湖南龍王山金礦床控礦因素及找礦方向探討

盧玉杰

(湖南省有色地質(zhì)勘查局二一七隊，湖南 衡陽 421001)

0 引言

龍王山金礦是湖南省有色地質(zhì)勘查局217隊于20世紀80年代發(fā)現(xiàn)的一個中型規(guī)模的礦床，礦床地處南嶺成礦帶中部，邵陽—郴州NW向深斷裂帶北側(cè)，衡陽斷陷盆地南緣[1-2]，行政隸屬湖南省常寧市水口山鎮(zhèn)管轄。區(qū)內(nèi)自1915年起便開始了地質(zhì)調(diào)查工作，先后發(fā)現(xiàn)老鴉巢鉛鋅金礦、康家灣鉛鋅金銀礦、仙人巖金礦、大園嶺金礦等一批大中型礦床，為當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展做出了突出貢獻[3]。截至目前，前人對龍王山金礦床做了一定的研究工作，研究內(nèi)容主要集中于礦床地質(zhì)特征、礦床成因及找礦標志等方面[4-7]，對控礦因素這一重要特征研究較少且不系統(tǒng)。

本文在充分搜集近些年勘查資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合野外調(diào)研成果，總結(jié)礦區(qū)和礦床地質(zhì)特征，分析控礦因素，對礦區(qū)今后的找礦指明了方向，希望能對礦區(qū)下一步生產(chǎn)和找礦工作提供指導，也希望能對今后該區(qū)域內(nèi)尋找同類型的金礦提供借鑒意義。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

龍王山金礦位于揚子板塊與華夏板塊接合帶—欽杭(構(gòu)造)結(jié)合帶中部，南嶺成礦帶中段北緣[7-9]；邵陽—郴州轉(zhuǎn)換斷層的北部，早古生代株洲—零陵地體縫合線邊部，衡陽裂谷南緣的裂肩部位[10-11]，水口山花崗閃長巖體南部接觸帶上，礦區(qū)的北部毗鄰著名的水口山鉛鋅礦(圖1)。

圖1 區(qū)域構(gòu)造單元劃分圖Fig.1 Regional and geological map showing tectonic units

區(qū)域內(nèi)主要出露泥盆系—白堊系。泥盆系—晚三疊統(tǒng)為淺海相碳酸鹽建造，局部夾含鐵、煤濱海相砂、頁巖建造。晚三疊統(tǒng)—白堊系以陸源碎屑磨拉石建造為主，顯示出陸內(nèi)裂谷沉積的特征[5，10]。其中二疊系當沖組是本區(qū)金礦的主要賦礦和容礦層位，棲霞組是本區(qū)鉛鋅金銀礦的主要賦礦層位或容礦層位[7，10]。

區(qū)域內(nèi)巖漿活動比較強烈，有大小巖體(脈)72個，地表總面積4.8km2，主要為燕山中、晚期淺成—超淺成—次火山巖—火山巖的深源(Ⅰ型)巖漿系列[3，10]。按侵入時代、侵位深度、物質(zhì)組分等劃分為花崗閃長巖淺成侵入系列和英安質(zhì)潛火山巖、火山巖超淺成噴發(fā)系列。與前者有關(guān)的礦床以鉛、鋅、銅、硫、伴生銀金為主，而與后者有關(guān)的礦床則以鉛、鋅、硫、金、銀為主，均屬與深源有關(guān)的中低溫熱液礦床[10]。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

礦區(qū)出露地層較為簡單，除第四系外，僅出露上二疊統(tǒng)斗嶺組下段(P2dl1)、下二疊統(tǒng)當沖組(P1d)和棲霞組(P1q)(圖2)。

圖2 龍王山礦區(qū)地質(zhì)簡圖Fig.2 Geological sketch map of Longwangshan mining area

第四系(Q)：總體以殘坡積層為主，為黃褐、紅褐色砂質(zhì)黏土，夾大小不一，具次棱角狀硅質(zhì)巖碎塊和扁豆狀錳結(jié)核。

斗嶺組下段(P2dl1)：主要為石英砂巖、砂巖，局部夾硅質(zhì)巖和炭質(zhì)頁巖及褐鐵礦結(jié)核。

當沖組(P1d)：主要巖性為硅質(zhì)巖、泥灰?guī)r、泥巖等。其與花崗閃長巖體接觸部位往往蝕變、破碎比較強烈，易形成接觸破碎帶，是龍王山金礦體的主要賦存部位。

棲霞組(P1q)：上部為含炭質(zhì)條帶狀灰?guī)r，與巖體接觸多變質(zhì)為大理巖；中部為深灰色含燧石灰?guī)r，近巖體多變質(zhì)成條帶狀大理巖；下部主要為灰?guī)r，夾少量燧石結(jié)核。

2.2 構(gòu)造

在印支—燕山早、中期，受中國東部郯廬斷裂南延的兩條斷裂即星子—茶陵斷裂帶和株洲—衡陽斷裂帶的活動影響，水口山地區(qū)受到以EW向為主的水平擠壓應力的作用，且西部擠壓應力要大于東部，繼而在該區(qū)域形成了一系列近SN向或NNE向規(guī)模不等的東倒西傾的大小褶皺和斷裂(含次級EW向、NE向、NW向斷裂)[8]。

與區(qū)域構(gòu)造形跡一致，礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造主要為褶皺和斷裂。區(qū)內(nèi)為一倒轉(zhuǎn)背斜，即龍王山—老鴉巢倒轉(zhuǎn)背斜，東部為廟門前倒轉(zhuǎn)向斜，西部為壘底羅倒轉(zhuǎn)向斜。區(qū)內(nèi)主要斷裂為F1、F2、F38，其次有F11。

龍王山—老鴉巢倒轉(zhuǎn)背斜：長約4 km，軸向SN，軸面向西、向東倒轉(zhuǎn)，兩翼傾角近似，20°～35°，兩翼被斷層切割，破壞呈“巖塊”。背斜軸部被花崗閃長巖體侵入，巖體接觸帶的北邊為老鴉巢鉛鋅金礦床，南邊為龍王山金礦床。

廟門前倒轉(zhuǎn)向斜：長約5 km，軸向近于SN，軸面向西、向東倒轉(zhuǎn)，東翼產(chǎn)狀較陡，30°～50°，西翼平緩，20°～50°。在與花崗閃長巖體接觸地段，有強烈的角巖化和黃鐵礦化。

壘底羅倒轉(zhuǎn)向斜：長約3 km，軸向NNE，軸面向西、向東倒轉(zhuǎn)。核部為斗嶺組，東翼被F2斷層切割，使龍王山—老鴉巢倒轉(zhuǎn)背斜逆掩其上，北段又被花崗閃長巖體侵蝕，所以殘缺不全。

F1斷層：位于礦區(qū)東部，龍王山—老鴉巢倒轉(zhuǎn)背斜的東翼，走向NNE，往北偏向NNW，傾向西，傾角陡緩不一，北段傾角60°～70°，礦區(qū)內(nèi)傾角20°～30°，該斷層為層間走向逆斷層。

F2斷層：位于礦區(qū)西部，龍王山—老鴉巢倒轉(zhuǎn)背斜西翼，礦區(qū)內(nèi)走向NNW，向北轉(zhuǎn)為NNE，傾向東，傾角20°～35°，為逆沖斷層。

F1和F2斷層次級裂隙發(fā)育，尤其在其與巖體的接觸處，產(chǎn)生大規(guī)模的破碎帶，是礦液充填交代的有利場所。

F11斷層：位于礦區(qū)的南部，走向NNW，傾向NNE，傾角50°～60°，為橫向逆沖斷層，形成時間較晚，切過F1和F2斷層。

F38斷層：位于礦區(qū)花崗閃長巖體的內(nèi)部，產(chǎn)狀不穩(wěn)定，走向自南向北由NW逐漸過渡為NNE，傾向由SW逐漸過渡為NW，傾角40°～50°，逆斷層，形成時間早于F11和F2。該斷層在花崗閃長巖體內(nèi)部形成一條規(guī)模較大的破碎帶，與Ⅲ號金礦體的形成具有十分密切的關(guān)系。

2.3 巖漿巖

區(qū)內(nèi)巖漿巖為水口山東部4號花崗閃長巖體，侵入于龍王山—老鴉巢倒轉(zhuǎn)背斜中，長1600 m，寬950 m，面積1.8 km2。巖體形態(tài)、產(chǎn)狀受背斜和F1、F2斷裂控制，呈巖盆狀或漏斗狀超覆產(chǎn)出，傾角南緩北陡，南面為20°，北面為70°。據(jù)黑云母K-Ar法測定年齡為143Ma，鋯石U-Pb年齡為(158.3±1.2)Ma，屬燕山期產(chǎn)物[2，4]。巖石主要為淺灰、暗灰以及灰綠色，風化后呈白色。礦物成分主要為中性斜長石(An32～An49)、鉀長石和石英；暗色礦物有黑云母、角閃石；副礦物有磷灰石、磁鐵礦、鋯英石及榍石。巖石具花崗結(jié)構(gòu)、斑狀—似斑狀結(jié)構(gòu)。該巖體貧硅、鋁過飽和，富鐵、鉀，略偏堿性。

根據(jù)計算，本區(qū)花崗閃長巖里特曼指數(shù)(組合指數(shù))σ= [w(K2O+Na2O)2] / [w(SiO2-43)] = 1.760，戈里曼指數(shù)τ=[w(Al2O3-Na2O)]/w(TiO2) = 20.27，落在A·Rittmann(1973)的logτ與logσ關(guān)系圖的造山帶活動陸緣區(qū)內(nèi)，而且礦田內(nèi)巖石堿度率在1.17～2.18之間，變化范圍小，說明巖漿來源于深部。據(jù)黑云母的分析結(jié)果，按w(Fe2O3+FeO) /w(Fe2O3+FeO+MgO)比值與w(MgO)關(guān)系投圖(圖3)，巖體落在殼?；煸磪^(qū)內(nèi)。據(jù)湖南地質(zhì)研究所測得巖體鍶同位素87Sr/86Sr比值為0.706，所以本區(qū)巖漿源屬于上地幔或下地殼的過渡帶，屬幔殼混源“Ⅰ”型磁鐵礦系列。Sr-Nd同位素數(shù)據(jù)也表明本區(qū)花崗閃長巖為華南地殼物質(zhì)和地幔物質(zhì)混合作用形成[2]。

圖3 黑云母成分與物質(zhì)來源關(guān)系圖(據(jù)文獻[12])Fig.3 The relationship diagram between biotite compositionand material source

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

礦體賦存于花崗閃長巖體接觸破碎帶中，少數(shù)產(chǎn)于斷層破碎帶中。礦化帶長1400 m，共有14個礦體，以Ⅲ、Ⅷ號礦體為主(圖4)，占全區(qū)工業(yè)儲量的93%。礦體規(guī)模不大，走向長20～490 m，沿傾向延伸20～135 m，厚度為2～19 m。礦體產(chǎn)狀受花崗閃長巖體或接觸破碎帶產(chǎn)狀控制，走向NW—EW—NE，傾向SN，傾角陡緩不一，15°～90°，呈蛇形彎曲。礦體形態(tài)簡單，主要呈似層狀、透鏡狀、楔形狀，個別小礦體呈囊狀，局部有分支。

圖4 龍王山礦區(qū)430線地質(zhì)剖面圖Fig.4 Geological profile of prospecting line No.430 in Longwangshan mining area1—上二疊統(tǒng)斗嶺組下段 2—下二疊統(tǒng)當沖組 3—下二疊統(tǒng)棲霞組 4—花崗閃長巖體及編號 5—接觸破碎角礫巖帶6—斷層破碎帶 7—金礦體及編號 8—地質(zhì)界線 9—斷層及編號 10—施工鉆孔及編號

Ⅲ號礦體：分布于416線～432線的小“盆地”中，四周和底部均為花崗閃長巖，埋藏淺，在416線裸露于地表，其他地段也僅有0～6 m厚的表土覆蓋。礦體走向長250 m，沿傾向延伸135 m，厚1.0～14.5 m，平均厚8.62 m，占全區(qū)儲量的52%，是礦區(qū)最重要的金礦體。沿走向和傾向厚度穩(wěn)定，厚度變化系數(shù)為0.48。礦體形態(tài)簡單，為似層狀，僅在432線向北西分為兩層。礦體產(chǎn)狀穩(wěn)定，走向NNW，傾向SW，傾角15°～35°。礦體金品位較均勻，金的平均品位為4.37×10-6，品位變化系數(shù)為0.77。厚度與品位變化關(guān)系不密切。

Ⅷ號礦體：分布于420～415線，沿花崗閃長巖接觸帶斷續(xù)出露于地表，呈懸崖陡壁，局部有表土覆蓋。礦體走向長490 m，沿傾向延伸135 m，厚1.0～12.5 m，平均厚5.80m，占全區(qū)儲量的41%。沿走向和傾向厚度較穩(wěn)定，僅404線厚度變小，厚度變化系數(shù)為0.54。礦體形態(tài)呈似層狀，楔形狀。礦體產(chǎn)狀變化較大，隨花崗閃長巖體或接觸破碎帶產(chǎn)狀的變化而變化，走向近EW，上部傾向南，傾角45°～60°，下部傾向北，傾角50°～70°，中部陡立，呈蛇形彎曲。金品位較均勻，金平均品位為4.78×10-6，品位變化系數(shù)為0.90。品位與厚度變化有一定的關(guān)系，即厚度大，品位高；厚度小，品位低。

3.2 礦石特征

礦石分為原生礦石和氧化礦石。原生礦石為黃鐵礦型金礦石，金屬礦物以黃鐵礦為主，呈致密塊狀或松散砂狀，少量方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦和自然金；脈石礦物為石英和方解石。氧化礦石是黃鐵礦型金礦石經(jīng)風化淋濾而成，主要為鐵帽型金礦石，礦石礦物主要為褐鐵礦、石英。

礦石結(jié)構(gòu)為粒狀結(jié)構(gòu)、膠狀結(jié)構(gòu)、斑狀結(jié)構(gòu)、壓碎結(jié)構(gòu)、溶蝕結(jié)構(gòu)和微粒變晶結(jié)構(gòu)。礦石構(gòu)造為塊狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造、角礫狀構(gòu)造、殘余角礫狀構(gòu)造和蜂窩狀構(gòu)造。

3.3 圍巖蝕變

礦區(qū)圍巖蝕變強烈，種類繁多，并且互相疊加。巖體自內(nèi)向外大致可分為絹云母化、綠泥石化-矽卡巖化、角巖化帶-硅化、礦化帶-大理巖化帶。其中硅化、赤鐵礦化、絹云母化與成礦關(guān)系最為密切。

4 控礦因素分析

4.1 地層與成礦的關(guān)系

區(qū)域地質(zhì)資料顯示，二疊系當沖組是本區(qū)金礦的主要賦礦和容礦層位，礦田中龍王山、老鴉巢、仙人巖等多個金礦床均產(chǎn)于下二疊統(tǒng)當沖組中，表明地層對成礦具有明顯的控制作用。

野外調(diào)查研究表明，龍王山金礦區(qū)上二疊統(tǒng)斗嶺組泥質(zhì)巖、泥質(zhì)砂巖與巖體接觸時圍巖蝕變主要為角巖化，礦化為黃鐵礦化，局部含金；石英砂巖與巖體接觸時圍巖蝕變?yōu)楣杌V化為零星的鉛鋅礦化，不含金；棲霞組灰?guī)r與巖體接觸部位發(fā)育矽卡巖化、大理巖化，不含金或者含少量金；當沖組硅質(zhì)巖與巖體接觸部位圍巖蝕變主要為赤鐵礦化、矽卡巖化、角巖化、絹云母化，含金豐富。龍王山金礦床中礦體呈似層狀、透鏡狀、楔形狀產(chǎn)于當沖組硅質(zhì)巖中，表明地層對成礦的控制主要表現(xiàn)為有利的巖性。

綜合分析表明，二疊系當沖組硅質(zhì)巖為龍王山金礦床的形成提供了重要的地質(zhì)條件，既促進了金元素的活化遷移、沉淀富集，同時又為礦體提供了賦存空間。

4.2 構(gòu)造與成礦的關(guān)系

從水口山礦田金礦床的展布特征來看，金礦床的分布與區(qū)域性斷裂的展布特征相一致。沿F22斷層從南到北依次分布有仙人巖、鷹角嶺、大圓嶺、康家灣等金礦床，沿斷層F17從西到東依次分布有白泥沖、老虎巖、秤砣嶺和老鴉巢金礦床，龍王山金礦床位于兩斷層的疊加部位(圖5)。F22和F17兩大斷裂基本控制著該區(qū)所有金礦床的的展布，顯示本區(qū)金礦床形成與構(gòu)造關(guān)系十分密切。

圖5 湖南水口山地區(qū)金礦分布圖Fig.5 Distribution map of gold deposits inShuikoushan area of Hunan Province1—斷層及編號 2—金礦床 3—鉛鋅金礦床4—鉛鋅金銀礦床 5—花崗閃長巖體及編號

從礦體分布特征來看，F(xiàn)1、F2和F38斷裂以及巖體接觸帶構(gòu)造是礦區(qū)內(nèi)重要的容礦構(gòu)造，它們控制著礦區(qū)金礦體的產(chǎn)出和分布。F1、F2斷裂和巖體接觸帶構(gòu)造在巖體侵入邊界附近形成大規(guī)模斷層破碎帶，是Ⅷ號礦體的主要容礦部位，礦體的產(chǎn)狀以及規(guī)模嚴格受破碎帶控制；在巖體接觸面產(chǎn)狀發(fā)生變化部位礦體品位和厚度會有不同程度的富集。F38斷裂在巖體內(nèi)部形成一條近SN向破碎帶，是Ⅲ號礦體的容礦部位，礦體產(chǎn)狀、形態(tài)與破碎帶完全一致。

從斷層性質(zhì)來看，F(xiàn)17和F22斷層均為推覆斷層，兩者組成一組平行的滑覆斷層帶，它們相互貫通、發(fā)展，使得燕山中期深部殼?；煸磶r漿和礦液流體通過斷裂上升，在蓋層的雙層構(gòu)造帶巖席中有利部位定位，引起該斷裂帶附近地表鉛鋅金銀礦化和原、次生暈異常以及上述一系列金礦床的形成[10]；所以F17和F22斷層構(gòu)造不僅為礦床的形成提供了有利空間，還為成礦元素的活動遷移提供了能源，使成礦元素在有利地段富集。F1和F38為逆斷層，F(xiàn)2為逆沖斷層，它們的共同特點是次級裂隙非常發(fā)育，形成大規(guī)模的斷層破碎帶，是礦液充填交代的有利場所。

綜上表明，區(qū)域性斷裂F17和F22為控礦構(gòu)造，控制著該區(qū)金礦床空間和位置分布；次級斷裂F1，F(xiàn)2和F38形成的破碎帶以及巖體接觸帶構(gòu)造為容礦構(gòu)造，為成礦物質(zhì)的運移和沉淀提供了有利的通道和場所。區(qū)內(nèi)構(gòu)造運動與成礦作用的關(guān)系非常密切。

4.3 巖漿巖與成礦的關(guān)系

龍王山金礦床Ⅷ號金礦體圍繞花崗閃長巖體南端呈弧形展布，Ⅲ號礦體在花崗閃長巖體內(nèi)部呈似層狀分布；其他礦體呈囊狀、透鏡狀富集于巖體接觸帶25m以內(nèi)，金品位由內(nèi)向外逐漸降低；在巖體的凸凹、超覆等有利于交代部位金礦體有明顯的富集。圍巖蝕變圍繞巖體呈帶狀分布并具有明顯的分帶性，遠離巖體礦化蝕變強度急劇減弱。在4號花崗閃長巖體南北兩端分布著龍王山、老鴉巢、秤砣嶺金礦。以上現(xiàn)象表明金礦床的形成與花崗閃長巖體具有十分親密的關(guān)系。

礦區(qū)硫同位素測定結(jié)果顯示，δ32S/δ34S為21.994～22.252，平均值為22.177，δ34S為-1.5‰～+10.298‰，平均值為+2.00‰，整體呈現(xiàn)塔式分布的特征，大部分樣品都在零點標準線附近，正負不超過5‰，接近隕石硫，說明礦田內(nèi)硫絕大部分源于巖漿，少數(shù)源于地層[4]。礦區(qū)礦石206Pb/204Pb比值為18.493，207Pb/204Pb比值為15.782，208Pb/204Pb比值為38.745，斯塔西模式年齡計算為140Ma，與花崗閃長巖體成巖期相當[5]。礦區(qū)礦石中石英和方解石中的包裹體呈無色，形態(tài)不規(guī)則，有負晶形，長條狀、紡錘狀、不規(guī)則狀。礦區(qū)為液體包裹體，氣液比小于3%～25%，個別達50%，顯示出巖漿熱液的特征[4]。

以上結(jié)果表明：礦區(qū)成礦物質(zhì)大部分來源于巖體，少部分來源于地層，這與上述地層與成礦關(guān)系的分析結(jié)果也相一致。龍王山金礦床的形成與4號花崗閃長巖體具有十分密切的時空關(guān)系，為成礦提供必需的物質(zhì)和能量來源。

綜上，龍王山金礦床受地層、構(gòu)造、巖漿巖三者共同控制，下二疊統(tǒng)當沖組為成礦提供了容礦空間，斷層及巖體接觸構(gòu)造為成礦物質(zhì)的運移和沉淀提供了通道和有利場所，花崗閃長巖漿為成礦提供了必須的物質(zhì)和能量來源。

5 找礦方向探討

龍王山金礦床受地層、構(gòu)造、巖漿巖三者共同控制，相似的地質(zhì)條件可能產(chǎn)出相似的礦床類型，因此今后龍王山金礦床找礦工作的重點應圍繞花崗閃長巖體尋找具有類似地層和構(gòu)造地段進行。今后找礦應注意以下4個方面：

1)F38斷層北部和巖體內(nèi)部。最新勘查資料表明，F(xiàn)38斷層具有向北延伸的趨勢，并且?guī)r體內(nèi)部具有多條近SN向與F38近于平行且性質(zhì)類似斷層，所以Ⅲ號金礦體極有可能沿斷層北延并且在巖體內(nèi)部極有可能存在同類型的金礦體，所以今后找礦應在F38北側(cè)以及巖體內(nèi)部尋找Ⅲ號礦體類型金礦體。

2)花崗閃長巖體超覆部位。以往勘查資料表明，在花崗閃長巖體的西部，Ⅷ號金礦體沿花崗閃長巖體侵入接觸帶向下連續(xù)延伸至巖體底部，所以巖體超覆部位，特別與當沖組地層接觸部位，是該區(qū)今后尋找金礦體的有利部位。

3)F2斷層北部。F2斷層在花崗閃長巖體西部440線以北具有向北延伸趨勢，所以F2斷層北部也是尋找金礦體的有利部位。

4)礦區(qū)西北角花崗閃長巖體與當沖組接觸部位。在龍王山金礦區(qū)的西北角廣泛出露下二疊統(tǒng)當沖組，并且構(gòu)造發(fā)育，形成大面積的黑土夾角礫巖，根據(jù)礦體與地層、構(gòu)造和巖漿巖的關(guān)系，具有較好的成礦地質(zhì)條件，該區(qū)具有很大的找礦潛力。

6 結(jié)論

1)龍王山礦區(qū)花崗閃長巖貧硅，鋁過飽和，富鐵、鉀，略偏堿性，屬于上地?；蛳碌貧さ倪^渡帶，屬幔殼混源“Ⅰ”型磁鐵礦系列。

2)龍王山金礦床是由14個礦體組成，礦體主要呈似層狀、透鏡狀、楔形狀，個別小礦體呈囊狀，其中Ⅲ、Ⅷ號礦體是礦區(qū)的主礦體。

3)龍王山金礦床受地層、構(gòu)造、巖漿巖三者共同控制，下二疊統(tǒng)當沖組為成礦提供了容礦空間，斷層及巖體接觸構(gòu)造為成礦物質(zhì)的運移和沉淀提供了通道和有利場所，花崗閃長巖漿為成礦提供了必須的物質(zhì)和能量來源。

4)F2、F38斷層北延部位、花崗閃長巖體內(nèi)部斷層發(fā)育部位以及礦區(qū)西北角花崗閃長巖體與當沖組接觸部位是今后主要的找礦方向。