羅 恒，李 歡，戴進(jìn)玲，徐江嬿，陳松林，于炳飛，張 旦，李連支

(1.中國(guó)冶金地質(zhì)總局中南地質(zhì)調(diào)查院，湖北武漢 430081；2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)資源學(xué)院，湖北武漢 430074；3.湖北省地質(zhì)勘查基金管理中心，湖北武漢 430071；4.中國(guó)冶金地質(zhì)總局礦產(chǎn)資源研究院，北京 101300)

0 引言

鄂東南地區(qū)賦存于沉積巖中的浸染型金礦是繼川北、黔西南、桂西北之后，于20世紀(jì) 80 年代末在湖北省張海地區(qū)首次發(fā)現(xiàn)(蔡貴先，1991)，有可能成為鄂東南地區(qū)繼斑巖-矽卡巖型Cu-Au-Mo礦床和矽卡巖型Fe-Cu(Au)礦床之外最主要的金礦類型。該類金礦地質(zhì)勘查工作主要集中在殷祖巖體東南緣的殷祖復(fù)背斜中段，并相繼發(fā)現(xiàn)了鳳頭、董家口、金盆、張海、美人尖、徐家山等十多處金礦床(點(diǎn))，構(gòu)成NEE向展布的美人尖-張海-鳳頭金礦帶，潛在金資源量在60噸以上，極具找礦潛力。

張海金礦床為該金礦帶上極具代表性的礦床之一，通過(guò)多年勘查工作，提交(控制的+推斷的)金金屬量11.4噸①。前人對(duì)該礦床的地質(zhì)特征、礦床成因、控礦因素和成礦規(guī)律等方面進(jìn)行研究(蔡貴先，1991；楊明銀等，2003；張祖送，2013；姚艷橋等，2014)，普遍認(rèn)為其是賦存于沉積巖中的巖漿熱液系統(tǒng)遠(yuǎn)端浸染型金礦床，成因上歸屬于中低溫?zé)嵋盒徒鸬V床，且具有類似于鄰區(qū)九瑞礦集區(qū)西段豐山礦田斑巖-矽卡巖型Cu-Au和遠(yuǎn)端浸染型Au的礦化組合和分帶特征(舒廣龍，2004；劉繼順等，2004；謝桂青等，2017；Xie et al.，2019)。由于缺乏系統(tǒng)有效的找礦模型指導(dǎo)，張海金礦床外圍乃至整個(gè)美人尖-張海-鳳頭金礦帶勘查工作未能取得突破。

在湖北省地質(zhì)勘查基金支持下，依托“湖北省大冶市張海金礦區(qū)外圍銅金礦普查”工作和“鄂東南銅坑嶺-張海-鳳頭金礦帶礦床成因分析及找礦潛力評(píng)價(jià)”專題研究，筆者所在項(xiàng)目組及中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)2019～2020年對(duì)張海金礦床地質(zhì)特征進(jìn)行了系統(tǒng)的調(diào)查和研究，并開(kāi)展了土壤地球化學(xué)剖面測(cè)量，找礦效果良好，新發(fā)現(xiàn)5條金礦(化)帶，12個(gè)金礦(化)體，估計(jì)資源量有望在普查、詳查基礎(chǔ)上翻番。本文在張海金礦床地質(zhì)和土壤地球化學(xué)特征綜合分析的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了地質(zhì)-地球化學(xué)找礦模型，以指導(dǎo)礦區(qū)外圍乃至鄂東南美人尖-張海-鳳頭金礦帶內(nèi)同類型礦床的勘查和評(píng)價(jià)工作。

1 成礦地質(zhì)背景

鄂東南礦集區(qū)是長(zhǎng)江中下游成礦帶最西端的一個(gè)成礦區(qū)(Mao et al.，2011;張偉等，2015)(圖1a)，位于大別造山帶南緣、揚(yáng)子板塊北側(cè)，其南、西、東側(cè)分別以毛鋪-兩劍橋斷裂、麻城-團(tuán)風(fēng)斷裂、襄樊-廣濟(jì)斷裂為界，構(gòu)成“三角形”的構(gòu)造巖漿區(qū)(圖1b)。區(qū)內(nèi)構(gòu)造-巖漿活動(dòng)發(fā)育，在時(shí)空分布及成因聯(lián)系上與中酸性巖漿侵入密切相關(guān)的鐵、銅、金等多金屬礦產(chǎn)資源豐富，是長(zhǎng)江中下游成礦帶的重要組成部分(常印佛等，1991；翟裕生等，1992；周濤發(fā)等，2008)。區(qū)域成巖成礦事件集中在157～127 Ma之間(Li et al.，2010；Xie et al.，2011，2012；Li et al.，2009，2014)，主要分為145～136 Ma 和133～127 Ma 兩個(gè)時(shí)間段，前者以銅鐵成礦為主，次為鎢鉬金等，后者則主要以成鐵為主，次為銅(謝桂青等，2013；Li et al.，2014)。礦床類型主要以矽卡巖型銅鐵和與之共生(伴生)金礦床為主。

圖1 長(zhǎng)江中下游成礦帶地質(zhì)簡(jiǎn)圖(a)(據(jù)Mao et al.，2011)及鄂東南地區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖(b)(據(jù)姚艷橋等，2014)Fig.1 Geological sketch map of the middle-lower Yangtze River metallogenic belt(a，after Mao et al.，2011) and south eastern Hubei Province(b，after Yao et al.，2014)1-晚侏羅-早白堊世花崗巖；2-白堊紀(jì)火山巖和次火山巖；3-水系；4-斷裂；5-斑巖-矽卡巖型Cu-Au-Mo礦床；6-矽卡巖型Fe-Cu礦床；7-主要城市；8-上白堊統(tǒng)-古近系；9-下白堊統(tǒng)；10-下-中侏羅系統(tǒng)；11-泥盆系-三疊系；12-震旦系-志留系；13-鐵礦床；14-銅礦床；15-多金屬礦床；16-金礦床；17-研究區(qū)1-Late Jurassic-Early Cretaceous granitoids；2-Cretaceous volcanic and subvolcanic rocks；3-river system；4-fault；5-porphyry-skarn Cu-Au-Mo deposits；6-skarn Fe-Cu deposits；7-main cities；8-Upper Cretaceous-Paleogene；9-Lower Cretaceous；10-Lower-Middle Jurassic；11-Devonian-Triassic；12-Sinian-Silurian；13-iron deposits；14-copper deposits；15-polymetallic deposits；16-gold deposits；17-study area

美人尖-張海-鳳頭金礦帶位于鄂東南礦集區(qū)殷祖巖體東南緣(圖2a)。區(qū)內(nèi)出露地層主要為志留系細(xì)碎屑巖和石炭-三疊系碳酸鹽巖，其中志留系新灘組(S1x)含炭質(zhì)粉砂巖及頁(yè)巖為金礦的主要賦礦圍巖。區(qū)內(nèi)構(gòu)造發(fā)育，殷祖復(fù)式背斜貫穿全區(qū)，東、西部軸向分別為70°左右和275°～280°，核部為志留系地層，兩翼為石炭-二疊系地層，北翼發(fā)生倒轉(zhuǎn)而向南傾斜，兩翼多形成走向斷裂及NE和NW向共軛斷裂①。斷裂構(gòu)造主要有近EW向、NE向和NW向三組。近EW向斷裂是主要的控巖導(dǎo)礦構(gòu)造，NE向、NW向斷裂控制了區(qū)內(nèi)中酸性巖體(脈)及金礦(化)體的分布，是主要的容礦構(gòu)造(張祖送，2013)。金礦體主要賦存于殷祖復(fù)背斜核部附近次級(jí)的NE和NW向斷裂破碎帶中②。區(qū)內(nèi)侵入巖主要有分布于西北部的殷祖巖體和零星在地表出露的花崗閃長(zhǎng)斑巖、閃長(zhǎng)(玢)巖等巖株或巖脈②。殷祖巖體主要巖性為(石英)閃長(zhǎng)巖，鋯石U-Pb及角閃石Ar-Ar年齡分別為152 Ma和151 Ma(丁麗雪等，2017；Li et al.，2009，2014)，為早期巖漿活動(dòng)產(chǎn)物?；◢忛W長(zhǎng)斑巖、閃長(zhǎng)(玢)巖等切割殷祖巖體，和區(qū)域上與銅金成礦密切相關(guān)的成礦小巖體或脈巖時(shí)代(±140 Ma)一致(謝桂青等，2006，2009，2013；Li et al.，2014；張世濤等，2018)，為更晚期巖漿-熱液活動(dòng)產(chǎn)物。

圖2 美人尖-張海-鳳頭成礦帶地質(zhì)簡(jiǎn)圖(a，據(jù)張祖送，2013)及張海金礦床地質(zhì)圖(b)Fig.2 Simplified geological map of the Meirenjian-Zhanghai-Fengtou metallogenic belt(a，after Zhang，2013) and geological map of the Zhanghai gold deposit(b)1-三疊系灰?guī)r；2-二疊系灰?guī)r；3-石炭系灰?guī)r；4-志留系砂巖、粉砂巖及頁(yè)巖；5-花崗斑巖；6-閃長(zhǎng)玢巖；7-閃長(zhǎng)巖和石英閃長(zhǎng)巖；8-斷層；9-倒轉(zhuǎn)背斜；10-賦存在沉積巖中的金礦；11-第四系；12-三疊系下統(tǒng)大冶組四段；13-三疊系下統(tǒng)大冶組三段；14-三疊系下統(tǒng)大冶組二段；15-三疊系下統(tǒng)大冶組一段；16-二疊系中統(tǒng)茅口組；17-二疊系中統(tǒng)棲霞組；18-石炭系上統(tǒng)黃龍組；19-志留系中統(tǒng)墳頭組；20-志留系下統(tǒng)新灘組二段；21-志留系下統(tǒng)新灘組一段；22-閃長(zhǎng)玢巖；23-角礫巖；24-金礦體；25-鐵銅礦體；26-斷層;27-勘探線1-Triassic limestone；2-Permian limestone；3-Carboniferous limestone；4-Silurian sandstone，siltstone，and shale；5-granite porphyry；6-diorite porphyry；7-diorite and quartz diorite；8-fault；9-overturned anticline；10-sediment-hosted gold deposit；11-Quaternary；12-fourth member of Lower Triassic Daye Formation；13-third member of Lower Triassic Daye Formation；14-second member of Lower Triassic Daye Formation；15-first member of Lower Triassic Daye Formation；16-Middle Permian Maokou Formation；17-Middle Permian Qixia Formation；18-Upper Carboniferous Huanglong Formation；19-Middle Silurian Fentou Formation；20-second member of Xintan Formation of Lower Silurian；21-first member of Xintan Formation of Lower Silurian；22-diorite porphyry；23-breccia；24-gold ore body；25-iron and copper ore body；26-fault；27-prospecting line

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 地層

礦區(qū)出露地層主要有志留系下統(tǒng)新灘組(S1x)、志留系中統(tǒng)墳頭組(S2f)、石炭系上統(tǒng)黃龍組(C2h)、二疊系中統(tǒng)棲霞組(P2q)和茅口組(P2m)、三疊系下統(tǒng)大冶組(T1d)，其中與銅金成礦有關(guān)且分布最為廣泛的為新灘組、墳頭組和大冶組地層(圖2b)。志留系新灘組分兩段，下段(S1x1)為灰黑色含炭質(zhì)粉砂巖及頁(yè)巖，深部硅化發(fā)育；上段(S1x2)為淺灰色-灰綠色頁(yè)巖，角巖化，巖石層系較復(fù)雜，各種顏色相互交錯(cuò)產(chǎn)出。志留系墳頭組(S2f)為長(zhǎng)石石英砂巖、細(xì)砂巖。三疊系大冶組分四段(T1d)，其中一段(T1dy1)為薄層狀泥質(zhì)灰?guī)r；二段(T1dy2)為薄-中厚層微晶灰?guī)r夾鈣質(zhì)頁(yè)巖；三段(T1dy3)為薄層灰?guī)r，白云質(zhì)灰?guī)r；四段(T1dy4)為厚白云質(zhì)灰?guī)r。其中，志留系下統(tǒng)新灘組(S1x)含炭質(zhì)粉砂巖及頁(yè)巖是礦區(qū)主要賦礦地層，區(qū)內(nèi)絕大部分金礦體均產(chǎn)出在該層位中。該套地層褶皺、劈理發(fā)育，層內(nèi)常形成層間破碎、裂隙和構(gòu)造虛脫空間，能夠提供良好的熱液通道和賦礦空間。

2.2 構(gòu)造

礦區(qū)褶皺構(gòu)造主要有蛤蟆伏倒轉(zhuǎn)向斜、張海倒轉(zhuǎn)背斜。前者屬于殷祖復(fù)式背斜次一級(jí)的褶皺，位于礦區(qū)南部，核部為三疊系地層，兩翼為二疊系、石炭系地層。后者北翼地層為志留系新灘組，南翼地層為志留系中統(tǒng)墳頭組、石炭系上統(tǒng)黃龍組，兩翼地層產(chǎn)狀基本一致，傾向S，走向NEE，傾角30°～60°，金礦體即賦存于該背斜核部含炭粉砂質(zhì)頁(yè)巖地層的斷裂、裂隙中。礦區(qū)斷裂構(gòu)造以NEE向、NE向和NW向?yàn)橹?圖2b)。NEE向斷裂主要分布在礦區(qū)南部，有F1和F2兩條，其中F1斷裂為正斷層，長(zhǎng)度大于2 km，傾向S-SE，傾角45°～60°，分布于志留系砂頁(yè)巖與石炭-三疊系灰?guī)r之間，控制了區(qū)內(nèi)鐵銅礦體及閃長(zhǎng)玢巖脈的產(chǎn)出，為鐵銅礦主要控礦構(gòu)造。F2斷裂為走向逆斷層，長(zhǎng)約400 m，傾向?yàn)镾E，傾角約為70°，分布于新灘組和墳頭組地層之間，斷層角礫清晰并見(jiàn)金礦化現(xiàn)象，是主要控礦構(gòu)造。NE向斷裂主要有F3和F4兩條，F(xiàn)3斷裂位于礦區(qū)中部，長(zhǎng)約400 m，寬3～5 m，傾向SE，傾角50°～70°，斷層角礫發(fā)育且硅化較強(qiáng)。F4斷裂位于礦區(qū)東部，長(zhǎng)約350 m，兩側(cè)地層有明顯錯(cuò)動(dòng)。NW向斷裂位于礦區(qū)南東部，長(zhǎng)約280 m，伴有閃長(zhǎng)玢巖脈出露，并可見(jiàn)巖脈與三疊系碳酸鹽接觸帶發(fā)育矽卡巖化。

2.3 侵入巖

礦區(qū)位于殷祖巖體南緣，區(qū)內(nèi)出露的侵入巖主要為閃長(zhǎng)玢巖，分布于礦區(qū)南部(圖2b)。地表出露寬為10～50 m，長(zhǎng)約70～500 m，主要呈脈狀，沿著NEE向斷裂產(chǎn)出。閃長(zhǎng)玢巖呈淺黃-青灰色，局部褪色為灰白色，斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，斑晶為具環(huán)帶結(jié)構(gòu)的斜長(zhǎng)石、石英等；基質(zhì)為隱晶質(zhì)，成分與斑晶大致相同，局部可見(jiàn)呈細(xì)粒浸染狀黃鐵礦。該巖脈與志留系墳頭組砂巖接觸地段發(fā)育斷裂破碎帶(F1)，與石炭、二疊系灰?guī)r接觸處有鐵帽產(chǎn)出，深部為銅礦體，顯示其與銅成礦關(guān)系密切。礦區(qū)深部鉆探揭露閃長(zhǎng)玢巖脈，兩側(cè)形成密集平行節(jié)理帶，且見(jiàn)有硅化、黃鐵礦化、絹云母化等蝕變現(xiàn)象。金礦化多分布在上下盤，走向與其基本一致，或沿脈巖與圍巖接觸帶分布。閃長(zhǎng)玢巖與金礦體交界處附近礦化較好，品位相對(duì)較高。局部地段閃長(zhǎng)玢巖脈構(gòu)成金礦體頂板或底板，也是礦(化)體的組成部分。

2.4 礦化及蝕變特征

礦區(qū)內(nèi)圈定了3個(gè)金礦體群、28個(gè)金礦體，自西至東依次是ⅠAu號(hào)、Ⅱ-ⅣAu號(hào)和ⅤAu號(hào)金礦體群，此外南部還有1個(gè)鐵銅礦體(圖2b)。金礦體主要賦存于志留系新灘組含炭質(zhì)粉砂巖及頁(yè)巖地層中，受NEE向背斜和斷裂構(gòu)造聯(lián)合控制，整體走向NEE，多傾向SSE，傾角一般30°～60°。金礦體呈帶狀、似層狀、透鏡狀產(chǎn)出，沿走向和傾向方向均具有波狀彎曲、分支復(fù)合、尖滅再現(xiàn)等特征，往往在空間上形成條數(shù)多、規(guī)模不等、成群成帶集中展布的格局，且主礦體上盤多產(chǎn)出近平行礦體(圖3a)。Ⅱ-ⅣAu號(hào)和ⅤAu號(hào)金礦體群是前期普查、詳查工作的主體，前者分布在礦區(qū)中東部2線～34線之間，由8個(gè)礦體組成，其中Ⅱ-ⅣAu-1號(hào)礦體為主礦體，賦存標(biāo)高-412～169 m，走向和傾向延伸分別為640 m和667 m，傾向SSE，傾角50°±，金品位1.07～4.23 g/t，平均厚度4.02 m；后者分布在礦區(qū)東部34線以東，由14個(gè)礦體組成，其中ⅤAu-4號(hào)礦體為主礦體，賦存標(biāo)高-175～194 m，走向和傾向延伸分別為600 m和688 m，傾向SSE，傾角45°±，金品位1.08～2.92 g/t，平均厚度5.13 m。

鐵銅礦體主要分布于礦區(qū)南部，賦存于F1斷裂帶內(nèi)，淺部為褐鐵礦鐵帽，深部為含黃銅礦鐵銅礦體，礦體呈似層狀(圖3b)，與礦區(qū)出露的閃長(zhǎng)玢巖脈密切相關(guān)。ⅠCu號(hào)銅礦體為主礦體，賦存標(biāo)高為-33 m～97 m，在14線～26線之間，走向和傾向延伸分別為100 m和190 m，傾向SE，傾角40°±，銅平均品位1.31%，平均厚度5.45 m。

圖3 張海金礦床14線勘探線剖面圖(a) 和22線勘探線剖面圖(b)Fig.3 Geological profiles along prospecting lines No.14(a) and 22(b) of the Zhanghai gold deposit1-新灘組砂巖、粉砂巖及頁(yè)巖；2-墳頭組長(zhǎng)石石英砂巖及細(xì)砂巖；3-茅口組灰?guī)r；4-閃長(zhǎng)玢巖；5-角礫巖；6-金礦體；7-鐵礦體；8-銅礦體；9-實(shí)測(cè)和推測(cè)斷層；10-鉆孔1-Xintan Formation sandstone，siltstone，and shale；2-Fentou Formation feldspar-quartz sandstone and fine sandstone；3-Maokou Formation limestone；4-diorite porphyry；5-breccia；6-gold ore body；7-iron ore body；8-copper ore body；9-measured and inferred faults；10-drillhole

與金礦化有關(guān)的圍巖蝕變類型主要有硅化、絹云母化、高嶺土化和少量碳酸鹽化。受地表氧化作用影響，黃鉀鐵礬化是該礦床表生氧化帶的重要礦化特征。原生金礦化主要與硅化蝕變，黃鐵礦化、毒砂化等礦化關(guān)系密切，而且礦石中金品位的高低與微細(xì)粒黃鐵礦、毒砂含量密切相關(guān)。受構(gòu)造規(guī)模和強(qiáng)度影響，蝕變主要呈線狀分布，與礦化或礦體在空間上伴生或大致重合。蝕變強(qiáng)度具有近礦強(qiáng)遠(yuǎn)離變?nèi)醯奶攸c(diǎn)，越靠近礦體，硅化蝕變?cè)綇?qiáng)。

礦化在空間上也具有一定的分帶性。在平面上，以礦區(qū)南部閃長(zhǎng)玢巖為中心，由南向北形成Cu-(Fe)→Au-Sb→Ag-Pb-Au成礦元素組合分帶和石擔(dān)山矽卡巖型銅礦化、張海熱液脈型銅礦化→張海浸染型金礦化和熱液型銻礦化→馬對(duì)于-金盆熱液型銀鉛金礦化等礦化類型分帶。與之對(duì)應(yīng)，在巖體與圍巖接觸帶，一般形成矽卡巖型Cu-(Fe)礦床；在外接觸帶圍巖中，常形成層間裂隙充填型或微細(xì)浸染型Au礦床；在稍遠(yuǎn)的圍巖中往往可形成熱液交代型Au-Pb-Ag多金屬礦床。

2.5 礦石類型、組構(gòu)及金的賦存狀態(tài)

礦區(qū)內(nèi)金礦石類型主要有浸染狀含金粉砂巖-頁(yè)巖型、細(xì)(網(wǎng))脈狀含金粉砂巖-頁(yè)巖型、浸染狀含金閃長(zhǎng)玢巖型和含金角礫巖型(角礫成分為粉砂巖、頁(yè)巖、閃長(zhǎng)玢巖)(圖4)。前兩種為礦區(qū)主要礦石類型。金屬礦物除極微量自然金外，主要有黃鐵礦、毒砂，少量輝銻礦、黃銅礦、方鉛礦、白鐵礦、褐鐵礦和微量黃鉀鐵釩等，約占7%。非金屬礦物主要有絹云母、伊利水云母和石英(或玉髓)，少量碳質(zhì)物(石墨)、方解石、高嶺土，約占93%。

自然金具有較高成色，粒徑一般在0.006 mm以下，最大粒徑可達(dá)0.012 mm(圖5a)。黃鐵礦是主要的載金礦物，其含量為5.3%，有三種產(chǎn)狀：①自形-半自形粒狀(粒徑±50 μm)；②半自形-它形粒狀、細(xì)(網(wǎng))脈狀(粒徑<50 μm)(圖5c)，多與石英共生沿裂隙充填；③微細(xì)粒浸染狀或星散狀(粒徑<30 μm)(圖5d、e)，部分嵌于石英、云母中。毒砂呈半自形-自形粒狀或針狀，粒徑一般小于30 μm，含量約0.7%(圖5d、f)。絹云母呈鱗片狀，沿微層理定向排列，夾雜石英和黃鐵礦，粒徑一般小于10 μm(圖5g)。石英主要呈碎屑粒狀或細(xì)脈狀分布，后者粒徑一般大于前者，且石英顆粒之間常被泥質(zhì)成分充填并且絹云母化(圖5g、h)。碳質(zhì)物呈黑色粉末狀、土狀、微粒云霧狀，顆粒界線不清，多與云母共生，呈薄膜狀覆蓋在云母層中，粒度一般為15～20 μm。

圖4 張海金礦床金礦石礦化類型Fig.4 Mineralization types of the gold ores from the Zhanghai gold deposita-浸染狀粉砂巖及頁(yè)巖型；b-細(xì)(網(wǎng))脈狀粉砂巖及頁(yè)巖型；c-角礫巖型；d-浸染狀閃長(zhǎng)玢巖型a-disseminated sulfides in siltstone and shales；b-quartz-sulfide veinlets in siltstone and shales；c-breccia with sulfides；d-disseminated sulfides in diorite porphyry

礦石結(jié)構(gòu)主要有粒狀結(jié)構(gòu)、填隙結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)、壓碎結(jié)構(gòu)以及包含結(jié)構(gòu)等。粒狀結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為成礦早期形成自形粒狀結(jié)構(gòu)黃鐵礦和成礦期形成半自形-他形粒狀結(jié)構(gòu)黃鐵礦(圖5b、d～f)；填隙結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為沿早期構(gòu)造裂隙充填而形成的細(xì)脈狀黃鐵礦(圖5b、c)；交代結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為晚形成的方鉛礦交代早形成的黃鐵礦以及白鐵礦交代黃鐵礦(圖5d)；壓碎結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為早期形成的黃鐵礦在后期受構(gòu)造應(yīng)力作用產(chǎn)生裂理和破碎(圖5e)；包含結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為微細(xì)粒狀黃鐵礦嵌于石英、云母中(圖5g、h)。礦石構(gòu)造主要為浸染狀構(gòu)造、細(xì)(網(wǎng))脈狀構(gòu)造和角礫狀構(gòu)造。浸染狀構(gòu)造表現(xiàn)為黃鐵礦、毒砂等硫化物在石英、絹云母中呈星點(diǎn)、斑點(diǎn)或浸染狀嵌布(圖4a和圖5d～f)，是礦區(qū)內(nèi)主要的礦石構(gòu)造；細(xì)(網(wǎng))脈狀構(gòu)造表現(xiàn)為礦石早期形成的構(gòu)造裂隙，被后期的硫化物和石英充填交代，形成黃鐵礦-石英細(xì)脈(圖4b和圖5b、c)，并彼此穿插切割，構(gòu)成明顯的細(xì)脈狀-網(wǎng)脈狀；角礫狀構(gòu)造為賦礦粉砂巖、頁(yè)巖及巖脈受構(gòu)造作用破碎后再膠結(jié)(圖4c)。

圖5 張海金礦床典型礦石組成和結(jié)構(gòu)Fig.5 Reflected-light photomicrographs showing mineralogy and textures of the gold ores from the Zhanghai gold deposita-晶粒間微粒自然金(Au)；b-自形-半自形粗粒黃鐵礦(Py)沿含礦巖石的構(gòu)造裂隙充填；c-兩期形成的細(xì)脈狀黃鐵礦，具有重結(jié)晶結(jié)構(gòu)特征；d-黃鐵礦被白鐵礦(Mc)交代成港灣狀；e-呈浸染狀分布的半自形-他形粒狀黃鐵礦被后期構(gòu)造應(yīng)力作用壓碎形成裂理和破碎；f-半自形-自形粒狀或針狀毒砂(Apy)，常與微細(xì)粒它形粒狀黃鐵礦伴生；g-碎屑狀石英顆粒及粒間絹云母化、泥化蝕變；h-硅化石英細(xì)脈，石英顆粒中可見(jiàn)包含黃鐵礦;Au-自然金；Py-黃鐵礦；Apy-毒砂；Mc-白鐵礦；Ser-絹云母；Q-石英a-intergranular fine-grained native gold(Au)；b-ore-bearing wall rock was filled with euhedral-subeuhedral coarse-grained pyrite(Py) along the fractures；c-veinlet pyrite formed in two stages，with recrystallization structure；d-pyrite was replaced by marcasite(Mc) in cusp-style；e-disseminated subhedral-anhedral granular pyrite was crushed by late tectonic stress to form cleavage and fragmentation；f-euhedral-subeuhedral granular or acicular arsenopyrite，often associated with fine-grained subhedral-anhedral granular pyrite；g-clastic quartz grains and intergranular sericitization and argillization alteration；h-silicified quartz veinlets，in which pyrite was included；Au-gold;Py-pyrite;Apy-arsenopyrite;Mc-marcasite;Ser-sericite;Q-quartz

原礦金物相分析顯示①，礦石中金的賦存狀態(tài)主要是硫化物包裹金，其次為硅酸鹽(云母)連生體金，及炭質(zhì)吸附金，極少游離金。金的粒度極細(xì)，在光學(xué)顯微鏡下自然金少見(jiàn)，呈片狀、粒狀及薄膜狀產(chǎn)出。礦石中大部分金以顯微、超顯微形式賦存于主要載金礦物黃鐵礦和毒砂的晶格內(nèi)或礦物裂隙中，且金含量與微細(xì)粒黃鐵礦和毒砂關(guān)系密切。

2.6 成礦階段

通過(guò)野外觀察及顯微鏡鑒定，并結(jié)合礦石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造、礦物共生組合和礦物穿插關(guān)系等，將張海金礦床劃分為四個(gè)成礦階段：黃鐵礦-石英階段、黃鐵礦-金-毒砂-石英階段、黃鐵礦-金-硫化物-石英階段和碳酸鹽-石英階段。其中，第二、三階段為金礦化的主要階段。

黃鐵礦-石英階段：為成礦的早期階段。黃鐵礦主要呈自形、半自形粒狀，零星分布，顆粒較大，部分黃鐵礦受后期應(yīng)力作用，形成壓碎結(jié)構(gòu)。也有少量五角十二面體黃鐵礦和主要以細(xì)脈狀充填在裂隙中的早期無(wú)礦石英細(xì)脈。該階段貧金礦化。

黃鐵礦-金-毒砂-石英階段：該階段主要形成微細(xì)粒的半自形粒狀黃鐵礦、自形-半自形粒狀或針狀毒砂和石英細(xì)脈。五角十二面體黃鐵礦含量明顯增多。黃鐵礦和毒砂一般呈星點(diǎn)、斑點(diǎn)或浸染狀分布且密切伴生，兩者之間未見(jiàn)明顯穿插關(guān)系，形成時(shí)間較為接近。該階段的黃鐵礦、毒砂、石英細(xì)脈與金礦化作用開(kāi)始發(fā)育。

黃鐵礦-金-硫化物-石英階段：該階段主要礦物有黃鐵礦，少量輝銻礦，伴隨有極少量黃銅礦和方鉛礦。黃鐵礦主要為半自形-他形粒狀，以他形為主，多呈細(xì)(網(wǎng))脈狀或團(tuán)塊狀集合體產(chǎn)出，常同石英共生。石英多為自形-半自形粒狀，呈細(xì)脈狀沿裂隙廣泛分布，與金礦化同時(shí)形成。黃銅礦、方鉛礦和輝銻礦偶見(jiàn)，分布相對(duì)局限。該階段硅化和絹云母化較為發(fā)育。

碳酸鹽-石英階段：為成礦的晚期階段。該階段主要礦物以石英為主，有少量方解石、黃鐵礦。石英和方解石以細(xì)脈狀為主，穿插在早階段的礦物中。黃鐵礦為自形-半自形粒狀，多為立方體晶形，呈星散狀分布在石英-方解石細(xì)脈中。該階段金礦化微弱或無(wú)金礦化。

3 地球化學(xué)特征

3.1 樣品采集與測(cè)試

在張海金礦北部及東部開(kāi)展了9條土壤地球化學(xué)剖面測(cè)量，點(diǎn)距10 m，線距160 m±，測(cè)線方位165°。樣品送往中國(guó)冶金地質(zhì)總局中南地質(zhì)調(diào)查院實(shí)驗(yàn)室，分析項(xiàng)目為Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Mo、Hg、Bi等10種元素，各元素分析合格率均大于96%。

3.2 元素統(tǒng)計(jì)特征

本文對(duì)714件土壤樣品的Au、As、Sb、Ag 元素測(cè)試數(shù)據(jù)的極值、均值、中值、標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)和背景值等參數(shù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)(表1)。4種元素豐度值變化較大，如Au為2.23×10-9～1399.65×10-9、As為10.34×10-6～1174.85×10-6、Sb為0.88×10-6～67.13×10-6、Ag為0.02×10-6～2.30×10-6，變異系數(shù)較高，其中成礦元素Au變異系數(shù)達(dá)1.84，說(shuō)明各元素分異顯著。同時(shí)，4種元素含量均值明顯高于背景值和中值，富集系數(shù)依次為1.91、1.40、1.50、1.36，均表現(xiàn)為局部相對(duì)富集特征，存在疊加富集的可能(李艷軍等，2014；翟玉林等，2015)，Au元素的富集趨勢(shì)相對(duì)更明顯?？傮w顯示元素分異顯著，濃集富集趨勢(shì)明顯，金成礦潛力較大。

表1 測(cè)區(qū)元素地球化學(xué)參數(shù)

3.3 元素異常特征

本文對(duì)714件土壤樣品的Au、As、Sb、Ag 元素測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行迭代循環(huán)剔除均值±3倍標(biāo)準(zhǔn)差的離群數(shù)據(jù)，形成背景數(shù)據(jù)的特征參數(shù)(常鑫等，2015)，采用背景值+2倍標(biāo)準(zhǔn)差的方法確定異常下限(王占彬等，2020)，按異常下限1，2，4倍圈定異常外帶、中帶、內(nèi)帶，并繪制了元素異常圖和綜合異常圖(圖6)。Au異常分布在南西和北東部，異常規(guī)模較大，濃度分帶清晰，濃集中心明顯，異常面積大、強(qiáng)度高，與金礦體賦存部位及展布方向較吻合，反映了其相對(duì)富集特征；Ag異常主要分布在南西和東部，與Au異常分布較為一致，套合較好，異常面積大，強(qiáng)度高，有明顯三級(jí)濃度分帶，濃集中心明顯，與金礦體賦存部位及展布方向較一致，反映其共生元素的富集特征。As、Sb異常主要分布在西南和東部，與 Au異常套合較好，且分布范圍較大，異常強(qiáng)度高，濃度分帶明顯，兩者濃集中心的位置距離較近，反映了其作為成礦指示元素的富集特征。異常帶總體以Au、As、Sb、Ag組合異常為主。異常濃集中心明顯、強(qiáng)度高，呈NEE向帶狀或串珠狀分布，與金礦化帶對(duì)應(yīng)性好。

圖6 張海金礦床土壤地球化學(xué)異常圖Fig.6 Soil geochemical anomalies of the Zhanghai gold deposita-Au、Ag、As和Sb元素單元素異常圖；b-綜合異常圖；1-第四系；2-三疊系下統(tǒng)大冶組四段；3-三疊系下統(tǒng)大冶組三段；4-三疊系下統(tǒng)大冶組二段；5-三疊系下統(tǒng)大冶組一段；6-二疊系中統(tǒng)茅口組；7-二疊系中統(tǒng)棲霞組；8-石炭系上統(tǒng)黃龍組；9-志留系中統(tǒng)墳頭組；10-志留系下統(tǒng)新灘組二段；11-志留系下統(tǒng)新灘組一段；12-閃長(zhǎng)玢巖；13-角礫巖；14-金礦體；15-鐵銅礦體；16-斷層；17-金異常；18-砷異常；19-銅異常；20-銻異常；21-銀異常；22-綜合異常；23-已知金礦體；24-新發(fā)現(xiàn)金礦體a-anomaly diagram of Au，Ag，As and Sb elements；b-multi-element anomaly diagram;1-Quaternary；2-fourth member of Lower Triassic Daye Formation；3-third member of Lower Triassic Daye Formation；4-second member of Lower Triassic Daye Formation；5-first member of Lower Triassic Daye Formation；6-Middle Permian Maokou Formation；7-Middle Permian Qixia Formation；8-Upper Carboniferous Huanglong Formation；9-Middle Silurian Fentou Formation；10-second member of Xintan Formation of Lower Silurian；11-first member of Xintan Formation of Lower Silurian；12-diorite porphyry；13-breccia；14-gold ore body；15-iron and copper ore body；16-fault；17-gold anomaly；18-arsenic anomaly；19-copper anomaly；20-antimony anomaly；21-silver anomaly；22-comprehensive anomalies；23-known gold ore-body；24-newly discovered gold ore-body

本次工作圈定Au異常6處、As異常6處、Sb異常3處、Cu異常3處，歸并為5處以Au、As、Sb為主的綜合異常帶(HS1～HS5)(圖6)。HS3異常帶位于0～38線，長(zhǎng)約800 m，寬90～170 m，Au最高值為679×10-9，Au、As、Ag、Sb等元素異常套合性較好，且Au和Ag都有異常濃度分帶內(nèi)帶，異常強(qiáng)度較強(qiáng)，與主礦帶位置相吻合。HS4異常帶位于54～78線，長(zhǎng)約510 m，寬40～180 m，Au、As、Ag、Sb等元素異常套合性較好，且Au有異常濃度分帶內(nèi)帶，Ag有中帶，異常強(qiáng)度較強(qiáng)，對(duì)應(yīng)主礦帶東部延伸地段。HS2異常帶位于0～78線，長(zhǎng)約1700 m，寬80～190 m，Au最高值為1047×10-9，Au、As、Ag等元素異常套合性較好，且Au和Ag都有異常濃度分帶內(nèi)帶，異常強(qiáng)度較強(qiáng)，與HS3、HS4異常特征相似。HS5異常帶位于54～78線，異常半徑約500 m，除As、Ag、Sb等元素異常套合性較好外，有明顯Cu異常濃集中心，與F1斷裂帶志留系與石炭系地層接觸帶位置相吻合。HS1異常帶位于0～22線，長(zhǎng)約500 m，寬50～150 m，Au、As元素異常套合性較好。從北到南分為4個(gè)帶，與礦體分布基本一致。其中，HS2、HS3、HS4異常規(guī)模和強(qiáng)度較大，且連續(xù)性較好，尤其是HS2異常，成礦潛力較好。HS1異常規(guī)模和強(qiáng)度較小，異常較為零散，面積相對(duì)較小，成礦潛力一般。HS5異常規(guī)模和強(qiáng)度明顯強(qiáng)于HS1，有明顯Cu元素異常濃集中心，且各成礦元素套合好，顯示較好的銅礦成礦可能性。各異常帶間距300～400 m近平行分布，呈“北東成帶、北西成串”空間分布特征。元素異常的空間分布特征顯示，成礦元素具有由南向北遷移的趨勢(shì)，在熱源驅(qū)動(dòng)下，含礦熱液是從深部自S向N往淺部逐步運(yùn)移的，最北帶可能代表了礦區(qū)流體活動(dòng)水平分帶中的邊緣。

Au、As、Sb、Ag 4種元素異常在剖面上反映較好，普遍出現(xiàn)多個(gè)Au異常高值，有連續(xù)異常，也有單點(diǎn)異常，并伴生有Ag、As、Sb異常，異常與已經(jīng)金礦體位置對(duì)應(yīng)良好。以張海金礦14號(hào)勘探線上的土壤地球化學(xué)剖面為例(圖7)，較為連續(xù)的異常出現(xiàn)于1440～1660點(diǎn)，寬約220 m，Au最高679×10-9，伴生明顯Ag、As、Sb異常，Ag最高2.3×10-6。1240點(diǎn)、1260點(diǎn)、1250點(diǎn)、1380點(diǎn)亦有明顯大于100×10-9的Au異常，其中1250點(diǎn)高達(dá)1047×10-9，同時(shí)伴生明顯Ag、As、Sb異常?；角€上呈現(xiàn)4段明顯的Au、As、Sb、Ag正異常，峰值分別為①Au 678.7×10-9、Ag 2.1×10-6、As 1174.8×10-6和Sb 67.1×10-6；②Au 291.6×10-9、Ag 1.5×10-6和As 384.3×10-6；③Au 1047.1×10-9和As 326.4×10-6；④Au 165.7×10-9和Ag 0.65×10-6。以Au為主，伴生有Ag、As、Sb的高值異常與已知金礦體及兩條新發(fā)現(xiàn)的金礦化帶對(duì)應(yīng)性較好(圖7)，顯示土壤地球化學(xué)測(cè)量對(duì)金礦化帶的位置具有直接指示意義，也進(jìn)一步揭示張海金礦已知主礦帶北側(cè)近平行異常帶和東延異常礦帶找金的良好潛力。

4 找礦模型構(gòu)建

在綜合分析礦床地質(zhì)特征和土壤地球化學(xué)特征的基礎(chǔ)上，本文建立了張海金礦床地質(zhì)-地球化學(xué)找礦模型(圖8)，其找礦標(biāo)志如下:

圖8 張海金礦床地質(zhì)-地球化學(xué)找礦模型Fig.8 Composite geological and geochemical prospecting model for the Zhanghai gold deposita-土壤Au、Ag、As和Sb元素趨勢(shì)變化曲線圖；b-成礦模型圖;1-志留系中下統(tǒng)砂巖、粉砂巖及頁(yè)巖；2-石炭系上統(tǒng)-三疊系下統(tǒng)灰?guī)r；3-中酸性侵入巖；4-中酸性脈巖；5-斷裂；6-銅礦體；7-已知金礦體；8-預(yù)測(cè)和新發(fā)現(xiàn)金礦體a-variation trend of Au,Ag,As and Sb elements from soil geochemical survey;b-mineralization model to indicate distal sediment-hosted disseminated gold and its relation to the intermediate-acid intrusions;1-Middle-Lower Silurian sandstone，siltstone，and shales；2-Upper Carboniferous and Lower Triassic limestones；3-intermediate acid intrusive rock；4-intermediate acid dyke；5-fault；6-copper ore-body；7-known gold ore-body；8-predicted and newly discovered gold ore-body

(1)地質(zhì)找礦標(biāo)志：①賦礦地層。志留系下統(tǒng)新灘組(S1x)含炭質(zhì)粉砂巖及頁(yè)巖是主要含礦層位。②控礦構(gòu)造。石炭系-三疊系碳酸鹽巖和志留系細(xì)碎屑巖接觸界面附近、NEE向殷祖復(fù)背斜軸部次級(jí)的NE和NEE向斷裂、裂隙、層間破碎帶為礦體的賦存提供了構(gòu)造空間。在斷裂構(gòu)造拐彎或交匯部位，硅化較強(qiáng)，礦化較好，是尋找厚大富礦體的有利地段。③成礦巖體。閃長(zhǎng)玢巖脈與金成礦有密切的時(shí)空關(guān)系，金礦化多分布在其附近，甚至脈巖本身發(fā)育金礦化，局部地段構(gòu)成金礦體頂?shù)装濉５V化主要發(fā)育在礦區(qū)南閃長(zhǎng)玢巖接觸帶外圍1.5 km范圍內(nèi)。深部隱伏巖體遠(yuǎn)端的淺成閃長(zhǎng)質(zhì)脈巖是有利的找礦地質(zhì)信息。④圍巖蝕變。原生金礦化主要為黃鐵礦化和毒砂化，近礦圍巖蝕變主要為硅化，其中礦石中金品位一般與微細(xì)粒黃鐵礦、毒砂含量正相關(guān)，蝕變分布與礦體或礦化帶分布基本一致，離礦體越近，蝕變?cè)綇?qiáng)，黃鐵礦、毒砂和石英脈組成的石英-硫化物組合具有重要的找礦指示意義。

(2)地球化學(xué)找礦標(biāo)志：以Au、Ag、As、Sb元素組合異常為主，異常濃集中心明顯、分帶清晰、強(qiáng)度高，各元素異常套合較好，呈“北東成帶、北西成串”空間展布特征，與礦化帶(礦體)分布對(duì)應(yīng)性較好。成礦元素Au異常規(guī)模較大，經(jīng)工程驗(yàn)證，土壤地球化學(xué)測(cè)量中金元素含量大于等于20×10-9的地段一般可見(jiàn)金礦(化)體，金含量大于100×10-9的地段一般多有工業(yè)礦體產(chǎn)出。Au、Ag、As、Sb元素含量峰值突出，變化較一致，峰值與礦體位置對(duì)應(yīng)良好，具有重要的找礦指示意義。此外，Au、Ag元素含量具有正相關(guān)關(guān)系，兩者化探異常套合性好，有直接找礦指示意義。

經(jīng)調(diào)查，0線至14線槽鉆探工程揭露的兩條金礦化帶地表均具有良好的成礦元素峰值(圖7)。0線至22線地球化學(xué)異常經(jīng)查證發(fā)現(xiàn)兩條NEE走向金礦化帶，一條寬約3～12 m，長(zhǎng)約380 m，金品位0.5～3.2 g/t；另一條寬約8～20 m，長(zhǎng)約200 m，金品位0.5～1.2 g/t(圖7)。同時(shí)，30線至70線地球化學(xué)異常經(jīng)查證也發(fā)現(xiàn)三條NEE走向金礦化帶，一條長(zhǎng)約500 m，金品位1.00～2.04 g/t；一條長(zhǎng)約560 m，寬約30～120 m，金品位1.00～4.03 g/t；一條延長(zhǎng)460 m，ZK7001揭露金礦體厚度9.05 m，平均品位2.81 g/t。新的金礦化帶和礦體的發(fā)現(xiàn)驗(yàn)證了該地質(zhì)-地球化學(xué)找礦模型能有效指導(dǎo)該區(qū)淺部隱伏礦體和外圍的找礦工作。依據(jù)該找礦模型，在張海金礦床礦權(quán)外圍共圈定了4條礦化帶和5個(gè)重點(diǎn)找礦靶區(qū)，優(yōu)選靶區(qū)經(jīng)探槽工程揭露和鉆探工程驗(yàn)證，共圈出5條金礦化帶，12個(gè)金礦體。因此，依托該地質(zhì)-地球化學(xué)找礦模型能較好地指導(dǎo)鄂東南美人尖-張海-鳳頭金礦帶賦存于沉積巖中的巖漿熱液系統(tǒng)遠(yuǎn)端浸染型金礦的勘查和評(píng)價(jià)工作。

5 結(jié)論

(1)張海金礦床為賦存在沉積巖中的巖漿熱液系統(tǒng)遠(yuǎn)端浸染型金礦，賦礦地層為志留系新灘組含炭質(zhì)粉砂巖及頁(yè)巖，礦體受NEE向背斜和斷裂構(gòu)造控制，具有明顯的礦化空間分帶特征。

(2)土壤地球化學(xué)異常以Au、As、Sb、Ag為主，異常濃集中心突出，具有“北東成帶、北西成串”空間展布特征，各元素變化曲線峰值明顯且變化趨勢(shì)較為一致，能有效指示礦化帶(體)的存在。

(3)地質(zhì)-地球化學(xué)找礦模型的構(gòu)建及應(yīng)用，能較好地指導(dǎo)鄂東南美人尖-張海-鳳頭金礦帶、張海金礦床及同類型金礦的勘查和評(píng)價(jià)工作。

致謝：感謝匿名審稿人在論文評(píng)審過(guò)程中提出的寶貴修改意見(jiàn)。野外工作過(guò)程中，得到湖北省自然資源廳和地質(zhì)勘查基金管理中心的關(guān)心和支持，圖件制作由碩士生趙彪、楊黎和黃俊杰完成，在此一并致謝。

[注 釋]

①中國(guó)冶金地質(zhì)總局中南地質(zhì)調(diào)查院.2019.湖北省大冶市張海金礦區(qū)及外圍金礦詳查地質(zhì)報(bào)告[R].

②湖北省地質(zhì)局第一地質(zhì)大隊(duì).2019.湖北大冶-陽(yáng)新銅金礦整裝勘查區(qū)礦產(chǎn)調(diào)查與找礦預(yù)測(cè)子項(xiàng)目總成果報(bào)告[R].

[附中文參考文獻(xiàn)]

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