū)出露巖漿巖以燕山期為主，以酸性巖為主，中酸性、基性巖次之，具有多期次活動特征，產(chǎn)出形態(tài)為巖基、巖株、巖脈等，主要侵位于中元古界冷家溪群地層中，在空間分布上受構造控制明顯，與鈷礦化關系密切（圖1）。

圖1 礦區(qū)地質簡圖

1.2 礦體地質特征

礦區(qū)共圈定了鈷礦體2個，均賦存于構造熱液蝕變巖帶中的硅化構造角礫巖（Ⅳ）中，礦體傾向北西，傾角40°～52°，地表控制長度160m～310m，礦體具有向南西245°方向側伏的規(guī)律，沿側伏方向延伸約1500m，呈透鏡體產(chǎn)出，礦體厚0.80m～8.26m，平均厚度2.99m，單工程鈷品位0.024%～0.054%。

1.3 礦石質量

金屬礦物有黃鐵礦、黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦、磁黃鐵礦、斑銅礦、輝銅礦、自然銅、輝鈷礦等。

脈石礦物有石英、綠泥石等。區(qū)內(nèi)礦石的結構有自形、半自形、他形粒狀結構，黃鐵礦呈自形立方體浸染在熱液石英中。黃銅礦呈他形粒狀，穿插、交代、包裹黃鐵礦或浸染在石英巖中。

1.4 礦石結構、構造

礦石結構以角礫狀為主，是由構造角礫巖經(jīng)強烈硅化和黃鐵礦化黃銅礦化所成。黃鐵礦、黃銅礦、磁黃鐵礦呈斑狀小團塊產(chǎn)出，或黃鐵礦分布在磁黃鐵礦的邊緣呈殘碎小塊或呈包裹狀。黃銅礦則呈細粉末分散狀，且不均勻。

礦石構造主要有裂隙充填構造（砷化鈷、硫化鈷、黃銅礦等金屬硫化物充填在黃鐵礦、石英等碎裂裂隙及綠泥石等片狀礦物解離裂隙中，形成裂隙充填構造）、浸染狀構造（砷化鈷黃銅礦等金屬硫化礦呈星散狀分散充填嵌布石英、綠泥石等脈石礦物的顆粒之間）。

1.5 鈷的賦存狀態(tài)

與鈷礦成礦關系最為密切的是黃鐵礦化，鈷含量的高低一般與黃鐵礦的含量成正比關系，一般黃鐵礦化（褐鐵礦化）愈強，鈷愈富集。

據(jù)分析，黃鐵礦中鈷含量高達0.441×10-2，超過礦石平均品位十倍以上，為主要賦礦礦物之一。

1.6 礦石類型

礦石類型主要為含鈷黃鐵礦礦石。據(jù)鏡下資料，礦石由黃鐵礦30%～70%、磁黃鐵礦3%～15%，黃銅礦＜1～1%，白鐵礦＜1～1%及脈石礦物石英、綠泥石等組成。呈它形、半自形、自形粒狀結構、斑狀碎裂（壓碎）結構，塊狀（團粒）構造。

1.7 圍巖蝕變特征

區(qū)內(nèi)礦體均產(chǎn)于F2下盤構造熱液蝕變巖帶（Gs）中，其巖性主要為硅質構造角礫巖、硅質綠泥石巖、硅質巖、石英質構造角礫巖、石英巖、綠泥石化硅質巖。頂板為板巖質構造角礫巖或糜棱巖化板巖及斷層泥，底板巖性為硅質構造角礫巖或混合巖化花崗巖。礦石主要有硅化蝕變、綠泥石化蝕變。

2 礦床成礦模式探討

2.1 成礦地質體

橫洞鈷礦成巖成礦作用與較深的斷裂（長平斷裂）活動具有內(nèi)在聯(lián)系，礦化體主要富集在硅化構造角礫巖中及巖體外接觸帶內(nèi)，說明礦化與巖體（脈）關系密切，成巖成礦物質都是聲部同源巖漿不同階段分異產(chǎn)物。鄒鳳輝（2016年）等通過硫同位素以及鉛同位素證實了橫洞鈷礦的成礦物質具有深部幔源物質混合殼源物質特征。綜上所述，橫洞鈷礦床的成礦地質體與深部殼幔質混熔帶以及巖漿巖后期熱液活動的巖體有密切的關系。

2.2 成礦構造與成礦結構面

區(qū)域性長平深大斷裂（F2）嚴格控制硅化構造角礫巖帶的產(chǎn)出，而本區(qū)的鈷礦體均分布在F2斷層下盤附近的硅化構造角礫巖帶中，故認為區(qū)域性長平深大斷裂（F2）是礦區(qū)的成礦結構面。

2.3 成礦標志

地層標志：長平斷裂帶主干斷裂下盤原巖為脆-韌性巖石，其厚度越大、裂隙越發(fā)育、硅化蝕變越強，越有利于鈷礦的形成，是尋找充填型礦體的有利部位。

構造標志：長平斷裂F2主干斷裂下盤構造熱液蝕變巖帶是礦區(qū)鈷礦體主要賦存部位。沿F2主干斷裂旁側次級“多”字形構造、“入”字形構造發(fā)育地段以及不同方向斷裂構造發(fā)育交匯部位可能為鈷礦體的有利找礦地段。

巖漿巖標志：燕山早期中酸性巖漿巖分布地區(qū)。

圍巖蝕變標志：與礦化關系密切的圍巖蝕變主要有硅化、綠泥石化，次為碳酸鹽化等。

礦化標志：黃鐵礦化、黃銅礦化以及地表較強的褐鐵礦化是找礦的直接標志。

地球化學標志：水系沉積物測量或土壤測量Co、Cu異常區(qū)。

2.4 礦床成因

根據(jù)上述成礦條件分析，結合橫洞鈷礦床的地質特征，將橫洞鈷礦床的成礦過程總結為：早侏羅世古太平洋板塊向歐亞板塊呈斜向俯沖，這一擠壓的構造背景導致長平斷裂帶兼具左行走向剪切和逆沖推覆的特征，隨著軟流圈的上涌加厚的下地殼部分熔融形成連云山巖體，連云山巖體演化的晚期，富含成礦元素的巖漿熱液沿著長平斷裂主干斷裂F2運移，運移過程中萃取了圍巖中有利的成礦物質（如Co），并在有利的構造部位如層間裂隙、破碎帶（例如井沖銅鈷多金屬礦床）或構造破碎帶（例如橫洞鈷礦床）富集成礦。

2.5 成礦模式

通過對礦區(qū)地質特征、成礦地質體、成礦構造、成礦結構面、成礦作用特征標志的研究，初步構建了橫洞鈷礦床的二元空間結構地質模型（圖2）。

圖2 橫洞鈷礦床成礦模式圖

3 結論

構造在鈷礦化富集過程中有著極其重要的作用，區(qū)內(nèi)F2斷裂帶直接控制著鈷礦體的展布。

F2斷裂中斷層泥質（致密粘土礦物）在鈷礦礦體富集過程中起到了封蓋層的作用，阻隔了含鈷礦液向低溫遷移的通道，起到了富集成礦的作用。同時，當熱液壓力過大，本身封蓋能力較弱時，會形成F2上盤碎裂板巖帶或者角礫巖帶成礦但是硅化蝕變較弱的情況。

區(qū)內(nèi)鈷礦屬于構造熱液型礦產(chǎn)，主要的成礦物質主要來源于深部同源巖漿分異演化析出的礦氣-液體以及巖漿后期流體，在遷移聚集的過程中從圍巖中萃取成礦物質的加入，最終在F2主斷裂中底層的斷層泥質（致密粘土礦物）封蓋作用影響下富集成礦。