湖北崇陽小水金礦地質特征及控礦地質因素

尹 近, 陸宇鵬, 張文勝, 石德強, 鐘 溫, 陽 蓉

(1. 湖北省地質局第四地質大隊， 湖北咸寧437100；2. 咸寧市自然資源和規劃局， 湖北咸寧437100)

0 引 言

小水金礦位于湖北崇陽西南32 km的石坳村一帶，隸屬崇陽桂口鄉管轄。該礦床于1979年發現，隨后在1987—1989年間經普查、詳查(張學榮等，1988；楊神英等，1989)提交了小型金礦1處?？偨Y該礦床地質特征，探討礦床成因，為該區域金礦找礦工作提供參考。

1 區域地質背景

研究區大地構造位于江南地臺北緣與下揚子臺褶帶南緣的過渡部位，成礦區域屬于雪峰弧形隆起東北緣，方山背斜的南翼。中元古界冷家溪群出露于區域西北部，為一套淺海相火山沉積淺變質巖系，構成該區的基底；研究區東南部分布南華系—下三疊統組成的蓋層，為一套以淺海相碳酸鹽巖、碎屑巖、泥頁巖為主的沉積建造；東部為新生代斷陷盆地堆積的砂礫巖，不整合覆蓋于蓋層之上(圖1)；燕山晚期的幕阜山花崗巖體位于區域南部，巖性以黑云母二長花崗巖為主。

區域構造具多期性，晉寧—喜山期均有活動，以造山褶皺為主，并伴隨較多斷裂產出。因受雪峰運動的影響，冷家溪群褶皺、斷裂的方向均為北西向，其中主要構造為藥姑山倒轉向斜。南華系—下三疊統經加里東期和印支期構造活動和改造，產生以東西向為主的構造格架，主要為長條狀方山傾伏背斜，并伴隨一系列斷裂。燕山期主要表現為南北向力偶作用的持續加強，褶皺、斷裂復合改造東西向構造帶，形成北北東向復合隆起帶。至燕山晚期，北北東向斷裂成群出現，同時伴有大規?；◢弾r侵入和中-新生代上白堊統—新近系斷陷盆地沉積。區內礦產以小型金、釩、銻礦為主。

2 研究區地質特征

2.1 地層

研究區出露地層由老至新為南華系蓮沱組、南沱組，下震旦統陡山沱組、老堡組(圖2)。

圖2 小水金礦區地質簡圖(據楊神英等，1989修改)1-蓮沱組第二段；2-蓮沱組第三段；3-南沱組；4-陡山沱組第一段；5-陡山沱組第二段；6-陡山沱組第三段；7-陡山沱組第四段；8-老堡組第一段；9-老堡組第二段；10-老堡組第三段；11-老堡組第四段；12-礦體；13-斷裂；14-層間破碎帶；15-煌斑巖脈；16-地質界線；17-勘探線及編號Fig. 2 Geological sketch of the Xiaoshui gold deposit(modified from Yang et al., 1989)

2.1.1 下南華統蓮沱組(Nh1l) 第二段(Nh1l2)為淺灰色-綠色中厚層狀中粒、中粗粒長石石英砂巖，厚14～20 m；第三段(Nh1l3)為薄-中層狀泥質粉砂巖，分布于研究區北部和西部，厚77 m。

2.1.2 上南華統南沱組(Nh2n) 下部為灰黑色冰磧砂礫巖，上部為灰白色冰磧含礫砂泥巖。該層與上覆陡山沱組呈平行不整合接觸，厚0.8～4.0 m。

2.1.3 下震旦統陡山沱組(Z1d) 從南往北連續分布，總厚度為39～63 m，分為4段：第一段(Z1d1)：以白云巖為主，下部為厚層狀白云巖，底部發育層間破碎帶，上部為薄層狀條帶狀白云巖；第二段(Z1d2)：以炭質頁巖為主，下部為白云巖夾頁巖，上部為炭質頁巖；第三段(Z1d3)：以硅質巖為主，下部為頁巖，中部為硅質巖，上部為硅質頁巖夾白云質頁巖；第四段(Z1d4)：以白云巖、灰巖為主，有白云質頁巖、白云質灰巖、黑色頁巖等巖性。

2.1.4 下震旦統老堡組(Z1l) 分4個巖性段，分布在礦段東南部，與下伏陡山沱組呈整合接觸，厚175～320 m。第一段(Z1l1)：巖性主要為泥質灰巖、泥質白云巖、白云質灰巖、白云質頁巖；第二段(Z1l2)：底部為硅質巖，上部為黑色薄層條紋狀硅質巖；第三段(Z1l3)：炭質粉砂巖夾炭質頁巖；第四段(Z1l4)：灰黑色薄-中厚層狀硅質巖。

2.2 構造

2.2.1 褶皺 研究區位于方山背斜南東翼，該背斜生成于加里東期，核部地層為冷家溪群淺變質巖，翼部由南華系、震旦系、寒武系等組成，軸向呈北東東70°，向東傾伏，傾角7°～13°，呈 “7”字形展布。北翼巖層陡，緊密平直，傾向170°～180°，傾角60°～80°；南東翼地層較緩，傾向130°～160°，傾角23°～40°，呈波狀起伏，層間破碎帶發育。

2.2.2 斷裂 主要有南北向和北西向2組。① 近南北向斷裂有2條，即F1和F2，斷裂斜切蓮沱—老堡組。F1規模較大，長度>400 m，斷裂破碎帶寬13 m，傾向270°～290°，傾角60°～82°，斷面平直，斷裂帶內的巖石破碎，揉皺發育，片理化現象明顯，屬逆斷層。斷裂使區內地層發生平移，平面上位移達20～70 m，垂直斷距達40 m。② 北西向斷裂出露3條，即F3、F4、F5，分布在研究區西部，平行排列，斜切蓮沱組第三巖性段和南沱組，長30～180 m，出露寬0.3～1.5 m，走向325°～340°，傾向南西，傾角56°～87°，斷裂面不平直，為一組正斷層。

2.2.3 層間破碎帶 區內層間破碎帶規模較大的有4條，分別發育于陡山沱組第一至第四(AP1、AP2、AP3、AP4)巖性段。① AP1破碎帶產于陡山沱組第一巖性段底部，長度>1 km，厚1.8～4.5 m，平均厚3.2 m，呈似層狀，沿走向和傾向較穩定，巖性主要為碎裂白云巖，Au品位為0～0.3 g/t，Sb平均品位為0.14%。② AP2破碎帶產于陡山沱組第二巖性段下部的白云巖夾頁巖中，長度>1 km，呈似層狀，具膨大狹縮分支復合等特征，產狀與巖層基本一致，局部斜交層理，為區內含金層位。破碎帶上下盤圍巖均為白云巖夾含炭頁巖，局部地段下盤與閃斜煌斑巖直接接觸，并見煌斑巖脈穿切在AP2中間。③ AP3破碎帶順層產于陡山沱組第三巖性段中上部硅質頁巖、硅質巖中，貫穿整個研究區，呈層狀、似層狀。破碎帶內擠壓、揉皺現象明顯，并有煌斑巖脈貫入，Au品位為0～0.2 g/t。④ AP4產于陡山沱組第四巖性段上部的白云質頁巖中，零星分布，順層產出，長80～150 m，寬0.5～0.7 m，Au品位為0～0.5 g/t。

2.3 脈巖

區內脈巖僅見閃斜煌斑巖脈，分布于上震旦統各巖性段中，呈脈狀、似層狀，順層貫入或小角度斜交層理產出?；桶邘r脈新鮮面為灰綠色，在地表風化后易呈橘黃色、草黃綠色。AP2中的碎裂蝕變煌斑巖呈細脈狀產出，Au含量最高達128 g/t。

2.4 圍巖蝕變

圍巖蝕變主要為硅化，其次為毒砂化、黃鐵礦化、碳酸鹽化，局部見綠泥石化和絹云母化。

2.4.1 硅化 與區內成礦關系最為密切，發育廣泛且復雜，存在于層間破碎帶中，大致可分為4期。① 第一期：多垂直層理產出，石英為乳白色，沿破碎帶早期的角礫和裂隙充填，與白云巖角礫、炭質角礫不規則接觸，界線清楚，金銻礦化差。② 第二期：為平行層理產出，該期硅化范圍廣、強度大，石英為灰白色、雜灰色，交代早期形成的石英脈，呈眼球狀、孤島狀、長條狀雜亂分布在破碎帶中。該期石英脈出現，Au、Sb開始富集，Au品位為1～5 g/t，Sb品位為1.0%～1.5%。③ 第三期:為斜交層理產出，硅化強度較弱，多以細脈狀石英脈縱橫穿插破碎帶及上下盤圍巖裂隙中。石英為灰白色，局部受后期構造破壞，有位移。該期硅化是金、銻主要礦化期，但由于強度不高，僅在構造發育部位硅化明顯，Au品位為3～8 g/t。銻礦化較好，常形成輝銻礦-石英脈，品位一般為3.0%，最高達13%。④ 第四期：一般斜交層間破碎帶產出，可延伸至圍巖中，在更次級裂隙中充填形成石英脈，規模小，金、銻礦化差。

2.4.2 毒砂化 一般強度較弱，局部強度較大，主要發育在構造有利部位的AP2層間破碎帶和煌斑巖脈及黏土質頁巖圍巖中。毒砂常蝕變為毒鐵礦和臭蔥石，充填于巖石裂隙中。毒砂化與金礦化關系密切，毒砂化強度越高，金礦化越好。

2.4.3 黃鐵礦化 在圍巖中常與毒砂沿層理面分布，在破碎帶中常見黃鐵礦氧化成褐鐵礦，但與金礦化關系不明顯。

2.4.4 碳酸鹽化 發育于白云巖、黏土質頁巖、煌斑巖脈中，方解石、白云石呈細脈狀，與銻礦關系密切。

3 礦床地質特征

3.1 礦體特征

金礦體賦存于震旦系陡山沱組第二巖性段下部泥質白云巖夾頁巖的層間破碎帶(AP2)中，由硅化碎裂頁巖夾白云巖、硅化白云巖夾頁巖壓碎巖及碎裂蝕變煌斑巖等組成。膨大部位具明顯分帶。硅化毒砂化碎裂頁巖夾白云巖帶主要發育于AP2的上部，硅化毒砂化白云巖夾頁巖壓碎巖帶主要發育于AP2下部，強硅化、毒砂化碎裂蝕變煌斑巖一般發育在AP2下盤或穿插其中。

金礦體分布于研究區中部4—19號勘探線之間，最長150 m，在深部由較多民采硐及鉆孔控制(圖3)。礦體在平面上呈豆莢狀，剖面上呈似層狀。沿走向的長度小于沿傾向的長度，礦體由北向南側伏，側伏最大寬度為200 m，斜深650 m，側伏角20°，礦體產狀與巖層產狀基本一致。礦體厚度沿走向和傾向具明顯的膨大狹縮等特征：沿走向膨大長度一般為10～30 m，最大85 m，狹縮長度一般為5～16 m；沿傾向膨大長度一般為20～40 m，狹縮長度為20～30 m。金礦體總體變化趨勢為向深部沿走向長度變短，厚度稍變大。礦體工程品位最高為27.9 g/t，最低為1.00 g/t，平均品位為6.33 g/t。

圖3 小水金礦區0號勘探線剖面簡圖1-蓮沱組第三段；2-南沱組；3-陡山沱組第一段；4-陡山沱組第二段；5-陡山沱組第三段；6-陡山沱組第四段；7-老堡組第一段；8-礦體；9-層間破碎帶；10-煌斑巖脈；11-地質界線；12-鉆孔位置及編號Fig. 3 Geological section of Exploration Line No. 0 in Xiaoshui gold mining area

AP2層間破碎帶普遍含輝銻礦，與金礦伴生。輝銻礦脈形態以細脈狀、囊狀和透鏡狀為主，其次為串珠狀、豆莢狀，順層間破碎帶產出，具分支復合、尖滅再現特征。Sb品位變化大，在0.01%～13.3%之間，沿傾向有逐漸變富的趨勢。

3.2 礦石特征

3.2.1 礦石結構 區內金銻礦石的結構有顯微鱗片結構、微粒狀結構、包晶結構、壓碎和碎裂結構、交代結構、殘余結構。① 顯微鱗片結構：黏土礦物水云母呈顯微鱗片狀，平行定向排列。② 微粒狀結構：白云石呈微粒狀等軸粒狀，顆粒之間緊密鑲嵌分布；輝銻礦呈粒狀在石英脈中鑲嵌分布。③ 包晶結構：早期結晶的毒砂和黃鐵礦被晚期結晶的輝銻礦包含，被包含的毒砂和黃鐵礦晶形一般較好，呈微細自形晶，接觸邊界較平整，有的具溶蝕現象。④ 壓碎和碎裂結構：部分黃鐵礦、毒砂和礦石因受應力作用裂紋發育，黃鐵礦碎裂成多個顆粒。⑤ 交代結構：部分毒砂交代黃鐵礦，多沿黃鐵礦顆粒邊緣和碎裂處的裂隙交代，在交代作用強烈部位保留了黃鐵礦殘余。⑥ 殘余結構：由交代作用形成的殘余結構，也有黃鐵礦、毒砂、輝銻礦等因氧化作用形成的相應次生礦物，在未氧化完全的部位保留有黃鐵礦、毒砂和輝銻礦的殘余物。

3.2.2 礦石構造 區內金銻礦石構造有浸染狀及條帶狀構造、線理構造、結核構造、細脈及網狀構造。

3.2.3 礦石成分 礦石的化學成分主要為SiO2(63.32%)、Al2O3(12.03%)、K2O(3.70%)、Fe2O3(3.02%)、FeO(2.40%)、CaO(2.80%)、MgO(2.21%)、CO2(4.15%)、H2O(2.73%)、S(1.67%)、Sb(0.26%)、As(0.39%)、Au(4.07 g/t)。礦石以硅酸鹽礦物為主，其次為碳酸鹽礦物，S含量不高，伴生微量元素Sb、As含量較高，屬Au-Sb-As組合。

礦石礦物成分：金屬礦物主要有黃鐵礦、毒砂、輝銻礦及其次生礦物；非金屬礦物主要有黏土礦物、石英，其次有白云石、方解石、炭質、重晶石、白鈦礦、長石、磷灰石等。

3.2.4 礦石類型 按金屬礦物組合分為：金-毒砂礦石，金-黃鐵礦、毒砂礦石，金-輝銻礦、黃鐵礦、毒砂礦石。根據電子探針分析結果，按金的賦存狀態分為分散狀金礦石(金以固溶體狀態分散在毒砂中)和吸附金礦石(金以次顯微金和膠體金粒被黏土礦物吸附)(楊神英等，1989)。

4 控礦因素

4.1 地層與金礦化

4.1.1 Au含量 區內陡山沱組以白云巖、頁巖、硅質巖、灰巖為主，詳查數據(表1)顯示，組內各段巖石的Au含量均較高，為地殼克拉克值的2～6倍，顯示地層中出現Au的初始富集(黎彤，1992)。陡山沱組第二巖性段為區內金礦的賦礦地層，巖石中Au平均含量為11.5 mg/t，高于其他巖性段，呈現越靠近賦礦層位含金量越高的趨勢。在近礦圍巖中，Au的平均含量達75.3 mg/t，說明地層中的Au大部分已遷移富集在礦體及其附近。

表1 研究區陡山沱組Au含量

4.1.2 O同位素 8件O同位素樣品為采自金銻礦體及與礦化有關的圍巖中的石英，樣品數分別為AP2中5個、AP1中1個、AP3中2個(表2)。測定結果：δ18O變化范圍為15.5‰～20.4‰，平均值為17.9‰，O同位素特征與沉積巖的組成(10‰～25‰)基本一致(劉施民等，1995)，與我國滇黔桂和陜甘川地區典型卡林型金礦的O同位素大致相同(馮建忠等，2003；劉學飛等，2008)。

表2 O同位素測定結果

4.1.3 S同位素 可用于判斷成礦物質來源，不同物源區的S同位素變化范圍有明顯差別：地幔的S同位素變化范圍為0±3‰、造山型的S同位素值為1‰～3‰、地殼的S同位素平均值為7‰、海水的S同位素平均值為20‰(Chaussidon et al.,1989,1990； Rollinson,1993；吳帥吉等，2020)。

10件S同位素樣品采自研究區金礦石(輝銻礦)中，樣品數分別為AP1中1件、AP2中5件、AP3中4件(表3)。礦石中S同位素值為5.8‰～10.0‰，平均值為8.4‰，變化范圍較窄，表明S同位素均一程度高，區內S同位素的來源較為穩定。根據統計結果認為，研究區S同位素具有沉積巖S同位素的特征，與秦嶺和滇黔桂地區卡林型金礦的S同位素(0～20‰)特征一致(劉學飛等，2008)。

表3 S同位素測定結果

4.1.4 特定的巖性組合 與金銻礦最為密切的巖性主要為含泥質白云巖、頁巖、黏土質頁巖，次為碎裂煌斑巖。區內容礦巖石以不純的白云巖為主，具有裂隙發育、孔隙度大、連通性好的特點，利于含礦熱液的運移。頁巖和白云巖地層具柔性，易形成揉皺及小褶曲，產生層間裂隙，為礦液儲存提供了良好的空間。頁巖中泥質成分高，化學性質穩定，對含礦熱液有一定的隔擋作用，泥質成分高的巖石對Au、Sb具有一定吸附作用。白云巖化學性質活潑，易于發生化學交代而沉淀(劉建中等，2005；王成輝，2008)。因此，震旦系陡山沱組第二巖性段特定的巖性組合也是控制研究區金礦床(伴生銻)的重要因素。

4.2 構造與金礦化

小水金銻礦位于方山背斜南東翼陡山沱組層間破碎帶中，該帶還分布著大石門溝金礦、方山金礦2個小型礦床，以及曾家沖、洞眼溝、神口等一系列金礦點。在整個方山背斜南東翼，金礦體均受陡山沱組層間破碎帶控制，其中以AP2和AP3為主。

AP2層間破碎帶產于陡山沱組第二巖性段中，從局部地段AP2的下盤直接與閃斜煌斑巖接觸可知，AP2的形成在陡山沱組之后。在AP2中可見煌斑巖脈穿切現象，因此煌斑巖脈的形成應在AP2之后。在成礦階段，AP2層間破碎帶中形成了金礦體，煌斑巖脈中也有一定的金礦化，所以區內成礦作用發生在AP2和煌斑巖脈的形成之后。礦體形成之后產生了南北向F1斷裂，將區內地層錯斷，從區域上金礦點的分布來看，應為成礦后的破礦構造。

金礦體受AP2層間破碎帶制約，控制礦化富集部位的構造為層間破碎帶及次級構造和裂隙，由于彼此相交，易形成一定的不規則空間，由于規模小，延伸不遠，封閉條件相對較好，有利于含礦熱液的儲存，因此往往在次級構造與層間斷裂交會處形成不規則礦囊或網狀礦脈。

4.3 巖漿巖與金礦化

煌斑巖脈與金、銻礦(化)體在空間上密切共生，層間破碎帶的產生為煌斑巖脈和金礦的運移提供了通道和儲存空間。野外現場調查結果顯示，金礦體產出的地方均見煌斑巖脈。未經蝕變的煌斑巖脈中Au、Sb含量未發生明顯變化，但當其破碎程度較高、硅化及綠泥石化作用較強時，Au的含量顯著升高(張麗雅等，2016)。

研究區南部出露的幕阜山巖體距該區地表水平約15 km。從成礦物質的年齡和稀土元素特征判斷，巖體與金、銻礦床的含礦溶液有一定的關系(張學榮等，1988)。巖漿熱液除本身可能攜帶成礦元素外，在運移過程中能溶解活化其經過的地層中的成礦元素，使熱液中的Au、Sb元素富集。

研究區南部的幕阜山巖體為成礦提供了一定的熱源，深部的含金地層在高溫作用下熔融形成了最初的含礦流體，含礦流體沿陡山沱組層間破碎帶向上運移時萃取陡山沱組中的含礦元素，形成新的含礦熱液。熱液在性質較活潑的碳酸鹽巖中運移，周圍的頁巖、黏土巖的化學性質不活潑，為礦液儲存提供了良好的封閉環境。泥質也可能對成礦元素具有一定的吸附作用，形成礦體的雛形。由于成礦的多期多階段性，礦體除賦存于AP2層間破碎帶之外，還在其次級構造和裂隙中賦存，形成小水金礦床。

綜上所述，小水金礦的礦床地質特征與卡林型金礦類似，主要表現在金礦石類型、礦石礦物組合、蝕變特征、容礦圍巖、區域上金礦床成群成帶分布等方面(張復新等，1998，2004；王登紅，2000)，因此小水金礦床屬受地層和構造雙重控制的卡林型金礦(馬光等，2004；郭俊華等，2009)。

5 結 論

(1)小水金礦位于方山背斜南東翼陡山沱組層間破碎帶AP2中，該斷裂控制了區域上金礦床的產出。

(2)震旦系陡山沱組構成了該區金礦床的初始礦源層。燕山晚期南部的幕阜山巖體提供了部分熱源，在含礦熱液運移過程中萃取地層中的含礦物質，并在陡山沱組第二巖性段特定的含泥質白云巖、頁巖、黏土質頁巖等有利巖性組合層位沉淀富集成礦。

(3)煌斑巖脈與金礦體在時空上關系密切，煌斑巖脈早于金礦體形成，空間上與金礦體相伴產出。

(4)小水金礦屬受地層和構造雙重控制的卡林型金礦。