江南造山带湖南段金矿成矿事件及其构造背景

发布时间：2021-09-06

　　摘要：江南造山带湖南段为一重要的金成矿带，目前关于带内金矿形成的时代背景存在较大争议。本文基于区域成岩成矿年代学、矿床(区)地质特征、矿床成因和流体来源、区域构造演化背景等多方面资料，对带内各主要金矿区的成矿时代逐一进行详细解析，以此为基础重新厘定了区域金矿成矿地质事件及其时代，并探讨了各成矿事件的构造背景，初步形成以下认识。江南造山带湖南段主要发生了加里东期、印支晚期和燕山期等3期金成矿事件。加里东期金矿成矿年代为430～410Ma(志留纪后期)，产于同期雪峰冲断带的中段-西南段和东段东部、湘中-湘东南构造岩浆带的东北部等3个地区，各区赋矿地层分别为板溪群、冷家溪群、冷家溪群，前两个地区的成矿与加里东运动变质变形和构造活化作用有关，后一个地区的成矿与志留纪后期花岗质岩浆活动提供热能和流体有关。印支晚期金矿成矿年代为227～202Ma(晚三叠世)，主要分布于同期雪峰冲断带东南缘构造岩浆隆起带，与后碰撞花岗质岩浆活动的热能和热液驱动有关。燕山期金矿成矿年代为152～130Ma(晚侏罗世—早白垩世初)，主要分布于同期雪峰冲断带东南部构造岩浆隆起带的东部，与伸展环境下的花岗质岩浆活动有关。

　　关键词：江南造山带;金成矿事件;武陵期;加里东期;印支晚期;燕山期;湖南

　　江南造山带湖南段自西向东的走向由NNE向渐转为EW向，总体呈向北西凸出的弧形展布(图1)。该带是湖南省金矿的主要发育构造带(以下称江南金矿带湖南段)(黎盛斯,1994)，有湖南省―金腰带‖之称(黄建中等,2020)。前人对江南金矿带湖南段内金矿床特征、成因和时代背景等进行过大量研究(罗献林,1989,1991;刘亮明等,1997;彭建堂等,1998;彭建堂,1999;王秀璋等,1999;马东升等,2002;Xuetal.,2017;Zhangetal.,2019;Zhouetal.,2021)，其中对时代背景的争议较大。如关于湘东北地区金矿成矿时代即存在雪峰期和燕山-喜山期(黎盛斯，1994)、武陵-雪峰期和加里东期(罗献林,1989)、武陵期和加里东期及印支-燕山期(陶诗龙等,2015)、加里东期和印支=燕山期(彭建堂等,1998;彭建堂,1999)、加里东期和印支期(韩凤彬等,2010)、加里东期和燕山期(董国军等,2008)、加里东-印支期和燕山期(文志林等,2016)、印支期和燕山期(黄诚等,2012)、燕山期(肖拥军等,2004;Dengetal.,2017)等不同认识;再如关于沃溪金矿成矿时代，顾雪祥等(2000)、董树义等(2008)认为形成于新元古代雪峰期，彭建堂等(2003)认为形成于加里东期，彭渤等(2006)认为形成于中生代。

　　近年来关于区域金(多金属)的成矿时代，不同研究者也提出了不同主张。Xu等(2017)根据华南(包括江南造山带)自新元古代以来构造-岩浆与成矿特征，提出了―陆内活化型‖矿床概念以解释江南造山带金(多金属)矿床的成因，认为存在早古生代(423～397Ma)、侏罗纪(176～170Ma)和早白垩世(144～130Ma)等3期矿化事件，且燕山晚期(130Ma)是其主要成矿富化阶段;Zhang等(2019)提出存在三叠纪(约235Ma)和早白垩世(142~130Ma)的2期金成矿事件、早泥盆世(约402Ma)和晚三叠—早侏罗世(224~163Ma)的2期金-锑成矿事件、早白垩世(约130Ma)的1期锑成矿事件;黄建中等(2020)提出湖南金腰带成矿发生于加里东期和印支期;柏道远等(2020a,2020b)认为除加里东期和印支期外，尚存在中晚燕山期金成矿作用。然而，对“金腰带”不同期次成矿事件的构造格局及其对成矿作用的控制作用，目前尚缺乏研究和探讨。鉴此，本文采用区域成岩成矿年代学资料、矿床(区)地质特征、矿床成因和流体来源、区域构造演化背景等多要素相结合的研究方法，对各主要金矿区的成矿时代逐一进行了详细解析，并以此为基础重新厘定区域金矿成矿地质事件及其时代，探讨各成矿期的区域构造格局(构造背景)控矿特征和机制，以为江南金矿带湖南段成矿学研究提供更为全面、客观的参考资料。

　　1江南金矿带湖南段地质背景

　　江南金矿带湖南段金矿主要分布于雪峰冲断带(Ⅳ-4-9-3)、湘东北断隆带(Ⅳ-4-9-4)南部、醴陵断隆带(Ⅳ-4-8-2)北部以及邵阳坳褶带(Ⅳ-4-8-1)北部的大乘山-龙山串珠状隆起带(图1)。

　　该带自早至晚经历了武陵期(冷家溪群沉积期)活动大陆边缘盆地、雪峰期(板溪群沉积期)—南华纪陆内裂谷盆地、震旦纪—早奥陶世被动陆缘盆地、晚奥陶世—志留纪前陆盆地、泥盆纪—中三叠世陆表海盆地、晚三叠世—第四纪陆相盆地等6个大的构造阶段(柏道远等,2020b)，期间发生过武陵、雪峰、加里东、印支、早燕山、晚燕山等主要构造运动以及武陵期、加里东期、印支期和燕山期等主要花岗质岩浆侵入事件，形成了复杂的沉积、岩浆、变形、变质和成矿等地质记录。

　　带内自早至晚发育地层包括青白口系冷家溪群弧后盆地陆缘碎屑夹火山沉积，板溪群(或同期异相的高涧群)裂谷盆地陆缘碎屑夹火山和钙质沉积，南华系裂谷盆地陆缘碎屑夹钙质、锰质沉积，震旦系被动大陆边缘盆地云质、硅质、炭泥质夹锰质沉积，寒武系—志留系被动陆缘盆地—前陆盆地陆缘碎屑为主、钙质为辅沉积，泥盆系—下三叠统陆表海盆地陆缘碎屑和碳酸盐为主夹硅质沉积，上三叠统—下侏罗统陆相盆地碎屑夹钙质沉积，白垩系—古近系陆相红盆碎屑夹膏盐沉积，第四系河、湖相松散堆积。金矿产出地层主要为冷家溪群、板溪群和南华系，其中冷家溪群主要分布于湘东北隆起带和雪峰冲断带北段;板溪群主要分布于雪峰冲断带;南华系分布于雪峰冲断带和邵阳坳褶带北部(图1)。

　　带内发育武陵期、加里东期、印支期和燕山期(主要为晚侏罗世)花岗质侵入岩。其中武陵期花岗岩分布于湘东北平江—浏阳一带，加里东期花岗岩分布于东部醴陵板杉铺和西部白马山，印支期花岗岩分布于通道—溆浦—益阳—醴陵一线以南，3期花岗岩分别形成于俯冲和武陵运动之后(王孝磊等,2004)、加里东运动之后(柏道远等,2005;关义立等,2013)、印支运动之后(柏道远等,2005;曾认宇等,2016)的后碰撞构造环境;燕山期花岗岩分布于靖州—华容一线南东，形成于早燕山运动之后的后造山(陈培荣等,2002;柏道远等,2005)、后碰撞(李鹏春等,2005)或太平洋板块俯冲后崩塌(LiandLi,2007;许德如等,2017)等构造环境。

　　江南金矿带湖南段现今最主要构造特征表现为构造隆起，带内前白垩系各构造层褶皱、断裂变形强烈，尤其以多条NE-NNE向主干断裂以及NW向常德-安仁基底隐伏断裂最为瞩目(图1)。带内构造变形主要与冷家溪群沉积期(武陵期)末弧-陆碰撞的武陵运动、奥陶纪末和志留纪后期的加里东陆内造山运动(分别称为为北流运动和广西运动)、中三叠世后期的印支陆内造山运动、中侏罗后期的早燕山陆内造山运动等构造运动有关(柏道远等,2020b)。此外，还经历了青白纪末期的雪峰运动和白垩纪—古近纪构造伸展，前者为陆内裂谷环境下断块旋转和差异升降所致，后者形成了众多断陷盆地和盆-岭构造格局。

　　2江南金矿带湖南段金矿基本特征

　　江南金矿带湖南段金矿床广泛分布于湘东北隆起区，雪峰弧形构造带的北段(EW向段)、中段和南段(NE向、NNE向段)(图1)。其中较为知名或规模较大的有黄金洞、大万(大洞、万古)、沃溪、铲子坪、漠滨等金矿。带内不同规模金矿产地的成矿元素多以金为主，同心锑矿、渣滓溪锑钨金矿、龙王江锑金矿田等(图1)少部分矿床中金以次要或伴生元素产出。

　　不同区带金矿的赋矿地层存在显著差异。湘东北地区金矿主要产于冷家溪群中;雪峰弧形构造带北段(EW向段)金矿产于板溪群和冷家溪群中;中段—南段金矿产于板溪群(西带)和南华系(东带)中(图1)。

　　江南金矿带湖南段内金矿体均产于断裂中，但主容矿断裂类型多样，或为顺层(局部切层)剪切断裂，如黄金洞金矿和大万金矿的NWW向容矿剪切带(顾江年等,2012;文志林等,2016;高顺,2017)、雁林寺地区NE向容矿层间剪切带(黄诚等,2012)、沃溪金矿中的层间矿脉(鲍正襄等,2002)、合仁坪金矿中控矿层间断裂(邓穆昆等,2016)、大坪金矿中NE向容矿韧性剪切带(李华芹等,2008)、漠滨金矿区NE向赋矿层间断裂(鲍振襄等,1998)等;或为顺岩层或构造线走向的切层断裂，如黄金洞矿区金塘矿段3号矿脉容矿断裂(高顺,2017)等;或为走向与岩层或构造线大角度相交的切层断裂，如雁林寺地区NW向容矿断裂(徐昊等,2016)、铲子坪金矿NW向主容矿断裂(骆学全,1993)、渣滓溪锑钨金矿NW向主容矿断裂(鲍振襄和鲍珏敏,1991)等。成矿元素金一般沿矿脉走向分段富集，矿脉走向与倾角突变转折、分枝、膨胀及多组断裂交切、主断裂与派生断裂交汇等部位金更为富集。

　　成因类型主要为与变质作用、构造作用和花岗质岩浆活动有关的中低温热液型金矿，与变质作用和构造作用有关的代表性矿床有沃溪金矿(刘亚军,1992;彭建堂等,2003)、漠滨金矿(鲍振襄等,1998);与花岗质岩浆活动有关的代表性矿床有雁林寺金矿和正冲金矿(陶诗龙等,2015;隗含涛等,2020)、黄金洞金矿和万古金矿(许德如等,2017;Xuetal.,2017;Dengetal.,2020)、板溪锑(金)矿(Lietal.,2018)、铲子坪金矿(曹亮等,2015)等。

　　根据矿石结构和组分特征主要可分为石英脉型和蚀变岩型等两大类，另有个别花岗岩体接触带型金矿床发育。石英脉型金矿又可进一步分为顺层石英脉型和切层石英脉型，前者以雁林寺、黄金洞、大万、沃溪、柳林汊、漠滨等金矿床等为代表，后者以淘金冲金矿和肖家金矿等为代表。蚀变岩型金矿可进一步分为蚀变板岩型、蚀变破碎带型、蚀变构造角砾岩型等，见于雁林寺、黄金洞、大万、铲子坪等金矿，可为独立矿体，也可分布于石英脉型矿体的两侧。花岗岩体接触带型见于湘东北隆起区南部的团山背金矿和正冲金矿(王淑军等,2008)。

　　矿石常见构造有块状构造、(网)脉状构造、条带状构造、角砾状构造、浸染状构造等;常见结构有粒状结构、片状结构、交代结构、包含结构、充填结构、碎裂结构、固溶体分离结构等。常见金属矿物有自然金、毒砂、黄铁矿、闪锌矿、方铅矿、黄铜矿、黝铜矿等(部分有锑、钨矿物);常见非金属矿物有石英、绢云母、方解石、绿泥石、白云母、铁白云石、粘土矿物等(部分有钠长石、斜长石);金主要以裂隙金、晶隙金的形式充填于石英、毒砂、黄铁矿、辉锑矿、钠长石等矿物中或板岩碎块与石英脉接触处裂隙中。不同矿床的矿物组合和成矿元素可存在较大差异，如湘东北黄金洞金矿和万古金矿中毒砂是最主要的载金矿物之一，成矿元素以单一金为主;而湘西沃溪金矿中却没有毒砂，主要成矿元素有Au、Sb、W等多种。常见矿脉及围岩蚀变有硅化、绢云母化、绿泥石化、碳酸盐化、毒砂化、黄铁矿化、粘土化等，部分伴有钨矿化、辉锑矿化、闪锌矿化、黄铜矿化、辉铜矿化、方铅矿化等;金矿化与硅化、毒砂化、黄铁矿化关系密切(鲍正襄等,2002;邓穆昆等,2016;文志林等,2016;高顺,2017)。

　　成矿作用主要为中低温热液成矿(杨燮,1992;黄诚等,2012;曹亮等,2015;Zhuetal.,2015;李伟等,2016;邓穆昆等,2016)，流体包裹体均一温度主要集中在150～300℃。同一矿体的成矿过程常具多阶段特征，一般从早阶段到晚阶段成矿温度逐渐降低，如沃溪金矿(杨燮,1992)、古台山金矿(李伟等,2016)等。

　　关于矿质(Au)来源存在地层(柳德荣等,1994;彭建堂,1999;董国军等,2008)、岩浆(李伟等,2016)、地层和深部岩浆(毛景文等,1997;贺转利等,2004)等不同认识。基于硫、铅、碳、氢、氧等同位素研究提出的成矿流体来源认识不一，有围岩或区域变质热液(邓穆昆等,2016;Dengetal.,2017)、变质热液与岩浆热液(李伟等,2016)、变质热液与大气降水(杨燮,1992;韩凤彬等,2010)、岩浆热液与大气降水(毛景文等,1997)、海水热液(顾雪祥等,2000;董树义等,2008)、混合热液(贺转利等,2004;曹亮等,2015)等。总体而言，前人研究表明成矿物质来源于围岩或下部基底构造层，岩浆可能有部分贡献;成矿流体以区域变质热液为主，同时存在天水深循环流体和岩浆流体;多期构造-岩浆-热作用是形成、驱动成矿流体的动力机制;流体混合可能是成矿流体发生成矿元素卸载、沉淀和富集的原因。

　　3江南金矿带湖南段成矿地质事件

　　3.1金矿成矿时代研究的资料应用和分析方法

　　(1)江南金矿带湖南段内成矿元素Au、Sb、W常常共生，但是由于物理化学条件、成矿物质、成矿流体、成矿能量来源、成矿元素活化转移和沉淀的机制等存在差异，形成单元素为主、双元素组合、三元素组合等不同类型矿床(刘英俊等,1994)，但其成矿时代背景总体相同或密切相关。因此，本文一并搜集了带内金矿、锑矿、钨矿、金锑矿、金锑钨矿等不同类型矿床的时代，以形成有更多资料证据支持的关于金矿成矿时代背景的更全面、更客观认识。

　　(2)江南金矿带湖南段向南西延伸至邻省贵州，黔东南金井金矿、平秋金矿、八克金矿等金矿床的大量年代学成果对本文研究具有重要的启示意义，因此将其作为重要的参考资料。

　　(3)江南金矿带目前已积累了较多的成矿年龄资料，分析方法多样，包括石英和石英流体包裹体的Rb-Sr等时线法、金属矿物(辉钼矿、黄铁矿、毒砂等)的Re-Os等时线法、金属矿物(黄铁矿和白钨矿)和方解石Sm-Nd等时线法、K-Ar法、Ar-Ar法(表1)。受矿物成因及其地质背景、初始同位素的均一化程度、同位素的分异、含量和赋存状态、同位素体系的封闭性等地质因素以及实验设备和分析方法的影响，各类测试方法各有优劣(刘建明等,1998);就具体样品而言，其分析结果的可靠性及地质解释的合理性相对于客观实际可能存在偏差。总体而言，目前被认为可靠性较高的成矿年龄分析方法有Re-Os等时线法、Sm-Nd等时线法、Ar-Ar法等。受次生流体包裹体干扰以及Sr同位素均一化和Rb与Sr分异等环节不易满足分析条件等限制，近20年来应用很广的石英和石英流体包裹体Rb-Sr等时线法颇受质疑(刘建明等,1998;姚海涛等,2001)。尽管如此，研究区内黄金洞、铲子坪、大坪、平茶、肖家等矿床的石英或石英流体包裹体Rb-Sr等时线年龄与其它成岩成矿年龄和地质背景背景吻合较好(详见后文)，本文视其为有限可靠或有重要参考价值的年龄资料。总之，本文在利用前人已有测年资料分析成矿年代时，总体上优先考虑方法更为可靠的测年数据，同时也考虑了测试结果可能存在的偏差，顾及测试结果的地质合理性。

　　(4)部分侵入岩体与矿体具有密切的空间和成因联系，则侵入岩的成岩年龄可作为成矿年龄。

　　(5)本着测年数据与地质资料相结合的原则进行成矿时代的综合分析与厘定。如通过构造事件和构造变形的时代约束构造活化和变质相关矿床的时代，通过岩浆岩的时代约束岩浆流体相关矿床的时代，通过赋矿地层时代、含矿构造时代约束成矿时代的下限，通过成矿流体来源(如岩浆来源或变质来源)、矿床与区域侵入岩体的空间关系等约束成矿作用的构造或岩浆背景，等。

　　鉴于上述，表1中除江南金矿带湖南段金矿和金多金属矿的成矿年龄数据外，还列出了研究区内锑矿和钨矿的成矿年龄、成矿相关石英斑岩和花岗斑岩的成岩年龄数据以及黔东南金井等金矿床的测年数据。

　　3.2主要金矿区成矿时代的厘定

　　本文按自东至西、自雪峰构造带至邵阳坳褶带的顺序，对江南金矿带湖南段(以下简称江南金矿带)各金矿区(床)成矿时代进行综合分析和厘定。

　　3.2.1雁林寺金矿区成矿时代

　　雁林寺金矿区位于江南金矿带东段南部(图1)，分布有雁林寺、正冲、团山背、梨树坡、官桥、青草、洪源、楠竹坡、金鸡等大量中小型金矿床(点)。赋矿地层为冷家溪群雷神庙组、黄浒洞组和小木坪组含灰灰质板岩、粉砂质板岩、变质砂岩等。金矿区西南面为加里东期板杉铺岩体，正冲金矿和团山背金矿发育隐伏花岗质岩枝，雁林寺—团山背一带发育NW向隐伏辉绿岩脉。

　　根据含矿构造类型可将本区金矿分为以下3类。

　　第1类金矿的含矿构造为(近)顺层韧性剪切带和层间断裂，矿脉大多为NE走向，金宏金矿等局部地区受后期构造叠加可为NW走向。此外，受板杉铺岩体强力就位影响，岩体东侧、北侧构造线产生变位，矿脉分别呈近SN向和EW向。矿化类型主要有条带状石英脉型和蚀变岩型(陆文等,2020)，蚀变岩型矿石主要分布于矿化石英脉两侧(陆文等,2020)。

　　第2类金矿的含矿构造主要为NW向断裂(含韧性剪切带)或裂隙，其切割第一类矿体(脉)，或受第1类含矿断裂限制而发育于后者上盘。矿化类型主要为构造破碎带型，由含金石英脉和矿化蚀变围岩组成。此类金矿为正冲金矿的主要金矿类型(徐昊等,2016)，但在其它金矿床矿石品位一般较低，总体工业意义不大，如雁林寺地区NW向矿脉数量少、延伸短、品位变化大，基本不具工作开采价值(陆文等,2020)。

　　第3类金矿的含矿构造为花岗岩枝的内外接触带，此类矿体见于团山背金矿和正冲金矿(王淑军等,2008);岩枝沿NE向断裂或韧性剪切带侵位。

　　根据上述矿床地质特征，结合区域构造演化过程以及成岩成矿测年资料，初步确定雁林寺金矿区主要存在加里东期和印支晚期金成矿事件。

　　加里东期成矿与加里东陆内造山运动诱发的志留纪后碰撞花岗质岩浆活动(关义立等,2013)有关，形成了前述第1类金矿脉以及第3类金矿。最近孙骥等于团山背金矿、雁林寺金矿分别进行了3件、1件矿脉样品的热液锆石U-Pb年龄测定，得到一致的426Ma左右的成矿年龄;其还获得团山背金矿420Ma左右的方解石Sm-Nd同位素年龄、矿化花岗岩430Ma左右的年龄(面告，待发表)。隗含涛等(2020)获得板杉铺岩体东侧花岗岩枝和花岗闪长岩枝的锆石U-Pb年龄分别为(425.2±1.5)Ma和(430.6±1.5)Ma(表1)，并根据地质产状确定金鸡金矿的成矿与岩枝密切相关。此外，关义立等(2013)获得(432.4±2.6)Ma,李建华等(2015)获得(422±2)Ma和(421±2)Ma等板杉铺岩体锆石U-Pb年龄。上述测年数据反映出加里东期花岗质岩浆活动和成矿时代一致，约为430～420Ma。肖家山金矿石英流体包裹体特征反映中期成矿流体来源于岩浆(陶诗龙等,2015)，印证了本期岩浆相关成矿作用。

　　印支晚期成矿形成了前述第2类金矿，即以NW向断裂或裂隙为含矿构造的矿脉。相关成矿年龄有青草金矿(236±14)Ma和团山背金矿(222±9)Ma的石英流体包裹体Rb-Sr等时线年龄(彭渤等,1997;韩凤彬等,2010)。本金矿区东南部王仙花岗斑岩体的锆石U-Pb年龄为(224.7±4.4)Ma(杨立志等,2018)，与成矿年龄一致，反映本期成矿主要与岩浆活动有关。据区域构造演化背景，初步推断赋存矿体的NW向断裂、裂隙形成于中三叠世后期印支运动主幕的NW(W)向挤压(柏道远等,2005)。

　　由于处于相对统一的构造-岩浆演化背景下，本金矿区各金矿床可能不同程度发生过上述2期成矿作用，只是不同期次成矿对不同矿床的重要性存在差异。——论文作者：柏道远1，李彬1,2，周超1，孙骥1，魏方辉1，曾广乾1,3，姜文1，李银敏1，蒋启生1

　　相关期刊推荐：《岩石矿物学杂志》(原名：岩石矿物及测试)，创刊于1982年。主要报道内容为：1.专题性或区域性的岩浆岩、变质岩、沉积岩的岩类学、岩理学、实验岩石学、宇宙岩石学、工艺岩石学方面的基础理论和应用研究成果;2.矿物学领域包括描述矿物学、理论矿物学、材料矿物学、应用矿物学、矿相学、宇宙矿物学、宝玉石矿物学、环境矿物学、矿物药学、新矿物及矿物中包裹体等方面的研究成果;3.与岩石学、矿物学有关的边缘交叉学科包括构造岩石学、岩石大地构造学、岩石地球化学、岩石同位素年代学、同位素地球化学等。