湘西南大葉塘金礦床地質特征及礦床成因研究

陳德穩 詹勇 馬林霄 譚康雨 李慶哲

摘 要：大葉塘金礦床發育于晚元古界五強溪組的一套淺變質巖系內;肖家田背斜及北東向大葉塘-坡腳斷裂帶為區內控礦構造;礦體呈石英脈形式充填于斷裂帶的節理及裂隙中;圍巖蝕變主要有硅化、絹云母化、綠泥石化、黃鐵礦化等;成礦物質來源為賦礦地層，成礦元素具有Au-As-Sb-W組合特征。金在成礦流體中主要以Au（HS）2-、AuH3SiO4的形式存在并且進行遷移，在斷裂作用下，金在溫度、壓力等條件發生改變時沉淀。大葉塘金礦床為一淺層中低溫沉積-改造型金礦床。

關鍵詞：金礦床;地質特征;大葉塘

中圖分類號：P618.51 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）17-0074-07

Abstract： The Dayetang gold deposit is proterozoic Wuqiangxi Group low-grade metamorphiosed volcanic-sedimentary rocks， the directly controlled by the Xiaojiatian anticline and NE-trending Dayetang-Pojiao fault structure. The ore body developed in the fracture of the fault in the form of gold-bearing quartz veins， the mineralization is separated into four stages： the fist stage， quartz-pyrite stage， the ore-forming element is from source bed， the metallogenic element have the Au-Ag-Sb-W assemblage characteristics. Gold metals were mainly migrated as bisulfide complexing such as Au（HS）2-， AuH3SiO4， under the fuction of fault structure， deposited when the temperature and pressure changed. The Dayetang gold deposit should be a shallow middle-low temperature sedimentation-reworking gold deposit.

Keywords： gold deposit;geologic features;Dayetang

大葉塘金礦床位于湘西懷化地區，揚子地臺東南緣江南古陸西南偏北部位的湘西南金礦集中區內，為雪峰山北東向構造成礦帶的一部分，也是我國華南地區著名的湘西鎢-銻-金成礦帶重要延伸部分[1]。據不完全統計，該成礦帶分布有金礦床（點）319處，其中，大型金礦床5處、中型5處、小型63處。按空間分布，大致可劃分為3個金礦集中區：湘東北（以黃金洞為代表）、湘西（以沃溪為代表）和湘西南（以漠濱為代表）。

目前，該地區相繼發現了一大批新的金礦床（點），如平茶、暫板、肖家、淘金沖、鏟子坪等（見圖1）。成礦元素組合類型多為單金，但也有不少金-銻和金-銻-鎢組合的礦床，賦礦地層主要為晚元古界板溪群的一套淺變質巖系。區域地球物理和地球化學特征表明該區有很好的成礦遠景[2]。

1 礦區地質特征

礦區出露地層主要為晚元古界板溪群五強溪組第一段，為一套含大量火山物質的沉積-火山碎屑巖建造，巖性為灰黑-灰綠色中厚層條帶狀凝灰質板巖、沉凝灰巖、條帶狀長石石英砂巖、條帶狀絹云母板巖、條帶狀粉砂質板巖等，是本區出露最老的地層，也是主要賦礦地層。礦區構造發育，總體處于肖家田背斜核部偏南東翼，背斜軸向呈北東向，核部產狀平緩，傾角15°～20°，北西翼為區域性彭家坳-翁秀溪斷層（F2），為一高角度壓扭性斷層，走向北東50°～60°，傾向140°～150°，傾角50°～80°;南東側有北東向大葉塘-坡腳斷層（F1），為一高角度壓扭性斷層，走向50°～60°，傾向140°～150°，傾角45°～80°，為區域性壓扭性斷層，該斷層控制大葉塘金礦床礦體的產出。南東側發育北東向、北西向及近南北向斷層若干（F3、F4、F5、F6等），均為高角度壓扭性斷層及其次級平行、羽狀斷裂，斷裂破碎帶寬3～25 m，帶中為不同巖性的角礫及巖屑、巖粉等，部分具有擠壓片理化及硅化特征，與成礦關系不大。礦區內未見有巖漿巖出露，僅在礦區北部東岳司處有少量基性脈巖出露，但板巖中含有較多的火山凝灰質成分，表明當時沉積環境火山活動頻繁，為金礦床形成提供了動力來源。

2 礦床地質特征

礦區內礦體由密集的含金石英細脈帶組成。目前只發現一條大的含金石英細脈帶，沿北西西向次級剪切裂隙構造帶密集充填于元古界板溪群五強溪組第一段條帶狀砂質板巖、條帶狀絹云母板巖和凝灰質條帶狀板巖中（見圖2）。

注：1表示第四系;2表示五強溪組第一段;3表示五強溪組第二段;4表示礦體位置及編號;5表示實測斷層;6表示推測斷層延伸;7表示勘探線及編號。

2.1 礦體地質特征

I號含金脈體走向280°～300°，傾向190°～210°，傾角82°～89°（見圖3）。石英單脈寬0.1～30 mm，多數在0.5～1 mm，間距一般幾厘米至幾十厘米?？蛇_每米含10～20條石英脈，最多達38條。礦體通過工程控制長200m、傾向控制最大垂深450m，產狀受剪切帶主剪切面控制，總體走向北西-南東，傾向南西，礦體傾角普遍較陡82°～89°，總體礦體連續，礦體形態為石英細脈狀，礦體整體膨脹狹縮不明顯，局部有分枝復合現象。

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注：1表示板溪群五強溪組第一段;2表示鉆孔編號及孔深;3表示穿脈坑道位置及編號;4表示鉆孔位置;5表示礦體及編號。

2.2 礦石質量特征

礦石中主要金屬硫化物為黃鐵礦、毒砂，少量黃銅礦、黝銅礦、閃鋅礦、方鉛礦和白鐵礦等，偶見磁黃鐵礦，金屬氧化物為少量的磁鐵礦、鈦鐵礦、褐鐵礦等。脈石礦物主要為石英，次為絹云母、綠泥石、長石，少量的方解石、白云石等碳酸鹽礦物及石墨、鋯石、高嶺土等。礦石礦物相對含量見表1。

2.3 圍巖蝕變特征

近礦體出現的圍巖蝕變主要為硅化、絹云母化、綠泥石化、黃鐵礦化、毒砂化和黃銅礦化等類型。其中，硅化、黃鐵礦化是礦床最普遍、最強烈的蝕變，黃鐵礦化、毒砂化呈星散狀、浸染狀或以細粒集合體形式產出，在局部地段的鉆孔巖芯標本中也可見團塊狀黃鐵礦或毒砂等。金礦化的強度和規模與蝕變強弱密切相關。絹云母化對金礦化作用微弱，但絹云母化是金礦化的重要標志，在一定程度上，絹云母化的邊界就是金礦化的邊界。

2.4 礦石類型與組構

依據鏡下物質組成查定及多元素等化學分析結果，該礦石中主要金屬硫化物組成為黃鐵礦、毒砂，少量黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦等，硫化物合計含量為2.17%，金屬氧化物為鈦鐵礦、磁鐵礦、板鈦礦、褐鐵礦等，但含量很少，礦石中含有機碳0.26%。金礦物組成為自然金，金為唯一目的礦物，礦石工藝類型為少硫化物石英細脈帶型含金礦石（見圖4）。

2.5 主要金屬礦物的嵌布特征及賦存狀態

黃鐵礦：為礦石中主要金屬硫化物，占礦石礦物相對含量的1.53%。礦石中黃鐵礦多呈中-粗粒自形、半自形及他形結構，并與其他金屬礦物嵌布關系密切，嵌布粒度比較粗大，以大于0.074mm為主，其中，大于0.3mm的占43.91%。

毒砂：是礦石中較為常見的金屬硫化物，占礦石礦物相對含量的0.59%，毒砂嵌布粒度以大于0.074mm為主，多呈中-粗粒半自形結構，毒砂在礦石中與其他金屬礦物嵌布關系不密切，多呈獨立狀態產出，少量與黃鐵礦連晶嵌布。

黃銅礦：為礦石中含量較少、鏡下比較少見的金屬硫化物，占礦石礦物相對含量的0.02%，在礦石中嵌布粒度比較細，以小于0.053mm為主，多呈形晶粒狀結構分布，主要嵌布于脈石中，少量呈填隙結構分布于毒砂粒間，也見有黃銅礦沿毒砂顆粒邊部嵌布。

石英：是礦石中的主要脈石礦物，占礦石礦物相對含量的52.87%，多呈粒狀或致密塊狀及細脈狀分布。經鏡下檢測，石英細脈中的主要金屬礦物為黃鐵礦、毒砂和黃銅礦，多呈星散狀浸染于該細脈中，少量沿石英細脈中的微裂隙充填交代。

從表2可以看出，黃鐵礦嵌布粒度較粗，以大于0.074mm為主，占70.47%，其中，大于0.3mm占43.91%。毒砂粒度也比較粗大，大于0.074mm的占72.48%，其中，大于0.3mm的占39.87%，黃銅礦嵌布粒度以0.01～0.074mm為主，占76.90%。

對礦石中幾種主要金屬硫化物嵌布粒度進行了測量統計，結果見表2，并得出主要金屬硫化物嵌布粒度含量直方圖（見圖5）。

3 成礦地球化學特征

3.1 流體包裹體特征

本次樣品采集主要為石英脈帶中的石英，共計采樣11件。根據包裹體研究礦區石英脈中石英可分早晚兩期;早期石英常伴生方解石及白云石，多因遭受蝕變而透明度差;晚期石英未蝕變而新鮮透明。

早期石英中包裹體密集成群成帶或均勻分布，以呈透明無色-灰色的氣液兩相包裹體和呈透明無色的液相包裹體為主，呈深灰色的氣體包裹體極少;晚期石英（為早期石英的加大）較新鮮透亮，僅見少量成帶分布的包裹體，以呈透明無色-灰色的氣液兩相包裹體和呈透明無色的液相包裹體為主。氣液比5%～15%，最大可達20%。氣液比與成礦溫度呈正相關關系，溫度值200℃以下，氣液比5%～10%，溫度值200～250℃，氣液比10%～15%，溫度值250℃以上，氣液比15%～20%。11個樣品中均未見含子晶的三相包裹體。

上述包裹體長軸直徑多數小于4 μm，少量包裹體大小界于（5×6）μm～（7×8）μm。包裹體形態各異，有橢圓狀、渾圓狀、水滴狀、多邊形、長條狀以及各種不規則形狀等。

從圖6可以看出，礦區石英脈形成的均一溫度界于100～260℃，以120～230℃較為集中，以160～200℃最為集中，表明大葉塘金礦的成礦溫度介于中低溫區間。

從圖7可以看出，成礦溶液鹽度變化范圍很寬，為0.18～18.10wt% NaCI ，以1.73～14.63wt%NaCI居多，顯然說明成礦熱液來源比較復雜。

3.2 硫同位素特征

礦石中黃鐵礦和毒砂兩種礦物的11個硫同位素數據（見表3）。由表3可知，大葉塘金礦床礦石中黃鐵礦的δ34S變化于-0.15‰～6.59‰，極差為6.74‰，平均值為1.87‰;礦石中毒砂的δ34S變化于-5.50‰～-1.10‰，極差為6.60‰，平均值為-1.80‰。

從直方圖（見圖8）上可以看出，該礦床的δ34S值分布集中在-1.00‰～1.99‰，基本位于大陸地表水的-10‰～27‰，但沒有明顯的單峰式效應，變化范圍大于10‰，基本以大氣降水及地表水為主，有少量海水硫及生物硫混入，所以該礦床硫源為混合硫。毒砂的δ34S值低于黃鐵礦的δ34S值，推測原因為毒砂的形成時期晚于黃鐵礦，主要為成礦的中晚期階段。

3.3 氫氧同位素特征

本次共測試和收集了來自礦石石英包裹體中的氫、氧同位素數據8個，見表4。

成礦流體的δDSMOW是利用石英中的原生包裹體直接測得的，原生包裹體測得的δDSMOW能代表當時成礦溶液的δDSMOW。從表4中可以看出，該礦床中石英流體包裹體的δDSMOW位于-86‰～-44‰，極差為42‰，平均值為-67.25‰。含礦石英的δ18OSMOW（‰）為16.47‰～20.65‰，極差為4.18‰，平均值為18.76‰。

成礦流體的δ18OSMOW是用石英的δ18OSMOW值計算得到的，計算依據為根據石英—水氧同位素交換反應平衡方程：1 000lnαQ-W=3.57×108T-2-2.71。

從Taylor的δDSMOW—δ18OSMOW圖解（見圖9）上看，礦化早期投影點落于變質水區域，中期和晚期投影點則大部分都落于大氣降水范圍，因此，有理由認為早期成礦流體源于變質水，中期和晚期不斷有大氣降水加入，并占主導。大葉塘金礦床成礦溶液氫氧同位素組成特點與某些沉積盆地中的建造水或同生水相似，這種建造水源于當地的雨水，并與圍巖發生過不同程度的同位素交換。

大葉塘金礦成礦溶液δDSMOW值變化達42‰，顯示溶液明顯具有混合成因特點，δ18OSMOW值從礦化早期到晚期隨溫度降低而有規律減小，也顯示出晚期大氣降水作用加強。成礦溶液氧同位素組成變化為4.18‰，顯示不是由簡單的冷卻歷史所致，而與大氣降水在較大溫度范圍內與各種圍巖發生不同程度的氧同位素交換或兩種與圍巖交換程度不同的大氣降水混合有關。

4 礦床成因

4.1 物質來源

根據大葉塘金礦的成礦地質條件，大葉塘金礦的含礦地層為新元古界板溪群五強溪組第一巖性段。對于湘西五強溪組以及整個元古宙地層地質地球化學特征研究表明，作為Au—Sb—W元素組合的綜合性含礦建造，無論在冷家溪群，還是板溪群地層中，金等成礦元素背景含量均明顯高于上部大陸地殼平均值，產生了較為強烈的同生富集，其中，有相當數量的金是以具化學活性的吸附形式賦存在巖石中[3]。

4.2 成礦環境

①包裹體測溫表明大葉塘金礦成礦溫度為120～230 ℃，成礦深度為1 200～2 500 m，成礦流體鹽度變化范圍大，表明熱液來源于火山裂谷盆地的自生流體。②包裹體成分測定表明，成礦流體中氣體組分含量低，液體組分屬于Ca-Na-S-Cl體系，與淺部地下水（大氣降水）及河水特征相類似。③硫同位素研究表明，成礦熱液主要來自于五強溪組凝灰巖，有海水硫和極少量生物硫的混入。④成礦流體的PH值介于6.74～7.25，氧化還原電位EH值介于-0.185 2～-0.345 3，表明成礦流體是一種中性弱還原性流體。

4.3 成礦時代

大葉塘金礦的成礦時代可以根據該區成礦地質條件和礦床地質特征，結合區域地質事件演化序列，類比鄰區同類金礦加以確定。大葉塘金礦與鄰近的于家灣、淘金沖及肖家金礦有著相似的成礦地質條件和礦床地質特征，金礦賦存于新元古界板溪群五強溪組第一段沉凝灰巖及凝灰質板巖中，含礦主巖變質輕微，變形不強，這些金礦的產出狀態與富集均受制于北東向的于家灣-陽灣區域性斷裂，除礦區北部的輝綠脈巖外，無較大巖漿巖體出露，礦化類型都屬于少硫化物石英細脈型。結合大葉塘金礦所處大地構造和區域構造位置、成礦地質條件、礦床地質特征和中低溫淺部成礦等特征認為，該礦金礦成礦時代應在距今約400Ma的加里東末期。

4.4 成因機制

大葉塘金礦的成礦經歷了漫長的地質過程。金礦成礦過程起始于距今8億年的新元古代中期，地幔柱作用導致了Rodinia超大陸解體，華南地區裂解成揚子板塊與華夏板塊，其間被北東向南華裂谷分割。南華裂谷北延至浙江上海，向南延至粵西、廣西、滇東南及黔西南，長數千公里，寬幾百至上千公里，大葉塘金礦位于南華裂谷中部偏西北側。

新元古代中期，南華裂谷中部湖南益陽和會同及廣西北部四堡一帶爆發了多期雙模式海底火山活動。據汪正江等人的研究，貴州銅仁一帶新元古代晶屑凝灰巖中鋯石多為粒狀和短柱狀，顆粒細小，直徑30～50μm，部分達100μm，晶體表面清潔色鮮，陰極發光影像顯示大部分鋯石具有明顯的巖漿成因韻律環帶。在湖南會同一帶沉積了厚達4 500m以上的酸性火山碎屑巖-正常沉積巖系，其中，流紋質凝灰巖已有金的初步富集，從而構成了湘西南金礦的初始礦源層。

進入早古生代，南華裂谷逐漸封閉，中段的湘西南地區進入長期隆升過程。志留紀末期，該區受到來自于東南部南嶺造山作用的主導擠壓應力影響，新元古界火山-沉積巖系遭受區域性極低級變質和輕微變形作用，形成軸向北東向褶皺，后期由地殼隆升導致的區域性伸展拆離形成北東向高角度正斷層及層間拆離斷層，派生剪切作用形成北西西向剪節理系。區域性動力熱流變形變質生成的盆地流體從初始礦源層中萃取金等有用物質形成含礦熱液，含礦熱液沿北東向正斷層及北西西向剪節理系活動，隨著流體溫度壓力下降及巖石屏蔽，含礦熱液在與圍巖發生輕微交代蝕變后，以充填的方式形成含金石英細脈，熱液同時交代圍巖形成蝕變凝灰巖型金礦石[4-17]。大葉塘金礦為加里東末期南華裂谷隆升階段低溫動力熱流變質熱液充填（交代）成因的石英細脈型金礦床。

5 結論

①大葉塘金礦床發育在晚元古界五強溪組的一套淺變質巖系內;肖家田背斜及北東向大葉塘-坡腳斷裂帶為區內控礦構造;礦體呈石英脈形式充填于斷裂帶的節理及裂隙中;圍巖蝕變主要有硅化、絹云母化、綠泥石化、黃鐵礦化等。

②大葉塘金礦床成礦物質來源為賦礦地層，成礦元素具有Au-As-Sb-W組合特征。硫同位素特征表明成礦物質中硫的來源為以幔源為主，氫、氧同位素特征顯示成礦流體以經過構造作用改造的大氣降水為主;流體包裹體數據顯示成礦溫度為中低溫（160～200℃），成礦流體鹽度為1.73～14.63wt%，成礦壓力范圍為7.61～32.57MPa，成礦深度為0.76～3.26km。成礦流體的PH值介于6.74～7.25，EH值為-0.185 2～-0.345 3，為相對還原環境。金在成礦流體中主要以Au（HS）2-、AuH3SiO4的形式存在并進行遷移，在斷裂作用下，金在溫度、壓力等條件發生改變時沉淀。大葉塘金礦床為一淺成中低溫沉積-改造型金礦床。

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