文志林, 鄧 騰, 董國(guó)軍, 鄒鳳輝, 許德如,王智琳, 林 舸, 陳根文

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湘東北萬(wàn)古金礦床控礦構(gòu)造特征與控礦規(guī)律研究

文志林1, 鄧 騰2, 3*, 董國(guó)軍1, 鄒鳳輝2, 3, 許德如2,王智琳4, 林 舸2, 陳根文2

(1.湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局 402隊(duì), 湖南 長(zhǎng)沙 410014; 2.中國(guó)科學(xué)院 廣州地球化學(xué)研究所, 礦物學(xué)和成礦學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 廣東 廣州 510640; 3.中國(guó)科學(xué)院大學(xué), 北京 100049; 4.中南大學(xué) 地球科學(xué)和信息物理學(xué)院, 湖南 長(zhǎng)沙 410083)

湘東北位于江南造山帶中部, 呈典型的盆嶺構(gòu)造格局。該盆嶺省由北東向深大走滑斷裂、花崗巖山嶺和紅層盆地組成, 其中產(chǎn)有大型–超大型規(guī)模的萬(wàn)古金礦。該礦床賦存在新元古界冷家溪群層間破碎帶內(nèi), 礦石類(lèi)型主要為含礦石英脈型和蝕變巖型, 其次為構(gòu)造角礫巖型。萬(wàn)古礦區(qū)發(fā)育北西(西)向和北東向兩組斷裂, 其中北西(西)向斷裂為賦礦構(gòu)造。通過(guò)分析華南板塊的構(gòu)造演化, 認(rèn)為萬(wàn)古金礦區(qū)的北東向斷裂與燕山期古太平洋板塊俯沖與后撤有關(guān), 而北西(西)向斷裂可能形成于加里東–印支期, 但在燕山期重新活化并成為容礦構(gòu)造。區(qū)域航磁異常、CSAMT法地球物理探測(cè)和深部鉆探工作進(jìn)一步顯示, 低阻的北西(西)向含礦斷裂可能延伸至萬(wàn)古礦區(qū)外圍深部的黃滸洞組, 且沿該斷裂帶賦存的礦體具側(cè)伏規(guī)律, 說(shuō)明萬(wàn)古金礦區(qū)深部仍有找礦潛力。萬(wàn)古金礦區(qū)–金井一帶有較大的航磁正異常和穩(wěn)定的低重力場(chǎng), 其深部的黃滸洞組地層中有局部強(qiáng)磁異常, 推測(cè)該區(qū)深部可能存在較大的隱伏巖體, 該巖體侵位時(shí)的熱量可為含礦流體的遷移提供能量。

萬(wàn)古金礦; 控礦構(gòu)造; 深部找礦; 湘東北

0 引 言

萬(wàn)古金礦床位于江南造山帶湖南段東部, 經(jīng)過(guò)20余年的勘查及開(kāi)采, 在礦區(qū) 12條含金構(gòu)造帶內(nèi),共發(fā)現(xiàn)金礦體48個(gè), 已控制儲(chǔ)量85 t以上, 平均品位3.55～11.87 g/t, 為大型–超大型規(guī)模。萬(wàn)古金礦主要受層間破碎帶控制, 礦石類(lèi)型主要有石英脈型和蝕變巖型, 其次為構(gòu)造角礫巖型。金主要賦存在毒砂和黃鐵礦之中。前人曾從礦床地質(zhì)特征、成礦物理化學(xué)條件、成礦時(shí)代以及成礦物質(zhì)和流體來(lái)源等方面對(duì)萬(wàn)古金礦床開(kāi)展過(guò)多方面研究(柳德榮等, 1994; 胡瑞英等, 1995; 劉亮明等, 1997, 1999; 毛景文等, 1997a, 1997b; Mao et al., 2002; 符鞏固等, 2002; 肖擁軍和陳廣浩, 2004; 賀轉(zhuǎn)利, 2009; 韓鳳彬等, 2010; 安江華等, 2011)。肖擁軍和陳廣浩(2004)指出, 萬(wàn)古金礦的成礦作用受區(qū)域性的黃金洞–平江韌性剪切帶控制, 礦體的控礦、容礦構(gòu)造為礦區(qū)北西(西)向斷裂。成礦年代學(xué)研究表明, 萬(wàn)古金礦的主成礦期為燕山期, 其次為雪峰期和加里東期(柳德榮等, 1994; 胡瑞英等, 1995; 毛景文等, 1997a; 賀轉(zhuǎn)利, 2009; 韓鳳彬等, 2010)。S、H、O、He同位素,包裹體成分以及Sr同位素研究表明, 萬(wàn)古金礦的成礦物質(zhì)和成礦流體主要來(lái)自于深部和新元古界冷家溪群板巖(柳德榮等, 1994; 毛景文等, 1997a; 賀轉(zhuǎn)利等, 2004; 韓鳳彬等, 2010)。安江華等(2011)對(duì)萬(wàn)古金礦含礦石英脈的流體包裹體研究表明, 成礦流體的均一溫度為220～260 ℃, 鹽度為8.65%～11.58%NaCleqv.,屬于中溫低鹽度礦床。前人的研究主要集中在礦床地球化學(xué)方面, 但對(duì)控礦構(gòu)造特征及其形成與演化的研究仍相對(duì)薄弱, 已直接影響到深部成礦預(yù)測(cè)與找礦勘查。本文在對(duì)研究區(qū)地質(zhì)構(gòu)造演化分析的基礎(chǔ)上, 結(jié)合區(qū)域地球物理和礦區(qū)深部探測(cè)等, 進(jìn)一步剖析了萬(wàn)古金礦區(qū)的控礦構(gòu)造特征及形成機(jī)制,總結(jié)了構(gòu)造控礦規(guī)律, 以期為確定深部礦體的分布規(guī)律、開(kāi)展找礦預(yù)測(cè)提供科學(xué)依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造背景

1.1 地質(zhì)構(gòu)造演化特征

新元古代華夏和揚(yáng)子板塊的碰撞是 Rodinia大陸聚合的重要事件(Li et al., 1995, 2008; Shu et al., 2011), Rodinia超大陸聚合后于820 Ma左右又開(kāi)始裂解, 揚(yáng)子和華夏板塊之間則形成未完全分裂開(kāi)的大陸裂谷(Li et al., 2008)。早古生代, 揚(yáng)子和華夏板塊再次發(fā)生板內(nèi)匯聚碰撞作用, 開(kāi)啟了強(qiáng)烈的加里東期造山作用(Wang et al., 2010)。印支運(yùn)動(dòng)造成華南內(nèi)陸地區(qū)早三疊世以前的地層普遍褶皺變形并伴隨一系列逆沖推覆構(gòu)造(Li et al., 2012), 同時(shí)發(fā)生廣泛的印支期變質(zhì)作用和巖漿作用, 并使得華南地區(qū)完成了向大陸的轉(zhuǎn)變, 成為Pangen超大陸的組成部分(范蔚茗等, 2003; 徐夕生等, 2003; 鄧希光等, 2004; 王岳軍等, 2005)。燕山期, 華南板塊總體處于SE-NW向應(yīng)力場(chǎng)作用下, 形成了NE向的構(gòu)造格局,并導(dǎo)致了華南發(fā)育大規(guī)模的燕山期花崗巖(陳培榮等, 2002; 王德滋, 2004; Xu et al., 2007; 張國(guó)偉等, 2013; Zhu et al., 2014)。

湘東北地區(qū)位于江南造山帶湖南段東部, 處于揚(yáng)子板塊的東南部(圖1)。該區(qū)出露的地層主要為新元古界冷家溪群和上覆板溪群, 還有少量的泥盆系、白堊系和第四系。其中, 冷家溪群為一套灰-灰綠色絹云母板巖、條帶狀板巖、粉砂質(zhì)板巖、巖屑雜砂巖、凝灰質(zhì)細(xì)碎屑巖, 局部夾火山巖, 與上覆的板溪群呈角度不整合接觸(高林志等, 2011)。湘東北地區(qū)發(fā)育有晉寧期、加里東期、印支期和燕山期巖漿巖, 其中燕山期的巖漿分布最為廣泛, 代表性的巖體有連云山巖體、金井巖體、幕阜山巖體和望湘巖體(彭和求等, 2002, 2004; 賈大成等, 2003; 李鵬春等, 2005; 許德如等, 2009)。湘東北地區(qū)的構(gòu)造特征主要反映了加里東期–印支期和燕山期構(gòu)造作用的結(jié)果。加里東期–印支期的構(gòu)造主要為貫穿基底的三條近東西向韌性剪切帶(圖1)。燕山期構(gòu)造巖漿活動(dòng)對(duì)研究區(qū)影響最為明顯, 形成了醒目的北東向“盆–嶺”構(gòu)造格局(圖 1)。湘東北地區(qū)的礦產(chǎn)以金為主, 還有銅、鈷和鉛鋅等(符鞏固等, 2002; 賀轉(zhuǎn)利等, 2004; 董國(guó)軍等, 2008)。

1.2 構(gòu)造特征

湘東北地區(qū)表現(xiàn)為典型的“盆–嶺”構(gòu)造格局, 自西向東由汩羅凹陷盆地、幕阜山隆起、長(zhǎng)沙–平江斷陷盆地、連云山斷隆及醴陵凹陷盆地組成。主要構(gòu)造形跡包括褶皺和不同性質(zhì)的斷裂及夾持于北東向斷裂之間的構(gòu)造盆地。北東向的斷裂附近有大量燕山期 S型花崗巖侵位, 形成花崗巖山嶺, 而斷裂之間則為伸展的紅層盆地, 這與美國(guó)西部的盆嶺省相似(Parsons et al., 1994; 舒良樹(shù)和王德滋, 2006; Lerch et al., 2008; Egger and Miller, 2011)。目前, 大部分學(xué)者都認(rèn)同華南燕山期的構(gòu)造演化與古太平洋板塊俯沖作用有關(guān), 只是對(duì)古太平洋板塊俯沖開(kāi)始的時(shí)間和方式還存在爭(zhēng)議(Zhou et al., 2006; Li and Li, 2007; Jiang et al., 2009, 2011)。古太平洋板塊的俯沖和回撤,使得華南板塊在燕山期經(jīng)歷先擠壓, 后伸展的構(gòu)造背景轉(zhuǎn)換。位于湘東北地區(qū)南側(cè)的南嶺地區(qū)發(fā)育了大量的160 Ma左右的A型花崗巖, 說(shuō)明華南在160 Ma之后處于伸展環(huán)境, 這為盆–嶺構(gòu)造的形成提供了良好的構(gòu)造背景(趙振華和包志偉, 2000; Li et al., 2007a, 2007b; 柏道遠(yuǎn)等, 2007; 付建明等, 2007;朱金初等, 2008, 2009)。前人的研究表明, 湘東北地區(qū)的 S型花崗巖的年齡為 170～128 Ma, 華南地區(qū)的斷陷紅層盆地的形成時(shí)代為早白堊世?古近紀(jì)(李鵬春, 2006; 舒良樹(shù)和王德滋, 2006)。據(jù)此, 我們推測(cè)湘東北地區(qū)的盆嶺省的形成年齡可能為白堊紀(jì)–古近紀(jì)。

1.2.1 褶皺構(gòu)造

湘東北地區(qū)褶皺構(gòu)造發(fā)育, 主要有東西向的大云山背斜、鐘洞向斜、鄧?yán)锲合蛐薄⒏凵奖承薄⑹宓罐D(zhuǎn)向斜、楓樹(shù)坑倒轉(zhuǎn)背斜和躍龍向斜; 北西向的雷神廟–筆管沖復(fù)背斜和七里沖向斜; 北東向的黃花向斜、思村向斜、官渡向斜、澄潭江–文家市向斜、金井向斜和呈弧形的瀏陽(yáng)向斜等(符鞏固, 2009)。其中, 軸向近東西向的褶皺形成時(shí)代可能與區(qū)域上近東西向的韌性剪切帶一致, 形成于加里東期–印支期, 軸向?yàn)楸睎|向的褶皺則形成于燕山期SE-NW向應(yīng)力場(chǎng)的作用下。

1.2.2 斷裂構(gòu)造

區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育, 其形成演化時(shí)間較長(zhǎng), 規(guī)模不等、變形強(qiáng)度不一。按照斷裂的空間分布、構(gòu)造變形特征、規(guī)模大小等, 可分為深大走滑斷裂、北東向斷裂及北西(西)向斷裂(圖2)。

(1) 深大走滑斷裂 三條北東向的深大走滑斷裂是湘東北地區(qū)最醒目的構(gòu)造, 自西向東分別為新寧–灰湯斷裂, 長(zhǎng)沙–平江斷裂和醴陵–衡東斷裂(許德如等, 2009)。其中長(zhǎng)沙–平江斷裂是研究區(qū)主體構(gòu)造之一, 起重要的控巖控礦作用。該斷層兩側(cè)分布有幕阜山、望湘和金井花崗巖以及大萬(wàn)和黃金洞金礦(金維群等, 2000; 賀轉(zhuǎn)利等, 2004)。此外, 長(zhǎng)沙–平江斷裂切割了早期形成的東西向連云山–長(zhǎng)沙韌性剪切帶, 并使之出現(xiàn)錯(cuò)位, 表現(xiàn)左行走向滑移特征(圖1)。北東向深大走滑斷裂的形成與燕山期古太平洋板塊的俯沖和后撤有關(guān)(Zhou et al., 2006; Li and Li, 2007; Chen et al., 2008; Chu et al., 2012)。

(2) 北東向斷裂 該組斷裂在本區(qū)內(nèi)總體走向30°～50°, 是與北東向深大走滑斷裂同期形成的次級(jí)斷裂, 兩者具有相同的形成機(jī)制, 只是規(guī)模較小(圖2)。

(3) 北西(西)向斷裂 此組斷裂主要發(fā)育于新元古界冷家溪群地層中, 這些斷裂規(guī)模較小, 大致呈平行排列, 與地層產(chǎn)狀基本一致或局部斜交, 傾向NNE, 傾角30°～65°不等。

1.3 地球物理場(chǎng)和構(gòu)造形跡特征

1.3.1 航磁場(chǎng)特征

區(qū)域航磁場(chǎng)主要反映的是地質(zhì)體含鐵物質(zhì)量的變化, 負(fù)異常通常為弱磁性地質(zhì)體, 如沉積巖地層;正異常反映的是強(qiáng)磁性地質(zhì)體, 如巖漿巖及部分較高變質(zhì)巖層。異常的線(xiàn)性展布及正負(fù)異常的交界線(xiàn)多為線(xiàn)性構(gòu)造或斷裂。湘東北地區(qū)的航磁特征與該區(qū)的北東向的“盆–嶺”構(gòu)造一致。如圖3所示, 本區(qū)北西部和中部的兩個(gè)較大正異常區(qū)明顯呈北東向排列, 與花崗巖山嶺的分布一致, 而花崗巖山嶺之間的斷陷盆地則表現(xiàn)出較為寬泛和穩(wěn)定的航磁負(fù)異常。此外, 圖3中可見(jiàn)較多的北西(西)向的呈羽狀分布的小異常帶, 這與湘東北地區(qū)的廣泛分布的北西(西)向斷裂相對(duì)應(yīng)。萬(wàn)古金礦區(qū)處于航磁負(fù)異常區(qū),且變化較小, 這與礦區(qū)穩(wěn)定產(chǎn)出的冷家溪群板巖和無(wú)巖體出露的現(xiàn)象一致。

圖1 湘東北地區(qū)區(qū)域地質(zhì)圖(據(jù)賀轉(zhuǎn)利等, 2004; Xu et al., 2007修改)Fig.1 Geological map of the northeastern Hunan province

1.3.2 重力場(chǎng)特征

區(qū)域布格重力異常主要反映了地質(zhì)構(gòu)造特征及花崗巖的空間分布(張永謙等, 2014)。湘東北地區(qū)的低重力場(chǎng)反應(yīng)了花崗巖體和凹陷盆地的分布, 總體呈北東向展布, 與盆嶺省的構(gòu)造線(xiàn)方向一致(圖4)。重力高值主要與中生代局部隆起有關(guān), 本區(qū)幕阜山隆起帶、連云山隆起帶等重力異常特征明顯, 相互之間由反映斷裂構(gòu)造的重力梯度帶所分割, 即公田–灰湯重力梯度帶和長(zhǎng)沙–平江重力梯度帶。此外,本區(qū)的高重力梯度帶還可能反映了相對(duì)高密度的變質(zhì)基底。萬(wàn)古礦區(qū)的賦礦圍巖主要為淺變質(zhì)冷家溪群板巖、且礦區(qū)8 km范圍內(nèi)無(wú)巖體出露, 其深部存在有高密度的變質(zhì)基底(賈寶華和彭和求, 2005), 因此, 礦區(qū)具有相對(duì)較高的重力值。

1.3.3 地球物理與地質(zhì)構(gòu)造關(guān)系

湘東北地區(qū)的區(qū)域航磁和布格重力異常與該區(qū)北東向的盆嶺省構(gòu)造格局一致。航磁正異常分布在連云山巖體、金井巖體、望湘巖體和幕府山巖體附近, 明顯呈北東向排列。同時(shí), 幾處重力負(fù)異常區(qū)也呈北東向分布, 與花崗巖山嶺的位置一致。在花崗巖山嶺之間, 則分布有寬泛而穩(wěn)定的航磁負(fù)異常和低重力場(chǎng), 反應(yīng)了紅層盆地的分布。北東向深大走滑斷裂控制著花崗巖山嶺和紅層盆地的分布。此外,在思村–社港一帶(圖 3), 有本區(qū)最大的航磁正異常分布, 暗示金井巖體的深部可能有一較大的隱伏巖體存在。

圖3 平江?瀏陽(yáng)地區(qū)航磁ΔT等值線(xiàn)平面圖(據(jù)湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)局, 1988修改)Fig.3 Aeromagnetic ΔT isogram map of the Pingjiang-Liuyang area

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 地層與巖漿巖

萬(wàn)古金礦區(qū)出露地層簡(jiǎn)單, 僅有新元古界冷家溪群板巖、上白堊統(tǒng)戴家坪組砂巖及第四紀(jì)沉積物(圖5)。冷家溪群從下往上可以分為雷神廟組、黃滸洞組、小木坪組和坪原組, 礦區(qū)地表出露的為坪原組板巖。礦區(qū)內(nèi)目前尚未發(fā)現(xiàn)巖漿巖體, 但在礦區(qū)西南10～12 km處有燕山期侵入的金井殼源型二云母(二長(zhǎng))花崗巖巖基, 巖體侵入冷家溪群地層中, 接觸面傾向圍巖, 為中深成相巖體, 有明顯的重力異常反映。根據(jù)異常形態(tài)推測(cè)巖體向北東方向還有一定延伸, 即萬(wàn)古金礦區(qū)深部可能有隱伏巖體存在。以往地球化學(xué)研究表明, 金井花崗巖體某些微量元素出現(xiàn)富集或貧化特征可能與本區(qū)金礦化存在某些內(nèi)在聯(lián)系, 巖體與石英脈型金礦在稀土元素特征上也有一定的相似性(賀轉(zhuǎn)利等, 2004)。

2.2 礦區(qū)構(gòu)造特征

礦區(qū)構(gòu)造以斷裂為主, 褶皺不發(fā)育, 為一單斜構(gòu)造, 屬于區(qū)域性福壽山背斜北東翼, 位于長(zhǎng)沙–平江斷裂的北西側(cè)。地層傾向北東, 傾角中等(40°～60°), 產(chǎn)狀較穩(wěn)定。礦區(qū)斷裂按產(chǎn)出方位, 主要可分為北西(西)向和北東向兩組(圖5)。

2.2.1 北西(西)向斷裂

礦區(qū)北西(西)向斷裂與區(qū)域上的北西(西)斷裂的產(chǎn)狀一樣, 傾向北東, 與地層產(chǎn)狀相近, 為層間斷裂。該組斷裂可能與早期區(qū)域褶皺引起冷家溪群不同能干性的板巖之間發(fā)生的層間滑動(dòng)有關(guān)。加里東期–印支期的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)形成了區(qū)域上近東西向的褶皺和韌性剪切帶。因此, 北西(西)向斷裂可能形成于加里東期–印支期。燕山期, 華南板塊經(jīng)歷從擠壓向伸展轉(zhuǎn)換的過(guò)程, 可能使得該組斷裂重新活動(dòng),這與前人的認(rèn)識(shí)一致(傅昭仁等, 1999)。伸展作用使得該組斷裂伸展擴(kuò)容, 并形成含構(gòu)造角礫巖的脆性容礦構(gòu)造, 這與肖擁軍和陳廣浩(2004)認(rèn)為該組斷裂經(jīng)歷了先壓后張的結(jié)論一致。

圖4 區(qū)域布格重力異常平面圖(據(jù)毛景文等, 1997a修改)Fig.4 Map of the regional Bouguer gravity anomaly

圖5 萬(wàn)古金礦區(qū)地質(zhì)圖(據(jù)毛景文等, 1997a修改)Fig.5 Geological map of the Wangu gold deposit

本組斷裂是礦區(qū)最發(fā)育的一組控礦構(gòu)造。斷裂破碎帶內(nèi)構(gòu)造角礫巖和斷層泥發(fā)育, 自斷裂破碎帶中心向兩側(cè)依次出現(xiàn)石英脈和蝕變破碎帶–蝕變巖石帶–正常巖石帶。礦區(qū)現(xiàn)已查明的含礦構(gòu)造破碎帶共有12條(圖5), 分別控制了相應(yīng)礦脈的展布。

圖6為萬(wàn)古金礦8號(hào)礦脈的構(gòu)造破碎帶的素描圖。該破碎帶呈北西(西)走向、寬約3 m, 中間夾有含礦石英脈。由于破碎帶周?chē)膸r層變形較弱, 且錯(cuò)動(dòng)較小, 因此無(wú)法確定其性質(zhì)。破碎帶的上下頂板較清晰, 頂板的產(chǎn)狀為 26°∠37°, 底板的產(chǎn)狀為26°∠47°, 產(chǎn)狀較穩(wěn)定, 且總體上與地層的產(chǎn)狀一致。含礦石英脈的兩側(cè)為構(gòu)造角礫巖, 其中有較強(qiáng)的硅化和黃鐵礦化。

2.2.2 北東向斷裂

礦區(qū)內(nèi)一系列北東向斷裂大致呈等距分布, 它們和區(qū)域上北東向斷裂一樣, 是在北西?南東向應(yīng)力場(chǎng)作用下形成的, 為古太平洋板塊北西向俯沖及回撤作用的結(jié)果(Zhou et al., 2006; Li and Li, 2007)。礦區(qū)內(nèi)北東向斷裂的總體走向?yàn)?30°～50°, 傾角變化較大。北東向斷裂以左旋為主, 如礦區(qū)北西側(cè)的斷裂F23使得冷家溪群坪原組賦礦地層和北西(西)向含礦斷裂破碎帶發(fā)生錯(cuò)動(dòng)(圖5)。

2.2.3 礦體變形特征

萬(wàn)古金礦區(qū)礦體剪切變形較強(qiáng)烈, 含礦石英脈多出現(xiàn)左旋剪切揉皺, 其剪切性質(zhì)與礦區(qū)北東向斷裂的主要剪切方向一致(圖 7a)。左旋剪切變形的含礦石英脈說(shuō)明, 礦體形成時(shí)可能總體處于局部剪切擠壓的構(gòu)造環(huán)境。在8號(hào)脈的–140 m采場(chǎng)還可見(jiàn)擠壓環(huán)境下出現(xiàn)的伸展型窗棱構(gòu)造(圖 7b), 即大型 b型線(xiàn)理。結(jié)合礦區(qū)以蝕變破碎巖型礦石為主的特征(圖7c), 說(shuō)明萬(wàn)古金礦可能有局部擠壓應(yīng)力的作用。

圖6 含礦破碎帶素描圖Fig.6 Sketch of the gold-bearing fracture zone

圖7 萬(wàn)古金礦野外、井下和鏡下照片F(xiàn)ig.7 Field and thin section photographs of the Wangu gold deposit

2.2.4 礦物組合及礦石類(lèi)型

萬(wàn)古金礦床成礦物質(zhì)組分比較簡(jiǎn)單, 按照礦石的礦物組成、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造, 可分為三種類(lèi)型, 主要為石英脈型和蝕變破碎板巖型, 其次為構(gòu)造角礫巖型(圖7a～d)。

礦區(qū)大片出露的冷家溪群巖石普遍經(jīng)受了區(qū)域淺變質(zhì)作用, 產(chǎn)生的蝕變主要為絹云母化, 其次為弱硅化及少量綠泥石化、黃鐵礦化和碳酸鹽化。在構(gòu)造破碎帶及兩側(cè), 巖石受熱液作用蝕變普遍較強(qiáng)。主要蝕變有硅化、黃鐵礦化、毒砂化、絹云母化。含金石英脈中常伴有鉛礦化、鐵閃鋅礦化, 局部地段則具明顯的輝銻礦化。地表礦脈帶中具較強(qiáng)的褐鐵礦化, 部分圍巖具褪色化現(xiàn)象。金礦化與硅化、黃鐵礦化、毒砂化(地表為褐鐵礦化)關(guān)系密切,當(dāng)上述蝕變同時(shí)出現(xiàn)時(shí), 金也相對(duì)富集。

萬(wàn)古金礦的礦石礦物主要為毒砂和黃鐵礦, 還有少量方鉛礦, 閃鋅礦, 輝銻礦等。脈石礦物主要為石英, 方解石, 此外, 還有少量的綠泥石, 絹云母等。金主要以不可見(jiàn)金的形式存在于毒砂和黃鐵礦之中, 可見(jiàn)少量的自然金。含金的毒砂和黃鐵礦的分布受構(gòu)造面控制, 主要分布在石英脈和板巖的接觸界面和板巖的裂隙之中(圖7e, f)。

3 地球物理深部探測(cè)

為查明北西(西)向控礦構(gòu)造在礦區(qū)外圍深部的延伸情況, 以揭示深部構(gòu)造特征及控礦規(guī)律, 我們于2013年在萬(wàn)古礦區(qū)外圍東北部進(jìn)行了CSAMT(可控源音頻大地電磁法)地球物理探測(cè)。此次工作布置了 L1～L5五條測(cè)線(xiàn), 推斷出該區(qū)深部存在 K1～K9九條破碎帶(圖5)。這九條破碎帶總體傾向北東, 傾角50°～70°不等, 其產(chǎn)狀與礦區(qū)北西(西)向賦礦斷裂破碎帶一致, 說(shuō)明礦區(qū)外圍東北部的低阻帶很可能為含礦破碎帶。如圖8所示, 測(cè)線(xiàn)L5地層深部的電阻率普遍>300 ?·m, 部分區(qū)域可高達(dá)2000 ?·m。而在L5距起點(diǎn)200 m、700 m處, 可見(jiàn)兩條明顯的低電阻帶。第一條低阻帶的標(biāo)高20 m左右, 傾向北東, 傾角約70°, 電阻率為150～300 ?·m。另一條為低阻帶在距L5起點(diǎn)700 m處, 標(biāo)高–100 m左右, 傾向北東,傾角約70°, 電阻率<200 ?·m。由于含礦破碎帶的電阻較低, 因此我們認(rèn)為這兩條低電阻帶對(duì)應(yīng)于深部含礦破碎帶K8和K9。

圖8 L5線(xiàn)視電阻率剖面圖Fig.8 Apparent resistivity section of Line L5

為了進(jìn)一步探索區(qū)內(nèi)北西(西)向含礦構(gòu)造在深部的空間分布及與燕山期巖體的關(guān)系, 我們于 2014年又對(duì)研究區(qū)展開(kāi)了 CSAMT法、重力測(cè)量和高精度磁法物探工作。此次物探工作共布置了14L1～14L4四條測(cè)線(xiàn)(圖 4), 其中 14L1的北東段位于萬(wàn)古金礦區(qū)的東南側(cè)(圖5)。根據(jù)14L1～14L4線(xiàn)的電阻率斷面圖及磁異常形態(tài)特征, 可以圈定出斷裂18條(圖4)。這些斷裂大多數(shù)傾向北東, 少部分傾向南西, 與萬(wàn)古金礦北西(西)向含礦構(gòu)造的產(chǎn)狀相似, 可能是地表北西(西)向斷裂向深部的延伸部分。

重力測(cè)量表明, 深部的黃滸洞組重力值變化較小, 總體上表現(xiàn)出布格重力(Δg)負(fù)異常, 沒(méi)有表現(xiàn)出明顯的局部異常(圖 9a)。但礦區(qū)外圍深部的磁異常(ΔT)廣為發(fā)育, 出現(xiàn)多個(gè)規(guī)模大、強(qiáng)度大的局部異常。圖9b是在14L1線(xiàn)北東段測(cè)得的磁異常曲線(xiàn), 可見(jiàn)明顯的局部磁異常, 磁異常值明顯大于該層地表出露板巖的磁異常值, 暗示深部有強(qiáng)磁性體。局部強(qiáng)磁異?？梢越忉尀閹r漿侵位作用使得鐵磁性礦物發(fā)生遷移, 在巖體和地層的接觸帶部位富集并形成鐵磁殼。因此, 該區(qū)深部的強(qiáng)磁性體說(shuō)明深部的黃滸洞組中可能有巖體存在。結(jié)合思村?社港一帶, 有本區(qū)最大的航磁正異常和區(qū)域低重力場(chǎng)(圖3、4), 我們推測(cè)在礦區(qū)外圍, 萬(wàn)古金礦區(qū)–金井巖體一帶的深部可能存在隱伏巖體。

由此可知, 大萬(wàn)礦區(qū)及周?chē)毡榘l(fā)育的北西(西)向斷裂可能一直延伸到深部, 盡管其傾角略有變化,但總體上產(chǎn)狀基本穩(wěn)定。此外, 萬(wàn)古金礦區(qū)–金井巖體深部還可能存在隱伏巖體, 可以為成礦提供有利條件。

圖9 14L1線(xiàn)北東段黃滸洞組重力異常曲線(xiàn)(a)和磁異常曲線(xiàn)(b)Fig.9 Gravity anomaly (a) and magnetic anomaly (b) diagram for the Huanghudong Formation of the northeast part of Line 14L1

4 構(gòu)造控礦規(guī)律

4.1 構(gòu)造–巖漿作用與金成礦關(guān)系

區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造、地球物理、礦床地質(zhì)特征以及成礦年代學(xué)研究(胡瑞英等, 1995; 毛景文等, 1997a;賀轉(zhuǎn)利, 2009), 均表明湘東北地區(qū)金礦盡管均以冷家溪群為容礦地層, 但礦床的形成可能與燕山期構(gòu)造和巖漿活動(dòng)有著密切的關(guān)系。

受古太平洋板塊俯沖和回撤的影響, 湘東北地區(qū)在晚侏羅世之后, 處于伸展的應(yīng)力環(huán)境下, 形成與北美西部相似的盆嶺構(gòu)造。該盆嶺省控制著湘東北地區(qū)的成巖成礦作用。區(qū)域地質(zhì)、航磁和重力特征顯示, 燕山期巖體總體上沿著北東向的斷裂分布,形成花崗巖山嶺。廣泛發(fā)育的燕山期巖體可為成礦流體的遷移提供能量, 并可能提供部分成礦物質(zhì)來(lái)源。萬(wàn)古金礦的賦礦圍巖為淺變質(zhì)碎屑巖, 礦體分布與巖體具有一定的空間關(guān)系, 結(jié)合礦石類(lèi)型, 這些特征與國(guó)內(nèi)外主要的脈狀金礦床特征一致(Chen, 1998; Goldfarb et al., 1998, 2001; Groves et al., 1998; Tosdal et al., 2003; Peters, 2004; Cline et al., 2005; Chen et al., 2005, 2006)。

區(qū)域上, 盆嶺構(gòu)造對(duì)該區(qū)的成礦具有較強(qiáng)的控制作用。萬(wàn)古金礦形成于伸展的構(gòu)造環(huán)境之中, 該盆嶺省中的北東向深大斷裂連通了變質(zhì)基底和淺部沉積蓋層, 使得深部的韌性下地殼流體向上運(yùn)移,同時(shí)萃取新元古代地層中的Au、As和Sb等成礦物質(zhì), 在脆性的上地殼富集成礦, 這與前人的礦床地球化學(xué)研究結(jié)果和礦體的脆性變形特征一致(柳德榮等, 1994; 劉亮明等, 1997, 1999; Mao et al., 2002;符鞏固等, 2002; 賀轉(zhuǎn)利, 2009)。萬(wàn)古金礦的區(qū)域盆嶺構(gòu)造控礦特征與北美盆嶺省的內(nèi)華達(dá)金礦的特征一致(Tosdal et al., 2003; Peters, 2004; Cline et al., 2005)。

萬(wàn)古金礦位于北東向的長(zhǎng)沙–平江深大斷裂附近, 其含礦構(gòu)造為礦區(qū)北西(西)向的次級(jí)斷裂, 這與國(guó)內(nèi)外主要的脈狀金礦床的特征一致(Pitfield and Campbell, 1996; Zheng et al., 2012; Ding et al., 2014; Zhou et al., 2014, 2015)。北西(西)向斷裂在湘東北地區(qū)廣泛發(fā)育, 位于長(zhǎng)沙–平江深大斷裂的附近, 單個(gè)斷裂的規(guī)模較小。該斷裂不僅分布在地表, 還延伸至深部。區(qū)域航磁異常顯示, 在該區(qū)有較多的局部產(chǎn)出的北西(西)向羽狀分布異常, 這些異?？赡芊磻?yīng)了湘東北地區(qū)北西(西)向的斷裂。金井–九嶺地區(qū)的重力測(cè)量、高精度磁法和 CSAMT法物探以及萬(wàn)古金礦區(qū)外圍的CSAMT法工作表明, 北西(西)向斷裂不僅在地表的坪原組發(fā)育, 而且還一直延伸到深部的小木坪組和黃滸洞組。礦區(qū)北東走向的斷裂則切穿了北西(西)向的含礦斷裂, 對(duì)礦體也有改造作用。

4.2 礦區(qū)構(gòu)造控礦規(guī)律

萬(wàn)古金礦區(qū)發(fā)育的北東向和北西(西)向兩組斷裂共同控制著礦體的分布。雖然單個(gè)礦脈呈北西(西)向分布, 但是礦脈與礦脈之間呈北東向等距排列(圖5)。此外, 礦體的富礦部位也受到了兩組斷裂的控制。在7號(hào)礦脈–140 m坑道可見(jiàn)石英脈型和含礦破碎蝕變板巖型兩種礦脈, 礦體的含金硫化物的含量在北西(西)向斷裂和北東向斷裂的交匯處明顯增加(圖10)。

礦體的側(cè)伏規(guī)律實(shí)質(zhì)上也是構(gòu)造控礦規(guī)律。研究表明, 構(gòu)造, 特別是容礦構(gòu)造是控制礦體側(cè)伏的決定性因素, 而且是有規(guī)律可循的(沈瑞錦等, 2002,劉安璐等, 2014)。側(cè)伏礦體一般走向長(zhǎng)度小, 沿傾向延深長(zhǎng)度是礦體走向長(zhǎng)的數(shù)倍至十余倍。礦體的側(cè)伏方向與控礦構(gòu)造的方向有關(guān), 一般都向區(qū)域或礦區(qū)主要控礦斷裂傾向一側(cè)作側(cè)向延伸(側(cè)伏)。為了解礦體的傾伏特征, 我們?cè)诘V區(qū)布置了 572勘探線(xiàn),勘探線(xiàn)的位置如圖5所示。572線(xiàn)上的 3個(gè)鉆孔控制了四條礦體, 這些礦體的產(chǎn)狀受控于礦區(qū)北西(西)向的斷裂, 沿傾向方向延伸較長(zhǎng), 具有北東向側(cè)伏的特征(圖 11), 反映礦區(qū)北東部位的深部仍具有較大找礦遠(yuǎn)景。

圖10 7號(hào)礦脈剖面圖Fig.10 Section of the No.7 gold-bearing vein

圖11 萬(wàn)古金礦572線(xiàn)地質(zhì)剖面圖Fig.11 Geological profile of the Line 572 in the Wangu gold deposit

5 結(jié) 論

(1) 湘東北地區(qū)為典型的“盆–嶺”構(gòu)造, 由北東向深大走滑斷裂、花崗巖山嶺及之間的紅層盆地組成。該盆嶺省形成于白堊紀(jì)–古近紀(jì), 與燕山期古太平洋板塊的俯沖和回撤有關(guān)。其中的北東向深大斷裂是金等成礦物質(zhì)的運(yùn)移提供通道。

(2) 萬(wàn)古金礦的控礦構(gòu)造包括北西(西)向斷裂和北東向斷裂。其中含礦的北西(西)向斷裂可能形成于加里東期–印支期, 并在燕山期重新活化成為容礦構(gòu)造。

(3) 北西(西)向斷裂為主要的賦礦和控礦構(gòu)造,北東向斷裂則等距離切割北西(西)向斷裂, 使得礦體呈北東向等距分布, 二者共同控制著礦體的產(chǎn)出。此外, 這些呈北西(西)向產(chǎn)出的礦體具有北東向側(cè)伏的規(guī)律。

(4) 地球物理探測(cè)結(jié)果顯示, 控礦的北西(西)向斷裂可延伸到深部的黃滸洞組, 說(shuō)明萬(wàn)古金礦的深部仍具有巨大的找礦潛力。此外, 萬(wàn)古金礦區(qū)–金井巖體一帶的深部可能存在一較大的隱伏巖體, 該巖體可以為成礦流體的遷移提供能量。

致謝： 湖南省地質(zhì)勘查局 402隊(duì)寧鈞陶高級(jí)工程師在野外考察期間給予了熱情支持, 中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院陳宣華研究員和中南大學(xué)劉亮明教授對(duì)文稿提出了許多建設(shè)性建議, 一并致謝!

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Characteristics of Ore-controlling Structures of Wangu Gold Deposit in Northeastern Hunan Province

WEN Zhilin1, DENG Teng2, 3*, DONG Guojun1, ZOU Fenghui2, 3, XU Deru2, WANG Zhilin4, LIN Ge2and CHEN Genwen2
(1. 402 Geological Brigade of Hunan Geology and Mineral Exploration Bureau, Changsha 410014, Hunan, China; 2. CAS Key Laboratory of Mineral and Metallogeny, Guangzhou Institute of Geochemistry, Chinese Academy of Sciences, Guangzhou 510640, Guangdong, China; 3. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China; 4. School of Geoscience and Info-Physics, Central South University, Changsha 410083, Hunan, China)

The central Jiangnan Orogenic Belt in northeastern Hunan province shows typical basin and range characteristics. This basin and range province, which is host to the super-large Wangu gold deposit, is composed of NE-trending large strike-slip faults, granitic plutons and red-bed basins. The Wangu gold deposit is hosted in the interlayer fracture zone in the Neoprotozoic Lengjiaxi Group. The ore types are mainly auriferous quartz veins and altered rock type with minor tectonic breccia type. NW(W)- and NE-trending faults were recognized in the orefield, and the NW(W)-trending faults are the gold-bearing structures. Integrating the tectonic evolution of South China and comparison of the Wangu gold deposit with other lode-type gold deposits, it is inferred that the NE-trending faults were related to the subduction and rollback of the paleo-Pacific plate during the Yanshanian. The NW(W)-trending faults might have been formed during the Caledonian-Indosinian, and were reactivated during the Yanshanian, thus accommodated the ores. Aeromagnetics, CSAMT and deep drilling indicate that the NW(W)-trending faults with low resistivity extend to the depth of the Huanghudong Formation outside of the Wangu orefild. The lateral extension of orebodies in the NW(W)-trending faults shows the potential of deep prospection in the Wangu gold deposit. Combined with the strong local magnetic anomalies in the Huanghudong Formation, the large positive aeromagnetic anomalies and the low gravity field in the Wangu deposit and the Jinjing district, we suggest a large concealed intrusion possibly provided energy for the transportation of gold-bearing fluid.

Wangu gold deposit; ore-controlling structure; deep prospection; northeastern Hunan

P612; P613

A

1001-1552(2016)02-0281-014

10.16539/j.ddgzyckx.2016.02.007

2015-03-23; 改回日期: 2016-02-06

項(xiàng)目資助: 中國(guó)地調(diào)局湖南省金井-九嶺地區(qū)礦產(chǎn)遠(yuǎn)景調(diào)查(資[2014]01-019-026)。

文志林(1982–), 男, 工程師, 從事礦床學(xué)研究。Email: 2004dxwz@163.com

鄧騰(1990–), 男, 博士研究生, 從事構(gòu)造地質(zhì)學(xué)研究。Email: dengteng2015@126.com