湖北崇阳小水金矿地质特征及控矿地质因素

尹 近, 陆宇鹏, 张文胜, 石德强, 钟 温, 阳 蓉

(1. 湖北省地质局第四地质大队， 湖北咸宁437100；2. 咸宁市自然资源和规划局， 湖北咸宁437100)

0 引 言

小水金矿位于湖北崇阳西南32 km的石坳村一带，隶属崇阳桂口乡管辖。该矿床于1979年发现，随后在1987—1989年间经普查、详查(张学荣等，1988；杨神英等，1989)提交了小型金矿1处。总结该矿床地质特征，探讨矿床成因，为该区域金矿找矿工作提供参考。

1 区域地质背景

研究区大地构造位于江南地台北缘与下扬子台褶带南缘的过渡部位，成矿区域属于雪峰弧形隆起东北缘，方山背斜的南翼。中元古界冷家溪群出露于区域西北部，为一套浅海相火山沉积浅变质岩系，构成该区的基底；研究区东南部分布南华系—下三叠统组成的盖层，为一套以浅海相碳酸盐岩、碎屑岩、泥页岩为主的沉积建造；东部为新生代断陷盆地堆积的砂砾岩，不整合覆盖于盖层之上(图1)；燕山晚期的幕阜山花岗岩体位于区域南部，岩性以黑云母二长花岗岩为主。

区域构造具多期性，晋宁—喜山期均有活动，以造山褶皱为主，并伴随较多断裂产出。因受雪峰运动的影响，冷家溪群褶皱、断裂的方向均为北西向，其中主要构造为药姑山倒转向斜。南华系—下三叠统经加里东期和印支期构造活动和改造，产生以东西向为主的构造格架，主要为长条状方山倾伏背斜，并伴随一系列断裂。燕山期主要表现为南北向力偶作用的持续加强，褶皱、断裂复合改造东西向构造带，形成北北东向复合隆起带。至燕山晚期，北北东向断裂成群出现，同时伴有大规模花岗岩侵入和中-新生代上白垩统—新近系断陷盆地沉积。区内矿产以小型金、钒、锑矿为主。

2 研究区地质特征

2.1 地层

研究区出露地层由老至新为南华系莲沱组、南沱组，下震旦统陡山沱组、老堡组(图2)。

图2 小水金矿区地质简图(据杨神英等，1989修改)1-莲沱组第二段；2-莲沱组第三段；3-南沱组；4-陡山沱组第一段；5-陡山沱组第二段；6-陡山沱组第三段；7-陡山沱组第四段；8-老堡组第一段；9-老堡组第二段；10-老堡组第三段；11-老堡组第四段；12-矿体；13-断裂；14-层间破碎带；15-煌斑岩脉；16-地质界线；17-勘探线及编号Fig. 2 Geological sketch of the Xiaoshui gold deposit(modified from Yang et al., 1989)

2.1.1 下南华统莲沱组(Nh1l) 第二段(Nh1l2)为浅灰色-绿色中厚层状中粒、中粗粒长石石英砂岩，厚14～20 m；第三段(Nh1l3)为薄-中层状泥质粉砂岩，分布于研究区北部和西部，厚77 m。

2.1.2 上南华统南沱组(Nh2n) 下部为灰黑色冰碛砂砾岩，上部为灰白色冰碛含砾砂泥岩。该层与上覆陡山沱组呈平行不整合接触，厚0.8～4.0 m。

2.1.3 下震旦统陡山沱组(Z1d) 从南往北连续分布，总厚度为39～63 m，分为4段：第一段(Z1d1)：以白云岩为主，下部为厚层状白云岩，底部发育层间破碎带，上部为薄层状条带状白云岩；第二段(Z1d2)：以炭质页岩为主，下部为白云岩夹页岩，上部为炭质页岩；第三段(Z1d3)：以硅质岩为主，下部为页岩，中部为硅质岩，上部为硅质页岩夹白云质页岩；第四段(Z1d4)：以白云岩、灰岩为主，有白云质页岩、白云质灰岩、黑色页岩等岩性。

2.1.4 下震旦统老堡组(Z1l) 分4个岩性段，分布在矿段东南部，与下伏陡山沱组呈整合接触，厚175～320 m。第一段(Z1l1)：岩性主要为泥质灰岩、泥质白云岩、白云质灰岩、白云质页岩；第二段(Z1l2)：底部为硅质岩，上部为黑色薄层条纹状硅质岩；第三段(Z1l3)：炭质粉砂岩夹炭质页岩；第四段(Z1l4)：灰黑色薄-中厚层状硅质岩。

2.2 构造

2.2.1 褶皱 研究区位于方山背斜南东翼，该背斜生成于加里东期，核部地层为冷家溪群浅变质岩，翼部由南华系、震旦系、寒武系等组成，轴向呈北东东70°，向东倾伏，倾角7°～13°，呈 “7”字形展布。北翼岩层陡，紧密平直，倾向170°～180°，倾角60°～80°；南东翼地层较缓，倾向130°～160°，倾角23°～40°，呈波状起伏，层间破碎带发育。

2.2.2 断裂 主要有南北向和北西向2组。① 近南北向断裂有2条，即F1和F2，断裂斜切莲沱—老堡组。F1规模较大，长度>400 m，断裂破碎带宽13 m，倾向270°～290°，倾角60°～82°，断面平直，断裂带内的岩石破碎，揉皱发育，片理化现象明显，属逆断层。断裂使区内地层发生平移，平面上位移达20～70 m，垂直断距达40 m。② 北西向断裂出露3条，即F3、F4、F5，分布在研究区西部，平行排列，斜切莲沱组第三岩性段和南沱组，长30～180 m，出露宽0.3～1.5 m，走向325°～340°，倾向南西，倾角56°～87°，断裂面不平直，为一组正断层。

2.2.3 层间破碎带 区内层间破碎带规模较大的有4条，分别发育于陡山沱组第一至第四(AP1、AP2、AP3、AP4)岩性段。① AP1破碎带产于陡山沱组第一岩性段底部，长度>1 km，厚1.8～4.5 m，平均厚3.2 m，呈似层状，沿走向和倾向较稳定，岩性主要为碎裂白云岩，Au品位为0～0.3 g/t，Sb平均品位为0.14%。② AP2破碎带产于陡山沱组第二岩性段下部的白云岩夹页岩中，长度>1 km，呈似层状，具膨大狭缩分支复合等特征，产状与岩层基本一致，局部斜交层理，为区内含金层位。破碎带上下盘围岩均为白云岩夹含炭页岩，局部地段下盘与闪斜煌斑岩直接接触，并见煌斑岩脉穿切在AP2中间。③ AP3破碎带顺层产于陡山沱组第三岩性段中上部硅质页岩、硅质岩中，贯穿整个研究区，呈层状、似层状。破碎带内挤压、揉皱现象明显，并有煌斑岩脉贯入，Au品位为0～0.2 g/t。④ AP4产于陡山沱组第四岩性段上部的白云质页岩中，零星分布，顺层产出，长80～150 m，宽0.5～0.7 m，Au品位为0～0.5 g/t。

2.3 脉岩

区内脉岩仅见闪斜煌斑岩脉，分布于上震旦统各岩性段中，呈脉状、似层状，顺层贯入或小角度斜交层理产出。煌斑岩脉新鲜面为灰绿色，在地表风化后易呈橘黄色、草黄绿色。AP2中的碎裂蚀变煌斑岩呈细脉状产出，Au含量最高达128 g/t。

2.4 围岩蚀变

围岩蚀变主要为硅化，其次为毒砂化、黄铁矿化、碳酸盐化，局部见绿泥石化和绢云母化。

2.4.1 硅化 与区内成矿关系最为密切，发育广泛且复杂，存在于层间破碎带中，大致可分为4期。① 第一期：多垂直层理产出，石英为乳白色，沿破碎带早期的角砾和裂隙充填，与白云岩角砾、炭质角砾不规则接触，界线清楚，金锑矿化差。② 第二期：为平行层理产出，该期硅化范围广、强度大，石英为灰白色、杂灰色，交代早期形成的石英脉，呈眼球状、孤岛状、长条状杂乱分布在破碎带中。该期石英脉出现，Au、Sb开始富集，Au品位为1～5 g/t，Sb品位为1.0%～1.5%。③ 第三期:为斜交层理产出，硅化强度较弱，多以细脉状石英脉纵横穿插破碎带及上下盘围岩裂隙中。石英为灰白色，局部受后期构造破坏，有位移。该期硅化是金、锑主要矿化期，但由于强度不高，仅在构造发育部位硅化明显，Au品位为3～8 g/t。锑矿化较好，常形成辉锑矿-石英脉，品位一般为3.0%，最高达13%。④ 第四期：一般斜交层间破碎带产出，可延伸至围岩中，在更次级裂隙中充填形成石英脉，规模小，金、锑矿化差。

2.4.2 毒砂化 一般强度较弱，局部强度较大，主要发育在构造有利部位的AP2层间破碎带和煌斑岩脉及黏土质页岩围岩中。毒砂常蚀变为毒铁矿和臭葱石，充填于岩石裂隙中。毒砂化与金矿化关系密切，毒砂化强度越高，金矿化越好。

2.4.3 黄铁矿化 在围岩中常与毒砂沿层理面分布，在破碎带中常见黄铁矿氧化成褐铁矿，但与金矿化关系不明显。

2.4.4 碳酸盐化 发育于白云岩、黏土质页岩、煌斑岩脉中，方解石、白云石呈细脉状，与锑矿关系密切。

3 矿床地质特征

3.1 矿体特征

金矿体赋存于震旦系陡山沱组第二岩性段下部泥质白云岩夹页岩的层间破碎带(AP2)中，由硅化碎裂页岩夹白云岩、硅化白云岩夹页岩压碎岩及碎裂蚀变煌斑岩等组成。膨大部位具明显分带。硅化毒砂化碎裂页岩夹白云岩带主要发育于AP2的上部，硅化毒砂化白云岩夹页岩压碎岩带主要发育于AP2下部，强硅化、毒砂化碎裂蚀变煌斑岩一般发育在AP2下盘或穿插其中。

金矿体分布于研究区中部4—19号勘探线之间，最长150 m，在深部由较多民采硐及钻孔控制(图3)。矿体在平面上呈豆荚状，剖面上呈似层状。沿走向的长度小于沿倾向的长度，矿体由北向南侧伏，侧伏最大宽度为200 m，斜深650 m，侧伏角20°，矿体产状与岩层产状基本一致。矿体厚度沿走向和倾向具明显的膨大狭缩等特征：沿走向膨大长度一般为10～30 m，最大85 m，狭缩长度一般为5～16 m；沿倾向膨大长度一般为20～40 m，狭缩长度为20～30 m。金矿体总体变化趋势为向深部沿走向长度变短，厚度稍变大。矿体工程品位最高为27.9 g/t，最低为1.00 g/t，平均品位为6.33 g/t。

图3 小水金矿区0号勘探线剖面简图1-莲沱组第三段；2-南沱组；3-陡山沱组第一段；4-陡山沱组第二段；5-陡山沱组第三段；6-陡山沱组第四段；7-老堡组第一段；8-矿体；9-层间破碎带；10-煌斑岩脉；11-地质界线；12-钻孔位置及编号Fig. 3 Geological section of Exploration Line No. 0 in Xiaoshui gold mining area

AP2层间破碎带普遍含辉锑矿，与金矿伴生。辉锑矿脉形态以细脉状、囊状和透镜状为主，其次为串珠状、豆荚状，顺层间破碎带产出，具分支复合、尖灭再现特征。Sb品位变化大，在0.01%～13.3%之间，沿倾向有逐渐变富的趋势。

3.2 矿石特征

3.2.1 矿石结构 区内金锑矿石的结构有显微鳞片结构、微粒状结构、包晶结构、压碎和碎裂结构、交代结构、残余结构。① 显微鳞片结构：黏土矿物水云母呈显微鳞片状，平行定向排列。② 微粒状结构：白云石呈微粒状等轴粒状，颗粒之间紧密镶嵌分布；辉锑矿呈粒状在石英脉中镶嵌分布。③ 包晶结构：早期结晶的毒砂和黄铁矿被晚期结晶的辉锑矿包含，被包含的毒砂和黄铁矿晶形一般较好，呈微细自形晶，接触边界较平整，有的具溶蚀现象。④ 压碎和碎裂结构：部分黄铁矿、毒砂和矿石因受应力作用裂纹发育，黄铁矿碎裂成多个颗粒。⑤ 交代结构：部分毒砂交代黄铁矿，多沿黄铁矿颗粒边缘和碎裂处的裂隙交代，在交代作用强烈部位保留了黄铁矿残余。⑥ 残余结构：由交代作用形成的残余结构，也有黄铁矿、毒砂、辉锑矿等因氧化作用形成的相应次生矿物，在未氧化完全的部位保留有黄铁矿、毒砂和辉锑矿的残余物。

3.2.2 矿石构造 区内金锑矿石构造有浸染状及条带状构造、线理构造、结核构造、细脉及网状构造。

3.2.3 矿石成分 矿石的化学成分主要为SiO2(63.32%)、Al2O3(12.03%)、K2O(3.70%)、Fe2O3(3.02%)、FeO(2.40%)、CaO(2.80%)、MgO(2.21%)、CO2(4.15%)、H2O(2.73%)、S(1.67%)、Sb(0.26%)、As(0.39%)、Au(4.07 g/t)。矿石以硅酸盐矿物为主，其次为碳酸盐矿物，S含量不高，伴生微量元素Sb、As含量较高，属Au-Sb-As组合。

矿石矿物成分：金属矿物主要有黄铁矿、毒砂、辉锑矿及其次生矿物；非金属矿物主要有黏土矿物、石英，其次有白云石、方解石、炭质、重晶石、白钛矿、长石、磷灰石等。

3.2.4 矿石类型 按金属矿物组合分为：金-毒砂矿石，金-黄铁矿、毒砂矿石，金-辉锑矿、黄铁矿、毒砂矿石。根据电子探针分析结果，按金的赋存状态分为分散状金矿石(金以固溶体状态分散在毒砂中)和吸附金矿石(金以次显微金和胶体金粒被黏土矿物吸附)(杨神英等，1989)。

4 控矿因素

4.1 地层与金矿化

4.1.1 Au含量 区内陡山沱组以白云岩、页岩、硅质岩、灰岩为主，详查数据(表1)显示，组内各段岩石的Au含量均较高，为地壳克拉克值的2～6倍，显示地层中出现Au的初始富集(黎彤，1992)。陡山沱组第二岩性段为区内金矿的赋矿地层，岩石中Au平均含量为11.5 mg/t，高于其他岩性段，呈现越靠近赋矿层位含金量越高的趋势。在近矿围岩中，Au的平均含量达75.3 mg/t，说明地层中的Au大部分已迁移富集在矿体及其附近。

表1 研究区陡山沱组Au含量

4.1.2 O同位素 8件O同位素样品为采自金锑矿体及与矿化有关的围岩中的石英，样品数分别为AP2中5个、AP1中1个、AP3中2个(表2)。测定结果：δ18O变化范围为15.5‰～20.4‰，平均值为17.9‰，O同位素特征与沉积岩的组成(10‰～25‰)基本一致(刘施民等，1995)，与我国滇黔桂和陕甘川地区典型卡林型金矿的O同位素大致相同(冯建忠等，2003；刘学飞等，2008)。

表2 O同位素测定结果

4.1.3 S同位素 可用于判断成矿物质来源，不同物源区的S同位素变化范围有明显差别：地幔的S同位素变化范围为0±3‰、造山型的S同位素值为1‰～3‰、地壳的S同位素平均值为7‰、海水的S同位素平均值为20‰(Chaussidon et al.,1989,1990； Rollinson,1993；吴帅吉等，2020)。

10件S同位素样品采自研究区金矿石(辉锑矿)中，样品数分别为AP1中1件、AP2中5件、AP3中4件(表3)。矿石中S同位素值为5.8‰～10.0‰，平均值为8.4‰，变化范围较窄，表明S同位素均一程度高，区内S同位素的来源较为稳定。根据统计结果认为，研究区S同位素具有沉积岩S同位素的特征，与秦岭和滇黔桂地区卡林型金矿的S同位素(0～20‰)特征一致(刘学飞等，2008)。

表3 S同位素测定结果

4.1.4 特定的岩性组合 与金锑矿最为密切的岩性主要为含泥质白云岩、页岩、黏土质页岩，次为碎裂煌斑岩。区内容矿岩石以不纯的白云岩为主，具有裂隙发育、孔隙度大、连通性好的特点，利于含矿热液的运移。页岩和白云岩地层具柔性，易形成揉皱及小褶曲，产生层间裂隙，为矿液储存提供了良好的空间。页岩中泥质成分高，化学性质稳定，对含矿热液有一定的隔挡作用，泥质成分高的岩石对Au、Sb具有一定吸附作用。白云岩化学性质活泼，易于发生化学交代而沉淀(刘建中等，2005；王成辉，2008)。因此，震旦系陡山沱组第二岩性段特定的岩性组合也是控制研究区金矿床(伴生锑)的重要因素。

4.2 构造与金矿化

小水金锑矿位于方山背斜南东翼陡山沱组层间破碎带中，该带还分布着大石门沟金矿、方山金矿2个小型矿床，以及曾家冲、洞眼沟、神口等一系列金矿点。在整个方山背斜南东翼，金矿体均受陡山沱组层间破碎带控制，其中以AP2和AP3为主。

AP2层间破碎带产于陡山沱组第二岩性段中，从局部地段AP2的下盘直接与闪斜煌斑岩接触可知，AP2的形成在陡山沱组之后。在AP2中可见煌斑岩脉穿切现象，因此煌斑岩脉的形成应在AP2之后。在成矿阶段，AP2层间破碎带中形成了金矿体，煌斑岩脉中也有一定的金矿化，所以区内成矿作用发生在AP2和煌斑岩脉的形成之后。矿体形成之后产生了南北向F1断裂，将区内地层错断，从区域上金矿点的分布来看，应为成矿后的破矿构造。

金矿体受AP2层间破碎带制约，控制矿化富集部位的构造为层间破碎带及次级构造和裂隙，由于彼此相交，易形成一定的不规则空间，由于规模小，延伸不远，封闭条件相对较好，有利于含矿热液的储存，因此往往在次级构造与层间断裂交会处形成不规则矿囊或网状矿脉。

4.3 岩浆岩与金矿化

煌斑岩脉与金、锑矿(化)体在空间上密切共生，层间破碎带的产生为煌斑岩脉和金矿的运移提供了通道和储存空间。野外现场调查结果显示，金矿体产出的地方均见煌斑岩脉。未经蚀变的煌斑岩脉中Au、Sb含量未发生明显变化，但当其破碎程度较高、硅化及绿泥石化作用较强时，Au的含量显著升高(张丽雅等，2016)。

研究区南部出露的幕阜山岩体距该区地表水平约15 km。从成矿物质的年龄和稀土元素特征判断，岩体与金、锑矿床的含矿溶液有一定的关系(张学荣等，1988)。岩浆热液除本身可能携带成矿元素外，在运移过程中能溶解活化其经过的地层中的成矿元素，使热液中的Au、Sb元素富集。

研究区南部的幕阜山岩体为成矿提供了一定的热源，深部的含金地层在高温作用下熔融形成了最初的含矿流体，含矿流体沿陡山沱组层间破碎带向上运移时萃取陡山沱组中的含矿元素，形成新的含矿热液。热液在性质较活泼的碳酸盐岩中运移，周围的页岩、黏土岩的化学性质不活泼，为矿液储存提供了良好的封闭环境。泥质也可能对成矿元素具有一定的吸附作用，形成矿体的雏形。由于成矿的多期多阶段性，矿体除赋存于AP2层间破碎带之外，还在其次级构造和裂隙中赋存，形成小水金矿床。

综上所述，小水金矿的矿床地质特征与卡林型金矿类似，主要表现在金矿石类型、矿石矿物组合、蚀变特征、容矿围岩、区域上金矿床成群成带分布等方面(张复新等，1998，2004；王登红，2000)，因此小水金矿床属受地层和构造双重控制的卡林型金矿(马光等，2004；郭俊华等，2009)。

5 结 论

(1)小水金矿位于方山背斜南东翼陡山沱组层间破碎带AP2中，该断裂控制了区域上金矿床的产出。

(2)震旦系陡山沱组构成了该区金矿床的初始矿源层。燕山晚期南部的幕阜山岩体提供了部分热源，在含矿热液运移过程中萃取地层中的含矿物质，并在陡山沱组第二岩性段特定的含泥质白云岩、页岩、黏土质页岩等有利岩性组合层位沉淀富集成矿。

(3)煌斑岩脉与金矿体在时空上关系密切，煌斑岩脉早于金矿体形成，空间上与金矿体相伴产出。

(4)小水金矿属受地层和构造双重控制的卡林型金矿。