黔東南地區(qū)平秋金礦地質(zhì)特征及其成礦年齡研究

李源洪，戢興忠，劉 旭，朱 生，胡 鵬

(1.貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局106地質(zhì)大隊(duì)，貴州 遵義 563000；2.中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所，自然資源部成礦作用和資源評價重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100037)

0 引言

黔東南地區(qū)是我國重要的金礦產(chǎn)區(qū)，其擁有悠久的金礦開采歷史。該區(qū)已發(fā)現(xiàn)八克金礦、金帳坡金礦、平秋金礦、銅鼓金礦、磨山金礦、金井金礦、坑頭金礦等多個金礦，這些金礦主要分布在新元古界青白口系下江群、南華系中[1-3]。區(qū)內(nèi)金礦床主要有兩種類型：石英脈型及蝕變巖型，這些金礦受控于剪切帶及區(qū)內(nèi)背斜，走向多呈NE向[4]。

平秋金礦位于錦屏縣的平秋鎮(zhèn)，距東部的錦屏縣城直線距離約為14 km。該礦床開采歷史較為久遠(yuǎn)，但研究程度一直較低，直到20世紀(jì)90年代，地質(zhì)研究人員才在成礦地質(zhì)特征[5-6]、成礦年代[7-9]、成礦流體[10-11]及物質(zhì)來源[4，10]等方面做出一定的研究。初步認(rèn)為平秋金礦為一脈狀-蝕變巖復(fù)合型金礦，是黔東南金礦的典型代表之一。然而，對于平秋金礦的形成過程研究依然薄弱，難以建立有效的成礦模型，并應(yīng)用于實(shí)際的找礦勘查中。對于平秋金礦的成礦年齡，顧尚義等認(rèn)為平秋金礦形成于約235 Ma[7]，而王加昇等認(rèn)為，其形成于約400 Ma[8]，這些相互矛盾的研究結(jié)果使得平秋金礦的年齡變得撲朔迷離，嚴(yán)重阻礙了對平秋金礦礦床成因、成礦過程的理解。

本文在詳細(xì)的地質(zhì)研究基礎(chǔ)上，嚴(yán)格選取上部含金石英脈樣品，進(jìn)行精確的石英Rb-Sr同位素定年，從而得到可靠的成礦年齡，為該區(qū)找礦勘查提供理論指導(dǎo)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

黔東南地區(qū)位于華夏陸塊與揚(yáng)子陸塊交匯處部位，東與湘桂褶皺系相鄰，西與上揚(yáng)子陸塊相鄰，北與慈利—保靖斷裂、江南斷裂相接，東南與溆浦—龍勝斷裂、江紹斷裂相接[12-13]。區(qū)內(nèi)出露有新元古界下江群、南華系和震旦系、古生界寒武系和二疊系、新生界三疊系和侏羅系；其中以下江群火山碎屑巖、凝灰?guī)r、粉砂巖、砂巖、灰?guī)r及濁積巖等為主，這些巖石普遍發(fā)生區(qū)域變質(zhì)作用，成為該區(qū)主要的含金地層[5]。

由于處于兩個陸塊的交匯處，自新元古代到新生代，該區(qū)先后經(jīng)歷了武陵運(yùn)動、加里東運(yùn)動、印支—燕山運(yùn)動等多次構(gòu)造運(yùn)動[5]。形成了一系列的NNE、NE及EW向的褶皺、剪切帶。其中，NE、EW向剪切帶、背斜軸部明顯控制著該區(qū)金礦床的分布；如磨山、平秋、銅鼓、穩(wěn)江、彥洞等剪切帶及其次級斷裂明顯控制著主山?jīng)_、磨山及平秋等金礦的分布。

黔東南地區(qū)鮮有巖漿巖出露，而在黔東梵凈山金礦及八克金礦、湘西洪江金礦等鄰近區(qū)域礦床中均有巖漿巖出露，且?guī)r漿巖與金礦的形成關(guān)系密切，這些可能暗示黔東南金礦下部，可能也存在隱伏巖體。地球物理及遙感資料解疑結(jié)果顯示，在該區(qū)多處可能存在有隱伏酸性、超基性—基性巖體[7，14-15]。

黔東南地區(qū)礦產(chǎn)資源豐富，其中，金屬礦產(chǎn)有Au、Cu、Pb、Zn、Ag、Au、Hg、Fe、V等，非金屬礦產(chǎn)有煤、花崗巖、大理石、重晶石、硅灰石、硫鐵礦等。該區(qū)已發(fā)現(xiàn)大、中、小型金礦床及金礦點(diǎn)70多處，以石英脈狀型、蝕變巖型金礦為主[16]。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

平秋金礦位于揚(yáng)子陸塊東南部、雪峰山陸緣裂谷盆地的西段，江南造山帶的西南緣。礦區(qū)內(nèi)出露的地層主要為新元古界青白口系下江群番召組第二段，可劃分為三個亞段：第一亞段(Pt3f2-1)為薄—中厚層絹云母板巖、變凝灰?guī)r、變凝灰質(zhì)板巖，顏色多為灰—深灰色、紫色；第二亞段(Pt3f2-2)為薄層—中厚層粉砂質(zhì)絹云母板巖，其中局部夾有不規(guī)則的變凝灰?guī)r、變凝灰質(zhì)板巖等，其顏色多為灰色—灰綠色；第三亞段(Pt3f2-3)主要為薄—中厚層粉砂質(zhì)絹云母板巖，具有水平層理，其中夾有忠厚層—厚層變余砂巖(圖1)。區(qū)內(nèi)構(gòu)造以NE向斷層、褶皺為主，其次為疊加于背斜軸部的近EW向的劈理、層間滑動斷層。礦區(qū)褶皺主要為分布在礦區(qū)西北部的NE向十二盤背斜、分布于西南部的NE向金廠溪背斜，NE向斷層(F1、F2)主要沿背斜軸部展布；其中，十二盤背斜核部出露第一亞段絹云母板巖，其NW、SE翼分別出露第三、二亞段粉砂質(zhì)絹云母板巖；金廠溪背斜核部及兩翼均出露第二亞段粉砂質(zhì)絹云母板巖[17]。

圖1 平秋金礦礦床地質(zhì)簡圖(據(jù)文獻(xiàn)[10]等修改)

礦區(qū)存在兩種類型的礦化：石英脈型及蝕變巖型。在礦區(qū)，已圈出M1、M2兩個石英脈型礦體，其為隱伏礦體，主要賦存在金廠溪背斜軸部的層間滑動斷裂中(圖1)。M2礦體長約1275 m，厚約0.56 m，Au的平均品位為10.49×10-6；M1礦體與M2礦體平行，但已被采空，無詳細(xì)地質(zhì)資料[18]。石英脈型金礦分布在番召組第二段第二亞段內(nèi)，該處斷裂以脆性為主，石英±硫化物脈體發(fā)育，脈體厚度通常大于5 cm。此外，礦區(qū)圈出①、②兩個蝕變巖型礦體，其明顯受斷層控制，呈透鏡狀分布在斷裂帶中。蝕變巖型礦體主要分布在番召組第二段第一、二巖段之間，其位于石英脈型斷裂之下。該處斷層性質(zhì)以韌性為主，巖石破碎，具有為斷層角礫巖、糜棱巖特征，巖石中定向排列明顯；礦體中，有零星的石英脈體，脈體寬度多小于3 cm。其中，①號礦體產(chǎn)于F1中，其長約900 m，厚約1.5 m，Au的平均品位為3.9×10-6；②號礦體產(chǎn)于F2中，其長約850 m，厚約2.38 m，Au的平均品位為4.8×10-6。

蝕變巖型礦體中，金屬礦物有自然金、黃銅礦、黃鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦及褐鐵礦等礦物，非金屬礦物有石英、絹云母、方解石、綠泥石及重晶石等。礦石主要呈浸染狀、網(wǎng)脈狀及角礫狀分布，金多以他行沿黃鐵礦、毒砂顆粒裂隙分布。礦體蝕變主要有黃鐵絹英巖化、綠泥石化、硅化等。石英脈狀礦體中，金屬礦物主要為自然金、閃鋅礦、黃銅礦、毒砂、黃鐵礦及黃銅礦等，脈石礦物主要為石英、絹云母、綠泥石等。礦石多呈石英-硫化物脈、網(wǎng)脈分布在圍巖中，并在石英脈體兩側(cè)形成浸染狀礦化。圍巖蝕變主要有絹英巖化、綠泥石化，金礦化與黃體礦、毒砂關(guān)系密切。

3 石英流體包裹體Rb-Sr定年

3.1 樣品制備及測試

本研究共從平秋金礦中M2礦體中，共采集7件含金石英脈樣品。將石英脈中石英碎至0.2～0.5 mm，并雙目鏡下人工挑選出干凈的石英顆粒，保證石英純度在99.5%以上。Rb-Sr同位素測試在中國地質(zhì)調(diào)查局武漢地質(zhì)調(diào)查中心同位素開放研究實(shí)驗(yàn)室完成。測試前，將挑選石英先用6 mol/L的鹽酸清洗2遍，用超純水清洗至中性，烘干；將烘干石英放入烘箱中，在150℃～250℃下將低溫包裹體爆裂，除去后期次生包裹體；在超聲波中，用超純水將石英清洗3～5遍，烘干備用；將石英與一定量的氫氟酸、高氯酸混合，使石英溶解，通過離子交換法分離并提純Sr、Rb；最后，用同位素稀釋法測定Rb、Sr及Sr同位素比值[19]。Rb-Sr同位素測試是在MAT-261質(zhì)譜儀上完成，實(shí)驗(yàn)過程中用NSB-987作為標(biāo)樣，其Sr同位素比值為0.71034±0.00026(1σ)。

3.2 測試結(jié)果

平秋金礦7件石英樣品測試結(jié)果見表1及圖2。樣品中w(Rb)為0.431×10-6～1.434×10-6，w(Sr)為0.651×10-6～5.888×10-6，87Rb/86Sr比值為0.867～9.271，87Sr/86Sr比值為0.713 44±0.000 21～0.744 19±0.000 12。應(yīng)用ISOPLOT數(shù)據(jù)處理程序，可獲得平秋金礦Rb-Sr等時線年齡為(258.0±4.8) Ma，87Sr/86Sr初始值為0.710 03±0.000 31，MSWD為6.4(圖2)。

4 討論

4.1 平秋金礦成礦年齡

由于石英性質(zhì)穩(wěn)定、富含包裹體，具有良好的熱穩(wěn)定性，其形成后不易受后期熱事件影響，因此是一種理想的Rb-Sr同位素定年礦物[20]。在石英中，Rb、Sr等元素多賦存在流體包裹體中。在平秋金礦存在兩種石英，一種為乳白色，通常不含硫化物，多分布于蝕變巖型礦化的附近，通常形成較早；另一種為煙灰色、灰色、深灰色，呈石英-硫化物組合的形式出現(xiàn)，被認(rèn)為其形成較晚。流體包裹體數(shù)據(jù)顯示，平秋金礦成礦流體主要形成于250℃～350℃[5]。在Rb-Sr測試過程中，樣品被加熱到150℃～250℃，使得次生包裹體發(fā)生爆裂，從而保證所得Rb-Sr同位素年齡可以真實(shí)反應(yīng)平秋金礦石英脈型礦化形成過程。

王加昇等[8]通過對平秋金礦中毒砂進(jìn)行Re-Os定年，得到其形成年代為(400±24) Ma；顧尚義等[7]通過對石英脈中毒砂樣品進(jìn)行高精度的Re-Os同位素分析，得到其年齡為(235±3.4) Ma。雖然這些測試手段較為先進(jìn)，數(shù)據(jù)結(jié)果可靠，但其在取樣的過程中，并未對礦區(qū)兩期成礦進(jìn)行詳細(xì)區(qū)分，且缺少對前人研究成果進(jìn)行對比和總結(jié)。使得人們對平秋金礦的成礦年齡及成礦過程一直爭論不休，已有成礦年齡未能很好的解決現(xiàn)有爭論。本研究中，通過詳細(xì)的基礎(chǔ)地質(zhì)研究，認(rèn)為其存在蝕變巖型、石英脈型兩種礦化類型，并對石英脈型金礦化中含礦石英脈進(jìn)行精確的Rb-Sr定年。其結(jié)果同樣顯示，其形成于(258.0±4.8) Ma，與顧尚義等所得Re-Os年齡相似，可能形成于同一成礦事件中。這表明在平秋金礦區(qū)可能存在兩期成礦作用，早期約形成于400 Ma，晚期形成于258～235 Ma。

韌性剪切帶與金礦化之間的關(guān)系通常有兩種：① 剪切帶與金礦化形成于同一成礦事件中，剪切帶為成礦提供了容礦空間，礦化主要存在于脆-韌性、脆性變形帶中；② 韌性剪切帶形成較早，疊加了后期的脆性、脆-韌性斷裂[21-22]。前人的研究表明，在江南造山帶地區(qū)，存在多期礦化作用：① 加里東期：形成于約435～400 Ma，以沃溪 [(402±6)Ma，白鎢礦Sm-Nd同位素定年][23]、肖家 [(412±33) Ma，含金石英流體包裹體Rb-Sr同位素定年][23]、平茶 [(435±9)Ma，含金石英流體包裹體Rb-Sr同位素定年][24]、同古 [(425±16)Ma，含金石英流體包裹體Rb-Sr同位素定年]、金頭 [(430±44)Ma，含金石英流體包裹體Rb-Sr同位素定年][9]等金礦為代表；② 海西期：主要形成于約340～258 Ma，以古臺山(約331 Ma，絹云母Ar-Ar法)[24]、金井 [(340±16) Ma，含金石英流體包裹體Rb-Sr同位素定年][9]金礦為代表；③ 印支期：約形成于240～205 Ma，如大坪 [(204.8±6.3) Ma，含金石英流體包裹體Rb-Sr同位素定年][25]、鏟子坪 [(205.6±9.4) Ma，含金石英流體包裹體Rb-Sr同位素定年][24]、黎家園 [(236±14) Ma，含金石英流體包裹體Rb-Sr同位素定年][24]金礦等；④ 燕山期：約形成于160～90 Ma，以平江—瀏陽(160～107 Ma，含金石英裂變徑跡發(fā))[26]、沈家埡 [(90.8±3.2) Ma，含金石英流體包裹體Rb-Sr同位素定年][27]等金礦為代表。在一些金礦中，存在多期成礦作用，如沃溪金礦存在400 Ma及280 Ma兩期成礦作用，柳樹釵金礦存在412 Ma及340 Ma兩期成礦作用。在平秋金礦，蝕變巖型金礦形成于石英脈型金礦下部，沿褶皺軸向斷裂分布，該類型礦化早于石英脈型金礦化，可能形成于約400 Ma，并伴隨著形成少量乳白色石英脈。本研究所選晚期含礦石英，其呈灰色、灰白色、深灰色，與早期石英脈明顯不同，其測得的石英流體包裹體Rb-Sr同位素年齡(258.0±4.8)Ma能夠很好代表晚期礦化年齡。

4.2 江南構(gòu)造帶構(gòu)造作用

前人研究認(rèn)為，江南造山帶從新元古代以來共經(jīng)過3次構(gòu)造運(yùn)動[28]。其中，第一次為晉寧Ⅱ期造山運(yùn)動，以板溪群與下伏梵凈山群不整合為代表，其形成年齡大致為850～820 Ma。U-Pb同位素年齡顯示，板溪群形成于818～748 Ma[29]。在江南造山帶，雖然發(fā)現(xiàn)一些晉寧期金礦(約780～610 Ma)的形成，如金山金礦(780～610 Ma，礦石Pb模式年齡；732～714 Ma，全巖Rb-Sr同位素法)[30-31]。但這些金礦形成時間均明顯晚于晉寧Ⅱ期構(gòu)造運(yùn)動，表明其并非形成于該期構(gòu)造運(yùn)動過程中。此外，這些金礦多是由礦石Pb模式年齡法測得，其結(jié)果易受圍巖Pb同位素特征影響，結(jié)果不可靠。第二次構(gòu)造運(yùn)動發(fā)生在加里東期，同構(gòu)造云母Ar-Ar及鋯石U-Pb年齡為456～419 Ma[29]。該階段伴隨形成大量的過鋁質(zhì)花崗巖，其形成年齡為442～420 Ma[7]。第三次構(gòu)造事件發(fā)生在印支期，鋯石U-Pb及云母Ar-Ar年齡顯示，該期構(gòu)造-巖漿事件發(fā)生在208～239 Ma[7，29]。

江南造山帶金成礦主要形成于加里東期(435～400 Ma)及印支期(240～205 Ma)，其形成年齡與該區(qū)加里東及印支期構(gòu)造-巖漿事件一致，且空間上密切相關(guān)，表明這些金礦的形成明顯受控于區(qū)域構(gòu)造-巖漿作用。前人研究表明，江南造山帶金成礦物質(zhì)及流體主要來自于圍巖，僅在部分礦床中巖漿為成礦提供了成礦流體及物質(zhì)來源。晉寧Ⅱ期構(gòu)造事件可能并不直接參與金成礦，但晉寧期沉積物為該區(qū)金礦主要的賦礦圍巖，其在成礦過程中可能為金成礦提供了成礦物質(zhì)來源。

5 結(jié)論

1)平秋金礦可能存在兩期金礦化事件，第一期為加里東期，年齡約為400 Ma，形成礦區(qū)蝕變巖型金礦化；第二期為印支期，年齡為258～235 Ma，形成礦區(qū)石英脈型金礦化。

2)江南造山帶加里東期及印支期構(gòu)造-巖漿作用與該區(qū)主要的金礦形成密切相關(guān)。