图9 湘东北万古金矿床深部验证剖面图(注:详见正文)
江南造山带(湖南段)金矿成矿规律与资源潜力
黄建中1;孙骥2;周超2;陆文2;肖荣2;郭爱民2;黄革非2;谭仕敏2,3;隗含涛4
1 湖南省地质院
2 湖南省地质调查院
3 中南大学地球科学与信息物理学院
4 中国地质科学院矿产资源研究所,自然资源部成矿作用与资源评价重点实验室
第一作者:黄建中,教授级高工,主要从事区域地质调查及矿床学研究。
导读:
湖南平江县万古矿区找矿取得重大突破消息传遍各地,引发业内人士和广大民众对湖南全省其他地区以及江南造山带金矿资源潜力的高度关注!
早在2020年,根据在“金腰带”范围内平江县万古矿区实施的 2000 m深钻工程,预测深部资源潜力巨大。深钻工程在1900 m发现厚度达3.75 m的金矿层(如上图),平均品位4.35 g/t,验证了垂向分带成矿模式,当时预测该矿区2000m以浅远景资源量 800 t。
“江南造山带”在湖南境内金矿资源量极为丰富,已发现大型-超大型金矿床9个,中型矿床20个,小型矿床29个;累计探明金资源储量达600 t,占湖南 90%以上的金资源量,且成带状由西向东呈反“S”型分布,誉为湖南的“金腰带”(图0-1)。
图0-1 湖南省“金腰带”示意图(注: 2000 m深钻位于图中大万金矿集区平江县万古矿区内)
本文运用最新的成矿理论总结 “金腰带”金矿成矿规律,并估算其深部成矿潜力。
扬子地块—华夏地块经历武陵期—雪峰期增生造山-碰撞造山形成江南造山带,构成统一的华南板块,进入板内演化阶段。
文中从构造-岩浆作用-沉积建造角度,结合地质年代学、古地磁、岩相古地理分析研究认为,陆内作用加里东运动和印支运动,“金腰带”发现了同期两次主要的金矿成矿事件,形成的金矿床分区成带产出,构成一条复合型造山型金矿带。
本文通过对区域成矿背景、金矿成矿理论,金矿床(体)地质特征,结合同位素地球化学、地质找矿成果及深部验证情况等多方面研究表明该成矿带深部找矿潜力巨大,2000 m以浅金远景资源量有望达到3000 t。
0 引言
“江南造山带”呈弧形横跨桂北、黔东、湘西、湘北、赣北、皖南以及浙北等广大区域(长达1500 km,宽约 200 km),将华南板块一分为二,其北西侧为扬子地块,南东侧属华夏地块,属扬子—华夏地块所夹持的线状构造隆起带。其由西至东依次为西段雪峰—武陵古隆起、中段幕阜—九岭古隆起和东段怀玉古隆起(黄汲清,1960),构成华南“一带两块”基本的构造格局(图 1a),江南造山带在湖南境内绵延近500 km。
图1 江南造山带简图(a)(改自毛景文等,1997)与湖南段金矿地质图(b)
F1—慈利—保靖断裂;F2—凤凰—古丈断裂;F3—辰溪—怀化断裂;F4—靖州—溆浦断裂;F5—通道—江口断裂;F6—城步—新化断裂;F7—新宁—灰汤断裂;F8—零陵—连云山断裂;F9—郴州—临武断裂;F10—湘潭—宜丰断裂;F11—常德—安仁断裂;F12—邵阳—郴州断裂;F13—新宁—蓝山断裂;F14—川口—双牌断裂;CBF—慈利—保靖断裂;JSF—江绍断裂;CLF—郴州临武断裂。
中小型-大型金矿床(富金多金属矿)由西向东呈反“S”型分布(图1a),如银马洞、淘金冲、漠滨、铲子坪、沃溪、大万、黄金洞、雁林寺、七宝山、金山、铜厂等,其中沃溪、大万、黄金洞以及金山四个金矿为超大型金矿。江南造山带湖南境内已发现大型(含超大型)金矿床9个,中型矿床20个,小型矿床29个;累计探明金资源储量达600 t,且多数矿床勘查深度不足500 m。这些金矿床主要分布于慈利—保靖断裂(F1),城步—新化断裂(F6)、常德—安仁断裂以及双牌—川口断裂所形成的弧形带内。由于江南造山带湖南段分布的金矿资源量极为丰富,集聚了湖南 90%以上的金矿,且成带状分布,誉为湖南的“金腰带”。本文旨在运用最新的成矿理论审视“金腰带”金矿成矿规律,并探讨深部成矿潜力,以期对湖南“金腰带”深部找矿有所裨益。
1 造山带演化
前人对江南造山带以沉积建造构造分析、岩浆作用研究、沉积作用相分析及变质变形为基础,系统开展了岩石学、岩石地球化学、同位素地质年代学、沉积岩碎屑锆石谱系分析、岩相古地理学、古地磁学等综合性研究。对于江南造山带前寒武纪构造演化提出了不同构造演化模式,如地幔柱模式、板块-裂谷模式以及俯冲造山模式。其争论焦点主要在于:①840—800 Ma岩浆作用的构造环境;②岛弧岩浆作用的时间与盆地性质。加里东期以来为板内构造环境基本为诸多学者所认同。
1.1 前寒武纪构造演化与两次金补给事件
新元古代初期的俯冲-碰撞造山、拼贴导致了古大洋的完全消亡,扬子与华夏在~820 Ma拼合为“华南统一板块”(张国伟等,2013),形成了以冷家溪群为代表的弧后盆地沉积-火山岩及同期岩浆活动。冷家溪群碎屑岩岩石地球化学特征表明其物源来自于岛弧区,沉积环境属弧后盆地;碎屑锆石中存在一个860 Ma年龄谱峰,及碎屑锆石 εHf(t)为正值的锆石比例占55.6%~84.6%,碎屑锆石(860~820 Ma)<0.95 Ga的比例达到 70.13%,代表了新元古代江绍—萍乡蛇绿岩带东南侧未知古大洋的俯冲碰撞增生阶段的岛弧岩浆作用;在江南造山带广泛发育820~760 Ma的花岗岩及少量基性岩作用代表了华夏西北缘岩浆弧与扬子地块东南缘发生弧-陆碰撞,弧后盆地关闭。该时期形成的冷家溪群及同期地层金含量达 1.09×10–9~52.30×10–9,地层金含量平均值 3.62×10–9 (N=542),为大陆上地壳丰度值1.80×10–9的两倍(图 2)。
图2 江南造山带主要赋矿地层金含量统计直方图
位于武陵运动界面之上的板溪群属造山带伸展阶段的裂谷系沉积;大致位于弧-陆碰撞带以北。板溪群为一套侧向延伸不连续、地层厚度和沉积相变化大的“楔状地层”,属大陆裂谷环境下的次深水-深水盆地相沉积。碎屑锆石年龄谱系显示其沉积的古地理位置更加临近扬子地块;华夏地块西北缘新元古代弧-陆碰撞带提供了大量碎屑物质,碎屑锆石年龄在存在一个显著的峰值。该时期形成的板溪群金含量达 1.74×10–9~9.57×10–9,地层金含量平均值3.83×10–9 (N=259),约 为 大 陆 上 地 壳 丰 度 值1.80×10–9的两倍(图 2)。
湘东南新元古界大江边组顶部泥质岩获得(734±4) Ma的碎屑锆石谐和年龄(伍皓等,2013);湘中长安组碎屑锆石U-Pb最小年龄720.2 Ma(杜秋定等,2013),表明南华系以湘—黔—桂为沉积中心的陆内裂谷沉积阶段(王剑等,2013)启动时间不早于720 Ma。该时期形成的南华系长安组金含量达5.02×10–9~8.00×10–9,地层金含量平均值 5.74×10–9 (N=256),约为大陆上地壳丰度值 1.80×10–9的 3 倍(图 2)。
前寒武纪,江南造山带俯冲、碰撞增生作用,以及新元古代晚期的两次裂谷作用,间歇式岩浆侵入-火山活动,同期所形成的冷家溪群、板溪群以及南华系富含凝灰质物质,形成了金的初始富集,是区域上两次重要的金补给事件。
1.2 原特提斯洋闭合消亡与加里东期陆内造山
前加里东运动,华南地区完成了洋-陆转换,进入板内活动阶段。依据江南造山带及两侧早古生代沉积相及盆地中心向西北迁移的特征,总结扬子地块东南部奥陶纪—志留纪沉凝灰岩(斑脱岩)、华夏地块同期玄武岩-安山岩-英安岩等火山熔岩-碎屑岩、早古生代侵入岩及变质岩的时空演变规律,结合近年来华南板块重建的结果,基本确认触发江南造山带加里东期陆内造山作用动力缘自 Gondwanaland北缘原特提斯洋俯冲消减(460~445 Ma)、碰撞作用(460~435 Ma);古地理位置为今华南南部靠近澳大利亚西北侧,应力总体由北而南、自东而西向西北部扩展。原特提斯洋俯冲、碰撞作用为加里东期陆内造山作用的动力。
中志留世末,加里东运动席卷全省,在湘南、湘中表现为强烈的造山性质,前泥盆系地层发生紧闭性褶皱和断裂活动。加里东运动结束了湘南从晚元古代至早古生代一直处于活动性强、沉降幅度大,以杂陆屑复理石建造为主的陆缘海沉积历史,以及同一地史时期湘中浅海盆地或陆坡类复理石建造、复陆屑式建造为主的历史,而湘西北仍维持先期地壳相对稳定的特征。强烈的中、酸性岩浆侵入活动所形成的岩体以面状展布于雪峰山以东的华南地区。华南爵山沟组(Є-Oj)、跳马涧组(D2t)碎屑锆石谱系表明,自新元古代成冰纪至中泥盆世(750~380 Ma),华南并未发生岩石圈的裂解;跳马涧组(D2t)及同年代岩石地层中存在早古生代晚期碎屑锆石,表明志留纪末—泥盆纪早期华南地区快速造山隆升剥蚀是区域性的地质作用。
1.3 古特提斯洋闭合消亡与印支期伸展作用
勉—略洋盆在三叠纪(242~221 Ma)已完全闭合,北部华北板块与扬子地块发生陆-陆碰撞。冈瓦纳古陆与劳亚古陆之间的洋盆在晚三叠世末—早侏罗世初闭合;冈瓦纳古陆的前缘与劳亚古陆的前缘发生碰撞,南部华南板块先后向北、向西推挤。由于华南地区先后受北部秦岭—大别造山带(早三叠世形成)与西南部印支地块北缘结合带(晚三叠世形成)非同时性、非正向碰撞。在江南造山带不同区段显示的构造线方位,是华南发生逆时针旋转、中生代以来的构造叠加效应。印支—早燕山期以来的构造运动,造成广大地区强烈褶皱隆起成陆,并伴随大规模岩浆活动与成矿作用。
区域重要构造运动面特征表明,江南造山带历经多期多阶段多机制造山作用,奠定了造山带复杂的地质作用过程,形成湖南“金腰带”现今盆岭相间的基本构造格局。加里东运动以来,该构造带历经碰撞造山作用和陆内造山作用形成了以层滑构造为主要特征的弧形山脉带,具有多期次、多层次的特点。区内多期次构造-岩浆活动导致了湖南“金腰带”独特的成矿特征,表现为:①区内多期次成矿作用(加里东期、印支期和燕山期)并存,不同期次金矿床分区成带产出;②以(构造)热液成矿作用为主(如淘金冲金矿、万古金矿、黄金洞金矿和井冲铜铅锌多金属矿),岩浆成矿作用为辅(如七宝山金铜铅锌多金属矿),多种成矿作用并存;③矿床类型有剪切带型、石英脉型和蚀变岩型以及微细浸染型,矿床类型复杂多变;④内生矿种以金为主(图1b)。
2 湖南“金腰带”地质
江南造山带湖南段作为扬子地块—华夏地块碰撞地质记录的关键区段。湖南段是受慈利—保靖断裂(F1),城步—新化断裂(F6)、茶陵—郴州—临武断裂(F9),以及常德—安仁断裂所挟持的盆岭相间的弧形构造隆起带;不同区段构造线不一(图1b)。次级构造单元以复式背斜(向斜)叠加褶皱、复合断裂构造或(和)环形构造为特征。在前加里东期构造演化的基础上,湖南地区受华南板块印支期周缘华北板块、印支板块以及西太平洋板块的共同作用,区域性构造线在不同区段走向不同。
地层发育较齐全,由老至新有新元古代冷家溪群、板溪群,南华系、震旦系、寒武系—志留系、泥盆系—中三叠统、上三叠统—中侏罗统、白垩系—古近系等(图 1b)。其中,造山带内强变形、富含火山沉积物的冷家溪群、板溪群以及南华系分布最为广泛(图1b)。
加里东运动导致的不整合在不同区段表现不一。慈利—保靖断裂(F1)以北地区,泥盆系与志留系地层为平行不整合;慈利—保靖断裂(F1)与靖州—溆浦断裂(F4)之间的地区,泥盆系与志留系为低角度不整合;靖州—溆浦断裂(F4)以南地区泥盆系与志留系形成高角度不整合。印支运动引起的不整合分布也有类似变化特征。常德—安仁断裂以西的湘中南、西南地区,中泥盆统直接覆盖于志留系之上;常德—安仁断裂以东的湘东北地区中泥盆统下伏地层为冷家溪群、板溪群。郴州—临武断裂(F9)以西,安化—溆浦—黔阳—洪江—靖州—从江(溆浦—靖州断裂(F4))以东地区为印支期高角度不整合;安化—溆浦—黔阳—洪江—靖州—从江(溆浦—靖州断裂(F4))以西,鹤峰—来凤—三都断裂以东为低角度不整合。
造山带内岩浆岩以中性-酸性侵入岩为主,分布于造山带南缘,以加里东期、印支期为主,燕山期次之。其中,加里东期花岗岩以S型花岗岩为主,少量 I型花岗岩,主要为中深成相的细粒、中粗粒结构、似斑状结构花岗闪长岩、二长花岗岩以及二云母花岗岩。加里东期花岗岩主要形成于379~468 Ma之间,集中于 423~443 Ma,其成岩峰值为 439 Ma;Hf同位素模式年龄表明花岗岩源自古、中元古代古老地壳物质再造(隗含涛等,2020)。印支期岩体成岩年龄在195~260 Ma之间,230~250 Ma和230~218 Ma之间为印支期两个成岩峰期。印支早期(250—230 Ma)花岗岩形成于板块碰撞引起的地壳挤压、加厚作用背景。印支晚期(<230 Ma)的花岗岩形成于碰撞后的陆内伸展背景,且湖南地区以印支晚期为主,岩浆岩的展布受到区域性深大断裂控制(溆浦江口—城步断裂、常德—安仁断裂)。以S型花岗岩为特征,少量I型、A型花岗岩,伴有少量火山岩;岩性为中细粒黑云母花岗闪长岩、二长花岗岩。Hf同位素模式年龄表明花岗岩源自中元古代古老地壳物质再造和新元古代物质(23.32%)。燕山期花岗岩以S型为主,伴有I型、A型花岗岩,并有一定面积的火山岩,形成于 180~66 Ma之间,存在早燕山期(180~142 Ma)和晚燕山期(<140 Ma)两个成岩峰期,侵入岩以中深成相为主;火山活动在燕山晚期明显增强。岩浆岩主要分布于高角度不整合地区。
3 金矿床类型
产于江南造山带前寒武系浅变质岩系中金矿床,与产于绿岩带内的典型变质热液型金矿床有较大区别,而矿体产出形态、赋矿围岩及矿床地球化学特征又有别于邻区微细浸染型金矿床,将其命名为“江南型金矿”(刘英俊等,1993;胡受奚等,1998)。
随着对“造山型金矿”成矿作用研究的不断深入,“造山型金矿”在俯冲增生带、活动大陆边缘、弧后盆地以及克拉通边缘造山带等不同构造环境内都有发现。
众多学者运用最新的成矿理论重新审视江南造山带所分布的金矿床,认为这些金矿的许多属性类似于造山型金矿:①金矿产出的构造环境为板内造山带;②金矿成矿年代略滞后于造山作用峰期变质阶段(或近于同时);③构造控矿特征明显;④赋矿围岩强变形、低变质特征;⑤矿石贫硫化物;⑥流体以富 CO2-CH4-N2-H2S中低盐度为特征。江南造山带金矿床的这些属性,可以同国内外其它地区的造山型金矿特征类比。“江南造山带”是一条历经加里东期—印支期构造叠加形成的复合型“造山型金矿带”。
全省金矿床从矿床形成的构造背景、成矿作用和赋矿围岩等方面来看主要可以划分为岩浆热液型、造山型、沉积型,以及微细浸染型等4类(表1),其中江南造山带以造山型金矿最为重要,资源储量占比 72.47%;其次为岩浆热液型,资源储量占比23.4%(表1)。由于燕山期主要类似七宝山、仙人岩、鸭公塘—龙王山、宝山、柿竹园形成伴生金矿,成矿作用不及加里东期和印支期,本文不做细致介绍。
注:资源储量数据据2018年《湖南省矿产资源储量表》资料及勘查资料统计。
4 成矿规律
4.1 金矿成矿期
基于已有的成岩成矿年代学数据,结合本次获得的年代学数据,江南造山带湖南段金矿床主要存在两期显著的成矿作用,分别形成于加里东期、印支期(图 3)。
图3 江南造山带加里东期金矿床成矿年龄(a)与花岗岩成岩年龄(b)、印支期金矿床成矿年龄(c)与花岗岩成岩年龄(d)统计直方图
图4 主要金矿床硫同位素组成
不同成矿期内金矿床C-O同位素有差异。以平江黄金洞金矿床、沅陵合仁坪金矿床为代表的加里东期金矿床属显著的碳酸盐化,在δ13CPDB-δ18OSMOW图(图5a)上的投影点远离原生碳酸盐岩区域,而更加靠近海相碳酸盐岩与沉积有机物,主要分布在低温热液碳酸盐岩区以及低温热液碳酸盐岩区与火成岩外变质岩带之间的区域。方解石的氧同位素求得相对应的流体的 δ18O值与变质水(5‰~11.69‰)相吻合,不同于原生水(5.5‰~8.5‰)或岩浆水(5‰~7‰);由于区域上同期岩浆岩不发育,笔者认为这些金矿床的成矿流体主要来源于变质水。与前者不同,印支期金矿床在δ13CPDB-δ18OSMOW图(图5b)上的投影点靠近原生碳酸盐岩区域,而更加远离海相碳酸盐岩与沉积有机物,醴陵团山背金矿床投影点落在岩浆有关的区域。方解石的氧同位素求得相对应的流体的δ18O值在5.8‰~8.3‰,平均值7.2‰,不同于变质水(5‰~11.69‰),而与原生水(5.5‰~8.5‰)或岩浆水(5‰~7‰)一致;由于金矿床空间上总于印支期花岗岩时空关系密切,笔者认为这些金矿床的成矿流体主要来源于岩浆。
图5 加里东期金矿床(a)和印支期金矿床(b)δ13CPDB-δ18OSMOW图
矿床Rb-Sr同位素组成也表明加里东期与印支期金矿床有差异。以黄金洞、万古、沃溪、肖家、平茶等金矿床初始 Sr(ISr)同位素与赋矿地层碎屑岩基本一致,富集放射性成因的 Sr(图 6)。因此,富集放射性成因的Sr可能主要源自基地碎屑岩。印支期金矿床初始 Sr(ISr)同位素尽管也落在了相应赋矿地层Sr同位素与同期花岗岩Sr同位素组成范围之间。
图6 金矿床ISr同位素演化图
笔者对矿床He-Ar同位素研究的结果表明,加里东期金矿床存在较为显著的幔源成矿物质、流体加入(图 7),矿床投影点总体上位于壳源-幔源过渡区域,更加靠近幔源区域。黔东南镇远发现的加里东期含金刚石钾镁煌斑岩(442.67~435.54 Ma),湖南道县—中方—宁乡等沅水流域加里东期煌斑岩脉(金刚石砂矿),江西横市加里东期基性-超基性岩是幔源岩浆活动的证据。印支金矿床在He-Ar同位素图(图 7)中,落在壳源-幔源过渡区域的下部,更加靠近壳源区域,可能是受金矿剥蚀水平和采样深度的限制,样品投影点总体趋势是向壳源-幔源过渡区域漂移。印支晚期深源基性岩金含量平均值为6.7×10–9,侏罗纪晚期—早白垩纪钠质煌斑岩仅1.6×10–9。印支晚期深源基性岩较侏罗纪晚期—早白垩纪基性岩更富金。与He-Ar揭示的信息一致,存在幔源物质参与成矿。
图7 金矿床He-Ar同位素图
4.4 矿床共生组合
靖州—溆浦断裂、湘潭宜丰断裂以北地区,加里东期金矿床仅在沅陵沃溪出现了金锑钨一体,而其他典型金矿区及周缘基本没有发现同期的内生金属矿床共生在一起,总体表现为单金矿床。在雪峰—幕阜隆起北缘湘、黔一带的周缘盆地内发现了加里东期 MVT型铅锌矿、钾镁煌岗斑岩有关的金刚石矿床;南缘发育与其平行展布的与侵入岩有关的 W(Cu)-Sn-Pb-Zn-REE多金属矿床。
印支晚期金矿床在时间、空间上与印支晚期伸展岩浆就位密切相关,与同期钨矿床、铅锌矿床、锑矿床共生,仅在浏阳—醴陵地区发育部分单金矿床(图1b)。如舜皇山岩体北东部清江桥金矿床、大坝田钨矿床、龙口里金锑矿床、田家锑矿床等矿床空间上共生;大坪金矿床、铲子坪金矿床、栗山坝钨矿床空间上共生;隆回金山金矿床、古台山金矿床、大新金锑矿床、高家坳金矿床、龙山锑金矿床与周缘枫溪江铅锌多金属矿床、禾青铅锌矿床、三郎庙铅锌多金属矿床、白云铺—巨口铺铅锌矿床、曹家坝钨矿床、谭溪钨矿床空间上共生;渣滓溪—陈家村一带表现为金矿床、锑矿床、钨矿床(大榕溪钨矿床、木瓜园钨矿床)共生;廖家坪一带金矿床与司徒铺钨矿床共生;金坑金矿床与鸭头山铅锌多金属矿床共生。
5 动力学过程
5.1 加里东期金矿
由于 Gondwanaland北缘原特提斯洋俯冲消减(460~445 Ma)、碰撞作用(460~435 Ma),在江山—绍兴断裂及溆浦—靖州断裂东南形成具有加厚地壳,以片麻状花岗岩、混合岩化及麻粒岩、榴闪岩为特征的变质核(459.6~418.8 Ma,峰期变质发生于435 Ma)。湘桂地体向北西仰冲叠至于扬子地块之上,江南造山带在加里东期再次褶皱变质,在湘西北—黔东南含金刚石钾镁煌斑岩侵入(442.67~435.54 Ma)。伸展阶段(<435 Ma),江山—绍兴断裂及溆浦—靖州断裂东南主要是形成由加厚地壳脱水部分熔融,形成S型花岗岩及部分基性岩墙(脉),及相伴的岩浆热液有关脉状、矽卡岩型矿床,如W-Mo、W-Mo、W-Cu、Sn、Pb-Zn、REE等金属矿床。江南造山带受加里东期叠加造山作用,峰期变质之后的伸展阶段前寒武纪富金地层变质作用形成的富金流体沿剪切带迁移,形成典型的造山型金矿床,如贵州平秋,湖南漠滨、沃溪、万古、黄金洞,江西金山等,金矿床主矿体一致为北东东走向。西部盆地中发育受伸展断层控制的MVT型Pb-Zn矿床及古油气藏(431~396 Ma)。这些矿床、油气藏构成完整的碰撞造山矿床组合(图8)。
图8 加里东期碰撞造山成矿动力学模型
5.2 印支期金矿
由于华南地区先后受北部华北板块南缘与西南部印支地块北缘非同时性、非正向碰撞,导致江南造山带靖州—溆浦断裂、湘潭—宜丰断裂南部发生隆升伸展,导致中新元古代古老物质减压部分熔融,并沿靖州—溆浦断裂、湘潭—宜丰断裂南部形成大规模酸性岩浆及基性岩浆活动。新元古代富金地层在部分熔融过程中 Au以不相容性进入熔体,在岩浆结晶晚期分异形成富金流体沿北西向伸展断层成矿。
6 深部潜力探讨
6.1 两次金补给事件奠定区域成大矿的物质基础
新元古代早期俯冲、碰撞增生作用,以及新元古代晚期的两次裂谷作用,间歇式岩浆侵入-火山活动,同期两次金补给事件所造就的冷家溪群、板溪群以及南华系下部(继承)等前寒武系富金地层,奠定了区域成矿的物质基础。初步估算冷家溪群、板溪群含矿地层在2000 m以浅内分散的金约455 000 t;采用地球化学块体估值法,依据已探明金矿床计算的含矿系数(0.018~0.004)估算,雪峰山—幕阜山地区2000 m以浅远景资源量可达 3000 t(表 2)。
6.2 雪峰山—幕阜山地区存在两期聚大矿的动力学过程
加里东期造山作用与印支晚期伸展作用是区域聚大矿的动力学过程。加里东期陆内造山作用形成了黔东南平秋,湘西漠滨、淘金冲、大叶塘、沃溪,湘东北万古、黄金洞,赣北金山,浙北璜山、治头岭等一批大型金矿床。加里东期陆内造山作用导致冷家溪群、板溪群、南华系等富金地层广泛变质形成富金流体沿同期构造卸载成矿。
印支晚期,华南板块两侧古特提斯洋南支、北支闭合(分别于二叠纪晚期—早叠纪晚期、三叠纪),印支板块—华南板块、华南板块—华北板块相继聚合。华南板块分别在南部和北部受印支板块、华北板块的强烈挤压。湖南地区处于碰撞后的陆内伸展背景,新元古界及中元古界物质部分熔融形成印支晚期(<230 Ma)花岗岩。冷家溪群、板溪群等富金地层在熔融过程中金元素大量进入熔体。随着岩体就位,金表现为高度不相溶趋向于岩浆期后热液富集,在北西西向、北西向及北东向断裂带中卸载成矿;部分金矿体产于岩体(脉)与地层接触带。
6.3 He-Ar同位素揭示深部具备找大型-超大型金矿的潜力
He-Ar同位素指示幔源物质、流体加入指示大型-超大型金矿的存在。无论是在胶东金矿(2000 m以浅金资源量 3972 t),还是在江西金山金矿(金资源储量200 t)、湖南万古金矿,这些已知的超大型金矿空间位置上相隔甚远,而金矿床He-Ar同位素总体上处于同一区域,即位于地幔流体端元-地壳流体端元过渡带内(图 7);金矿床中含金黄铁矿3He/4He比值随着深度的增加而变大,表明地幔流体端元组分增加。He-Ar同位素研究的结果表明,加里东期金矿床存在较为显著的幔源成矿物质、流体加入;印支金矿床在He-Ar同位素图(图7)中,落在壳源-幔源过渡区域的下部,更加靠近壳源区域,样品投影点总体趋势是向壳源-幔源过渡区域漂移。笔者发现印支晚期深源基性岩金含量平均值为6.7×10–9,侏罗纪晚期—早白垩纪钠质煌斑岩仅1.6×10–9,前者较侏罗纪晚期—早白垩纪钠质煌斑岩更富金。笔者认为,由于印支晚地幔脱气作用才导致燕山期基性岩金亏损,这些亏损的金元素或在印支期成矿,与 He-Ar同位素揭示的信息一致,存在幔源物质参与成矿。从3He/4He比值-矿床规模的关系来看,浏阳—醴陵、沅陵—桃江、溆浦—邵阳、会同—通道等地区深部具备找大型-超大型金矿的潜力。
6.4 地质勘查成果展示雪峰山—幕阜山地区找矿潜力巨大
老矿山边深部金矿勘查取得重要突破。万古、黄金洞、沃溪等矿山深边部找矿取得重要突破,新探获金矿资源储量达300 t,大大延长了矿山服务年限。
新区找矿与新类型勘查取得重要进展。浏阳—醴陵地区、汉寿—桃江地区、平江桥上—石坳等新区找矿工作取得重要进展,发现大中型矿产地12处。新化古台山、会同淘金冲石英细脉带型矿床规模达到大型。通道茶溪、新宁清江桥等地区发现含铁建造内的厚大、中高品位富矿体。
6.5 万古矿区深部钻探工程证实深部巨大资源前景
大万金矿区 2000 m深钻,验证了前期垂向分带模式,表明江南造山带深部资源潜力巨大。基于前期建立的矿化垂向分带模式,大万金矿集区深部钻探ZK808(孔深2105.35 m)在1900 m见矿平均品位4.35 g/t,真厚度3.75 m(图9)。对浅部已探明矿体资源量及品位、厚度进行统计,再结合深孔见矿情况,仅大万金矿区 2000 m以浅的金资源潜力进行了初步预测,远景资源量扩大到 800 t(累计探明140 t)。
图9 湘东北万古金矿床深部验证剖面图
7 结论
(1)江南造山带前寒武纪构造演化过程中发生了两次重要的金元素补给事件,奠定了区域金成矿的物质基础。
(2)雪峰山—幕阜山地区加里东期和印支期两期金矿床分别形成于陆内造山、陆内伸展背景下,二者分区成带产出。这些金矿构成一条复合型(类)造山型金矿带,是横贯湖南的巨型“金腰带”。
(3)以金矿成矿理论为基础,从区域成矿背景、金矿床(体)地质特征、同位素地球化学、地质找矿成果及深部验证情况讨论了深部成矿的可能,2000 m以浅金远景资源量有望达3000 t。