湖南龙山金矿床地质-地球化学特征及找矿预测

唐朝晖

湖南省地质矿产勘查开发局，湖南娄底，417000

湖南龙山金矿床地质-地球化学特征及找矿预测

唐朝晖*

湖南省地质矿产勘查开发局，湖南娄底，417000

龙山矿区地处湘中最重要的金属成矿带，具有成矿条件优越性、成矿物质多样性和成矿过程的复杂性特点。通过对矿床地质结构、成矿阶段、地球化学特征的分析及矿床原生晕分带性研究，确定成矿指示元素及分带序列，对深部找矿预测提供了有效方法，为找矿勘查工作提供了宝贵的经验。

龙山金矿 地质特征 成矿预测

龙山金锑矿床位于湖南省新邵县，主要隶属于新邵县龙山林场，为一大型构造蚀变岩型金矿床，属构造蚀变岩型金锑矿床。Au，Sb丰度值大约为22×10-9和26×10-6，2004年被国土资源部列为首批危机矿山接替资源找矿试点之一，湖南省地矿418队通过3年勘查，对野外工作和部分室内工作进行了初步整理，基本理清了本区地层、构造、岩浆岩等与金成矿的关系，查明了矿区及外围的金锑矿体主要赋存于震旦系江口组的浅变质碎屑岩中，矿体受背斜部位的断裂控制，呈脉状及透镜状产出，具有成组分布的特点。本文总结了金矿区的地球化学特征和构造蚀变岩型金矿床的地球化学找矿标志。

1 矿区地质特征

1.1 地层

图1所示矿区位于华南褶皱带的湘中凹陷中部，东西向白马山-龙山构造窿起带，北东向宁乡-新宁基底断裂带，北西向锡矿山-涟源基底断裂带交汇部位。主要为震旦系和古生界（寒武系－二叠系）沉积盆地。盆地基底由主要分布在盆地边缘及内部次级隆（凸）起上的前泥盆系巨厚变质、浅变质碎屑岩组成，盖层由晚古生界碳酸盐岩、碎屑岩系组成。矿区出露地层主要为震旦系，次为寒武系、泥盆系及第四系，寒武系、泥盆系依次分布于震旦系周围。

1.2 构造

矿体受背斜（含次级背斜）部位的断裂控制，呈脉状及透镜状产出，具有成组分布的特点，其穹窿呈轴向30～40°，长约15km、宽约11km的呈椭圆形展开，东端有花岗岩脉、煌斑岩脉和石英斑岩脉，核部有钠长微晶斜长岩脉产出，断裂发育以NNE-NE向为主，NWW向及NW向次之，很多分布在褶皱轴部及穹窿周边，其中NWW向组是区内主要含矿构造。共有21条矿脉，根据其产出特征可分为四组，以NWW为主，次为NNE向，均为受断裂构造控制的破碎带蚀变岩型金锑矿脉。

构造控矿模型：由于矿区频繁的岩浆活动，金矿受穹隆核部的放射状构造严格控制，在区域上形成东西方向的穹隆，上隆过程中，使上覆盖层发生褶曲。同时基底NE、NW方向的大断裂运输岩浆热液中的矿质到形成的小断裂中沉淀，与大气降水所形成的流体共同作用，最终形成了矿带主要的金锑矿床。

图1 龙山金矿带地质略图Fig.1 Geological sketch map of Longshan area

1.3 围岩蚀变

围岩蚀变主要沿含矿断裂破碎带及其两侧分布，蚀变带宽5～90m，自矿脉（体）中心往两侧岩石颜色变深、砾石逐渐增多、丝绢光泽逐渐减弱，具有内、中、外三带的分带特征。内带：紧靠矿体，有时本身就是矿体，蚀变主要为黄铁矿化、毒砂化、绢云母化、硅化，矿化富集处宽可达10m。中带：分布于内带外侧，为碳酸盐-绢云母化带，宽数十厘米至几米。外带：分布于矿体上、下盘外侧或无矿段两侧，宽几米至数十米。

蚀变岩中Au的质量分数为1.0×10-9，区域地层中Au的质量分数为7.5×10-9，蚀变岩中Au含量明显低于未蚀变的围岩及区域背景值，仅在距矿体数米甚至十几厘米范围内Au含量才大幅上升。含矿地层中Au和Sb的含量由近矿至远矿都呈现U型分布。可推断龙山金锑矿Au-Sb成矿物质初始来源为深源，经过沉积成岩作用形成矿源层。

1.4 成矿阶段

金属矿物主要为黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、自然金等，脉石矿物有石英、绢云母、绿泥石、方解石等。第一阶段:毒砂-自然金成矿期，形成毒砂（黄铁矿）-自然金-石英-白云石组合，为以Au为主的Au-Sb矿化阶段，成矿温度312～220℃，围岩蚀变以毒砂化（黄铁矿）、碳酸盐化为主，而少绢云母化。第二阶段为辉锑矿-毒砂（黄铁矿）-自然金成矿阶段，形成辉锑矿-毒砂（黄铁矿）-自然金-石英-菱铁矿组合，为Au-Sb矿化阶段，成矿温度250～170℃，Au，Sb均较多，以锑为主，辉锑矿以块状矿石为主，围岩蚀变有毒砂化、黄铁矿化、碳酸盐化及绢云母化，为矿区各组矿脉所共有；第三阶段主要形成辉锑矿，成矿温度200～170℃，形成条带状辉锑矿、星散状辉锑矿，围岩蚀变以水云母化为主。我们根据其组合特征，把成矿作用分为热液期和表生期两大期，矿化期分为早期石英-铁矿阶、金-石英-黄铁矿阶段、石英-碳酸岩阶段和氧化风化4个阶段。矿物共生组合有：①黄铁矿和石英组合；②黄铁、毒砂、石英；③辉锑矿、黄铁矿、方解石、石英组合。

1.5 成矿流体特征

对矿区测试了25个点表明，矿物中流体包裹体以气液包裹体为主，另外有微量的纯液包裹体和二氧化碳包裹体发育，气液比在10%～20%之间。气相成分是水和二氧化碳及少量的氢气和甲烷。在液相成分中，阴离子主要以硫酸根离子为主同时也含有较多的氟离子和氯离子，成矿流体主要是大气降水。其流体包裹体氢、氧同位素特征见表1，蚀变过程中的成矿流体为低18O的流体矿物，可以看出大部分样品在岩浆水与大气降水之间，其中少部分落入岩浆水区域内，另外一部分则落入变质水区域内。

2 矿区地球化学特征

2.1 水系沉积物化学特征

20世纪90年代初，湖南省地质矿产勘查开发局418对该地区开展了了1︰2.5万水系沉积物的勘查测量，以w（Au）为10×10-9为异常下限，发现了异常以Au为主，伴生有As异常，面积达23.75km2，异常区各元素异常特征值见表2。

2.2 土壤地球化学特征

对异常区开展了土壤地球化学测量，网度设为200m×10 m，面积10.5km2，采集土壤样品1000个，我们对Au、Ag、As、Sb、Cu、Pb、Zn、W、Sn、Mo、Bi、Cr、Co 13种元素的含量进行了分析。

以w（Au）为30×10-9为异常下限，划分了Au-1、Au-2、Au-3、Au-4、Au-5等5个土壤化学异常区，其金异常特征值见表3所示，在有金异常显示的部位，一般都有规模不同的金量存在。

表1 矿床流体包裹体H，O同位素组成Table 4 Deposit fluid inclusions H，O isotope composition

表2 水系沉积物异常特征值Table 2 Stream sediment abnormal value

表3 矿区土壤地球化学金异常特征值Table 3 Mine soil geochemistry characteristic anomalies value

3 矿床成矿预测

3.1 矿床原生叠加晕模型

金矿床原生叠加晕是金矿形成的多阶段脉动叠加成晕的结果，重点突出轴向叠加晕、地球化学参数的变化规律和盲矿预测的叠加晕标志，得出矿体在构造中赋存的有利部位。叠加结构有主要有同位叠加、部分同位叠加，通过大量典型金矿床原生晕综合轴向分带序列的概率统计，得出了矿床的分带序列从上至下是：

矿体前缘晕及上部矿体中部矿体下部及尾晕矿体形成经历四个阶段：①石英-黄铁矿阶段；②金-石英-黄铁矿阶段；③金-石英-多金属硫化物；④黄铁矿-碳酸盐阶段。

为了得出地表原生晕组合特征，提取典型地区30个子样进行多元回归分析，建立其相关矩阵（表4）。然后对全区岩石化学测量的样品进行总体聚类分析（图3），根据其组合特征得出五种元素都和Au呈正相关，与Au成矿最相关的元素As、Cu。

图3 指示元素相关系数聚类谱系图Fig.3 Indicator elements related coefficient cluster chart

在矿床（体）特征指示元素中Au、Ag是最重要的指示元素，如果Cu、Pb、Zn出现强异可能形成富矿体，前缘晕指示元素一般是As、Sb、Cu，尾晕特征指示元素一般有Bi、Mo、Co、Ni。

在地球化学异常的基础上我们根据地区元素轴向分带序列及其前缘与尾部元素组合，选择10个分带评价值指标和化学参数得到原生叠加晕的理想模型（图4）。

表4 金矿地表原生晕指示元素相关矩阵（n=30）Table 4 Gold primary dizzy indicator elements surface correlation matrix (n = 30)

图4 龙山金矿床原生叠加晕理想模型图Fig.4 Longshan gold deposits native superposition dizzy ideal model

3.2 基于GIS的成矿预测

GIS用于成矿预测主要是利用其图层叠加功能，按一定的逻辑运算法则来计算单元网格内的各控矿因素参与成矿和控矿的权重的加权和，然后生成新的图层及新的数据关系。

GIS确定地质异常的基本原理：不同地质体其找矿有利度与同一尺度水平的成矿单元在各地质体或各类值区间内出现的概率成正比。按一定的逻辑运算法则来计算单元网格内的各控矿因素参与成矿和控矿的权重的加权和，然后生成新的图层及新的数据关系。将处于同一空间区域的各类数据图层在已知成矿规律或成矿模型指导下，通过图层叠加分析得到信息图层，然后根据异常程度越高，越有利于成矿的原则，通过GIS空间分析的查询、检索功能，将有利于成矿的控矿因素、成矿信息标志检索出来，对该图层进行再分类，通过地质异常理论建立矿预测空间模型，进行空间叠加和综合，确定金矿床的有利构造地段。

步骤如下：①先将矿区的各种数据转换为所能识别的点文件、线文件和面文件，建立各种拓扑关系，完成数据的采集与建库工作。然后把不同类型的数据根据其属性特征可分为若干图层。在所有的找矿标志中，找出矿产量最大的那些标志，将这些标志按一定原则着色；②将所选出的层进行区对区合并，结果得到许多不同颜色的区，颜色色标反映了各个区有利于成矿的程度；③对所有颜色的色标作统计分析，确定找矿有利地段的级别并划分界限；④根据划分界限对不同色标区圈定出各级找矿有利地段；⑤整理各级找矿有利地段，并统计它们的面积。可以直观的得到成矿高密度地区和成矿有利度较高的地段，颜色越深其成矿有利度越高，二者重叠区域是找矿有利地段。图5是湖南省地矿418队做出的该区成矿预测有利度图，可以直观的得到成矿高密度地区和成矿有利度较高的地段，图中重叠区域是找矿有利地段。

4 结语

龙山矿区具有成矿地质背景复杂，成矿条件优越，成矿地质背景统一性，成矿类型多样性，成矿时代多期性，成矿物质多样，成矿过程的复杂性。通过对成矿阶段、地球化学特征规律进行研究，运用矿床原生叠加晕模型和基于GIS的成矿预测为该区下一步的地质找矿工作指明了方向。

图5 成矿预测有利度图Fig.5 Metallogenic prediction favorabledegrees chart

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GEOLOGICAL AND GEOCHEMICAL CHARACTERISTICS OF HUNAN LONGSHAN GOLD DEPOSIT AND RESOURCE FORECAST

Tang Zhaohui
Geology and Mineral Exploration burear of Hunan ，Loudi ，Hunan，417000，China

Hunan Longshan mine is the most important metallogenic belt，with the superiority of mineralization conditions，mineral diversity and complexity of the process of mineralization characteristics. Geological structure of the deposit， mineralization stages， geochemical characteristics were analyzed through the deposit of the original halo zoning study to determine the zoning of ore-forming elements and sequence of instruction，prediction of deep exploration provides an effective method for prospecting exploration work provides a valuable experience.

Longshan gold deposit ，geological characteristic，potentiality forecast

P618.51

A

1006–5296（2012）02–0090–05

唐朝晖（1969～），男，主要研究方向为地质找矿，工程师

2011-10-31；改回日期：2012-03-28