吳康生，陳 婕，徐志濤，但家軍

(湖北省地質(zhì)局 第八地質(zhì)大隊(duì),湖北 襄陽(yáng) 441002)

隨棗地區(qū)處于秦嶺—大別成礦帶東段,地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜,巖漿活動(dòng)頻繁,變質(zhì)作用強(qiáng)烈,成礦條件有利。金多金屬礦由變質(zhì)熱液、構(gòu)造熱液、巖漿熱液相互疊加的多因素?zé)嵋簭?fù)合作用成礦。成礦物質(zhì)來(lái)源具多元性、成礦過(guò)程具多階段性的特點(diǎn),該區(qū)金銀礦屬于受韌性—脆性剪切蝕變帶及碎裂巖帶控制的中低熱液礦床。區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)有眾多的金、銀、銅、鋅、鉛及鉬、鎢、螢石等礦床(點(diǎn))(圖1),說(shuō)明區(qū)內(nèi)具有良好的成礦前景。本文系統(tǒng)收集了前人研究成果,試圖對(duì)該區(qū)多金屬礦成礦地質(zhì)條件進(jìn)行分析,對(duì)成礦模式進(jìn)行探討。

圖1 湖北省隨棗北部地區(qū)地質(zhì)略圖Fig.1 Geological map in north of Suizao area of Hubei province1.超基性巖；2.基性巖；3.酸性巖；4.中性巖；5.實(shí)測(cè)平推斷層；6.剝離斷層；7.背形構(gòu)造及編號(hào)；8.向形構(gòu)造及編號(hào)；9.倒轉(zhuǎn)背斜構(gòu)造及編號(hào)；10.倒轉(zhuǎn)向斜構(gòu)造及編號(hào)。

1 成礦地質(zhì)條件分析

1.1 成礦物質(zhì)來(lái)源

研究區(qū)主體位于桐柏大別地層區(qū),其次是十堰隨州地層區(qū)中的隨南小區(qū),北淮陽(yáng)地層區(qū)僅分布于圖幅東北邊緣。桐柏—大別地層區(qū),出露有新太古代—古元古代的桐柏巖群及晚白堊世—新近世“紅層”。桐柏巖群巖性由黑云母斜長(zhǎng)片麻巖、黑云斜長(zhǎng)變粒巖、黑云斜長(zhǎng)淺粒巖、大理巖、透閃巖及角閃巖等組成。十堰—隨州地層區(qū),主要為隨南小區(qū)和武當(dāng)山小區(qū)。武當(dāng)山小區(qū)內(nèi)出露南華紀(jì)、震旦紀(jì)和早寒武紀(jì)和中—新生代地層；隨南小區(qū)出露有早寒武世—志留紀(jì)雙尖山組灰?guī)r、炭質(zhì)灰?guī)r,寒武紀(jì)—奧陶紀(jì)古城畈群的石英絹云千枚巖、泥質(zhì)鈣質(zhì)板巖、灰?guī)r及玄武巖,志留紀(jì)蘭家畈組、金板組的玄武巖夾硅質(zhì)板巖、石英絹云千枚巖、泥質(zhì)粉砂巖、大理巖、灰?guī)r,中志留世雷公尖組變石英砂巖、粉砂質(zhì)千枚巖、雜砂巖等。

金礦成礦物質(zhì)來(lái)源可能經(jīng)歷了多種形式、多種途徑的遷移富集過(guò)程。桐柏山雜巖自古生代以來(lái)一直是處于熱隆起區(qū),多次的熱流體作用,伴隨著強(qiáng)烈的堿質(zhì)交代、混合巖化作用,使其成礦元素活化并向四周遷移。遷移的結(jié)果,使得周圍巖石成礦元素豐度增高,桐柏雜巖體內(nèi)豐度降低(表1)。統(tǒng)計(jì)區(qū)內(nèi)各類巖石元素含量,從(表2和表4)中可看出區(qū)內(nèi)成礦元素含量均不高,與背景值相當(dāng)。但不同巖石之間存在著含量位差,與本區(qū)成礦最為密切的白云鈉長(zhǎng)片巖、綠片巖類巖石,無(wú)論是成礦元素、親硫元素和親鐵元素含量均存在著明顯的差異,這些差異在構(gòu)造均一化的過(guò)程中,是元素遷移的原動(dòng)力。元素的富集首先決定于元素是否遷移及其遷移的強(qiáng)度。因此,不同巖石中元素含量差異常越大,其遷移的可能性越大。

表1 地層及巖體成礦及指示元素豐度值統(tǒng)計(jì)表Table 1 Statistical table of stratra and rock mass mineralization and indicating element abundance

表2 巖石微量元素含量表Table 2 Table of trace elements in rocks

對(duì)本區(qū)礦體及蝕變圍巖的稀土配分曲線與區(qū)內(nèi)巖漿巖、片麻巖、糜棱巖及白云鈉長(zhǎng)片巖、白云石英片巖類對(duì)比(圖2-圖3,表3-表5),可見(jiàn)差異較大。主要反映為配分曲線平緩，但與綠片巖類輕稀土配分曲線較為近似。曲線偏下,反映出蝕變成礦過(guò)程中,稀土總量下降的特征。因此,從稀土配分特點(diǎn)看,成礦物質(zhì)來(lái)源與綠片巖類巖石有著密切的關(guān)系。

據(jù)《湖北省隨州黑龍?zhí)丁艏覟辰鸬V田地球化學(xué)特征研究》(1992)資料,區(qū)內(nèi)黃鐵礦δ34S值一般在1.5%～8.5%,閃鋅礦、方鉛礦δ34S值一般為-2.7%～-12.29%,圍巖中的黃鐵礦δ34S值一般為-2.47%～3.36%；汪家灣—卸甲溝圍巖中黃鐵礦δ34S值為8.38%,略高于蝕變巖中的黃鐵礦。蝕變巖與圍巖具相同的數(shù)據(jù)模型,說(shuō)明蝕變巖與圍巖硫的來(lái)源具相同的來(lái)源(深源或蝕變巖的硫來(lái)源于圍巖)。

表3 巖漿巖類稀土元素含量表Table 3 Table of rare earth elements in magmatic rocks

表4 片麻巖類稀土元素含量表Table 4 Table of rare earth elements in gneiss

鉛同位素特征(表6)反映鉛同位素模式年齡與耀嶺河組綠片巖原巖形成期相吻合。

另?yè)?jù)譚秋明(1992)研究該區(qū)巖石金、鈀含量及計(jì)算結(jié)果(表7),可見(jiàn)本區(qū)巖石中金的含量大多高于該類巖石中原始金的含量,均顯示金富集特征。僅綠簾角閃陽(yáng)起片巖中顯示金輸出,也可以說(shuō)明金來(lái)自于綠片巖。

另?yè)?jù)李石(1990年)[1]對(duì)黑龍?zhí)兜V區(qū)中的黃鐵礦、彎楊柳礦區(qū)的方鉛礦、大仙垛花崗巖中的長(zhǎng)石進(jìn)行鉛同位素測(cè)試,其組成三者基本一致。因此也可以認(rèn)為花崗巖體的侵入不僅為成礦提供了熱源,而且也提供了成礦物質(zhì)。

綜上所述,該區(qū)金銀等成礦物質(zhì)的來(lái)源是多元的,既有來(lái)自于圍巖,特別是綠片巖系,也有來(lái)自花崗巖體的熱液活動(dòng)。

1.2 熱動(dòng)力因素

成礦作用的熱動(dòng)力是重要的成礦因素之一,區(qū)內(nèi)成礦的熱動(dòng)力來(lái)源主要是構(gòu)造運(yùn)動(dòng)。

早古生代末期加里東運(yùn)動(dòng)揭開(kāi)了本區(qū)地質(zhì)構(gòu)造的變形史。在空前強(qiáng)大的熱動(dòng)力作用下,不僅使其之前的古老建造(早古生代以前火山—沉積巖層)終結(jié)了沉積,并遭受改造變形,形成區(qū)內(nèi)早期褶皺、斷裂、韌性剪切推覆構(gòu)造,即隨北推覆構(gòu)造帶。這期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的早期使得桐柏巖群上隆,在桐柏巖群核部有混合巖化和巖漿巖的侵入活動(dòng),形成區(qū)內(nèi)最大的熱源區(qū)，使得桐柏巖群中的成礦物質(zhì)由核部向外轉(zhuǎn)移,形成成礦物質(zhì)的初始富集階段,主要富集于韌性剪切帶強(qiáng)變形帶中[2]。海西—印支期的構(gòu)造運(yùn)動(dòng),來(lái)自南西及北東方向的強(qiáng)大應(yīng)力,使得本區(qū)地殼改造達(dá)到高峰期,形成北西向的區(qū)域性大斷裂和北西向的緊閉褶皺及走滑韌性剪切帶,以及七尖峰花崗巖體的侵入作用形成區(qū)內(nèi)最主要的熱源區(qū),并與成礦有著極為密切的關(guān)系。

圖2 各類巖石稀土元素配分曲線Fig.2 Distribution curve of rare earth elements in various rocksa.巖漿巖類；b.片麻巖類,13號(hào)為斜長(zhǎng)角閃巖；c.糜棱巖類,17為平均值,18為隨北區(qū)石英質(zhì)超糜棱巖；d.礦體及蝕變巖。

圖3 各類巖石稀土元素配分曲線Fig.3 Distribution curve of rare earth elements in various rocksa.白云鈉長(zhǎng)—白云石英片巖；b.綠泥片巖；c.黑龍?zhí)禩C16—37為頂板圍巖,40、42為礦體,余為蝕變圍巖；d.卸甲溝TC1076,順序由頂板蝕變圍巖向底板圍巖。

表5 糜棱巖類稀土元素及應(yīng)力特征表Table 5 Table of mylonite rare earth elements and stress characteristics

表6 鉛同位素特征表Table 6 Table of isotopic characteristics of lead

表7 金、鈀含量計(jì)算表(單位：10-9)Table 7 Calculation table of contents of gold and palladium

燕山期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)階段,由于早期構(gòu)造破壞了邊界限制和地殼的硬化,故變形以脆性為主,熱作用以集散為主,并導(dǎo)致區(qū)內(nèi)燕山期不同規(guī)模的花崗巖侵入,形成花崗巖體周圍的熱源區(qū),并形成與該期巖漿侵入活動(dòng)有關(guān)的巖漿熱液礦床。

縱觀全區(qū),熱源區(qū)主要來(lái)自印支期的造山運(yùn)動(dòng),特別是以七尖峰花崗巖體為核心的熱隆起區(qū),是本區(qū)中—淺變質(zhì)巖地帶熱液型金屬礦(化)形成的主要熱源區(qū)。

1.3 成礦熱液來(lái)源

區(qū)內(nèi)Au、Ag貴金屬礦無(wú)論是石英脈型還是蝕變巖型和多金屬硫化物充填型均為中低溫?zé)嵋撼梢颉某傻V過(guò)程來(lái)看,成礦主要經(jīng)歷兩個(gè)階段：早期產(chǎn)于韌性剪切帶內(nèi)的低品位的蝕變巖型金礦(以金元素富集形成低品位的金礦),晚期為碎裂巖化的蝕變巖型金銀礦和多金屬硫化物充填型銀金(多金屬)礦,成礦元素為富集金、銀并含有銅、鉛、鋅,甚至還含有鎢。蝕變巖型金礦類型,即是早期礦化階段,應(yīng)與韌性剪切帶造成變質(zhì)分異熱液活動(dòng)有關(guān),成礦元素在韌性剪切帶中初始富集,局部地段形成低品位礦體。碎裂蝕變巖和多金屬硫化物礦脈充填型銀金(多金屬)礦,應(yīng)與走滑構(gòu)造活動(dòng)和七尖峰花崗巖侵入活動(dòng)有關(guān),走滑構(gòu)造為熱液活動(dòng)提供了空間,花崗巖侵入為成礦提供了熱動(dòng)力和物質(zhì)來(lái)源。

本區(qū)的區(qū)域變質(zhì)作用主要有兩期：即早期熱變質(zhì)期,使全區(qū)前寒武系發(fā)生由南向北的遞增變質(zhì)(低綠片巖—黑云母—高綠片巖—低角閃巖相)；晚期低溫動(dòng)力變質(zhì)作用,使早古生界巖層形成板巖—千枚巖和元古界已變質(zhì)的巖層造成顯著的退化變質(zhì)現(xiàn)象。由中低—高溫→高壓—低溫的持續(xù)不斷的長(zhǎng)期作用,無(wú)疑將會(huì)產(chǎn)生大量的變質(zhì)熱水溶液,以便成礦組分活化并自熱異常中心向周圍低壓、擴(kuò)容帶遷移。因此,本區(qū)內(nèi)早期形成的斷裂帶、韌性剪切帶、層間滑脫帶等部位將成為成礦的有利場(chǎng)所。

巖漿熱液是巖漿巖侵入活動(dòng)的晚期階段的必然產(chǎn)物,而且這種殘余熱液流體對(duì)成礦起到很重要的作用。據(jù)區(qū)內(nèi)含Au的蝕變巖和含Au的多金屬硫化物石英脈的石英包體中的氫氧同位素測(cè)試結(jié)果,其與正常巖漿水基本相似,將其結(jié)果投影到δD-δ18O關(guān)系圖解中,落于初始巖漿水(圖4)及巖漿水與大氣降水之間(圖5),從而表明成礦溶液來(lái)自巖漿熱液與大氣降水的混合。上述表明金、銀成礦溶液來(lái)源與巖漿侵入有關(guān),但也不否認(rèn)成礦熱液來(lái)源于變質(zhì)水、地下熱水等,成礦熱液來(lái)源應(yīng)是多元的。

圖4 大堰金銀礦點(diǎn)δD—δ18O關(guān)系圖Fig.4 δD-δ18O diagram of gold and silver ore in DayanD9.樣品投影點(diǎn)。

圖5 礦區(qū)成礦熱液氫、氧同位素組成圖解(據(jù)Shepperd,1979)Fig.5 Diagram of hydrogen and oxygen isotopic compositionsof ore-forming hydrothermal fluid in the mining area

1.4 控礦構(gòu)造分析

該區(qū)控礦構(gòu)造主要是斷裂構(gòu)造,北西向斷裂帶是區(qū)內(nèi)主要控礦構(gòu)造。自北向南有新(城)—黃(陂)斷裂帶、黑龍?zhí)丁都诇蠑嗔褞?、大陳家灣斷裂帶和新—太斷裂帶等組成北西向斷裂控礦系。沿?cái)嗔褞Х植加薪?、銀貴金屬礦床(點(diǎn))和重砂、化探異常集中地段,以及相關(guān)的蝕變普遍發(fā)育,從而形成區(qū)內(nèi)貴金屬礦及異常的集中分布帶[3]。

北西向斷裂構(gòu)造經(jīng)歷了多期次不同性質(zhì)的演化階段,除大陳家灣斷裂帶之外(大陳家灣斷層地表僅見(jiàn)有碎裂巖及蝕變的碎裂巖,可能下部隱伏有韌性變形的構(gòu)造巖),其它一些斷裂大體上都經(jīng)歷了早期深層次的韌性—韌脆性剪切構(gòu)造變形,晚期疊加了脆性變形改造的過(guò)程。特別是在新(城)—黃(陂)斷裂與新—太斷裂帶之間在逆沖推覆構(gòu)造活動(dòng)的后期,來(lái)自南北方向的主應(yīng)力繼續(xù)作用,與新(城)—黃(陂)斷裂呈45°的角度相交。在新(城)—黃(陂)斷裂帶北側(cè)桐柏雜巖的抗阻作用下,形成應(yīng)力的分解,新(城)—黃(陂)斷裂北側(cè)有一組力向南東向運(yùn)動(dòng),斷裂帶南側(cè)力向北西方向運(yùn)動(dòng),形成青苔—封江口右行走滑構(gòu)造帶。青苔—封江口右行走滑構(gòu)造帶使得先期形成的黑龍?zhí)丁都诇霞羟袔Оl(fā)生雙重右行走滑剪切改造,并形成一系列的斜列派生構(gòu)造,以及黑龍?zhí)丁都诇蠑嗔褞а刈呦蛏闲纬伞癦”字形扭動(dòng)構(gòu)造。這些派生構(gòu)造及“Z”字形扭動(dòng)構(gòu)造為成礦提供了必要的通道和富集場(chǎng)所。燕山期地殼抬升,該區(qū)進(jìn)入到較淺層次,疊加了脆性改造形成角礫和碎裂巖,為成礦和熱液蝕變提供了條件。

由此看來(lái),早期韌性變形階段使得成礦物質(zhì)得到初始富集,或有低品位的礦體形成。晚期脆性變形階段,亦是區(qū)內(nèi)巖漿巖侵入活動(dòng)的主要階段,一方面為巖漿侵入期攜帶成礦物質(zhì)的熱液提供了運(yùn)移通道及沉淀的空間,另一方面由韌性變形轉(zhuǎn)化為脆性變形使得一部分成礦物質(zhì)在含礦熱液的作用下產(chǎn)生交代，并萃取圍巖中的成礦物質(zhì)與原先熱液中的成礦物質(zhì)一起運(yùn)移到適當(dāng)?shù)臉?gòu)造部位形成礦體或礦化體。

1.5 構(gòu)造發(fā)展階段與成礦的關(guān)系

金、銀貴金屬的成礦作用與構(gòu)造發(fā)展階段的多期活動(dòng)有著一定的關(guān)系。

早期(加里東期)的韌性變形階段,主要體現(xiàn)在南北向擠壓作用下形成東西向的褶皺和韌性推覆剪切構(gòu)造,在構(gòu)造帶中形成殘余片狀絹云石英片巖,含Au 0.3×10-6～0.5×10-6,Ag 1×10-6～60×10-6。形成初始富集。這一期的含Au、Ag較高的殘余片狀絹云石英片巖主要出露于黑龍?zhí)丁{子口寨以北地區(qū)至歪垛山一帶。

海西—燕山期伴隨北西向的右行走滑構(gòu)造形成的黃鐵絹云巖化碎裂—糜棱巖,是Au礦化主要成礦時(shí)期,構(gòu)造透鏡體邊緣及韌—脆性變形的巖石經(jīng)蝕變形成蝕變巖型的金礦屬于此期。

燕山期脆性變形階段形成的碎裂巖以及花崗巖體的侵入,形成銀金礦體,硫化物多金屬礦脈和含金的石英脈屬于該期產(chǎn)物。燕山晚期(晚白堊紀(jì))富鉀的花崗斑巖或花崗巖體的侵入形成區(qū)內(nèi)銅、鉬或金、鉬(鎢)礦化,如王家大山的銅、金礦化,吳山的銅、金、鉬礦化,戴家灣的鉬、金、螢石礦化應(yīng)與該期巖漿活動(dòng)有關(guān)。

1.6 成礦序列

經(jīng)上述成礦地質(zhì)條件分析,總結(jié)該區(qū)成礦序列如表8所示。

表8 成礦序列簡(jiǎn)表Table 8 Table of metallogenic sequence

2 成礦模式

本區(qū)金銀礦具有多因素的礦床特征,但最終形成成型的礦床,則主要是在巖漿熱液和構(gòu)造熱液的復(fù)合作用下形成的,具有中低溫?zé)嵋旱V床的基本特點(diǎn)。歸納該區(qū)成礦模式：該區(qū)內(nèi)金銀礦化經(jīng)歷了多源成礦作用的疊加復(fù)合,按時(shí)間先后可依次分為原始沉積成巖成礦作用,變質(zhì)熱液成礦作用,構(gòu)造運(yùn)動(dòng)及巖漿侵入熱液成礦作用,是一個(gè)較復(fù)雜的演化過(guò)程。

加里東時(shí)期前本區(qū)接受了一套巨厚成礦物質(zhì),特別基性的綠巖系,構(gòu)成區(qū)內(nèi)金礦化潛在的礦源層,這種原始的沉積成礦作用為金貴金屬成礦奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。加里東構(gòu)造運(yùn)動(dòng)是區(qū)內(nèi)早期韌性變形,印支期的造山運(yùn)動(dòng)使該區(qū)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)達(dá)到高峰,強(qiáng)烈的變形、變質(zhì)作用使成礦物質(zhì)開(kāi)始在斷裂帶內(nèi)富集。成礦物質(zhì)從礦源層中活化遷移,區(qū)內(nèi)發(fā)育一系列北西—北西西及北東向?yàn)橹鞯亩嗥诨顒?dòng)的斷裂構(gòu)造為含礦熱液運(yùn)移、儲(chǔ)存提供了容礦空間和富集場(chǎng)所。這也是區(qū)內(nèi)第一階段的以金為主的成礦階段。

七尖峰花崗巖體的侵入活動(dòng),代表了印支造山期的一次巖漿侵入活動(dòng)。不但為區(qū)內(nèi)提供了熱源,也提供了一定的物源,區(qū)內(nèi)富含銀金的多金屬硫化型礦石類型,以充填形式存在斷裂帶中，與該期花崗巖活動(dòng)有很大關(guān)系。該期的成礦元素為富含金銀并含鉬、鉛、鋅、甚至還含有鎢。

戴家灣金鉬螢石礦點(diǎn)、吳山金、鉬、銅礦點(diǎn),為燕山期晚期花崗巖侵入的熱液礦床(點(diǎn))。戴家灣礦點(diǎn)產(chǎn)于新(城)—黃(陂)斷裂次一級(jí)斷裂中,含礦圍巖為上白堊統(tǒng)紫紅色砂、礫巖。代表其時(shí)代較新,吳山金、鉬、銅礦點(diǎn),產(chǎn)于新—太斷裂帶中次一級(jí)斷裂中與戴家灣礦點(diǎn)有著相似條件。為區(qū)內(nèi)巖漿熱液礦床,代表最晚成礦期。

綜上所述,本區(qū)金、銀礦化由變質(zhì)熱液,構(gòu)造熱液、巖漿熱液相互疊加的多因素?zé)嵋簭?fù)合作用成礦。成礦物質(zhì)來(lái)源具多元性,成礦過(guò)程具多階段性的特點(diǎn),根據(jù)成礦條件分析及成礦機(jī)制的認(rèn)識(shí),認(rèn)為該區(qū)金銀礦的成礦類型應(yīng)屬于受韌性—脆性剪切蝕變帶及碎裂巖帶控制的中低熱液礦床(1)胡起生、呂向志、劉興義等，湖北省隨棗地區(qū)金多金屬礦成礦規(guī)律研究，湖北省地質(zhì)局第八地質(zhì)大隊(duì)，2017。(圖6)。

圖6 隨棗北部地區(qū)金礦成礦模式示意圖Fig.6 Schematic diagram of gold mineralization model in north of Suizao area1.桐柏雜巖；2.武當(dāng)巖群—寒武系；3.武當(dāng)巖群—志留系下統(tǒng)；4.新(城)—黃(陂)斷裂；5.新—太斷裂；6.晚白堊紀(jì)花崗巖；7.礦床成礦元素組合；8.花崗巖；9.同位素測(cè)年數(shù)據(jù)。

3 結(jié)論

區(qū)內(nèi)金礦成礦元素來(lái)源多源,蝕變巖型成礦物質(zhì)主要來(lái)源于地層,特別是該區(qū)變基性巖漿巖；石英脈型的物質(zhì)來(lái)源于巖漿作用。成礦作用具多階段,經(jīng)歷了變質(zhì)作用、構(gòu)造熱液、巖漿侵入的巖漿熱液活動(dòng)。早期韌性推覆剪切構(gòu)造使成礦元素初始富集,走滑構(gòu)造進(jìn)一步富集成礦。晚期脆性變形及中酸性巖漿侵入活動(dòng)及巖漿熱液的加入形成礦體并疊加多金屬硫化物石英脈。