湘東北橫洞鈷礦床地質(zhì)特征及成礦模式探討

施 科，黃寶亮，黃 贊

（湖南省地勘局四0二隊(duì)，湖南 長(zhǎng)沙 410000）

1 橫洞鈷礦礦床地質(zhì)特征

1.1 礦區(qū)地質(zhì)特征

區(qū)內(nèi)地層主要有中元古界冷家溪群（Ptln）以及中生界白堊系（K）、新生界第四系（Q）。

區(qū)域長(zhǎng)平斷裂帶（F2）呈北東-南西向貫穿全區(qū)，該斷裂帶巖性具有明顯的分帶性，可分為六個(gè)構(gòu)造巖亞帶，由北西往南東依次是為碎裂板巖帶（Ⅰ）～板巖質(zhì)斷層角礫巖帶（Ⅱ）～斷層泥（Ⅲ）～硅化構(gòu)造角礫巖帶（Ⅳ）～綠泥石硅化構(gòu)造角礫巖帶（Ⅴ）～糜棱巖及混合巖帶（Ⅵ）。

礦區(qū)出露巖漿巖以燕山期為主，以酸性巖為主，中酸性、基性巖次之，具有多期次活動(dòng)特征，產(chǎn)出形態(tài)為巖基、巖株、巖脈等，主要侵位于中元古界冷家溪群地層中，在空間分布上受構(gòu)造控制明顯，與鈷礦化關(guān)系密切（圖1）。

圖1 礦區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖

1.2 礦體地質(zhì)特征

礦區(qū)共圈定了鈷礦體2個(gè)，均賦存于構(gòu)造熱液蝕變巖帶中的硅化構(gòu)造角礫巖（Ⅳ）中，礦體傾向北西，傾角40°～52°，地表控制長(zhǎng)度160m～310m，礦體具有向南西245°方向側(cè)伏的規(guī)律，沿側(cè)伏方向延伸約1500m，呈透鏡體產(chǎn)出，礦體厚0.80m～8.26m，平均厚度2.99m，單工程鈷品位0.024%～0.054%。

1.3 礦石質(zhì)量

金屬礦物有黃鐵礦、黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦、磁黃鐵礦、斑銅礦、輝銅礦、自然銅、輝鈷礦等。

脈石礦物有石英、綠泥石等。區(qū)內(nèi)礦石的結(jié)構(gòu)有自形、半自形、他形粒狀結(jié)構(gòu)，黃鐵礦呈自形立方體浸染在熱液石英中。黃銅礦呈他形粒狀，穿插、交代、包裹黃鐵礦或浸染在石英巖中。

1.4 礦石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造

礦石結(jié)構(gòu)以角礫狀為主，是由構(gòu)造角礫巖經(jīng)強(qiáng)烈硅化和黃鐵礦化黃銅礦化所成。黃鐵礦、黃銅礦、磁黃鐵礦呈斑狀小團(tuán)塊產(chǎn)出，或黃鐵礦分布在磁黃鐵礦的邊緣呈殘碎小塊或呈包裹狀。黃銅礦則呈細(xì)粉末分散狀，且不均勻。

礦石構(gòu)造主要有裂隙充填構(gòu)造（砷化鈷、硫化鈷、黃銅礦等金屬硫化物充填在黃鐵礦、石英等碎裂裂隙及綠泥石等片狀礦物解離裂隙中，形成裂隙充填構(gòu)造）、浸染狀構(gòu)造（砷化鈷黃銅礦等金屬硫化礦呈星散狀分散充填嵌布石英、綠泥石等脈石礦物的顆粒之間）。

1.5 鈷的賦存狀態(tài)

與鈷礦成礦關(guān)系最為密切的是黃鐵礦化，鈷含量的高低一般與黃鐵礦的含量成正比關(guān)系，一般黃鐵礦化（褐鐵礦化）愈強(qiáng)，鈷愈富集。

據(jù)分析，黃鐵礦中鈷含量高達(dá)0.441×10-2，超過(guò)礦石平均品位十倍以上，為主要賦礦礦物之一。

1.6 礦石類(lèi)型

礦石類(lèi)型主要為含鈷黃鐵礦礦石。據(jù)鏡下資料，礦石由黃鐵礦30%～70%、磁黃鐵礦3%～15%，黃銅礦＜1～1%，白鐵礦＜1～1%及脈石礦物石英、綠泥石等組成。呈它形、半自形、自形粒狀結(jié)構(gòu)、斑狀碎裂（壓碎）結(jié)構(gòu)，塊狀（團(tuán)粒）構(gòu)造。

1.7 圍巖蝕變特征

區(qū)內(nèi)礦體均產(chǎn)于F2下盤(pán)構(gòu)造熱液蝕變巖帶（Gs）中，其巖性主要為硅質(zhì)構(gòu)造角礫巖、硅質(zhì)綠泥石巖、硅質(zhì)巖、石英質(zhì)構(gòu)造角礫巖、石英巖、綠泥石化硅質(zhì)巖。頂板為板巖質(zhì)構(gòu)造角礫巖或糜棱巖化板巖及斷層泥，底板巖性為硅質(zhì)構(gòu)造角礫巖或混合巖化花崗巖。礦石主要有硅化蝕變、綠泥石化蝕變。

2 礦床成礦模式探討

2.1 成礦地質(zhì)體

橫洞鈷礦成巖成礦作用與較深的斷裂（長(zhǎng)平斷裂）活動(dòng)具有內(nèi)在聯(lián)系，礦化體主要富集在硅化構(gòu)造角礫巖中及巖體外接觸帶內(nèi)，說(shuō)明礦化與巖體（脈）關(guān)系密切，成巖成礦物質(zhì)都是聲部同源巖漿不同階段分異產(chǎn)物。鄒鳳輝（2016年）等通過(guò)硫同位素以及鉛同位素證實(shí)了橫洞鈷礦的成礦物質(zhì)具有深部幔源物質(zhì)混合殼源物質(zhì)特征。綜上所述，橫洞鈷礦床的成礦地質(zhì)體與深部殼幔質(zhì)混熔帶以及巖漿巖后期熱液活動(dòng)的巖體有密切的關(guān)系。

2.2 成礦構(gòu)造與成礦結(jié)構(gòu)面

區(qū)域性長(zhǎng)平深大斷裂（F2）嚴(yán)格控制硅化構(gòu)造角礫巖帶的產(chǎn)出，而本區(qū)的鈷礦體均分布在F2斷層下盤(pán)附近的硅化構(gòu)造角礫巖帶中，故認(rèn)為區(qū)域性長(zhǎng)平深大斷裂（F2）是礦區(qū)的成礦結(jié)構(gòu)面。

2.3 成礦標(biāo)志

地層標(biāo)志：長(zhǎng)平斷裂帶主干斷裂下盤(pán)原巖為脆-韌性巖石，其厚度越大、裂隙越發(fā)育、硅化蝕變?cè)綇?qiáng)，越有利于鈷礦的形成，是尋找充填型礦體的有利部位。

構(gòu)造標(biāo)志：長(zhǎng)平斷裂F2主干斷裂下盤(pán)構(gòu)造熱液蝕變巖帶是礦區(qū)鈷礦體主要賦存部位。沿F2主干斷裂旁側(cè)次級(jí)“多”字形構(gòu)造、“入”字形構(gòu)造發(fā)育地段以及不同方向斷裂構(gòu)造發(fā)育交匯部位可能為鈷礦體的有利找礦地段。

巖漿巖標(biāo)志：燕山早期中酸性巖漿巖分布地區(qū)。

圍巖蝕變標(biāo)志：與礦化關(guān)系密切的圍巖蝕變主要有硅化、綠泥石化，次為碳酸鹽化等。

礦化標(biāo)志：黃鐵礦化、黃銅礦化以及地表較強(qiáng)的褐鐵礦化是找礦的直接標(biāo)志。

地球化學(xué)標(biāo)志：水系沉積物測(cè)量或土壤測(cè)量Co、Cu異常區(qū)。

2.4 礦床成因

根據(jù)上述成礦條件分析，結(jié)合橫洞鈷礦床的地質(zhì)特征，將橫洞鈷礦床的成礦過(guò)程總結(jié)為：早侏羅世古太平洋板塊向歐亞板塊呈斜向俯沖，這一擠壓的構(gòu)造背景導(dǎo)致長(zhǎng)平斷裂帶兼具左行走向剪切和逆沖推覆的特征，隨著軟流圈的上涌加厚的下地殼部分熔融形成連云山巖體，連云山巖體演化的晚期，富含成礦元素的巖漿熱液沿著長(zhǎng)平斷裂主干斷裂F2運(yùn)移，運(yùn)移過(guò)程中萃取了圍巖中有利的成礦物質(zhì)（如Co），并在有利的構(gòu)造部位如層間裂隙、破碎帶（例如井沖銅鈷多金屬礦床）或構(gòu)造破碎帶（例如橫洞鈷礦床）富集成礦。

2.5 成礦模式

通過(guò)對(duì)礦區(qū)地質(zhì)特征、成礦地質(zhì)體、成礦構(gòu)造、成礦結(jié)構(gòu)面、成礦作用特征標(biāo)志的研究，初步構(gòu)建了橫洞鈷礦床的二元空間結(jié)構(gòu)地質(zhì)模型（圖2）。

圖2 橫洞鈷礦床成礦模式圖

3 結(jié)論

構(gòu)造在鈷礦化富集過(guò)程中有著極其重要的作用，區(qū)內(nèi)F2斷裂帶直接控制著鈷礦體的展布。

F2斷裂中斷層泥質(zhì)（致密粘土礦物）在鈷礦礦體富集過(guò)程中起到了封蓋層的作用，阻隔了含鈷礦液向低溫遷移的通道，起到了富集成礦的作用。同時(shí)，當(dāng)熱液壓力過(guò)大，本身封蓋能力較弱時(shí)，會(huì)形成F2上盤(pán)碎裂板巖帶或者角礫巖帶成礦但是硅化蝕變較弱的情況。

區(qū)內(nèi)鈷礦屬于構(gòu)造熱液型礦產(chǎn)，主要的成礦物質(zhì)主要來(lái)源于深部同源巖漿分異演化析出的礦氣-液體以及巖漿后期流體，在遷移聚集的過(guò)程中從圍巖中萃取成礦物質(zhì)的加入，最終在F2主斷裂中底層的斷層泥質(zhì)（致密粘土礦物）封蓋作用影響下富集成礦。