湘东北地区金矿成矿规律及找矿方向探讨

吴俊 董国军 周岳强 罗小安

摘  要  湘东北地区位于江南造山带中段，是雪峰-九岭巨型弧形金成矿带的重要组成部分。本文在综合前人研究成果的基础上，结合本单位多年来在本地区的勘查工作，认为本地区蓟县系坪原组为金的矿源层;近东西向的韧性剪切带为成矿前构造，北东向长平深大断裂为导矿构造，北西（西）、近东西向断裂为容矿构造;北东向次级构造为成矿后构造;燕山期岩浆岩为湘东北金矿的成矿作用提供了部分成矿流体和成矿物质，并提供了能量;本区金矿体向深部延伸稳定，据此，本文认为万古金矿床和黄金洞金矿床的深部具有较好的找矿前景。

关键词  江南造山带;湘东北;金矿;成矿规律;找矿方向

中图分类号：P612                         文献标识码：A

Abstract： Northeastern Hunan Province， which is recognized as an important part of the huge arc Xuefeng-Jiuling Au metallogenic belt， is located in the middle segment of the Jiangnan Orogenic Belt. Based on a comprehensive study of the previous work and prospecting in this area over the past years， the Pingyuan Formation of the Jixian System is interpreted as the source bed for gold. The E-trending ductile shear zones are interpreted as pre-ore structures， while the NE-trending Changping Fault is interpreted as passable structure and NW- to WNW- and nearly E-trending structures as host structures. The secondary NE-trending structures are recognized as post-ore structures. Yanshanian granites might have provided part of the ore-forming elements and ore fluids during the ore-forming process， as well as energy. Au orebodies extend stably to the deep crust， showing good prospecting potential for the Dawan and Huangjindong gold deposits.

Keywords： Jiangnan Orogenic Belt; northeastern Hunan Province; gold deposit; metallogenic regularity; prospecting direction

1  引言

湘东北地区位于江南造山带中段，东连江西九岭隆起，西接雪峰弧形构造带，是雪峰-九岭巨型弧形金锑钨多金属成矿带的重要组成部分（图1）。区内已探明的金资源储量已超过150吨，鉴于良好的成矿地质背景和金资源潜力，前人在本区进行了大量的研究。然而，本区金矿床的成因仍存在分歧，主要有两种观点：一种认为，中元古界地层为矿源层，中生代大规模的流体运移使地层中的金活化、迁移，并富集成矿，即沉积-（变质）改造型[17，14，18，15];另一种认为，成矿元素来源于因中生代以来大规模岩浆侵位而导致的岩浆热液，部分成矿物质来源于地壳深部或地幔[16]，进而结合中生代区域地质构造演化特点，认为江南造山带金矿为“陆内活化”型矿床[21]。本文在总结前人研究基础上，结合本单位在该区多年的勘查工作，对本区金成矿规律和找矿方向进行初步探讨。

2  区域地质背景及矿产特征

湘东北地区出露的地层有中元古界、中生界白垩系及新生界第四系（图2）。中元古界由具复理式建造特征的浅海变质火山-碎屑岩和变质粘土岩组成，分布于研究区的东西两段，形成区内的构造窿起带，是区域内金矿的主要赋矿围岩。区内总体构造走向为北东向，构造格架为“二隆三盆”，从北西至南东依次为：汩罗-洞庭凹陷盆地、幕阜山隆起、长沙-平江断陷盆地、连云山隆起及醴陵拗陷盆地;主要的北東向区域性深大断裂有：新宁—灰汤深大断裂、长沙—平江深大断裂和浏阳—醴陵—衡东深大断裂。本区域是湖南省内岩浆活动最强烈、且活动期次最多的地区，包括武陵期、雪峰期、加里东期、燕山期岩浆岩。其中又以燕山期岩体最为发育，主要岩体有望湘、幕阜山、金井、连云山、蕉溪岭等陆壳改造型花岗岩岩基。

区内矿产资源丰富，目前已发现主要矿产17种，金、铜、钴为区内的优势矿种。金矿主要集中在望湘-金井岩体外围及连云山岩体-黄金洞一带（图2）。

3  典型金矿床地质特征

本区典型的金矿床为万古金矿床（超大型）和黄金洞金矿床（大型），两者分别位于长沙-平江深大断裂（以下简称长平断裂）的北西侧和南东侧，并具有以下相似地质特征：赋矿地层主要为蓟县系坪原组浅变质碎屑岩，岩性以砂质板岩和绢云母板岩为主;矿区断裂构造发育，主要为北东向及北西西向，金矿体主要赋存于北西西向断裂中，北东向断裂对矿体也有一定的改造作用;矿区内均无岩浆岩体出露，但在大万矿区西南10～12 km处有燕山期侵入的金井花岗岩岩基，黄金洞矿区西南10 km处出露有燕山期的连云山花岗岩。

3.1 万古金矿床

万古金矿床内共发现含金构造带40余条，主要矿脉为20、1、2、8、14号脉，共圈出大小金矿体80个。矿体形态、产状和规模基本上受北西（西）向断裂破碎带控制，倾向北东，整体顺层，局部切层。矿体多呈脉状、似层状或长透镜体状沿构造破碎带充填，其中的石英脉亦呈透镜状及细（网）脉状顺构造面分布，前者脉宽一般5-20 cm。石英脉较发育处，往往金品位相对较高，局部可见明金。矿石类型主要为石英脉型和破碎蚀变岩型，次为构造角砾岩型。矿石矿物主要为毒砂和黄铁矿，还有少量方铅矿、闪锌矿、辉锑矿、自然金等。脉石矿物主要为石英和方解石，此外，还有少量的绿泥石、绢云母等。矿区主要蚀变有硅化、黄铁矿化、毒砂化、绢云母化、退色化、白云石化。金矿化与硅化、黄铁矿化、毒砂化关系密切，当上述蚀变同时出现时，金也相对富集。

3.2 黄金洞金矿床

黄金洞已发现金矿脉带20余条，主要矿脉为1、3、202、501号脉，走向长200～3300米，矿脉平行成带展布，走向东西或北西西， 大多倾向北，少数倾向南（3号脉），倾角25-75°。矿脉严格受断裂控制，主要由含金蚀变破碎板岩、含金构造角砾岩和含金石英脉组成。共发现大小金矿体54个，矿体形态、产状和规模基本上受断裂破碎带控制，多呈脉状、似层状或长透镜体状沿构造破碎带充填。主要矿体厚0.87～3.69米，金品位3.62～5.53克/吨，一般矿脉带规模越大，矿体规模也越大。矿石类型主要为石英脉型和破碎蚀变岩型，还有少量的构造角砾岩型，部分含矿石英脉受应力作用，形成揉皱。矿石矿物主要为毒砂和黄铁矿，还有少量辉锑矿、白钨矿、方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、磁黄铁矿、自然金等。脉石矿物主要为石英和方解石，其次为绿泥石、绢云母、白云石等。矿区的蚀变类型多样，主要蚀变类型为硅化，黄铁矿化，毒砂化。此外还可见少量的绢云母化和绿泥石化。

4  成矿物质和成矿流体来源

硫同位素分析结果表明，大万矿区矿石的硫同位素δ34S值分布于-11.6 ～-8.0‰之间，平均值为-9.6‰;黄金洞矿区矿石的硫同位素 δ34S 值分布于-12.9‰～ -3.4‰之间[21]。坪原组地层的S同位素δ34S值由亏损（-10～ -12‰）和富集（+13～+24‰）两个端元组成[21]。可见，大万金矿床和黄金洞金矿床矿石的硫同位素 δ34S 组成与蓟县系坪原组的亏损端元分布范围接近，但明显低于七宝山斑岩型铜多金属矿床和井冲岩浆热液交代角砾岩型铜多金属矿床（图3）。这说明，坪原组地层可能在湘东北金成矿作用中提供了成矿物质。

铅同位素分析结果[13，1，21]显示，万古金矿床的矿石铅主要落在上地壳的区域，黄金洞金矿床的矿石铅主要落在造山带的区域，部分落在上地壳的区域。万古和黄金洞矿床的矿石铅同位素组成与斑岩型铜矿（鳌鱼山铜矿和七宝山铜矿）和湘东北地区燕山期花岗岩的铅同位素组成有着明显的差异（图4）。这表明，湘东北地区金矿中的铅主要为地壳来源，可能来自于坪原组地层。

氢氧同位素分析结果[21]显示，大万矿区含矿石英脉的δD值分布于-54‰～ -95‰之间，δ18O值分布于2.4‰～12.9‰之间;贫矿石英脉的δD值分布于-92‰～-98‰之间，δ18O分布于1.3‰～2.0‰之间，明显低于含矿石英脉。黄金洞矿区含金石英脉的δ18O值位于12.46～18.67%之间，δD值位于-57～-61‰之间。在δD-δ18O图解（图5）中可看出，大万金矿床和黄金洞金矿床的成矿流体主要由变质水组成，有部分岩浆水混入。贫矿石英脉较低的氢氧同位素含量表明，成矿晚期可能有大气降水的混入。

氦-氩同位素分析结果[20]显示，大万金矿区含矿石英脉中黄铁矿的3He/4He值分布于4.9～13.7×10-6（即3.5～9.8 Ra），远高于地壳的3He/4He值（0.01～0.05 R/Ra），接近地幔惰性气体的3He/4He值（6～9 R/Ra）;40Ar/36Ar值分布于389～822之间，高于大气的40Ar/36Ar值（295.5）。这表明，成矿流体中有地幔来源流体的加入。

综上所述，坪原组地层为湘东北地区金矿床的成矿作用提供了主要成矿物质;区内金矿床的成矿流体主要为变质水和部分岩浆水，兼有地幔来源流体的加入。

5  成矿流体特征

湘東北地区金矿床矿石矿物和脉石矿物中的流体包裹体主要为气液两相的包裹体，其次为纯液相包裹体和富CO2的以气相为主的包裹体[20]。以往流体包裹体研究表明，湘东北地区金矿床成矿流体的Eh分布于-0.47～-0.62V之间，pH值为5.13～7.4，盐度为3.55～12.61wt % NaClequiv，成矿流体主要由H2O+CO2 +Na++K++Ca2+ ± Cl- ± CO ± CH4 ± HCO3-± SO42- ±N2 ±H2组成，流体包裹体均一温度分布于200～300℃和150 ～180 ℃两个区间[11，8，14，15，20，6，1]。因此，湘东北金矿的成矿流体为还原型、弱酸性到中性，中低温、中低盐度的流体。

在氧化环境中，金可能以Au+或Au3+两种形式进入溶液中。Au+性质与Ag+类似，Au3+性质与As3+和Sb3+类似。大万金矿区绝大部分硫化物中的Ag/Au值小于0.5，黄金洞金矿绝大部分硫化物中的Ag/Au值小于1。且毒砂和辉锑矿均为大万金矿床和黄金洞金矿床的载金矿物。这表明，在湘东北金成矿作用中，金主要以AuCl4-络合物的形式进行运移，而不是Au（S2O3）23-或Au（HS）2-的形式。

6  成矿时代

自20世纪80年代起，前人先后对湘东北地区金矿床的成矿时代进行了多方法定年（表1）。其中，Mao et al. （2002）得到了>600 Ma的Rb-Sr、K-Ar和铅模式年龄范围，参考价值较低。罗献林等（1988）在黄金洞矿区进行了矿石铅同位素测定，但由于样品数量极少（仅4个黄铁矿），且矿石铅模式年龄本身的可靠性不高，此次获得的年龄514～530Ma参考价值有限。胡瑞英等（1995）运用裂变径迹法对湘东北平江、浏阳等地含金石英脉中的石英进行了年龄测定，得到了100～160Ma的年龄，但所测试的石英中含铀量极低，且分布不均匀，对年龄的准确性产生一定的影响。流体包裹体Rb-Sr等时线法要求被研究的样品同时形成，且他们的初始Sr同位素达到了完全的均一化。但由于复杂的流体活动，矿区内常常有各种不同期次不同成因的流体包裹体存在。也正因为如此，运用流体包裹体Rb-Sr等时线法得到的湘东北金矿床的成矿年龄变化范围极大。黄金洞金矿区得到的Rb-Sr等时线年龄有152 Ma和462 Ma[2，3]，大万金矿区得到的Rb-Sr等时线年龄有70 Ma和425 Ma[15，4，3]。

在大岩地区五星水库金钴多金属矿化点，矿化破碎带切穿了连云山岩体，而白云母硅质岩又切穿了矿化破碎带，因此金矿化的年龄应位于连云山岩体的成岩年龄和白云母硅质岩的形成年龄之间。Deng et. al （2017）测得连云山岩体的锆石U-Pb年龄为142±2 Ma，白云母硅质岩的云母Ar-Ar年龄为130 Ma。又由于五星水库矿化点和大万、黄金洞金矿床均为与深大断裂和岩体有关的金矿床，并且有着相似的矿物组合，Deng et. al （2017）认为五星水库的金矿化与大万和黄金洞金矿为同一期成矿事件，成矿年龄为130～142 Ma。

因此，我们推测湘东北地区金矿床的成矿时代应位于130～142 Ma之间。

7  讨论

7.1 地层与金成矿的关系

蓟县系坪原组为大万金矿床和黄金洞金矿床的赋矿地层。硫和铅同位素分析结果（见第四部分）表明，蓟县系坪原组地层为湘东北的金成矿作用提供了主要成矿物质。金丰度分析结果[15]也表明，蓟县系坪原组具有较高的成矿元素丰度。

因此，蓟县系坪原组为湘东北金矿床的矿源层，是湘东北地区金矿进行找矿预测的必要要素。

7.2 构造与金成矿的关系

华南在加里东-印支期形成了一系列近东西向的断裂和韧性剪切带，湘东北地区在此时对应地形成三条近东西向的韧性剪切带（见图2），为成矿前构造。

湘东北地区金矿主要产于北西（西）、近东西向断裂破碎带内，该组断裂可能在加里东期-印支期初具模型，燕山期重新活动[21]，经历先压后张，形成含构造角砾岩的脆性容矿构造。湘东北地区的金矿都产出于长平深大断裂的附近，而氦-氩同位素分析结果表明，成矿流体中有地幔来源组分的加入。因此，长平深大断裂可能为导矿构造，是深部幔源流体运移的通道。

北东向次级构造则切穿矿体，为成矿后构造。

7.3 岩浆岩与金成矿的关系

氢-氧同位素分析结果表明，成矿流体有岩浆水的参与。尽管在大万和黄金洞金矿区内均未发现岩浆岩，但在矿区外围思村-社港一带呈现出较大的航磁正异常和稳定的低重力场，这表明深部有隐伏岩体存在。而金的成矿时代（130～142 Ma）也略晚于连云山岩体的成岩年龄142±2 Ma。因此，岩浆岩可能为金成矿作用提供了部分成矿流体、成矿物质和能量。

7.4 矿体深、边部延伸情况

通过提取万古金矿床142个钻孔数据，构建了矿区三维矿体模型（图6），可以看出，金矿体沿走向、倾向延伸均较稳定，且矿体具有向北东方向侧伏的规律。同时，绘制了样品品位-深度关系图（图7），也显示金品位往深部较稳定，并没有随着深度呈现下降趋势。因此，万古金矿床深、边部仍有较好的找矿前景。这一结论与我们最近在江东金矿深部通过钻孔验证在1200米深部控制到了矿体相一致。

8  结论与找矿方向建议

1、蓟县系坪原组为湘东北地区金矿床的主要矿源层，为金成矿提供了主要物质来源;

2、湘东北地区三条近东西向的韧性剪切带为成矿前构造;北东向长平深大断裂为导矿构造;北西（西）、近东西向断裂为容矿构造;北东向次级构造为成矿后构造。

3、湘东北地区燕山期岩浆岩可能为金成矿作用提供了部分成矿流体、成矿物质和能量。

4、湘东北地区金矿矿体向深部和边部延伸稳定，矿区深、边部有较好的找矿前景，建议今后该区金矿的找矿方向包括：

（1）万古矿区和黄金洞矿区的深部及外围地区，特别是两矿区深部找矿潜力巨大，初步预测2000米以浅金资源潜力可达500吨;

（2）湘东北长平深大断裂带两侧，同时发育蓟县系坪原组、北西（西）或近东西向断裂和（隐伏）岩体的地区。

参考文献/References

[1]鄧会娟， 夏浩东， 息朝庄， 崔银亮. 2013. 湖南平江童源-和尚坡金矿区成矿流体地球化学特征[J]. 矿物学报， 33（5）： 691-697.

[2]董国军， 许德如， 王力， 陈广浩， 贺转利， 符巩固， 吴俊， 王智琳. 2008. 湘东地区金矿床矿化年龄的测定及含矿流体来源的示踪---兼论矿床成因类型[J]. 大地构造与成矿， 32（4）： 597-611.

[3]韩凤彬， 常亮， 蔡明海. 2010. 湘东北地区金矿成矿时代研究[J]. 矿床地质， 29： 563-571.

[4]贺转利. 2009. 江南造山带湖南段金多金属成矿动力学特征及成矿模式[D]. 中国科学院研究生院（广州地球化学研究所）.

[5]胡瑞英， 程景平， 郭士伦， 郝秀红. 1995. 裂变径迹法在金矿研究中的应用[J]. 地球化学， 24（2）： 188-192.

[6]李杰， 陈必河， 安江华， 谭仕敏， 张孝国， 姚宇军. 2011. 湖南黄金洞金矿成矿流体包裹体特征[J]. 华南地质与矿产， 27（2）： 163-168.

[7]刘亮明， 彭省临， 吴延之. 1999. 湘东北地区脉型金矿床的活化转移[J]. 中南工业大学学报（自然科学版）， （1）： 4-7.

[8]刘荫椿. 1989. 黄金洞金矿床地球化学特征[J]. 地质与勘探， （11）.

[9]刘英俊， 季峻峰. 1994. 低温含金辉锑矿的某些特征[J]. 矿物学报， 14（1）：68-73 .

[10]罗献林， 易诗军， 梁金城. 1984. 论湘西沃溪金锑矿床的成因[J]. 地质与勘探， 20（3）： 1-10.

[11]罗献林. 1988. 论湖南黄金洞金矿床的成因及成矿模式[J]. 桂林冶金地质学院学报， （8）.

[12]罗献林. 1990. 论湖南前寒武系金矿床的成矿物质来源[J]. 桂林冶金地质学院学报， （1）.

[13]羅献林. 1989. 论湖南前寒武系金矿床的形成时代[J]. 桂林冶金地质学院学报， 9（1）： 25- 34.

[14]马东升， 刘英俊. 1991. 江南金成矿带层控金矿的地球化学特征和成因研究[J]. 中国科学：B辑. 424-433.

[15]毛景文， 李红艳. 1997. 江南古陆某些金矿床成因讨论[J]. 地球化学. 71-81.

[16]许德如， 董国军， 邓腾， 宁钧陶， 王智琳， 邹凤辉. 2015. 湘东北地区大规模金成矿作用及地球动力学背景[J]. 矿物学报.

[17]叶传庆， 戴文剑， 刘荫椿， 韩秀军. 1988. 试论黄金洞金矿床成因及找矿意议[J]. 黄金地质科技， 02：24-36.

[18]张乾， 曹裕波， 张宝贵， 潘家永. 1992. 湖南黄金洞金矿床的稀土与微量元素地球化学——矿石成因证据[J]. 地质与勘探， 28（11）： 12-17.

[19]Deng T， Xu DR， Chi GX， Wang ZL， Jiao QQ， Ning JT， Dong GJ， Zou FH. 2017. Geology， geochronology， geochemistry and ore genesis of the Wangu gold deposit in northeastern Hunan Province， Jiangnan Orogen， South China. Ore Geology Review， 88：619-637.

[20]Mao JW， Kerrich R， Li HY， Li YH. 2002. High 3He/4He ratios in the Wangu gold depoit， Hunan province， China： implications for mantle fluids along the Tanlu deep fault zone. Geochem. J. 36， 197–208.

[21]Xu DR， Deng T， Chi GX， Wang ZL， Zou FH， Zhang JL， Zou SH. 2017. Gold mineralization in the Jiangnan Orogenic Belt of South China： Geological， geochemical and geochronological characteristics， ore deposit-type and geodynamic setting. Ore Geology Review， 88：565-618.