湖南銻金礦床集中在湘西北成礦域中的雪峰弧形隆起帶及其東南側,即所謂的“雪峰(銻金)礦集區”。不僅有錫礦山、沃溪等大型、超大型銻金礦床,還有廖家坪、富竹溪、龍山、莫斌等多個銻金礦床(點)。對該礦集區銻金礦床成因的認識仍有爭議。對雪峰礦集區銻金礦床的成因提出了三種主要觀點:
(1)最早的巖漿成因理論認為巖漿熱液作用為成礦提供了主要的礦源和熱力學動力源(張振如等,1978;楊順全,1986)。
(2)20世紀80年代流行的沈積-變質成因理論認為成礦物質主要來自其容礦巖石,成礦作用是變質作用過程中容礦巖石中金屬元素活化、遷移和富集的結果(塗光池等,1984;羅先林等,1996),這種元素遷移和礦石富集的過程與地殼內大規模的流體活動密切相關(馬冬生,1997)。
(3)海底熱鹵水噴流(或熱泉)成礦理論(張黎剛,1985)。
巖漿成因理論提出後,很快遭到質疑和否定,主要是很多礦床都沒有發現巖漿巖,壹時找不到巖漿巖與已知礦體的直接關系。如沃溪、莫斌和龍山礦床。但“巖漿否定論”(完全否定巖漿作用對銻金礦化的貢獻)與近年來新發現的許多地質事實不符。在“再成礦”的學術思想指導下(塗光池等,1984),沈積-變質成因的認識已被普遍接受和流行,但錫礦等金屬銻的巨大堆積(200多萬噸)是通過金屬元素在地層中的遷移和再富集形成的,目前不僅無法驗證,而且受到大量最新同位素測年數據的挑戰。同樣,觀點(3)也很難與大量同位素測年結果(淩水城,1999)壹致。
成礦特征:本區銻金礦化不僅產於前寒武系淺變質巖系中,如中元古界冷家溪群、新元古界板溪群馬底驛組、五強溪組,震旦系江口組(如xi安、沃溪、莫斌、龍山等地大量典型銻金礦床)。),而且廣泛產於顯生宙不同地層中。如錫礦山超大型銻礦床的主礦體。又如安化板板溪銻金礦床(點),產於奧陶系寧國組淺變質巖中(包,1993)。辰溪長田灣銻礦床產於石炭系灰巖中;安化太平金礦礦區有許多巖系地層,從新元古代板溪群到古生代誌留系,但主要銻金礦化不受前寒武系變質巖系控制,而是發育在古生代奧陶系粉砂質巖系中(張寧,1999)。此外,在雪峰隆起西北側的白堊系紅層中也發現了微細浸染型金礦化。可見,區域銻金礦化並不局限於某壹層位,而是具有非常明顯的區域跨層成礦特征。
總結本區前寒武系淺變質巖中壹些典型銻金礦床的成礦地質特征表明,富含鈣質的砂巖或砂質板巖、粉砂巖或粉砂質板巖及凝灰巖是銻金礦床的有利成礦/控礦圍巖。但近年來湘中發現的太平、廖家坪、高家坳、白雲鋪、下馬橋等多個銻金礦床,大多產於下奧陶統、中泥盆統等不同層位。主要控礦圍巖為泥質粉砂巖、應時雜砂巖和粉砂質泥巖(陳強春,1998)。此外,廣西馬雄銻礦的容礦巖石為下泥盆統碳質、泥質粉砂巖。雲南木裏銻礦床產於下泥盆統灰巖、矽質巖和頁巖中(華仁民,1994)。世界其他地方的Olimpiada Sb-Au (W)礦床,如西伯利亞,產於與(中元古代)石灰巖和變質板巖互層的碎屑沈積巖中(Afanasjeva等人,1995);南美洲Ixtahuacan銻金(鎢)礦床產於由炭質頁巖、砂巖和石灰巖夾層組成的黑色頁巖中。美國玻利維亞地區許多銻金礦床的容礦巖石是泥盆系和誌留系粉砂巖、板巖和互層碳質板巖。中歐、捷克、斯洛伐克銻金礦床主要產於富含中酸性火山碎屑巖的石墨片巖、綠色千枚巖、變質砂巖等淺變質泥質砂巖系中(Dill,1998)。湖南銻金礦床與鄰省及世界其他地區類似礦床相比,具有相似(相同)的容礦/控礦圍巖巖性。此外,富含碳、鈣和凝灰巖的陸源碎屑混雜巖系可能是該類礦床最有利的成礦/控礦圍巖。因此,本區銻金礦化不限於壹個或幾個層位,而是通過不同時代的地層,在巖性相同(相似)的有利圍巖中富集成礦。即巖性控礦而非“地層控礦”。
含礦圍巖中銻、金含量特征馬冬生等(1998)系統研究了該區前寒武系變質巖中銻、金等礦化元素的含量特征,測得含礦圍巖中銻含量在1.6×10-6 ~ 2.6×10-6之間,富集程度為8。金含量為2.4× 10-9 ~ 3.6× 10-9,富集程度在1.3 ~ 2之間。但是,目前對顯生宙其他含礦巖系中礦化元素含量的系統分析和研究很少。劉吉順(1996)的分析結果表明,於先生的金含量在1.7× 10-9至4.4× 10-9之間,銻含量在7.5× 10-6至17之間。然而,本區泥盆系的銻含量範圍為0.68×10-6 ~ 2.26×10-6。不同的研究者得到不同的分析結果,但經過對比發現,於先生和前寒武系巖石具有相似的含金特征:含金量低,接近地殼豐度值(1.8×10-9)。同時,與前寒武系相比,雖然顯生宙的Sb含量可能更高,但泥盆紀地層和前寒武系的Sb含量幾乎相同,接近其地殼豐度值(0.2×10-6)。雖然銻金礦床在區域上具有明顯的跨層成礦特征,但不同層位銻金礦化的規模和強度明顯不同。
統計分析表明,湖南省53%的金礦床(點)分布在前寒武系巖石中,前寒武系變質巖系蘊藏著全省55%以上的黃金儲量。顯生宙泥盆系擁有世界上最大的銻礦床——錫礦山銻礦床。不同層位銻、金成礦規模和強度的顯著差異與含礦地層銻、金含量特征形成鮮明對比。看來,含礦地層某壹部位或剖面的銻、金含量特征並不是決定銻、金礦化強度和程度的關鍵因素。此外,大量分析結果表明,寄主巖石中銻、金含量分布極不均勻。銻金礦化是銻和金在地層中特殊的不均勻分布。因此,探索銻金成礦機制在很大程度上就是探索銻金非均勻分布的機制。
銻金礦化與印支-燕山期巖漿作用的時空耦合①印支-燕山期巖漿作用是席卷全區的重大地質事件。雖然在沃溪、龍山、莫斌等壹些礦床中未發現巖漿巖,但桃江-白馬山-城步壹帶的大型區域性斷裂及其兩側分布的城步、瓦屋塘、白馬山、芙蓉、關帝廟、巍山等巖體或復雜巖體,是印支-燕山期侵入體或印支-燕山期侵入體,這些巖體或巖脈在空間上形成了壯觀的規模。(2)芙蓉復式花崗巖中形成了壹系列巖墻群,在巍山花崗巖的內外接觸帶發現了65,438+060中酸性巖墻群,在瓦屋塘-重陽坪-中華山花崗巖以西也發現了許多煌斑巖等基性巖墻群,特別是在魏紫、奎西坪-東地坪等地。③在區域斷裂和雪峰隆起(及其以南)西北部的太平、富竹溪、廖家坪、沈家崖、沃溪、莫家坪、錫礦山等大量銻金礦床內部和(或)周圍發育各種含銻金礦脈;④在區域斷裂的東南側,巖漿活動較為強烈,如水口山、關帝廟(印支期)及其周圍大量的煌斑巖(其中僅清水塘、馬頭山就有100多處煌斑巖)。
近年來,在錫礦山、廖家坪、富竹溪、板溪、田莊、太平等大量銻金礦床中,發現了大量印支-燕山期基性、超基性巖和中酸性長英質脈(體)。同時,在白馬山、中華山、黃茅園、大成山、芙蓉等花崗巖體內部和/或周邊發現了銻金礦床/點(全等,1998)。特別是壹些脈巖具有較高的金、銻含量,使其成為工業礦體,顯示了巖漿活動對該區金礦化的貢獻。如安化廖家坪金礦床中發育的花崗斑巖脈含金量可高達6.1×10-6,大多在0.5×10-6以上(羅,1994);安化江南鎮發現煌斑巖型金礦化(黃,1996)。然而,壹些印支-燕山期中酸性巖石的Sb和Au含量分析結果(表7-1)進壹步說明了巖漿活動與本區銻金礦成礦的可能關系。
就金而言,除仙鵝鮑丹巖體的金含量接近其地殼豐度值外,其他已知巖體的金含量明顯高於其地殼豐度值,且具有較高的富集程度。而且不同時代巖石中基性巖和超基性巖的含金量有隨年齡增長而增加的趨勢。酸性巖石的含金量有隨年齡增長而增加的趨勢,燕山期ⅰ型花崗巖的含金量最高(楊順全,1986;王輔仁,1993;李恒信,1995)。對於銻,燕山期花崗巖(巖體或巖脈)中Sb的富集也很明顯。如水口山花崗閃長巖中輝銻礦的Sb含量為30×10-9;新邵梨樹坳花崗閃長斑巖群中輝銻礦的銻含量達到265,438+00× 65,438+00-9 ~ 350× 65,438+00-9。然而,壹些燕山期巖石礦床中的閃鋅礦也含有高銻。如鴨公塘礦區閃鋅礦含1000×10-6 Sb多(王福仁,1993)。
這些都表明,本區印支-燕山期巖漿巖與銻金礦床存在明顯的時空關系,印支-燕山期巖漿活動與本區銻金礦化具有成礦物質來源和成礦流體的關系。
此外,最新的成礦年齡同位素測定(表7-2)表明,本區銻金礦化主要發生在印支-燕山期。其次,如吳等(2000)測得錫礦成礦年齡為156.29±4.63Ma(SM-ND法);金坑沖礦石鉛同位素模式年齡為145 ~ 244 Ma(羅先林等,1996)。沃溪和龍山應時流體包裹體的Rb-Sr等時線年齡分別為144.8±11.7Ma和175±27ma(馬冬生,1999)。這些被廣泛引用的最新成礦年齡數據,初步揭示了銻金礦化與印支-燕山期大規模巖漿作用在時間上的明顯耦合關系。雖然有研究者認為該區巖脈規模較小,不具備提供大量礦產(金、銻)的能力(彭建堂等,1999)。但不能因為巖脈規模小就否定區域性大規模巖漿作用的存在。相反,眾多小規模印支-燕山期巖脈的廣泛出露,進壹步證明了印支-燕山期大規模巖漿作用的客觀存在。礦床作為壹種特殊的巖石,也是地球分層過程的產物。印支-燕山期銻金礦化與大規模巖漿作用在時間和空間上的明顯耦合關系,表明區域銻金礦化與印支-燕山期巖漿作用可能存在成因聯系。
表7-1部分印支-燕山期巖石(脈)的Sb和Au含量
表7-2部分巖石(礦脈)同位素年齡測定結果
機理探討Sb的地球化學研究表明,巨量金屬Sb的富集或聚集是壹個長期持續的過程,在地圈過程中,Sb的遷移主要是通過非巖漿過程的含水流體,使來自地幔深部和地殼沈積物的Sb遷移到匯聚板塊邊緣的巖漿源區(Milleretal,1994;普克?Ehrenbrinketal,1994;JochumandHofmann,1997),然後聚集形成含礦流體儲層。由於Sb元素的不相容性,俯沖帶環境非常有利於Sb通過俯沖遷移異常或大量積累在地殼中(Jochum和Hofmann,1997)。金和銻的構造地球化學性質不同,可由非巖漿含水流體遷移,也可由上湧的巖漿直接向上進入淺部地殼。所以兩者可以同時富集整合,可以分別礦化,互不關聯。
中元古代末,華南板塊與揚子地塊開始對接碰撞,形成大陸碰撞造山帶(鄧家瑞等,1998)。雪峰銻金礦集中區就是在這種構造背景下演化和發展起來的。中生代印支-燕山期,華南大地構造格局的根本轉變(東西向擠壓向北北東向伸展)為大規模銻金礦化爆發奠定了地質背景。在華南板塊與揚子板塊的拼接碰撞過程中,華南板塊向揚子板塊俯沖,Sb-Au通過含水流體的非巖漿過程向板塊匯聚帶遷移。這壹過程可能始於元古代末,壹直持續到加裏東期。同時,在板塊俯沖過程中,由於上地幔的熱隆升,發生了板塊拆離,觸發了大陸地殼的部分熔融,形成了板塊邊緣的巖漿源或巖漿庫。非巖漿作用運移的銻金礦含礦流體進入板緣巖漿源區,形成銻金礦含礦流體儲層。這就導致了物質和能量在板塊邊緣的巖漿源或巖漿庫的極度聚集。受中國東部巖石圈減薄等深部地質過程的影響,中國東部在中生代印支-燕山期發生了壹次大規模的、突發性的構造動力轉換。構造格局的根本轉變引發了斷層作用,增加了地殼的滲透性。構造應力的突變和滲透性構造的快速擴張,為板塊邊緣巖漿源區或巖漿庫異常積累的物質和能量的快速釋放提供了力源和創造了空間條件,導致銻金礦含礦流體庫的爆炸、銻金礦化的爆發和巖漿的侵位。該區廣泛發育的銻金礦床和各種巖漿巖、巖脈可能是這次成礦大爆炸的不同表現。