安徽省东至县牛头高家金矿矿床地质特征、成因及找矿潜力分析

钱祥 聂张星 杨金龙 胥飞

摘要：牛头高家金矿位于安徽省东至县，是安徽省首次发现的具一定规模的红土型金矿。本文通过对矿床地质特征总结，并结合前人研究成果，对矿床成因和找矿潜力进行分析，认为该金矿床的形成分为5个阶段，牛头高家金矿的成因为由原生金矿石或金矿化岩石在特定的气候、地貌、地形条件下，经风化残积形成的红土型金矿床，其深部原生矿为低温热液型一叠改型金矿。区内及邻区具有进一步寻找矽卡岩型、中低温热液型一叠改型、风化残积型，斑岩型、类卡林型金多金属矿的潜力。

关键词：牛头高家金矿：红土型金矿：矿床成因;找矿潜力

1.区域及矿区地质特征

牛头高家金矿床位于安徽省东至县内，大地构造位置属江南过渡带中南部（图1），西邻花山锑金矿床（中型），是近年沿高坦断裂带附近发现的一系列金多金属矿床之一。矿区有多个金矿段、矿点，已发现的矿种以金为主，并见有钨、钼、铜、铅锌、锑等矿化。以往通过对牛头高家矿区及邻区控矿构造（聂张星等，2015）、岩浆岩岩石学（沈欢喜等，2016）、稳定同位素地球化学（石磊等，2016）、区域金矿类型及找矿方向（聂张星等，2013）、成岩成矿年代学（聂张星等，2016a，聂张星等，2017）等方面的研究，认为本区及邻区成矿地质条件有利，成矿受地层层位、地质构造及燕山期岩浆活动多因素控制，具较大金一多金属找矿潜力。

本区位于扬子陆块北缘，两个造山带的间夹部位，大体以高坦断裂为界划为下扬子前陆带和江南隆起带，其中江南隆起带北部的江南断裂与高坦断裂之间，为长江中下游成矿带的南外带，称为“江南过渡带”（常印佛等，1991）。江南过渡带以晚元古代一早古生代沉积为主，前南华纪沉积一套碎屑岩建造构成了隆起带的褶皱基底;金矿主要赋矿层位为青白口系邓家组、南华系休宁组和南沱组、震旦系蓝田组、寒武系黄柏岭组、奥陶系东至组等。本区褶皱及断裂构造发育，褶皱构造以印支期为主，高坦断裂北西侧为贵池复向斜，南东为七都复背斜，经多期次地质构造运动，近NW高坦断裂、NEE向江南断裂、NNE向东至断裂和殷汇一葛公断裂等区域性、基底断裂于本区形成菱形网状断裂构造格架;燕山期岩浆活动强烈，大一中一小型中酸性岩体均有出露，已发现的矿床（点）主要沿北东向构造带展布，于区域性断裂构造结点聚集（图1）。

1.燕山期侵入岩;2.褶皱;3.区域性和基底断裂;4.一般性断裂;5.矿床（点）、矿化点;6牛头高家矿区位置。

①贵池复向斜;②七都复背斜之三岗尖杨美桥背斜;③高坦断裂;④东至断裂;⑤殷汇葛公断裂;⑥花山一石台断裂;⑦江南断裂。

区内出露的地层主要为奥陶系红花园组、东至组、志留系高家边组、第四系更新统（未分）和全新统（图2），区内志留系与奥陶系之间为断层接触，故缺失多个层位，如奥陶系宝塔组，汤头组、五峰组。褶皱及断裂构造发育，其中断裂主要包括北北东向、北东向及近东西向断层，其中近东西向断层形成早，O/S断層界面形态复杂，断层局部形成“构造窗”和“构造岩块”，为区内重要的控岩控矿构造;北东向断层形成较早，同为区内重要的控岩控矿构造;北北东向断层形成较晚，多为左行走滑断层，属东至断裂次级构造。区内燕山期岩浆活动强烈，主要表现为多期次中、浅成岩体侵入，包括各类岩株、岩枝及岩脉，深部可能存在隐伏岩基，岩性包括花岗斑岩、花岗闪长岩、花岗闪长斑岩、闪长玢岩及英安玢岩等。

1.第四系芜湖组冲积层;2第四系芜湖组坡冲积层;3第四系更新统残积层;4.高家边组上段;5.高家边组中段;6.高家边组下段;7.东至组;8.红花园组;9.花岗闪长斑岩;10花岗闪长斑岩脉;11.花岗斑岩脉;12.硅化岩岩块;13.性质不明断层及编号;14.平移断层及编号;15.逆冲推覆断层及编号;16.实/推测地质界限;17.硅化;18.褐铁矿化;19大理岩化;20.勘探线及编号;21.矿区范围。

2.矿体地质特征

牛头高家金矿矿体赋存标高-42.75m～+124.13m，似层状、透镜状分布于浅表残积层及全、强风化层内（图3）。共圈定金矿体4个，其中氧化矿体3个，原生矿体1个。主矿体为NAul号矿体，主体赋存于浅表残积层及氧化带中，属氧化型金矿体，深部见原生金矿体，矿体呈似层状，透镜状，局部有分枝、复合的现象，总体走向NW，矿体长度830m，宽160m—320m，铅直厚度Im—3 1.23m，金品位一般为0.53g/t～2.93g/t，最高品位3.41g/t，矿体平均品位：Aul.45g/t。

NAull号矿体（低品位矿）：赋存于氧化带上部，为氧化矿体，呈透镜状，产状接近水平。由NOO线ZK02钻孔控制，长约137.Om，宽约160m，产状接近水平，赋存标高+96.78m—+98.78m，铅垂厚度2m、真厚度2m，金品位0.58g/t—0.87g/t，矿体平均品位：Au0.73g/t。

NAulll号矿体（工业矿）：赋存于强风化层底部，为氧化矿体，呈透镜状，产状接近水平。由00线ZK02孔控制，长约134.Om，宽约160m，产状接近水平，赋存标高+22.76m～+28.76m，铅垂厚度6m，平均厚度6m，金品位0.57g/t—2.24g/t，矿体平均品位：Aul.37g/t。

1.芜湖组坡冲积层;2更新统残积层;3.高家边组下段;4.红花园组;5.花岗闪长斑岩;6.闪长玢岩;7.硅化破碎带;8.残坡积层;9.瘤状灰岩;10.粘土;11.泥质粉砂岩;12.花岗闪长斑岩;13.硅化岩夹粘土;14.硅化;15.褐铁矿化;16.性质不明断层;17.实/推测地质界限硅化;18.氧化界面;19.钻孔编号;20.氧化金矿体;21.原生金矿体。

NAuIV号矿体（低品位矿）：赋存于氧化界面以下红花园组黄铁矿化大理岩中，为原生矿体，呈透镜状，产状接近水平。由NOO线ZK02孔控制，长约137.Om，宽约160m，矿体赋存标高-5.47m—-3.47m，产状接近水平，铅垂厚度2m，平均厚度2m，金品位1.22g/t—1.49g/t，矿体平均品位：Aul.36g/t。

NAul、NAull、NAulll号矿体顶、底板围岩主要为粘土夹强风化硅化岩（角砾岩），局部为花岗闪长斑岩岩体、白云石大理岩，矿体与顶板围岩差异不明显，为逐渐过渡关系。其中NAul号矿体原生矿顶、底板围岩为硅化角砾岩，蚀变较强，主要为黄铁矿化，与矿体呈渐变关系;ZKN0303孔底板为溶洞。NAuIV号矿体顶、底板围岩为大理岩化灰岩，以是否含细脉状烟灰色黄铁矿为界，与矿体界线较模糊。

矿石工业类型主要是氧化型金矿石，矿石自然类型主要为粘土夹强风化硅化岩型金矿石、粘土型金矿石、褐铁矿化硅化岩型金矿石、褐铁矿化角砾岩型金矿石、褐铁矿化泥质粉砂岩型金矿石，属“红土型”金矿床。矿石化学成分简单，主要为金，伴生少量银。本矿床累计提交333类金属量2015.60kg，矿石量1400150.21t，矿床平均品位1.44g/t，矿床规模为小型。

3.矿床成因

根据前人研究及矿床地质特征分析，牛头高家金矿床的形成大致可分为五个阶段：

（1）成岩过程金矿源层及硅钙面形成：矿区位于江南过渡带西段，据前人研究成果，奥陶系中上统泥质瘤状灰岩中金的平均含量为9.2×10-9，其中泥岩夹层金含量高达几十×10-9，金以胶体状质点被泥质吸附，这些金的初始富集层，为金矿化提供了物质基础;同时，晚奥陶世末、早志留世起，本区由缓坡、台凹相碳酸盐岩沉积转为滞流盆地相含炭硅质泥岩、盆地相细碎屑岩沉积，并形成有利于成矿的硅钙面。

（2）逆冲推覆构造形成阶段金的初始富集：印支期末至燕山早期，在强烈的近南北向挤压背景下，本区于奥陶/志留系界面形成逆冲推覆断层，形成韧性一脆韧性构造破碎带，同时形成早期硅化、黄铁矿化、绢云母化等蚀变，伴有早期金矿化，ZK02孔含金蚀变志留系泥质粉砂岩构造透镜体内的绢云母39Ar/40Ar坪年龄156.9±1.6Ma，等时线年龄152±28Ma，反映本阶段矿化蚀变时代。

（3）燕山早期岩浆活动在本矿区附近形成矽卡岩型钨钼多金属矿化，外围见铜金多金属矿化，矿区内见燕山早期侵入的花岗闪长斑岩枝、岩脉，ZK02孔蚀变花岗闪长斑岩锆石206Pb/208U加权平均年龄为143.8±3Ma。区内虽未形成多金属矿床，但可促使金等成矿物质进一步富集。

（4）其后，本区由挤压转为伸展，奥陶/志留系界面间断裂也由逆冲推覆转为拆离滑覆，形成张性构造角砾岩，伴随区域上岩浆活动持续，区内形成较大范围低温热液叠加蚀变，形成绢云母化、黄铁矿化，伴有晚期细脉状硅化、碳酸盐化、毒砂化，金于构造破碎带内最终富集形成原生金矿体，早期侵入的花岗闪长斑岩岩脉也具不同程度金矿化。上述过程中，Fl、F4断层提供重要热液活动通道和赋矿空间;奥陶/志留系间的硅钙面有利于水岩反应的矿质沉淀;石英流体包裹体研究表明成矿期流体包裹体均一温度变化范围为130℃—200℃，平均值为164.7℃，具有阶段性（一阶段约190℃—200℃、二阶段150℃～180℃、三阶段130 0C—140 0C）和低温叠加成矿特征;流体盐度介于0.35wt%—4.03wt%Na-Cleqv，平均值为2.3 lwt%NaCleqv，成矿流体主要来源于变质热液或大气降水热液;利用包裹体数据处理Flincor程序计算出各阶段流体包裹体捕获压力，表明牛头高家成矿深度变化范围0.33km～0.60km，平均值0.47km，属浅成热液成矿;硫铅同位素研究表明，成矿物质主要来自围岩，部分来自岩浆热液，区内岩浆活动除了本身携带了部分成矿元素外，还对先期形成的矿源层、含矿岩系、甚至矿床（化）中的成矿元素起着改造与转移的作用;氢氧同位素研究表明，成矿流体均表现出岩浆和天水混合热液来源特征。

（5）新生代以来，本区地壳处较稳定的上升期，含金构造破碎带及金矿体经长期缓慢剥蚀出露地表，矿化地段呈低缓丘岗和缓坡，为有利于风化壳形成和保留的地貌条件，在大气降水和地球水的长期作用下，经氧化淋滤和次生富集，围岩形成含原岩碎块的残积粘土，其中碳酸盐岩形成红土，金矿化硅化构造破碎带中硅质进一步富集形成硅化残块，碎屑岩及花岗闪长斑岩形成亚砂土、亚粘土，金进一步富集形成红土型金矿。

综上所述，牛头高家金矿的成因为由原生金矿石或金矿化岩石在特定的气候、地貌、地形条件下，经风化残积形成的红土型金矿床。深部原生矿为低温热液型一叠改型金矿。

4.找矿潜力分析

区域上，本区属下扬子成矿省，跨长江中下游成矿带沿江成矿亚带和江南隆起東段成矿带彭山一九华成矿亚带，其成岩成矿作用与长江中下游成矿带铜陵矿集区及安庆一贵池矿集区有一定差异，且各区略有不同，聂张星等（ 2016a）曾总结其区域成矿规律为多源复生、内生为主，多类型共生、成系列组合，多矿种组成、有规律配套，多阶段成矿、燕山期为主，由凹陷带向江南古陆成渐次过渡关系，沿高坦断裂带两（多）阶段热液叠加复合成矿具一定特色。

区内及邻区近年找矿进展较大，花山锑金矿规模达中型，查册桥矿区发现有牛头高家金矿、程檀低温热液型一叠改型金矿及铜、铅锌矿，铜锣尖发现热液型金硫矿，显示本区及邻区具较大找矿潜力，是有望进一步实现找矿突破的成矿区，找矿的重点一是已发现矿体的深部和外围，二是主要矿床、点间，主攻矿种为金，次为铜钨多金属、硫铁等，主攻矿床类型为矽卡岩型、中低温热液型、风化残积型，斑岩型、类卡林型也具一定找矿潜力。

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