鄭濤，李篡峰，劉云華，孫一茂

（湖南省核工業(yè)地質(zhì)局三○四大隊(duì)，湖南 長沙 410011）

0 引言

半邊山金礦位于湖南省醴陵市官莊鄉(xiāng)，地處江南造山帶湘東北成礦區(qū)。湘東北成礦區(qū)是一個重要的多金屬礦集區(qū)，區(qū)域內(nèi)主要礦種為金、銀、銅、鈷等。區(qū)內(nèi)礦床的成礦作用具有明顯的多期、多階段性及繼承性，其中金的成礦主要集中在雪峰期、燕山期以及喜山期三個時(shí)期（毛景文等，1997；符鞏固等，2002）。湘東北成礦區(qū)金礦均賦存于新元古界冷家溪群淺變質(zhì)火山-碎屑沉積巖中，嚴(yán)格受剪切斷裂帶控制。礦石類型主要為蝕變破碎巖型和石英脈型，其次為蝕變糜棱巖型，主要產(chǎn)于北西—北西西向和近東西向?qū)娱g碎裂帶內(nèi)（許德如，2015）。近年來作者在礦區(qū)開展多年的地質(zhì)勘查工作。本文通過野外地質(zhì)調(diào)查，詳細(xì)闡明了礦區(qū)地質(zhì)特征、分析了成礦地質(zhì)條件、總結(jié)了控礦因素、探討了成因類型，為后續(xù)地質(zhì)工作的開展提供找礦方向。

1 區(qū)域成礦地質(zhì)背景

江南造山帶湖南段作為揚(yáng)子地塊－華夏地塊碰撞地質(zhì)記錄的關(guān)鍵區(qū)段，區(qū)域內(nèi)金礦床沿造山帶呈反“S”型分布（黃建中等，2020）。湘東北成礦區(qū)處揚(yáng)子微板塊與華南微板塊的碰撞、拼貼、接合部位，是由不同時(shí)代、不同類型的陸陸親緣、半親緣性地塊或構(gòu)造塊體組成，這些地體、塊體的形成、增生和拼貼過程，與揚(yáng)子和華夏古陸形成、發(fā)展、演化及板塊構(gòu)造作用密切相關(guān)（饒家榮等，1993）。區(qū)域上最早從新元古代起，在青白口紀(jì)－南華紀(jì)階段相繼經(jīng)歷了武陵期活動大陸邊緣盆地和雪峰期－南華紀(jì)裂谷盆地演化過程，期間于武陵末期發(fā)生過陸源碰撞造山事件，雪峰末期發(fā)生過伸展與斷塊抬升剝蝕事件（湖南省地質(zhì)調(diào)查院，2017）。青白口紀(jì)—南華紀(jì)階段基底的形成及造山等事件的發(fā)生，對區(qū)域成礦帶的形成奠定了基礎(chǔ)（湖南省地質(zhì)調(diào)查院，2017），半邊山金礦區(qū)出露的冷家溪群黃滸洞組就屬于該時(shí)代的沉積層。

湘東北成礦區(qū)受揚(yáng)子與華夏古陸相互作用影響，經(jīng)歷多期次構(gòu)造活動，有大范圍花崗閃長巖侵位，導(dǎo)致大規(guī)模金、鉛、鋅、銅、鈷、鎢、鈹?shù)葹樘厣亩嘟饘俪傻V作用。湘東北成礦區(qū)位于阜新－九嶺古隆起（圖1），為湖南“金腰帶”重要地段之一。

圖1 江南造山帶湖南段礦床分布圖（改自黃建中等，2020）

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 地層

礦區(qū)內(nèi)出露的地層為新元古界青白口系冷家溪群黃滸洞組（Qbh）（圖2），由灰、灰綠色淺變質(zhì)巖屑雜砂巖、巖屑石英雜砂巖與粉砂巖、砂質(zhì)板巖、板巖組成多個韻律，發(fā)育鮑馬序列組合。

根據(jù)巖石、土壤地球化學(xué)特征表明本區(qū)金成礦物質(zhì)和含礦流體主要為殼源，成礦溫度以中低溫為主。冷家溪群地層是最初的成礦物源，熱液作用和動力變質(zhì)作用是區(qū)內(nèi)金成礦的重要控制因素①。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，湘東北成礦區(qū)77.8%的金礦床都賦存在新元古界冷家溪群的地層中，而且礦區(qū)內(nèi)冷家溪群巖石中金的含量是上部地殼金元素豐度值的6.44倍，認(rèn)為該區(qū)具備成為大型金礦礦集區(qū)的條件（毛景文等，1997）。前人在對湘東北地區(qū)做了許多地質(zhì)工作后認(rèn)為區(qū)內(nèi)新元古界冷家溪群地層是金礦的礦源層（柳德榮和吳延之，1993；柳德榮等，1994；劉亮明等，1997，1999；程國滿，1999)。大規(guī)模的金礦化可能是多種地質(zhì)作用對早期原始富金層位疊加改造的結(jié)果（毛景文等，1999）。

2.2 構(gòu)造

礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造主要為北東向區(qū)域性大斷裂（F61）和近南北向次一級斷裂（F2）。礦區(qū)位于北東向筲箕坡同斜倒轉(zhuǎn)背斜的北西翼，北西翼及軸面產(chǎn)狀320°～330°∠40°～60°，樞紐走向北東，北西翼地層為冷家溪群黃滸洞組。F6、F2與區(qū)內(nèi)成礦關(guān)系緊密，為主要的控礦構(gòu)造（圖2）。

圖2 湖南半邊山金礦區(qū)地質(zhì)簡圖

在褶皺過程中，由于各巖層物理性質(zhì)的差異，褶皺的幅度和形式有所不一，因而層與層之間產(chǎn)生相對滑動，形成層間破碎帶或虛脫空間，是金礦體的重要賦存部位（謝海英等，2007）。區(qū)內(nèi)金礦脈均發(fā)育于北東向和近南北向夾持區(qū)域內(nèi)，層間滑動剪切帶和切層的脆韌性剪切帶為區(qū)內(nèi)主要含礦構(gòu)造。

2.3 巖漿巖

礦區(qū)內(nèi)雖未見到巖漿巖出露，但是在磨制的薄片中可以看到殘留的火山凝灰結(jié)構(gòu)。據(jù)研究發(fā)現(xiàn)該區(qū)新元古界冷家溪群是一套綠片巖相變質(zhì)巖，其原巖是由砂質(zhì)、粉砂質(zhì)和粘土質(zhì)巖石組成，局部地段夾有變火山巖，這些變火山巖與包含他們的變沉積巖具有相同的變質(zhì)程度和變形樣式，表明他們是同一構(gòu)造旋回的產(chǎn)物（劉亮明等，1999）。另外，對變火山巖的Sm-Nd同位素測年結(jié)果可知，這些變火山巖形成于中元古代，與地質(zhì)證據(jù)基本一致（劉鐘偉，1994），可以推斷這些火山凝灰質(zhì)是在原巖沉積時(shí)形成的。而且，區(qū)域上見中酸性巖體，說明深部存在侵入巖。結(jié)合前人所做的研究可以認(rèn)為，區(qū)域內(nèi)新元古代時(shí)期的一些巖漿活動產(chǎn)生的火山巖部分被包裹到附近的沉積巖中，為礦區(qū)的成礦可能提供了部分成礦物質(zhì)；后期發(fā)生的構(gòu)造巖漿活動主要為成礦作用提供了熱源和動力，而且可能提供熱液及部分成礦物質(zhì)。

2.4 地球化學(xué)場特征

區(qū)域圈出金含量≥100×10-9的異常濃集區(qū)29處，其總面積達(dá)9.946 km2，異常特征是Au高、As高（王淑軍和謝志勇，2008）。

礦區(qū)內(nèi)單個次生暈金異常呈長條狀大面積分布，規(guī)模大、強(qiáng)度高，長軸方向呈近北東向，異常整體走向?yàn)楸睎|向，濃度分帶發(fā)育，濃集中心明顯。野外工作初步斷定：主要異常是由石英脈礦脈所引起的礦致異常，具有較大的找礦遠(yuǎn)景；單點(diǎn)異常為突變點(diǎn)異常，無找礦價(jià)值。同時(shí)根據(jù)次生暈Au異常的整體分布形態(tài)及分布規(guī)律判斷，區(qū)內(nèi)存在著走向呈北東向、北北西向及北北東—近南北向3組石英脈礦脈（圖3）②。

圖3 半邊山金礦區(qū)次生暈圈圖

2.5 圍巖蝕變

賦礦圍巖和夾石均為淺變質(zhì)砂巖、粉砂質(zhì)板巖和板巖，其主要成分為石英、絹云母、白云母及少量綠泥石和火山凝灰?guī)r。圍巖蝕變主要有褪色化、硅化、黃鐵礦化、褐鐵礦化、絹云母化、綠泥石化、碳酸鹽化，其中褪色化、硅化和黃鐵礦化與金礦化關(guān)系密切。圍巖蝕變分帶不明顯，當(dāng)硅化蝕變較強(qiáng)時(shí)，有利于金的礦化富集。

2.6 礦體特征

礦區(qū)礦床類型以石英脈型為主。多數(shù)含礦石英脈呈透鏡狀、似層狀，順板理方向產(chǎn)出，嚴(yán)格受板理帶控制，與地層產(chǎn)狀幾乎一致，形態(tài)比較簡單。礦區(qū)共圈定礦脈23條，礦脈主要走向NE，傾向SE，傾角46°～75°，控制長度40～200 m，延深50～200 m，厚 度0.30～8.24 m，品 位0.12×10-6～57.73×10-6，最高品位82.49×10-6，品位變化較大，主要礦脈情況見表1。

表1 半邊山金礦區(qū)主要礦脈一覽表

2.7 礦石特征

區(qū)內(nèi)礦石類型比較簡單，主要為硫化物-石英礦石（圖4）。礦石中金屬礦物主要為黃鐵礦、黃銅礦、毒砂、方鉛礦、閃鋅礦、褐鐵礦以及自然金等；非金屬礦物以石英、絹云母、（鐵）白云石為主，綠泥石及方解石次之。

圖4 半邊山金礦V9、V25號脈礦石照片

礦區(qū)內(nèi)Au與As和S關(guān)系密切，As和S為金的主要載體礦物，黃鐵礦為主要含S礦物、毒砂為主要含 As礦物。黃鐵礦、毒砂不僅是 Au 的主要載體礦物，而且其 Au 含量往往比其他硫（砷）礦物高得多，表明在有鐵的硫化物的金礦床中，Au常常集中在鐵的硫化物礦物中（艾國棟等，2010）。毒砂偏向富集“不可見金”，且較其共生的黃鐵礦富含金,即金優(yōu)先富集于毒砂中（鮑振襄等，2000）。

礦區(qū)黃鐵礦有強(qiáng)金屬光澤，呈立方體－他形粒狀，主要呈星散狀、稀疏浸染狀不均勻分布于礦石中；毒砂多呈針狀、長柱狀，多數(shù)情況下和黃鐵礦伴生，呈自形－他形晶粒狀浸染于含金石英脈或礦化的蝕變圍巖中，晶體粒度小，被其他硫化物交代；方鉛礦、閃鋅礦多呈半自形粒狀，不規(guī)則微細(xì)脈分布在石英脈裂隙中，或分布于黃鐵礦、黃銅礦邊緣；黃銅礦呈脈狀、網(wǎng)脈狀、粒狀分布在黃鐵礦石英脈的裂隙中，局部呈乳滴狀分布在閃鋅礦中，呈乳滴狀結(jié)構(gòu)。

3 礦床成因

金的礦化富集與銅、鉛、鋅礦化關(guān)系密切，礦石中的物質(zhì)成分較簡單。根據(jù)礦物成分生成順序及共生組合特征，可劃分為兩個成礦期、四個成礦階段。兩個成礦期為熱液期和風(fēng)化期。四個成礦階段為石英-黃鐵礦階段；石英-毒砂-自然金階段；石英-白云石硫化物階段；氧化期。礦石組構(gòu)以充填交代為主。該礦床是一個以熱液充填交代為主，具多期多階段成礦特征的復(fù)成因礦床。礦床類型為中低溫?zé)嵋菏⒚}型礦床。

其形成演化過程大致是：富含有用元素Au、CaO、MgO 及火山灰的新元古代濁積巖，受區(qū)域性構(gòu)造應(yīng)力作用，形成了一系列同斜倒轉(zhuǎn)背、向斜組成的復(fù)式褶皺，在應(yīng)力相對集中處，于同斜倒轉(zhuǎn)背斜核部和不同巖性界面附近產(chǎn)生平行軸面的劈理構(gòu)造和層間破碎帶，同時(shí)產(chǎn)生區(qū)域變質(zhì)，并產(chǎn)生了變質(zhì)熱液，使地層中Au 元素活化，形成初步富集。加里東期以后的歷次構(gòu)造運(yùn)動，使這些構(gòu)造的規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大，并伴隨有巖漿活動，巖漿侵入帶來的熱和巖漿冷凝后的汽水熱液及變質(zhì)水混合熱液形成具有強(qiáng)化學(xué)活動性的流體，并萃取地層中初步富集的有用組分Au 而成為含礦流體，運(yùn)移至賦礦的有利空間（即劈理化帶或?qū)娱g破碎帶）中充填、交代而形成石英細(xì)脈帶型金礦床。石英細(xì)脈帶金礦形成后，又因強(qiáng)烈的構(gòu)造運(yùn)動，形成了韌性剪切帶，改造已形成的石英細(xì)脈帶金礦體，使其產(chǎn)狀發(fā)生改變，或產(chǎn)生塑性流變而使礦體的厚度增大或減薄。同時(shí)由于構(gòu)造熱力作用而產(chǎn)生熱液，萃取圍巖中的有用組分，金運(yùn)移至韌性剪切帶內(nèi)的剪切裂隙中充填成為高品位石英大脈型金礦體。

4 找礦前景分析

根據(jù)前文礦床地質(zhì)條件特征及礦床成因分析，半邊山金礦在區(qū)域上與肖家山、雁林寺、正沖金礦床處于同一成礦帶上，具有相似的成礦地質(zhì)環(huán)境和礦床特征。雁林寺、肖家山見礦標(biāo)高主要為+20～ +290 m（陶詩龍等，2015）；正沖金礦的見礦標(biāo)高主要為-70～ +240 m（徐昊和文亭，2016）；半邊山金礦的金礦標(biāo)高主要為+280～ +450 m①。從礦區(qū)地表出露情況、老窿開采情況和鉆探見礦情況，據(jù)王鶴年等（1992）關(guān)于“韌性剪切帶成礦模式”（圖5），認(rèn)為礦區(qū)往深部具有變厚、變富的趨勢。

圖5 半邊山金礦成礦模式簡圖（據(jù)王鶴年等，1992修改）

礦區(qū)下步工作建議：對地表及淺部老窿進(jìn)行補(bǔ)充工作，加強(qiáng)綜合研究；針對已發(fā)現(xiàn)的北東向礦脈，實(shí)施深部鉆孔至標(biāo)高+150 m；加強(qiáng)對已初步揭露的北西向破碎蝕變巖型礦脈控制，參考正沖金礦、肖家山金礦，結(jié)合前期老窿及鉆孔成果，總結(jié)出礦體側(cè)伏規(guī)律，尋求突破。

5 結(jié)論

（1）半邊山金礦位于新元古界青白口系冷家溪群地層，地層為成礦作用提供礦源。

（2）區(qū)域多期次的構(gòu)造活動為礦床的形成提供所需的通道和空間，區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動形成的韌性剪切帶、層間破碎帶和劈理化帶為區(qū)內(nèi)主要的容礦構(gòu)造。

（3）區(qū)域構(gòu)造巖漿活動為成礦作用提供了熱源和動力。

（4）根據(jù)目前礦區(qū)野外工作取得的成果：從地球化學(xué)特征來說，區(qū)內(nèi)次生暈金異常較明顯，與控制礦脈吻合度較高；礦區(qū)已揭露控制大小礦脈20余條，目前圈定資源量已達(dá)到小型規(guī)模。

（5）結(jié)合區(qū)域肖家山、雁林寺、正沖等礦床特征分析，本區(qū)具有形成小型到中型金礦床的前景。

注 釋

①湖南省核工業(yè)地質(zhì)局三O四隊(duì).2018.湖南省醴陵市半邊山礦區(qū)金礦普查工作總結(jié)[R].

②湖南省有色地質(zhì)勘查局二一四隊(duì).2012.湖南省醴陵市半邊山礦區(qū)金礦階段性工作總結(jié)[R].