湖南新邵縣白云鋪鉛鋅金礦床控礦因素及富集規(guī)律分析

馬武良，吳雪明，王濱清

(湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局四一八隊，湖南 婁底 417000)

0 引言

白云鋪鉛鋅金礦床位于華南褶皺帶之湘中凹陷帶中部白馬山—龍山EW向構(gòu)造窿起帶與桃江—城步基底斷裂帶交匯部位[1]，區(qū)域內(nèi)生金屬礦產(chǎn)資源較豐富，礦種以金、銻、鎢為主，次為鉛、鋅、銅等。前者主要產(chǎn)于穹窿核部，后者多分布在穹窿周邊。因其大地構(gòu)造成礦環(huán)境優(yōu)越，區(qū)內(nèi)礦床規(guī)模大中型以上的有曹家壩鎢礦、分水坳鎢礦、龍山銻金礦、禾青鉛鋅礦、白云鋪鉛鋅金礦、高家坳金礦等[2-3]，區(qū)內(nèi)鉛鋅金礦床受地層層位和層間破碎帶控制作用明顯，因此總結(jié)分析該礦床控礦因素及富集規(guī)律，對指導(dǎo)區(qū)域內(nèi)開展新一輪找礦工作具有重要意義。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

礦床位于大乘山復(fù)式背斜SW傾伏端。大乘山復(fù)式背斜是白馬山—龍山EW向構(gòu)造中的一個次級穹窿，以震旦系為核心，核部地層為震旦系—寒武系構(gòu)造層(第一構(gòu)造層)，總厚度超過5000 m，早期為冰川冰水相及火山碎屑沉積，含金硅鐵建造，晚期為泥質(zhì)碳酸鹽建造，地層中富含W、Sb、Au、Cu、Pb、Zn、Mo、S、As等成礦元素，為區(qū)內(nèi)重要的轉(zhuǎn)生礦源層。本區(qū)缺失奧陶系—志留系構(gòu)造層(第二構(gòu)造層)。翼部地層為泥盆系—石炭系構(gòu)造層(第三構(gòu)造層)，泥盆系主要為碎屑巖及碳酸巖建造，石炭系沉積了一套陸源碎屑及臺地海碳酸鹽巖。巖相變化明顯受基底斷裂控制，該構(gòu)造層是本區(qū)重要的賦礦地層，其中中泥盆統(tǒng)半山組—跳馬澗組為區(qū)內(nèi)金礦的產(chǎn)出層位；中泥盆統(tǒng)棋梓橋組下部為鉛鋅礦產(chǎn)出層位，中上部為黃鐵礦產(chǎn)出層位；上泥盆統(tǒng)佘田橋組則為銻、汞的產(chǎn)出層位。在加里東運(yùn)動中受桃江—城步基底斷裂復(fù)活的影響，使大乘山復(fù)式背斜第三構(gòu)造層超覆于第一構(gòu)造層之上。該復(fù)式背斜的南部、北部傾伏端附近的裙邊褶皺帶控制了區(qū)域內(nèi)鉛鋅、金、銻多金屬礦產(chǎn)的分布(圖1)。

區(qū)域內(nèi)發(fā)育多條NNE及近SN向同沉積斷裂，均屬桃江—城步基底斷裂帶的次級構(gòu)造，多期活動特征明顯，其成礦期活動對區(qū)域銻、金、鉛、鋅等內(nèi)生礦產(chǎn)具有明顯導(dǎo)礦作用。

礦區(qū)內(nèi)未見巖漿巖出露。但大乘山、龍山穹窿周邊廣泛分布有花崗斑巖、石英斑巖脈。另據(jù)1∶50萬區(qū)域航磁、重力資料：本區(qū)航磁由西向東呈舒緩正弦波狀曲線分布，布格重力值為-50×10-5m/s2，推斷大乘山穹窿深部有隱伏酸性巖體存在，為白馬山巖體向東侵入的地下延伸部分(圖1)，為區(qū)域內(nèi)生成礦作用提供了豐富熱源及部分礦源[4]。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

礦區(qū)主要出露有震旦系—寒武系、泥盆系及第四系，呈三個構(gòu)造層。

震旦系—寒武系構(gòu)造層中，震旦紀(jì)早期的沉積地層為一套海洋冰川沉積的冰磧泥礫巖、含礫砂質(zhì)板巖及含硅鐵建造的硅質(zhì)板巖、硅質(zhì)巖；寒武紀(jì)晚期的沉積地層為泥質(zhì)碳酸鹽建造的炭質(zhì)、硅質(zhì)頁巖、白云質(zhì)灰?guī)r；構(gòu)造層總厚度為594 m。

泥盆系構(gòu)造層可細(xì)分為半山組、跳馬澗組、棋梓橋組、佘田橋組和錫礦山組，總厚度大于2950 m。①半山組以一套具類磨拉石建造的紫紅色碎屑沉積物為主，呈角度不整合超覆于加里東基底層之上，可分為三段：上段為石英巖狀砂巖、含礫砂巖、石英礫巖、石英砂巖；中段為含礫石英砂巖、石英巖狀砂巖或礫巖；下段為石英粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖夾含豆?fàn)畛噼F礦石英砂巖，該段為礦區(qū)外圍高家坳等金礦床的重要賦礦層位。②跳馬澗組以一套過渡相—三角洲相細(xì)碎屑巖沉積物為主體，砂巖和泥質(zhì)粉砂巖呈現(xiàn)韻律交替出現(xiàn)，發(fā)育交錯層理和水平層理，砂屑成熟度高，該組是礦區(qū)金礦的主要賦礦層位。③棋梓橋組由一套淺海相碳酸鹽巖沉積建造組成。下段和上段第一巖性層為區(qū)內(nèi)鉛鋅礦的主要賦礦層位[5]。巖性以灰?guī)r、生物灰?guī)r、白云巖、生物白云巖為主；上段第二巖性層和第三巖性層巖性以灰?guī)r、含泥質(zhì)灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r及內(nèi)碎屑灰?guī)r、生物灰?guī)r為主。④佘田橋組和錫礦山組亦屬淺海相碳酸鹽巖沉積建造，巖性主要為生物屑灰?guī)r、瘤狀灰?guī)r、泥晶灰?guī)r、泥灰?guī)r、鈣泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖。

第四系構(gòu)造層：厚度小于133.51 m，多為殘積、坡積、洪積、沖積層。

本組核查工作對礦區(qū)地層研究(表1)表明，主要賦礦地層跳馬澗組Au的豐度值最低(1.31×10-9)，半山組中Au的豐度值略高于跳馬澗組(1.42×10-9～3.6×10-9)，礦區(qū)地層時代愈老，Au的豐度值愈高[5]，明顯具有從老至新逐漸減低的變化趨勢，這與成礦元素Au的活化遷移有關(guān)，側(cè)面反映了本區(qū)成礦元素Au的來源主要來自深部和前泥盆紀(jì)較老地層；而As元素以泥盆系半山組豐度最高，Sb以寒武系最高，Pb、Zn、Ba則主要以泥盆系棋梓橋組和震旦系—寒武系等老地層中富集為特征，反映了區(qū)內(nèi)主要成礦元素對地層選擇的成礦專屬特征[6]。

表1 白云鋪礦區(qū)各地層微量元素含量統(tǒng)計

2.2 構(gòu)造

2.2.1 褶皺

礦區(qū)褶皺屬于大乘山復(fù)式背斜南西傾伏端的一個次級裙邊褶皺(圖2)。該背斜軸部大致位于礦區(qū)東南部的石獅坪至白云巖一線，軸向約50°，其核部地層為震旦系—寒武系構(gòu)造層，翼部地層為中泥盆統(tǒng)半山組、跳馬澗組和棋梓橋組，南東翼地層總體傾向南，傾角30°～50°；北西翼地層總體傾向西，傾角25°～50°。由于斷層及第四系覆蓋的影響，背斜形態(tài)不完整。該背斜北西翼控制著礦區(qū)金、鉛、鋅多金屬礦產(chǎn)的賦存。

2.2.2 斷層

礦區(qū)斷層較發(fā)育，主要有NE、近EW，NW向三組。其中NE向F5斷層具導(dǎo)礦作用，其他斷層主要具容礦作用。NE向組主要為正斷層，其中F5斷層發(fā)育于東山?jīng)_背斜的北西翼，分布于東山?jīng)_—寺腳下—滴水洞一線，向南西和北東延伸出礦區(qū)，區(qū)域內(nèi)全長約7800 m，斷裂帶發(fā)育具多期活動特征的構(gòu)造角礫巖、斷層泥、構(gòu)造透鏡體、構(gòu)造片理化、石英脈及糜棱巖等構(gòu)造巖，韌-脆性變形特征明顯，該斷層是礦床的邊界斷層，礦區(qū)各內(nèi)生金屬礦產(chǎn)均產(chǎn)于該斷層的北西盤；近EW向組為正斷層；NW向組以正斷層居多，個別斷層具逆斷層性質(zhì)。其中對鉛鋅礦具控制作用的為F2，對金礦具明顯控制作用的有F3、F5。此外，區(qū)內(nèi)棋梓橋組及跳馬澗組的層間破碎帶發(fā)育，為鉛鋅金礦體提供了良好的賦存空間[8]。

2.3 巖漿巖

礦區(qū)未見巖漿巖出露，據(jù)區(qū)域資料分析，推測深部存在隱伏酸性花崗巖體。

2.4 圍巖蝕變特征

礦區(qū)圍巖蝕變屬中低溫?zé)嵋何g變，主要有硅化、黃鐵礦化、白云石化、退色化，次為重晶石化、方解石化、毒砂化、絹云母化等，不同的蝕變組合常與不同的礦產(chǎn)相關(guān)。白云石化主要發(fā)育于鉛鋅礦體部位及其頂?shù)装鍑鷰r中；黃鐵礦化與鉛、鋅、金等多種礦產(chǎn)密切相關(guān)，黃鐵礦是區(qū)內(nèi)主要的載金礦物，主要以細(xì)小星點(diǎn)狀浸染于礦化巖石中或呈細(xì)脈狀充填于裂隙中，粒徑一般為0.05～5 mm，大于0.1 mm者晶形多為立方體，少數(shù)為五角十二面體，而粒徑大于0.2 mm者一般無金礦化，黃鐵礦化多分布于礦體的上盤，厚30～40 m；硅化與金礦化及鉛鋅、銅礦化關(guān)系密切，為區(qū)內(nèi)熱液活動的主要標(biāo)志，硅化石英常以脈狀、團(tuán)塊狀、條帶狀交代礦體圍巖；退色化常產(chǎn)于鉛、鋅、金礦體部位及頂?shù)装鍑鷰r中，是區(qū)內(nèi)找金的宏觀標(biāo)志，紫紅色巖石受熱液作用Fe2O3明顯減少，SiO2相對增加，形成在空間上受斷層與裂隙構(gòu)造控制的淺色帶；毒砂化與金礦關(guān)系密切，主要產(chǎn)于金礦體的頂板圍巖中；重晶石化、方解石化、絹云母化常與鉛、鋅、金礦體部位相距較遠(yuǎn)[9]。

圖2 新邵縣白云鋪礦區(qū)地質(zhì)略圖

蝕變圍巖中主要成礦元素的豐度特征：據(jù)本組核查工作對礦床蝕變圍巖進(jìn)行了分組采樣(共計112件)，對主要成礦元素進(jìn)行了化學(xué)分析(表2)。由表2可知，蝕變圍巖中以主要成礦元素Au、Pb、Zn、Ag明顯富集為特征，其中Au的豐度值一般為克拉克值的25～43倍，最高達(dá)數(shù)千倍，與區(qū)域賦礦圍巖背景值對比，Au的遷移富集特征更加明顯，從分配特征來看，黃鐵礦化蝕變泥質(zhì)粉砂巖較其他蝕變圍巖更富含金。Pb、Zn只在蝕變灰?guī)r(碳酸鹽巖)中有明顯富集，而在碎屑巖中富集不明顯。而Ag的富集對圍巖性質(zhì)選擇性不明顯，反映出金與銀成礦過程為明顯的分別富集，因而礦區(qū)至今尚未發(fā)現(xiàn)有金、銀礦體相互重疊、包容或伴生。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

礦區(qū)發(fā)現(xiàn)11個鉛鋅礦體，空間展布形態(tài)和礦化規(guī)模嚴(yán)格受中泥盆統(tǒng)棋梓橋組碳酸鹽巖中的斷裂構(gòu)造與層間破碎帶控制(圖3)。賦礦圍巖為灰?guī)r、生物灰?guī)r、白云巖、生物白云巖；礦體呈似層狀、透鏡狀、扁豆?fàn)睢⒚}狀產(chǎn)出，礦體總的產(chǎn)狀與圍巖基本一致；礦體規(guī)模不等，長80～320 m，延深70～860 m；礦體平均厚度為1.61～28.01 m，鉛平均品位一般為0.53%～1.55%，鋅平均品位一般為1.61%～4.36%。金屬礦物主要為黃鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦、白鉛礦、菱鋅礦、硫銻鉛礦、黃銅礦、黝銅礦等。常見硫銻鉛礦、砷黝銅礦呈粒狀包裹于方鉛礦中，菱鋅礦內(nèi)因含有隨礦液帶來的氧化鐵而成鐵銹紅色等特征。脈石礦物主要為方解石、白云石，次為重晶石、石英、云母等。該礦床是由白云石和方解石組成的碳酸鹽類巖石，白云石多于方解石，常見方解石交代白云石的現(xiàn)象；重晶石、石英呈細(xì)粒、鑲嵌狀集合體，是矽化的產(chǎn)物。

圖3 白云鋪礦區(qū)鉛鋅金礦19線剖面圖

礦區(qū)5個金礦體均產(chǎn)于白云沖礦段③號脈含金蝕變帶中(圖4)，其空間展布總體受邊界斷層F5與F3所夾持的斷塊控制。礦體多呈似層狀、透鏡狀產(chǎn)出，礦體規(guī)模不等，長50～378 m，延深54～298 m。金礦體品位普遍偏低，一般為(1～6)×10-6，礦體平均品位為(2.21～3.39)×10-6，局部達(dá)23.1×10-6，礦體平均厚度為3.22～11.02 m，主礦體在剖面上多呈契形尖滅，賦礦高程為94～293 m，屬淺成礦床。賦礦圍巖為中泥盆統(tǒng)跳馬澗組碎裂化石英砂巖、石英粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖，圍巖一般巖石較完整。礦體頂?shù)装鍑鷰r普遍具有較強(qiáng)的退色蝕變和礦化現(xiàn)象，其厚度一般為10～20 m，最厚達(dá)60 m。金礦床中的金屬礦物主要有自然金、毒砂、黃鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦、菱鐵礦、砷(黝)銅礦、輝銻礦等。脈石礦物主要有石英、絹云母，次為方解石、鐵白云石，重晶石、高嶺石、綠泥石、伊利石等，次生礦物有褐鐵礦、黃鉀鐵釩、纖鐵釩等[7]。

圖4 白云鋪鉛鋅金礦床聯(lián)合剖面

礦區(qū)存在單獨(dú)的銅礦體，賦存于中泥盆統(tǒng)棋梓橋組白云質(zhì)灰?guī)r中，為隱伏礦；礦體呈透鏡狀，與圍巖產(chǎn)狀基本一致，但不嚴(yán)格順層；礦體傾向SW，傾角39°，走向長約50 m，傾斜寬約120 m，厚1.91～2.48 m，平均厚2.19 m；銅品位為0.77%～2.68%，平均品位為1.53%。金屬礦物主要是黃鐵礦、黃銅礦、黝銅礦等，脈石礦物主要為方解石、白云石等。

3.2 礦物成生階段

本組工作研究表明，按礦石直接和間接的穿插、交代、包裹等礦物生成可劃分三個成生階段：即沉積期、熱液期和表生期。

沉積期：主要生成礦物有石英、伊利石、赤鐵礦、方解石，次為高嶺石，偶見電氣石、鋯石、錫石、絹云母(白云母碎片)等，被后來熱液期生成的礦物包裹交代。

熱液期：生成的金屬礦物主要有黃鐵礦、自然金，次為毒砂、閃鋅礦、方鉛礦、(砷)黝銅礦，偶見輝銻礦。生成的非金屬礦物主要有石英、白云石、鐵白云石、方解石、重晶石，次有菱鐵礦、伊利石、高嶺石，偶見綠泥石和絹云母等。此為主要的成礦期，其成礦階段在三次以上。

表生期：僅表現(xiàn)為原生硫化物有次生變化現(xiàn)象，未形成明顯氧化礦石。生成的礦物主要有褐鐵礦，偶見黃鉀鐵釩和纖鐵釩等。

4 控礦因素及富集規(guī)律

4.1 控礦因素

1)地層巖性控礦。鉛鋅礦主要產(chǎn)于中泥盆統(tǒng)棋梓橋組下段至上段第一巖性層，礦體空間展布嚴(yán)格受層位控制。礦體圍巖為碳酸鹽巖建造的灰?guī)r、生物灰?guī)r、白云巖、生物白云巖。棋梓橋組下組第二巖性層的灰?guī)r與含泥質(zhì)灰?guī)r，是成礦溶液的局部遮擋層。金礦產(chǎn)于過渡相—三角洲相細(xì)碎屑巖建造的中泥盆統(tǒng)跳馬澗組泥質(zhì)粉砂巖中，其下段泥質(zhì)灰?guī)r、泥灰?guī)r是成礦溶液的遮擋層。賦礦地層特征：①富含有機(jī)質(zhì)；②有濁積巖特征；③有較高的含鐵碳酸鹽礦物(含鐵白云石、菱鐵礦)。

2)構(gòu)造控礦。區(qū)域性大乘山復(fù)式背斜的南西傾伏端與城步—桃江深斷裂交匯部位是區(qū)域內(nèi)生礦產(chǎn)集中分布地段，白云鋪鉛鋅金礦床就位于大乘山復(fù)式背斜南西傾伏端的東山?jīng)_背斜北西翼，金礦床產(chǎn)于震旦—寒武構(gòu)造層與泥盆構(gòu)造層兩個不同構(gòu)造層的疊合部位[8]，受構(gòu)造控制非常明顯，城步—桃江深大斷裂的次級NE、NEE、近EW及NW向斷裂活動與本區(qū)鉛鋅金礦床的形成有密切關(guān)系。特別是密集的裂隙帶和層間破碎帶，寬數(shù)米至數(shù)十米不等，常成群成帶產(chǎn)出，它不僅是區(qū)內(nèi)的容礦構(gòu)造，也是深部斷裂控礦指示標(biāo)志。區(qū)內(nèi)多期次的構(gòu)造運(yùn)動導(dǎo)致了金的多次疊加成礦，這也是形成富金礦帶的主要因素和礦體厚大、礦化均勻的關(guān)鍵所在。

4.2 礦床富集規(guī)律

4.2.1 鉛鋅礦床

1)由白云沖向海棠嶺，礦石類型由鉛鋅向鋅過渡，鉛+鋅的品位由高變低。

2)賦礦層位為棋梓橋組第一段至第二段第一巖性下部，但由下部向上部，鉛+鋅的品位有由高→低的變化趨勢。

3)容礦構(gòu)造為一組走向北西、傾向SW、傾角25°～40°的構(gòu)造破碎帶，具層間斷層特點(diǎn)，但未嚴(yán)格順層。

4)鉛+鋅的品位與硫的品位具正相關(guān)性，硫的品位高則鉛+鋅的品位高；反之，硫的品位低則鉛+鋅的品位低。

4.2.2金礦床

1)金礦體(化)均賦存于中泥盆統(tǒng)半山組和跳馬澗組的砂巖、雜砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、黏土巖中，并不整合于震旦系、寒武系之上，礦體上伏地層巖性為泥礫巖、泥質(zhì)礫巖，形成了封閉頂蓋，這種結(jié)構(gòu)式的地層、巖性組合，有利于金的運(yùn)移圈閉成礦。

2)構(gòu)造是控制區(qū)內(nèi)金礦床(體)分布和富集的重要的因素。區(qū)內(nèi)金礦床主要分布于以下5個部位：①基底褶皺與蓋層褶皺橫跨、疊加部位；②在深大斷裂的上升盤和不同方向的區(qū)域性主干斷裂交匯所形成的夾持式上升地塊；③主干斷裂旁側(cè)的低級別、低序次斷裂及其交匯部位；④背斜構(gòu)造的傾伏端；⑤超伏不整合地段，包括沉積超覆和斷裂造成的超覆不整合；⑥北西向隆起的斜坡帶。

3)金礦化的地段，其近礦圍巖均發(fā)育有蝕變現(xiàn)象。與金礦化關(guān)系密切的圍巖蝕變有硅化、黃鐵礦化、毒砂化及退色化，多種蝕變疊加且蝕變越強(qiáng)、寬度越大對金礦成礦越有利。

5 找礦方向

綜上，區(qū)內(nèi)鉛鋅金礦床的主要控礦因素是地層巖性和構(gòu)造，鉛鋅礦主要賦存于棋梓橋組第一段至第二段灰?guī)r層間破碎帶中，金礦主要賦存于中泥盆統(tǒng)半山組、跳馬澗組的砂巖、雜砂巖破碎帶中，圍巖毒砂化、退色化等蝕變越強(qiáng)，金礦品位越高。區(qū)內(nèi)找礦需滿足以下三個必備條件：

1)有特定的沉積建造。大乘山地區(qū)主要有兩種沉積環(huán)境下形成的沉積建造，其一為半山—跳馬澗期以過渡相—三角洲相環(huán)境下形成的細(xì)碎屑巖建造，疊加有后期礦化和圍巖蝕變，是區(qū)內(nèi)找金的重要前提；其二為棋梓橋期淺?！獮I海環(huán)境下形成的碳酸鹽巖建造，是區(qū)內(nèi)層控型鉛鋅礦床找礦的必備條件。

2)有特定的構(gòu)造背景。短軸背斜、穹窿構(gòu)造與其上或周邊的斷裂構(gòu)造兩者共同控制了區(qū)內(nèi)鉛鋅金礦床的分布。如白云鋪金-鉛-鋅礦床受大乘山穹窿和及其周邊的F3、F4、F5、F10、F11、F24、F25等斷層和層間破碎帶控制；高家坳金礦床受大乘山穹窿和超覆不整合滑脫面及其周邊的F8、F9、F16、F17、F31、F37、F41、F46、F51、F72等斷層和層間破碎帶控制；所在特定的構(gòu)造背景下找礦，能收到事半功倍的效果。

3)有特定的熱源。據(jù)區(qū)域航磁、重力資料推斷大乘山穹窿深部有隱伏酸性巖體存在，是西部白馬山巖體向東侵入的地下延伸部分，為鉛鋅金礦床的形成提供了熱動力和成礦物質(zhì)及成礦流體。

區(qū)外圍野雞坳和掉水洞附近出露地層、構(gòu)造與白云鋪鉛-鋅-金礦床具有相似性，推測深部亦有隱伏巖體存在，兩個區(qū)域具備尋找小型鉛-鋅-金礦的潛力。同時大乘山復(fù)式背斜外圍沉積構(gòu)造環(huán)境與白云鋪鉛鋅金礦床相似，北部已發(fā)現(xiàn)中型鉛鋅礦(禾青鉛鋅礦)、中型金礦(高家坳金礦)，其外圍類比白云鋪鉛-鋅-金礦成礦條件，具備尋找大中型鉛-鋅-金礦的前景。