湖北省鄂東地區(qū)金井咀矽卡巖型金礦地質(zhì)特征及其成因

陳 文,阮啟林,楊偉衛(wèi),李 均,柯于富，范中林，翟 思

(湖北省鄂東南地質(zhì)大隊，湖北 黃石 435100)

湖北省鄂東地區(qū)金井咀矽卡巖型金礦處于長江中下游，是我國重要的成礦帶之一。區(qū)內(nèi)出露地層較齊全，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，巖漿巖活動頻繁，中酸性侵入巖發(fā)育成礦條件有利，并且礦種類型比較多，銅、鐵、金等多金屬礦產(chǎn)，石灰石、天青石、大理巖等非金屬礦產(chǎn)均很豐富，是長江中下游成礦帶的重要組成部分，也是湖北省最主要的礦產(chǎn)地。

1 地質(zhì)背景

金井咀礦區(qū)位于湖北省東南部黃石市，長江中游南岸，距離大冶市區(qū)南東約2km，行政區(qū)隸屬大冶市金湖街道辦事處管轄。 區(qū)域上大地構(gòu)造位置屬揚(yáng)子準(zhǔn)地臺下?lián)P子臺褶帶西端Ⅳ級構(gòu)造單元-大冶凹褶帶束。該單元是以北西向襄陽-廣濟(jì)斷裂、北東向梁子湖斷裂和東西向的雞籠山-高橋斷裂所圍限的三角地塊。礦區(qū)位于大冶凹褶斷束中之Ⅴ級構(gòu)造單元大冶復(fù)式向斜南翼,陽新侵入體西北部北緣外側(cè)。礦區(qū)南部為近東西向的線性褶皺和壓性斷裂組成的一系列擠壓構(gòu)造。參與褶皺最新地層為下三疊統(tǒng)大冶群。褶皺向斜開闊，而背斜緊密，背斜北翼多向北倒轉(zhuǎn)而向南傾斜。北部構(gòu)造線北西西向，為一系列不連續(xù)的背斜及向斜組成。由于北北東向構(gòu)造的影響，局部產(chǎn)生北北東向橫跨褶皺。北北東向、北西西向、北東向斷裂發(fā)育，斷裂凹陷而形成的“中生代斷陷盆地”沉積了中上三疊統(tǒng)至第四系的較新地層。因此，北部為蓋層褶皺的相對凹陷區(qū)[1]。

圖1 鄂東地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造略圖

2 金井咀金礦礦床特征

2.1 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征

礦區(qū)礦石結(jié)構(gòu)主要有四種：①半自形-自形粒狀結(jié)構(gòu)，主要見于磁鐵礦、磁黃鐵礦、早期黃鐵礦及極個別的自然金中。 ②他形粒狀結(jié)構(gòu)，主要由黃銅礦、斑銅礦、晚期黃鐵礦、碲鉛礦、方鉛礦等礦物組成，大多數(shù)自然金亦呈他形粒狀結(jié)構(gòu)。③膠狀結(jié)構(gòu)，主要見于膠狀黃鐵礦和赤(褐)鐵礦中，有時形成膠狀球粒或膠狀環(huán)帶。④交代熔蝕結(jié)構(gòu)，主要見于晚期黃鐵礦被碲鉛礦交代，或磁黃鐵礦被白鐵礦交代。

礦區(qū)礦石構(gòu)造主要有浸染狀構(gòu)造、脈狀構(gòu)造、致密塊狀構(gòu)造和角礫狀構(gòu)造四種，以前兩種構(gòu)造為主，后兩種構(gòu)造僅局部見及。浸染狀構(gòu)造為礦石中最常見，分布最廣泛的一種構(gòu)造。由黃鐵礦、白鐵礦、磁黃鐵礦、黃銅礦、斑銅礦、碲鉛礦和自然金等呈稀疏浸染分布于脈石中；局部地方可見稠密浸染狀形成的大、小不等的斑點(diǎn)團(tuán)塊分布。脈狀構(gòu)造黃鐵礦、黃銅礦、斑銅礦和碲鉛礦等金屬硫化物集合體呈脈狀分布于脈石中，該構(gòu)造在礦石中常見，分布也廣，常與浸染狀構(gòu)造共同組成浸染-細(xì)網(wǎng)脈浸染狀構(gòu)造。

2.2 接觸變質(zhì)作用及圍巖蝕變

2.2.1 接觸變質(zhì)作用

礦區(qū)內(nèi)的碳酸鹽地層，由于受巖漿巖熱液作用，大理巖化、白云巖化普遍。巖石中的方解石、白云石均發(fā)生重結(jié)晶作用。巖石結(jié)構(gòu)為細(xì)-中粒結(jié)構(gòu)，接觸帶部位局部為粗粒花崗變晶結(jié)構(gòu)。三疊系下統(tǒng)大冶組第三段薄至中厚層灰?guī)r中所夾泥質(zhì)、鈣質(zhì)條帶部分蝕變?yōu)槲◣r。在正接觸帶上，局部形成石榴石(25%～77%)、透輝石(20%～50%)矽卡巖。在外接觸帶，局部形成石榴石、透輝石化大理巖；在內(nèi)接觸帶，局部形成幾米至幾十米厚的矽卡巖化閃長巖。

2.2.2 圍巖蝕變

在巖體內(nèi)表現(xiàn)較強(qiáng)的蝕變現(xiàn)象主要有硅化、碳酸鹽化、高嶺石化、矽卡巖化、鈉化、次為鉀化、蛇紋石化、纖閃石化、絹云母化、白云母化、透閃石化等。其中硅化、高嶺石化、鈉化、碳酸鹽化、矽卡巖化與金礦化關(guān)系密切。

硅化：巖體內(nèi)大致可分為兩期。第一期，硅質(zhì)交代長石，局部形成團(tuán)塊狀、粗脈狀、小透鏡體狀石英；第二期，硅質(zhì)呈細(xì)脈狀、小團(tuán)塊狀、乳滴狀產(chǎn)出，自然金就賦存在石英周邊或裂隙面上。

高嶺石化：普遍表現(xiàn)為長石受氧化及蝕變作用變成高嶺土。

鈉化：表現(xiàn)為次生鈉長石呈環(huán)狀或多個小形環(huán)沿原生鈉長石大環(huán)周邊分布。鈉化作用使金從閃長巖內(nèi)活化。

碳酸鹽化：在巖體內(nèi)部節(jié)理、裂隙中較為發(fā)育，次生方解石多呈薄膜狀、脈狀、細(xì)脈狀、團(tuán)塊狀小透鏡狀產(chǎn)出。蝕變強(qiáng)烈部位，金礦化富集程度也較高。

矽卡巖化：巖體內(nèi)局部有幾米到十幾米厚的透輝石、石榴石矽卡巖化閃長巖，局部也形成矽卡巖。這種蝕變作用與金礦富集也有一定關(guān)系。

3 礦床成因及找礦標(biāo)志

3.1 礦床成因

3.1.1 成礦條件分析

金井咀礦床受地質(zhì)構(gòu)造、巖漿巖、圍巖等條件控制。其中構(gòu)造是控制礦體的主導(dǎo)因素，巖漿巖是成礦作用的前提，碳酸鹽類圍巖是形成金礦體的重要條件。根據(jù)金井咀礦床各礦體賦存部位，金井咀礦床的礦體明顯位于兩個不同的地質(zhì)部位，礦體位于接觸帶附近，接觸交代作用明顯，礦石類型復(fù)雜，既有含金巖漿巖，又有含金矽卡巖，還有含金大理巖，頂?shù)装鍑鷰r和礦石中矽卡巖化強(qiáng)，礦體形態(tài)、產(chǎn)狀受接觸構(gòu)造制約。成礦控制因素為接觸帶控礦，其他礦體產(chǎn)在巖體內(nèi)部，呈脈狀產(chǎn)出，礦體裂隙控礦，礦體內(nèi)部及其頂、底板近礦圍巖中硅化、綠泥石化、絹云母化、赤鐵礦化、碳酸鹽化以及鈉化現(xiàn)象明顯，巖漿期后低溫?zé)嵋何g變則是重要的成礦因素。

3.1.1.1 構(gòu)造控制條件

1)侵入接觸構(gòu)造。為A號礦體的主要儲礦構(gòu)造。接觸帶的產(chǎn)狀直接控制礦體的形態(tài)、規(guī)模。產(chǎn)狀平直而變化小，礦體形態(tài)簡單而規(guī)模小，產(chǎn)狀由陡變緩或由緩變陡，礦體形態(tài)相對復(fù)雜而規(guī)模相對較大。接觸交代作用與礦體規(guī)模、礦化強(qiáng)度有一定關(guān)系，交代作用強(qiáng)，礦體規(guī)模大、礦化作用強(qiáng)，交代作用弱礦化亦弱。

2)巖漿巖裂隙構(gòu)造。是除A號等礦體外，巖體內(nèi)其他礦體的主要儲礦構(gòu)造。由于閃長巖體的冷凝收縮在巖體內(nèi)形成裂隙,伴隨著同期閃長斑巖巖脈的侵入,礦液沿裂隙充填交代而形成規(guī)模不大，主要位于巖體中的礦體。

3.1.1.2 巖漿巖控制條件

1)巖漿巖與礦體空間分布關(guān)系。A號礦體位于閃長巖與下三疊統(tǒng)大冶組碳酸鹽巖的內(nèi)外接觸帶且大部分在巖體內(nèi)，極少部分在外接觸帶中。其他礦體位于巖體內(nèi),巖漿巖是其直接的圍巖。

2)巖漿巖的巖類和化學(xué)特征與成礦關(guān)系。礦區(qū)中巖漿巖均為硅飽和、低鐵鎂、巖石適度富堿為特征，查氏特征值中S值為65.61～67.25，a值為14.24～15.64，b值為13.20～15.01，Na2O/K2O為1.36～1.34。與鄂東南及長江中下游總結(jié)的巖漿巖成分特征除Na2O/K2O稍許偏低外[3]，其他基本一致(表1)。

3)巖漿巖成礦元素的豐度與成礦關(guān)系。金井咀含礦巖體的成礦元素Au、Sb、Cu、Ag、Mo、Pb、Zn、Ba等元素的平均含量均高于地殼豐度值。其中，高于地殼豐度值在50倍以上元素有As，15倍的有Au，8倍有Sb，2.5倍的有Cu、Ag，1～2倍的有Pb、Zn、Mo、Ba等。礦區(qū)閃長巖含金量是世界閃長巖含金量的11～31倍；蝕變閃長巖是世界閃長巖含金量的5～80倍；破碎蝕變閃長巖含金量是世界閃長巖的219倍之多，說明閃長巖與成礦作用有一定的內(nèi)在聯(lián)系。各種閃長巖的離差值、變化系數(shù)均較大，尤以閃長巖的變化系數(shù)最大，有利于金礦的富集。

表1 金井咀與鄂東南及長江中下游的礦床巖漿巖對照表

3.1.1.3 圍巖控制條件

金礦體圍巖為下三疊統(tǒng)大冶組第三巖性段碳酸鹽巖，巖石富含鈣，泥鈣質(zhì)條帶發(fā)育，化學(xué)性質(zhì)活潑有利于交代，含礦巖漿巖與其接觸交代，形成矽卡巖，與礦化關(guān)系密切。其他礦體圍巖就是含礦母巖，與礦化關(guān)系更是密不可分。

3.1.2 成礦作用

3.1.2.1 成礦期成礦階段的劃分

礦區(qū)所見礦物有38種，是在相同的地質(zhì)背景下和同一成礦作用不同期次不同階段的產(chǎn)物，據(jù)其礦物組合礦石組構(gòu)特征和矽卡巖礦床特征[4-5]，將礦床成礦作用的過程劃分三個成礦期、五個成礦階段。

1)矽卡巖期。矽卡巖期分為干矽卡巖階段和濕矽卡巖一氧化物階段。

干矽卡巖階段。指閃長巖侵入于下三疊統(tǒng)碳酸鹽巖時,發(fā)生接觸變質(zhì)交代作用,形成石榴石、透輝石、柱石等無水硅酸鹽礦物。

濕矽卡巖-氧化物階段。隨著溫度的降低，結(jié)晶作用進(jìn)入了濕矽卡巖-氧化物階段，結(jié)晶出透閃石、陽起石、角閃石等含水硅酸鹽礦物和磁鐵礦、赤鐵礦等氧化物。該階段形成的礦物對干矽卡巖階段形成的無水硅酸鹽礦物具交代作用。此階段晚期黃鐵礦、自然金、銀金礦、黃銅礦、斑銅礦、閃鋅礦、方鉛礦、絹云母等礦物開始晶出。

2)硫化物-碳酸鹽期。硫化物-碳酸鹽期分為高中溫?zé)嵋弘A段、中低溫?zé)嵋弘A段、表生期(階段)。

高中溫?zé)嵋弘A段。黃鐵礦、黃銅礦等硫化物晶出的主要階段，形成的礦物有為黃鐵礦、磁黃鐵礦、白鐵礦、膠黃鐵礦、石英、自然金、銀金礦、黃銅礦、斑銅礦、閃鋅礦、方鉛礦、絹云母、綠泥石等。見有黃銅礦、黃鐵礦、自然金等礦物充填交代在早期形成的石榴石、透輝石、磁鐵礦、赤鐵礦等礦物顆粒間隙。

中低溫?zé)嵋弘A段。隨著溫度的不斷降低，大量硫化物沉淀后，成礦溶液相對富金，充填在巖體裂隙中，形成巖體中礦體，形成的礦物除金礦物外，主要有方解石、綠泥石、碲鉍礦、碲鉛礦。黃鐵礦、閃鋅礦等。晚期出現(xiàn)藍(lán)輝銅礦。主要沿早期礦物裂隙充填交代。

表生期(階段)。主要指成礦期后地表水對淺部礦體的氧化淋濾作用。表現(xiàn)為磁鐵礦氧化為褐鐵礦，銅礦物變化為銅藍(lán)，中長石風(fēng)化為高嶺石。

綜上所述，成礦作用開始于矽卡巖期的濕矽卡巖-氧化物階段，金礦化主要形成于硫化物-碳酸鹽期的高中溫?zé)嵋弘A段，一直延續(xù)至中低溫?zé)嵋弘A段。

3.1.2.2 礦床成因

金井咀金礦床的主要礦體A號礦體賦存在閃長巖與下三疊統(tǒng)碳酸鹽巖的侵入接觸帶，經(jīng)接觸交代作用形成的矽卡巖及附近的矽卡巖化巖石中，礦體形態(tài)、產(chǎn)狀等嚴(yán)格受接觸帶控制，屬于接觸交代成礦作用的產(chǎn)物。其他礦體賦存在巖體內(nèi)的裂隙構(gòu)造中，硅化、黃鐵礦化等熱液蝕變作用強(qiáng)烈，屬于熱液充填交代成礦作用之產(chǎn)物。結(jié)合前人研究和礦區(qū)地質(zhì)[6]，筆者認(rèn)為金井咀金礦床的成因類型為接觸交代-熱液型金礦,成礦模式見圖2。

圖2 金井咀金礦成礦模式圖

3.2 找礦標(biāo)志

在碳酸鹽巖中出現(xiàn)中-中酸性小巖體是尋找金井咀金礦床的最主要的地質(zhì)標(biāo)志。

物探低磁、低阻、高極化率異常吻合較好。并疊加有化探原、次生暈金異常的地區(qū)是尋找含金小巖體重要物化探標(biāo)志。

接觸交代作用明顯，巖體中鈉化強(qiáng)烈，斷裂、裂隙發(fā)育，并疊加有呈細(xì)粒浸染狀或脈狀分布的黃鐵礦、赤鐵礦、黃銅礦、碲鉛礦等礦化和硅化、綠泥石化、絹云母化、高嶺石化等蝕變作用，是研究區(qū)金礦找礦的直接蝕變標(biāo)志。

4 結(jié)論

金井咀金礦的成因類型為接觸交代-熱液型金礦，礦體受地層、構(gòu)造、巖漿巖等多種因素控制。其成礦規(guī)律：

1)構(gòu)造是控制礦體的主導(dǎo)因素。隱伏的北西向斷裂F2是控制金井咀巖體的主要構(gòu)造，接觸帶構(gòu)造是控制礦體的主要構(gòu)造。

2)巖漿巖是成礦作用的前提。金井咀巖體侵入過程中，在高溫作用下與下三疊統(tǒng)大冶組第三巖性段碳酸鹽巖發(fā)生接觸交代，利于成礦物資的充分溢出，形成礦體。巖體中成礦元素Au、Sb、Cu、Ag、Mo、Pb、Zn、Ba等元素的平均含量均高于地殼豐度值。其中Au高于地殼豐度值的15倍，為形成金礦體具備了物質(zhì)基礎(chǔ)。

3)碳酸鹽類圍巖是形成金礦體的重要條件。下三疊統(tǒng)大冶組第三巖性段碳酸鹽巖，巖石富含鈣，泥鈣質(zhì)條帶發(fā)育，化學(xué)性質(zhì)活潑有利于交代，含礦巖漿巖與其接觸交代，形成矽卡巖，與礦化關(guān)系十分密切。

[1] 翟裕生,等.長江中下游地區(qū)鐵銅(金)成礦規(guī)律[M].北京：地質(zhì)出版社,1992.

[2] 湖北省鄂東南地質(zhì)大隊.湖北省大冶市金井咀礦區(qū)金礦地質(zhì)詳查報告[R].2007.

[3] 周濤發(fā),岳書倉. 長江中下游銅、金礦床成礦流體系統(tǒng)的形成條件及機(jī)理[J].北京大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版, 2000，9(5)：697-707.

[4] 趙一鳴,林文蔚，等.中國矽卡巖礦床[M].北京：地質(zhì)出版社,1990.

[5] 趙一鳴,林文蔚,畢承思,等. 中國矽卡巖礦床基本地質(zhì)特征[J].中國地質(zhì)科學(xué)院院報,1986(3)：59-87.

[6] 陸建軍,華仁民,徐兆文,等. 安徽銅陵冬瓜山銅、金礦床兩階段成礦模式[J].高校地質(zhì)學(xué)報, 2003，9(4)：678-690.