湖南龍山金銻礦床成礦構造分析及深部成礦預測

蘇 特 錢建平 彭橋梁 王鉑云 關顯東

（1.桂林理工大學地球科學學院，廣西桂林541004；2.湖南省地質礦產勘查開發(fā)局四一八隊，湖南婁底417000）

龍山金銻礦位于新邵縣與漣源市交界處，地處湘中凹陷區(qū)以金銻為主的白馬山—龍山—紫云山EW向穹隆狀隆起區(qū)東部［1］，近年來，在該帶上及其鄰區(qū)陸續(xù)發(fā)現(xiàn)有古臺山金礦、高家坳金礦、謝家山金銻礦、錫礦山銻礦等大中型礦床［2-4］。關于龍山金銻礦床的成因，學術界爭議頗大，主要集中于沉積—變質熱液成礦、巖漿水和大氣降水混合熱液成因等［5-7］。諸多學者對湘中成礦帶的研究認為，白馬山—龍山EW向構造帶控制了前寒武系淺變質巖系中大部分銻金礦床的生成與展布，從而形成了由諸多大中型金銻礦床組成的成礦帶［8-9］。本研究通過進行礦區(qū)地表與井下系統(tǒng)地質測量和礦區(qū)勘查資料整理編圖分析，系統(tǒng)總結礦區(qū)構造控礦規(guī)律及礦區(qū)構造演化序列，并綜合成礦構造、礦化蝕變分帶、礦體分布特征的分析結果，進行深部成礦預測，供礦區(qū)后續(xù)找礦勘探工作借鑒。

1 區(qū)域成礦地質背景

龍山金銻礦床在大地構造分區(qū)上屬于揚子準地臺向華南加里東褶皺帶過渡的部位（圖1）［10］。

1.1 地層

區(qū)域出露地層為震旦系（Z）、寒武系（）、奧陶系（O）、泥盆系（D）、石炭系（C）、二疊系（P）、第四系（Q）（圖1）。震旦系—寒武系可作為基底構造層，為一套淺變質冰川及火山碎屑建造、黑色碳硅建造、泥質碳酸鹽建造。奧陶系—二疊系作為蓋層構造層，為一套復理石建造、陸源碎屑及碳酸鹽建造［11-12］。

1.2 構造

區(qū)域褶皺可分為基底褶皺和蓋層褶皺?；遵薨櫈榻麰W向白馬山—龍山串珠狀構造隆起帶，由西向東依次有白馬山、大乘山、園木山、龍山、豬婆大山構造隆起帶。蓋層褶皺疊加于早期近EW向褶皺之上，為一系列NNE向穹窿狀短軸背斜。該類背斜的特征在龍山地區(qū)表現(xiàn)得最為典型，軸向30°～40°，長15 km，寬10 km，呈橢圓形，向兩端傾伏，傾伏角為6°～25°。背斜核部地層為震旦系，兩翼依次為寒武系、奧陶系、泥盆系、石炭系、二疊系（圖2）。區(qū)域斷裂可分為NE向與NW向2組，前者包括寧鄉(xiāng)—新寧斷裂帶、漣源—黃亭市斷裂帶、桃江—城步斷裂帶，后者包括邵陽—郴州斷裂帶、錫礦山—漣源斷裂帶。研究區(qū)位于兩者交匯部位，區(qū)域成礦條件優(yōu)越（圖1）。

1.3 巖漿巖

區(qū)域巖漿巖主要為白馬山花崗巖體與中酸性巖脈。白馬山巖體位于區(qū)域西部，形態(tài)不規(guī)則，為加里東期、印支期、燕山期多期次侵入的復式花崗巖穹窿，由中—粗粒黑云母花崗閃長巖、角閃石黑云母二長花崗巖和中—細粒黑云母二長花崗巖組成（圖1）。區(qū)域東部龍山地區(qū)出露一系列NW向酸性巖脈，鋯石U-Pb定年結果顯示為220～217 Ma，為印支晚期巖漿活動的產物［13］。根據(jù)1∶20萬重力資料，在龍山岳坪峰有呈NNE向圈閉的重力負異常，并伴隨有航磁異常，物探推斷為深部隱伏花崗巖體向北東突起部位的反映［11］。

2 礦區(qū)地質特征

2.1 地層

龍山礦區(qū)處于龍山穹隆狀短軸背斜核部中心（圖2），出露地層巖性為震旦系下統(tǒng)江口組含礫砂質板巖，由核部向兩翼依次為震旦系下統(tǒng)江口組第二段第一至第四亞段。礦區(qū)地層走向NE，傾向NW或SE，南東陡、北西緩，北西翼傾角為25°～40°，南東翼傾角為45°～60°，局部具有直立倒轉現(xiàn)象（圖3）。

2.2 構造

礦區(qū)構造類型主要表現(xiàn)為斷裂，具有多期次活動特征，按展布方向可將礦區(qū)斷裂分為4組，即NWW組橫向斷裂、NNE組縱向斷裂、NNW組斜向斷裂以及NEE組斜向斷裂（圖3）。

（1）NWW組橫向斷裂。斷裂面粗糙不平，走向上與背斜軸近于直交，為龍山金銻礦床最重要的含礦斷裂。斷層走向280°～295°，傾向10°～25°，傾角70°～80°。斷裂破碎帶長 70～2 120 m，寬 0.30～23.59 m。斷裂帶膨脹收縮現(xiàn)象明顯，主要由糜棱巖、碎裂板巖、斷層角礫巖組成。斷裂帶中可見多階段含金銻石英脈、碳酸鹽脈沿斷裂充填膠結和穿插，并形成脈中脈現(xiàn)象。此外，斷裂帶中還有后期構造疊加形成的石英輝銻礦脈角礫和粉末。

（2）NNE組縱向斷裂。斷裂面呈舒緩波狀，由多個主裂面組成，見有水平擦痕。斷層走向平均為20°～40°，傾向290°～310°，傾角61°～87°。斷裂破碎帶長200～1 200 m，寬0.30～2.00 m。斷裂帶內發(fā)育劈理及構造透鏡體，主要由糜棱巖、碎裂巖組成。斷裂帶中可見含金銻石英脈沿斷裂充填，后期構造疊加形成的斜列石英透鏡體、石英角礫、硫化物粉末以及滑移鏡面切割硫化物脈等現(xiàn)象。

（3）NNW組斜向斷裂。斷裂面平直密集，裂隙較緊密。斷層走向330°～340°，傾向60°～70°，傾角大于50°。斷裂破碎帶長120～650 m，寬度變化較大，為0.09～1.06 m。斷裂帶內巖石主要由碎裂巖組成，帶中可見金銻石英脈發(fā)育，后期構造疊加表現(xiàn)為石英脈破碎和脈壁可見多組擦痕。

（4）NEE組斜向斷裂。斷裂面平直，裂隙較為緊密。斷層走向40°～60°，傾向310°～330°，傾角51°～78°。斷裂破碎帶長160～3 700 m，寬0.20～8.00 m。斷裂帶中可見石英團塊和含金銻礦化石英脈發(fā)育，晚期構造疊加表現(xiàn)為破碎成角礫的石英脈和可見多組擦痕的石英脈壁［14］。

2.3 巖漿巖

礦區(qū)巖漿巖局部發(fā)育，在礦區(qū)北部7#礦脈東側的探槽中揭露了2條微晶鈉長閃長巖脈，厚度為1.5～5.2 m，傾向133°～194°，傾角51°～65°。

3 礦床地質特征

3.1 礦體特征

目前，礦區(qū)內已發(fā)現(xiàn)了具有一定規(guī)模的礦體25條，礦體呈薄脈狀、透鏡狀產于斷裂破碎帶中。主要礦體有1#、2#、4#、5#、6#、7#、8#、18#、20#脈，其中1#脈以脈組形式產出，分為1-1#脈、1-2#脈、1-4#脈以及1-4#支脈；小礦體有16條，即3#、19#、22#、22支#、24#、25#脈等。按礦體走向，可分為4組：

（1）NWW組（1#、2#、18#脈）。礦脈傾向NNE，傾角76°～78°。礦體厚度為0.88～1.34 m，礦帶長度達3 300 m，單條脈走向長870～1 396 m，傾斜延深853～1445 m，品位Au一般為（2.70～5.21）×10-6，Sb為1.76%～6.63%。

（2）NNW 組（9#、10#、11#、12#、15#、19#、22支#脈）。礦脈傾向NEE或SWW，傾角一般大于50°。礦脈具明顯的膨漲窄縮現(xiàn)象，礦化極不均勻，僅局部見有工業(yè)礦體。

（3）NNE組（4#、6#、7#、8#、13#脈）。礦脈總體傾向NWW、傾角74°～77°。礦體厚度為0.55～1.03 m，單條脈走向長330～1 650 m，傾斜延深386～1 007 m，品位Au一般為（3.51～5.91）×10-6，Sb為1.93%～3.64%。

（4）NEE向組（5#、20#脈）。礦脈傾向NWW、傾角68°～75°。礦脈走向長970～1 200 m，傾斜延深約480 m，礦體厚0.47～0.68 m，品位Au一般為（0.71～5.67）×10-6，Sb為2.51%～2.93%。

3.2 礦石特征

3.2.1 礦石結構構造

礦石結構主要為粒狀結構、他形晶結構和充填交代結構，其次為揉皺狀結構、聚片雙晶結構和碎?；Y構。礦石構造主要有塊狀構造、浸染狀構造、網脈狀構造、脈狀構造、角礫狀構造、放射狀構造等。

3.2.2 礦石物質組分

礦石礦物成分中金屬礦物以輝銻礦、自然金為主，其次為毒砂、黃鐵礦，少量銻華，微量黝銅礦、脆硫銻銅礦、硫銻鉛礦、銻赭石、自然銻，偶見硫銻鐵礦、閃鋅礦；非金屬礦物以石英為主，其次為絹云母、長石、黏土、菱鐵礦、方解石（白云石）、綠泥石、電氣石、磷灰石、白鈦礦等［15］。

礦區(qū)礦化類型為破碎帶蝕變巖型。按主要金屬礦物組合特點，礦石可分為3類：①輝銻礦-毒砂（黃鐵礦）-自然金礦石；②毒砂-自然金礦石；③黃鐵礦-自然金礦石［15］。

礦石有用化學組分為Au、Sb，其他伴生元素有As、Hg、W、Mo、Cu、Pb、Zn、Ag。礦區(qū)Au、Sb相關性較好，利用礦區(qū)內743個Au、Sb品位數(shù)據(jù)進行相關分析，得出相關系數(shù)為0.363，大于臨界值0.094（信度為0.01）。另外，利用礦石微量元素分析數(shù)據(jù)進行因子分析，也顯示Au、Sb為同一因子。因此，Au、Sb關系較為密切，具有相同的富集特點。

3.3 圍巖蝕變

金銻礦脈圍巖蝕變較強烈，主要分布于含礦斷裂破碎帶及其兩側，蝕變帶寬窄不一，最薄處為2 m，最厚處可達90 m；按蝕變礦物組合，自含礦破碎帶中心向外可大致分為3個帶：內帶蝕變組合由硅化、毒砂化、黃鐵礦化組成，中帶為碳酸鹽化、絹云母化蝕變組合，外帶主要為絹云母化。內帶、中帶、外帶發(fā)育完備時，礦化最強。

3.4 成礦階段

根據(jù)礦床的宏觀分布特征、礦石組構、礦物共生組合、礦化圍巖蝕變及其相互關系，可將礦床的成礦作用確定為一個成礦期——熱液充填（交代）成礦期，即金銻礦化期，其又可分為早、中、晚3個成礦階段［14］。石英、黃鐵礦貫穿成礦階段始末；銻礦化雖然持續(xù)整個熱液成礦期，但以中、晚熱液階段為主要形成階段；金礦化不僅持續(xù)整個熱液成礦期，而且早、中、晚熱液階段都占據(jù)金礦化的重要地位。

4 成礦構造分析

成礦構造是指與礦床形成及改造有關的構造，礦區(qū)控制成礦的地質因素主要有巖漿、構造、巖性等，在許多情形中，構造因素對成礦都起著至關重要的作用，對熱液型礦床尤其如此［16-17］。

4.1 成礦構造型式

通過對礦區(qū)進行系統(tǒng)的現(xiàn)場地質測量并對區(qū)內各勘查階段的勘查資料進行整理與分析，詳細討論了礦區(qū)成礦構造型式，認為礦區(qū)內NWW向（橫向）、NNE向（縱向）、NNW向（斜向）、NEE向（斜向）斷裂發(fā)育，且均具有不同程度的礦化現(xiàn)象，并形成了不同規(guī)模的礦體，構成了“米”字型的成礦構造型式（圖3）。

4.2 構造控礦規(guī)律

礦區(qū)構造對礦體具有明顯的控制作用，基本控礦規(guī)律總結如下：

棚寬8～10m、棚長40～60m、棚高2.3～2.5m。棚架主體寬6～8 cm，可選用竹片或塑鋼材料，根據(jù)氣候條件可做兩三層內膜支架，內膜支架間距為15～18 cm。

（1）正向構造控礦。區(qū)域上，EW向基底隆起帶與NNE向褶皺復合疊加形成的一系列NNE向穹窿狀短軸背斜控制著一系列礦床的分布，如白馬山隆起控制古臺山金礦床，大乘山隆起控制高家坳礦床，龍山隆起控制龍山金銻礦床等（圖1）。

（2）構造控礦具有明顯的優(yōu)勢方位。礦脈具有明顯的NWW、NNE 2組優(yōu)勢方位。本研究對礦區(qū)地表礦脈產狀進行了統(tǒng)計，結果見圖4。由圖4可知：礦脈2個極密部位的產狀分別為 18°∠79°，296°∠76°。即一組走向288°，為NWW向礦脈的產狀，條數(shù)較少，但規(guī)模大，延伸遠；另一組走向26°，為NNE向礦脈的產狀，條數(shù)較多，但規(guī)模小，多短小，2類礦脈產狀多較陡。

（3）斷裂交匯處富集成礦。NNE向斷裂與NWW向斷裂交匯處蝕變帶厚度明顯變大，礦化變強，礦體厚度變大（圖3）。

（4）NWW向礦脈具有NW向側伏規(guī)律。礦區(qū)聯(lián)合勘探線剖面圖（圖5）顯示，1#礦脈帶明顯向NW側伏，側伏角為67°。

（5）分段富集規(guī)律。根據(jù)各中段和鉆孔的金、銻品位及厚度資料，本研究編制了NWW向脈組縱剖面圖（圖6）。分析圖6可知：總體上，礦體具有上部呈樹枝狀撒開、往深部合攏成大脈狀的特點，并在傾向延深和走向延長方向上呈尖滅再現(xiàn)、富集帶與貧礦帶相間出現(xiàn)等現(xiàn)象。1-4#礦脈第一貧化段位于450～500 m標高，上下分別為第一、第二富集帶，第二貧化段位于280～330 m標高，上下分別為第二、第三富集帶；2#礦脈第一貧化段位于900～950 m標高，上下分別為第一、第二富集帶，第二貧化段位于550～600 m標高，上下分別為第二、第三富集帶。大體上，礦化集中區(qū)間的垂直距離為170～220 m，礦化分散區(qū)間的垂直距離為50～80 m。礦體在走向上也具有分段富集特點，且貧化段間距較垂向上大。1-4#礦脈在104#～106#勘探線、110#～112#勘探線、116#～118#勘探線范圍內對應為貧化間隔段，2#礦脈在205#～207#勘探線范圍對應為貧化間隔段。大體上，礦化富集區(qū)間的垂直距離為80～200 m，貧化區(qū)間的垂直距離為60～120 m。由于礦體具有NW側伏特征，因此礦體在走向及垂向上的富集區(qū)段也向NW偏移。

（6）礦脈走向變化處富集成礦。NWW向礦脈往 NW向偏轉時，礦化變強，礦體變厚（圖7）。

5 礦區(qū)構造演化分析

6 深部成礦預測

科學的成礦預測是在正確的成礦分析基礎上進行的合理推斷［18］。根據(jù)井下現(xiàn)場地質調查和礦體立體地質編圖等方面的研究成果，本研究提出2處金銻礦體找礦靶區(qū)。其中，1#靶區(qū)位于NWW向脈組北西側，沿脈組向NW向側伏，側伏角為67°，脈組在傾向及走向上富礦段與貧礦段相間出現(xiàn)，走向上，該靶區(qū)沿脈組101#～105#勘探線分布，傾向上，垂向標高為-440～-610 m；2#靶區(qū)沿脈組210#～214#勘探線分布，垂向標高為200～50 m，區(qū)內富礦段尚未被完全控制。

由于區(qū)域大地構造背景的獨特性，湘中地區(qū)是我國深部找礦較有前景的地區(qū)之一。近年來，在龍山金銻礦鄰近的EW向白馬山—龍山串珠狀構造隆起帶之上的謝家山金銻礦、高家坳金礦、古臺山金礦深部均找到了富礦體。它們同為正向構造控制，該類礦床在控礦構造等方面具有相似之處，270 m中段施工的坑內鉆孔也證實了-300 m水平以下有金礦化存在，按照相似類比原則，龍山金銻礦深部找礦仍具有較好前景。

7 結語

詳細分析了龍山金銻礦區(qū)域成礦地質背景、礦區(qū)及礦床地質特征，并進行了深部成礦預測，圈定了找礦靶區(qū)，對于該區(qū)后續(xù)找礦勘探工作有一定的參考價值。