湖南龍山金礦床地質-地球化學特征及找礦預測

唐朝暉

湖南省地質礦產勘查開發局，湖南婁底，417000

湖南龍山金礦床地質-地球化學特征及找礦預測

唐朝暉*

湖南省地質礦產勘查開發局，湖南婁底，417000

龍山礦區地處湘中最重要的金屬成礦帶，具有成礦條件優越性、成礦物質多樣性和成礦過程的復雜性特點。通過對礦床地質結構、成礦階段、地球化學特征的分析及礦床原生暈分帶性研究，確定成礦指示元素及分帶序列，對深部找礦預測提供了有效方法，為找礦勘查工作提供了寶貴的經驗。

龍山金礦 地質特征 成礦預測

龍山金銻礦床位于湖南省新邵縣，主要隸屬于新邵縣龍山林場，為一大型構造蝕變巖型金礦床，屬構造蝕變巖型金銻礦床。Au，Sb豐度值大約為22×10-9和26×10-6，2004年被國土資源部列為首批危機礦山接替資源找礦試點之一，湖南省地礦418隊通過3年勘查，對野外工作和部分室內工作進行了初步整理，基本理清了本區地層、構造、巖漿巖等與金成礦的關系，查明了礦區及外圍的金銻礦體主要賦存于震旦系江口組的淺變質碎屑巖中，礦體受背斜部位的斷裂控制，呈脈狀及透鏡狀產出，具有成組分布的特點。本文總結了金礦區的地球化學特征和構造蝕變巖型金礦床的地球化學找礦標志。

1 礦區地質特征

1.1 地層

圖1所示礦區位于華南褶皺帶的湘中凹陷中部，東西向白馬山-龍山構造窿起帶，北東向寧鄉-新寧基底斷裂帶，北西向錫礦山-漣源基底斷裂帶交匯部位。主要為震旦系和古生界（寒武系－二疊系）沉積盆地。盆地基底由主要分布在盆地邊緣及內部次級隆（凸）起上的前泥盆系巨厚變質、淺變質碎屑巖組成，蓋層由晚古生界碳酸鹽巖、碎屑巖系組成。礦區出露地層主要為震旦系，次為寒武系、泥盆系及第四系，寒武系、泥盆系依次分布于震旦系周圍。

1.2 構造

礦體受背斜（含次級背斜）部位的斷裂控制，呈脈狀及透鏡狀產出，具有成組分布的特點，其穹窿呈軸向30～40°，長約15km、寬約11km的呈橢圓形展開，東端有花崗巖脈、煌斑巖脈和石英斑巖脈，核部有鈉長微晶斜長巖脈產出，斷裂發育以NNE-NE向為主，NWW向及NW向次之，很多分布在褶皺軸部及穹窿周邊，其中NWW向組是區內主要含礦構造。共有21條礦脈，根據其產出特征可分為四組，以NWW為主，次為NNE向，均為受斷裂構造控制的破碎帶蝕變巖型金銻礦脈。

構造控礦模型：由于礦區頻繁的巖漿活動，金礦受穹隆核部的放射狀構造嚴格控制，在區域上形成東西方向的穹隆，上隆過程中，使上覆蓋層發生褶曲。同時基底NE、NW方向的大斷裂運輸巖漿熱液中的礦質到形成的小斷裂中沉淀，與大氣降水所形成的流體共同作用，最終形成了礦帶主要的金銻礦床。

圖1 龍山金礦帶地質略圖Fig.1 Geological sketch map of Longshan area

1.3 圍巖蝕變

圍巖蝕變主要沿含礦斷裂破碎帶及其兩側分布，蝕變帶寬5～90m，自礦脈（體）中心往兩側巖石顏色變深、礫石逐漸增多、絲絹光澤逐漸減弱，具有內、中、外三帶的分帶特征。內帶：緊靠礦體，有時本身就是礦體，蝕變主要為黃鐵礦化、毒砂化、絹云母化、硅化，礦化富集處寬可達10m。中帶：分布于內帶外側，為碳酸鹽-絹云母化帶，寬數十厘米至幾米。外帶：分布于礦體上、下盤外側或無礦段兩側，寬幾米至數十米。

蝕變巖中Au的質量分數為1.0×10-9，區域地層中Au的質量分數為7.5×10-9，蝕變巖中Au含量明顯低于未蝕變的圍巖及區域背景值，僅在距礦體數米甚至十幾厘米范圍內Au含量才大幅上升。含礦地層中Au和Sb的含量由近礦至遠礦都呈現U型分布。可推斷龍山金銻礦Au-Sb成礦物質初始來源為深源，經過沉積成巖作用形成礦源層。

1.4 成礦階段

金屬礦物主要為黃鐵礦、黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦、自然金等，脈石礦物有石英、絹云母、綠泥石、方解石等。第一階段:毒砂-自然金成礦期，形成毒砂（黃鐵礦）-自然金-石英-白云石組合，為以Au為主的Au-Sb礦化階段，成礦溫度312～220℃，圍巖蝕變以毒砂化（黃鐵礦）、碳酸鹽化為主，而少絹云母化。第二階段為輝銻礦-毒砂（黃鐵礦）-自然金成礦階段，形成輝銻礦-毒砂（黃鐵礦）-自然金-石英-菱鐵礦組合，為Au-Sb礦化階段，成礦溫度250～170℃，Au，Sb均較多，以銻為主，輝銻礦以塊狀礦石為主，圍巖蝕變有毒砂化、黃鐵礦化、碳酸鹽化及絹云母化，為礦區各組礦脈所共有；第三階段主要形成輝銻礦，成礦溫度200～170℃，形成條帶狀輝銻礦、星散狀輝銻礦，圍巖蝕變以水云母化為主。我們根據其組合特征，把成礦作用分為熱液期和表生期兩大期，礦化期分為早期石英-鐵礦階、金-石英-黃鐵礦階段、石英-碳酸巖階段和氧化風化4個階段。礦物共生組合有：①黃鐵礦和石英組合；②黃鐵、毒砂、石英；③輝銻礦、黃鐵礦、方解石、石英組合。

1.5 成礦流體特征

對礦區測試了25個點表明，礦物中流體包裹體以氣液包裹體為主，另外有微量的純液包裹體和二氧化碳包裹體發育，氣液比在10%～20%之間。氣相成分是水和二氧化碳及少量的氫氣和甲烷。在液相成分中，陰離子主要以硫酸根離子為主同時也含有較多的氟離子和氯離子，成礦流體主要是大氣降水。其流體包裹體氫、氧同位素特征見表1，蝕變過程中的成礦流體為低18O的流體礦物，可以看出大部分樣品在巖漿水與大氣降水之間，其中少部分落入巖漿水區域內，另外一部分則落入變質水區域內。

2 礦區地球化學特征

2.1 水系沉積物化學特征

20世紀90年代初，湖南省地質礦產勘查開發局418對該地區開展了了1︰2.5萬水系沉積物的勘查測量，以w（Au）為10×10-9為異常下限，發現了異常以Au為主，伴生有As異常，面積達23.75km2，異常區各元素異常特征值見表2。

2.2 土壤地球化學特征

對異常區開展了土壤地球化學測量，網度設為200m×10 m，面積10.5km2，采集土壤樣品1000個，我們對Au、Ag、As、Sb、Cu、Pb、Zn、W、Sn、Mo、Bi、Cr、Co 13種元素的含量進行了分析。

以w（Au）為30×10-9為異常下限，劃分了Au-1、Au-2、Au-3、Au-4、Au-5等5個土壤化學異常區，其金異常特征值見表3所示，在有金異常顯示的部位，一般都有規模不同的金量存在。

表1 礦床流體包裹體H，O同位素組成Table 4 Deposit fluid inclusions H，O isotope composition

表2 水系沉積物異常特征值Table 2 Stream sediment abnormal value

表3 礦區土壤地球化學金異常特征值Table 3 Mine soil geochemistry characteristic anomalies value

3 礦床成礦預測

3.1 礦床原生疊加暈模型

金礦床原生疊加暈是金礦形成的多階段脈動疊加成暈的結果，重點突出軸向疊加暈、地球化學參數的變化規律和盲礦預測的疊加暈標志，得出礦體在構造中賦存的有利部位。疊加結構有主要有同位疊加、部分同位疊加，通過大量典型金礦床原生暈綜合軸向分帶序列的概率統計，得出了礦床的分帶序列從上至下是：

礦體前緣暈及上部礦體中部礦體下部及尾暈礦體形成經歷四個階段：①石英-黃鐵礦階段；②金-石英-黃鐵礦階段；③金-石英-多金屬硫化物；④黃鐵礦-碳酸鹽階段。

為了得出地表原生暈組合特征，提取典型地區30個子樣進行多元回歸分析，建立其相關矩陣（表4）。然后對全區巖石化學測量的樣品進行總體聚類分析（圖3），根據其組合特征得出五種元素都和Au呈正相關，與Au成礦最相關的元素As、Cu。

圖3 指示元素相關系數聚類譜系圖Fig.3 Indicator elements related coefficient cluster chart

在礦床（體）特征指示元素中Au、Ag是最重要的指示元素，如果Cu、Pb、Zn出現強異可能形成富礦體，前緣暈指示元素一般是As、Sb、Cu，尾暈特征指示元素一般有Bi、Mo、Co、Ni。

在地球化學異常的基礎上我們根據地區元素軸向分帶序列及其前緣與尾部元素組合，選擇10個分帶評價值指標和化學參數得到原生疊加暈的理想模型（圖4）。

表4 金礦地表原生暈指示元素相關矩陣（n=30）Table 4 Gold primary dizzy indicator elements surface correlation matrix (n = 30)

圖4 龍山金礦床原生疊加暈理想模型圖Fig.4 Longshan gold deposits native superposition dizzy ideal model

3.2 基于GIS的成礦預測

GIS用于成礦預測主要是利用其圖層疊加功能，按一定的邏輯運算法則來計算單元網格內的各控礦因素參與成礦和控礦的權重的加權和，然后生成新的圖層及新的數據關系。

GIS確定地質異常的基本原理：不同地質體其找礦有利度與同一尺度水平的成礦單元在各地質體或各類值區間內出現的概率成正比。按一定的邏輯運算法則來計算單元網格內的各控礦因素參與成礦和控礦的權重的加權和，然后生成新的圖層及新的數據關系。將處于同一空間區域的各類數據圖層在已知成礦規律或成礦模型指導下，通過圖層疊加分析得到信息圖層，然后根據異常程度越高，越有利于成礦的原則，通過GIS空間分析的查詢、檢索功能，將有利于成礦的控礦因素、成礦信息標志檢索出來，對該圖層進行再分類，通過地質異常理論建立礦預測空間模型，進行空間疊加和綜合，確定金礦床的有利構造地段。

步驟如下：①先將礦區的各種數據轉換為所能識別的點文件、線文件和面文件，建立各種拓撲關系，完成數據的采集與建庫工作。然后把不同類型的數據根據其屬性特征可分為若干圖層。在所有的找礦標志中，找出礦產量最大的那些標志，將這些標志按一定原則著色；②將所選出的層進行區對區合并，結果得到許多不同顏色的區，顏色色標反映了各個區有利于成礦的程度；③對所有顏色的色標作統計分析，確定找礦有利地段的級別并劃分界限；④根據劃分界限對不同色標區圈定出各級找礦有利地段；⑤整理各級找礦有利地段，并統計它們的面積?？梢灾庇^的得到成礦高密度地區和成礦有利度較高的地段，顏色越深其成礦有利度越高，二者重疊區域是找礦有利地段。圖5是湖南省地礦418隊做出的該區成礦預測有利度圖，可以直觀的得到成礦高密度地區和成礦有利度較高的地段，圖中重疊區域是找礦有利地段。

4 結語

龍山礦區具有成礦地質背景復雜，成礦條件優越，成礦地質背景統一性，成礦類型多樣性，成礦時代多期性，成礦物質多樣，成礦過程的復雜性。通過對成礦階段、地球化學特征規律進行研究，運用礦床原生疊加暈模型和基于GIS的成礦預測為該區下一步的地質找礦工作指明了方向。

圖5 成礦預測有利度圖Fig.5 Metallogenic prediction favorabledegrees chart

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GEOLOGICAL AND GEOCHEMICAL CHARACTERISTICS OF HUNAN LONGSHAN GOLD DEPOSIT AND RESOURCE FORECAST

Tang Zhaohui
Geology and Mineral Exploration burear of Hunan ，Loudi ，Hunan，417000，China

Hunan Longshan mine is the most important metallogenic belt，with the superiority of mineralization conditions，mineral diversity and complexity of the process of mineralization characteristics. Geological structure of the deposit， mineralization stages， geochemical characteristics were analyzed through the deposit of the original halo zoning study to determine the zoning of ore-forming elements and sequence of instruction，prediction of deep exploration provides an effective method for prospecting exploration work provides a valuable experience.

Longshan gold deposit ，geological characteristic，potentiality forecast

P618.51

A

1006–5296（2012）02–0090–05

唐朝暉（1969～），男，主要研究方向為地質找礦，工程師

2011-10-31；改回日期：2012-03-28