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湖南省洪江市断坑金矿地质特征及矿床成因

时间:2022-02-01 百科知识 版权反馈
【摘要】:文章以该金矿勘查与研究成果资料为依据,通过对矿床地质特征的阐述,矿体特征分析,初步探讨了其成矿控制因素与矿床成因,并指出近外围具有较好的找矿远景。湖南省有色地质勘查局二四五队已探明此处为一处中小型金矿①。断坑金矿主要赋存于长安组三段的上部。
湖南省洪江市断坑金矿地质特征及矿床成因_追寻地质梦湖

娄亚利1,孙际茂1,黄杰1,鲍振襄2,鲍珏敏2

(1.湖南省有色地质勘查局二四五队,湖南 吉首 416007;[1]

2.湘西矿产资源综合研究发展中心,湖南 吉首 416007)

摘 要:断坑金矿位于湘西雪峰弧形构造成矿带中段,系新探明的一处中小型金矿。文章以该金矿勘查与研究成果资料为依据,通过对矿床地质特征的阐述,矿体特征分析,初步探讨了其成矿控制因素与矿床成因,并指出近外围具有较好的找矿远景。

关键词:断坑金矿;地质特征;成矿控制因素;湖南洪江

0 引言

洪江市断坑金矿位于雪峰弧形构造带中段与白马山 龙山EW向构造 岩浆岩带套合部位,铲子坪金矿成矿集中区的东南部。在20世纪90年代初,淘金者发现溪流中有砂金存在,然后沿溪流追索,找到了原生金矿脉,继而掘硐采金,到1993年达到高潮,有探、采坑硐40余处,采金者达数千人,据传“每砲可收获黄金100~200g”;直到2005年,结束无序开采状态后转入系统的地质勘查工作。湖南省有色地质勘查局二四五队已探明此处为一处中小型金矿。本文将阐述此金矿床的地质特征、探讨成矿控制因素,为同类矿床的找矿提供参考。

1 区域地质背景

(1)区域构造特征。本区地处江南地轴西南段,历经武陵期、雪峰期、加里东期、印支期、燕山期等多期次构造运动,其中古生代末的加里东运动导致区域整体隆起,形成了NE向构造系。矿区紧临溆浦 武阳超壳深大断裂并位于其上盘,该断裂规模大,切割深,并可能与黄茅园杂岩体相连[1],从而控制了区域金矿的生成与展布。

(2)区域地层。从老至新依次为新元古界高涧群岩门寨组(Pt3y),震旦系长安组(Z1c)、大塘坡组(Z1d)、洪江组(Z1h)、金家洞组(Z2j)、留茶坡组(Z2l),寒武系小烟溪组(∈1x)等。

(3)区域岩浆岩。在东北侧有大片出露的黄茅园复式杂岩体,西南隅有中华山花岗岩体,与断坑金矿均距7~16km。另据重磁资料分析,上述花岗岩体之间尚存在有隐伏岩体,与金的成矿有一定的关系。

(4)区域地球化学特征。1∶20万区域水系沉积物测量资料显示,区内新元古界高涧群、下震旦统中锑、砷、金元素的质量分数平均值均高于上部大陆地壳平均值的数倍至十余倍[2],可以为矿床提供物源。

2 矿床地质特征

2.1 含矿地层及岩性

震旦系长安组(Z1c)为区域金矿的主要容矿层位,断坑金矿即赋存于该组中,岩石主要类型为灰绿色块状浅变质的冰碛泥质砾岩,厚1918.6m。

长安组自下而上可划分为3个岩性段。

一段(Z1c1):下部为灰紫色、浅灰色、灰绿色等杂色厚层长石石英杂砂岩夹含砾长石石英杂砂岩,浅灰色、灰绿色、灰黑色等杂色中厚—厚层冰碛含砾砂质板岩夹含砾板岩、含砾岩屑砂岩、岩屑石英砂岩,厚160.6m。中部为灰绿色冰碛含砾砂质板岩,厚42.3m。上部为浅灰绿色冰碛含砾岩屑砂岩夹冰碛长石石英杂砂岩,厚279.3m。其中,砂岩类岩石为断坑金矿西部白果树矿点的主要容矿岩石。

二段(Z1c2):灰绿色厚层绢云母板岩、粉砂质板岩夹杂砂岩,厚493.2m。

三段(Z1c3):下部为灰绿色含砾粉砂质长石石英杂砂岩、岩屑石英杂砂岩、含砾砂质板岩,在近底部含粒序层理。上部为灰绿色厚层含砾砂质板岩夹含砾岩屑杂砂岩与薄层—厚层状岩屑砂岩和粉砂质板岩,厚943.1m。

断坑金矿主要赋存于长安组三段的上部。含矿地层厚度大于400m,其下部为砂质板岩、板岩,上部主要为含砾砂质板岩夹砂质板岩夹透镜状石英砂岩。

2.2 含矿构造

断坑金矿地处雪峰山弧形构造带中段强变形带中。带中推覆构造发育,呈现NE向线性构造带,自西向东依次出现F1、F2、F3和F4等平行展布的NNE NE向区域性韧 脆性剪切断裂,断裂带内C面理(劈理)发育,并有透镜状石英脉充填。区域调查资料表明,这些NE向构造属于由NW-SE方向逆冲构成的叠瓦状断裂系。长安组三段被夹持在F3与F4断裂之间,并在F3断裂下盘发育走向NW的扭张性次级断裂,它们沿40°方向成组、成带彼此平行排列延伸达1800m(图1)。单条的NW向断裂长180~240m,宽0.20~1.00m不等,主要发生在含砾砂质板岩与透镜状石英砂岩之间,是区内主要的容矿构造。

2.3 矿体特征

断坑金矿区南自浆溪,经断坑、苋菜冲、众王殿,北至响溪锑金矿,长达3600m。据断坑金矿区的民硐调查和钻探资料,目前已发现构造破碎带、蚀变矿化带34条,其中具有一定经济意义的矿脉(体)22条,主要集中分布在浆溪和断坑2个矿段,呈NE向带状分布,位于F3断裂以东50~300m (图1)。在浆溪一带发现矿脉(体)4条,总体走向300°,倾向SW,倾角60°~81°,多数矿脉(体)顶、底板构造面清晰可见,断面平直,有时可见“擦沟”,其内普遍见有薄—中厚层石英脉充填,单脉一般宽10~20cm,最宽35cm,平行于断层面分布,尤其在底板部位发育,有时可见石英脉由底板穿过断层破碎带中部向两端插到近顶板部位,并出现分枝现象,脉体逐渐不规则以至尖灭,表明石英脉形成于构造破碎带之后。

(1)矿体分布及规模。矿体主要赋存于平行展布的NW向扭张性断裂中,其平面组合为平行状,剖面上有2种构式:叠瓦状、斜列。叠瓦状矿体的产出,可能主要与密集发育的NW向断裂有关。在204线剖面(图2),矿体呈叠瓦状产出,矿体(化)多达7层,主矿体2层。而在104线剖面上(图3),矿体呈平行或斜列产出,即同一剖面相邻钻孔所见矿体(构造)或成矿部位各不相同,矿体与矿体之间水平间距35~55m,最大90m。钻探工程揭示矿体水平宽度为20~80m,倾向延深55~185m,最大断续延深250m。赋存标高主要集中在450~650m之间。民采坑硐调查表明,单个矿体一般长20~30m,宽20~30m,厚1~2m,个别采场高达5~8m。总体来说,矿体为走向长与倾向延深大致相等的薄饼状矿体,极少数为伸长的透镜状矿体。

图1 断坑金矿地质图及勘查工程分布略图

1.震旦系长安组三段;2.断裂及编号;3.矿脉及编号;4.蚀变破碎带;5.岩层产状;6.勘探线及编号;7.见矿钻孔及编号;8.未见矿钻孔及编号

图2 断坑矿段204线剖面图

1.震旦系长安组三段;2.表土层;3.含砾砂质板岩;4.板岩;5.产状;

6.矿体及编号;7.低品位矿体;8.>边界品位;9.钻孔及编号

图3 浆溪矿段104线剖面图

1.震旦系长安组三段;2.表土层;3.含砾砂质板岩;4.板岩;5.产状;

6.矿体及编号;7.低品位矿体;8.>边界品位;9.钻孔及编号

(2)矿体形态及变化特征。矿体主要赋存于沿断裂破碎带充填的石英脉内,常出现在断裂带下部;在靠近断层的底板面,矿化体一般宽十几厘米至几十厘米,呈较规则的脉状,长20~30m,普遍见有浸染状黄铁矿,部分呈微细脉状;断裂带上部常见硅化砂岩及碎裂状砂岩。矿体仅产于断裂破碎带内,即便顶底板围岩尤其是顶板黄铁矿化、硅化碳酸酸化蚀变的砂岩,一般也未见明显矿化。故矿体与围岩界线为突变关系,产状形态比较稳定,但沿倾斜方向,当断裂产状变为陡立部位,矿化很快消失。

(3)矿石矿物成分。矿石矿物成分简单,自然金为主要有用矿物,黄铁矿为常见的金属矿物,偶尔在较富矿石里见有闪锌矿。自然金呈微粒—细粒状,浸染于石英脉以及黄铁矿化、碳酸盐化、硅化构造岩中。黄铁矿呈半自形—自形粒状立方体,呈散浸染状、细脉状产出,粒径一般0.005~0.25mm,大者达4mm,其含量约为1%~5%。闪锌矿呈半自形粒状,粒径约0.25mm,呈散浸染状产出。非金属矿物主要为石英、方解石、绢云母,其次为斜长石钾长石等,极少量的绿泥石等。此外,通过电子探针半定量分析,尚发现有副矿物锆石英、磷灰石和金红石等。

(4)矿石结构构造。矿石类型单一,主要为含金石英脉型(石英 自然金类型)。矿石结构为他形粒状结构,部分半自形—自形粒状结构;脉状构造、浸染状构造。

(5)硫化物的化学成分。黄铁矿是最常见和分布最广的硫化物矿物。研究表明,黄铁矿的主要化学成分Fe和S的含量、N(S)/N(Fe)值及杂质元素含量等可以提供其成因信息及其含金性方面的资料[3,4]。为此,从本次黄铁矿磨制的10余件样品中挑选了6件具有代表性的样品进行了电子探针半定量分析(表1)。样品由中南矿产资源监督检查中心实验室测试。测试仪器为EPMA1600型电子探针,测试最大加速电压30k V,最小束斑直径1μm。由表1可以看出,在断坑金矿床和响溪金锑矿床的黄铁矿样品中,Fe和S的含量稳定,ω(Fe)=44.63%~44.93%,平均44.80%;ω(S)=54.83%~55.21%,平均55.05%。与黄铁矿理论值相比,Fe含量低1.75%,S含量高1.63%,为富硫黄铁矿。黄铁矿的S和Fe原子数百分比值:N(S)/N(Fe)=2.11~2.17,比理论值偏高。黄铁矿中与成矿有关的微量元素,As、Co、Ni及Se、Fe等除响溪金锑矿Y09-257样品中(ω(As)=1.74%)略高外(很可能是该样品受到动力变质作用影响之故),其余样品均未发现。上述特点表明,本区黄铁矿主要为沉积成因,部分为沉积 变质热液成因。

(6)伴生组分。矿石样品的化学分析结果(表2)表明,主要伴生组分Sb、WO3、As等均达不到综合评价的指标;ω(Ag)=2.4×10-6~35.01×10-6,平均8.29×10-6(12件样品)。在金品位ω(Au)=0.40×10-6的选矿试样(样品采自矿体顶板砂岩及边部)中,含ω(Ag)=13.50×10-6

表1 断坑金矿硫化矿物电子探针半定量分析结果(%)

注:样品Y09-257为响溪金锑矿矿石。

分析单位:中南矿产资源监督检测中心,2010。

表2 断坑金矿石分析结果

续表2

分析单位:湖南省有色地质勘查局二四五队测试中心。

表3 断坑金矿黄铁矿单矿物金银成分分析结果

分析单位:Au的分析由宜昌矿产监测中心化验室分析,Ag的分析由湖南省有色地质勘查局二四五队测试中心分析,2009。

(7)金银赋存状态。在显微镜和电子探针分析中均未发现金矿物,但在采场残留矿柱及矿体边部所采人工重矿样品中,经粉碎淘洗后见到自然金,以细粒状为主,一般0.5~1mm,少数2~3mm。此外,在岩芯中,偶尔见到沿构造裂隙充填的石英微细脉中的细粒自然金。上述表明,断坑金矿的金是以自然金形式为主。黄铁矿单矿物分析结果(表3)亦含有微量至少量的金。其中,矿体上部、边部中粗粒黄铁矿含金低,矿体内石英脉及底板砂质板岩中的中—细粒黄铁矿含金较高。对黄铁矿中的银含量分析表明,ω(Ag)=3.20×10-6~10.52×10-6,平均6.32×10-6(表3)。黄铁矿中的金银含量不存在相关关系。但比较而言,在矿体周边的含团块状、图斑状石英脉中的中粗粒黄铁矿含银稍高,如DF1, DF2;其余部位的黄铁矿含银量较低。光片及电子探针分析均未发现银矿物或含银矿物。据断坑金矿黄铁矿的颜色、晶体特点,初步认为浅黄白色、以立方体自形晶为主要晶形的黄铁矿多为成岩晚期的产物。以上特征说明:在同生沉积期,银随着黄铁矿的沉积而分散于原始沉积物中,形成含银的初始富集层[5];在成岩阶段,沉积期形成的矿物发生了转化和重结晶,形成含银黄铁矿,即黄铁矿中银的富集经历了从沉积到成岩的漫长演化过程;成岩期后,由于动力变质作用,环境的硫逸度增高导致稠密黄铁矿的形成,促使银以杂质元素与黄铁矿紧密共生形成含银或富含银的黄铁矿。

(8)矿石品位变化特征。矿体为严格受构造控制、规模有限的薄饼状矿体。据35个见矿工程统计,平均品位ω(Au)=5.20×10-6,标准差11.39,变化系数219%,属于品位变化不均匀的矿床。若剔除ZK2041-68号样1件特高品位(可能有其偶然性)ω(Au)=69×10-6,则品位变化系数97%,属于矿体品位变化均匀的矿床。

2.4 围岩蚀变

(1)褪色重结晶作用。广泛发育在矿脉上、下盘及其外带,主要特征为褪色和矿物的普遍重结晶,有时伴有碳酸盐化、弱绢云母化。当矿脉上盘褪色重结晶作用强烈时,伴有黄铁矿化和金矿化。

(2)硅化。硅化主要以充填形式产出的石英脉为主,很少见到由交代作用形成的硅化岩。石英脉主要由他形粒状石英组成,石英粒径约2mm,小者在0.001mm以下,含量约90%;后期由于应力作用,部分石英可见波状消光和定向排列。当早期乳白色石英脉被后期石英微脉(脉幅0.2mm)穿插,并伴有方解石和绢云母时,预示金的矿化可能较强。

(3)黄铁矿化。黄铁矿化与硅化相伴随,与金矿化关系密切。黄铁矿主要呈浸染状,次为细脉状,少数为团块状分布于石英脉中;浅铜黄色,晶粒大小不一(0.005~5mm),一般较细小,呈半自形—自形粒状。

3 控矿因素

3.1 断裂控矿

断裂构造是断坑金矿最重要的控矿因素,矿体主要赋存于NE向逆冲断层下盘之NW向张性或扭张性断裂破碎蚀变带内。研究表明[1],NE向断裂活动于加里东期和印支期,共同特征是由北西向南东方向逆冲,构成叠瓦状断裂系,具有良好的构造连通性。矿床的NW向断裂是加里东期斜节理带经印支期扭张而成,含金石英脉即赋存于与NE向断裂近于垂直相交的NW向扭张性断裂带中。少数矿体受低序次褶皱构造控制,尤其是背斜轴部伴有张性破碎带时,矿化较为富集,如CM4采场的矿体即赋存于NNW向平缓背斜轴部的张性破碎带(数条305°~355°方向的张性裂隙形成的张裂带、破碎带)内;含矿岩石为强烈黄铁矿、硅化砂岩。

3.2 地层(岩性)控矿

断坑金矿的成矿具有一定的层控性;构造的成矿作用在某种程度上取决于岩性及其组合,单一的构造因素不能成矿。区内的金矿化与厚层状、块状含砾砂质板岩和砂岩等脆性岩石有关:这类岩石成层构造不发育,很难在褶皱变形过程中产生层间断裂系统,只能在应力作用下产生断裂破碎带及剪切变形,从而决定其容矿空间只能是断裂破碎带及剪切带,而成矿的断裂带主要发生于含砾砂质板岩夹砂岩之接触界面以下的含砾砂质板岩或砂质板岩与砂岩间所形成构造破碎带内,由于砂岩层呈透镜体分布,矿体亦随之成透镜体产出;又由于该类碎屑岩的化学活动性较差,故其成矿作用通常以充填作用为主,形成含金石英脉型金矿。

4 矿床成因

(1)金的来源。震旦系长安组为区域广泛发育的地层,厚度大(1918m)。主要岩性为厚层块状含砾砂质板岩、粉砂质板岩、绢云母板岩,夹砂砾岩及透镜状砂岩。长安组是金矿主要容矿层位;地层发生轻微的区域变质,为低绿片岩相;岩石的含Au平均值为1.56×10-9,高于上部陆壳平均值的3.8倍,为本区金的成矿提供了物源。

(2)硫同位素组成。矿石的5件黄铁矿硫同位素测定结果(表4)表明,黄铁矿的δ(34S)值为-0.03× 10-3~2.77×10-3,对比硫源库的硫同位素组成[6](幔源硫同位素δ(34S)值介于-3×10-3~3×10-3范围),表明矿石中的硫主要为深源硫;硫源主要来自古老的前寒武系富含火山物质的地层,并经变质作用导致硫同位素组成发生“均匀化”[7]。

表4 黄铁矿硫同位素测定结果表

分析单位:中南矿产资源监督检测中心同位素地球化学研究室,2010。

(3)成矿动力条件。区内前寒武系广布,且普遍经历浅变质作用阶段,形成的岩石常显示面理、线理,均为变余鳞片状结构,板状构造、角砾状构造;矿物具弱定向排列,属于浅变质岩类。本区大规模的岩浆侵入活动和NE向韧性剪切带形成于加里东期,后者为区域金矿的导矿构造;而矿床容矿构造NW向断裂则是加里东期斜节理带经印支期扭张而成;由此推测矿床的主要成矿期相当于三叠纪晚期。

(4)成矿机制。断坑金矿成矿物质主要来自震旦系及高涧群,构造应力是完成金活化、转移的地球化学过程的一种重要驱动力,矿源运移的动力源主要来自同成矿期的构造应力场,而决定矿液运移的主导因素是构造变形过程中的减压作用。构造变形对成矿元素运移、聚集的控制起决定性作用。通过影响元素的地球化学行为和影响岩石热力学体系,促使元素活化、并驱动其从高应力区向低应力区迁移。区域加里东期、印支期的韧 脆性断裂、流劈理带是含金流体的迁移通道。据区域资料,区内NNE、NE向韧 脆性断裂带普遍含金较高,特别是主逆冲断裂含金高。说明这些断裂曾经有含金流体的贯入和流通,但由于这类压扭性断裂内部处于高应力状态,环境能量高,含金的Si O2流体不能大量聚集和沉淀[1],不能形成金矿体。研究表明[8],金矿流体在高压应力驱动下迁移,一旦进入降压部位,将会发生一系列物理化学变化,流体由于减压而沸腾,CO2、H2S气体逸出,水汽蒸发,导致流体浓度增高,氧逸度增高,络合物分解,成矿元素沉淀,富集成矿。断坑金矿的NW向张性断裂或扭张性断裂便是接受金矿流体沉淀的部位。岩石化学成分分析表明,蚀变岩与围岩化学成分的明显不同点在于前者Si O2,Na2O增高,其余组分均有不同程度的下降,表明Si、Na为主要带入组分;Na的迁移和沉淀与Au的迁移形式是酸性条件下的金氯络合物。当成矿溶液的性质由酸性变为弱酸—弱碱性时发生金的沉淀,形成与石英共生的自然金,即含金石英脉型矿床。

综上所述,断坑金矿是产于前寒武系浅变质碎屑岩系中受断裂构造控制的金矿床。该矿床是前寒武系中的金元素在岩浆侵入时的热力和动力梯度驱动下,由岩浆活动中心高能部位向岩体外围低能封闭区迁移富集的结果。金源于前寒武系。硫主要来自于深源硫,并经断裂构造使其均匀化。成矿溶液中有大气降水的混合,通过区域性的NNW—NE向韧-脆性剪切断裂构造导入NW向张性断裂或扭张性断裂富集成矿。矿床属于石英脉型金矿。

5 潜力分析

通过区域及矿床成矿地质条件分析,断坑金矿所处区域及矿区构造条件有利;土壤地球化学测量共圈出十余处Au异常,其中最主要的Au异常有2处,编号为Ⅶ号、Ⅸ号异常(图4)。

Ⅶ号异常位于断坑金矿及其延伸部位,呈NNE向展布,异常长1800m,宽100~400m,面积0.64km2,经查证系矿致异常;Au异常峰值达到440.82×10-9,平均值64.54×10-9。该异常的中部、东北部异常浓度分带明显,异常浓集中心突出。

图4 断坑金矿土壤地球化学测量异常解释推断图

1.震旦系长安组三段;2.震旦系长安组二段;3.地质界线;4.断裂;5.地层产状;6.矿脉编号及产状;

7.实测、推测蚀变带;8.勘探线;9.见矿钻孔;10.未见矿钻孔;11.金元素异常;12.锑元素异常;13.砷元素异常

Ⅸ号异常位于断坑金矿东北部,主要分布于区域F3断裂两侧,为响溪金锑矿区(采矿区),近NS向分布,长900m,宽120~350m,面积0.31km2,Au异常峰值达611.70×10-9,平均值53.73×10-9

上述异常均有进一步找矿和扩大已知矿床远景的地球化学条件,具有一定的找矿潜力,值得进一步勘查和深入研究。

注 释

①湖南省有色地质勘查局二四五队.湖南省洪江市断坑金矿勘查报告,2009.

②湖南省有色地质勘查局二四五队.湖南省洪江市断坑金矿综合研究报告,2010.

③湖南省有色地质勘查局二四五队.湖南省洪江市断坑金矿1∶10000土壤地球化学测量报告,2009.

参考文献

[1]骆学全.铲子坪金矿的构造成矿作用[J].湖南地质,1993,12(3):171-176.

[2]唐卫国.青山洞金矿床成因及找矿模型探讨[J].矿产与地质,2009,23(5):426-430.

[3]鲍振襄,万溶江,鲍珏敏.湘西钨锑金矿床黄铁矿标型特征及其找矿意义[J].湖南冶金,2002(1):3-7.

[4]艾国栋,戴塔根,陈明辉,等.金矿床中黄铁矿-毒砂-辉锑矿标型及金的赋存状态[J].地质与资源,2010,19(2):157-163.

[5]陈开旭,杨振强,金光富,等.湖北白果园银钒矿床中银的成岩富集机制的探讨[J].矿床地质,1997,16(1):53-60.

[6]Chanssidon M,Lorand JP.Sulphurisotope Composition of orogenic Spinel lherzolite massifs trom Arioge(North-eactempyrenees,Fran(e):Auion miroprobe study[J].1990:2835-2846.

[7]林骥.早古生代变质藻煤的稳定同位素[J].地质论评,1983,29(3):234-244.

[8]丁武室.热液在裂隙中的沸腾作用及金银矿床的成矿关系[J].矿物岩石,1988,8(1):52-59.

[1]文章来源:《地质找矿论丛》,2013年第2期。作者简介:娄亚利(1980—),男,湖南常德人,助理工程师,主要从事矿产地质勘查工作。

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