基于湘东北万古金矿床控矿构造特征与控矿规律的研究

基于湘东北万古金矿床控矿构造特征与控矿规律的研究

万海辉向东

湖南省核工业地质局三一一大队湖南长沙410199

摘要：湘东北位于江南造山带中部，呈典型的盆岭构造格局。该盆岭省由北东向深大走滑断裂、花岗岩山岭和红层盆地组成，其中产有大型-超大型规模的万古金矿。

关键词：湘东北；万古金矿床控矿构造特征；控矿规律

1区域地质构造背景

1.1地质构造演化特征

湘东北地区位于江南造山带湖南段东部，处于扬子板块的东南部。该区出露的地层主要为新元古界冷家溪群和上覆板溪群，还有少量的泥盆系、白垩系和第四系。其中，冷家溪群为一套灰-灰绿色绢云母板岩、条带状板岩、粉砂质板岩、岩屑杂砂岩、凝灰质细碎屑岩，局部夹火山岩，与上覆的板溪群呈角度不整合接触。湘东北地区发育有晋宁期、加里东期、印支期和燕山期岩浆岩，其中燕山期的岩浆分布最为广泛，代表性的岩体有连云山岩体、金井岩体、幕阜山岩体和望湘岩体。湘东北地区的构造特征主要反映了加里东期-印支期和燕山期构造作用的结果。加里东期-印支期的构造主要为贯穿基底的三条近东西向韧性剪切带(图1)。燕山期构造岩浆活动对研究区影响最为明显，形成了醒目的北东向“盆-岭”构造格局(图1)。湘东北地区的矿产以金为主，还有铜、钴和铅锌等。

图1湘东北地区区域地质图

1.2构造特征

1.2.1褶皱构造。湘东北地区褶皱构造发育，主要有东西向的大云山背斜、钟洞向斜、邓里坪向斜、福寿山背斜、石柱峰倒转向斜、枫树坑倒转背斜和跃龙向斜；北西向的雷神庙-笔管冲复背斜和七里冲向斜；北东向的黄花向斜、思村向斜、官渡向斜、澄潭江-文家市向斜等。其中，轴向近东西向的褶皱形成时代可能与区域上近东西向的韧性剪切带一致，形成于加里东期-印支期，轴向为北东向的褶皱则形成于燕山期SE-NW向应力场的作用下。

1.2.2断裂构造。区内断裂构造发育，其形成演化时间较长，规模不等、变形强度不一。按照断裂的空间分布、构造变形特征、规模大小等，可分为深大走滑断裂、北东向断裂及北西(西)向断裂(图2)。

（1）深大走滑断裂三条北东向的深大走滑。断裂是湘东北地区最醒目的构造，自西向东分别为新宁-灰汤断裂，长沙-平江断裂和醴陵-衡东断裂。其中长沙-平江断裂是研究区主体构造之一，起重要的控岩控矿作用。该断层两侧分布有幕阜山、望湘和金井花岗岩以及大万和黄金洞金矿。（2）北东向断裂该组断裂在本区内总体走向30°-50°，是与北东向深大走滑断裂同期形成的次级断裂，两者具有相同的形成机制，只是规模较小。（3）北西(西)向断裂此组断裂主要发育于新元古界冷家溪群地层中，这些断裂规模较小，大致呈平行排列，与地层产状基本一致或局部斜交，倾向NNE，倾角30°-65°不等。

图2湘东北地区构造纲要图

1.3地球物理场和构造形迹特征

1.3.1航磁场特征。区域航磁场主要反映的是地质体含铁物质量的变化，负异常通常为弱磁性地质体，如沉积岩地层；正异常反映的是强磁性地质体，如岩浆岩及部分较高变质岩层。异常的线性展布及正负异常的交界线多为线性构造或断裂。湘东北地区的航磁特征与该区的北东向的“盆-岭”构造一致。本区北西部和中部的两个较大正异常区明显呈北东向排列，与花岗岩山岭的分布一致，而花岗岩山岭之间的断陷盆地则表现出较为宽泛和稳定的航磁负异常。

1.3.2重力场特征。区域布格重力异常主要反映了地质构造特征及花岗岩的空间分布。湘东北地区的低重力场反应了花岗岩体和凹陷盆地的分布，总体呈北东向展布，与盆岭省的构造线方向一致。重力高值主要与中生代局部隆起有关，本区幕阜山隆起带、连云山隆起带等重力异常特征明显，相互之间由反映断裂构造的重力梯度带所分割，即公田-灰汤重力梯度带和长沙-平江重力梯度带。此外，本区的高重力梯度带还可能反映了相对高密度的变质基底。万古矿区的赋矿围岩主要为浅变质冷家溪群板岩、且矿区8km范围内无岩体出露，其深部存在有高密度的变质基底，因此，矿区具有相对较高的重力值。

1.3.3地球物理与地质构造关系。湘东北地区的区域航磁和布格重力异常与该区北东向的盆岭省构造格局一致。航磁正异常分布在连云山岩体、金井岩体、望湘岩体和幕府山岩体附近，明显呈北东向排列。同时，几处重力负异常区也呈北东向分布，与花岗岩山岭的位置一致。在花岗岩山岭之间，则分布有宽泛而稳定的航磁负异常和低重力场，反应了红层盆地的分布。北东向深大走滑断裂控制着花岗岩山岭和红层盆地的分布。

2矿床地质特征

2.1地层与岩浆岩

万古金矿区出露地层简单，仅有新元古界冷家溪群板岩、上白垩统戴家坪组砂岩及第四纪沉积物。冷家溪群从下往上可以分为雷神庙组、黄浒洞组、小木坪组和坪原组，矿区地表出露的为坪原组板岩。矿区内目前尚未发现岩浆岩体，但在矿区西南10-12km处有燕山期侵入的金井壳源型二云母(二长)花岗岩岩基，岩体侵入冷家溪群地层中，接触面倾向围岩，为中深成相岩体，有明显的重力异常反映。根据异常形态推测岩体向北东方向还有一定延伸，即万古金矿区深部可能有隐伏岩体存在。以往地球化学研究表明，金井花岗岩体某些微量元素出现富集或贫化特征可能与本区金矿化存在某些内在联系，岩体与石英脉型金矿在稀土元素特征上也有一定的相似性。

2.2矿区构造特征

矿区构造以断裂为主，褶皱不发育，为一单斜构造，属于区域性福寿山背斜北东翼，位于长沙-平江断裂的北西侧。地层倾向北东，倾角中等(40°-60°)，产状较稳定。矿区断裂按产出方位，主要可分为北西(西)向和北东向两组。

2.2.1北西(西)向断裂。矿区北西(西)向断裂与区域上的北西(西)断裂的产状一样，倾向北东，与地层产状相近，为层间断裂。该组断裂可能与早期区域褶皱引起冷家溪群不同能干性的板岩之间发生的层间滑动有关。加里东期-印支期的构造运动形成了区域上近东西向的褶皱和韧性剪切带。因此，北西(西)向断裂可能形成于加里东期-印支期。燕山期，华南板块经历从挤压向伸展转换的过程，可能使得该组断裂重新活动，这与前人的认识一致。

本组断裂是矿区最发育的一组控矿构造。断裂破碎带内构造角砾岩和断层泥发育，自断裂破碎带中心向两侧依次出现石英脉和蚀变破碎带-蚀变岩石带-正常岩石带。矿区现已查明的含矿构造破碎带共有12条，分别控制了相应矿脉的展布。为万古金矿8号矿脉的构造破碎带的素描图。该破碎带呈北西(西)走向、宽约3m，中间夹有含矿石英脉。由于破碎带周围的岩层变形较弱，且错动较小，因此无法确定其性质。

2.2.2北东向断裂。矿区内一系列北东向断裂大致呈等距分布，它们和区域上北东向断裂一样，是在北西−南东向应力场作用下形成的，为古太平洋板块北西向俯冲及回撤作用的结果。矿区内北东向断裂的总体走向为30°-50°，倾角变化较大。北东向断裂以左旋为主，如矿区北西侧的断裂F23使得冷家溪群坪原组赋矿地层和北西(西)向含矿断裂破碎带发生错动。

2.2.3矿体变形特征。万古金矿区矿体剪切变形较强烈，含矿石英脉多出现左旋剪切揉皱，其剪切性质与矿区北东向断裂的主要剪切方向一致(图3a)。左旋剪切变形的含矿石英脉说明，矿体形成时可能总体处于局部剪切挤压的构造环境。在8号脉的-140m采场还可见挤压环境下出现的伸展型窗棱构造(图3b)，即大型b型线理。结合矿区以蚀变破碎岩型矿石为主的特征(图3c)，说明万古金矿可能有局部挤压应力的作用。

图3万古金矿野外、井下和镜下照片

2.2.4矿物组合及矿石类型。万古金矿床成矿物质组分比较简单，按照矿石的矿物组成、结构、构造，可分为三种类型，主要为石英脉型和蚀变破碎板岩型，其次为构造角砾岩型(图3a-d)。矿区大片出露的冷家溪群岩石普遍经受了区域浅变质作用，产生的蚀变主要为绢云母化，其次为弱硅化及少量绿泥石化、黄铁矿化和碳酸盐化。在构造破碎带及两侧，岩石受热液作用蚀变普遍较强。主要蚀变有硅化、黄铁矿化、毒砂化、绢云母化。含金石英脉中常伴有铅矿化、铁闪锌矿化，局部地段则具明显的辉锑矿化。地表矿脉带中具较强的褐铁矿化，部分围岩具褪色化现象。金矿化与硅化、黄铁矿化、毒砂化(地表为褐铁矿化)关系密切，当上述蚀变同时出现时，金也相对富集。万古金矿的矿石矿物主要为毒砂和黄铁矿，还有少量方铅矿，闪锌矿，辉锑矿等。脉石矿物主要为石英，方解石，此外，还有少量的绿泥石，绢云母等。金主要以不可见金的形式存在于毒砂和黄铁矿之中，可见少量的自然金。含金的毒砂和黄铁矿的分布受构造面控制，主要分布在石英脉和板岩的接触界面和板岩的裂隙之中(图3e，f)。

3构造控矿规律

3.1构造-岩浆作用与金成矿关系

区域地质构造、地球物理、矿床地质特征以及成矿年代学研究，均表明湘东北地区金矿尽管均以冷家溪群为容矿地层，但矿床的形成可能与燕山期构造和岩浆活动有着密切的关系。受古太平洋板块俯冲和回撤的影响，湘东北地区在晚侏罗世之后，处于伸展的应力环境下，形成与北美西部相似的盆岭构造。该盆岭省控制着湘东北地区的成岩成矿作用。区域地质、航磁和重力特征显示，燕山期岩体总体上沿着北东向的断裂分布，形成花岗岩山岭。广泛发育的燕山期岩体可为成矿流体的迁移提供能量，并可能提供部分成矿物质来源。万古金矿的赋矿围岩为浅变质碎屑岩，矿体分布与岩体具有一定的空间关系，结合矿石类型，这些特征与国内外主要的脉状金矿床特征一致。

区域上，盆岭构造对该区的成矿具有较强的控制作用。万古金矿形成于伸展的构造环境之中，该盆岭省中的北东向深大断裂连通了变质基底和浅部沉积盖层，使得深部的韧性下地壳流体向上运移，同时萃取新元古代地层中的Au、As和Sb等成矿物质，在脆性的上地壳富集成矿，这与前人的矿床地球化学研究结果和矿体的脆性变形特征一致。万古金矿的区域盆岭构造控矿特征与北美盆岭省的内华达金矿的特征一致。万古金矿位于北东向的长沙-平江深大断裂附近，其含矿构造为矿区北西(西)向的次级断裂，这与国内外主要的脉状金矿床的特征一致。北西(西)向断裂在湘东北地区广泛发育，位于长沙-平江深大断裂的附近，单个断裂的规模较小。该断裂不仅分布在地表，还延伸至深部。区域航磁异常显示，在该区有较多的局部产出的北西(西)向羽状分布异常，这些异常可能反应了湘东北地区北西(西)向的断裂。金井-九岭地区的重力测量、高精度磁法和CSAMT法物探以及万古金矿区外围的CSAMT法工作表明，北西(西)向断裂不仅在地表的坪原组发育，而且还一直延伸到深部的小木坪组和黄浒洞组。矿区北东走向的断裂则切穿了北西(西)向的含矿断裂，对矿体也有改造作用。

3.2矿区构造控矿规律

万古金矿区发育的北东向和北西(西)向两组断裂共同控制着矿体的分布。虽然单个矿脉呈北西(西)向分布，但是矿脉与矿脉之间呈北东向等距排列。此外，矿体的富矿部位也受到了两组断裂的控制。在7号矿脉-140m坑道可见石英脉型和含矿破碎蚀变板岩型两种矿脉，矿体的含金硫化物的含量在北西(西)向断裂和北东向断裂的交汇处明显增加。矿体的侧伏规律实质上也是构造控矿规律。研究表明，构造，特别是容矿构造是控制矿体侧伏的决定性因素，而且是有规律可循的。

4结论

湘东北地区为典型的“盆-岭”构造，由北东向深大走滑断裂、花岗岩山岭及之间的红层盆地组成。该盆岭省形成于白垩纪-古近纪，与燕山期古太平洋板块的俯冲和回撤有关。其中的北东向深大断裂是金等成矿物质的运移提供通道；万古金矿的控矿构造包括北西(西)向断裂和北东向断裂。其中含矿的北西(西)向断裂可能形成于加里东期-印支期，并在燕山期重新活化成为容矿构造；北西(西)向断裂为主要的赋矿和控矿构造，北东向断裂则等距离切割北西(西)向断裂，使得矿体呈北东向等距分布，两者共同控制着矿体的产出。此外，这些呈北西(西)向产出的矿体具有北东向侧伏的规律；地球物理探测结果显示，控矿的北西(西)向断裂可延伸到深部的黄浒洞组，说明万古金矿的深部仍具有巨大的找矿潜力。

参考文献

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作者简介

万海辉（1989.2-），男，湖南衡阳人，南华大学资源勘查学学士，助理工程师，单位：湖南省核工业地质局三一一大队，研究方向：地质矿产勘查。

向东（1989.8-），男，重庆万州人，东华理工大学资源勘查学学士，助理工程师，单位：湖南省核工业地质局三一一大队，研究方向：地质矿产勘查。