湖北省竹山县银洞沟银金矿床成矿阶段及找矿标志研究

吴贤亮，胡起生，冯久林

(湖北省地质局第八地质大队，湖北襄阳 441003)

银洞沟银金矿床位于湖北省十堰市竹山县和陕西省交界处，是目前湖北省最大的银矿床。经多年开采，该矿山现为危机矿山，开展深部找矿迫在眉睫。

李文博等认为该矿床地质特征与典型的造山型矿床一致，为一造山型银矿床，矿床矿化分带符合造山型矿床成矿模式——地壳连续模型，寻找矿山深部金、铅、锌、铜、钼等接替资源前景可观［1］。

笔者在造山型矿床成矿模式理论的启发下，结合矿山近年来勘查、开采工作中不断了解的矿床地质特征、矿体特征及矿石组合，划分了与前人［2］略有不同的成矿阶段，指出了银洞沟银金矿床找矿标志，对进一步探明矿山深部矿体具有指导意义。

1 区域地质背景

矿床位于南秦岭造山带东南段武当地块西缘武当推覆体银洞沟逆冲推覆岩席内，在该推覆岩席中发育著名的银洞沟银(金)矿、许家坡金(银)矿等矿床(点)(图1)。

区域地层主要为新元古界武当山群和耀岭河群、震旦系陡山沱组和灯影组以及古生界地层。

中元古界武当岩群由下部(变)火山岩组与上部(变)沉积岩组组成，其中下部变火山岩组又可分为以变基性火山岩为主的下亚组和以变中酸性火山岩为主的上亚组。下岩组上亚组变中酸性火山岩为银金多金属的含矿层，锆石U-Pb(LA-ICP-MS)年龄为(755±3)Ma［3］。

2 矿床地质特征

2．1 矿床特征

本矿为大型银金矿床，矿化带东西延长1 250 m，南北宽150～300 m，矿带向东倾伏、向西侧伏，其侧伏端厚度增大，品位增高。矿床从整体上看是以银为主，共生金，深部赋存铅锌的银金铅锌综合矿床(图2)。

矿床受银洞岩背斜控制，位于该背斜轴部，呈近东西向延伸，与构造线方向一致。主要分布于0线以西(0～33线)，其次为0线以东的0～14线。矿体赋存标高在15线以西主要为+1 200～+900 m，均为隐伏矿体:在15线以东主要赋存于+1 000 m标高以上，部分矿体出露地表，露头标高为+1 295～+1 112 m(图3)。

在垂向上，矿体具有明显的垂直分带性，即上部为银金矿(局部地段下部可能为金矿)、中部为铅锌银矿，深部为铅锌矿(图4)。

矿体主要呈脉状或薄板状，少数呈透镜状，矿体均呈近东西走向，背斜两翼矿体倾角缓，轴部矿体倾角较陡。

矿体总厚度为53．24 m，平均厚度为2．00 m;矿体厚度变化系数为47%～120%，属较稳定—不稳定。矿体沿走向和倾向有狭缩膨胀、尖灭再现或侧现和局部分枝复合现象，膨大部位为银176．5 g/t，金1．80 g/t。矿床的银、金品位与厚度一般呈正相关，尤其银的平均品位与矿体总厚度的正相关更明显。

2．2 矿体特征

矿体多为隐伏矿体，长数十至600 m，延深50～258 m，平均厚2 m，矿床平均品位 Ag176．5 g/t，Au1．80 g/t，品位变化系数 Ag41% ～176%、Au46% ～192%，属不均匀—均匀。

矿体就位于EW向韧脆性剪切带中，呈脉状、透镜状。一般由1～2条含矿石英主脉及其两侧的支脉组成。所有矿体均呈近东西走向，倾向南，倾角陡。

矿体沿走向和倾向有狭缩膨胀、尖灭再现、分枝复合等现象。

2．3 矿石特征

矿石类型及矿物组合特征:按金属矿物组合特征分为金银互化物—银的硫化物型、金银互化物—含铅锌银硫化物型、含铜银—铅锌硫化物型。由于矿体多为隐伏矿体，氧化作用不明显，金属元素无次生富集，矿石均为原生矿石。辉铜银矿是最主要的银矿物，次为螺状硫银矿和自然银。银金矿和金银矿是主要的载金矿物，矿石中基本不含自然金。

图3 矿体与银洞岩背斜赋存位置关系图

图4 竹山县银洞沟银金矿17勘探线矿体分布特征

矿石结构主要有结晶结构、分离结构、交代结构、填隙结构等。矿石构造以浸染状、条带状、脉状为主，次有块状构造和揉皱状构造(图5)。

矿石成分主要有辉铜银矿、螺状硫银矿、方铅矿、闪锌矿、黄铁矿、自然银，另有少量硫铜银矿、含银锌黝铜矿、深红银矿、锌黝铜矿和银金矿等。脉石矿物主要有石英、绢云母、铁白云石等。

矿石的化学成分如表1所示。矿石主要有用组分为 Ag、Au，伴生有用组分为 Pb、Zn，尚含有 Cu、As、Sb、Hg、Co、Mn、Mo等。铅锌矿石的主要有用组分为 Zn、Pb，伴生有用组分为 Ag、Au、Cd。矿石中 SiO2含量高，有的达90．58%，显然矿化富集与硅化关系最为密切。

3 成矿环境

前人研究表明古特提斯洋在秦岭造山带自东向西闭合，最终完成于晚三叠世，华北和扬子克拉通主碰撞时间发生在220～254 Ma，本矿床近矿围岩中多硅白云母39Ar/40Ar年龄为 223 Ma［4］，因此矿床形成于构造—动力体制的大转换时期(构造方向以近东西向为主转为以北北东向为主，构造性质由挤压为主转为伸展为主)。

矿床位于中晚元古代一套富含火山物质的武当山群中，围绕火山喷发中心发育的火山机构往往形成Ag、Au、Pb、Zn、Cu 等金属组分的高背景区，加之火山期后气液活动的结果，在火山通道附近的有利岩石中发生面型蚀变，并导致成矿元素的初始富集形成矿源岩，为银洞沟式银金矿的形成奠定了初步的物质基础。

图5 矿石矿物镜下特征

表1 银洞沟银金矿床矿石化学成分和微量元素分析结果

晋宁运动使地槽局部回返，形成该区最早的北西西向隆起构造，并伴随超基性—基性岩浆的侵入活动，使武当山群发生第一次区域变质作用，形成顺片理和层理分布的变生黄铁矿。

晋宁运动使武当隆起边缘形成岛弧构造环境，早震旦世在半封闭的海湾接受了含碳泥砂质沉积，同时伴随强烈的基性—中酸性海底火山喷发，形成耀岭河群细碧—角斑岩建造。

加里东期按受了早古生代的海相沉积，使本区褶皱回返，形成银洞岩背斜，同时伴随大规模基性岩浆的浅成侵入，基性岩浆演化成酸性岩浆，流纹斑岩沿古火山通道及银洞岩背斜轴部侵入，随着岩浆的冷凝，挥发组分不断聚集，当其内压力大于岩浆冷凝外壳的强度时，则冲破外壳在顶部形成流纹质隐爆角斑岩。

流纹质次火山岩侵位后，一方面由于岩浆冷凝收缩产生一系列裂隙，另一方面在南北向挤压应力持续作用下，银洞岩背斜轴部形成一组近东西走向的X型剪切节理及张节理，其中以向南倾斜的一组剪张节理最发育，随着上隆作用的不断加强，使这组剪张裂隙，为成矿提供了有利空间。

4 成矿阶段划分

岳素伟等将该矿床成矿作用分为4个阶段:(Ⅰ)细粒石英—闪锌矿—方铅矿阶段;(Ⅱ)细粒石英—银金矿化阶段;(Ⅲ)粗粒石英阶段，含少量方铅矿—闪锌矿—黄铜矿;(Ⅳ)块状铁白云石—石英阶段。

笔者通过野外观察及镜下鉴定，发现各种石英脉或矿脉存在如下现象:①含铅锌的糖粒状石英脉或铅锌矿细脉被含银糖粒状石英脉切割;②在同一条含银石英脉内，常见细糖粒状石英中的条带状银矿化被具有浸染状银、铅锌矿化的粗粒—烟灰色块状石英穿切或“堵截”;③具弱矿化的铁白云石—乳白色块状石英脉错断或穿切含银的糖粒状—粗粒、烟灰色块状混合型石英脉。据此确定各类脉体形成的先后顺序是:含铅锌糖粒状石英脉→含银糖粒状石英脉→含铅锌银粗粒、烟灰色块状石英脉→具弱矿化的铁白云石、乳白色块状石英脉。

结合矿石结构构造、矿物共生组合、矿物交代关系等将矿床划分为以下成矿阶段:Ⅰ糖粒状石英—铅锌铜矿化阶段;Ⅱ面型硅化—银金(铅锌)矿化阶段;Ⅲ烟灰色糖粒状、块状石英含铅锌银金矿化阶段;Ⅳ铁白云石石英脉弱矿化阶段。

第Ⅰ铅锌铜矿化阶段的特征 深部聚集的大量含硅质、钾质和矿质的岩浆期后气液沿着裂隙带向上运移，并与地下循环水组成热液体。这种热液体，在沿着有利构造空间运移过程中，不断萃取矿源中的金属组分，同时热液与围岩中造岩组分亦不断发生交代作用，当温度下降到250℃时，矿液中离子能量系数较大的Fe2+、Pb2+、Cu2+等金属离子首先与S2-结合，形成以闪锌矿、方铅矿、黄铁矿、黄铜矿为主要矿物组分的铅锌矿化，局部可富集成工业矿体。

第Ⅱ银金矿化阶段 随着铅、锌等金属的大量析出，矿液中银、金相对富集。当矿液运移到浅部，因压力降低而产生溶液沸腾，此时温度约210℃左右，Ag、Au的硫代络合物稳定性较差，促使大量银、金矿物沉淀。

第Ⅲ铅锌银矿化阶段 前两个矿化阶段中，由于溶液中SiO2浓度较大，矿物(石英)结晶中心多，加之温度下降较快，故形成粒度较细的糖粒状石英。由于构造脉动性，控矿裂隙多次张开，导致含矿热液的多次充填，此时大量雨水的渗入，含矿溶液变得较稀，SiO2结晶中心少，温度较稳定，故形成含铅、锌、银矿化的粗粒—块状石英，其温度约165～200℃。

第Ⅳ弱矿化阶段 成矿作用的晚期，溶液中的介质水完全由大气降水组成，其中 Ca、Mg浓度逐渐增大，随着温度的进一步降低，氧逸度升高，促进铁白云石的大量沉淀，形成含少量银、金矿化的铁白云石石英脉。

初步总结出如图6的成矿演化模式:在上述整个成矿过程中，由于成矿流体自下向上运移，以及热液沸腾的结果，导致金属矿化的垂直分带即沸腾面以下为铅锌矿化带，沸腾面以上为银金矿化带，沸腾面附近为铅锌银矿化带。同时，因为成矿流体由充填于火山通道的流纹质次火山岩自内向外扩散渗滤，所以又导致金属矿化的中心式分带，即以流纹岩为中心，由内向外，由铅锌矿化为主逐渐变为石英角斑质凝灰岩中的银金矿化为主。

图6 银洞沟银金—铅锌矿成矿演化模式图

矿床形成之后，在海西—印支期，本区受到区域变质变形作用的改造。在流纹质次火山岩中，新生的(白)云母定向排列，使岩石略显片理。银洞岩背斜轴部的石英角斑质凝灰岩中发育面流劈理，而翼部岩层中发育滑劈理。

整个矿床的内生蚀变矿化作用结束后，中新生代矿区长期处于上升剥蚀阶段，部分矿体由于侵蚀作用出露地表，大部分矿体未受到剥蚀而成隐伏矿体。

5 找矿标志

银洞沟银金矿床的找矿标志明显，在矿化露头附近有古采矿老硐，矿脉产于变质石英角斑质凝灰岩中，与祁连山石青洞多金属矿床类似，矿化类型好，围岩具强烈的热液蚀变，以硅化、绢云母化、黄铁矿化为主。

总结该矿床的地质、地球化学、地球物理特征标志，可以为预测矿床提供最重要的依据。

5．1 地质特征标志

5．1．1 特定的变质建造

矿床产于变石英角斑质凝灰岩(火山碎屑岩相)和变流纹斑岩(次火山岩相)建造内，二者在时间演化和空间分布上都具有成因联系。

5．1．2 明显的矿体富集规律

银洞沟矿床位于银洞沟—鲍峡成矿带上，矿化(矿床)成群集中在二个火山机构附近，一是银洞沟—石门沟，二是倪家坪—青龙庙。工业矿体则分段富集于不同标高上，如银洞沟矿床中银金矿床富集于1 200～1 000 m标高，铅锌矿体富集于1 000～800 m标高。

5．1．3 多期矿化叠加，演化复杂

从蓟县纪开始火山喷发沉积形成矿源岩，晋宁运动火山热液促使矿源岩成矿物质初步富集，加里东运动次火山热液带来大量Ag、Au、Pb、Zn成矿元素，形成工业矿体，成矿作用经历了三个主要地质时代(Pt2、Pt3、S)，延续900 Ma。多次矿化叠加和改造，使矿石富集程度增高，矿床规模增大。

5．1．4 矿石元素组分复杂，矿物组合类型繁多

矿床中己发现金属矿物44种，非金属矿物18种，主元素 Ag、Au、Pb、Zn，伴生 Cu、Cd，并有 As、Sb、Hg、Ti、Mo、In、Ca、Bi、Ni、Co 等微量元素。

5．2 地球化学特征标志

矿区地表有 Au、Ag、Pb、Zn、Cu、Mo、As、Sb、Hg、F等10种元素出现异常，其中Ag、Mo、As、Zn异常长 ＞1 200 m，宽80～200 m，找矿意义较好。从整体上看，矿床原生晕具有下列特征:

(1)Ag、As、Pb、Zn、Mo 异常明显，重合性好，呈面型、长轴型分布，长轴近东西向，与矿带走向一致。

(2)异常较弱，位于矿体南侧，面积小，零星分布，说明矿床剥蚀浅，深部有隐伏矿体。Hg、Sb异常狭窄，出现于矿体北侧;F异常较宽，偏于矿体南侧。

(3)矿体被泥质粉砂岩覆盖，厚达50～150 m，而Pb、Zn、Ag、As异常通过后期 F1、F2断层反映出来，在矿带南北侧出现两个峰值。

(4)根据CB格里良的元素分带统计法，提出矿床元素分带序列为Mo-As-Ag-Sb-Cu-Pb-Zn-Cd，即以背斜轴部为中心，矿床指示元素呈环状分布，矿床下部由Pb、Zn、Cu、Sb、Cd 元素组成内带，Ag、Au、As、Hg、Mo、F组成中带，矿床上部则由 Ag、Au、Hg、As、Mo组成内带，Pb、Zn、Cu、Sb 组成中外带，矿床西侧由 Ag、Au、Hg、F组成中外带。

5．3 地球物理特征标志

银洞沟矿床激电异常不仅有较高的视极化率，而且异常与Ag、Pb、Zn原生晕以及硅化、黄铁矿化蚀变带吻合较好，初步判断为矿化带反映。

6 结论与建议

银洞沟银金矿床的内生蚀变矿化作用结束后，中新生代矿区长期处于上升剥蚀阶段，部分矿体因侵蚀作用出露地表，大部分矿体未受到剥蚀而成隐伏矿体，深部找矿潜力可观。

矿床产于变石英角斑质凝灰岩(火山碎屑岩相)和变流纹斑岩(次火山岩相)建造内，二者在时间演化和空间分布上都具有成因联系，研究该特定岩相建造在垂向分布特征是预测找矿的关键。

矿床成矿演化经历了4个阶段，各阶段石英脉或矿脉结构构造、矿物共生组合、矿物交代关系特征明显，在深部勘查工作中应深入研究石英脉(矿脉)的切穿关系。

建议深部勘查分别在1线、2线、6线布设若干钻孔对主要矿体进一步控制，并采用黄铁矿的微量元素比值结合地化异常预测隐伏矿床。黄铁矿中Ag×As×Sb×10/Pb×Zn×Cu比值愈大，原生晕组分愈复杂，隐伏矿的远景愈大，若Ag×As×Sb×10/Pb×Zn×Cu比值＜1，说明矿体剥蚀到根部，若Pb、Zn、Cu异常浓度高，规模大，则深部不可能找到银金矿。

［1］ 李文博，周卫东，陈世昌．湖北银洞沟银矿床地质特征与成因类型［J］．地学前缘，2010，17(1):177-185．

［2］ 岳素伟，翟淯阳，邓小华．湖北竹山县银洞沟矿床成矿流体特征及矿床成因［J］．岩石学报，2013，29(1):27-45．

［3］ 凌文黎，任邦方，段瑞春．南秦岭武当山群、耀岭河群及基性侵入岩群锆石U-Pb同位素年代学及其地质意义［J］．科学通报，2007，52(12):58-59．

［4］ 雷世和，秦正永．武当地区构造性质及构造演化［C］//中国地质学会．中国南方区域地质及成矿规律“四新”成果研讨会论文集，1994．