湖南省新邵县大新金矿区位于湖南省新邵县大新乡磨石村。地理位置为东经:111°22′00″~111° 25′30″,北纬:27°32′30″~27°34′00″,面积21.32km2。
2001年武警黄金第十一支队开始在大乘山穹窿北东端开展地质普查工作,在认真分析前人地质工作基础上,以构造成矿理论(陈国达,1978,1996;张湘炳,1982;张湘炳等,1993)及其找矿实例(陈广浩等,2002,2005;肖拥军等,2004)为找矿思想指导,总结出该成矿带穹窿构造控矿规律并进行成矿预测,经过几年的勘探,发现了大新中型金矿床。矿床的矿脉严格受产于穹窿北东端震旦系江口组中的脆性断裂控制,构造控矿特征明显。
1 区域地质背景
该区位于扬子地台与华南褶皱系接壤地带北缘,白马山-龙山EW向构造带中部,大乘山穹窿NE倾伏端。区域地层除缺失侏罗系和第三系(古-新近系)外,从震旦系—第四系均有出露,地层的分布明显受白马山、大乘山和龙山等EW向排列的串珠状穹窿控制。震旦系—志留系地层构成穹窿的核部,泥盆系绕穹窿呈环带状分布,石炭系—三叠系顺穹窿之间的NE向向斜展布,总体为一套在坳拉槽环境中的裂谷式沉积建造,具明显的三元结构:震旦系—寒武系冰水及火山碎屑建造、黑色碳硅建造构成第一结构层,奥陶系类复理石建造构成第二结构层,泥盆系—三叠系陆源碎屑及碳酸盐建造构成第三结构层(图1)。桃江-城步、宁乡-新宁和邵阳-郴州等不同方向的基底断裂与白马山-龙山EW向串珠状隆起构成区域内基本构造格架。
图1 湖南白马山-龙山金矿带地质略图
(据康如华,2001,修改)
C—石炭系;D—泥盆系;O—S—奥陶系—志留系;Z— —震旦系—寒武系;PtB—板溪群; —燕山晚期花岗岩;
—印支期花岗岩;γ3—加里东期花岗岩。1—基底断裂;2—穹窿;3—金(锑)矿床(点):(①—龙山;②—坪上;
③—禾青;④—大新;⑤—长扶;⑥—新田铺林场;⑦—高家坳;⑧—白云铺;⑨—青京寨;⑩—白竹坪)
区域内加里东、印支和燕山期等多期次岩浆活动构成复式岩体,出露或隐伏于穹窿构造之下,总体呈EW向展布。
区内Au,Sb,As 丰度明显高于相邻地区,异常主要分布在白马山、大乘山和龙山等穹窿核部,与区域内Au,Sb矿床的分布特征相吻合。
2 矿区地质特征
2.1 矿区地层
矿区位于白马山-龙山隆起带中部,大乘山复式背斜NE倾伏端西翼。出露地层主要为震旦系,其次为寒武系、泥盆系。下震旦统江口组(Zaj)组成大乘山复式背斜的核部地层,为矿区赋矿地层。岩性主要为浅灰绿色含砾砂质板岩、绢云母砂质板岩、含砾凝灰质砂质板岩、条带状砂质板岩和泥质板岩,矿区矿脉均产于该组地层内(图2)。
图2 矿区地质简图
Zaj—震旦系江口组;Zann—震旦系南沱组;Zbd—震旦系陡山沱组;Zbdn—震旦系灯影组;
n—寒武系牛蹄塘组;D2t—泥盆系跳马涧组。1—矿脉及编号
2.2 矿区构造
区内构造发育,构造形迹以NE向为主。矿区主要发育NE,NW,SN向3组断裂。
NE向断裂以控制5号脉的断裂为典型代表,规模较大,长度在5000m以上,断裂破碎带厚度5~50m,断裂面倾向NW,倾角21°~76°,为左行逆断层,沿断裂下盘发育有厚0.60~28.37m的灰白—灰黑色断层泥。断裂破碎带内普遍存在硅化、黄铁矿化和绿泥石化等蚀变,是区内主要的导矿及容矿构造。
NW向断裂以控制1、7号脉的断裂为典型代表,长150~940m,厚0.5~4.5m,倾向NE,倾角55°~83°,为张扭性断裂,沿断裂见硅化、黄铁矿化和绿泥石化等蚀变,是区内主要容矿构造之一。
SN向断裂以控制6,9,10,11,12和13号脉的断裂为代表,长200~700m不等,厚0.5~10m,倾向W,倾角52°~85°,为NE向断裂的次级断裂,属压扭性。沿断裂带充填有石英脉,具有黄铁矿化、毒砂化、辉锑矿化、硅化和绢云母化等蚀变,局部有工业矿体存在,为区内主要容矿构造之一。
2.3 矿区岩浆岩
区内未见岩体出露,但在矿区西约6km处出露有天龙山印支期岩体,岩性为黑云母二长花岗岩和闪长岩。据地磁异常推测,该区深部可能有隐伏岩体存在。
3 矿床(体)地质特征
3.1 矿体特征
大新矿区已发现矿脉14条,均产于下震旦统江口组中,分别由NE,NW和SN向3组断裂控制。其中,规模最大的为5号脉,地表控制走向长5 350m,控制最大斜深600m,最低标高110m。矿脉倾向295°~354°,倾角55°~76°。金品位一般在1.5×10-6~3.0×10-6之间,最高品位为9.63×10-6,局部见有锑矿化,锑品位0.64%~7.33%。5号脉目前圈定金矿体(5-Ⅰ)1个,其资源量占矿区总资源量的81%。
5-Ⅰ号金矿体受F5断层的控制,矿体呈似层状,平均倾向322°,平均倾角60°。出露最高标高683m,控制最低标高110m,矿体走向长2 986m,控制最大斜深600m,矿体厚0.45~19.80m,平均厚4.98m,厚度变化系数126%,属厚度较稳定型矿体;金品位在1.00×10-6~4.53×10-6之间,品位变化系数33%,属有用组分分布均匀型矿体。
3.2 矿石特征
金属矿物主要有自然金、黄铁矿、毒砂、黄铜矿、闪锌矿、辉锑矿、磁铁矿、斑铜矿、赤铁矿、褐铁矿和菱铁矿等。非金属矿物有石英、绢云母、方解石、白云石、长石、绿泥石和粘土矿物等。矿石中主要矿物含量见表1。
表1 矿石中主要矿物含量
矿石结构主要有自形—半自形粒状、他形粒状、包含、共结边、乳浊状、侵蚀—骸晶、海绵陨铁状和碎裂。矿石构造为块状、浸染状、斑点状-斑杂状、条带状、脉状-网脉状、角砾状、胶状和蜂窝状。
矿石类型以破碎蚀变岩夹石英脉型矿石为主;其次为石英脉型。
3.3 金的赋存状态
黄铁矿、毒砂是主要载金矿物。金的赋存状态大约可分为3类。
第一类主要是金的独立矿物,自然金,呈不规则微细粒状,主要被硫化物(如毒砂、黄铁矿等)包裹,或产于其裂隙间及边部,少量产于石英、方解石、绢云母集合体和长石等非金属矿物中。这部分金在一定磨矿细度下(100~200目)有可能解离或暴露出来,占总金量的12.5%。
第二类金主要是以原子态进入毒砂、黄铁矿等硫化矿物晶格中,或呈极细的粒状及亚显微态颗粒被硫化矿物包裹封闭,约占71.26%;另一部分被非金属矿物包裹封闭,约占6.10%。
第三类金主要被有机碳、褐铁矿等吸附,称之为吸附金,约占总金量10.14%。
3.4 围岩蚀变
矿区所有矿体均赋存在由断层形成的蚀变破碎带中,破碎带上下盘岩性均为震旦系江口组含砾砂质板岩。
近矿围岩为蚀变破碎含砾砂质板岩,近矿围岩蚀变主要为黄铁矿化、毒砂矿化、辉锑矿化、硅化和褪色化,并见闪锌矿化、斑铜矿化。近矿围岩与矿体接触界线不清楚。
3.5 成矿期次划分
矿床成矿作用可分为2个成矿期,即热液期和表生期。根据矿脉及矿物的穿插关系,热液成矿期可划分为3个成矿阶段。
早期石英-黄铁矿阶段,是金富集的主要阶段,含石英黄铁矿热液沿断裂及围岩裂隙侵入,形成脉状—网脉状、斑点—斑杂状、块状和浸染状矿石。矿物组合:石英+黄铁矿+毒砂+黄铜矿+闪锌矿+辉锑矿+斑铜矿。该阶段的黄铁矿呈自形—半自形,晶形较好,脉体多受构造应力作用,具有揉皱、错断和压碎构造。
晚期石英-黄铁矿阶段,是主成矿阶段,含石英黄铁矿热液沿断裂及围岩和脉体的裂隙再次侵入,主要形成角砾状、斑点-斑杂状矿石。矿物组合:石英+黄铁矿+毒砂+黄铜矿+闪锌矿+辉锑矿+斑铜矿+磁铁矿。该阶段的黄铁矿化比第一阶段稍强,黄铁矿呈半自形—他形,颗粒较细小,晶形较第一阶段差。黄铁矿化愈强,颗粒愈微细,金矿化愈好。
石英-碳酸盐阶段,主要由石英、方解石及少量金属矿物组成,沿晚期裂隙呈细脉状不连续产出,矿化较弱。
表生矿化期以风化氧化作用为主,局部因次生氧化导致金有不同程度的富集。矿石主要有蜂窝状、多孔状及土状构造。
4 控矿因素及矿床成因
4.1 地层因素
地层是矿化的载体,地层岩性是大新矿区重要的控矿因素。
1)大新矿区及周边出露的地层主要为震旦系、寒武系和泥盆系。大乘山地区震旦系富含Au,Sb等成矿元素,其中,Au平均含量约为全区平均值的2倍(表2),具备提供大量成矿元素Au,Sb的能力。震旦系作为该区前震旦系之上的第一个盖层,含丰富的Au,Sb等成矿元素,显示该区震旦系地层中Au的初始富集。
表2 大乘山地区各地层主要成矿元素丰度统计 w(B)/10-6
2)大新矿区震旦系江口组(Zaj)组成大乘山复式背斜的核部,岩性主要为浅灰绿色含砾砂质板岩及泥质板岩,为矿区赋矿地层。矿脉的产出对岩性具有一定的选择性,含砾砂质板岩渗透性较好,在构造应力作用下岩石易破碎,形成储矿有利的构造空间,有利于矿液的运移、富集和沉淀,而泥质板岩渗透性差,岩石塑性强,不易破碎。因而矿脉大多产于震旦系江口组含砾砂质板岩中且规模较大,而泥质板岩中矿脉少见,规模小;震旦系南沱组(Zann)硅质岩,岩石致密,渗透性差,对矿液具遮挡作用。矿区岩性组合为含砾砂质板岩-泥质板岩-硅质岩,具较好的运-储-盖“成矿圈闭”条件。
4.2 构造因素
金的富集与该区所处的构造环境密不可分。首先,矿区大地构造位置属于扬子地台、华南褶皱带两大构造单元之间的过渡区。这种过渡区的壳-幔作用强烈、频繁,不同物质成分的圈层发生物质、能量交换,使成矿物质在横向、纵向上发生分异,从而有利于发生成矿作用;其次,在构造应力上,大新矿区处于挤压隆起区与拉张陷落区的交换带,是应力发生转换的部位。这种应力转换部位有利于流体的大规模汇聚;再次,大新矿区位于NE向的桃江-城步深大断裂带的旁侧,而桃江-城步深大断裂为岩石圈断裂,切穿地壳达软流圈,因此,这种大型线性构造可能是成矿能量和物质的通道,有利于深部流体向上迁移,能沟通地幔、基底和盖层之间的物质和能量交换,这种特殊的构造环境,使得大新金矿金的聚积富集成为可能。
构造是大新矿区最重要且最直接的控矿因素。首先,作为长期构造应力集中的部位,具有叠加性的褶皱变形和破碎变形的大乘山穹窿,既是印支晚期至燕山早期大型隐伏花岗岩侵入就位的场所,也是与岩浆热液活动密切相关的大新金矿就位场所;其次,虽然大乘山穹窿隆起部位岩石塑性程度较高,但因长期构造应力集中,刚性程度提高,多期次活动的断裂发育,这些断裂是大新矿区金矿化就位的直接场所;再次,大新矿区NE,NW和SN向3组断裂发育,特别是区域性深大断裂的派生平行构造NE向含矿断裂破碎带规模较大,延伸稳定,为矿液的运移和贮存提供了较好的空间,是矿区主要的导矿、容矿构造,而NE与SN向构造交会部位是矿区成矿的有利地段。
4.3 岩浆因素
大新矿区矿石硫同位素测定结果:δ34S值变化范围为0.2‰~3.4‰,平均为1.85‰,反映矿床的硫可能主要来源于深部岩浆。
白马山—大乘山—龙山一带存在规模巨大的Bi地球化学异常,反映了隐伏-半隐伏花岗岩与重力推断的隐伏花岗岩范围完全吻合,矿区西部见花岗斑岩脉出露,说明矿区深部可能有隐伏燕山期岩浆活动,为成矿提供了稳定的热能量和动力。
印支晚期至燕山早期大乘山隐伏花岗岩结晶分异晚期形成的岩浆期后热液携带成矿物质与变质地层的裂隙水、吸附水和部分矿物结晶水在岩浆热动力作用下,萃取少量其流经部位地层内的Au,Sb,As等成矿元素,沿断裂破碎带向低温、低压方向迁移,成矿流体中的成矿物质在减压扩容空间内沉淀,经多期成矿叠加形成矿区金及金-锑矿脉。
4.4 矿床成因探讨
前述分析表明,大新矿区成矿物质主要来源于深部岩浆,其次来源于基底地层。在5,10和6号脉共采集测温样品54个,包裹体均一法测得温度为148~265℃,平均为210℃,成矿温度属中低温。
综上所述,矿床成因为岩浆流体将深部成矿物质与控矿地层成矿物质萃取迁移至构造破碎带中充填形成的中低温热液矿床。
参考文献
陈西,刘海兴,戴建斌等.2008.湖南大新金矿床地质特征与找矿方向,矿床地质,27(增刊)
龚贵伦,陈广浩,戴建斌等.2007.湖南大新金矿床构造控矿特征及矿床成因.大地构造与成矿学,31(113):332~337
李己华,戴建斌,李永光等.2007.湖南省新邵县大新金矿地质特征.黄金科学技术,15(5):8~12
(张艳春编写)