桐柏山南坡金矿床(点)地质特征、成因及找矿前景

向祥辉， 肖宝珠， 张 战

(湖北省地质局 第八地质大队，湖北 襄阳 441002)

桐柏山南坡位于武当—桐柏—大别成矿带中段，区内地质构造复杂，岩浆活动强烈，成矿地质条件优越。桐柏山南坡已发现黑龙潭金矿、卸甲沟金矿、王家大山金矿等中—小型矿床和大量的金多金属矿(化)点，显示出良好的找矿前景。近年来，多家地勘单位在桐柏山南坡部署了一些找矿勘查工作，但对该区金矿的综合研究还比较薄弱。通过资料收集整理和实地调查研究，分析桐柏山南坡金矿床(点)的成矿地质条件、矿化类型、成矿时代、空间分布、成矿物质来源、成矿温压条件及成矿深度等特征，总结该区金矿床(点)成因及控矿因素，探讨金矿找矿前景，以期为区域金多金属矿找矿勘查工作提供有益的地质依据。

1 区域地质概况

桐柏山南坡位于秦岭造山带和大别—苏鲁造山带衔接部位的桐柏造山带，该区是华北地块、扬子地块及二者间夹持的南秦岭微地块于中生代碰撞拼合的产物。中生代以来急剧的隆起造山运动造就了桐柏山穹窿构造，穹窿核部为中生代变形花岗岩(桐柏杂岩)，两侧为高压变质地体，岩浆—热液隆起可能是其主要形成机制[1]。岩层主要表现为一系列经过复杂构造变形的透镜体状构造岩片，两侧以断裂或剪切带为界，呈构造接触关系[2](图1)。

区域岩浆活动频繁，元古代、中生代岩浆岩分布广、规模大。元古代变基性岩呈不规则椭圆状或长条状分布于新元古代南华纪地层中，展布方向与区域构造线方向一致，规模一般较小。中生代岩浆岩以燕山期中酸性侵入岩体为主，主要有新城—黄陂断裂带北东侧的桐柏变形花岗岩和南西侧的七尖峰花岗岩体、新市变形花岗岩等；脉岩主要有变基性岩脉、酸性岩脉、碱性岩脉及石英—萤石脉等。变基性岩脉主要贯入地层中，煌斑岩脉在金矿床(点)附近较为发育；酸性岩脉多见于花岗岩体附近，部分具金多金属矿化，尤以石英脉中的金多金属矿化较突出；石英—萤石脉多为金多金属矿化后期产物。

图1 桐柏山南坡地质简图Fig.1 Geological map of southern slope of Tongbai Mountain1.二长花岗岩；2.钾长花岗岩；3.桐柏变形花岗岩；4.高压岩片带；5.蓝闪岩—绿片岩带；6.断裂及编号；7.矿(化)点；8.矿床；F1.桐柏—磨子潭断裂(推测)；F2.新城—黄陂断裂带；F3.马鞍山—青苔断裂带；F4.新市—太山庙断裂带。

2 矿化类型

目前在桐柏山南坡发现的金矿床(点)主要分布于七尖峰花岗岩体周缘，新城—黄陂断裂带、新市—太山庙断裂带和马鞍山—青苔断裂带及桐柏变形花岗岩附近则相对较少。

桐柏山南坡的金矿床(点)为中生代为主的中—低温岩浆热液型矿床[4]，按成矿地质作用、成矿环境、矿石类型等因素，可进一步分为构造蚀变岩型、石英脉型、构造蚀变岩+石英脉复合型、多金属硫化物充填型、微细浸染型(包括矽卡岩型)和爆发角砾岩型等6类(表1)。总体来看，构造蚀变岩型金矿规模相对最大，主要发育于顺层韧性剪切带的构造裂隙带，围岩蚀变强烈；石英脉型、多金属硫化物型金矿主要为张性裂隙充填成矿，围岩蚀变较弱；构造蚀变岩+石英脉复合型金矿数量相对最多，多赋存于挤压透镜体中张性裂隙发育地段；微细浸染型金矿主要赋存于挤压透镜体中微裂隙相对不发育地段，围岩蚀变较弱；矽卡岩型金矿仅发育于花岗岩与大理岩接触部位；爆发角砾岩型金矿见于爆发角砾岩岩筒中，仅为矿化。

表1 桐柏山南坡金矿地质特征表Table 1 Characteristics of gold deposits on the southern slope of Tongbai Mountain

依据元素组合特征，可将桐柏山南坡的金矿床(点)分为金矿床(点)、金银矿床(点)、金铜矿床(点)和伴生金矿床(点)等4类[3]。金矿床(点)主要为构造蚀变岩型、爆发角砾岩型，元素组合为Au-Ag-As-Pb-Cu，如卸甲沟金矿床。金银矿床(点)主要为构造蚀变岩型、石英脉型及构造蚀变岩+石英脉复合型，元素组合为Au-Ag-As-Pb-Zn-Cu，如黑龙潭金(银)矿床。金铜矿床(点)主要为微细浸染型、矽卡岩型，元素组合为Au-Cu-Pb-Mo，如王家大山金(铜)矿床、吴山金(铜)矿点。伴生金矿床(点)主要为以银、钼等矿化为主、伴生金矿化的矿床(点)，如金银洞银(金)矿点、戴家湾钼(金)矿点等。

3 矿床成因与成矿模式

3.1 成矿时代

中生代欧亚大陆与西太平洋板块的相互作用导致了桐柏—大别地区燕山期构造—岩浆带的形成和发育，同时形成了大规模的Au、Ag、Mo、W、Zn、Pb等矿化[5]。统计桐柏山南坡金及其他金属矿床(点)的成矿时间(表2)，发现该区金矿的成矿时间为143.1～128.2 Ma，与区域中生代花岗岩岩浆活动时间(145.2 ～111.9 Ma)[12-13]基本一致，说明该区金矿化是桐柏—大别地区燕山早期成矿大爆发事件的产物。

表2 桐柏山南坡典型矿床成矿时间统计表Table 2 Metallogenic time statistics of typical deposits in southern slope of Tongbai Mountain

3.2 成矿物质来源

桐柏山南坡区域地层(武当岩群、耀岭河组、灯影组)中Au、Ag等成矿元素含量不高且分散，在不同地层之间存在明显差异，除灯影组地层外，其他地层的金含量均低于地壳克拉克值；但矿区地层的Au含量明显高于区域地层，Ag含量则与区域地层无明显差异[3]。上述事实表明，桐柏山南坡的地层难以提供足够的Au来形成该区大面积的金矿化异常及金矿(化)体，地层中的Ag同样对该区的银矿化贡献有限。区内金(银)矿在不同的地层单元中均有发育，金(银)矿化不受地层的限制，说明地层不是桐柏山南坡金(银)矿成矿物质的主要来源。桐柏山南坡典型金矿床蚀变岩型矿石、石英脉型矿石、近矿围岩及花岗岩稀土元素分析结果[3,6,14]显示，岩矿石均具富集轻稀土、Eu弱亏损特征；蚀变岩型矿石、近矿蚀变岩与武当岩群白云钠长片岩、耀岭河组钠长绿帘阳起片岩具有相似的稀土配分曲线，石英脉型矿石与花岗岩类(东谷山花岗岩)具有相似的稀土配分曲线(图2)，说明石英脉型矿石的成矿物质来源与中生代花岗岩关系密切，而蚀变岩型矿石明显继承了围岩的稀土元素组成特征。

图2 桐柏山南坡金矿石与地层稀土元素球粒陨石标准化配分曲线(数据据参考文献[3,6,14])Fig.2 Standardized distribution curve of gold ore and formation rare earth chondrite on the southern slope of Tongbai Mountain

本次研究收集和统计了桐柏山南坡新城—合河一带金矿床(点)、黑龙潭金矿床、卸甲沟金矿床、王家大山金矿床的黄铁矿等硫化物的S同位素组成数据[8,15]。新城—合河一带金矿床(点)的S同位素组成较分散，δ34S=-3.97‰～5.80‰(19个黄铁矿样品)，平均为-1.06‰；δ34S分布图(图3-a)显示δ34S呈“脉冲”式分布，说明新城—合河一带可能存在两个或两个以上的硫源，与该区存在多个成矿类型的事实相符。

总体来看，新城—合河一带金矿床(点)的硫源具壳幔混合源特征，其金矿化可能与中生代花岗岩岩浆活动有关，并混染了上地壳硫。黑龙潭金矿床和卸甲沟金矿床的S同位素组成较简单，其中黑龙潭金矿床δ34S=-0.06‰～5.58‰(30个黄铁矿样品)，平均为3.43‰；卸甲沟金矿床δ34S=4.40‰～9.85‰(36个黄铁矿样品)，平均为7.16‰，δ34S值分布均较集中(图3-b、图3-c)，但两者δ34S组成具有明显差异，与两者成矿类型不同有关。黑龙潭、卸甲沟两矿床的S同位素组成表明，在成矿演化过程中有地层硫的加入，卸甲沟金矿床混入了更多的地层硫。王家大山金矿床与黑龙潭金矿床、卸甲沟金矿床处于同一矿带，其δ34S同位素测试结果显示，矿石δ34S=-1.2‰～6.5‰(36个黄铁矿样品、3个黄铜矿样品)，围岩δ34S=12.8‰～21.7‰(6个黄铁矿样品)，矿石的S同位素组成明显与围岩不同(图3-d)，但和黑龙潭金矿床矿石S同位素组成相似，表明该矿床的硫可能来源于与中生代花岗岩岩浆活动有关的壳幔混合源。综上所述，桐柏山南坡金矿床(点)的成矿物质来源可能主要与中生代花岗岩岩浆活动有关，在成矿演化过程有少量地层物质的加入。

图3 桐柏山南坡金矿δ34S分布图(数据据参考文献[8,15])Fig.3 δ34S distribution map of gold deposit on the southern slope of Tongbai Mountain a.新城—合河地区金矿床(点)；b.黑龙潭金矿床；c.卸甲沟金矿床；d.王家大山金矿床。

3.3 成矿流体来源

本次研究采集了桐柏山南坡新城—合河一带金矿床(点)、黑龙潭金矿床、卸甲沟金矿床的矿石样品，进行H-O同位素测试。测试结果(表3)显示，黑龙潭金矿床δ18O流体=0.36‰～2.60‰，平均为1.35‰；δD=-98.0‰～-67.1‰，平均为-82.4‰。卸甲沟金矿的δ18O流体=-1.37‰～1.36‰，平均为-0.01‰；δD=-82.7‰～-82.5‰，平均为-82.6‰。新城—合河一带金矿床(点)δ18O流体=-9.07‰～2.66‰，平均为-1.73‰；δD=-76.2‰～-56.1‰，平均为-67.9‰。在H-O同位素组成图解(图4)中，样品投影点落在原生岩浆水与东秦岭中生代大气降水区[16]之间，表明这些金矿床(点)的成矿流体可能主要来源于岩浆水，混合了部分大气降水，而且新城—合河一带金矿床(点)混入的大气降水更多[17-18]。

3.4 成矿温压条件及成矿深度

向祥辉等[8]研究发现，桐柏山南坡新城—合河一带的蚀变岩型金矿床的成矿温度一般为130～180℃，石英脉型金矿床的成矿温度多集中于200～350℃，成矿压力为42～45 MPa；黑龙潭金矿床成矿温度一般为173～258℃，成矿压力为43～47 MPa；卸甲沟金矿床成矿温度一般为162～228℃，成矿压力为42～45 MPa。利用徐国风教授发明的经验公式[19]计算成矿深度，得出新城—合河一带金矿床(点)成矿深度为0.50～0.80 km，黑龙潭金矿床成矿深度为0.72 km，卸甲沟金矿床成矿深度为0.61 km，表明上述金矿床(点)均为浅成成矿。

表3 桐柏山南坡金矿床(点)H-O同位素组成统计表Table 3 The H-O isotopic composition of gold deposits (points) on the southern slope of Tongbai Mountain

图4 桐柏山南坡金矿床(点)矿石H-O同位素组成图解(东秦岭数据据参考文献[16])Fig.4 H-O isotope composition diagram of gold deposits (points) on the southern slope of Tongbai Mountain

3.5 空间分布

桐柏山南坡现已发现金矿床(点)73处[8]，大多数分布于武当岩群浅色片岩中，少量分布于耀岭河组绿片岩、陡山沱组浅色片岩及大理岩和中生代花岗岩脆性裂隙带内。金矿床(点)受不同规模、不同期次的韧(脆)性断裂带控制，具NW带状分布、成群分段集中的特点，主要赋存于新城—黄陂断裂带、马鞍山—青苔断裂带、新市—太山庙断裂带及其附近(图1)；矿(化)体则发育于不同方向断裂的交汇复合部位、单条断裂或多条断裂组合处、断裂中走向和倾角变化部位、断裂分支部位及节理裂隙密集带。金矿化与中生代花岗岩关系紧密，绝大多数矿床(点)集中分布于距七尖峰花岗岩体5～15 km范围内，靠近岩体以石英脉型金矿化为主，远离岩体以蚀变岩型金矿化为主，两者之间则为石英脉型+蚀变岩型叠加金矿化，不同类型的金矿(点)间距约1～3 km。

物探资料显示，黑龙潭金矿床、卸甲沟金矿床深部均存在隐伏岩体[8]。在垂向上，具由浅入深或逐渐靠近花岗岩岩体，矿化类型由蚀变岩型向石英脉型、多金属硫化物充填型过渡，如黑龙潭金矿床深部发育铅锌矿，杨柳金矿床石英脉中见辉钼矿等。在平面上，七尖峰花岗岩体附近新发现有钨、钼矿点，岩子河铅锌矿床则形成于剥蚀深度相对较大的桐柏变形花岗岩内，表明深部或靠近花岗岩岩体的矿种成矿温压条件高于浅部。

3.6 控矿因素

金矿床(点)主要赋存于上地壳多层次滑脱构造带的上滑系统中，新城—黄陂断裂带控制新城—合河一带Au(Ag)、Cu、Mo矿化的分布，马鞍山—青苔断裂带控制黑龙潭金矿床、卸甲沟金矿床、王家大山金矿床的分布，新市—太山庙断裂带则发育有爆发角砾岩型金(银)矿化、吴山铜钼矿化等，因此区域性深大断裂、顺层韧(脆)性剪切带是成矿热液运移的良好通道，其伴生、派生的构造空间是成矿热液聚积、赋存的主要场所。单条断裂或多条断裂组合处控制了矿床(点)的分布，断裂中走向变化及倾角变化部位、断裂分支部位为矿体或富矿地段的有利成矿部位。一般来说，张性断裂中充填含金(银)石英脉、多金属硫化物脉，脉体形态随断裂形态而异，矿体两侧围岩蚀变较弱或无蚀变；而压性断裂中岩石隙小、渗透差，金(银)矿化以蚀变岩型为主。因此，桐柏山南坡金矿化主要受不同规模、不同期次的韧(脆)性断裂带控制，矿床(点)与七尖峰花岗岩、隐伏花岗岩关系密切，不受地层、岩性制约。

3.7 成矿模式

通过梳理和分析桐柏山南坡金矿床(点)的成矿地质条件、矿化类型、成矿时代、空间分布、成矿物质来源、成矿温压条件及成矿深度等特征，总结了该区金矿床(点)成因及控矿因素(表4)，认为该区金矿为中—低温岩浆热液型金多金属矿。桐柏山南坡燕山早期花岗岩成岩与金多金属成矿作用是武当—桐柏—大别造山带成岩成矿事件的重要组成部分，成矿作用具多成因、多来源、多阶段的特点。

燕山早期，在碰撞后伸展机制下，桐柏—大别造山带沿核部杂岩单元、超高压单元、高压单元、绿帘—蓝片岩单元、沉积盖层单元或构造单元结构面(桐柏山南坡地表未见核部杂岩单元、超高压单元出露)发生伸展拆离，下地壳熔融形成的岩浆与岩浆源流体沿断裂带、拆离带向上运移，在地壳浅部合适的部位汇聚沉淀，形成不同地质环境、不同成矿深度、不同类型的金多金属矿化(图5-a)。

燕山晚期，桐柏地区发生大规模的构造掀斜抬升剥离作用，使原本位于桐柏变形岩体之上的地质体、矿体沿早期拆离面向南运动，脱离桐柏变形岩体(图5-b)。新城—黄陂断裂带南西侧以金矿为主，总体具“原位异地”的特征，即矿体形成的地质环境、赋矿空间、矿体形态基本未变，但形成时的原始位置发生了改变。新城—黄陂断裂带北东侧以铅锌矿、钼矿为主，主拆离带内的矿体大多被改造，具有与桐柏变形花岗岩一致的变形特征，如黄家沟钼矿矿体与变形花岗岩呈构造接触。

表4 桐柏山南坡金矿成矿要素表Table 4 Metallogenic elements table of gold deposit on the southern slope of Tongbai Mountain

图5 桐柏山南坡金矿成矿模式图Fig.5 Mineralization model map of gold deposit in southern slope of Tongbai Mountaina.金矿形成时期；b.构造掀斜拆离运移时期；SC.沉积盖层单元；EB.绿帘—蓝闪片岩单元；HP.高压变质单元；YZ.扬子地块。

4 找矿前景分析

桐柏山南坡燕山早期构造—岩浆活动强烈，沿新城—黄陂断裂带、马鞍山—青苔断裂带、新市—太山庙断裂带形成了广泛的金多金属异常，其中金异常面积大，具明显的浓集中心(图6)。综合桐柏山南坡一带的成矿地质条件、化探异常、矿化特征等因素，圈定了3个成矿远景区，即新城—黄陂断裂带成矿远景区、马鞍山—青苔断裂带成矿远景区、新市—太山庙断裂带成矿远景区(图7)。

图6 桐柏山南坡金异常分布图(单位：×10-9)Fig.6 Distribution map of gold anomalies on southern slope of Tongbai Mountain

图7 桐柏山南坡金矿成矿远景图Fig.7 Prospect map of gold mineralization on the southern slope of Tongbai Mountain1.断层；2.成矿远景区范围及编号；Ⅰ.新城—黄陂断裂带成矿远景区；Ⅱ.马鞍山—青苔断裂带成矿远景区； Ⅲ.新市—太山庙断裂带成矿远景区。

桐柏山南坡金多金属矿成矿与中生代花岗岩岩浆活动有密切的时间、空间和物质来源关系，并受控于新城—黄陂断裂带、马鞍山—青苔断裂带、新市—太山庙断裂带及层间(层内)拆离滑脱带、脆性断裂带，表明中生代花岗岩和断裂带是最重要的控矿因素。该区构造活动强烈，层间及层内拆离滑脱带、脆性断裂十分发育，为金多金属矿化提供了良好的成矿地质条件。物探成果显示，新城—黄陂断裂带北东的桐柏变形花岗岩带2 500 m以下仍为变质地层，新城—黄陂断裂带南西发育隐伏岩体，表明桐柏山南坡整体剥蚀深度较小，具备良好的矿床保存环境。

新城—黄陂断裂带北东为桐柏变形花岗岩，其上覆地质体已剥离，该区成矿深度较大，目前已发现赋存于桐柏变形花岗岩表壳岩内的黄家沟钼矿床、赋存于桐柏变形花岗岩断裂带中的岩子河铅锌矿床。新城—黄陂断裂带南西为原桐柏变形花岗岩之上的剥离地质体，成矿深度为浅—中等，花岗岩呈岩基、岩体、岩脉等形式分布，已发现大量金多金属矿床(点)。桐柏山南坡发育Au、Ag、Mo、W、Pb、Zn等多种矿化，总体上由浅入深或距离花岗岩体由远到近，成矿温度逐渐升高并形成相应的矿种和矿化类型，如黑龙潭金矿床上部发育浅成的石英脉型、构造蚀变岩型金矿，下部发育温度较高的脉状铅锌矿；高温条件下形成的钨矿点靠近七尖峰花岗岩体；成矿温度较高的黄家沟钼矿床、岩子河铅锌矿床发育于桐柏变形花岗岩内。因此桐柏山南坡具有寻找构造蚀变岩型、石英脉型等多种类型金多金属矿的巨大潜力 ，同时黄家沟钼矿床、岩子河铅锌矿床具斑岩型矿床的成矿地质特征，因此桐柏山南坡深部寻找斑岩型钼矿、铅锌矿的前景也比较广阔。

5 结论

(1) 桐柏山南坡金矿化类型多样，可分为构造蚀变岩型、石英脉型、构造蚀变岩+石英脉复合型、多金属硫化物充填型、微细浸染型(矽卡岩型)、爆发角砾岩型等类型。

(2) 桐柏山南坡金矿属中—低温浅成岩浆热液型矿床，形成于燕山早期(143.1～128.2 Ma)；矿床(点)主要分布于新城—黄陂断裂带、马鞍山—青苔断裂带、新市—太山庙断裂带及其附近，矿(化)体发育于不同方向断裂交汇复合部位、单条断裂或多条断裂组合处、断裂走向及倾角变化部位、断裂分支部位；成矿物质主要来源于与中生代花岗岩有关的壳幔混合源，地层与成矿无明显的关联性；成矿流体以岩浆水为主，混入了大气降水。

(3) 桐柏山南坡可圈定新城—黄陂断裂带、马鞍山—青苔断裂带及新市—太山庙断裂带3个成矿远景区。新城—黄陂断裂带南西以金(银)矿为主，浅部金(银)矿床(点)密集分布，深部铅锌矿、钼矿具较好成矿前景；该断裂北东以铅锌矿、钼矿为主。桐柏山南坡隐伏岩体发育、构造作用强烈，隐伏岩体研究和构造解剖是深部找矿的重要突破口。