湖北省鄂東地區金井咀矽卡巖型金礦地質特征及其成因

陳 文,阮啟林,楊偉衛,李 均,柯于富，范中林，翟 思

(湖北省鄂東南地質大隊，湖北 黃石 435100)

湖北省鄂東地區金井咀矽卡巖型金礦處于長江中下游，是我國重要的成礦帶之一。區內出露地層較齊全，地質構造復雜，巖漿巖活動頻繁，中酸性侵入巖發育成礦條件有利，并且礦種類型比較多，銅、鐵、金等多金屬礦產，石灰石、天青石、大理巖等非金屬礦產均很豐富，是長江中下游成礦帶的重要組成部分，也是湖北省最主要的礦產地。

1 地質背景

金井咀礦區位于湖北省東南部黃石市，長江中游南岸，距離大冶市區南東約2km，行政區隸屬大冶市金湖街道辦事處管轄。 區域上大地構造位置屬揚子準地臺下揚子臺褶帶西端Ⅳ級構造單元-大冶凹褶帶束。該單元是以北西向襄陽-廣濟斷裂、北東向梁子湖斷裂和東西向的雞籠山-高橋斷裂所圍限的三角地塊。礦區位于大冶凹褶斷束中之Ⅴ級構造單元大冶復式向斜南翼,陽新侵入體西北部北緣外側。礦區南部為近東西向的線性褶皺和壓性斷裂組成的一系列擠壓構造。參與褶皺最新地層為下三疊統大冶群。褶皺向斜開闊，而背斜緊密，背斜北翼多向北倒轉而向南傾斜。北部構造線北西西向，為一系列不連續的背斜及向斜組成。由于北北東向構造的影響，局部產生北北東向橫跨褶皺。北北東向、北西西向、北東向斷裂發育，斷裂凹陷而形成的“中生代斷陷盆地”沉積了中上三疊統至第四系的較新地層。因此，北部為蓋層褶皺的相對凹陷區[1]。

圖1 鄂東地區地質構造略圖

2 金井咀金礦礦床特征

2.1 礦石結構構造特征

礦區礦石結構主要有四種：①半自形-自形粒狀結構，主要見于磁鐵礦、磁黃鐵礦、早期黃鐵礦及極個別的自然金中。 ②他形粒狀結構，主要由黃銅礦、斑銅礦、晚期黃鐵礦、碲鉛礦、方鉛礦等礦物組成，大多數自然金亦呈他形粒狀結構。③膠狀結構，主要見于膠狀黃鐵礦和赤(褐)鐵礦中，有時形成膠狀球粒或膠狀環帶。④交代熔蝕結構，主要見于晚期黃鐵礦被碲鉛礦交代，或磁黃鐵礦被白鐵礦交代。

礦區礦石構造主要有浸染狀構造、脈狀構造、致密塊狀構造和角礫狀構造四種，以前兩種構造為主，后兩種構造僅局部見及。浸染狀構造為礦石中最常見，分布最廣泛的一種構造。由黃鐵礦、白鐵礦、磁黃鐵礦、黃銅礦、斑銅礦、碲鉛礦和自然金等呈稀疏浸染分布于脈石中；局部地方可見稠密浸染狀形成的大、小不等的斑點團塊分布。脈狀構造黃鐵礦、黃銅礦、斑銅礦和碲鉛礦等金屬硫化物集合體呈脈狀分布于脈石中，該構造在礦石中常見，分布也廣，常與浸染狀構造共同組成浸染-細網脈浸染狀構造。

2.2 接觸變質作用及圍巖蝕變

2.2.1 接觸變質作用

礦區內的碳酸鹽地層，由于受巖漿巖熱液作用，大理巖化、白云巖化普遍。巖石中的方解石、白云石均發生重結晶作用。巖石結構為細-中粒結構，接觸帶部位局部為粗粒花崗變晶結構。三疊系下統大冶組第三段薄至中厚層灰巖中所夾泥質、鈣質條帶部分蝕變為矽卡巖。在正接觸帶上，局部形成石榴石(25%～77%)、透輝石(20%～50%)矽卡巖。在外接觸帶，局部形成石榴石、透輝石化大理巖；在內接觸帶，局部形成幾米至幾十米厚的矽卡巖化閃長巖。

2.2.2 圍巖蝕變

在巖體內表現較強的蝕變現象主要有硅化、碳酸鹽化、高嶺石化、矽卡巖化、鈉化、次為鉀化、蛇紋石化、纖閃石化、絹云母化、白云母化、透閃石化等。其中硅化、高嶺石化、鈉化、碳酸鹽化、矽卡巖化與金礦化關系密切。

硅化：巖體內大致可分為兩期。第一期，硅質交代長石，局部形成團塊狀、粗脈狀、小透鏡體狀石英；第二期，硅質呈細脈狀、小團塊狀、乳滴狀產出，自然金就賦存在石英周邊或裂隙面上。

高嶺石化：普遍表現為長石受氧化及蝕變作用變成高嶺土。

鈉化：表現為次生鈉長石呈環狀或多個小形環沿原生鈉長石大環周邊分布。鈉化作用使金從閃長巖內活化。

碳酸鹽化：在巖體內部節理、裂隙中較為發育，次生方解石多呈薄膜狀、脈狀、細脈狀、團塊狀小透鏡狀產出。蝕變強烈部位，金礦化富集程度也較高。

矽卡巖化：巖體內局部有幾米到十幾米厚的透輝石、石榴石矽卡巖化閃長巖，局部也形成矽卡巖。這種蝕變作用與金礦富集也有一定關系。

3 礦床成因及找礦標志

3.1 礦床成因

3.1.1 成礦條件分析

金井咀礦床受地質構造、巖漿巖、圍巖等條件控制。其中構造是控制礦體的主導因素，巖漿巖是成礦作用的前提，碳酸鹽類圍巖是形成金礦體的重要條件。根據金井咀礦床各礦體賦存部位，金井咀礦床的礦體明顯位于兩個不同的地質部位，礦體位于接觸帶附近，接觸交代作用明顯，礦石類型復雜，既有含金巖漿巖，又有含金矽卡巖，還有含金大理巖，頂底板圍巖和礦石中矽卡巖化強，礦體形態、產狀受接觸構造制約。成礦控制因素為接觸帶控礦，其他礦體產在巖體內部，呈脈狀產出，礦體裂隙控礦，礦體內部及其頂、底板近礦圍巖中硅化、綠泥石化、絹云母化、赤鐵礦化、碳酸鹽化以及鈉化現象明顯，巖漿期后低溫熱液蝕變則是重要的成礦因素。

3.1.1.1 構造控制條件

1)侵入接觸構造。為A號礦體的主要儲礦構造。接觸帶的產狀直接控制礦體的形態、規模。產狀平直而變化小，礦體形態簡單而規模小，產狀由陡變緩或由緩變陡，礦體形態相對復雜而規模相對較大。接觸交代作用與礦體規模、礦化強度有一定關系，交代作用強，礦體規模大、礦化作用強，交代作用弱礦化亦弱。

2)巖漿巖裂隙構造。是除A號等礦體外，巖體內其他礦體的主要儲礦構造。由于閃長巖體的冷凝收縮在巖體內形成裂隙,伴隨著同期閃長斑巖巖脈的侵入,礦液沿裂隙充填交代而形成規模不大，主要位于巖體中的礦體。

3.1.1.2 巖漿巖控制條件

1)巖漿巖與礦體空間分布關系。A號礦體位于閃長巖與下三疊統大冶組碳酸鹽巖的內外接觸帶且大部分在巖體內，極少部分在外接觸帶中。其他礦體位于巖體內,巖漿巖是其直接的圍巖。

2)巖漿巖的巖類和化學特征與成礦關系。礦區中巖漿巖均為硅飽和、低鐵鎂、巖石適度富堿為特征，查氏特征值中S值為65.61～67.25，a值為14.24～15.64，b值為13.20～15.01，Na2O/K2O為1.36～1.34。與鄂東南及長江中下游總結的巖漿巖成分特征除Na2O/K2O稍許偏低外[3]，其他基本一致(表1)。

3)巖漿巖成礦元素的豐度與成礦關系。金井咀含礦巖體的成礦元素Au、Sb、Cu、Ag、Mo、Pb、Zn、Ba等元素的平均含量均高于地殼豐度值。其中，高于地殼豐度值在50倍以上元素有As，15倍的有Au，8倍有Sb，2.5倍的有Cu、Ag，1～2倍的有Pb、Zn、Mo、Ba等。礦區閃長巖含金量是世界閃長巖含金量的11～31倍；蝕變閃長巖是世界閃長巖含金量的5～80倍；破碎蝕變閃長巖含金量是世界閃長巖的219倍之多，說明閃長巖與成礦作用有一定的內在聯系。各種閃長巖的離差值、變化系數均較大，尤以閃長巖的變化系數最大，有利于金礦的富集。

表1 金井咀與鄂東南及長江中下游的礦床巖漿巖對照表

3.1.1.3 圍巖控制條件

金礦體圍巖為下三疊統大冶組第三巖性段碳酸鹽巖，巖石富含鈣，泥鈣質條帶發育，化學性質活潑有利于交代，含礦巖漿巖與其接觸交代，形成矽卡巖，與礦化關系密切。其他礦體圍巖就是含礦母巖，與礦化關系更是密不可分。

3.1.2 成礦作用

3.1.2.1 成礦期成礦階段的劃分

礦區所見礦物有38種，是在相同的地質背景下和同一成礦作用不同期次不同階段的產物，據其礦物組合礦石組構特征和矽卡巖礦床特征[4-5]，將礦床成礦作用的過程劃分三個成礦期、五個成礦階段。

1)矽卡巖期。矽卡巖期分為干矽卡巖階段和濕矽卡巖一氧化物階段。

干矽卡巖階段。指閃長巖侵入于下三疊統碳酸鹽巖時,發生接觸變質交代作用,形成石榴石、透輝石、柱石等無水硅酸鹽礦物。

濕矽卡巖-氧化物階段。隨著溫度的降低，結晶作用進入了濕矽卡巖-氧化物階段，結晶出透閃石、陽起石、角閃石等含水硅酸鹽礦物和磁鐵礦、赤鐵礦等氧化物。該階段形成的礦物對干矽卡巖階段形成的無水硅酸鹽礦物具交代作用。此階段晚期黃鐵礦、自然金、銀金礦、黃銅礦、斑銅礦、閃鋅礦、方鉛礦、絹云母等礦物開始晶出。

2)硫化物-碳酸鹽期。硫化物-碳酸鹽期分為高中溫熱液階段、中低溫熱液階段、表生期(階段)。

高中溫熱液階段。黃鐵礦、黃銅礦等硫化物晶出的主要階段，形成的礦物有為黃鐵礦、磁黃鐵礦、白鐵礦、膠黃鐵礦、石英、自然金、銀金礦、黃銅礦、斑銅礦、閃鋅礦、方鉛礦、絹云母、綠泥石等。見有黃銅礦、黃鐵礦、自然金等礦物充填交代在早期形成的石榴石、透輝石、磁鐵礦、赤鐵礦等礦物顆粒間隙。

中低溫熱液階段。隨著溫度的不斷降低，大量硫化物沉淀后，成礦溶液相對富金，充填在巖體裂隙中，形成巖體中礦體，形成的礦物除金礦物外，主要有方解石、綠泥石、碲鉍礦、碲鉛礦。黃鐵礦、閃鋅礦等。晚期出現藍輝銅礦。主要沿早期礦物裂隙充填交代。

表生期(階段)。主要指成礦期后地表水對淺部礦體的氧化淋濾作用。表現為磁鐵礦氧化為褐鐵礦，銅礦物變化為銅藍，中長石風化為高嶺石。

綜上所述，成礦作用開始于矽卡巖期的濕矽卡巖-氧化物階段，金礦化主要形成于硫化物-碳酸鹽期的高中溫熱液階段，一直延續至中低溫熱液階段。

3.1.2.2 礦床成因

金井咀金礦床的主要礦體A號礦體賦存在閃長巖與下三疊統碳酸鹽巖的侵入接觸帶，經接觸交代作用形成的矽卡巖及附近的矽卡巖化巖石中，礦體形態、產狀等嚴格受接觸帶控制，屬于接觸交代成礦作用的產物。其他礦體賦存在巖體內的裂隙構造中，硅化、黃鐵礦化等熱液蝕變作用強烈，屬于熱液充填交代成礦作用之產物。結合前人研究和礦區地質[6]，筆者認為金井咀金礦床的成因類型為接觸交代-熱液型金礦,成礦模式見圖2。

圖2 金井咀金礦成礦模式圖

3.2 找礦標志

在碳酸鹽巖中出現中-中酸性小巖體是尋找金井咀金礦床的最主要的地質標志。

物探低磁、低阻、高極化率異常吻合較好。并疊加有化探原、次生暈金異常的地區是尋找含金小巖體重要物化探標志。

接觸交代作用明顯，巖體中鈉化強烈，斷裂、裂隙發育，并疊加有呈細粒浸染狀或脈狀分布的黃鐵礦、赤鐵礦、黃銅礦、碲鉛礦等礦化和硅化、綠泥石化、絹云母化、高嶺石化等蝕變作用，是研究區金礦找礦的直接蝕變標志。

4 結論

金井咀金礦的成因類型為接觸交代-熱液型金礦，礦體受地層、構造、巖漿巖等多種因素控制。其成礦規律：

1)構造是控制礦體的主導因素。隱伏的北西向斷裂F2是控制金井咀巖體的主要構造，接觸帶構造是控制礦體的主要構造。

2)巖漿巖是成礦作用的前提。金井咀巖體侵入過程中，在高溫作用下與下三疊統大冶組第三巖性段碳酸鹽巖發生接觸交代，利于成礦物資的充分溢出，形成礦體。巖體中成礦元素Au、Sb、Cu、Ag、Mo、Pb、Zn、Ba等元素的平均含量均高于地殼豐度值。其中Au高于地殼豐度值的15倍，為形成金礦體具備了物質基礎。

3)碳酸鹽類圍巖是形成金礦體的重要條件。下三疊統大冶組第三巖性段碳酸鹽巖，巖石富含鈣，泥鈣質條帶發育，化學性質活潑有利于交代，含礦巖漿巖與其接觸交代，形成矽卡巖，與礦化關系十分密切。

[1] 翟裕生,等.長江中下游地區鐵銅(金)成礦規律[M].北京：地質出版社,1992.

[2] 湖北省鄂東南地質大隊.湖北省大冶市金井咀礦區金礦地質詳查報告[R].2007.

[3] 周濤發,岳書倉. 長江中下游銅、金礦床成礦流體系統的形成條件及機理[J].北京大學學報：自然科學版, 2000，9(5)：697-707.

[4] 趙一鳴,林文蔚，等.中國矽卡巖礦床[M].北京：地質出版社,1990.

[5] 趙一鳴,林文蔚,畢承思,等. 中國矽卡巖礦床基本地質特征[J].中國地質科學院院報,1986(3)：59-87.

[6] 陸建軍,華仁民,徐兆文,等. 安徽銅陵冬瓜山銅、金礦床兩階段成礦模式[J].高校地質學報, 2003，9(4)：678-690.