“江南古陆”中段湖南地区金矿床成矿模式研究.pdf

第 1 1 期 2 0 0 1年 1 1月 黄金 COL D 第 2 2卷 l “ 江南古陆” 中段湖南地 区金矿床成矿模 式研究 匡文龙刘继顺 朱 自强 高珍权 中南大 学 资源环境 建筑工程 学 院 【 摘要】 “ 江南古陆” 叉称“ 江南古岛孤” ， 它是我 国南方一每重要的叠成矿带， 其 内发 育有一系列似层状的金矿床 ， 有关其成因长期以来一直被认为属于晚元古代的层控矿床 。 笔 者通 过对“ 江 南古陆” 金 矿成矿 带上新 近发现 的万 古金 矿床 和邻近 的其 它金矿床 进行 对 比性研究， 提 出了对“ 江南古陆” 中段湖南地区金矿床成矿模式的有关认识 ， 认为元古宙浅 变质岩 系作为金矿赋存层位， 在成矿作用过程中提供 了一定的物源 ， 但主要成矿作用发生 在 燕 山期 。 关键词江南古陆成矿带金矿床成矿模式 中圉分类 号P 6 1 8 ． 5 1 文献标识码 A 1 概述 在“ 江南古 陆” 成 矿带 中金 矿 床的储量 虽不 十分 巨大 ， 但 却分 布 广泛 ， 数 量众 多 ． 而且 多 以金 一钨 一 锑 、 金 一锑 、 金 一砷 一锑 矿 化 组 合为 特 征 ． 特别 是 金 矿床在 空 间上 与花 岗岩 体 关 系 不十 分 明显 ， 因而 其 成 因 尚有 争议 。在“ 江 南古 陆” 中段的湖南 境 内有一 大批 金矿 床产 出 ， 如东 有黄金 洞 、 万古 、 万 源洞 、 七宝 山 西有沃溪、 铲子坪、 漠滨、 银马洞等 图 I ． 由于 这些矿床不仅产于 同一构造单元， 而且均以构造蚀 变岩型或 石英 脉型 为 特 征 ， 还 伴 有 锑 、 钨 金属 ， 故 刘 英俊等 1 9 8 9 ， 1 9 9 3 将 这些 矿 床论 证 为 晚 元古 代 层 控矿床 “ 江南 古陆 ” 上 的湘 西北 ， 是 湖 南省 最 大 的金 矿 床聚集 区 ； 而湘 东北 地 区 ， 除 七 宝 山伴 生 金 矿 床外 ． 在 2 0世纪 9 0年 代 之前 仅 有黄 金 洞 一 处 独立 金 矿 ． 万古金 矿床 的发现 和 探 明 ， 是 湘 东 北地 区地 质 找 矿 工作 的重要 突破 综 合研 究这些 己知 矿床 的成 矿作 用过程 ， 对于探 讨“ 江 南古 陆 ” 这 一 重要 成 矿 带 内的 金矿 床成 因和成矿模 式 ， 是具有 典型意 义 的。 圉 l “ 江南古陆” 中段 湖南地 区金矿床 分布 略图 2 深部构造与金矿床分布 由湖南省莫霍面深度图 图 2 可 以看出 洞庭 湖区为全省地壳最薄区， 厚度小于 3 0 k m， 湘东北斜 坡 带 地壳厚 度 小于3 2 5 k m． 湘 西 北 陡坡 带地 壳厚 度 牧稿 日期2 ] O l 一0 5 0 6 匡文龙 长社 市岳 麓区中甫大学地质楼4 1 0 0 8 3 小于 3 5 ． 5 k m。通常斜 坡带 、 陡坡 带是 地壳 厚 度 的变 化带 ， 反映存在 着 地层断 裂或岩石 圈 断裂 ， 也是 多金 属成 矿的有利地 带 。湖南 地 区金 矿床 主要 位于上述 两大 地壳厚度 变化 带处 根据现 有 资料 ， 湖 南 省 区 内 的上地 幔 可 以分 为 塑性地 块和 刚性 地 块 ， 绝 大 部 分金 矿 床分 布 于 上 地 幔 刚性 块体 上部 的地壳 中 。其次 ． 在 湘 东北 地 区和 湘西北 地 区 ． 上地 幔 电 阻 率极 高 ， 达 nl O 3 ～n 维普资讯 2 黄金 1 0 4 ．属 高 阻 刚性 地幔 地 块 ， 视基 性度 大 于 0． 4 ， 属 偏 铁 镁 质 型 地 壳 ； 溯 中和 湘 南 地 区 ． 视 基 性 度 小 于 0 ． 4 ， 属硅铝质型地壳 ， 电阻率 为 n x 1 0 2 ， 是 中低阻 塑性 地幔 。 区内金 矿床主要 分布 于视基 性度变 化梯 度 较大 的地带 图 3 。 图2 湖南省奠霍面深度图 湖南地质学校， 1 9 8 5 图 3 湖南省地壳类型与金矿分布关系略图 一 襁基性 宦等值线2 一 地壳类 型分界线3 一 主受 盘矿眯 3 成矿 过程 中的同位素证据 3 ． 1 氢、 氧同 位素 通过 对万古 、 黄金洞 据 毛景 文 ， 1 9 9 7 、 沃溪 据 罗献林 ， 1 9 8 4 、 淘金 坑 据阎 明 等 ， 1 9 9 4 、 黄 土店 据 刘英 俊等 ． 1 9 9 4 、 西 安 据 万嘉 敏 ， 1 9 9 4 J 、 漠滨 据 周 德忠 ， 1 9 8 9 等 7个金 矿 床的 有 关 资料 研究 ， 石 英 矿 物的 O分 布 于 1 5 ％ o 2 l ‰ 之 问 ． 以 富 O为 特 征 。 根据 同一 样 品流 体 包裹 体 资料 ． 按同 位 素分 馏 公式 1 0 0 0 I nB3． 5 7 x 1 0 6 T～ 一2 ．7 1 无温度 范 围 限 制 据 We n n e r ， 1 9 7 1 1 0 0 0 1 n“3． 38 1 0 6 T～一3 ．4 0 2 0 0 5 0 0 ℃ 据 C l a y t o n 等 ， 1 9 7 2 其 中 a 同位素分 值 系数 ； 一 温度 K 。 计 算 出平衡 条件下流 体 的 a O a 值 沃溪 金 矿 ,o 床为 6． 1 ‰ ～9． 8 ％口 ； 万 古 金矿 眯 为 7． 8 ‰ 一1 O． 8 ‰ ； 黄金 洞 金 矿 床 为 5 l ‰ 一9 ． 6 ‰ ； 淘 金 洞 金 矿 床 为 一 2 ． O ‰ 一 8 ． 9 6 ‰ 黄 土 店 金 矿 床 为 3 ． 5 5 ‰ 一 5 ． 2 1 ‰ ； 西安 金矿床 为 4 ． 9 ‰ 一1 1 ． 2 ‰ ； 漠 滨 金 矿 床 为 一0． 4 4 ‰ ～7 ． 3 3 ‰ 。 这些 氧同位素 数据反 映 出成矿是 以岩浆 水为 特 征⋯ ， 它 与氢 同 位素 D为 一5 6 ‰ ， 所 给 出的 信 息 完 全 吻 台 。 现代 矿 床地 球 化学 研 究表 明 ， 深部 流 体 以及 幔 汁是 诸 多矿床 形 成的重 要 因素 ， 这 些流 体 可 以 H 、 F一以 c 形 式 上 升 。 由于 本 区岩 浆 活 动 不 十 分 明 显 ， 因此 ， 将 该地 区之 “ 岩浆 水 ” 称 为探 部流体 或许 更 为台理 【 同时在该区金矿床研究中， 为判别各矿床的成 矿物 质来 源 应 用 了 S h e p p r e d 1 9 7 9 的 D对 占 O } L 0 图解 图 4 。 由该 图 可 以 看 出 成 矿 带 中的 主 要 矿 床 ， 都具 有 明显 的 深 部 流 体 特 征 ； 或 者 在 成 矿 过 程 中 ． 具有 以深部 流体为 始端 向不 同方 向演 变 的特点 。 万 古金 矿 的绝大 部 分 成分 点 投 影于 岩 浆水 区 ， 个 别样 品明 显 富 O； 黄 金洞 仅 两 个 成 分 点 ， 即早 期成矿阶段为深部流体 ， 晚期阶段为加入循环大气 降水 ； 沃溪矿 床三个投 影点 也全部 在岩浆 水 区 ； 西 安 矿 床 的成矿流体 以岩浆 水 为主 ． 部 分位 于而侧 ， 说 明 有热变 质作用 的影 响 漠 滨金 矿 的 早 期成 矿 阶段 为 岩浆 水或 深部 流体 ， 中晚 期是 古 海水 和 大 气 降水 的 混 合水 成矿 后期基 本 上 以循 环 大 气 降 水为 主 的 流 体 ； 淘 金洞 的八个 投影 点几 乎 成一 条 直 线 向 中生 代 维普资讯 第 2 2卷2 0 0 1 年第 1 1 期 雨 水线方 向演 化 。 0 0 ／ ‰ 图 4 “ 江南古陆” 金矿床成矿流体的氢、 氧同位素图 3 ． 2 硫同位素 在 “ 江南古 陆” 金矿 床中 ， 硫化 物含 量较 步 ， 粒度 细 ， 但结 晶程度 高 ， 唯辉 锑矿 晶体 相 对较 粗 ， 为 研究 形成该 区硫化 物之 硫 的来源 ． 现 综旨 湘西北 、 湘东北 有关 金矿床 的硫 同位 素资料 ， 并分析 如下 1 湘西北 地 区几个金 矿床 的 S值 变化 比较 大 ； 抚 溪 和 铲 子 坪 在 零 附 近 ， 分 别 为 一5 ． 1 ‰ ～ 2 ． 1 ‰ 罗献林 ，1 9 8 4 和 一3 ． 5 ％ o ～ 0 ． 9 1 ％ o 刘 英俊 ， 1 9 9 3 ， 同 心 锑 金 矿 床 的 s值 为 0 ． 2 ％ o ～ 2． 4 ‰ 李 彤泰 ． 1 9 8 7 ， 羊 皮 帽 和 渣 溪 洞则 明 显 富 8 S ， 前 者 s为 0 ． 6 ％ o～1 2 ． 3 ‰ ， 基 本 上 呈塔 式分 布 李彤 泰 ， 1 9 8 7 ； 后 者 为 4 7 ％ o ～1 0 ． 4 ％ 。 ． 明显呈塔式 分布 。 2 在 湘 东 北 地 区 的 黄 金 洞 金 矿 S 为 一 1 3 ％ o ～ 一 3 ％ o ． 在万古 金矿 则 为 一1 3 ％ o ～ 一 5 ％ o ， 可 见湘 东北 地区金 矿床 与湘 西北金矿 床 的显著不 同在 于 后 者 明显 富 S ， 这 可能是 由于受 周 围地 层 中硫 混合 的影响 。 罗献林等 1 9 8 4 分析表明 ， 湘西北 S值在冷 家溪 群 为 1 3 ． I S 一1 7 、 2 ％ o ． 在 板 溪 群 为 1 2 ． 9 ％ o～ 2 3 ． 5 ‰ ， 由此 可 以认 为 湘 西 北 地 区 ， 在金 矿床 的成 矿过 程 中， 部分 矿 床 中的 硫 以 深部 硫 为 主 ， 如 沃 溪 、 铲子坪和同心等金矿床； 而 另一部分矿床中的硫则 为深部硫与地层硫 的混合 ， 如漠滨 、 渣溪洞 、 羊皮帽 等 金矿床 。 3 ． 3 铅 同位素 根据 罗献 林等 1 9 8 9 所 有 铅 同位 素资 料 ， 并 将 它 们投影 于 D o e和 Z a r t m m a 1 9 8 4 提 出的铅 构造模 式 理 论 图上 图 5 ， 可 以看 出 1 除少数 点 之外 ， 大 多 数点 呈 一 条 直 线分 布 ， 说 明铅 曾经 历过 某一均一 化 过程 。 2 与 万古金 矿相似 的黄 金洞 、 西安 、 益 阳南 郊 、 沧浪 坪 、 西 冲及 龙 山的投影 点 主要集 中于 造 山带 ， 表 明成矿形 成于 造 山过程 ； 而 沃溪 矿 床 的铅 主 要 来 自 上 地壳 本身 ； 金 坑冲矿 床的铅 与 地幔物 质有关 ； 漠滨 矿床 的投影点 十分离 散。 3 尽管铅来 自不 同源处 ， 但它 们可 能形成 于 同 一 时代或同一 过程 。 美于 ” 江南古 陆 ” 基 底 中金 矿床 的形 成 时代 ， 以 往一 般认 为其 主要 成 矿 期为 晚 元古 代 ， 这种 认 识 主 要是 基 于铅 同位素 的 模 式年 龄 ， 笔 者 通 过对 有 关 资 料 的研究认 为 ； 1 毛景文等 1 9 9 7 得 出万 古矿 床 R bs r 等 时 线年 龄为 7 0 ． 3 08 ． 5 6 b l a ， 说 明成 矿时 代 为燕 山期 ， S r ／ 8 6 S r 0 、 7 6 4 3 3 0 ． 0 0 0 2 3 0 ， 在 一 定程度 上 表 明成 矿的铷 锶体系 与地壳 物质 有关 史 明魁 在 抚溪 金锑 钨 矿 床 和 龙 山金 锑 矿 床获 得 1 4 4． 81 1 ．7 Ma 和 1 7 5 2 7 M a数据 。童潜 明 1 9 9 6 获得 金 山金 矿 的 成矿 时代 为 1 6 7 M a 。这 几 条 等 值 线 的吻 合 表 明 ， 这 一 组矿 床 可能生 成 于 同一 时 期 ． 而 且具 有 同 样 的 成 矿机制 维普资讯 4 黄金 盘 蜥 P h ， 抽 P b 图 5 “ 江 南古陆” 金矿床 铅 同位素构造模 式 图 一 黄盘洞2 一 沧浪坪 3 一汝棰4 一西安 5 一 漠演6 一益期南邦7 一盘坑冲8 一龙山 一 西冲 2 从 “ 江南古 陆” 地质 发展 的历史来 看 ， 加 里东 运 动在 中元 古代基底 上形 成 近 E W 和 N N W 向断裂 ， 但这 不 与燕 山期 成矿 作 用 相矛 盾 ， 在 中生代 中国东 部地 区 的 地质 发 展 与 太平 洋 板 块 向西 俯 冲密 切 相 关 3 。区 内 N N E向的褶 皱造 山与 断 陷成盆 过程 中 ， 由于 N N E向的挤压 ， 导致 N N W 向 的张裂作 用 ， 刚性 基底 中 N N W 向断裂 再 次 活 动 ， 为赋 矿 提 供 了 良好 的场所 。因此 ， 在万 古 、 黄 金洞 、 沃溪等 矿床 中 ， 矿体 多分 布 于走 向 E W 或 N WW 向的断裂 中。 3 另外， 在冷家溪群 中 w、 衄 、 s b 、 和 H g等元 素含量 ， 远 远低于各 相应 元素在 地壳 中的克拉 克值 ； 但 在矿体 附 近， 这些 元 素 普 遍 富集 甚 至成 为 伴生 成 矿元素 ， 这些特征表明花岗岩体及其有关的热液， 可 能在 一 定程 度上 ， 对 金矿 床 的形成有着积 极 的贡献 4 成矿模式 “ 江南 古陆 ” 中 的金 矿 床成 矿作 用 特 殊 ， 它是 我 国一个典型的金矿床类型， 在湖南境 内，l 0 ％以上 的脉金 矿床 点 均 产 于 冷 家溪 群 内 ， 如 黄金 洞金 矿 发育 于冷 家溪 群坪 原 组 第三 岩 性段 条 带 状板 岩 、 粉 砂质 板岩 及杂 砂岩 中； 万 古 金 矿则 与 冷家 溪 群 坪原 组第 二岩 性段 有 关 。众 多 资料 显示 ， 国 内外 许 多重 要 的金 矿床都 赋存 于 元 古 宙 浅变 质岩 系中 如河 南 上宫金 矿 ， 广 东河 台金 矿 ， 江西 金 山金 矿 ， 吉 林 荒沟 山金 矿 ， 海南抱板 及 二 甲金 矿 ， 南非 兰 德式 金 矿 ， 美 国霍姆 斯塔 克金 矿 ， 由此可 见 元 古宙 浅 变 质岩 系 作 为金 矿赋存 层位具 有全球 普遍 性的意 义 。 综合上 述研究 ， 可 归 纳 出“ 江 南古 陆 ” 中段 湖 南 境 内金矿 床成矿模 式 图 6 ， 其特 点有 1 含金 围岩 是 一 套 中 、 晚元 古代 基 底 岩 石 ， 包 括冷 家溪 群 、 板溪 群 、 震 旦 系 ， 这套 地 层 的原 始 沉 积 以滨 海相 为特征 ， 局 部有 火 山岩 ； 地层 变化 程度相 当 弱 ， 只达低 绿片 岩 相 ， 个 别层 位 富含 A u 、 s b 、 W、 S ； 硫 同位 素在 湘东北地 区较 贫 ， 在 湘西北地 区则 较 富 ， 在 成矿 作 用 过 程 中 ， 部分 元 素 被 淋 滤 、 萃 取 、 搬 运 、 富 集 ， 参 与成 矿。 2 燕 山 运 动 导 致 中国 东 部 地 区强 烈 褶 皱 、 断 裂 ， 地壳深熔， 壳幔同熔成花岗质岩浆并 随之上侵定 位 。岩 体 的侵位从 东 向西逐 渐 变 深 ， 这 些岩 体 成 为 所在地 区成 矿的热 源 ． 以致 于形 成一 系 列热 水 循 环 的地 热 系统 ， 还引起 深部 含金 流体上 涌成 矿 。 3 在成 矿过 程 中， 不仅 有 深 部 流体 ， 而 且 大 气 降水 也积极 参与 了成矿作 用 ； 越到成 矿晚期 ， 大 气降 水 比例愈大 ， 在个别 矿 床 中， 岩 石 中的古海 水也 对成 矿有 一定 的贡献 。 4 区 内 N N E向 的 断裂 是 导 热 和 成 矿 的 通 道 ， 以张性复 活的 N WW 向断 裂 为容矿构造 。 维普资讯 第 2 2卷2 0 0 1 年第 n 期 5 真 l I I I 土气降永 最寝式 万古一黄金垌式 图 6 “ 江 南古 陆” 中段 湖南境 内金矿床 成矿模 式 参考文献 l 刘英傻 ， 马东升 - 金的地球化学 ． 北京 科学出版社 ， 1 9 9 1 ． 2 贾叶飞 ． 岩百 中金的赋存状态投其授滤实验研 究 地质找 W S 矿论 丛 ．1 9 9 4． 3 朱 自强 ， 何继善 。 匡文龙 ． “ 江 南古陆 中段 湖南地 区构 造 应 力场特征分析 ． 湖南省岩百矿物 地球 化学 论丛 ， 2 0 0 0 ． 编辑 宿晓静 S t ud y O n me t a l l o g e n i c mo de l o f g o l d d e p o s i t i n H_u衄 n Re g i o n o f t h e m i d d l e p a r t o f ‘‘ J i a n ip L a n A n c i e n t l a n d ’ ’ K u a n g Wunl o n g ， L i u J i s u n， Z h u Z i q i m l g e t a 1 ． I n s t i t r t t e o fA r c h i w t u r c dE n g i n e e r i n g o fR e s o u r c e E w A r o n t ， C e r r a ／ - S o u t h U n ／ w r s A b s t r a c t “ J i a n g n a n A n c i e n t 1． a n d ’ ’ i s a l s o c a l l e d“ J i a n g n en An c i e n t I s l a n d A m” ． I t i s 8 n i mp o mmt ml d d e p o s i t b e l t i n t h e s o u t h p a r t 0 f c h i n e， wi t h i n wh i c h a s e r i e s o f l a y e r e d - l i k e g o l d d e p o s i t d e v e l o p e d． I t s o r i g i n c o n c e r n e d h a s l o n g s i n c e b e e n c o n s i d e r e d t o b e l a y e r b o u n d d e p o s i t 0 f l a t e p r o t e mz o i e e m． T h r o u g h c o n t r a s t s t u d i e s b e t w e e n Wa n g u G o l d De p o s i t w h i c h w 衄 f o u n d r e c e n tl y i n t h i s m e t a X 1 o g e n i c b e l t a n d t h e a d j o i n i n g d e p o s i t s ， the w r i t e r s o f t h i s p a p e r c o n s i d e r t h e b y p a b y s s a l me t a mo r p h i c r o c k s e ri e s a s t h e s t r a t a of t h e g 0 I d d e p o s i t o e u r r e n o e wh i c h p r o v i d e ma t e r i a l s o u r c e i n t h e p r o c e s s of me t a l l i z a t i un ． T h e ma l i z a t i o n ma i n l y t o o k p hce a t Ya n s h a n p e r i o d． Ke y w o r d s J i a n g A n c i e n t l a n d ； me t a l l o g e n i c b e h； g o l d d e p o s i t ； m e t a l | o g e n i c mo d e l 欢迎订阅 2 0 0 2 年 国外金属矿选矿 国外金属矿选矿 杂志 大 1 6开 创刊于 1 9 6 3年， 是全 国最早 由国家科委主办的公开发行的刊物， 现由 北京矿冶研究总 院主办。是 入编期刊和 中国期刊网 入编期刊。 国外金属矿选矿 为月刊， 由邮局公开发行 ， 每期 4 8页， l O万字左右， 每期定价 5 ． 0 0元， 垒年 6 0 ． 0 0元 。 国内统 一刊号 C N 1 1 一 l 8 4 2 ， 邮发代 号 2 6 7 0 ， 凡 欲订阅 ， 到 当地 邮局办理 。如果在 当地 邮局 无法 订 阅 ， 可 向 我 编辑 部办理 邮购 ， 款项请 通过 邮局汇 寄。注 明订阅份 数 、 订 阅单位 或个 人详 细 地址 和 邮政 编 码 ， 汇 款请 寄 北京西直门外文兴街一号 邮编 l o o o 4 4 国外金属矿选矿 编辑部收 维普资讯