湘東北地區金礦成礦規律及找礦方向探討

吳俊 董國軍 周岳強 羅小安

摘 ?要 ?湘東北地區位于江南造山帶中段，是雪峰-九嶺巨型弧形金成礦帶的重要組成部分。本文在綜合前人研究成果的基礎上，結合本單位多年來在本地區的勘查工作，認為本地區薊縣系坪原組為金的礦源層;近東西向的韌性剪切帶為成礦前構造，北東向長平深大斷裂為導礦構造，北西（西）、近東西向斷裂為容礦構造;北東向次級構造為成礦后構造;燕山期巖漿巖為湘東北金礦的成礦作用提供了部分成礦流體和成礦物質，并提供了能量;本區金礦體向深部延伸穩定，據此，本文認為萬古金礦床和黃金洞金礦床的深部具有較好的找礦前景。

關鍵詞 ?江南造山帶;湘東北;金礦;成礦規律;找礦方向

中圖分類號：P612 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A

Abstract： Northeastern Hunan Province， which is recognized as an important part of the huge arc Xuefeng-Jiuling Au metallogenic belt， is located in the middle segment of the Jiangnan Orogenic Belt. Based on a comprehensive study of the previous work and prospecting in this area over the past years， the Pingyuan Formation of the Jixian System is interpreted as the source bed for gold. The E-trending ductile shear zones are interpreted as pre-ore structures， while the NE-trending Changping Fault is interpreted as passable structure and NW- to WNW- and nearly E-trending structures as host structures. The secondary NE-trending structures are recognized as post-ore structures. Yanshanian granites might have provided part of the ore-forming elements and ore fluids during the ore-forming process， as well as energy. Au orebodies extend stably to the deep crust， showing good prospecting potential for the Dawan and Huangjindong gold deposits.

Keywords： Jiangnan Orogenic Belt; northeastern Hunan Province; gold deposit; metallogenic regularity; prospecting direction

1 ?引言

湘東北地區位于江南造山帶中段，東連江西九嶺隆起，西接雪峰弧形構造帶，是雪峰-九嶺巨型弧形金銻鎢多金屬成礦帶的重要組成部分（圖1）。區內已探明的金資源儲量已超過150噸，鑒于良好的成礦地質背景和金資源潛力，前人在本區進行了大量的研究。然而，本區金礦床的成因仍存在分歧，主要有兩種觀點：一種認為，中元古界地層為礦源層，中生代大規模的流體運移使地層中的金活化、遷移，并富集成礦，即沉積-（變質）改造型[17，14，18，15];另一種認為，成礦元素來源于因中生代以來大規模巖漿侵位而導致的巖漿熱液，部分成礦物質來源于地殼深部或地幔[16]，進而結合中生代區域地質構造演化特點，認為江南造山帶金礦為“陸內活化”型礦床[21]。本文在總結前人研究基礎上，結合本單位在該區多年的勘查工作，對本區金成礦規律和找礦方向進行初步探討。

2 ?區域地質背景及礦產特征

湘東北地區出露的地層有中元古界、中生界白堊系及新生界第四系（圖2）。中元古界由具復理式建造特征的淺海變質火山-碎屑巖和變質粘土巖組成，分布于研究區的東西兩段，形成區內的構造窿起帶，是區域內金礦的主要賦礦圍巖。區內總體構造走向為北東向，構造格架為“二隆三盆”，從北西至南東依次為：汩羅-洞庭凹陷盆地、幕阜山隆起、長沙-平江斷陷盆地、連云山隆起及醴陵拗陷盆地;主要的北東向區域性深大斷裂有：新寧—灰湯深大斷裂、長沙—平江深大斷裂和瀏陽—醴陵—衡東深大斷裂。本區域是湖南省內巖漿活動最強烈、且活動期次最多的地區，包括武陵期、雪峰期、加里東期、燕山期巖漿巖。其中又以燕山期巖體最為發育，主要巖體有望湘、幕阜山、金井、連云山、蕉溪嶺等陸殼改造型花崗巖巖基。

區內礦產資源豐富，目前已發現主要礦產17種，金、銅、鈷為區內的優勢礦種。金礦主要集中在望湘-金井巖體外圍及連云山巖體-黃金洞一帶（圖2）。

3 ?典型金礦床地質特征

本區典型的金礦床為萬古金礦床（超大型）和黃金洞金礦床（大型），兩者分別位于長沙-平江深大斷裂（以下簡稱長平斷裂）的北西側和南東側，并具有以下相似地質特征：賦礦地層主要為薊縣系坪原組淺變質碎屑巖，巖性以砂質板巖和絹云母板巖為主;礦區斷裂構造發育，主要為北東向及北西西向，金礦體主要賦存于北西西向斷裂中，北東向斷裂對礦體也有一定的改造作用;礦區內均無巖漿巖體出露，但在大萬礦區西南10～12 km處有燕山期侵入的金井花崗巖巖基，黃金洞礦區西南10 km處出露有燕山期的連云山花崗巖。

3.1 萬古金礦床

萬古金礦床內共發現含金構造帶40余條，主要礦脈為20、1、2、8、14號脈，共圈出大小金礦體80個。礦體形態、產狀和規模基本上受北西（西）向斷裂破碎帶控制，傾向北東，整體順層，局部切層。礦體多呈脈狀、似層狀或長透鏡體狀沿構造破碎帶充填，其中的石英脈亦呈透鏡狀及細（網）脈狀順構造面分布，前者脈寬一般5-20 cm。石英脈較發育處，往往金品位相對較高，局部可見明金。礦石類型主要為石英脈型和破碎蝕變巖型，次為構造角礫巖型。礦石礦物主要為毒砂和黃鐵礦，還有少量方鉛礦、閃鋅礦、輝銻礦、自然金等。脈石礦物主要為石英和方解石，此外，還有少量的綠泥石、絹云母等。礦區主要蝕變有硅化、黃鐵礦化、毒砂化、絹云母化、退色化、白云石化。金礦化與硅化、黃鐵礦化、毒砂化關系密切，當上述蝕變同時出現時，金也相對富集。

3.2 黃金洞金礦床

黃金洞已發現金礦脈帶20余條，主要礦脈為1、3、202、501號脈，走向長200～3300米，礦脈平行成帶展布，走向東西或北西西， 大多傾向北，少數傾向南（3號脈），傾角25-75°。礦脈嚴格受斷裂控制，主要由含金蝕變破碎板巖、含金構造角礫巖和含金石英脈組成。共發現大小金礦體54個，礦體形態、產狀和規模基本上受斷裂破碎帶控制，多呈脈狀、似層狀或長透鏡體狀沿構造破碎帶充填。主要礦體厚0.87～3.69米，金品位3.62～5.53克/噸，一般礦脈帶規模越大，礦體規模也越大。礦石類型主要為石英脈型和破碎蝕變巖型，還有少量的構造角礫巖型，部分含礦石英脈受應力作用，形成揉皺。礦石礦物主要為毒砂和黃鐵礦，還有少量輝銻礦、白鎢礦、方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦、磁黃鐵礦、自然金等。脈石礦物主要為石英和方解石，其次為綠泥石、絹云母、白云石等。礦區的蝕變類型多樣，主要蝕變類型為硅化，黃鐵礦化，毒砂化。此外還可見少量的絹云母化和綠泥石化。

4 ?成礦物質和成礦流體來源

硫同位素分析結果表明，大萬礦區礦石的硫同位素δ34S值分布于-11.6 ～-8.0‰之間，平均值為-9.6‰;黃金洞礦區礦石的硫同位素 δ34S 值分布于-12.9‰～ -3.4‰之間[21]。坪原組地層的S同位素δ34S值由虧損（-10～ -12‰）和富集（+13～+24‰）兩個端元組成[21]。可見，大萬金礦床和黃金洞金礦床礦石的硫同位素 δ34S 組成與薊縣系坪原組的虧損端元分布范圍接近，但明顯低于七寶山斑巖型銅多金屬礦床和井沖巖漿熱液交代角礫巖型銅多金屬礦床（圖3）。這說明，坪原組地層可能在湘東北金成礦作用中提供了成礦物質。

鉛同位素分析結果[13，1，21]顯示，萬古金礦床的礦石鉛主要落在上地殼的區域，黃金洞金礦床的礦石鉛主要落在造山帶的區域，部分落在上地殼的區域。萬古和黃金洞礦床的礦石鉛同位素組成與斑巖型銅礦（鰲魚山銅礦和七寶山銅礦）和湘東北地區燕山期花崗巖的鉛同位素組成有著明顯的差異（圖4）。這表明，湘東北地區金礦中的鉛主要為地殼來源，可能來自于坪原組地層。

氫氧同位素分析結果[21]顯示，大萬礦區含礦石英脈的δD值分布于-54‰～ -95‰之間，δ18O值分布于2.4‰～12.9‰之間;貧礦石英脈的δD值分布于-92‰～-98‰之間，δ18O分布于1.3‰～2.0‰之間，明顯低于含礦石英脈。黃金洞礦區含金石英脈的δ18O值位于12.46～18.67%之間，δD值位于-57～-61‰之間。在δD-δ18O圖解（圖5）中可看出，大萬金礦床和黃金洞金礦床的成礦流體主要由變質水組成，有部分巖漿水混入。貧礦石英脈較低的氫氧同位素含量表明，成礦晚期可能有大氣降水的混入。

氦-氬同位素分析結果[20]顯示，大萬金礦區含礦石英脈中黃鐵礦的3He/4He值分布于4.9～13.7×10-6（即3.5～9.8 Ra），遠高于地殼的3He/4He值（0.01～0.05 R/Ra），接近地幔惰性氣體的3He/4He值（6～9 R/Ra）;40Ar/36Ar值分布于389～822之間，高于大氣的40Ar/36Ar值（295.5）。這表明，成礦流體中有地幔來源流體的加入。

綜上所述，坪原組地層為湘東北地區金礦床的成礦作用提供了主要成礦物質;區內金礦床的成礦流體主要為變質水和部分巖漿水，兼有地幔來源流體的加入。

5 ?成礦流體特征

湘東北地區金礦床礦石礦物和脈石礦物中的流體包裹體主要為氣液兩相的包裹體，其次為純液相包裹體和富CO2的以氣相為主的包裹體[20]。以往流體包裹體研究表明，湘東北地區金礦床成礦流體的Eh分布于-0.47～-0.62V之間，pH值為5.13～7.4，鹽度為3.55～12.61wt % NaClequiv，成礦流體主要由H2O+CO2 +Na++K++Ca2+ ± Cl- ± CO ± CH4 ± HCO3-± SO42- ±N2 ±H2組成，流體包裹體均一溫度分布于200～300℃和150 ～180 ℃兩個區間[11，8，14，15，20，6，1]。因此，湘東北金礦的成礦流體為還原型、弱酸性到中性，中低溫、中低鹽度的流體。

在氧化環境中，金可能以Au+或Au3+兩種形式進入溶液中。Au+性質與Ag+類似，Au3+性質與As3+和Sb3+類似。大萬金礦區絕大部分硫化物中的Ag/Au值小于0.5，黃金洞金礦絕大部分硫化物中的Ag/Au值小于1。且毒砂和輝銻礦均為大萬金礦床和黃金洞金礦床的載金礦物。這表明，在湘東北金成礦作用中，金主要以AuCl4-絡合物的形式進行運移，而不是Au（S2O3）23-或Au（HS）2-的形式。

6 ?成礦時代

自20世紀80年代起，前人先后對湘東北地區金礦床的成礦時代進行了多方法定年（表1）。其中，Mao et al. （2002）得到了>600 Ma的Rb-Sr、K-Ar和鉛模式年齡范圍，參考價值較低。羅獻林等（1988）在黃金洞礦區進行了礦石鉛同位素測定，但由于樣品數量極少（僅4個黃鐵礦），且礦石鉛模式年齡本身的可靠性不高，此次獲得的年齡514～530Ma參考價值有限。胡瑞英等（1995）運用裂變徑跡法對湘東北平江、瀏陽等地含金石英脈中的石英進行了年齡測定，得到了100～160Ma的年齡，但所測試的石英中含鈾量極低，且分布不均勻，對年齡的準確性產生一定的影響。流體包裹體Rb-Sr等時線法要求被研究的樣品同時形成，且他們的初始Sr同位素達到了完全的均一化。但由于復雜的流體活動，礦區內常常有各種不同期次不同成因的流體包裹體存在。也正因為如此，運用流體包裹體Rb-Sr等時線法得到的湘東北金礦床的成礦年齡變化范圍極大。黃金洞金礦區得到的Rb-Sr等時線年齡有152 Ma和462 Ma[2，3]，大萬金礦區得到的Rb-Sr等時線年齡有70 Ma和425 Ma[15，4，3]。

在大巖地區五星水庫金鈷多金屬礦化點，礦化破碎帶切穿了連云山巖體，而白云母硅質巖又切穿了礦化破碎帶，因此金礦化的年齡應位于連云山巖體的成巖年齡和白云母硅質巖的形成年齡之間。Deng et. al （2017）測得連云山巖體的鋯石U-Pb年齡為142±2 Ma，白云母硅質巖的云母Ar-Ar年齡為130 Ma。又由于五星水庫礦化點和大萬、黃金洞金礦床均為與深大斷裂和巖體有關的金礦床，并且有著相似的礦物組合，Deng et. al （2017）認為五星水庫的金礦化與大萬和黃金洞金礦為同一期成礦事件，成礦年齡為130～142 Ma。

因此，我們推測湘東北地區金礦床的成礦時代應位于130～142 Ma之間。

7 ?討論

7.1 地層與金成礦的關系

薊縣系坪原組為大萬金礦床和黃金洞金礦床的賦礦地層。硫和鉛同位素分析結果（見第四部分）表明，薊縣系坪原組地層為湘東北的金成礦作用提供了主要成礦物質。金豐度分析結果[15]也表明，薊縣系坪原組具有較高的成礦元素豐度。

因此，薊縣系坪原組為湘東北金礦床的礦源層，是湘東北地區金礦進行找礦預測的必要要素。

7.2 構造與金成礦的關系

華南在加里東-印支期形成了一系列近東西向的斷裂和韌性剪切帶，湘東北地區在此時對應地形成三條近東西向的韌性剪切帶（見圖2），為成礦前構造。

湘東北地區金礦主要產于北西（西）、近東西向斷裂破碎帶內，該組斷裂可能在加里東期-印支期初具模型，燕山期重新活動[21]，經歷先壓后張，形成含構造角礫巖的脆性容礦構造。湘東北地區的金礦都產出于長平深大斷裂的附近，而氦-氬同位素分析結果表明，成礦流體中有地幔來源組分的加入。因此，長平深大斷裂可能為導礦構造，是深部幔源流體運移的通道。

北東向次級構造則切穿礦體，為成礦后構造。

7.3 巖漿巖與金成礦的關系

氫-氧同位素分析結果表明，成礦流體有巖漿水的參與。盡管在大萬和黃金洞金礦區內均未發現巖漿巖，但在礦區外圍思村-社港一帶呈現出較大的航磁正異常和穩定的低重力場，這表明深部有隱伏巖體存在。而金的成礦時代（130～142 Ma）也略晚于連云山巖體的成巖年齡142±2 Ma。因此，巖漿巖可能為金成礦作用提供了部分成礦流體、成礦物質和能量。

7.4 礦體深、邊部延伸情況

通過提取萬古金礦床142個鉆孔數據，構建了礦區三維礦體模型（圖6），可以看出，金礦體沿走向、傾向延伸均較穩定，且礦體具有向北東方向側伏的規律。同時，繪制了樣品品位-深度關系圖（圖7），也顯示金品位往深部較穩定，并沒有隨著深度呈現下降趨勢。因此，萬古金礦床深、邊部仍有較好的找礦前景。這一結論與我們最近在江東金礦深部通過鉆孔驗證在1200米深部控制到了礦體相一致。

8 ?結論與找礦方向建議

1、薊縣系坪原組為湘東北地區金礦床的主要礦源層，為金成礦提供了主要物質來源;

2、湘東北地區三條近東西向的韌性剪切帶為成礦前構造;北東向長平深大斷裂為導礦構造;北西（西）、近東西向斷裂為容礦構造;北東向次級構造為成礦后構造。

3、湘東北地區燕山期巖漿巖可能為金成礦作用提供了部分成礦流體、成礦物質和能量。

4、湘東北地區金礦礦體向深部和邊部延伸穩定，礦區深、邊部有較好的找礦前景，建議今后該區金礦的找礦方向包括：

（1）萬古礦區和黃金洞礦區的深部及外圍地區，特別是兩礦區深部找礦潛力巨大，初步預測2000米以淺金資源潛力可達500噸;

（2）湘東北長平深大斷裂帶兩側，同時發育薊縣系坪原組、北西（西）或近東西向斷裂和（隱伏）巖體的地區。

參考文獻/References

[1]鄧會娟， 夏浩東， 息朝莊， 崔銀亮. 2013. 湖南平江童源-和尚坡金礦區成礦流體地球化學特征[J]. 礦物學報， 33（5）： 691-697.

[2]董國軍， 許德如， 王力， 陳廣浩， 賀轉利， 符鞏固， 吳俊， 王智琳. 2008. 湘東地區金礦床礦化年齡的測定及含礦流體來源的示蹤---兼論礦床成因類型[J]. 大地構造與成礦， 32（4）： 597-611.

[3]韓鳳彬， 常亮， 蔡明海. 2010. 湘東北地區金礦成礦時代研究[J]. 礦床地質， 29： 563-571.

[4]賀轉利. 2009. 江南造山帶湖南段金多金屬成礦動力學特征及成礦模式[D]. 中國科學院研究生院（廣州地球化學研究所）.

[5]胡瑞英， 程景平， 郭士倫， 郝秀紅. 1995. 裂變徑跡法在金礦研究中的應用[J]. 地球化學， 24（2）： 188-192.

[6]李杰， 陳必河， 安江華， 譚仕敏， 張孝國， 姚宇軍. 2011. 湖南黃金洞金礦成礦流體包裹體特征[J]. 華南地質與礦產， 27（2）： 163-168.

[7]劉亮明， 彭省臨， 吳延之. 1999. 湘東北地區脈型金礦床的活化轉移[J]. 中南工業大學學報（自然科學版）， （1）： 4-7.

[8]劉蔭椿. 1989. 黃金洞金礦床地球化學特征[J]. 地質與勘探， （11）.

[9]劉英俊， 季峻峰. 1994. 低溫含金輝銻礦的某些特征[J]. 礦物學報， 14（1）：68-73 .

[10]羅獻林， 易詩軍， 梁金城. 1984. 論湘西沃溪金銻礦床的成因[J]. 地質與勘探， 20（3）： 1-10.

[11]羅獻林. 1988. 論湖南黃金洞金礦床的成因及成礦模式[J]. 桂林冶金地質學院學報， （8）.

[12]羅獻林. 1990. 論湖南前寒武系金礦床的成礦物質來源[J]. 桂林冶金地質學院學報， （1）.

[13]羅獻林. 1989. 論湖南前寒武系金礦床的形成時代[J]. 桂林冶金地質學院學報， 9（1）： 25- 34.

[14]馬東升， 劉英俊. 1991. 江南金成礦帶層控金礦的地球化學特征和成因研究[J]. 中國科學：B輯. 424-433.

[15]毛景文， 李紅艷. 1997. 江南古陸某些金礦床成因討論[J]. 地球化學. 71-81.

[16]許德如， 董國軍， 鄧騰， 寧鈞陶， 王智琳， 鄒鳳輝. 2015. 湘東北地區大規模金成礦作用及地球動力學背景[J]. 礦物學報.

[17]葉傳慶， 戴文劍， 劉蔭椿， 韓秀軍. 1988. 試論黃金洞金礦床成因及找礦意議[J]. 黃金地質科技， 02：24-36.

[18]張乾， 曹裕波， 張寶貴， 潘家永. 1992. 湖南黃金洞金礦床的稀土與微量元素地球化學——礦石成因證據[J]. 地質與勘探， 28（11）： 12-17.

[19]Deng T， Xu DR， Chi GX， Wang ZL， Jiao QQ， Ning JT， Dong GJ， Zou FH. 2017. Geology， geochronology， geochemistry and ore genesis of the Wangu gold deposit in northeastern Hunan Province， Jiangnan Orogen， South China. Ore Geology Review， 88：619-637.

[20]Mao JW， Kerrich R， Li HY， Li YH. 2002. High 3He/4He ratios in the Wangu gold depoit， Hunan province， China： implications for mantle fluids along the Tanlu deep fault zone. Geochem. J. 36， 197–208.

[21]Xu DR， Deng T， Chi GX， Wang ZL， Zou FH， Zhang JL， Zou SH. 2017. Gold mineralization in the Jiangnan Orogenic Belt of South China： Geological， geochemical and geochronological characteristics， ore deposit-type and geodynamic setting. Ore Geology Review， 88：565-618.