八卦廟金礦床成因新認識

吳 兵，江為民，熊意林，曾小華，黎 湘

(湖北省地質調查院，湖北武漢 430034)

0 引言

礦床成因是礦床學研究的主要內容之一，同時也是礦產勘查評價決策的重要指導依據，查明礦床成因對于礦床理論研究及找礦實踐具有重要意義。八卦廟金礦床是上世紀90年代在西秦嶺地區探明的特大型金礦床，關于其成因認識眾說紛紜［1－13］，鑒于此，筆者在結合前人資料及野外地質調研基礎上，對八卦廟金礦床的礦床成因進行了綜合研究，以期所獲得的認識對該礦床的后續研究工作有所幫助。

1 成礦地質背景

八卦廟金礦床在大地構造位置上位于秦嶺造山帶的泥盆紀鳳太盆地西北緣，區內出露地層主要為上泥盆統星紅鋪組(D3x)(圖1)，為一套具濁流沉積特征的淺變質細碎屑巖，局部夾碳酸鹽巖，據巖石礦物組合又可分為三個巖性段，其中巖性段下部主要為斑點狀含鐵白云粉砂質綠泥千枚巖、含鐵白云粉砂質鈣質千枚巖、含鐵白云粉砂質綠泥絹云母千枚巖及不規則條帶狀大理巖，是主要的賦礦層位。區域構造線總體為NWW-SEE向，由一系列NWW向緊閉線狀褶皺和斷裂組成，研究區處于洞溝—王家楞復式背斜南翼次級構造螞蝗溝—八卦廟復式倒轉向斜的北翼。礦區巖漿活動不發育，僅局部可見巖脈，據重磁資料分析，由西和至鳳縣一帶可能存在一較大的隱伏巖體［14］，礦區外圍巖漿活動較為強烈，發育獅子嶺花崗閃長巖基。

圖1 八卦廟金礦床地質略圖(據文獻［2］修編)Fig.1 The geological sketch map of Baguamiao gold deposit．粉砂質鐵白云石千枚巖夾灰巖;2．大理巖、灰巖夾千枚巖;3．斑點狀鐵云石千枚巖;4．大理巖、灰巖夾鈣質千枚巖;5．結晶灰巖;6．金礦體;．蝕變帶;8．斷層;D2 g2．中泥盆統古道嶺組上部;D3 x．上泥盆統星紅鋪泥巖、大理巖、鈣質—白云質千枚巖;YZB．揚子板塊;QLB．秦嶺微板;NCB．華北板塊;SF1．商丹縫合帶;SF2．勉略縫合帶。

2 礦化地質特征

礦體呈透鏡狀、層狀、似層狀產出，走向近EW向，北傾，沿走向和傾向均表現出膨大狹縮、分支復合、尖滅再現的特點，上貧下富，礦體產狀一般為45°∠65°～85°，由淺部向深部漸趨變陡，礦體厚1．95 ～28．88 m，長78．5 ～527 m，平均品位 1．24 ～8．38 g/t。礦化受NWW向脆斷裂與NE向斷裂、節理密集帶復合控制，交匯部位更有利于金礦化富集。礦石類型主要為蝕變巖型和石英脈型，前者占主導地位，后者可分為沿NWW向剪切帶順層分布的順層脈和沿NE向節理密集帶分布的節理脈，順層脈多呈團塊狀、扁豆狀、透鏡狀、無根脈狀等，塑性流變、定向拉長特征明顯，具有明顯的脆—韌性剪切帶控礦特征，為主成礦階段的產物，節理脈常具尖滅再現現象，并切穿順層石英脈，表明其形成晚于順層脈。礦石金屬礦物含量一般＜5%，主要為磁黃鐵礦、黃鐵礦，以及少量黃銅礦、自然金、自然銀、閃鋅礦、方鉛礦、磁鐵礦等，脈石礦物主要為石英、絹云母、鐵白云石、綠泥石、方解石、黑云母和鈉長石等。載金礦物主要為石英、磁黃鐵礦、絹云母、褐鐵礦、黃鐵礦和鐵白云石等，金的賦存狀態主要為晶隙金、裂隙金和包裹金，常呈中粗粒金產出，其次為顯微金和超顯微金。礦石結構主要發育粒狀結構、碎裂結構、糜棱結構、假象結構、交代殘余結構、交代環邊結構、乳滴狀結構、連生結構和包含嵌晶結構等，礦石構造主要有浸染狀構造、細脈及網脈狀構造、團塊狀構造和膠狀構造等。礦區圍巖蝕變發育，其中與金礦化關系最為密切的蝕變有硅化、鐵白云石化、絹云母化、綠泥石化、鈉長石化、磁黃鐵礦化、黃鐵礦化等。

3 礦床地球化學特征

3．1 同位素地球化學特征

礦石 NWW 向順層石英脈形成于(222．14±3．45)Ma［15］，NE 向 節 理 石 英 脈 形 成 于 (129．45 ±0．35)Ma［16］，與地質事實相吻合，同時表明該礦床成礦作用的多期次特點，成礦時間跨度大，成礦作用過程復雜，其成礦作用時間跨度與區域上西壩復式巖體成巖時間跨度一致［17］。秦嶺造山帶在印支—燕山期時期處于大陸板塊構造俯沖碰撞主造山演化階段的陸—陸全面碰撞造山過程［18］，是“碰撞—陸內型”復合造山帶演化階段晚期和構造作用晚期，二里河—八卦廟脆—韌性剪切帶即為這一地質過程的產物。成巖、成礦與造山過程具有時空上的耦合性，表明造山活動、巖體侵入和礦床形成是一個統一連續的過程，八卦廟金礦床的形成與該階段的碰撞造山活動密切相關，可能為礦床的形成提供了熱源和部分物源。

八卦廟金礦床成礦流體H、O同位素組成變化范圍為:δD水為 －117．9‰ ～ － 53．38‰，δ18OSMOW為－3．07‰ ～13．2‰［19］，其組成特征如表 1、圖 2 所示。從圖中可以看出H、O同位素組成與大氣降水及巖漿水密切相關，說明八卦廟金礦床成礦熱液組成主要以大氣降水在剪切帶內上下循環—構造熱液為主，有巖漿熱液的加入，推測成礦流體可能來自深部巖漿。

硫同位素是礦床成因和成礦物理化學條件的指示劑，八卦廟金礦床礦石硫同位素變化范圍為δ34S 4．1‰～14．6‰［19］，不具備塔式集中分布效應，比正常沉積硫同位素變化范圍窄，比典型巖漿—火山成因礦床變化范圍寬，介于沉積硫與深源硫同位素組成之間，可能帶有地殼硫與地幔硫混合的特點。圍巖δ34S變化范圍為 －0．38‰ ～14．5‰［20－21］，與鳳太熱水沉積鉛鋅礦的圍巖硫接近［21］，具有地層硫的特征。從礦石硫同位素組成特點來看，硫物質來源位于深大斷裂帶附近;與礦床產出環境(造山帶環境)相吻合。該礦床的礦石鉛同位素組成具有復雜性和多來源性，但主要來自上地殼，并有深源(地幔流體或巖漿)的混染［22］，與造山環境基本吻合。

表1 氫氧同位素分析結果(據［23］)Table 1 Analysis results of hydrogen and oxygen isotope

圖2 八卦廟金礦床δD水-δ18 OSMOW圖解Fig.2 TheδD水 －δ18OSMOW diagram of Baguamiao gold deposit

3．2 流體包裹體特征

八卦廟金礦床流體包裹體較為發育，主要分布于石英和鐵白云石中，數量較多，類型復雜多樣，其形態主要以負晶形、近圓形、長條形、近橢圓形和不規則狀為主。鐵白云石中包裹體的形態與鐵白云石的結晶習性有關，表現為較大的四邊形，而石英包裹體則沒有這一性質，石英包裹體類型有正常的氣液兩相包裹體、富CO2兩相包裹體等，此外，該礦床還發育有機包裹體、含NaCl子晶的多相包裹體和含黃鐵礦子晶的多相包裹體［20，24］。石英流體包裹體加熱后多均一成液相，極少數均一成氣相，均一溫度218～425℃，與前人的測試結果趨于一致。石英包裹體的均一溫度明顯地分為兩個峰值(圖3)，據此可將八卦廟金礦床的成礦作用分為兩個階段，正好與NNW向順層石英脈和NE向節理石英脈的兩期礦化相對應。

圖3 八卦廟金礦石英包裹體均一溫度頻數直方圖Fig.3 The homogeneous temperature histogram of quartz inclusions in the ores of Bagumiao gold deposit

八卦廟金礦主成礦階段石英包裹體鹽度(NaCl)介于 2．2% ～ 10．7% 之間［4，25，26］，屬中等偏低鹽度流體包裹體，氣相成分富含 CO2，達61．5% ～75．6%，氣相中普遍含 CH4，占4．9% ～9．1%，此外，還含有 N2、CO、H2S、C2H2、C2H4等成分。流體包裹體的特征與造山型金礦的流體包裹體的特征極為相似，而與卡林型金礦的差別則較大。

4 礦床成因探討

造山型金礦和卡林—類卡林型金礦是金礦的兩大重要成礦類型，其成礦地質特征既表現出相似性，但同時又具有明顯的差異性(表2)。通過系統的研究表明，八卦廟金礦床在成因上有別于長期以來人們認定的卡林型金礦床，而為一造山型金礦床，主要有以下三個方面的證據:

(1)礦床產出構造環境及控礦構造。八卦廟金礦床產出于西秦嶺印支—燕山陸—陸擠壓碰撞造山帶環境。秦嶺造山帶在印支期陸—陸碰撞和陸內造山作用過程中形成了一系列推覆構造，在逆沖推覆過程中巖石發生強烈的脆—韌性剪切變形而形成了包括八卦廟脆—韌性剪切帶在內的一系列脆—韌性剪切帶。區內剪切構造發育，礦化發育于八卦廟脆—韌性剪切帶中，礦體就位于鳳鎮—山陽區域性縱向高角度疊瓦式逆沖斷層及其派生構造，與造山型金礦構造控礦特征極其相似;

(2)礦床地球化學特征。成礦作用過程與秦嶺地區的造山運動及其成巖成礦響應具有時空一致性，礦石的氫、氧、硫、鉛同位素地球化學特征表明深源地質作用對礦床的形成具有重要作用，與典型的造山型金礦的同位素組成特征表現出眾多的相似性。流體包裹體的組成特征也進一步從地球化學的角度佐證了八卦廟礦床的造山型成因;

(3)圍巖蝕變及金賦存狀態特征。礦床圍巖蝕變礦物組合以石英—絹云母—綠泥石—鐵白云石、磁黃鐵礦—黃鐵礦—鈉長石±黑云母±電氣石為典型特征，與造山型金礦蝕變礦物組合極為相似，代表中低溫的綠片巖相，而卡林型金礦的圍巖蝕變則以硅化、脫碳酸鹽化、泥化(高嶺石化、絹云母化)為典型特征，未達到綠片巖相。該礦床的載礦礦物主要為磁黃鐵礦和黃鐵礦，基本未見毒砂，也不發育Au－Ag－Sb－Ti－Ba的典型卡林型金礦的共生元素組合，礦石選冶性能良好，金主要以粒間金、裂隙金和包裹金的形式獨立存在于石英、磁黃鐵礦、黃鐵礦、鐵白云石、絹云母等礦物中，在粒徑上主要以粗粒金為主，其次為顯微金，金的賦存狀態明顯有別于卡林型金礦，而與造山型金礦表現出眾多的相似性。

表2 造山型金礦床與卡林—類卡林型金礦床主要地質特征對比表(據文獻［27-30］編制)Table 2 The main geological features comparison table between orogenic gold deposits and carlin type gold deposits

綜上分析表明，八卦廟金礦床為一產出于秦嶺造山帶構造環境受二里河—八卦廟脆—韌性剪切帶構造控制的造山型金礦床。

5 主要結論

(1)八卦廟金礦床為一賦存于一套淺變質細碎屑巖夾碳酸鹽巖建造之中而產出于秦嶺造山帶構造環境受二里河—八卦廟脆—韌性剪切帶構造控制的金礦床，成礦過程與造山過程具有密切的內在聯系;

(2)礦床地質—地球化學特征表明，八卦廟金礦床在成礦類型上明顯有別于卡林—類卡林型金礦床，而與造山型金礦床的基本特征相吻合，本文將其成礦類型厘定為受剪切帶構造控制的造山型金礦床。

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