湖北省郧西县响水洞金矿床地质特征及成因分析

湖北省郧西县响水洞金矿床地质特征及成因分析

刘杰   张鹏飞   曾琳 吴康生

湖北省地质局第八地质大队   湖北 襄阳 441002

摘要:响水洞金矿位于湖北省西北部, 赋矿地层为南华系耀岭河组（Nh1-2y）一套变细碧～角斑岩建造，矿体产出严格受地层岩性的控制, 通过地质勘查, 矿床中发现了1个具有工业价值的金矿体,矿床达小型规摸, 该类型金矿找矿标志明显, 含矿层较稳定, 矿体厚度和品位变化不大, 沿矿体走向和倾向尚未圈出边界, 若沿矿体走向和倾向延伸处进一步控制, 可进一步提高矿体规模。

关键词:响水洞；金矿；地质特征；成因；

1. 区域地质背景

1.1 地层

响水洞金矿位于秦岭褶皱系南秦岭印支褶皱带武当隆起西缘，属南秦岭～大别山地层区十堰～随州地层分区两郧小区，出露地层为新元古界南华系～古生界寒武系。在空间分布位置上，自矿区中部分别向北东、向南西地层由老到新。

1.2 构造

响水洞矿区于南秦岭印支褶皱带东段南缘[4]，隶属武当隆起两郧复背斜娘娘山向斜北西翼，其主体构造形迹展布方向呈北西向。区内经历多期变形变质作用、岩浆活动的强烈改造，地质构造十分复杂。 不同时期、不同规模、不同方向的构造特别发育。

褶皱构造可分为三期，第一期（加里东—海西期）褶皱以层理为变形面，卷入地层为武当岩群—奥陶纪，褶皱轴走向北东，为A型褶皱，由于受后期构造的叠加和破坏而保存不完整，多为露头尺度的顺层掩卧褶皱；第二期（印支期）褶皱是以层理、片理、糜棱面理或综合面理为形变面的构造，多为同斜倒转紧闭褶皱；第三期（燕山晚期—喜山期）仅在局部可见，轴向北西—北北西，规模较小，呈反多字形斜列。

断裂构造发育[2]，可分为四期，主要表现为顺层剪切断层和北西、北东向及东西向脆性断层。第一期为始于晋宁期[4]，主要形成于加里东—海西期近南北向伸展机制下的多层次顺层滑脱断裂[8]（韧性—韧脆性顺层固态流变序列），主要发育于元古界武当岩群与南华系耀岭河组、耀岭河组与下震旦统之间；第二期为挤压体制下与区域褶皱相伴生的近东西向逆冲或逆掩断裂[6]及北西、北东向交叉共轭断裂，形成于印支—燕山期；第三期为燕山晚期形成的近南北向拉张断裂；第四期为喜山期近南北向挤压兼左行扭动的压扭性断裂。其中，第一期滑脱构造在区内表现为南华系耀岭河组与下震旦统陡山沱组不同岩性分界面，是贵多金属矿的主要导矿和容矿构造[3][5]。

1.3 岩浆岩

本区岩浆岩具活动型地壳岩浆组合特征，以海相喷发岩为主，侵入岩次之。其时代有扬子、加里东二个时期，前者主要为基性～酸性火山岩组合，后者为基性～中基性火山岩和碱性玄武质～粗面质火山岩组合。其中，侵入岩与区内成矿作用关系不明显，而喷出岩—变细碧岩（为绿泥片岩、绿泥钠长片岩、绿泥绢云片岩、透闪阳起片岩、含石榴石绿泥透闪片岩、含黄铁矿绿泥片岩），为响水洞金矿赋矿岩石。

1.4 变质作用

本区除白垩系～第四系外，其它地层均遭受了不同程度的区域变质和动力变质作用，区域变质岩广泛发育，零星呈带状分布的动力变质岩。

区域变质程度普遍为低绿片岩相，局部地区达铁铝榴石～角闪岩相，隶属于中～高压变质相系产物。总的趋势是，地层由老到新，变质作用程度逐渐变弱。 动力变质岩分为碎裂岩和糜棱岩两大系列，分别发育在脆性断裂带和韧性剪切带内，且碎裂岩常叠加在糜棱岩带之上。

2.矿床特征

2.1 矿体特征

矿体赋存于南华系耀岭河组下段（Nh1-2y）变基性火山岩（岩性主要为含黄铁矿绿泥片岩、透闪阳起片岩、含石榴石绿泥透闪片岩等）中(图1)。展布受位于滑脱面南侧近南华系耀岭河组下段（Nh1-2y）中的F2断层（含矿蚀变带）控制，总体走向北西向。矿体产状与断层产状基本一致，一般为205°～225°∠53°～78°。Au品位2.01～22.2g/t，平均3.60g/t，变化系数38.67%。矿体走向上品位变化2.01～9.83g/t，倾向上品位变化2.01～4.98g/t。伴生Ag品位4.85g/t，与Au相关关系为正相关，相关系数1.31。矿体厚度1.30～4.86m，平均2.80m，厚度变化系数30.66%。矿体与围岩界线不明显，根据样品圈定的矿体形态为似层状至透镜状，赋存标高225m～408m，埋深0m～144m。主要有硅化、黄(褐)铁矿化，其次为绢（白）云母化、黑云母化等。

2.2 矿石质量

2.2.1矿石的矿物成分

根据对矿石光、薄片观察、及电子探针分析已查明矿物种类达10余种[1]。金银矿物及含金银矿物有自然金、银金矿；其它金属矿物主要有黄铁矿、黄铜矿、磁黄铁矿、褐铁矿、钛铁矿、辉铜矿、斑铜矿等；脉石矿物主要有石英、钠长石、绢云母（图2）、黑云母（图3）、方解石、绿泥石、白云母、角闪石等。

主要金属矿物含量：黄铁矿1～10％，磁黄铁矿0.5～1.5％，黄铜矿0.1～1.4％，其余金属矿物均在0.01％以下。矿石为石英硫化物脉型矿石，主要脉石矿物为石英，含量50～80％，绿泥石含量5～10％，方解石，含量2～5％，钠长石2～3％，绢云母1～2％，总体上看，矿物成分与矿石化学成分分析结果较为吻合。

2.2.2金银矿物的嵌布特征

金矿物主要呈单颗粒状或者与黄铜矿、黄铁矿连生在一起，呈细粒或细脉状嵌布在黄铁矿的裂隙与粒间间隙中，或者嵌布于黄铁矿与黄铜矿、石英等矿物的接触界面处。据镜下观察，大部分金矿物表面具有麻点和凹坑，少部分金粒表面光亮洁净，个别金粒表面有锈色，片状金晶面弯曲。通过对光片中金的形态观察，金的形态主要为不规则状,其次为浑圆粒状、片状、角砾状等等。对金粒度统计结果表明，金颗粒粒度变化较大, 含量主要集中于0.01 ～0.045 mm之间，粒度呈正态分布，大于0.045mm及小于0.1mm粒度金含量为0。

2.2.3 金的赋存状态

在光片中银金矿呈乳黄色或淡黄色，均为单体，呈不规则粒状或不规则片状（图6），也常呈树枝状及细脉状产出，最大粒径0.43mm，最小粒径0.002mm，分布极不均匀，常成群出现（图4）。少量金可能以微细粒细分散状态包裹于硫化物中或产于黄铁矿裂隙中（图7）

2.2.4矿石的化学成分

金矿化主要与黄铁绢英岩化有着密切的关系，硫化物石英脉型金矿主要蚀变类型为绿泥石化和硅化等，矿石化学组分分析见表1。

                         表1   湖北郧西县响水洞金矿化学组分分析结果表

注：含量单位%

2.2.5 矿石的结构构造

2.2.5.1矿石的结构

矿石结构主要有细中粒半自形—它形粒状结构，交代残余结构、交代网格状结构、骸晶结构等。

①黄铁矿：黄铁矿多呈自形晶、半自形晶、骸晶、交代残余等结构，主要以粒状或粒状集合体形式浸染分布于脉石矿物中（图5、图6）。黄铁矿粒度主要集中于0.05～0.20mm，显示黄铁矿与岩石快速冷却结晶的特征。黄铁矿主要晶形为立方体和五角十二面体，少量为立方体和五角十二面体聚形。黄铁矿是金的主要载体矿物，金银矿物呈细粒状或细脉状充填在黄铁矿的裂隙中，或呈细粒状、不规则状包裹在黄铁矿晶体之中。

②黄铜矿：黄铜矿主要呈它形粒状结构，粒度主要集中于0.04～0.40mm，多呈不规则状浸染于脉石矿物或包裹于黄铁矿中（图4），是除黄铁矿外的金的主要载体矿物，金矿物多呈细粒状嵌布在黄铜矿与黄铁矿或黄铜矿与脉石矿物的界面处。

③磁黄铁矿：磁黄铁矿常与黄铁矿、黄铜矿紧密共生，主要以不规则粒状浸染在脉石矿物中，有时呈不规则状、脉状交代黄铁矿，或嵌布在黄铁矿的边缘。

    2.2.5.2 矿石的构造

矿石构造主要有脉状构造、细脉—浸染状构造、块状构造、角砾状构造等。

①浸染状构造：主要表现为微细粒自形半自形黄铁矿（粒度0.01～0.4mm）呈浸染状分布于绢云母化、绿泥石化、碳酸盐化变基性火山岩中，细脉-浸染状构造中脉体为多金属细脉，主要矿石矿物组成为黄铁矿、黄铜矿、磁黄铁矿等，脉宽一般为0.01～0.20 mm。

②脉状构造：石英、黄铁矿、褐铁矿沿矿石裂隙充填呈脉状。石英脉宽0.1～20mm，黄铁矿脉宽0.001～0.005mm，褐铁矿脉宽0.02～0.2mm。少数褐铁矿呈网脉状。

2.3 矿石类型

2.3.1 矿石自然类型

矿石自然类型可分为两大类：石英脉型、破碎蚀变岩型。其中以石英脉型为主，破碎蚀变岩型次之。

①石英脉型矿石

主要包括黄铁矿化石英脉型矿石以及少量黄铁矿化碎裂石英脉型矿石和（碎裂）石英脉型矿石。

氧化矿石为灰黄色、黄褐色，原生矿石为灰白色、烟灰色、灰白色夹杂浅黄铜色等，矿石矿物主要为黄铁矿，次为黄铜矿、方铅矿、自然金，含量1—5%。脉石矿物主要为石英，次为绢云母、黑电气石、高岭石、方解石等，含量95%左右。该类型矿石Au含量高，一般3.52—22.2g/t。

②破碎蚀变岩型矿石

包括含黄铁矿石英绢云片岩型矿石、含石榴子石绿泥钠长片岩碎裂岩型矿石、透闪阳起片岩型矿石。

该类矿石的形成与构造作用部位强弱以及蚀变矿化种类强弱有关。矿石矿物主要为黄铁矿以及很少量黄铜矿、方铅矿、自然金、银金矿、碲金矿等，含量0.5—5%。脉石矿物主要为石英、绢云母以及少量方解石、高岭石组成，含量95%以上。Au含量一般2.13—4.86g/t。

2.3.2 矿石工业类型

根据矿石中有用组分Au、Ag含量不同而划分为金矿石、金银矿石。根据矿石的氧化程度和矿石中有益组份选冶的难易，可分出氧化矿石和原生矿石两种类型。

①金矿石：工程中含Au≥1g/t，Ag＜20g/t的称为金矿石。区内所有金矿体和绝大部分金矿化体均为金矿石，含Au在1.09—22.2g/t之间。

②金银矿石：工程中含Au＜1g/t，Ag≥10g/t的称为金银矿石。该类型矿石仅见于矿区东西两端蚀变破碎带中，Au含量0.22—0.70g/t，Ag含量10g/t。

③氧化矿石：潜水面以上部分均有分布，常呈特殊的褐、褐黄色，有时为孔雀绿、深蓝色（黄铜矿、辉铜矿氧化为孔雀石、蓝铜矿所致），矿石疏松多孔。

④原生矿石：主要分布在矿（化）体潜水面以下。

2.4 围岩蚀变

响水洞矿区金矿体主要受耀岭河组变基性火山岩和滑脱构造带控制，整个含矿蚀变带具强烈的硅化和黄铁矿化。

3.矿床成因探讨

3.1 矿床成因

南华系耀岭河组海底火山喷发的细碧—角斑岩建造，其成矿元素丰度值普遍偏高，经后期顺层剪切构造改造，可富集成矿。

结合矿体出露呈透镜状、似层状，产于南华系耀岭河组变基性火山岩，故认为该矿体成因为：富含金的南华系耀岭河组变基性火山岩石组合在区域变质形成的热液作用下富集了成矿物质形成成矿流体[10]，沿耀岭河组和陡山沱组之间滑脱构造薄弱面[7]运移上来，后经顺层滑脱构造及区域变质作用改造，使成矿物质进一步活化，并沿构造薄弱地带（韧脆性断层）迁移、富集，在近地表处因物、化条件的变化而沉淀、富集成矿。

根据矿床地质特征，参考岩金矿地质勘查规范（DZ/T0205—2002），将本矿床成因类型定为变质—热液金矿床；矿床工业类型为破碎带蚀变岩型矿床[9]。

3.2 控矿因素

1、响水洞金矿体赋存于南华系耀岭河组（Nh1-2y）下段变基性火山岩，含矿岩石组合为绿泥绢云片岩、透闪阳起片岩、含石榴石绿泥透闪片岩。其成矿元素丰度值普遍偏高，为成矿物质的矿源层。

2、矿体展布严格受早期顺层滑脱断层控制，矿体分布于滑脱断层近侧的下盘次一级韧脆性断层中，说明构造运动促使成矿物质进一步激发活化，并成为容矿场所。

3、区域变质作用形成的热液蚀变与矿化关系密切，为因果关系。近矿围岩通常是经热液流体作用的蚀变岩石，围岩蚀变强烈且明显，矿体产于蚀变层中，与蚀变岩没有明显界限。与金矿化关系密切的围岩蚀变类型主要是黄铁矿化、硅化。

3.3 找矿标志

①构造标志：武当隆起西缘武当岩群分布区外围，发育有南华系耀岭河组下段为核部的北西向背斜构造并叠加有同向的滑脱构造部位。

②地层岩性标志：南华系耀岭河组下段的变基性火山岩。

③蚀变标志：黄铁矿化（褐铁矿化）、硅化、铁白云石化（次生的）等。其中硅化、黄铁矿化与成矿关系密切。

④化探标志：化探异常组合以银、铜锌、锑为主，且具有明显浓集中心。

4.结语

响水洞矿区矿化沿矿体走向及倾向分布较稳定，虽品位变化、厚度变化系数都较大，但都是在可供工业利用范围内变化。矿化分布范围较集中，另外，经调查矿区外围仍有多处地段显示矿化，且也已达到工业矿化，如东部李家沟以东在与本矿所在破碎蚀变带延伸部位地段及北东部外围刘家院附近等。矿区内深部验证矿化也显示较连续分布，故而认为本矿还有提升空间。

Geological characteristics and genesis of xiangshuidong gold deposit in Yunxi County, Hubei Province

Liu Jie, Yang Xiao,

(the eighth Geological Brigade of Hubei Geological Bureau, Xiangyang 441002, Hubei)

Abstract: xiangshuidong gold deposit is located in the northwest of Hubei Province. Theore bearing stratum is a set of meta spilite hornblende porphyry formation of the Yaolinghe Formation of the Nanhua system. The occurrence of the ore body is strictly controlled by the lithology of the stratum. Through geological exploration, a gold ore body with industrial value has been found in the deposit. The deposit is of small scale, with obvious prospecting marks and stable ore bearing bed, The thickness and grade of the ore body have little change, and the boundary has not been delineated along the strike and dip of the ore body. If the ore body is further controlled along the strike and dip extension of the ore body, the scale of the ore body can be further improved.

Key words: Xiangshui cave; gold mine; Geological characteristics; Cause of formation;

参考文献

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