黔东南地区平秋金矿地质特征及其成矿年龄研究

李源洪，戢兴忠，刘 旭，朱 生，胡 鹏

(1.贵州省地质矿产勘查开发局106地质大队，贵州 遵义 563000；2.中国地质科学院矿产资源研究所，自然资源部成矿作用和资源评价重点实验室，北京 100037)

0 引言

黔东南地区是我国重要的金矿产区，其拥有悠久的金矿开采历史。该区已发现八克金矿、金帐坡金矿、平秋金矿、铜鼓金矿、磨山金矿、金井金矿、坑头金矿等多个金矿，这些金矿主要分布在新元古界青白口系下江群、南华系中[1-3]。区内金矿床主要有两种类型：石英脉型及蚀变岩型，这些金矿受控于剪切带及区内背斜，走向多呈NE向[4]。

平秋金矿位于锦屏县的平秋镇，距东部的锦屏县城直线距离约为14 km。该矿床开采历史较为久远，但研究程度一直较低，直到20世纪90年代，地质研究人员才在成矿地质特征[5-6]、成矿年代[7-9]、成矿流体[10-11]及物质来源[4，10]等方面做出一定的研究。初步认为平秋金矿为一脉状-蚀变岩复合型金矿，是黔东南金矿的典型代表之一。然而，对于平秋金矿的形成过程研究依然薄弱，难以建立有效的成矿模型，并应用于实际的找矿勘查中。对于平秋金矿的成矿年龄，顾尚义等认为平秋金矿形成于约235 Ma[7]，而王加昇等认为，其形成于约400 Ma[8]，这些相互矛盾的研究结果使得平秋金矿的年龄变得扑朔迷离，严重阻碍了对平秋金矿矿床成因、成矿过程的理解。

本文在详细的地质研究基础上，严格选取上部含金石英脉样品，进行精确的石英Rb-Sr同位素定年，从而得到可靠的成矿年龄，为该区找矿勘查提供理论指导。

1 区域地质背景

黔东南地区位于华夏陆块与扬子陆块交汇处部位，东与湘桂褶皱系相邻，西与上扬子陆块相邻，北与慈利—保靖断裂、江南断裂相接，东南与溆浦—龙胜断裂、江绍断裂相接[12-13]。区内出露有新元古界下江群、南华系和震旦系、古生界寒武系和二叠系、新生界三叠系和侏罗系；其中以下江群火山碎屑岩、凝灰岩、粉砂岩、砂岩、灰岩及浊积岩等为主，这些岩石普遍发生区域变质作用，成为该区主要的含金地层[5]。

由于处于两个陆块的交汇处，自新元古代到新生代，该区先后经历了武陵运动、加里东运动、印支—燕山运动等多次构造运动[5]。形成了一系列的NNE、NE及EW向的褶皱、剪切带。其中，NE、EW向剪切带、背斜轴部明显控制着该区金矿床的分布；如磨山、平秋、铜鼓、稳江、彦洞等剪切带及其次级断裂明显控制着主山冲、磨山及平秋等金矿的分布。

黔东南地区鲜有岩浆岩出露，而在黔东梵净山金矿及八克金矿、湘西洪江金矿等邻近区域矿床中均有岩浆岩出露，且岩浆岩与金矿的形成关系密切，这些可能暗示黔东南金矿下部，可能也存在隐伏岩体。地球物理及遥感资料解疑结果显示，在该区多处可能存在有隐伏酸性、超基性—基性岩体[7，14-15]。

黔东南地区矿产资源丰富，其中，金属矿产有Au、Cu、Pb、Zn、Ag、Au、Hg、Fe、V等，非金属矿产有煤、花岗岩、大理石、重晶石、硅灰石、硫铁矿等。该区已发现大、中、小型金矿床及金矿点70多处，以石英脉状型、蚀变岩型金矿为主[16]。

2 矿区地质特征

平秋金矿位于扬子陆块东南部、雪峰山陆缘裂谷盆地的西段，江南造山带的西南缘。矿区内出露的地层主要为新元古界青白口系下江群番召组第二段，可划分为三个亚段：第一亚段(Pt3f2-1)为薄—中厚层绢云母板岩、变凝灰岩、变凝灰质板岩，颜色多为灰—深灰色、紫色；第二亚段(Pt3f2-2)为薄层—中厚层粉砂质绢云母板岩，其中局部夹有不规则的变凝灰岩、变凝灰质板岩等，其颜色多为灰色—灰绿色；第三亚段(Pt3f2-3)主要为薄—中厚层粉砂质绢云母板岩，具有水平层理，其中夹有忠厚层—厚层变余砂岩(图1)。区内构造以NE向断层、褶皱为主，其次为叠加于背斜轴部的近EW向的劈理、层间滑动断层。矿区褶皱主要为分布在矿区西北部的NE向十二盘背斜、分布于西南部的NE向金厂溪背斜，NE向断层(F1、F2)主要沿背斜轴部展布；其中，十二盘背斜核部出露第一亚段绢云母板岩，其NW、SE翼分别出露第三、二亚段粉砂质绢云母板岩；金厂溪背斜核部及两翼均出露第二亚段粉砂质绢云母板岩[17]。

图1 平秋金矿矿床地质简图(据文献[10]等修改)

矿区存在两种类型的矿化：石英脉型及蚀变岩型。在矿区，已圈出M1、M2两个石英脉型矿体，其为隐伏矿体，主要赋存在金厂溪背斜轴部的层间滑动断裂中(图1)。M2矿体长约1275 m，厚约0.56 m，Au的平均品位为10.49×10-6；M1矿体与M2矿体平行，但已被采空，无详细地质资料[18]。石英脉型金矿分布在番召组第二段第二亚段内，该处断裂以脆性为主，石英±硫化物脉体发育，脉体厚度通常大于5 cm。此外，矿区圈出①、②两个蚀变岩型矿体，其明显受断层控制，呈透镜状分布在断裂带中。蚀变岩型矿体主要分布在番召组第二段第一、二岩段之间，其位于石英脉型断裂之下。该处断层性质以韧性为主，岩石破碎，具有为断层角砾岩、糜棱岩特征，岩石中定向排列明显；矿体中，有零星的石英脉体，脉体宽度多小于3 cm。其中，①号矿体产于F1中，其长约900 m，厚约1.5 m，Au的平均品位为3.9×10-6；②号矿体产于F2中，其长约850 m，厚约2.38 m，Au的平均品位为4.8×10-6。

蚀变岩型矿体中，金属矿物有自然金、黄铜矿、黄铁矿、闪锌矿、方铅矿及褐铁矿等矿物，非金属矿物有石英、绢云母、方解石、绿泥石及重晶石等。矿石主要呈浸染状、网脉状及角砾状分布，金多以他行沿黄铁矿、毒砂颗粒裂隙分布。矿体蚀变主要有黄铁绢英岩化、绿泥石化、硅化等。石英脉状矿体中，金属矿物主要为自然金、闪锌矿、黄铜矿、毒砂、黄铁矿及黄铜矿等，脉石矿物主要为石英、绢云母、绿泥石等。矿石多呈石英-硫化物脉、网脉分布在围岩中，并在石英脉体两侧形成浸染状矿化。围岩蚀变主要有绢英岩化、绿泥石化，金矿化与黄体矿、毒砂关系密切。

3 石英流体包裹体Rb-Sr定年

3.1 样品制备及测试

本研究共从平秋金矿中M2矿体中，共采集7件含金石英脉样品。将石英脉中石英碎至0.2～0.5 mm，并双目镜下人工挑选出干净的石英颗粒，保证石英纯度在99.5%以上。Rb-Sr同位素测试在中国地质调查局武汉地质调查中心同位素开放研究实验室完成。测试前，将挑选石英先用6 mol/L的盐酸清洗2遍，用超纯水清洗至中性，烘干；将烘干石英放入烘箱中，在150℃～250℃下将低温包裹体爆裂，除去后期次生包裹体；在超声波中，用超纯水将石英清洗3～5遍，烘干备用；将石英与一定量的氢氟酸、高氯酸混合，使石英溶解，通过离子交换法分离并提纯Sr、Rb；最后，用同位素稀释法测定Rb、Sr及Sr同位素比值[19]。Rb-Sr同位素测试是在MAT-261质谱仪上完成，实验过程中用NSB-987作为标样，其Sr同位素比值为0.71034±0.00026(1σ)。

3.2 测试结果

平秋金矿7件石英样品测试结果见表1及图2。样品中w(Rb)为0.431×10-6～1.434×10-6，w(Sr)为0.651×10-6～5.888×10-6，87Rb/86Sr比值为0.867～9.271，87Sr/86Sr比值为0.713 44±0.000 21～0.744 19±0.000 12。应用ISOPLOT数据处理程序，可获得平秋金矿Rb-Sr等时线年龄为(258.0±4.8) Ma，87Sr/86Sr初始值为0.710 03±0.000 31，MSWD为6.4(图2)。

4 讨论

4.1 平秋金矿成矿年龄

由于石英性质稳定、富含包裹体，具有良好的热稳定性，其形成后不易受后期热事件影响，因此是一种理想的Rb-Sr同位素定年矿物[20]。在石英中，Rb、Sr等元素多赋存在流体包裹体中。在平秋金矿存在两种石英，一种为乳白色，通常不含硫化物，多分布于蚀变岩型矿化的附近，通常形成较早；另一种为烟灰色、灰色、深灰色，呈石英-硫化物组合的形式出现，被认为其形成较晚。流体包裹体数据显示，平秋金矿成矿流体主要形成于250℃～350℃[5]。在Rb-Sr测试过程中，样品被加热到150℃～250℃，使得次生包裹体发生爆裂，从而保证所得Rb-Sr同位素年龄可以真实反应平秋金矿石英脉型矿化形成过程。

王加昇等[8]通过对平秋金矿中毒砂进行Re-Os定年，得到其形成年代为(400±24) Ma；顾尚义等[7]通过对石英脉中毒砂样品进行高精度的Re-Os同位素分析，得到其年龄为(235±3.4) Ma。虽然这些测试手段较为先进，数据结果可靠，但其在取样的过程中，并未对矿区两期成矿进行详细区分，且缺少对前人研究成果进行对比和总结。使得人们对平秋金矿的成矿年龄及成矿过程一直争论不休，已有成矿年龄未能很好的解决现有争论。本研究中，通过详细的基础地质研究，认为其存在蚀变岩型、石英脉型两种矿化类型，并对石英脉型金矿化中含矿石英脉进行精确的Rb-Sr定年。其结果同样显示，其形成于(258.0±4.8) Ma，与顾尚义等所得Re-Os年龄相似，可能形成于同一成矿事件中。这表明在平秋金矿区可能存在两期成矿作用，早期约形成于400 Ma，晚期形成于258～235 Ma。

韧性剪切带与金矿化之间的关系通常有两种：① 剪切带与金矿化形成于同一成矿事件中，剪切带为成矿提供了容矿空间，矿化主要存在于脆-韧性、脆性变形带中；② 韧性剪切带形成较早，叠加了后期的脆性、脆-韧性断裂[21-22]。前人的研究表明，在江南造山带地区，存在多期矿化作用：① 加里东期：形成于约435～400 Ma，以沃溪 [(402±6)Ma，白钨矿Sm-Nd同位素定年][23]、肖家 [(412±33) Ma，含金石英流体包裹体Rb-Sr同位素定年][23]、平茶 [(435±9)Ma，含金石英流体包裹体Rb-Sr同位素定年][24]、同古 [(425±16)Ma，含金石英流体包裹体Rb-Sr同位素定年]、金头 [(430±44)Ma，含金石英流体包裹体Rb-Sr同位素定年][9]等金矿为代表；② 海西期：主要形成于约340～258 Ma，以古台山(约331 Ma，绢云母Ar-Ar法)[24]、金井 [(340±16) Ma，含金石英流体包裹体Rb-Sr同位素定年][9]金矿为代表；③ 印支期：约形成于240～205 Ma，如大坪 [(204.8±6.3) Ma，含金石英流体包裹体Rb-Sr同位素定年][25]、铲子坪 [(205.6±9.4) Ma，含金石英流体包裹体Rb-Sr同位素定年][24]、黎家园 [(236±14) Ma，含金石英流体包裹体Rb-Sr同位素定年][24]金矿等；④ 燕山期：约形成于160～90 Ma，以平江—浏阳(160～107 Ma，含金石英裂变径迹发)[26]、沈家垭 [(90.8±3.2) Ma，含金石英流体包裹体Rb-Sr同位素定年][27]等金矿为代表。在一些金矿中，存在多期成矿作用，如沃溪金矿存在400 Ma及280 Ma两期成矿作用，柳树钗金矿存在412 Ma及340 Ma两期成矿作用。在平秋金矿，蚀变岩型金矿形成于石英脉型金矿下部，沿褶皱轴向断裂分布，该类型矿化早于石英脉型金矿化，可能形成于约400 Ma，并伴随着形成少量乳白色石英脉。本研究所选晚期含矿石英，其呈灰色、灰白色、深灰色，与早期石英脉明显不同，其测得的石英流体包裹体Rb-Sr同位素年龄(258.0±4.8)Ma能够很好代表晚期矿化年龄。

4.2 江南构造带构造作用

前人研究认为，江南造山带从新元古代以来共经过3次构造运动[28]。其中，第一次为晋宁Ⅱ期造山运动，以板溪群与下伏梵净山群不整合为代表，其形成年龄大致为850～820 Ma。U-Pb同位素年龄显示，板溪群形成于818～748 Ma[29]。在江南造山带，虽然发现一些晋宁期金矿(约780～610 Ma)的形成，如金山金矿(780～610 Ma，矿石Pb模式年龄；732～714 Ma，全岩Rb-Sr同位素法)[30-31]。但这些金矿形成时间均明显晚于晋宁Ⅱ期构造运动，表明其并非形成于该期构造运动过程中。此外，这些金矿多是由矿石Pb模式年龄法测得，其结果易受围岩Pb同位素特征影响，结果不可靠。第二次构造运动发生在加里东期，同构造云母Ar-Ar及锆石U-Pb年龄为456～419 Ma[29]。该阶段伴随形成大量的过铝质花岗岩，其形成年龄为442～420 Ma[7]。第三次构造事件发生在印支期，锆石U-Pb及云母Ar-Ar年龄显示，该期构造-岩浆事件发生在208～239 Ma[7，29]。

江南造山带金成矿主要形成于加里东期(435～400 Ma)及印支期(240～205 Ma)，其形成年龄与该区加里东及印支期构造-岩浆事件一致，且空间上密切相关，表明这些金矿的形成明显受控于区域构造-岩浆作用。前人研究表明，江南造山带金成矿物质及流体主要来自于围岩，仅在部分矿床中岩浆为成矿提供了成矿流体及物质来源。晋宁Ⅱ期构造事件可能并不直接参与金成矿，但晋宁期沉积物为该区金矿主要的赋矿围岩，其在成矿过程中可能为金成矿提供了成矿物质来源。

5 结论

1)平秋金矿可能存在两期金矿化事件，第一期为加里东期，年龄约为400 Ma，形成矿区蚀变岩型金矿化；第二期为印支期，年龄为258～235 Ma，形成矿区石英脉型金矿化。

2)江南造山带加里东期及印支期构造-岩浆作用与该区主要的金矿形成密切相关。