湘東北地區(qū)金礦成礦規(guī)律及找礦方向探討

吳俊 董國(guó)軍 周岳強(qiáng) 羅小安

摘 ?要 ?湘東北地區(qū)位于江南造山帶中段，是雪峰-九嶺巨型弧形金成礦帶的重要組成部分。本文在綜合前人研究成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合本單位多年來在本地區(qū)的勘查工作，認(rèn)為本地區(qū)薊縣系坪原組為金的礦源層;近東西向的韌性剪切帶為成礦前構(gòu)造，北東向長(zhǎng)平深大斷裂為導(dǎo)礦構(gòu)造，北西（西）、近東西向斷裂為容礦構(gòu)造;北東向次級(jí)構(gòu)造為成礦后構(gòu)造;燕山期巖漿巖為湘東北金礦的成礦作用提供了部分成礦流體和成礦物質(zhì)，并提供了能量;本區(qū)金礦體向深部延伸穩(wěn)定，據(jù)此，本文認(rèn)為萬古金礦床和黃金洞金礦床的深部具有較好的找礦前景。

關(guān)鍵詞 ?江南造山帶;湘東北;金礦;成礦規(guī)律;找礦方向

中圖分類號(hào)：P612 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract： Northeastern Hunan Province， which is recognized as an important part of the huge arc Xuefeng-Jiuling Au metallogenic belt， is located in the middle segment of the Jiangnan Orogenic Belt. Based on a comprehensive study of the previous work and prospecting in this area over the past years， the Pingyuan Formation of the Jixian System is interpreted as the source bed for gold. The E-trending ductile shear zones are interpreted as pre-ore structures， while the NE-trending Changping Fault is interpreted as passable structure and NW- to WNW- and nearly E-trending structures as host structures. The secondary NE-trending structures are recognized as post-ore structures. Yanshanian granites might have provided part of the ore-forming elements and ore fluids during the ore-forming process， as well as energy. Au orebodies extend stably to the deep crust， showing good prospecting potential for the Dawan and Huangjindong gold deposits.

Keywords： Jiangnan Orogenic Belt; northeastern Hunan Province; gold deposit; metallogenic regularity; prospecting direction

1 ?引言

湘東北地區(qū)位于江南造山帶中段，東連江西九嶺隆起，西接雪峰弧形構(gòu)造帶，是雪峰-九嶺巨型弧形金銻鎢多金屬成礦帶的重要組成部分（圖1）。區(qū)內(nèi)已探明的金資源儲(chǔ)量已超過150噸，鑒于良好的成礦地質(zhì)背景和金資源潛力，前人在本區(qū)進(jìn)行了大量的研究。然而，本區(qū)金礦床的成因仍存在分歧，主要有兩種觀點(diǎn)：一種認(rèn)為，中元古界地層為礦源層，中生代大規(guī)模的流體運(yùn)移使地層中的金活化、遷移，并富集成礦，即沉積-（變質(zhì)）改造型[17，14，18，15];另一種認(rèn)為，成礦元素來源于因中生代以來大規(guī)模巖漿侵位而導(dǎo)致的巖漿熱液，部分成礦物質(zhì)來源于地殼深部或地幔[16]，進(jìn)而結(jié)合中生代區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造演化特點(diǎn)，認(rèn)為江南造山帶金礦為“陸內(nèi)活化”型礦床[21]。本文在總結(jié)前人研究基礎(chǔ)上，結(jié)合本單位在該區(qū)多年的勘查工作，對(duì)本區(qū)金成礦規(guī)律和找礦方向進(jìn)行初步探討。

2 ?區(qū)域地質(zhì)背景及礦產(chǎn)特征

湘東北地區(qū)出露的地層有中元古界、中生界白堊系及新生界第四系（圖2）。中元古界由具復(fù)理式建造特征的淺海變質(zhì)火山-碎屑巖和變質(zhì)粘土巖組成，分布于研究區(qū)的東西兩段，形成區(qū)內(nèi)的構(gòu)造窿起帶，是區(qū)域內(nèi)金礦的主要賦礦圍巖。區(qū)內(nèi)總體構(gòu)造走向?yàn)楸睎|向，構(gòu)造格架為“二隆三盆”，從北西至南東依次為：汩羅-洞庭凹陷盆地、幕阜山隆起、長(zhǎng)沙-平江斷陷盆地、連云山隆起及醴陵拗陷盆地;主要的北東向區(qū)域性深大斷裂有：新寧—灰湯深大斷裂、長(zhǎng)沙—平江深大斷裂和瀏陽—醴陵—衡東深大斷裂。本區(qū)域是湖南省內(nèi)巖漿活動(dòng)最強(qiáng)烈、且活動(dòng)期次最多的地區(qū)，包括武陵期、雪峰期、加里東期、燕山期巖漿巖。其中又以燕山期巖體最為發(fā)育，主要巖體有望湘、幕阜山、金井、連云山、蕉溪嶺等陸殼改造型花崗巖巖基。

區(qū)內(nèi)礦產(chǎn)資源豐富，目前已發(fā)現(xiàn)主要礦產(chǎn)17種，金、銅、鈷為區(qū)內(nèi)的優(yōu)勢(shì)礦種。金礦主要集中在望湘-金井巖體外圍及連云山巖體-黃金洞一帶（圖2）。

3 ?典型金礦床地質(zhì)特征

本區(qū)典型的金礦床為萬古金礦床（超大型）和黃金洞金礦床（大型），兩者分別位于長(zhǎng)沙-平江深大斷裂（以下簡(jiǎn)稱長(zhǎng)平斷裂）的北西側(cè)和南東側(cè)，并具有以下相似地質(zhì)特征：賦礦地層主要為薊縣系坪原組淺變質(zhì)碎屑巖，巖性以砂質(zhì)板巖和絹云母板巖為主;礦區(qū)斷裂構(gòu)造發(fā)育，主要為北東向及北西西向，金礦體主要賦存于北西西向斷裂中，北東向斷裂對(duì)礦體也有一定的改造作用;礦區(qū)內(nèi)均無巖漿巖體出露，但在大萬礦區(qū)西南10～12 km處有燕山期侵入的金井花崗巖巖基，黃金洞礦區(qū)西南10 km處出露有燕山期的連云山花崗巖。

3.1 萬古金礦床

萬古金礦床內(nèi)共發(fā)現(xiàn)含金構(gòu)造帶40余條，主要礦脈為20、1、2、8、14號(hào)脈，共圈出大小金礦體80個(gè)。礦體形態(tài)、產(chǎn)狀和規(guī)?；旧鲜鼙蔽鳎ㄎ鳎┫驍嗔哑扑閹Э刂疲瑑A向北東，整體順層，局部切層。礦體多呈脈狀、似層狀或長(zhǎng)透鏡體狀沿構(gòu)造破碎帶充填，其中的石英脈亦呈透鏡狀及細(xì)（網(wǎng)）脈狀順構(gòu)造面分布，前者脈寬一般5-20 cm。石英脈較發(fā)育處，往往金品位相對(duì)較高，局部可見明金。礦石類型主要為石英脈型和破碎蝕變巖型，次為構(gòu)造角礫巖型。礦石礦物主要為毒砂和黃鐵礦，還有少量方鉛礦、閃鋅礦、輝銻礦、自然金等。脈石礦物主要為石英和方解石，此外，還有少量的綠泥石、絹云母等。礦區(qū)主要蝕變有硅化、黃鐵礦化、毒砂化、絹云母化、退色化、白云石化。金礦化與硅化、黃鐵礦化、毒砂化關(guān)系密切，當(dāng)上述蝕變同時(shí)出現(xiàn)時(shí)，金也相對(duì)富集。

3.2 黃金洞金礦床

黃金洞已發(fā)現(xiàn)金礦脈帶20余條，主要礦脈為1、3、202、501號(hào)脈，走向長(zhǎng)200～3300米，礦脈平行成帶展布，走向東西或北西西， 大多傾向北，少數(shù)傾向南（3號(hào)脈），傾角25-75°。礦脈嚴(yán)格受斷裂控制，主要由含金蝕變破碎板巖、含金構(gòu)造角礫巖和含金石英脈組成。共發(fā)現(xiàn)大小金礦體54個(gè)，礦體形態(tài)、產(chǎn)狀和規(guī)?；旧鲜軘嗔哑扑閹Э刂疲喑拭}狀、似層狀或長(zhǎng)透鏡體狀沿構(gòu)造破碎帶充填。主要礦體厚0.87～3.69米，金品位3.62～5.53克/噸，一般礦脈帶規(guī)模越大，礦體規(guī)模也越大。礦石類型主要為石英脈型和破碎蝕變巖型，還有少量的構(gòu)造角礫巖型，部分含礦石英脈受應(yīng)力作用，形成揉皺。礦石礦物主要為毒砂和黃鐵礦，還有少量輝銻礦、白鎢礦、方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦、磁黃鐵礦、自然金等。脈石礦物主要為石英和方解石，其次為綠泥石、絹云母、白云石等。礦區(qū)的蝕變類型多樣，主要蝕變類型為硅化，黃鐵礦化，毒砂化。此外還可見少量的絹云母化和綠泥石化。

4 ?成礦物質(zhì)和成礦流體來源

硫同位素分析結(jié)果表明，大萬礦區(qū)礦石的硫同位素δ34S值分布于-11.6 ～-8.0‰之間，平均值為-9.6‰;黃金洞礦區(qū)礦石的硫同位素 δ34S 值分布于-12.9‰～ -3.4‰之間[21]。坪原組地層的S同位素δ34S值由虧損（-10～ -12‰）和富集（+13～+24‰）兩個(gè)端元組成[21]?？梢?，大萬金礦床和黃金洞金礦床礦石的硫同位素 δ34S 組成與薊縣系坪原組的虧損端元分布范圍接近，但明顯低于七寶山斑巖型銅多金屬礦床和井沖巖漿熱液交代角礫巖型銅多金屬礦床（圖3）。這說明，坪原組地層可能在湘東北金成礦作用中提供了成礦物質(zhì)。

鉛同位素分析結(jié)果[13，1，21]顯示，萬古金礦床的礦石鉛主要落在上地殼的區(qū)域，黃金洞金礦床的礦石鉛主要落在造山帶的區(qū)域，部分落在上地殼的區(qū)域。萬古和黃金洞礦床的礦石鉛同位素組成與斑巖型銅礦（鰲魚山銅礦和七寶山銅礦）和湘東北地區(qū)燕山期花崗巖的鉛同位素組成有著明顯的差異（圖4）。這表明，湘東北地區(qū)金礦中的鉛主要為地殼來源，可能來自于坪原組地層。

氫氧同位素分析結(jié)果[21]顯示，大萬礦區(qū)含礦石英脈的δD值分布于-54‰～ -95‰之間，δ18O值分布于2.4‰～12.9‰之間;貧礦石英脈的δD值分布于-92‰～-98‰之間，δ18O分布于1.3‰～2.0‰之間，明顯低于含礦石英脈。黃金洞礦區(qū)含金石英脈的δ18O值位于12.46～18.67%之間，δD值位于-57～-61‰之間。在δD-δ18O圖解（圖5）中可看出，大萬金礦床和黃金洞金礦床的成礦流體主要由變質(zhì)水組成，有部分巖漿水混入。貧礦石英脈較低的氫氧同位素含量表明，成礦晚期可能有大氣降水的混入。

氦-氬同位素分析結(jié)果[20]顯示，大萬金礦區(qū)含礦石英脈中黃鐵礦的3He/4He值分布于4.9～13.7×10-6（即3.5～9.8 Ra），遠(yuǎn)高于地殼的3He/4He值（0.01～0.05 R/Ra），接近地幔惰性氣體的3He/4He值（6～9 R/Ra）;40Ar/36Ar值分布于389～822之間，高于大氣的40Ar/36Ar值（295.5）。這表明，成礦流體中有地幔來源流體的加入。

綜上所述，坪原組地層為湘東北地區(qū)金礦床的成礦作用提供了主要成礦物質(zhì);區(qū)內(nèi)金礦床的成礦流體主要為變質(zhì)水和部分巖漿水，兼有地幔來源流體的加入。

5 ?成礦流體特征

湘東北地區(qū)金礦床礦石礦物和脈石礦物中的流體包裹體主要為氣液兩相的包裹體，其次為純液相包裹體和富CO2的以氣相為主的包裹體[20]。以往流體包裹體研究表明，湘東北地區(qū)金礦床成礦流體的Eh分布于-0.47～-0.62V之間，pH值為5.13～7.4，鹽度為3.55～12.61wt % NaClequiv，成礦流體主要由H2O+CO2 +Na++K++Ca2+ ± Cl- ± CO ± CH4 ± HCO3-± SO42- ±N2 ±H2組成，流體包裹體均一溫度分布于200～300℃和150 ～180 ℃兩個(gè)區(qū)間[11，8，14，15，20，6，1]。因此，湘東北金礦的成礦流體為還原型、弱酸性到中性，中低溫、中低鹽度的流體。

在氧化環(huán)境中，金可能以Au+或Au3+兩種形式進(jìn)入溶液中。Au+性質(zhì)與Ag+類似，Au3+性質(zhì)與As3+和Sb3+類似。大萬金礦區(qū)絕大部分硫化物中的Ag/Au值小于0.5，黃金洞金礦絕大部分硫化物中的Ag/Au值小于1。且毒砂和輝銻礦均為大萬金礦床和黃金洞金礦床的載金礦物。這表明，在湘東北金成礦作用中，金主要以AuCl4-絡(luò)合物的形式進(jìn)行運(yùn)移，而不是Au（S2O3）23-或Au（HS）2-的形式。

6 ?成礦時(shí)代

自20世紀(jì)80年代起，前人先后對(duì)湘東北地區(qū)金礦床的成礦時(shí)代進(jìn)行了多方法定年（表1）。其中，Mao et al. （2002）得到了>600 Ma的Rb-Sr、K-Ar和鉛模式年齡范圍，參考價(jià)值較低。羅獻(xiàn)林等（1988）在黃金洞礦區(qū)進(jìn)行了礦石鉛同位素測(cè)定，但由于樣品數(shù)量極少（僅4個(gè)黃鐵礦），且礦石鉛模式年齡本身的可靠性不高，此次獲得的年齡514～530Ma參考價(jià)值有限。胡瑞英等（1995）運(yùn)用裂變徑跡法對(duì)湘東北平江、瀏陽等地含金石英脈中的石英進(jìn)行了年齡測(cè)定，得到了100～160Ma的年齡，但所測(cè)試的石英中含鈾量極低，且分布不均勻，對(duì)年齡的準(zhǔn)確性產(chǎn)生一定的影響。流體包裹體Rb-Sr等時(shí)線法要求被研究的樣品同時(shí)形成，且他們的初始Sr同位素達(dá)到了完全的均一化。但由于復(fù)雜的流體活動(dòng)，礦區(qū)內(nèi)常常有各種不同期次不同成因的流體包裹體存在。也正因?yàn)槿绱?，運(yùn)用流體包裹體Rb-Sr等時(shí)線法得到的湘東北金礦床的成礦年齡變化范圍極大。黃金洞金礦區(qū)得到的Rb-Sr等時(shí)線年齡有152 Ma和462 Ma[2，3]，大萬金礦區(qū)得到的Rb-Sr等時(shí)線年齡有70 Ma和425 Ma[15，4，3]。

在大巖地區(qū)五星水庫(kù)金鈷多金屬礦化點(diǎn)，礦化破碎帶切穿了連云山巖體，而白云母硅質(zhì)巖又切穿了礦化破碎帶，因此金礦化的年齡應(yīng)位于連云山巖體的成巖年齡和白云母硅質(zhì)巖的形成年齡之間。Deng et. al （2017）測(cè)得連云山巖體的鋯石U-Pb年齡為142±2 Ma，白云母硅質(zhì)巖的云母Ar-Ar年齡為130 Ma。又由于五星水庫(kù)礦化點(diǎn)和大萬、黃金洞金礦床均為與深大斷裂和巖體有關(guān)的金礦床，并且有著相似的礦物組合，Deng et. al （2017）認(rèn)為五星水庫(kù)的金礦化與大萬和黃金洞金礦為同一期成礦事件，成礦年齡為130～142 Ma。

因此，我們推測(cè)湘東北地區(qū)金礦床的成礦時(shí)代應(yīng)位于130～142 Ma之間。

7 ?討論

7.1 地層與金成礦的關(guān)系

薊縣系坪原組為大萬金礦床和黃金洞金礦床的賦礦地層。硫和鉛同位素分析結(jié)果（見第四部分）表明，薊縣系坪原組地層為湘東北的金成礦作用提供了主要成礦物質(zhì)。金豐度分析結(jié)果[15]也表明，薊縣系坪原組具有較高的成礦元素豐度。

因此，薊縣系坪原組為湘東北金礦床的礦源層，是湘東北地區(qū)金礦進(jìn)行找礦預(yù)測(cè)的必要要素。

7.2 構(gòu)造與金成礦的關(guān)系

華南在加里東-印支期形成了一系列近東西向的斷裂和韌性剪切帶，湘東北地區(qū)在此時(shí)對(duì)應(yīng)地形成三條近東西向的韌性剪切帶（見圖2），為成礦前構(gòu)造。

湘東北地區(qū)金礦主要產(chǎn)于北西（西）、近東西向斷裂破碎帶內(nèi)，該組斷裂可能在加里東期-印支期初具模型，燕山期重新活動(dòng)[21]，經(jīng)歷先壓后張，形成含構(gòu)造角礫巖的脆性容礦構(gòu)造。湘東北地區(qū)的金礦都產(chǎn)出于長(zhǎng)平深大斷裂的附近，而氦-氬同位素分析結(jié)果表明，成礦流體中有地幔來源組分的加入。因此，長(zhǎng)平深大斷裂可能為導(dǎo)礦構(gòu)造，是深部幔源流體運(yùn)移的通道。

北東向次級(jí)構(gòu)造則切穿礦體，為成礦后構(gòu)造。

7.3 巖漿巖與金成礦的關(guān)系

氫-氧同位素分析結(jié)果表明，成礦流體有巖漿水的參與。盡管在大萬和黃金洞金礦區(qū)內(nèi)均未發(fā)現(xiàn)巖漿巖，但在礦區(qū)外圍思村-社港一帶呈現(xiàn)出較大的航磁正異常和穩(wěn)定的低重力場(chǎng)，這表明深部有隱伏巖體存在。而金的成礦時(shí)代（130～142 Ma）也略晚于連云山巖體的成巖年齡142±2 Ma。因此，巖漿巖可能為金成礦作用提供了部分成礦流體、成礦物質(zhì)和能量。

7.4 礦體深、邊部延伸情況

通過提取萬古金礦床142個(gè)鉆孔數(shù)據(jù)，構(gòu)建了礦區(qū)三維礦體模型（圖6），可以看出，金礦體沿走向、傾向延伸均較穩(wěn)定，且礦體具有向北東方向側(cè)伏的規(guī)律。同時(shí)，繪制了樣品品位-深度關(guān)系圖（圖7），也顯示金品位往深部較穩(wěn)定，并沒有隨著深度呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。因此，萬古金礦床深、邊部仍有較好的找礦前景。這一結(jié)論與我們最近在江東金礦深部通過鉆孔驗(yàn)證在1200米深部控制到了礦體相一致。

8 ?結(jié)論與找礦方向建議

1、薊縣系坪原組為湘東北地區(qū)金礦床的主要礦源層，為金成礦提供了主要物質(zhì)來源;

2、湘東北地區(qū)三條近東西向的韌性剪切帶為成礦前構(gòu)造;北東向長(zhǎng)平深大斷裂為導(dǎo)礦構(gòu)造;北西（西）、近東西向斷裂為容礦構(gòu)造;北東向次級(jí)構(gòu)造為成礦后構(gòu)造。

3、湘東北地區(qū)燕山期巖漿巖可能為金成礦作用提供了部分成礦流體、成礦物質(zhì)和能量。

4、湘東北地區(qū)金礦礦體向深部和邊部延伸穩(wěn)定，礦區(qū)深、邊部有較好的找礦前景，建議今后該區(qū)金礦的找礦方向包括：

（1）萬古礦區(qū)和黃金洞礦區(qū)的深部及外圍地區(qū)，特別是兩礦區(qū)深部找礦潛力巨大，初步預(yù)測(cè)2000米以淺金資源潛力可達(dá)500噸;

（2）湘東北長(zhǎng)平深大斷裂帶兩側(cè)，同時(shí)發(fā)育薊縣系坪原組、北西（西）或近東西向斷裂和（隱伏）巖體的地區(qū)。

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