湖北随县王家台金银钨多金属矿地质特征、矿床成因及找矿方向浅析

周 豹, 朱 金, 刘文文, 汪国虎, 江为民

(湖北省地质调查院,湖北 武汉 430034)

图1 随县王家台金银钨多金属矿区地质略图Fig.1 Geological sketch of Wangjiatai gold-silver-tungsten polymetallic mining area in Suixian1.第四系冲积物;2.陡山沱组一段;3.耀岭河组;4.武当岩群二段;5.变辉长辉绿岩脉;6.煌斑岩脉;7.石英脉;8.碎裂岩;9.局部混合岩化带;10.地质界线;11.平行不整合界线;12.角度不整合界线;13.性质不明断层;14.片理产状;15.矿体及编号。

王家台金银钨矿区地处桐柏山南缘,大地构造位置处于华南板块之南秦岭—大别造山带,武当—随州陆内裂谷。成矿区处东秦岭Au-Ag-Mo-Cu-Pb-Zn-Sb非金属成矿带之随枣地区金银成矿带。区域出露地层主要为新元古代青白口纪武当岩群、南华纪耀岭河组、震旦纪陡山沱组和灯影组,古生代寒武纪杨家堡组,中生代白垩纪公安寨组和新生代第四纪地层等[1]。岩浆岩构造组合主要有板内伸展环境发育的十堰—武当—随州构造岩浆岩段(Nh)双峰式侵入岩组合,板块府冲环境发育的竹山—武当—安陆构造岩浆岩段(S)双峰式侵入岩组合,后造山环境发育的新市—夏店—大河镇构造岩浆岩段(J-K)GIG组合和过碱性—碱性花岗岩组合。主体构造线呈北西向,主体构造格架定型于印支期。矿区处在北部新城—黄陂断裂和南部吴山—太山庙断裂之间,七尖峰杂岩体东缘外接触带,黑龙潭金矿的北西缘。燕山期岩浆活动为区域金银钨等矿床提供了充足的热源、物源,脆—韧性剪切带为成矿热液运移和成矿提供了必要的通道和场所。

1 矿区地质特征

1.1 成矿地质背景

图2 王家台矿区AuAgW异常剖析图Fig.2 Analysis diagram of AuAgW anomaly in Wangjiatai mining area

区内出露地层主要为青白口纪武当岩群二段、南华纪耀岭河组、震旦纪陡山沱组一段和少量的第四纪冲积物(图1)。武当岩群二段主要岩性为白云钠长片岩、白云石英片岩等;耀岭河组主要岩性为绿泥钠长片岩、阳起钠长片岩、黑云绿帘钠长片岩等,局部夹有绿帘石团块。陡山沱组一段主要岩性为银灰色皱纹状含磁铁矿绢云片岩,局部夹白云钠长片岩、浅粒岩、绿泥绢云片岩等。其中武当岩群二段为矿体围岩。矿区褶皱主要为以北西西向宽缓波状褶皱。断裂构造主要有北西—北北西向、北东—北东东向两组。

北西—北北西向的断裂形成较早,是区域黑龙潭—卸甲沟金矿的控矿断裂的北西延伸,位于新城—黄陂断裂和南部吴山—太山庙断裂之间,该断裂在区域上由黑龙潭、汪家湾、狮子口寨、卸甲沟等断层组成。各断层长0.5～5 km不等,一般宽2 m左右,平面上大体呈左行斜列展布。断层总体产状200°～230°∠20°～45°,出露长14 km。其中发育有各种类型的碎裂岩及构造透镜体,并见向南东和北西侧伏的两组滑痕。断裂带旁侧发育有强烈的韧性牵引构造及塑性变形,表明该断裂带早期为韧或者韧—脆性剪切带[2-4]。该断裂带中热液蚀变发育,且蚀变、破碎多次反复,晚期多为石英脉充填,是区内重要的导矿和容矿构造。

北东—北东东向的断裂形成较晚,断层线位于吉祥店下河口村—上王家台村一带,断层总体产状136°～167°∠32°～51°,断层长60～300 m不等,一般宽0.2～1.5 m,断裂带内发育有云英岩化、硅化蚀变岩和含黑钨矿、黄铁矿石英脉等,在断裂带周围变质地层中见到不同程度的牵引褶皱、挤压透镜体及片理化等,断裂带中热液蚀变较发育,主要伴有金银钨铅矿化,是区内重要的容矿构造。

矿区西侧七尖峰杂岩体,主要岩性为斑状黑云二长花岗岩,与陡山沱组一段呈侵入接触,接触带局部见有卫星式斑状花岗岩(如吴山)侵入和矽卡岩化接触变质(如矿区西北一带),区内脉岩发育,主要有变辉长辉绿岩脉、煌斑岩脉和石英脉等,其中石英脉与成矿关系较为紧密[5]。

1.2 成矿地球化学条件

中国地质调查局近期在开展1∶5万天河口幅、厉山镇幅区域地质矿产调查时,通过全区1∶5万水系沉积物测量,在矿区内圈定以Au、Ag、W为主组合异常,组合异常位于黑龙潭—卸甲沟异常带的北西端,异常形态呈北西向串珠状展布。区内金异常主要分布在武当岩群和耀岭河组地层中,异常规模大、浓度高、分带明显。其中Au元素异常有2个浓集中心,最大值50.4×10-9;Ag元素异常浓集中心明显,最大值6.99×10-6;W元素异常浓集中心突出,最大值16.7×10-6。区内Au、Ag、W元素异常套合较好,具有重大找矿潜力(图2)。

2 矿体地质特征

2.1 矿体产出特征

区内已发现并圈定金银钨矿体5个,分银子墩、下河口两个矿段,其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ号矿体位于银子墩矿段、Ⅴ号矿体位于下河口矿段,矿体均赋存于北东、北东东向断裂破碎带中,矿体形态、产状严格受断裂带控制,其中各矿体特征见表1。

表1 王家台金银钨矿区矿体特征一览表Table 1 List of characteristics of the ore body in Wangjiatai gold-silver-tungsten mining area

2.2 矿物组合

矿石金属矿物主要有黑钨矿、黄铁矿,次为黄铜矿、方铅矿等,非金属矿物主要有石英、绢云母、白云母等,氧化矿物常见有褐铁矿、铜绿等。

黑钨矿:结晶程度高,大部分为自形—半自形板状晶体,半金属光泽,长轴一般0.1～5 cm。

黄铁矿:以浸染状、莓粒为主,自形程度较高,以立方体黄铁矿为主,粒度为0.1～0.4 mm,地表多氧化为褐铁矿。

2.3 矿石结构构造

主要结构有交代结构、粒状结构、压碎(碎裂)结构等。主要构造有脉状—网脉状构造、浸染状构造,次为线状—条带状构造、细小团块状构造、角砾状构造等。

2.4 矿石类型

矿石自然类型分石英脉型矿石和蚀变岩型矿石,工业类型为金银钨矿石。

2.5 矿体围岩与夹石特征

矿体与顶、底板围岩接触关系有两种:其一为断层接触,矿体处于控矿断层蚀变带中,与顶、底板岩性均以控矿断裂面为界面,如Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ号矿体;其二为渐变接触,矿体处于控矿断层蚀变带内上部,与顶板岩性以控矿断裂面为界面,与底板岩性二者呈渐变过渡关系,如Ⅲ、Ⅴ号矿体。

银子墩矿段Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ号矿体顶、底板围岩均为白云钠长片岩,Ⅲ号矿体顶板围岩为白云钠长片岩,底板岩性有两种:分别为硅化、褐铁矿化蚀变岩和褐铁矿化白云钠长片岩;下河口矿段Ⅴ号矿体顶板岩性为二云钠长片岩,底板岩性为褐铁矿化碎裂岩。当矿体与围岩呈渐变接触时,矿体圈定以取样化验分析结果为依据。

区内矿体呈似层状、脉状产出,厚度小,矿体中均不含夹石。

2.6 围岩蚀变

围岩蚀变类型主要为硅化、褐铁矿化、绢云母化等,次为黄铁矿化、黄铜矿化等。

3 成因探讨

根据王家台矿区含黑钨矿石英脉的氢氧同位素分析,成矿流体的δ18OH2O值介于5.9‰～7.7‰,δDH2O值介于-75.6‰～-64.5‰,将各样品中的分析数据进行统计(图3),可以看出大部分石英脉的流体H、O同位素均落在岩浆水区域,少部分流体H、O同位素落在岩浆水与变质水重叠部位,反映含黑钨矿石英脉成矿热液流体主要为岩浆水,可能在成矿过程的晚期有少量大气降水加入[6]。

图3 王家台矿区成矿流体δDH2O-δ18OH2O关系图Fig.3 The relationship diagram of the metallogenic fluidδDH2O-δ18OH2O in Wangjiatai mining area

结合区域成矿地质背景分析,南华纪—志留纪阶段,在板内裂谷—大陆裂谷环境形成的双峰式岩浆岩组合,使金银钨等成矿元素得到初步富集,构成了武当岩群、耀岭河组等含矿建造(矿源层)[7]。燕山晚期后造山环境形成的过碱性—碱性花岗岩在侵入过程中,原始岩浆体系分异出高温度、高盐度,富含AuAgW等成矿元素的岩浆热液,沿造山期发育的脆—韧性剪切带运移。随着构造的多期活动,岩浆热液在运移过程中不断萃取含矿建造(矿源层)中的AuAgW等成矿元素,使岩浆热液转变成富含AuAgW等成矿元素的中高温成矿流体。在温度差、压力差的驱动下中高温成矿流体向远离岩体或中—浅层方向运移,随着压力骤然下降使得热液产生减压沸腾,此时大量CO2、CH4等气体挥发分从热液中溢出,进一步加快了流体溶液中的酸性挥发组分进入气相。随着含矿热液中的pH值升高,钨的络合物的稳定性降低,从而导致主成矿期钨矿物的结晶和石英脉型金银钨成矿。当成矿流体温度降至中低温时,伴随着地表水下渗、参与,地表水在下渗过程中可能萃取了变质地层中的AuAg等成矿元素,成矿流体与剪切带内的碎裂岩发生物质成分的交换,在温压条件及pH、Eh值改变的条件下,中低温成矿流体中的AuAg不断富集沉淀直至成矿。综上所述,王家台矿区成因类型属于岩浆热液型。

4 找矿方向浅析

4.1 找矿潜力分析

王家台金银钨多金属矿区出露武当岩群、耀岭河组等变质地层,为区域金银矿主要赋矿地层;矿区西部的七尖峰杂岩体,可以提供丰富的成矿热液及物质来源。根据物探资料分析和在黑龙潭矿区钻孔中所见的中细粒花岗岩样品,表明矿区在深部有隐伏岩体存在的可能性。矿区位于黑龙潭—卸甲沟断裂带北西部,北东东向断裂构造极为发育,为良好的导矿、容矿构造。沿断裂带Au、Ag、W化探异常呈串珠状分布,异常规模大、强度高,并且在东部的异常带中发现有黑龙潭金矿和卸甲沟金矿。区内已经初步圈定了5条品位较高的矿体,证实了区内异常属于矿致异常。综上所述,王家台检查区具有寻找金银钨多金属矿的潜力。

4.2 找矿标志

(1) 岩性标志:烟灰色—灰黑色石英脉、蚀变岩、碎裂岩。

(2) 构造标志:北东—北东东走向断裂较发育的部位。

(3) 化探标志:Au、Ag、W等元素化探异常强度较高或组合异常叠加套合程度较高的部位。

(4) 蚀变标志:主要为硅化、绢云母化、黄铁矿化(褐铁矿化)、黄铜矿化等蚀变,单一出现硅化时,矿化强度较弱;出现硅化、黄铁矿化、黄铜矿化蚀变组合时,矿化强度中等;出现硅化、黄铁矿化(褐铁矿化)、绢云母化等蚀变组合时,矿化强度较高。

4.3 找矿方向分析

1∶5万水系沉积物(或土壤)测量,在环七尖峰杂岩体周围,圈定有数处以AuAgW为主成矿元素的化探组合异常。其中上王家台—汉泥沟—吉祥店一带的AuAgW组合异常,规模大、浓度高、分带明显,异常区内见有北东向、北东东向断裂,沿北东向、北东东向断裂破碎带伴有不同程度的硅化、绢云母化、褐铁矿化等热液蚀变。重砂测量有黑钨矿、白钨矿、黄铁矿、黄铜矿等金属矿物显示,因此,上王家台—汉泥沟—吉祥店一带可作为找矿突破重点地段。工作项目中新发现王家台金银钨多金属矿点,金银钨矿化强度之高,在随枣地区乃至湖北省较为罕见,单矿种高强度矿化的出现绝非偶然,多矿种高强度矿化的出现更值得进一步探索。王家台金银钨多金属矿区可作为下步勘查的重点靶区。

另外,在上王家台北东侧(黑龙潭金矿北侧方向),即汉泥沟、银子墩至朱家塆一带,处于北东—北东东向断裂构造与北西向断裂构造延伸交汇地段,出露地层为武当岩群二段,有金银化探异常分布,推测在此地段寻找金银多金属矿具有重大潜力。