双峰县包金山金矿床围岩蚀变特征及控矿因素分析

陈泽毅，周溪，董刚（.湖南省有色地质勘查局，湖南 长沙 40007；2.湖南省有色地质勘查局二总队，湖南 湘潭 402；3.中南大学地球科学与物理信息学院，湖南 长沙 40083）



双峰县包金山金矿床围岩蚀变特征及控矿因素分析

陈泽毅1,2,3，周溪2,3，董刚1
（1.湖南省有色地质勘查局，湖南 长沙 410007；2.湖南省有色地质勘查局二总队，湖南 湘潭 411102；3.中南大学地球科学与物理信息学院，湖南 长沙 410083）

摘 要包金山金矿产于白马山—龙山—醴陵东西向构造带与沩山—紫云山北西向复背斜带的交会部位，紫云山复式岩体北端舌状凸出部位的外接触带中，含矿围岩为元古界板溪群深灰色中厚层状含钙质粉砂质条带状板岩等，矿体受一组近东西向的断裂破碎带控制，为一浅部石英脉型为主、深部破碎蚀变带型为主的金矿床。本文从地质概况入手，对蚀变围岩的各种特征和控矿因素进行分析，得出了矿床具有“构控—层控—岩控”多重复合控矿因素的“多因复成”矿床特征。

关键词控矿因素；围岩蚀变；包金山金矿；双峰县

1　地质背景

包金山金矿位于白马山—龙山—醴陵东西向基底隆起构造带与沩山—紫云山北西向复背斜带的交会部位，紫云山复式岩体北端舌状凸出部位的外接触带中，牌头铺区域性大断裂由北东向转为东西向转折地段的南西侧(毛卫红等，2000；周溪等，2014）（图1）。区内至少经历了雪峰、加里东、印支、和燕山运动，构造变动复杂，多期次、多种类岩浆活动频繁。区域矿产丰富，矿点众多，属湖南省划分的5个成矿区（带）之一的湘中成矿区（Ⅲ）（湖南省人民政府，2009）。元古界板溪群地层为本区重要的产金层位。

2　矿床地质概况

2.1 地层

地层产状平缓，倾角20～30°。区内出露地层为元古界板溪群马底驿组（Ptbnm），厚度大于2500 m，为一套浅变质的具复理石特征的浅海相泥质、粉砂质碎屑岩，因区域变质作用，片状矿物具定向排列，因热液变质作用的叠加出现斑点板岩。

马底驿组（Ptbnm）可分为三个岩性段，矿区内主要出露为第二、第三岩性段，与成矿作用密切相关的主要是第二岩性段第1（Ptbnm2-1）、第2小层（Ptbnm2-2），并形成矿体围岩，岩性为深灰色中厚层状含钙质粉砂质条带状板岩、斑点板岩，下部常夹有灰岩透镜体或钙质条带。

图1　白马山—龙山—紫云山金矿带地质略图Fig.1 Simplified geological map of the Baimashan-Longshan-Ziyunshan gold belt

根据原生晕定量金分析结果，Ptbnm2中金的平均丰度值高于黎彤值（3.5ppb）的3～4.6倍，说明马底驿组第二岩性段中的含粉砂质钙质板岩可能为矿床形成提供了金的成矿物质来源（毛卫红等，2000）。

2.2 构造

由于构造的多期性导致了构造形迹的复杂性。东西向构造组成了矿区构造格架，由一系列东西向断裂和单斜构造组成。褶皱构造不发育，总体呈一向北倾的单斜构造。断裂构造主要为一组为近东西向的近乎平行或侧羽状排列大小不等的断裂破碎带F7、F9。两侧围岩产生不同程度的挤压和硅化、绿泥石化等蚀变，并形成破碎蚀变岩带，断裂发育部位见明显的断层角砾，断层泥及擦痕等，多被乳白色石英脉充填，可见黄铁矿等金属矿物颗粒。具多期次活动特点，属先张后压的逆断层，是矿区的控矿、导矿、容矿构造（图2）。

2.3 岩浆岩

矿区内出露的岩浆岩主要为花岗斑岩脉，大多沿南北向张扭性断裂充填，地表见一条岩脉出露，分布于矿区中部，走向310°，倾向北东，倾角46～68°，长460 m，地表宽4～34 m。

图2　包金山矿区地质简图Fig.2 Geological sketch map of Baojinshan gold deposit

通过系统采样化验对花岗斑岩脉的含矿性进行分析，其本身不含金或含金甚微，但在花岗斑岩脉切割的破碎蚀变带两侧矿体富集，说明岩脉的侵入为成矿提供了部分物质来源和热源，增强了热液活动。

2.4 矿体特征

本区金矿体主要赋存于东西向断裂派生的次级断裂之中，长数米至几十米，在浅部为短小的含金石英脉为主体，外加或内夹含矿破碎蚀变带，石英脉呈脉状、透镜状或其它不规则状，有分支复合，膨大缩小现象（图3）。根据最新的钻探资料显示，深部金矿体破碎蚀变带型逐渐增多，石英脉型逐渐减少的趋势（图4）。

3　矿区围岩蚀变特征

3.1 蚀变种类及分布特征

蚀变种类有硅化、绢云母化、黄铁矿化等。当围岩为花岗斑岩时则表现为云英岩化、硅化；围岩为灰岩时表现为大理岩化、白云石化。

硅化、绢云母化、黄铁矿化往往重叠在一起，组成一个综合蚀变带，沿着含矿断裂带分布。

其由于矿物成分的变化，结构构造的改变形成斑点板岩带。从外貌上看，岩石颜色变浅，丝绢光泽增强，斑点构造明显。斑点多为椭圆形，大小0.3～2.7 mm，成分为磁铁矿、磁黄铁矿、绿泥石、绢云母、黄铁矿。

蚀变带大致可分三带:

内带：含硫化物绢云母化带，紧靠矿体，宽数厘米至1 m，有时本身就构成矿体。其特点是绢云母含量高达61～80%，硫化物磁黄铁矿、黄铁矿等较多，岩石千枚状构造发育。

中带：硅化绢云母化带，有时在内带之外，有时紧靠矿体，宽数十厘米至数米，当矿体（含金石英脉）密集平行排列时，内中带也就合二为一了。其特点是绢云母稍有减少，硅质物增达8～30%，硅质物呈显微状或似显微网脉状，硫化物减少，岩石为板状、块状、斑点状构造。

外带：绢云母化带，在矿体上下盘之外侧或矿脉之无矿地段两侧。其特点是硅质物、绢云母减少，硫化物少见。绢云母含量50～78%，硅质物3～5%，含微量电气石、金红石、锆石。

应该指出的是，三带间并无明显界线，其矿物含量也没有严格的划分标准，这种分带性也反映了蚀变的多期次重叠性。早期以绢云母化为主，随着区域变质和动力变质作用的继续，矿物成分和结构构造进一步改变，SiO2明显增加，或聚集于裂隙中形成石英脉，或分散于板岩中呈微粒状或显微网脉状，同时有硫化物沉淀，出现黄铁矿、磁黄铁矿等，由于后期热液作用的重叠，硫化物进一步增加。由于构造空间的缩小和热液作用的减弱，硅化和黄铁矿化的范围也随之缩小。

图3　矿体特征素描图Fig.3 Sketches of orebody characters

图4　浅部和深部不同矿石类型照片Fig.4 The photos of shallow and deep different ore types

从走向上看，主蚀变带东部绢云母化强，往西硅化增强，绢云母化减弱。从倾斜方向上看，上部绢云母化强，石英脉发育；下部硅化增强，绢云母化相对减弱，石英脉不发育。出露较低的地段，主要表现为硅化带，石英呈不规则脉状或团块分布，蚀变带在走向、倾斜上变化与岩体距离远近和围岩岩性有一定关系，距岩体近者则硅化强，泥钙质成分较高的围岩则绢云母化强。

3.2 蚀变围岩的化学成分

蚀变围岩与未蚀变围岩（含钙质粉砂质板岩）化学成分及特征见表1、2、3。

由表1、2、3可见，未蚀变围岩—弱蚀变围岩—蚀变围岩：

表1　蚀变围岩与未蚀变围岩化学成分Table 1 Altered rock and not altered rock chemical composition

表2　蚀变围岩与未蚀变围岩化学成分对比Table 2 Chemical composition comparison between altered rock and not altered rock

表3　蚀变围岩与未蚀变围岩的K、F、A值Table 3 K、F、A-value in altered rock and not altered rock　单位：%

（1）岩石中各矿物成分的变化，反映了矿化作用引起的围岩蚀变过程中，元素（组分）的带出带入情况，Al2O3基本上不变，SiO2增加幅度较大，K2O、Na2O、CaO、MgO、Fe2O3和烧失量大量减少，FeO、S大量增加，K、A值增大，表明了K、Na、Ca、Mg以及挥发份的迁出和Si、S等的带入，造成明显的硅化、绢云母化和黄铁矿化。

（2）FeO+ Fe2O3总量自外往内是增加的，说明Fe有围岩向矿脉迁移的趋势。F值的增大是由于氧化—还原作用引起。

（3）含矿热液沿破碎带首先与碎裂状板岩作用，逐渐向两侧围岩扩散。由于硅质增加量多和K活动性大，硅化、绢云母范围较宽。S、Fe量少而在裂隙中聚集，故黄铁矿（磁黄铁矿）化限于紧靠矿体的内带中。

4　控矿因素分析

4.1 构造与成矿的关系

如前所述，本区位于白马山—龙山—醴陵东西向基底隆起构造带与沩山—紫云山北西向复背斜带的交会部位，紫云山复式岩体北端舌状凸出部位的外接触带中。以白马山、天龙山和紫云山三个弯窿状花岗岩体，帽子岭、龙山和紫云山三个前泥盆系弯窿构造呈东西向“ 一”字形排布为其重要地质特征。这些东西向展布的弯窿状岩体（包括隐伏岩体）和弯窿构造控制着区内长达400km的锑金矿带的生成与展布（唐松芳等，1987）。区域上从西至东有：龙山金锑矿（超大型）、锡矿山锑矿（超大型）、禾青铅锌矿（大型）、狮子山锑矿（大型）、醴陵金矿带（大—超大型）等。

受岩体隆起侵位的影响，东西向构造带与北西向复背斜带在本区交会，构成了本区有利的成矿构造条件，在矿区表现为一组为近东西向的近乎平行或侧羽状排列大小不等的断裂破碎带，是矿区的控矿、导矿、容矿构造。

4.2 地层岩性与成矿的关系

湖南省已知金矿产地308处，其中303处产于地层中，75%以上的矿产地分布于前寒武系浅变质岩系中（孙际茂等，2007），说明湖南金矿的成矿对层位具有明显的选择性，湘中地区的金矿亦不例外。

主流观点认为：本区金矿体赋存于近东西向的近乎平行或侧羽状排列大小不等的断裂破碎蚀变带中；元古界板溪群马底驿组第二段（Ptbnm2）含钙质粉砂质条带状板岩是本区金矿床的主成矿母岩亦是矿体围岩，为矿床形成提供了丰富的物质来源。

季克俭（1989）提出成矿元素在同一层位或者同一地质体的同种岩石中的含量具有相对的稳定性：若成矿物质来源于岩体或深部，则地层中的成矿元素仅在矿体及其附近增高，往外应无明显变化，基本上是稳定的；若成矿物质主要来源于围岩，则除在矿体及其附近存在一个显著的增高区外，向外成矿元素的含量不会发生显著变化。

（戚学祥等，1997；龙永珍，2000）通过研究则认为本区矿床成矿物质来源主要是岩浆岩，地层并不是成矿物质的主要供应者；板溪群马底驿组金丰度值虽高，但在矿带外围不存在金元素的降低区，而是呈逐渐降低趋势，并在远离矿体未变质板岩中基本趋于稳定，整个矿带横向上含金量变化具有明显正态分布的特点（戚学祥等，1997）。

4.3 岩浆岩与成矿的关系

岩浆活动与成矿有一定的关系，在岩基、岩株形状不规则处，如舌状、岩枝伸出，凹凸明显处，成矿有利。紫云山岩体北端舌状突出部位和岩体两侧弯曲部位是金、铅、锌等矿床产出的有利地段。北端的包金山、金坑冲金矿即位于岩体的舌状处，青家湾、南冲金矿点则位于岩体西侧的凹陷处外接触带中（唐松芳等，1987），而本区远离岩体或者岩体无变化部位金矿化明显变差。值得注意和研究的是，距紫云山岩体仅3 km远的歇马岩体附近完全没有金矿化存在（戚学祥等，1997）。

通过对花岗斑岩及石英脉系统分析，含Au结果分别为0～0.34×10-6和0～0.17×10-6，岩脉两侧矿体富集（唐松芳等，1987），说明岩脉不仅在空间上与金矿有密切的联系，其本身也有一定的金矿化。

紫云山岩基由花岗闪长岩和黑云母花岗岩组成，高精度LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄分别为222.5±1.0Ma和222.3±1.8Ma,都属于印支晚期花岗岩（刘凯等，2014）；岩株、岩脉的锆石U-Pb年龄则在137～168Ma之间，属燕山期产物；而包金山东部金坑冲矿区中金矿石铅同位素模式年龄在145～244Ma之间（彭勃等，2000），显示出成矿作用贯穿了岩体侵入的整个过程。

综上所述，区内印支—燕山期大规模的岩浆作用在时间和空间上与成矿作用的明显耦合关系。

5　结论

（1）矿床具有“构控—层控—岩控”多重复合控矿因素，就位受东西向构造带和岩体侵位形成的北西向复背斜带联合控制，其内派生的次级断裂和元古界板溪群马底驿组第二段（Ptbnm2）含钙质粉砂质条带状板岩控制矿体的空间产出位置。成因类型为中低温变质—热液叠加改造型矿床；工业类型为石英脉型—破碎蚀变岩型金矿床，具有“多因复成”矿床特征。

（2）成矿物质来源目前尚有争论，普遍认为前寒武系浅变质岩和岩浆岩均为矿床形成提供了物质来源，岩体本身并不含金或含金较少，在侵位时从地层中俘获了部分金，并为成矿提供了活化、迁移金元素的动力、部分成矿热液以及部分成矿物质，这一与围岩发生反应的过程，还造成了围岩蚀变，后期的岩脉侵入又进一步萃取了岩体及地层中的金进行叠加改造，最终在构造的有利部位富集成矿。

（3）根据多个钻探工程成果显示，矿床深部矿体工业类型逐渐转变为破碎蚀变岩型，规模和品位趋稳趋好，应在生产实践中予以重点研究。

参考文献/Reference

[1]唐松芳,唐学超等.湖南省双峰县金坑冲金矿区详细普查地质报告[M].长沙:中国人民武装警察部队第十五支队,1987.

[2]鲍振襄.湘中白马山一龙山一醴陵锑金矿带矿床地质特征、成矿作用及成因[J].黄金科学技术,1994(4):29-35.

[3]戚学祥.湖南双峰紫云山隆起区金矿成矿机制探讨[J].黄金地质,1998(4):50-56.

[4]彭勃等.湖南锑金矿成矿大爆发:现象与机制[J].大地构造与成矿学,2000,24(4):357-364.

[5]毛卫红,李凤辉,曹爱军等.湖南省双峰县包金山金矿勘探地质报告[M].湘潭:湖南省有色地质勘查局二四六队,2000.

[6]孙际茂.湘中前寒武系金矿地质及相关成矿问题探讨[J].地质与资源,2007,16(3):189-195.

[7]湖南省人民政府.湖南省矿产资源分布图[M].湖南：湖南省人民政府,2009.

[8]周溪,武红伟,曾晓霞等.湖南省双峰县包金山金矿深边部金矿普查报告[M].湘潭:湖南省有色地质勘查局二总队,2014.

[9]刘凯等.湖南紫云山岩体的地质地球化学特征及其成因意义[J].地质学报,2014,88(2):208-227.

Analysis on the Characteristics of Surrounding Rock Alteration and its Controlling Factors in Baojinshan Deposit,Shuangfeng

Chen Zeyi1,2,3,Zhou Xi2,3,Dong Gang1
(1.Hunan Bureau of Nonferrous Geological Prospecting,Changsha Hunan 410007;2.No.2 Hunan Nonferrous Geological Prospecting Bureau,Xiangtan Hunan 411102;3.School of Geosciences and Info-physics,Central South University,Changsha Hunan 410083)

Abstract:Baojinshan gold deposit located in the Baimashan-Longshan-Liling east-west tectonic belt and weishan-ziyunshan north west direction anticlinorium rendezvous area,in the outer contact north protruding parts of Ziyunshan compound rock mass.Surrounding rock of ore is in the dark gray thick bedded calcareous silty banded slate of Proterozoic Banxi group,the ore bodies are controlled by a set of near east-west trending faults.The shallow part is mainly quartz vein type and the deep part mainly is the fractured altered belt type.This article starts from the geological survey,analysis of characteristics of surrounding rock alteration and ore controlling factors,the conclusion is that deposit has “tectonic ore control- strata ore control-lithology ore control” multiple complex ore controlling factors of polygenetic compound deposit characteristics.

Key Words:Ore controlling factors;wall rock alteration;Baojinshan gold deposit;Shuangfeng

*第一作者简介陈泽毅，男，1983年生，工程师，主要从事矿产勘查和地质科研工作。E-mail：chenzeyi_1983@qq.com

收稿日期：2016-1-21；改回日期：2016-2-23。

文章编号：1672-5603（2016）01-028-7

中图分类号：P614

文献标识码：A