湘西钨锑砷金矿床中金的成矿地质特征与找矿标志

时间：2022-02-01 百科知识版权反馈

【摘要】：属火山沉积变质热液型矿床，主要成矿期为加里东早期。所以， As是湘西钨锑砷金矿床的标型指示元素。

湘西钨锑砷金矿床中金的成矿地质特征与找矿标志_追寻地质梦湖

鲍振襄

（湖南省有色地质勘查局二四五队，湖南吉首 416007）[1]

摘要：钨锑砷金矿床主要赋存于元古界浅变质岩系之韧性剪切断裂带内，受地层层位和构造控制。金为自然金，主要呈显微和次显微粒状，以机械混入物或微包体赋存于硫（砷）矿物裂隙、晶隙间和晶面上。成矿作用是在晚元古代火山碎屑沉积矿源层的基础上，经变质溶液，在中低温偏低盐度和中偏弱酸性条件下完成的。属火山沉积变质热液型矿床，主要成矿期为加里东早期。安化溆浦洪江深大断裂两侧的元古代地层中韧性变形带是主要找矿对象。

关键词：钨锑砷金矿；主要地质特征；成矿作用；找矿标志；湘西

一、区域地质概况

湘西钨锑砷金矿床包括钨锑金、锑金、锑砷金和砷金等不同矿物组合的矿床，主要分布于江南地轴雪峰弧形构造带。区内广泛发育元古宇冷家溪群和板溪群。其同位素年龄分别为14～10亿年和10～7.6亿年[1]。武陵运动导致二者呈不整合接触，雪峰运动使板溪群一起卷入，在雪峰隆起核心形成基底褶皱，与震旦系呈不整合接触，而在更广泛地区呈假整合接触关系。震旦纪—中志留世为碎屑岩碳酸盐岩沉积，由于加里东运动兴起，导致晚志留世缺失。从此本区成为一北东向展布的长期隆起的构造单元，江南地轴发育定型，雪峰构造带随之形成。燕山运动主要表现构造发展的继承性以及形成了一系列北东向的断陷盆地。

本区岩浆岩不甚发育，多以酸性岩为主，但无论哪种类型的岩浆岩体与成矿均无明显的时空关系。

二、矿床地质主要特征

1.矿床赋存于一定层位和岩石中

湘西钨锑砷金矿床主要赋存于雪峰弧形构造带的中段和东段（图1）的板溪群和冷家溪群中。板溪群为一套类复理石细碎屑岩沉积夹海底喷发的安山岩类，除火山熔岩外，凝灰岩、凝灰质砂岩等分布既广且多层产出。冷家溪群为一套巨厚的复理石建造的碎屑岩夹海底火山喷发的基性枕状熔岩、拉斑玄武岩，局部见自然金。

该区钨锑金矿床无一例外地赋存于晚元古代浅海相浅变质（低绿岩相）的一套含碳质、钙质、粉砂质的火山-沉积岩内。该类岩石具有相对含量较高的金元素，碱金属氧化物含量较高，且K2O/N2O值随着蚀变增强而加大，对矿化有利的铁和镁总量达6%～8%，而近矿围岩组分随着铁、镁含量的降低有利于金的还原沉淀。由于有机碳具有吸附金氯络合物的能力，一些含有机质较高的黏土质岩石，十分有利于金的矿化富集。如沃溪矿床马底驿组中段的紫红色板岩、含钙板岩矿化层，含有机碳0.284%，高于非矿化层（五强溪组灰绿色板岩含有机碳0.01%）28.4倍。所以，区内矿化往往沿着含矿地层的一定岩石类型沿层延伸。

图1 湘西钨锑砷金矿床区域地质图

Q.第四系；K—E.白垩系—第三系；D—T.泥盆系—三叠系；Z—S.震旦系—志留系；Pt.元古界；

1.花岗岩；2.背斜；3.向斜；4.断层；5.主要金矿床

2.矿体富集作用受构造控制

该区安化溆浦洪江深大断裂及两侧的主要断裂构造带为北东向和近东西向，它们不但控制了区域金矿带的分布，还逐级次的控制着矿田、矿床和矿体的分布。其产状形态也无不受构造控制。一般来说，层状、似层状矿床多产于区域开阔褶皱翼部之次级褶皱构造，矿体与地层一起遭受区域变质和构造变形，在区域主干断裂旁侧的韧性剪切断裂带内，矿体成群出现，成带分布，并有一定的侧伏方向。交错脉状矿床，多产于区域构造变形强烈地带、倒转背斜、区域断裂旁侧的次级横向断裂带及片理化带，成群成组出现，多条平行或斜列分布，成矿具有强烈的方向性，并与其控矿构造一致。

3.成矿具有多层（条）性

区内矿床的多数矿体为盲矿体，产出形态以层状、似层状为主，产状与地层基本一致。如沃溪及相邻的几个矿床，钨锑金矿化沿走向断续延伸达10km以上，平行分布6条矿脉，单个矿体最长350m，最大倾斜延深＞2300m，呈板柱状产出（图2）。

4.近矿围岩蚀变

区内近矿围岩蚀变有褪色化、硅化、黄铁矿化、毒砂化、绢云母化、伊利石化、碳酸盐化和绿泥石化等。其中以褪色化最普遍，硅化、黄铁矿化、毒砂化与矿化关系密切。在相同的岩性条件下蚀变带的宽度与矿体厚度及矿化强度呈正比关系。各类蚀变常叠加出现，分带不明显。常常是矿化蚀变破碎带两侧必伴有褪色蚀变带，反之亦然。当早期硅化与褪色化叠加时与钨矿化关系密切；硅化、黄铁矿化与褪色化叠加则预示锑金矿化富集段的出现；黄铁矿化（毒砂化）、硅化（间或伊利石化）与褪色化叠加则预示金（锑）富集。如果在含矿破碎带内出现碳酸盐化时，则金矿化明显减弱；大量绿泥石化出现，则预示矿化尖灭。

图2 沃溪钨锑金矿床地质剖面图

Ptbnm.板溪群马底驿组；Ptbnw.板溪群五强溪组

5.矿石中的金与砷含量呈同步增长

区内无论是低砷（As＜0.5%）还是高砷（As＞0.5%）的锑金、钨锑金、砷金及锑砷金矿石，其金与砷的含量均呈同步增长关系。但在低砷矿石中的含砷量（0.04%～0.47%）及Au/As比值（1.4～7.3）变化较大，而高砷矿石（0.52%～2.7%）的含砷量及Au/As比值（3.3～5.0）较稳定。如龙王江高砷矿床107件矿石含Au2.66×10-6、As0.64%，Au/As值为4.2，Ⅰ号矿体平均含Au7.36×10-6、As 1.72%，Au/As值4.3，与前者相比，含砷量提高了2.7倍，含金量增长了2.8倍；又据1081件矿石化学分析计算Au、As相关系数为0.46，二者具有良好的线性关系[2]。低砷的沃溪矿床，从围岩—蚀变带—矿体中黄铁矿的含金量由2.5×10-6→81.2×10-6→73.8×10-6，含砷量由0.002%→0.27%→0.46%。即由围岩至蚀变带和矿体的含砷量分别提高了56和230倍，金提高了32倍和30倍。所以， As是湘西钨锑砷金矿床的标型指示元素。

6.矿物成分简单

该区主要金属矿物为自然金、辉锑矿、黄铁矿、毒砂、白钨矿，次要的有闪锌矿、方铅矿、黄铜矿、黝铜矿、辉铜矿和车轮矿等。脉石矿物主要为石英，次为方解石、铁白云石（白云石）、绢云母、叶蜡石、绿泥石、磷灰石、钠长石、高岭石、伊利石等。各类矿床贯通矿物为自然金、辉锑矿、黄铁矿、毒砂、石英和方解石及铁白云石等。

黄铁矿。发育于近矿脉的褪色蚀变带和石英脉带中，是主要的载金矿物之一。其含砷较高，含金黄铁矿含Au650×10-6～6500×10-6。早期形成的结晶为立方体和五角十二面体，颗粒较大含Au 1.7×10-6～56.94×10-6；晚期大部分为细粒结晶较差，含Au高为15.7×10-6～142.60×10-6。平均含Au7.74×10-6×10-6～132.2×10-6。

毒砂。产于硅化带及近矿蚀变围岩中，呈长条状、柱板状，细粒和微细粒的自形、半自形至他形晶，是区内更为普遍的载金矿物。含Au102.6×10-6～470.0×10-6。

辉锌矿。常呈细粒致密集合体，其含金性随不同矿物组合而不同，以钨锑金矿床含量高，Au62.32×10-6。

自然金。主要呈显微和次显微粒状产出，粒度多小于10μm，可见金极少。据张振儒等的研究[3]，金在各种矿物中有两种存在形式：一为可见金和显微金，占.72%，主要赋存于石英、黄铁矿、辉锑矿、白钨矿、闪锌矿和毒砂中（图3）；二为次显微金，占46.28%，呈小圆球状及链状以机械混入物的包裹体夹层或充填在晶隙和微裂隙中（图4），少数呈胶体离子吸附在黏土矿物边缘。

图3 沃溪钨锑金矿床黄铁矿中的可见金与显微金

3-1.自然金在黄铁矿中呈脉状产出；3-2.自然金充填在黄铁矿的周边和裂隙中呈带状；

3-3.黄铁矿具生长环带，自然金沿黄铁矿晶体表面呈环带生长；

3-4.自然金沿黄铁矿晶体周边围生；Q.石英；Py.黄铁矿；Sb.辉锑矿；Au.自然金

图4 黄铁矿（Py）晶面上沉淀的次显微金呈小圆球状及链状分布

（透射电镜 ×20000）

三、成矿作用

1.火山沉积作用形成了矿源层并呈现出地层控矿的专属性

据刘英俊等人研究[2]，华南元古宇火山陆源碎屑沉积含金建造的展布，基本上控制了华南大多数重要金矿床的空间分布。其形成与优地槽演化早期的火山沉积作用密切相关，属华南原始含金建造（如湖南冷家溪群）和衍生含金建造（板溪群）。据沃溪、冷家溪和西冲矿床的五条剖面282件样品统计，冷家溪群和板溪群微量元素平均丰度，Au4.987×10-9，W7.52×10-6，Sb13.31×10-6，As37.43× 10-6，分别高于地壳平均丰度值（据泰勒，1964）1.25倍、5.01倍、6.66倍、20.79倍。另据沃溪矿床元素丰度值研究，冷家溪群（35件）Au34.573×10-9，板溪群马底驿组（142件）Au5.146×10-9，其中矿化围岩紫红色含钙板岩Au21×10-9；五强溪组（55件）Au5.21×10-9。这对金来说，虽只属于相对较高的丰度值，但由于含矿岩系厚大，尤其是金在地层中可能是以黏土吸附和极细小的自然金形式存在，较易于被环流热水溶滤及运移。因此，元古宙地层为矿源层，且属含金的多元素含矿建造，控制了区内钨锑金矿床的形成。

2.多旋回构造作用使金元素活化转移到有利构造部位富集成矿

区内往往在构造层的底部或矿源层下部出现金的高丰度值（图5），在漠滨金矿五强溪组韵律层下部的变质细砂岩中还发现自然金。

图5 元古代地层中金的分布与构造旋回的关系

在大多数情况下，含金建造本身并不直接形成金矿体，但它是后期改造或叠加作用中成矿物质的主要来源。经变生溶液的活化，从区域变质作用开始阶段，金元素就从矿源层中被淋滤带出，在构造作用产生的压力梯度驱动下，向低压带（或低化学位）作定向迁移，于剪切断裂带的扩容空间聚集而形成矿床。

根据实验证明[3]，随着温度升高，金在固相岩石中的含量降低，而在流体中的溶解度增加。温度升高，溶液富含S2-、Cl-，p H值较高时（偏碱性），Au、Sb、W均具有较高的溶解度。因此，在变质作用形成的流体作用下，Au、Sb可呈氯和硫的络合物形式被活化搬运，当物理化学条件发生改变，使金属组分的溶解度降低而沉淀富集。

3.由于热效应，浅成—超浅成岩脉与成矿有一定时空联系

总的说来，湘西钨锑砷金矿床与岩浆岩的成矿联系尚待研究。不过，白马山加里东—燕山期复式岩体、紫云山印支—燕山复式岩体附近一些金矿床（点），其围岩蚀变和共生矿物组合具偏高温矿床特征；岩坝桥加里东期（530Ma、360Ma）和沧水铺印支期（225Ma[4]）岩体中都有脉金和砂金分布；芷江大洪山含金石英脉沿加里东—印支期蚀变辉绿岩下盘充填等；这些迹象至少表明多期次的岩浆侵入活动产生的热扩散效应，可导致围岩和矿床中金的再生活化迁移，产生成矿富化作用。

值得注意的是，区内不少金矿脉（化）充填在石英斑岩、花岗斑岩、煌斑岩脉旁侧或其破碎带中（图6），表明岩脉与矿脉之间具有一定的时空联系。

图6 符竹溪锑金矿床地质剖面图

1.石英砂岩；2.砂质板岩；3.板岩；4.矿脉；5.蚀变带；6.花岗斑岩；

V1.矿脉编号；Ptbnw.五强溪组；Ptbnm3.马底驿组上段；Ptbnm2.马底驿组中段

4.成矿具多期多阶段性

根据矿物共生组合及生成顺序，从早到晚可综合划分为4个成矿阶段。①石英白钨矿阶段，生成矿物以氧化物为主，主要有石英、白钨矿和绢云母等，为白钨矿成矿期。②石英自然金硫化物阶段，生成矿物有黄铁矿、毒砂、自然金及少量石英、磷灰石等，为金的主要成矿期。③石英-辉锑矿成矿阶段，有辉锑矿、自然金、黄铁矿、石英和铁白云石等生成。辉锑矿常包裹、穿插早期形成的矿物，为辉锑矿的主要成矿期。④石英-碳酸盐阶段，生成矿物有铁白云石、方解石和石英，三者常紧密共生并穿插早期生成的矿物。据沃溪矿床测温（爆裂法）结果[5]，不同成矿阶段主要矿物形成温度是：第I阶段石英（317℃）→钨铁矿（313℃）→白钨矿（270℃）→第Ⅱ成矿阶段细粒黄铁矿（225℃）→自然金（224℃）→辉锑矿（197℃）→第Ⅲ阶段方解石（100℃）。沿矿体延深方向自下往上温度递减率为每100m7.3～9.7℃。据沃溪矿床包裹体液相成分中p H、Eh值测定资料，p H值平均5.81，Eh值在早期石英-白钨矿阶段为304.6m V和379.5m V，石英硫化物自然金阶段为330.7～-104.5m V，晚期石英碳酸盐阶段为344.4m V，说明其成矿过程经历了氧化—还原—氧化3个阶段，而且是在一个比较连续的成矿过程中完成的。

5.成矿作用是在较低盐度、中偏低温度和中性偏弱酸性环境里进行的

据沃溪、漠滨等金矿床测试资料，包裹体成分绝大多数是水，属Na-Ca-Cl型，气相成分主要为CO2，属CO-2-N2-H2型。包裹体溶液的主要阳离子含量趋向是：Na+＞K+＞Ca2-＞Mg2+，Na+/K+比值1.96～2.13，K+（Ca2+Mg2+）比值0.68～2.18，CO2/H2O比值0.0019～0.014，CO2/CH4值68.87， F-/Cl-值0.14～0.41，表明溶液富Cl、CO2、Na等。盐度值平均4.1%～5.81%（Na Cl），属于较低盐度。p H值平均5.81～6.90，表明成矿溶液为近中性偏弱酸性，成矿作用处于相对还原的环境。包裹体δ18O值平均15.83‰～17.10‰，计算的成矿溶液δ18OH2O值平均3.02‰～6.90‰，δDH2O值-38.1‰～（-118‰）。在成矿热液的δD-δ18O直角坐标图上，落在变质水、岩浆水和雨水的重叠部分（沃溪），或落在雨水线与变质水之间而更接近变质水（漠滨）[4]。表明成矿溶液是以变质水为主，兼有部分大气降水的混合。

区内硫同位素组成特点是较富集轻硫，δ34S变化范围为-14.3‰～12.3‰，大部分变化在-5‰～5‰之间，平均（172件）1.76‰，离差＜10‰，同一矿床变化更小。表明它们是在相同的物理化学条件下形成的，硫源主要来自均一化程度较高的地壳深部，而少数较大的正值或负值，可能是由于受到围岩污染或因埋藏还原作用所致。铅同位素组成较均匀，绝大多数为正常铅。

四、矿床分布规律及找矿方向与标志

1.矿床分布规律

（1）矿床成因类型。综合上述，湘西钨锑砷金矿床，是在晚元古代海底火山喷溢作用、沉积作用形成矿源层的沉积成岩成矿作用基础上，经区域变质作用和构造作用产生的偏低盐度、中低温度的变质热液，在矿源层中发生再生成矿作用，于有利的构造（如剪切断裂）带内聚集成矿。硫同位素组成具变质硫特征，铅同位素组成为正常铅，属于火山沉积变质热液金矿床类型。

（2）成矿时代。据罗献林报道[5]，区内11个金矿床37件样品（方铅矿121件、黄铁矿16件），铅同位素组成变化较大（同一矿床则变化较小），绝大多数样品为正常铅，其模式年龄十分接近，变化范围在1015～145Ma之间，跨雪峰期、加里东期和印支—燕山期3个以上的构造期。7件全岩样品K-Ar同位素年龄为476.4～281.3Ma。表明湘西钨锑砷金矿床具有多期多阶段成矿特征，但主要形成期（5～6亿年）相当于加里东运动早期，该运动是本区成矿作用、变质作用和热动力源，这与区域构造特征是一致的。

（3）矿床空间分布。区内钨锑砷金矿床主要赋存于雪峰弧形构造带的北东向安化溆浦洪江深大断裂两侧的元古宇浅变质岩系之韧性剪切断裂带内，以及东西向、北东向区域断裂旁侧的次级褶皱和断裂带，包括与矿带走向近于正交的横向构造带。成矿作用受到元古宇矿源层和区域构造的双重控制，基本上可划分为4个成矿带，即东西向沃溪钨锑金成矿带、东西向西安白钨矿（金）成矿带、北东向西冲钨锑金成矿带、北东向龙王江锑砷金成矿带。由于成矿热液的主体是非岩浆源的，区域和矿区附近的岩浆活动主要起热力和动力的能源作用，因此矿化可以在远离岩体或在无岩浆活动的地区出现；但浅成—超浅成岩脉（群、带）似与成矿作用有某种程度的时空联系。

2.找矿方向和找矿标志

（1）以雪峰弧形构造带元古界浅变质岩系分布地区为主要找矿对象，尤其是安化溆浦洪江深大断裂两侧的韧性剪切断裂带等的有利部位。近年来的地质调查资料表明，晚元古代地层内发育的剪切变形带是找矿的重要构造标志。注意对含碳、含钙的板岩、砂质板岩等分布区的找矿，尤其是含一定量的有机碳（0.1%～0.4%）的地层-岩石更应注意找矿。

此外，含金石英脉型矿床的成矿地质条件与之相同或十分相似，也是湘西地区找金对象。

（2）围岩的褪色化、硅化、黄铁矿化、毒砂化是良好的找矿标志。即使像沃溪这样大型的钨锑金共生矿床，地表也往往仅可看到围岩的褪色化、弱硅化的破碎带。所以，应注意浅变质岩系的断裂破碎带内褪色化、弱硅化、黄铁矿化的深部盲矿体的寻找。

（3）As元素是有效的指示元素。As与Au矿化最密切，它们的含量呈同步增长是普遍规律。As异常常常沿金矿体发育，Sb、Bi、Hg等异常与Au、As异常共生或略呈环带状分布，其综合异常对寻找钨锑砷金矿床最有利。

（4）流体包裹体和稳定同位素地球化学标志。①矿床矿物流体包裹体富含CO2-H2O，其CO2/H2O值一般变化不大（0.01～0.014）；盐度值较低（4.1%～5.81%，Na Cl），主要成矿期均一温度为160～240℃，属中低温度和偏低盐度。②包裹体δ18O值15.83‰～17.1‰，计算的δ18OH2O值3.02‰～6.9‰；δDH2O值-42.86‰～（-118.0‰）；表明矿床的形成变质水起了重要作用。③矿床矿物流体包裹体富CO2表明，含金的流体大都富集CO2，并含少量的CH4；δ13C值-3.15‰～（-37.22‰）（沃溪），含有机碳0.284%（沃溪）；表明有机质在金矿成矿过程中起了一定的作用。④成矿溶液p H值5.81～6.90，主要成矿阶段Eh值513～-114m V（沃溪），表明成矿溶液为中偏弱酸性和处于相对还原环境。⑤硫（砷）化物δ34S值大多分布在-5‰～+5‰之间这样一个相对较窄的变化范围，具相对均一性。铅同位素组成属正常铅。