湖南前寒武系锑金矿床成矿的独特性

湖南前寒武系锑金矿床成矿的独特性_追寻地质梦湖

鲍振襄，万溶江，鲍珏敏

（湖南省有色地质勘查局二四五队，湖南 吉首 416007）[1]

摘 要：在湖南前寒武系不同矿物组合的金矿床中，锑金矿床是常见的一类。矿床主要赋存于前寒武系一套厚大的、富含火山物质的浅变质岩系中。成矿严格受断裂破碎带或脆韧性剪切带控制。辉锑矿是Au的主要载体矿物之一，含Au 0.17×10-6～110×10-6，Au的分布率为15.1%～38.2%或更高。锑金矿化具有明显的时间连续性和空间分带性。富Au辉锑矿以早期细粒、富含As以及Se、Te等杂质和具有轻S同位素组成为特征。成矿流体的ΣS浓度、成矿温度及围岩的介质条件是控制锑金矿床成矿的主要因素。

关键词：锑金矿床；地质地球化学；标型特征；湖南

1 地质背景

产于湖南前寒武系具有不同矿物共（伴）生组合的金矿床包括钨、锑、金，锑、金，锑、砷、金，砷、金，钨、金和金矿床。构成了与浅变质岩系有关的W-Sb-As-Au矿床成矿系列，其中以Sb-Au组合最为常见且重要。矿床主要分布于湖南西部及北部的雪峰弧形构造带的中段（仅靖州平茶锑金矿位于其西南段）和湘中白马山 龙山 紫云山EW向构造 岩浆岩带中西段，具有地域性的成矿与分布特征。

赋矿地层主要为中新元古界冷家溪群和板溪群以及下震旦统江口组一套厚大的、富含火山物质的浅变质铝硅质岩系。其中以板溪群马底驿组为主，次为江口组。成矿严格受断裂破碎带或脆韧性剪切带控制，矿化程度与韧性变形的强度相关。部分矿床（区）内发育成群成带分布的长英质脉岩，它们与成矿也有一定的关系。

据初步统计，在湖南前寒武系四十余处金矿床中，锑金矿床有8处（图1），约占20%，而且多为大中型，如沅陵沃溪、安化符竹溪和新邵龙山

图1 湖南前寒武系钨锑金矿分布略图（据王甫仁等资料补充，1993）

1.韧性剪切带；2.成矿带及编号：Ⅰ.雪峰（湘西）钨 锑 金，Ⅱ.湘中锑 砷 金；3.矿化集中区及编号：①沃溪—冷家溪钨锑金；②符竹溪—西冲钨锑金；③平江—浏阳砷金；④铲子坪—古台山锑金；⑤龙山锑金；⑥铃山金；⑦漠滨—淘金冲金；4.主要金矿床；5.主要锑金矿床；6.主要锑矿床；7.主要钨矿床

矿床等。可见锑金矿床在湖南前寒武系金矿床中占有重要的地位。

2 成矿的相关性

2.1 矿体产状、形态特征

湖南前寒武系金矿床主要有石英脉型和破碎带蚀变岩型，前者主要分布于湘西雪峰弧形构造带，后者主要见于湘中EW向构造 岩浆岩带。控矿构造主要为脆 韧性剪切带、片（劈）理化带等。矿床主要产于缓倾斜层间剪切滑动断裂系统和陡倾斜切层张剪性断裂带内，以后者较常见。矿体呈顺层发育的脉状及交错脉状产出，具有侧伏成矿和延深大大超过了延长的特点。

区内锑金矿体一般长50～500m，沿倾向延深180～2000m，最大延深可达2280m以上（沃溪），为其走向长度的2～7倍，最大12倍。矿体平均厚0.20～1.56m，平均含Sb0.78%～17.22%，Au2.95×10-6～10.53×10-6。

2.2 成矿期次与矿化峰期

区内锑金矿床均发育多种低温蚀变，其中以绢云母化、硅化、黄铁矿化、毒砂化最普遍且与锑金矿化关系最密切。据矿石结构、构造和矿物共生组合及相互穿插关系，结合矿物包裹体测温资料，将本区锑金矿床从早到晚综合划分为3个成矿阶段。Ⅰ.白钨矿石英阶段，为白钨矿（少量黑钨矿）的主要成矿阶段。Ⅱ.自然金硫化物石英阶段，包括两个亚阶段：Ⅱ-1.自然金 黄铁矿（毒砂）石英阶段，为金的主要矿化阶段，伴有少量锑矿化；Ⅱ-2.自然金 辉锑矿 石英阶段，为金、锑矿化阶段，以锑为主。Ⅲ.石英-碳酸岩阶段。

2.3 地球化学特征

成矿物质主要来自富含火山物质的沉积或沉积 变质含Au建造，包括初始含金建造（冷家溪群）和衍生含金建造（板溪群、江口组）。这与Pb同位素特征揭示的矿石Pb属于壳源Pb或以地壳Pb为主的壳幔混合Pb基本上是一致的。

区域元素地球化学研究表明，湘西、湘中地区的中新元古界Sb（1.9×10-6～3.01×10-6）、Au（2.9× 10-9～2.98×10-9）含量分别高于上部大陆地壳平均值（Tayloretal，1985）的9.5～15.0倍和1.6倍，而且有相当数量的Au和一部分Sb是以易活化吸附形式存在于岩石（尤其是板岩）中[1]。另外，在矿床（点）集中的湘西地区存在着区域性的Au亏损带，其主要原因是由于岩石受构造、矿化蚀变作用的影响使Sb、Au等迁出较多，也佐证了成矿物质主要来自地层的论点。再者，金矿成矿元素组合与赋矿地层的元素组合（W、Sb、As、Au）有明显的一致性，也揭示出矿质的同源性和成矿的继承性特征。

通过地球化学特征对比研究发现，在不同区域由于其赋矿地层成矿元素的丰度及其分布特征的不同，所形成的元素组合也不相同。以沃溪锑金矿成矿区与渣滓溪锑矿成矿区为例，在Sb、Au含量及分布特征上有明显的不同[2]。①沃溪地区马底驿组和五强溪组下段与渣滓溪地区相同层位相比，具有较高的Au含量，不同的是前者马底驿组的Au以高离散、双峰态分布为特征，而后者Au相对集中和稳定，在对数频率直方图中呈单峰态分布。②沃溪地区五强溪组Sb含量与渣滓溪地区五强溪组上段（锑矿层位）接近，并均以高离散、双峰态分布为特征，但前者马底驿组的Sb含量低于后者的相同层位。与其含量及分布特征相对应，沃溪地区发育锑 金矿化组合，而渣滓溪地区仅发育锑矿化。

2.4 S同位素组成与锑金矿化关系

湖南前寒武系不同矿物组合的钨锑金矿床中辉锑矿的δ34S值为-14.3‰～15.5‰，平均0.60‰（96件），极差达29.8‰，变化较大。但同一矿床辉锑矿的δ34S值变化较小，80%以上样品的δ34S值在±5‰区间变化。说明S源可能主要来自均一化程度较高的地壳深部或下地壳，间或有生物S参与。

区内含Au与不含Au或含少量Au的辉锑矿的S同位素组成有较大差别（表1）。包括区内载Au黄铁矿、毒砂在内，一般含Au的硫（砷）化物均以相对富集轻S为特征[3]，同时其δ34S值和含量之间存在一定的相关关系，说明二者具成因联系。而不含Au或含少量Au的辉锑矿S同位素组成则为较大的正值，且随着δ34S值愈接近元古宇S同位素值（δ34S12.6‰），Au含量愈低。因此，δ34S值可作为预测和评价金矿床有效的同位素地球化学标志。

表1 湖南前寒武系主要锑金矿S同位素组成

注：括号内为样品数。

3 矿化分带及其时空关系

湖南前寒武系锑金矿床的矿化分带不似某些与岩浆岩有关的热液多金属矿床那样典型，但多数矿床无论在水平或垂直方向仍然表现出一定的分带现象。

湘西地区最负盛名的沃溪钨锑金大型矿床，W、Sb、Au三元素均具有经济价值。矿床平均品位：WO30.43%、Sb3.11%、Au8.27×10-6[2]。3种成矿元素中以Au的矿化强度和深度最大，也相对最稳定，Sb次之，W变化最大，呈跳跃式。一般Sb与Au具正相关，而W与Sb、Au无明显的变化规律。矿化在水平方向（自西向东）总的分布趋势是Sb、Au→W、Sb、Au→W、Au。Sb、Au同步增长，有Sb必有Au。钨、锑、金矿化中心在十六棚公矿段一带（图2），在垂向（倾斜）上，W一般在上部较富、向下变贫，Sb、Au含量变化不大，Au向下还有增强趋势[4]。这与矿床往深部辉锑矿 自然金类型矿石所占比例增大、与金密切相关的辉锑矿及其他金属硫化物含量增加或变化不大是一致的，也是区内锑金类型延深矿床共同的矿化标志。

符竹溪锑金矿床，地表大部分仅出露硅化破碎带和少量石英脉，间或伴有金矿化或锑金矿化。然而自地表至矿床垂深540m范围内，锑金矿化蚀变分带十分明显，自上而下可综合划分为6个带[5]。蚀变褪色带→硅化带→石英细脉带（锑金矿化的标志带）→含金锑石英破碎带（主要矿化带）→含锑金石英破碎带→含金石英破碎带（金矿化增强，细粒黄铁矿明显增多，锑矿化基本消失）。这是以金为主，共（伴）生锑矿化矿床的矿化分带特征，且其垂向分带均受脆 韧性剪切构造带制约，空间上完全吻合。

沃溪矿床45件矿石样品的相关分析结果表明，Sb、Au呈正相关（γ=0.42），因子分析获得的3个因子中F2（Sb、Au、Fe O、Mg O、Mn、Ca O）为锑金成矿因子[6]。符竹溪矿床45件矿石样品Sb、As、Au的对应分析和R型、Q型因子载荷的双因子分析表明，Sb和Au各有其独立的因子圈，反映出它们各自的矿化期或矿化高峰期；而Sb、As、Au“矿化圈”重叠部分说明了三者之间存在密切的相关关系。龙山矿床中Sb、As、Au之间的关系也是在不同地段、不同矿石类型（辉锑矿、黄铁矿、毒砂、自然金不同组合）中具有不同的相关关系，反映出不同地段历经了不同矿化阶段。该矿床Sb、Au的相关分析还表明，从800～630m中段，Sb、Au相关系数由0.21增至0.91[3]，暗示矿床向深部除继续延伸外，锑、金矿化都有增强趋势。

图2 沃溪矿床各矿柱品位变化曲线图（据湖南冶金地质二三七队，1997）

湖南前寒武系锑金矿床中矿化总的分布特点是金矿化范围大于锑矿化，矿床中有Sb必有Au，而有Au不一定有Sb，但都有相对高的As含量出现。Sb、As、Au之间的相关性反映了矿化的特性，即当Au与As、Sb相关或高度相关则和锑金矿化有关；若Sb与Au相关性不显著或不稳定，As/Sb值小时是锑矿化的显示，或有金矿化伴生。由此可以认为，区内锑金矿床中Sb、As、Au大致同步富集或Sb略晚。故在空间分布上As、Au密切共生，而Sb、Au则出现相容与分离的“若即若离”成矿模式，从而形成锑金矿化在水平与垂直方向的分带现象，其根本原因是它们的地球化学性质相近与不同。

4 辉锑矿的含金性及其标型特征

4.1 含金性及影响因素

湖南前寒武系金矿床中，辉锑矿的Au含量变化为0.17×10-6～110×10-6，平均24.04×10-6（51件），变异系数179.92，是主要载金矿物中（黄铁矿、毒砂、辉锑矿）变化最大的[7]。但同一锑金矿床的辉锑矿Au含量相对稳定。如龙山锑金矿一般含Au6.23×10-6～17.12×10-6，最低2.33×10-6，最高43.51×10-6，平均14.77×10-6（10件），变异系数仅11.81。据矿石选矿试验结果，锑金矿床中Au的分布率为15.1%～38.2%。另据沃溪矿床主要载金矿物中Au分配平衡计算结果，有86.78%的Au赋存于以黄铁矿、辉锑矿为主的硫化物中（黄铁矿中Au的分布率为20%）。湘西金矿1971—1975年选厂重建，溜槽金的回收率统计表明，重选金产量平均占总产量的20.5%，而从冶锑精矿中回收的金平均占总产量的79.5%，佐证了辉锑矿中Au的分布率是相当高的。

辉锑矿的含Au性与其粒度、晶形及生成期等有关[8]。如沃溪矿床第一世代辉锑矿呈他形细粒（小于0.05mm）的致密块状集合体，Au含量为0.25×10-6～110×10-6，平均45.39×10-6；第二世代辉锑矿呈放射状、毛发状等，晶粒长5～10mm，成分较纯，Au含量为0.416×10-6～0.745×10-6，平均0.5805×10-6[9]。同样，西冲矿床中早期细粒他形—半自形辉锑矿含Au46.75×10-6，为晚期粗晶质板状的5倍；龙山矿床早期细粒块状辉锑矿含Au24.14×10-6，而晚期角砾浸染状的Au含量仅2.33× 10-6。部分矿床辉锑矿的含Au性还与其共（伴）生的硫化物有关，如泥潭冲矿床与黝铜矿、黄铁矿和毒砂共（伴）生的辉锑矿Au含量高达100×10-6，而单一辉锑矿Au含量仅1.9×10-6。

4.2 标型特征

辉锑矿的化学成分以贫S（27.02%～28.15%，平均27.59%）为特征，主成分中Sb69.82%～71.67%，平均70.85%，均低于辉锑矿的理论含量。其微量元素As（1350×10-6～2600×10-6）、Se（17.5×10-6～2400×10-6）、Te（19.5×10-6～2600×10-6）和Zn（120×10-6～240×10-6）含量较高，尤其是辉锑矿中的Au与As关系甚为密切，二者多呈同步增长之势。如符竹溪矿床辉锑矿含Au0.20×10-6、对应地含As0.07%，当Au含量为4.00×10-6、含As0.13%。其他矿床也有类似情形。因此说As是含Au辉锑矿的重要标型元素，而Sb、As可作为化探找金的有效指示元素。

辉锑矿的爆裂温度在130～250℃，最高达290℃（渣滓溪），属中低温度。维氏硬度VHN50=124，密度为4.46g/cm3（沃溪）；显微硬度38.95～50kg/mm，比重为5.l（龙山）。这可能是由于Au及其他元素进入导致其硬度和比重均略有增加。经X光衍射测定[9]，沃溪矿床第一世代辉锑矿的晶胞参数较理论值高，第二世代的较理论值低。其机理可能与辉锑矿中S原子的亏损及微量元素As和Se、Te的含量有关。

4.3 金的赋存状态

沃溪等矿床中的辉锑矿沿自然金周边进行交代或被辉锑矿细脉穿插等，自然金粒径0.01～0.50mm。次显微金则呈小的圆球状及链状包裹体存在于辉锑矿中，被辉锑矿的｛010｝解理所切割，粒径0.05～0.10μm[10][4]，龙山矿床辉锑矿中包裹有呈浑圆状的自然金及不规则粒状自然金产在辉锑矿裂隙中，或产在辉锑矿与非金属矿物或黄铁矿的粒间[5]，自然金粒径一般10～30μm。

区内辉锑矿中Au分布不均匀，主要与Au在辉锑矿中的存在形式及其含量有关。

5 成矿的物理化学条件

据沃溪[1]、龙山[2]、铲子坪[13]等15处金矿床同位素测试成果，δ18O11.24‰～19.5‰，平均16.56‰（80件）；δD-37.2‰～（-86.0‰），平均-60.0‰（48件）。由矿物及平衡水的H、O同位素资料计算出的δ18OH2O值在0.79‰～13.82‰之间，平均5.41‰（53件）。另外，龙山矿床δ18OH2O值为-1.1‰～5.1‰，平均2.18‰（4件）。总体上，氧同位素组成与区域地层中板岩组合（16.37‰）和变质侧分泌石英（17.3‰）的比较接近，表明成矿物质来源与地层有密切联系；但与成矿晚阶段方解石的δ18O（1.66‰）、δ18OH2O（-11.08‰）值有明显区别。H同位素组成和变质水相似。δ18OH2O-δD关系图上，主要落在变质水与大气降水之间并靠近变质水区域，少数落在岩浆水与变质水的重叠区，表明成矿热液以变质水为主，兼或有岩浆水混合，并有向雨水线偏移的现象，而成矿晚期热液有大气降水渗入。

石英包裹体均一温度为99～325℃，大多数在160～220℃区间内。成矿流体的盐度在2%～13%范围内变化，大多集中在6%～8%。p H值为4.58～8.41，Eh值为-0.62～0.41。成矿压力为400× 105～200×105Pa，高者达600×105～700×105Pa（龙山）。在成矿早期流体的阴离子以HCO-3为主， Cl-＞F-，阳离子K+含量明显偏高，显示出变质水的特征。成矿期阴离子相对浓度HS-＞HCO-3＞（F-+Cl-），且F-＞Cl-，阳离子以Ca2+和K+、Na+为主，显示有地下水参与[14]。成矿晚期流体中CO2及HCO-3浓度增高，还原性增强，大量地下水的渗入导致矿化明显减弱以至消失。Au在成矿溶液中主要以[Au（HS）2]-和（Au Sb）-及Au As S，Au As S2-3的配合物形式迁移。导致Au沉淀的主要原因是成矿流体S、Sb浓度的降低，温度下降及p H由弱碱向弱酸性的变化。这与围岩介质条件所反映的成矿环境是一致的。即当围岩中Fe O、Ca O、Mg O含量较高时是Au富集的有利条件；当围岩中（K2O+Na2O）＞（Ca O+Mg O）则对锑矿化有利。故当溶液由弱碱性变为弱酸性，Au的配合物随之分解并吸取围岩中的Fe，形成硫化物 自然金组合。当溶液温度下降，S浓度降低，K、Na含量增高，溶液由弱酸性转变为弱碱性，Sb的配合物（Na2Sb S3）便发生分解沉淀形成辉锑矿。

为模拟湘西锑金矿床的形成机制，对沃溪锑金成矿区和渣滓溪锑成矿区所进行的含S、C1地层水热液系统中Sb、As、Au的中一低温水岩淋滤试验结果表明[2]，①沃溪（W）Sb-Au组合矿化，成矿流体的相对高温、富S特性是控制沃溪（W）Sb、Au组合矿化的主导因素。富S（¯XΣS=1.86mol/L）利于Au呈Au（HS）-2，Sb呈HSb2S-4、Sb2S2-4等配合物形式活化和迁移；相对高温（Tmax=264℃，主阶段早期平均T=232℃）则利于Sb（最高淋滤率值为77.9%，T=200℃）和Au（47.5%，250℃）同时达到最大活化率。从而使Sb、Au成矿流体中两者均达到最高成矿浓度，最终发育Sb-Au组合矿化。②渣滓溪锑矿化成矿流体的相对低温（Tmax=222℃，主阶段早期平均T=198℃）、低S（X¯ΣS=0.25mol/L，仅为沃溪的1/10左右）特性是控制渣滓溪锑矿化的主要内在地球化学机制。由于低温仅利于Sb达到最大程度活化，不足使Au充分活化，因此，尽管该地区新元古界板溪群Au的丰度颇高，但终因缺少使其大量活化的成矿流体条件最终仅发育锑矿化。

总之，湖南前寒武系锑金矿床中具有成因一致的独立的锑金矿石建造，它们在时间上具有连续性、空间上具有分带性，并呈现既相容又分离的“若即若离”成矿现象，从而产生共生分离成矿效应。地层中成矿元素的高离散、双（多）峰分布特征与其发育的锑、金矿化强度及其组合类型相协调，并可作为锑金成矿的地球化学标志。富含As、Se、Te微量元素和某些物性特征以及轻S同位素组成都是评价辉锑矿含金性及开展“锑中找金”的有效标志。成矿流体的温度、硫配合物及其浓度是控制锑金矿床与分带的主要内在地球化学机制。

成文过程中参考并引用了湖南冶金地质二三七队有关资料，谨致谢意。

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[1]文章来源：《黄金地质》，2001年第3期。作者简介：鲍振襄（1933—），男，湖北襄阳人，高级工程师，从事金属矿床找矿勘探、综合研究。

[2] 湖南冶金地质二三七队，湖南省桃源县沃溪金锑矿田普查报告，1979.

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