湖南龙王山金矿床控矿因素及找矿方向探讨

卢玉杰

(湖南省有色地质勘查局二一七队，湖南 衡阳 421001)

0 引言

龙王山金矿是湖南省有色地质勘查局217队于20世纪80年代发现的一个中型规模的矿床，矿床地处南岭成矿带中部，邵阳—郴州NW向深断裂带北侧，衡阳断陷盆地南缘[1-2]，行政隶属湖南省常宁市水口山镇管辖。区内自1915年起便开始了地质调查工作，先后发现老鸦巢铅锌金矿、康家湾铅锌金银矿、仙人岩金矿、大园岭金矿等一批大中型矿床，为当地经济发展做出了突出贡献[3]。截至目前，前人对龙王山金矿床做了一定的研究工作，研究内容主要集中于矿床地质特征、矿床成因及找矿标志等方面[4-7]，对控矿因素这一重要特征研究较少且不系统。

本文在充分搜集近些年勘查资料的基础上，结合野外调研成果，总结矿区和矿床地质特征，分析控矿因素，对矿区今后的找矿指明了方向，希望能对矿区下一步生产和找矿工作提供指导，也希望能对今后该区域内寻找同类型的金矿提供借鉴意义。

1 区域地质背景

龙王山金矿位于扬子板块与华夏板块接合带—钦杭(构造)结合带中部，南岭成矿带中段北缘[7-9]；邵阳—郴州转换断层的北部，早古生代株洲—零陵地体缝合线边部，衡阳裂谷南缘的裂肩部位[10-11]，水口山花岗闪长岩体南部接触带上，矿区的北部毗邻著名的水口山铅锌矿(图1)。

图1 区域构造单元划分图Fig.1 Regional and geological map showing tectonic units

区域内主要出露泥盆系—白垩系。泥盆系—晚三叠统为浅海相碳酸盐建造，局部夹含铁、煤滨海相砂、页岩建造。晚三叠统—白垩系以陆源碎屑磨拉石建造为主，显示出陆内裂谷沉积的特征[5，10]。其中二叠系当冲组是本区金矿的主要赋矿和容矿层位，栖霞组是本区铅锌金银矿的主要赋矿层位或容矿层位[7，10]。

区域内岩浆活动比较强烈，有大小岩体(脉)72个，地表总面积4.8km2，主要为燕山中、晚期浅成—超浅成—次火山岩—火山岩的深源(Ⅰ型)岩浆系列[3，10]。按侵入时代、侵位深度、物质组分等划分为花岗闪长岩浅成侵入系列和英安质潜火山岩、火山岩超浅成喷发系列。与前者有关的矿床以铅、锌、铜、硫、伴生银金为主，而与后者有关的矿床则以铅、锌、硫、金、银为主，均属与深源有关的中低温热液矿床[10]。

2 矿区地质特征

2.1 地层

矿区出露地层较为简单，除第四系外，仅出露上二叠统斗岭组下段(P2dl1)、下二叠统当冲组(P1d)和栖霞组(P1q)(图2)。

图2 龙王山矿区地质简图Fig.2 Geological sketch map of Longwangshan mining area

第四系(Q)：总体以残坡积层为主，为黄褐、红褐色砂质黏土，夹大小不一，具次棱角状硅质岩碎块和扁豆状锰结核。

斗岭组下段(P2dl1)：主要为石英砂岩、砂岩，局部夹硅质岩和炭质页岩及褐铁矿结核。

当冲组(P1d)：主要岩性为硅质岩、泥灰岩、泥岩等。其与花岗闪长岩体接触部位往往蚀变、破碎比较强烈，易形成接触破碎带，是龙王山金矿体的主要赋存部位。

栖霞组(P1q)：上部为含炭质条带状灰岩，与岩体接触多变质为大理岩；中部为深灰色含燧石灰岩，近岩体多变质成条带状大理岩；下部主要为灰岩，夹少量燧石结核。

2.2 构造

在印支—燕山早、中期，受中国东部郯庐断裂南延的两条断裂即星子—茶陵断裂带和株洲—衡阳断裂带的活动影响，水口山地区受到以EW向为主的水平挤压应力的作用，且西部挤压应力要大于东部，继而在该区域形成了一系列近SN向或NNE向规模不等的东倒西倾的大小褶皱和断裂(含次级EW向、NE向、NW向断裂)[8]。

与区域构造形迹一致，矿区内构造主要为褶皱和断裂。区内为一倒转背斜，即龙王山—老鸦巢倒转背斜，东部为庙门前倒转向斜，西部为垒底罗倒转向斜。区内主要断裂为F1、F2、F38，其次有F11。

龙王山—老鸦巢倒转背斜：长约4 km，轴向SN，轴面向西、向东倒转，两翼倾角近似，20°～35°，两翼被断层切割，破坏呈“岩块”。背斜轴部被花岗闪长岩体侵入，岩体接触带的北边为老鸦巢铅锌金矿床，南边为龙王山金矿床。

庙门前倒转向斜：长约5 km，轴向近于SN，轴面向西、向东倒转，东翼产状较陡，30°～50°，西翼平缓，20°～50°。在与花岗闪长岩体接触地段，有强烈的角岩化和黄铁矿化。

垒底罗倒转向斜：长约3 km，轴向NNE，轴面向西、向东倒转。核部为斗岭组，东翼被F2断层切割，使龙王山—老鸦巢倒转背斜逆掩其上，北段又被花岗闪长岩体侵蚀，所以残缺不全。

F1断层：位于矿区东部，龙王山—老鸦巢倒转背斜的东翼，走向NNE，往北偏向NNW，倾向西，倾角陡缓不一，北段倾角60°～70°，矿区内倾角20°～30°，该断层为层间走向逆断层。

F2断层：位于矿区西部，龙王山—老鸦巢倒转背斜西翼，矿区内走向NNW，向北转为NNE，倾向东，倾角20°～35°，为逆冲断层。

F1和F2断层次级裂隙发育，尤其在其与岩体的接触处，产生大规模的破碎带，是矿液充填交代的有利场所。

F11断层：位于矿区的南部，走向NNW，倾向NNE，倾角50°～60°，为横向逆冲断层，形成时间较晚，切过F1和F2断层。

F38断层：位于矿区花岗闪长岩体的内部，产状不稳定，走向自南向北由NW逐渐过渡为NNE，倾向由SW逐渐过渡为NW，倾角40°～50°，逆断层，形成时间早于F11和F2。该断层在花岗闪长岩体内部形成一条规模较大的破碎带，与Ⅲ号金矿体的形成具有十分密切的关系。

2.3 岩浆岩

区内岩浆岩为水口山东部4号花岗闪长岩体，侵入于龙王山—老鸦巢倒转背斜中，长1600 m，宽950 m，面积1.8 km2。岩体形态、产状受背斜和F1、F2断裂控制，呈岩盆状或漏斗状超覆产出，倾角南缓北陡，南面为20°，北面为70°。据黑云母K-Ar法测定年龄为143Ma，锆石U-Pb年龄为(158.3±1.2)Ma，属燕山期产物[2，4]。岩石主要为浅灰、暗灰以及灰绿色，风化后呈白色。矿物成分主要为中性斜长石(An32～An49)、钾长石和石英；暗色矿物有黑云母、角闪石；副矿物有磷灰石、磁铁矿、锆英石及榍石。岩石具花岗结构、斑状—似斑状结构。该岩体贫硅、铝过饱和，富铁、钾，略偏碱性。

根据计算，本区花岗闪长岩里特曼指数(组合指数)σ= [w(K2O+Na2O)2] / [w(SiO2-43)] = 1.760，戈里曼指数τ=[w(Al2O3-Na2O)]/w(TiO2) = 20.27，落在A·Rittmann(1973)的logτ与logσ关系图的造山带活动陆缘区内，而且矿田内岩石碱度率在1.17～2.18之间，变化范围小，说明岩浆来源于深部。据黑云母的分析结果，按w(Fe2O3+FeO) /w(Fe2O3+FeO+MgO)比值与w(MgO)关系投图(图3)，岩体落在壳幔混源区内。据湖南地质研究所测得岩体锶同位素87Sr/86Sr比值为0.706，所以本区岩浆源属于上地幔或下地壳的过渡带，属幔壳混源“Ⅰ”型磁铁矿系列。Sr-Nd同位素数据也表明本区花岗闪长岩为华南地壳物质和地幔物质混合作用形成[2]。

图3 黑云母成分与物质来源关系图(据文献[12])Fig.3 The relationship diagram between biotite compositionand material source

3 矿床地质特征

3.1 矿体特征

矿体赋存于花岗闪长岩体接触破碎带中，少数产于断层破碎带中。矿化带长1400 m，共有14个矿体，以Ⅲ、Ⅷ号矿体为主(图4)，占全区工业储量的93%。矿体规模不大，走向长20～490 m，沿倾向延伸20～135 m，厚度为2～19 m。矿体产状受花岗闪长岩体或接触破碎带产状控制，走向NW—EW—NE，倾向SN，倾角陡缓不一，15°～90°，呈蛇形弯曲。矿体形态简单，主要呈似层状、透镜状、楔形状，个别小矿体呈囊状，局部有分支。

图4 龙王山矿区430线地质剖面图Fig.4 Geological profile of prospecting line No.430 in Longwangshan mining area1—上二叠统斗岭组下段 2—下二叠统当冲组 3—下二叠统栖霞组 4—花岗闪长岩体及编号 5—接触破碎角砾岩带6—断层破碎带 7—金矿体及编号 8—地质界线 9—断层及编号 10—施工钻孔及编号

Ⅲ号矿体：分布于416线～432线的小“盆地”中，四周和底部均为花岗闪长岩，埋藏浅，在416线裸露于地表，其他地段也仅有0～6 m厚的表土覆盖。矿体走向长250 m，沿倾向延伸135 m，厚1.0～14.5 m，平均厚8.62 m，占全区储量的52%，是矿区最重要的金矿体。沿走向和倾向厚度稳定，厚度变化系数为0.48。矿体形态简单，为似层状，仅在432线向北西分为两层。矿体产状稳定，走向NNW，倾向SW，倾角15°～35°。矿体金品位较均匀，金的平均品位为4.37×10-6，品位变化系数为0.77。厚度与品位变化关系不密切。

Ⅷ号矿体：分布于420～415线，沿花岗闪长岩接触带断续出露于地表，呈悬崖陡壁，局部有表土覆盖。矿体走向长490 m，沿倾向延伸135 m，厚1.0～12.5 m，平均厚5.80m，占全区储量的41%。沿走向和倾向厚度较稳定，仅404线厚度变小，厚度变化系数为0.54。矿体形态呈似层状，楔形状。矿体产状变化较大，随花岗闪长岩体或接触破碎带产状的变化而变化，走向近EW，上部倾向南，倾角45°～60°，下部倾向北，倾角50°～70°，中部陡立，呈蛇形弯曲。金品位较均匀，金平均品位为4.78×10-6，品位变化系数为0.90。品位与厚度变化有一定的关系，即厚度大，品位高；厚度小，品位低。

3.2 矿石特征

矿石分为原生矿石和氧化矿石。原生矿石为黄铁矿型金矿石，金属矿物以黄铁矿为主，呈致密块状或松散砂状，少量方铅矿、闪锌矿、黄铜矿和自然金；脉石矿物为石英和方解石。氧化矿石是黄铁矿型金矿石经风化淋滤而成，主要为铁帽型金矿石，矿石矿物主要为褐铁矿、石英。

矿石结构为粒状结构、胶状结构、斑状结构、压碎结构、溶蚀结构和微粒变晶结构。矿石构造为块状构造、浸染状构造、角砾状构造、残余角砾状构造和蜂窝状构造。

3.3 围岩蚀变

矿区围岩蚀变强烈，种类繁多，并且互相叠加。岩体自内向外大致可分为绢云母化、绿泥石化-矽卡岩化、角岩化带-硅化、矿化带-大理岩化带。其中硅化、赤铁矿化、绢云母化与成矿关系最为密切。

4 控矿因素分析

4.1 地层与成矿的关系

区域地质资料显示，二叠系当冲组是本区金矿的主要赋矿和容矿层位，矿田中龙王山、老鸦巢、仙人岩等多个金矿床均产于下二叠统当冲组中，表明地层对成矿具有明显的控制作用。

野外调查研究表明，龙王山金矿区上二叠统斗岭组泥质岩、泥质砂岩与岩体接触时围岩蚀变主要为角岩化，矿化为黄铁矿化，局部含金；石英砂岩与岩体接触时围岩蚀变为硅化，矿化为零星的铅锌矿化，不含金；栖霞组灰岩与岩体接触部位发育矽卡岩化、大理岩化，不含金或者含少量金；当冲组硅质岩与岩体接触部位围岩蚀变主要为赤铁矿化、矽卡岩化、角岩化、绢云母化，含金丰富。龙王山金矿床中矿体呈似层状、透镜状、楔形状产于当冲组硅质岩中，表明地层对成矿的控制主要表现为有利的岩性。

综合分析表明，二叠系当冲组硅质岩为龙王山金矿床的形成提供了重要的地质条件，既促进了金元素的活化迁移、沉淀富集，同时又为矿体提供了赋存空间。

4.2 构造与成矿的关系

从水口山矿田金矿床的展布特征来看，金矿床的分布与区域性断裂的展布特征相一致。沿F22断层从南到北依次分布有仙人岩、鹰角岭、大圆岭、康家湾等金矿床，沿断层F17从西到东依次分布有白泥冲、老虎岩、秤砣岭和老鸦巢金矿床，龙王山金矿床位于两断层的叠加部位(图5)。F22和F17两大断裂基本控制着该区所有金矿床的的展布，显示本区金矿床形成与构造关系十分密切。

图5 湖南水口山地区金矿分布图Fig.5 Distribution map of gold deposits inShuikoushan area of Hunan Province1—断层及编号 2—金矿床 3—铅锌金矿床4—铅锌金银矿床 5—花岗闪长岩体及编号

从矿体分布特征来看，F1、F2和F38断裂以及岩体接触带构造是矿区内重要的容矿构造，它们控制着矿区金矿体的产出和分布。F1、F2断裂和岩体接触带构造在岩体侵入边界附近形成大规模断层破碎带，是Ⅷ号矿体的主要容矿部位，矿体的产状以及规模严格受破碎带控制；在岩体接触面产状发生变化部位矿体品位和厚度会有不同程度的富集。F38断裂在岩体内部形成一条近SN向破碎带，是Ⅲ号矿体的容矿部位，矿体产状、形态与破碎带完全一致。

从断层性质来看，F17和F22断层均为推覆断层，两者组成一组平行的滑覆断层带，它们相互贯通、发展，使得燕山中期深部壳幔混源岩浆和矿液流体通过断裂上升，在盖层的双层构造带岩席中有利部位定位，引起该断裂带附近地表铅锌金银矿化和原、次生晕异常以及上述一系列金矿床的形成[10]；所以F17和F22断层构造不仅为矿床的形成提供了有利空间，还为成矿元素的活动迁移提供了能源，使成矿元素在有利地段富集。F1和F38为逆断层，F2为逆冲断层，它们的共同特点是次级裂隙非常发育，形成大规模的断层破碎带，是矿液充填交代的有利场所。

综上表明，区域性断裂F17和F22为控矿构造，控制着该区金矿床空间和位置分布；次级断裂F1，F2和F38形成的破碎带以及岩体接触带构造为容矿构造，为成矿物质的运移和沉淀提供了有利的通道和场所。区内构造运动与成矿作用的关系非常密切。

4.3 岩浆岩与成矿的关系

龙王山金矿床Ⅷ号金矿体围绕花岗闪长岩体南端呈弧形展布，Ⅲ号矿体在花岗闪长岩体内部呈似层状分布；其他矿体呈囊状、透镜状富集于岩体接触带25m以内，金品位由内向外逐渐降低；在岩体的凸凹、超覆等有利于交代部位金矿体有明显的富集。围岩蚀变围绕岩体呈带状分布并具有明显的分带性，远离岩体矿化蚀变强度急剧减弱。在4号花岗闪长岩体南北两端分布着龙王山、老鸦巢、秤砣岭金矿。以上现象表明金矿床的形成与花岗闪长岩体具有十分亲密的关系。

矿区硫同位素测定结果显示，δ32S/δ34S为21.994～22.252，平均值为22.177，δ34S为-1.5‰～+10.298‰，平均值为+2.00‰，整体呈现塔式分布的特征，大部分样品都在零点标准线附近，正负不超过5‰，接近陨石硫，说明矿田内硫绝大部分源于岩浆，少数源于地层[4]。矿区矿石206Pb/204Pb比值为18.493，207Pb/204Pb比值为15.782，208Pb/204Pb比值为38.745，斯塔西模式年龄计算为140Ma，与花岗闪长岩体成岩期相当[5]。矿区矿石中石英和方解石中的包裹体呈无色，形态不规则，有负晶形，长条状、纺锤状、不规则状。矿区为液体包裹体，气液比小于3%～25%，个别达50%，显示出岩浆热液的特征[4]。

以上结果表明：矿区成矿物质大部分来源于岩体，少部分来源于地层，这与上述地层与成矿关系的分析结果也相一致。龙王山金矿床的形成与4号花岗闪长岩体具有十分密切的时空关系，为成矿提供必需的物质和能量来源。

综上，龙王山金矿床受地层、构造、岩浆岩三者共同控制，下二叠统当冲组为成矿提供了容矿空间，断层及岩体接触构造为成矿物质的运移和沉淀提供了通道和有利场所，花岗闪长岩浆为成矿提供了必须的物质和能量来源。

5 找矿方向探讨

龙王山金矿床受地层、构造、岩浆岩三者共同控制，相似的地质条件可能产出相似的矿床类型，因此今后龙王山金矿床找矿工作的重点应围绕花岗闪长岩体寻找具有类似地层和构造地段进行。今后找矿应注意以下4个方面：

1)F38断层北部和岩体内部。最新勘查资料表明，F38断层具有向北延伸的趋势，并且岩体内部具有多条近SN向与F38近于平行且性质类似断层，所以Ⅲ号金矿体极有可能沿断层北延并且在岩体内部极有可能存在同类型的金矿体，所以今后找矿应在F38北侧以及岩体内部寻找Ⅲ号矿体类型金矿体。

2)花岗闪长岩体超覆部位。以往勘查资料表明，在花岗闪长岩体的西部，Ⅷ号金矿体沿花岗闪长岩体侵入接触带向下连续延伸至岩体底部，所以岩体超覆部位，特别与当冲组地层接触部位，是该区今后寻找金矿体的有利部位。

3)F2断层北部。F2断层在花岗闪长岩体西部440线以北具有向北延伸趋势，所以F2断层北部也是寻找金矿体的有利部位。

4)矿区西北角花岗闪长岩体与当冲组接触部位。在龙王山金矿区的西北角广泛出露下二叠统当冲组，并且构造发育，形成大面积的黑土夹角砾岩，根据矿体与地层、构造和岩浆岩的关系，具有较好的成矿地质条件，该区具有很大的找矿潜力。

6 结论

1)龙王山矿区花岗闪长岩贫硅，铝过饱和，富铁、钾，略偏碱性，属于上地幔或下地壳的过渡带，属幔壳混源“Ⅰ”型磁铁矿系列。

2)龙王山金矿床是由14个矿体组成，矿体主要呈似层状、透镜状、楔形状，个别小矿体呈囊状，其中Ⅲ、Ⅷ号矿体是矿区的主矿体。

3)龙王山金矿床受地层、构造、岩浆岩三者共同控制，下二叠统当冲组为成矿提供了容矿空间，断层及岩体接触构造为成矿物质的运移和沉淀提供了通道和有利场所，花岗闪长岩浆为成矿提供了必须的物质和能量来源。

4)F2、F38断层北延部位、花岗闪长岩体内部断层发育部位以及矿区西北角花岗闪长岩体与当冲组接触部位是今后主要的找矿方向。