湖南龍山地區金銻礦床成因分析*
——以謝家山金銻礦為例

文繼祖，胡陽田，李惠純，謝睿

（1.長江大學地球科學學院，湖北 武漢 430100；2.湖南省核工業地質局304大隊，湖南 長沙 410000）

湖南龍山地區金銻礦床成因分析*
——以謝家山金銻礦為例

文繼祖1,2*，胡陽田2，李惠純2，謝睿2

（1.長江大學地球科學學院，湖北 武漢 430100；2.湖南省核工業地質局304大隊，湖南 長沙 410000）

通過湖南部分金銻礦床年代學特征研究表明，170～150 Ma為華南集中成礦的高峰期，謝家山金銻礦通過白云母Ar-Ar測得成礦年齡160±2 Ma，受燕山運動Ⅰ影響，劇烈的構造作用與巖漿活動為成礦作用提供了動力學基礎和儲礦空間。流體包裹體地球化學、硫同位素和氫氧同位素的研究表明，謝家山金銻礦的成礦流體顯示中低溫（153.8～270.0℃）、低鹽度（0.88～5.71%）、低密度（0.90～0.95 g·m-3）的特征。換算出其成礦壓力范圍是50～100 MPa，計算成礦深度為1.82～3.78 km，顯示礦床成礦深度不大。該礦形成于中低溫、低壓環境條件下，成礦溶液主要為大氣降水，早期伴有深源物質，并經歷了多期次的構造與變質作用。謝家山金銻礦屬礦床成因應該屬于沉積—變質熱液充填金銻礦床。

包裹體；同位素；成礦年齡；成礦深度

白馬山—龍山含金構造帶是華南重要成礦帶之一，位于揚子地臺和華南褶皺系的結合部位，受白馬山、大乘山、龍山等EW向串珠狀排列的穹窿構造控制，是湘中重要銻金成礦帶。圍繞白馬山巖體有錫礦山、沃溪、龍山、曹家壩等一批超大型、大型銻金礦產出，國內已有大批學者在這一帶開展研究，并取得了豐碩成果。通過對湘中的銻金礦床進行研究，結果表明龍山—白馬山一帶金銻礦床的成礦時代主要集中在120～140 Ma和150～170 Ma，燕山期是其主要的成礦時代。目前，對華南燕山期銻金礦床的成礦作用、典型礦床研究等已經積累了較多資料，對各礦床成因的認識也在隨著技術進步發展，但白馬山—龍山一帶銻金礦床明顯具有多期次成礦作用的特點，其具體期次時間、成礦空間等特征標志的研究關注不夠。

圖1 白馬山—龍山地質略圖1.泥盆紀-三疊紀地層；2.震旦紀-志留紀地層；3.花崗巖；4.不整合地質界線；5.隆起區界線；6.基底斷裂；7.隱伏半隱伏基底斷裂；8.金礦床；9.金礦點；10.銻礦床；11.謝家山金銻礦礦區范圍Fig.1 Geological map of Baimashan-Longshan aera1.Devonian-Triassic strata; 2.Sinian-Silurian strata; 3.granite; 4.not integrated geological boundaries;5.uplift boundary; 6.basement fracture; 7.hidden semi-buried basement fracture; 8.gold deposit; 9.gold point; 10.antimony deposit; 11.the mining area of Xiejiashan

謝家山金銻礦位于龍山穹窿核部，該穹窿呈串珠狀產于白馬山巖體西緣。該礦與龍山金銻礦相鄰，位于曹家壩鎢礦東面。經過近幾年的勘探，目前銻已達中型規模，金鎢暫為小型。筆者通過謝家山金銻礦床地質與地球化學特征的研究，總結了區域成礦規律，分析該礦礦床成因，為區域地質找礦提供一定技術參考，也為龍山—白馬山一帶礦床多期次中低溫熱液成礦作用及大氣降水供給流體源成因提供實例佐證。

1 地質概況

謝家山金銻礦位于湖南省新邵縣，與龍山銻金礦相鄰，區內構造主要受龍山短背斜和李家沖背斜控制，斷裂構造發育，表現出多期次構造活動的特征。區內主要出露震旦系、寒武系、奧陶系、泥盆系地層。震旦系下統江口組為區內有利礦源層，其為一套淺變質碎屑巖系，厚度＞1808 m，Au（21×10-9）、Sb（26.67×10-6）豐度較大，是金銻等多金屬礦化的有利層位。礦脈W、As、Hg、Ag等元素也高于地層的元素含量（表1），而礦脈中Sn、Cu、Pb、Zn則不穩定，且礦脈Pb、Zn略低于圍巖，表現出元素虧損現象。

區內廣泛分布震旦系至奧陶系的淺變質巖系，巖性為含礫砂質板巖、絹云母板巖、條紋狀板巖等。圍巖蝕變類型主要為硅化、黃鐵礦化、毒砂化、菱鐵礦化、絹云母化，其次發育鐵白云石化與重晶石化等。

2 流體包裹體特征

前人已經對白馬山—龍山一帶的賦礦巖層的流體包裹體進行了較多研究，認為賦存于江口組的金銻礦床礦物流體包裹體以氣相和液相為主。氣相以H2O和CO2為主，還含有H2和CH4及少量CO。而由含硫酸根離子為主的水溶液組成的陰離子，和F-、Cl-等組成了液相成分[10,11]。

前人對這一帶所做的流體包裹體測溫數據[18,20]，白馬山—龍山金礦帶的流體包裹體測溫結果表明，這一帶的金銻礦帶的成礦溫度介于130～270℃間，表明區內金銻礦帶屬于中低溫熱液成礦。結合鹽度進行分析，發現湘中一帶金銻礦床的成礦流體密度大致在0.75～1.0 g·m-3間（圖2），均屬低密度流體。

表1 部分微量元素結果表Table 1 Table of trace elements compositions

謝家山金銻礦與龍山金銻礦具有相似的流體包裹體特征，據文獻[10,18,22]龍山金銻礦石英流體包裹體均一溫度170～270℃，鹽度4～11%。謝家山流體包裹體樣品采集時間為2014年4月4日，采自謝家山礦區后里沖地段4號脈，標高為442 m。樣品位置在粗晶輝銻礦脈中，該礦脈團塊狀產于石英脈中間，石英較碎，輝銻礦呈針狀。謝家山金銻礦流體包裹體數據表明，謝家山流體包裹體完全均一溫度在153.8～270.0℃之間，冰點溫度-3.5～-0.5℃之間。按照鹽度計算公式進行換算，w(NaCl)=0.00+1.78 tm-4.42×10-2tm2+5.57×10-4tm3（tm為冰點溫度），獲得鹽度為0.88～5.71%之間。

從圖2中謝家山金銻礦的流體包裹體大致可分為三類。Ⅰ：流體鹽度4～5%之間，溫度200～250℃，密度0.85 g·m-3；Ⅱ：鹽度4～6%，溫度150～200℃，密度0.88～0.95 g·m-3；Ⅲ：鹽度＜1%，溫度150～200℃，密度0.90～0.95 g·m-3。說明謝家山不僅與同樣位于龍山穹窿核部的龍山金銻礦經歷了相似的成礦流體，而且謝家山金銻礦還經歷了成礦鹽度更低、化學性質更為復雜的流體作用。溫度、鹽度和密度不同的流體的多次循環作用，為謝家山金銻礦的成礦提供了流體來源。

對謝家山金銻礦的樣點進行的流體包裹體H2O～CO2體系聯合p-t圖解（圖3），發現謝家山金銻礦樣點捕獲壓力范圍為25～100 MPa，且樣點的分布較分散。由于成礦期屬于擠壓環境，故可以推測靜巖壓力，再換算為成礦深度。本文流體溫度密度壓力進行換算ρ取大陸巖石平均密度2.7 g·cm-3計算，則深度為0.94～3.78 km。考慮到壓力值為25時的樣點為單點，去掉這個單點，則其壓力范圍是50～100 MPa，換算成礦深度為1.82～3.78 km。用100 MPa換算得出的深度3.78 km為深度上限，反映出謝家山礦區的成礦深度應不是很大，不超過3.78 km。

圖2 謝家山流體T-w-ρ圖（底圖參考文獻修改[17,24]；謝家山數據來自本次研究，其他參考文獻[4,10-16,18-20,22,23]）Fig.2 T-w-ρ diagram for fluid inclusions of the xiejiashan deposit

3 硫同位素

圖3 包裹體H2O-CO2體系聯合p-t圖（底圖據文獻[24]；謝家山數據來自本次研究）Fig.3 P-T diagram of fluid inclusion H2O-CO2system

白馬山—龍山一帶金銻礦床的δ34S值在-3.44～20.41之間，不同硫化物其硫同位素值不同[6,18-20,22]，這一帶δ34S值從大到小依次為：黃鐵礦（0.6～4.6‰，均值2.5‰），毒砂（-1.6～3.2‰，均值0.2‰），輝銻礦（-1.6～1.2‰，均值0.2‰）。

龍山銻金礦與謝家山金銻礦均位于龍山穹窿核部，龍山銻金礦與錫礦山銻礦對比后可發現[60]，硫化物為錫礦山和龍山的主要含硫化合物，少見硫酸鹽，僅錫礦山產有少量形成于后期風化淋濾作用的石膏等硫酸鹽類。從圖4中所做的部分同位素組成可知，兩礦床的同位素組成具有明顯差異，反映了龍山穹窿一帶的礦床與錫礦山硫同位素的不同源。推測錫礦山的硫來自基地碎屑巖，而龍山硫同位素組成變化小，均值靠近0，龍山硫同位素可能來自深部巖漿[6,19,22,23]。

龍山金銻礦的硫同位素值，滿足黃鐵礦＞毒砂＞輝銻礦的規律。其δ34S在-1.62～6.7‰，江口組地層中分散的微粒狀黃鐵礦δ34S值為9.33‰[6,11,22]。與地層中硫同位素相比較，成礦流體硫同位素相對富集輕硫同位素[60,68]。將龍山金銻礦的硫同位素組成與自然體系硫同位素組成相比較，龍山的硫同位素落在了巖漿巖、變質巖、沉積巖的混合區域，但不具備海水和蒸發硫酸鹽的特征，進一步說明龍山金銻礦賦存的龍山穹窿具備火山物質等深源來源的特點。

圖4 部分礦山硫同位素組成（底圖據Hoefs, 1997；數據參考文獻[5,6,8,11,18,22,23]）Fig.4 Comparison of sulfur isotope for some deposit

雖然數據說明硫同位素具有深源特征，但不能否認龍山銻金礦床中礦石所測得硫同位素比較集中，并有明顯的塔式分布[6,19]，這是硫同位素中低溫熱液成因的特征。加之部分測定的δ34S值＜0，說明礦石硫同位素組成中含有沉積硫成分的存在，進而表明生物沉積硫也是龍山穹窿硫同位素的又一重要來源。

龍山銻金礦床的硫同位素既具備深部巖漿，又具備沉積硫特征，兼有明顯的熱液變質改造的特點，說明不同同位素組成的硫可以在成礦溶液中達到同位素的均一[6]，循環地熱水將輕硫同位素、地層硫和成礦元素帶入成礦部位，循環流體的持續作用使硫同位素逐漸均一。

4 氫、氧同位素

錫礦山（圍巖為蝕變灰巖）、龍山和古臺山（圍巖均為蝕變板巖）等位于湘中盆地中或者盆地邊緣的礦床，圍巖δ18O值明顯低于區域地層δ18O值[19]，均為低δ18O流體。據龍山金銻礦的礦物流體包裹體氫氧同位素特征[18～20,22]繪制龍山地區δD-δ18O關系圖。從樣品點在圖中分布可以看出，一部分樣品點落在了地幔初生水、巖漿水、變質水的交匯區域內，另一部分落在了巖漿水與大氣降水之間。顯示區域成礦流體和區域液體應該主要為大氣降水，并經歷了變質水、巖漿水等流體作用。而從其成礦流體水—巖氫氧同位素交換演化曲線（圖5）可知，樣品點落在了＜150℃、150～200℃和200～250℃范圍內，這與本次研究的謝家山金銻礦流體包裹體測溫近似。圖中樣點W/R值均在0.01～0.02之間，值相對較低，說明流體與圍巖經歷了持續的交換作用。

5 成礦年齡

學者認為湖南湘東北和湘西地區金礦等礦床的成礦時代具有一致性，集中產于加里東期和印支期，并認為加里東期和印支期為金礦床成礦的兩個主要時期[9,25]。華南存在三次主要的大規模成礦作用[65]，分別為170～150 Ma（銅鉛鋅和鎢礦化為主），140～125 Ma（鎢錫礦化為主）和110～80 Ma（錫金銀鈾礦化為主），燕山時期的巖石圈多階段伸展為華南金銻等多金屬礦產成礦，提供了重要成礦空間與熱力學基礎。

在湖南龍山金銻礦測得的控礦地層年齡[22]為507～633 Ma，平均558 Ma，輝銻礦的成礦年齡[1,10,21,22]為573 Ma、175±27Ma，分別受加里東運動和燕山運動影響。從而證明從加里東時期至燕山期，成礦作用是一個緩慢而持久的過程。

圖5 氫氧同位素組成及成礦流體水—巖同位素交換演化曲線（底圖據G.Faure, 1998；數據參考文獻[19,23]）Fig.5 The exchange of hydrogen and oxygen isotopic evolution curve and ore-forming fluid water rock isotope

白馬山—龍山一帶的錫礦山成礦時代為124±4 Ma[24]，沃溪成礦時代144.8±11.7 Ma[19]均成礦于燕山時期。時間段與華南的三次大規模成礦作用[21]中170～150 Ma和140～125 Ma吻合，從圖6可以看出湖南金銻礦床在后期大多受燕山運動Ⅰ（152 Ma）影響，成礦時代均與170～150 Ma吻合，并伴有多次后期成礦運動，成礦時間持續較長。謝家山金銻礦的白云母Ar-Ar測得的年齡為160±2 Ma（謝桂青，未發表），與錫礦山、龍山等受白馬山—龍山構造影響的礦床成礦時代一致，成礦時間為燕山期，受燕山運動Ⅰ（152 Ma）影響，并伴有后期成礦活動。

以上數據說明，白馬山—龍山一帶的構造活動開始于加里東運動早期，并于印支運動晚期燕山運動早期發生了第二次大規模構造活動，這之間和之后伴有多次規模不等的構造活動疊加作用，從而形成了這一帶銻金等礦產的成礦物源和賦礦空間。

圖6 湖南部分礦產燕山期成礦年齡分布（底圖與謝家山數據來自本次研究，其他數據參考文獻[1,9～10,19,21,22～25]）Fig.6 Age distribution of the Hunan part of the mineral deposit in Yanshan

6 結論

（1）謝家山金銻礦所在的白馬山—龍山一帶經歷了復雜的造山演化過程，其中加里東運動早期和印支運動晚期、燕山運動早期構造成礦作用較為頻繁。燕山期為白馬山—龍山一帶銻金礦床集中成礦的高峰期，謝家山金銻礦（160±2 Ma）就受燕山運動影響，劇烈的構造作用與巖漿活動為成礦作用提供了動力學基礎、物質來源和儲礦空間。

（2）謝家山金銻礦流體包裹體研究表明，含礦流體應為中低溫（153.8～270.0℃）、低鹽度（0.88～5.71%）、低密度（0.90～0.95g·m-3）的中低溫熱液。其成礦壓力范圍50～100 MPa，換算成礦深度為1.82～3.78 km，反映出謝家山礦區的成礦深度應不是很大（用100 MPa換算得出的深度3.78 km為其深度上限）。

（3）這一帶的硫同位素特征驗證了龍山穹窿賦存的銻金礦帶成礦的中低溫熱液成因的特征，生物沉積硫是龍山穹窿硫同位素的一重要來源。循環地熱水將輕硫同位素、地層硫和成礦元素帶入成礦部位，流體的持續作用使硫同位素逐漸均一。

（4）由白馬山—龍山一帶銻金礦床的氫氧同位素特征，反映出謝家山的區域成礦流體和區域液體應該主要為大氣降水，并混有巖漿水、變質水，這與謝家山礦區包裹體中低溫熱液成礦相符合。

（5）從全文對比可知，謝家山金銻礦與龍山金銻礦在流體包裹體、硫同位素、氫氧同位素和成礦年齡等特征具有很大的相似性，進一步驗證了兩者均是受龍山短背斜和李家沖背斜控制，均具有較好的找礦前景。但兩者之間也有細微差別，如謝家山金銻礦的流體包裹體鹽度更低、成礦時間稍晚等，這也說明謝家山金銻礦經歷了更多期次的復雜流體、構造作用，其成礦作用更加復雜。

（6）綜上所述，謝家山金銻礦經歷了多期次的構造活動成礦作用，燕山運動對其成礦影響尤為顯著。該礦的成礦物質來源應主要為控礦圍巖本身，成礦流體以后期低密度中低溫熱液為主，在大氣降水的補充與參與下，持續的萃取使得原本均一的體系發生分離，導致流體化學性質發生變化，引起銻金等元素在構造活動形成的賦礦空間富集沉淀，進而形成了有工業價值的礦床。礦床成因應該屬于沉積—變質熱液充填金銻礦床。

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The Genesis of Au-Sb Deposits in Longshan Aera——A Case Study in Xiejiashan Au-Sb Deposit

Wen Jizu1,2, Hu Yangtian2, Li Huichun2, Xie Rui2
(1.Geoscience School of Yangtze University,Wuhan Hubei 430100; 2.Hunan Bureau of Geology for Nuclear Industry 304 Brigade, Changsha Hunan 410000)

Through part of Hunan gold antimony mineral chronology characteristic research shows that 170～150 ma is concentrated mineralization peak, south China Xiejiashan gold antimony deposit through the white mica Ar-Ar measured ore-forming age 160±2 Ma, affected by yanshan movement No.I, the intense tectonism and magmatism provides a dynamic basis and mineralization ore storage space.Fluid inclusion geochemistry, hydrogen and oxygen isotopic studies have shown that the sulfur isotope and Xiejiashan gold antimony deposit ore-forming fluid shows that in low temperature (153.8～270.0oC), low salinity (0.88～5.71%) and low density (0.90～0.95 g·m-3).Figure out its metallogenic pressure range is 50～100 MPa, calculate metallogenic depth is 1.82～3.78 km, according to metallogenic depth is not big.The deposit formed in the low temperature and low pressure condition, main ore-forming solution for atmospheric precipitation, early with deep source material, and has experienced many times of tectonic and metamorphism.Xiejiashan gold antimony deposit is a deposit genesis should belong to sedimentary-metamorphic hydrothermal flling gold antimony deposit.

inclusion; isotopes; metallogenic age; metallogenic depth

P618

A

1672-5603（2016）04-001-7

湖南省核工業地質局青年地質科技項目“湖南邵陽龍山地區銻金多金屬地球物理、地球化學特征及找礦標志研究”（201585）

*第一作者簡介 文繼祖，男，1986年生，助理工程師，主要從事地質勘查工作。Email：shajiakakaxi@163.com

2016-11-3；改回日期：2016-11-17。