長江中下游拋刀嶺大型中硫型淺成低溫熱液金礦床的厘定及其找礦啟示*

黃 柯，謝桂青,2**，段留安，安文武

（1中國地質大學自然資源部戰略性金屬礦產找礦理論與技術重點實驗室，北京 100083；2中國地質科學院礦產資源研究所自然資源部成礦作用與資源評價重點實驗室，北京 100037；3中國地質調查局煙臺海岸帶地質調查中心，山東煙臺 264004；4中國地質大學資源學院，湖北武漢 430074）

淺成低溫熱液礦床是全球金、銀貴金屬以及鉛、鋅、銅等賤金屬的重要來源（Simmons et al.,2005；Frimmel,2008），形成深度通常小于1.5 km、成礦溫度低于300°C（Lindgren,1922；Hedenquist et al.,2000），并多與深部高溫的斑巖-矽卡巖型銅-金-鉬礦床構成斑巖成礦系統，具有極為重要的經濟價值（Sillitoe,2010）。根據硫化物組合所指示的硫化狀態的差異，淺成低溫熱液礦床多被分為高硫（HS）、中硫（IS）和低硫（LS）型3個亞類（Einaudi et al.,2003；Sillitoe et al.,2003）。其中IS型金礦床早期被劃為LS型礦床的亞類（John et al.,1999），后來研究發現該類型發育高硫化態和低硫化態之間過渡的硫化物組合，如黝銅礦、砷黝銅礦等，以出現低鐵閃鋅礦（FeS摩爾比通常為1%～20%）和富錳碳酸鹽為特色（Wang et al.,2019），具有高含量的賤金屬、高Ag/Au比值、相對較高的成礦流體溫度和鹽度，不同于HS和LS型金礦床（Hedenquist et al.,2000；Sillitoe et al.,2003）。由于IS型淺成低溫熱液礦床提出時間相對較晚，研究程度相對薄弱，但相比于LS型礦床，IS型礦床顯示出與區域HS型和深部斑巖型礦床更為密切的時空和成因聯系，具有重要的勘查指示意義（Cooke et al.,2011；Wang et al.,2019；Sillitoe,2020）。

長江中下游是中國東部重要的Cu-Fe-Au多金屬成礦帶，礦床類型多樣，且數量眾多，金屬礦床合計超過200余處（圖1a、b，常印佛等,1991；翟裕生等,1992），其中Cu-Au礦床多以斑巖-矽卡巖型為主（Pan et al.,1999；Mao et al.,2011），但淺成低溫熱液礦化蝕變系統常常不發育（Zhou et al.,2015），主要以廬樅火山盆地內的HS型蝕變系統，如礬山大型明礬石礦床（范裕等,2010）和黃竹園小型銀多金屬礦床（劉杰添等,2021），以及少量LS型礦床為主，如天頭山中型金礦（White et al.,2019），該帶卻鮮有IS型礦床的報道（圖1a、b）。

拋刀嶺金礦位于長江中下游成礦帶安慶-貴池礦集區（圖1b），距離安徽省池州市南部約20 km，目前探明金儲量超過35 t，平均品位達1.7 g/t，是該帶規模最大的獨立金礦床（Duan et al.,2018；楊曉勇等,2020）。礦區出露的地層主要為志留系，以高家邊組粉砂質頁巖為主，西北部出露有墳頭組和茅山組砂巖、砂質頁巖以及泥盆系五通組石英砂巖。礦區出露的巖漿巖主要為早白堊世英安斑巖（出露面積約0.6 km2），呈巖枝或巖脈狀。金礦體主要賦存于英安斑巖脈內部，僅少量產于圍巖地層中，成礦被認為與英安斑巖有成因聯系（Duan et al.,2018）。礦體呈北東向展布，受兩側北東向斷裂控制（圖2）。拋刀嶺金礦目前研究程度較低，前人主要對該礦床的地質特征和含礦巖體地球化學進行了一定程度的研究，認為該礦床類似于斑巖型金礦（張輝煌等,2002；趙德奎等,2009；段留安等,2012；2014）。在前人工作基礎上，筆者對拋刀嶺金礦開展了詳細的野外鉆孔巖芯編錄，選擇礦區22個鉆孔進行觀察，并系統采集了相關樣品，通過短波紅外光譜、室內鑒定和礦物成分研究，厘定了巖體蝕變、脈體種類、礦物組合和礦化之間的關系，為拋刀嶺金礦的成因類型提供了新的證據。

圖1 中國構造分區簡圖（a，改自Wang et al.,1995）和長江中下游成礦帶礦集區及代表性斑巖±矽卡巖±淺成低溫熱液礦床分布圖（b，改自Mao et al.,2011）Fig.1 Simplified tectonic framework of China(a,modified after Wang et al.,1995)and the distribution of ore districts and representative porphyry±skarn±epithermal deposits in the Middle-Lower Yangtze River Valley metallogenic belt(b,modified after Mao et al.,2011)

圖2 拋刀嶺礦區地質簡圖（改自段留安等，2014）Fig.2 Simple geological map in the Paodaoling orefield（modified after Duan et al.,2014）

拋刀嶺金礦英安斑巖脈侵入到志留系砂質、粉砂質頁巖中，多于95%的金礦化集中于蝕變巖體內部（圖3），目前已經勘探的最深金礦化位于礦區西南部，約地表以下700 m。含礦巖體蝕變強烈，長石及暗色礦物基本已完全蝕變，僅保留交代假象結構。短波紅外光譜分析和鏡下觀察顯示主要的蝕變礦物為伊利石、白云母、綠泥石以及碳酸鹽（白云石、含鐵白云石、方解石、菱鐵礦和菱鎂礦），和少量其他黏土礦物，如高嶺石、地開石和蒙脫石（圖4a）。金礦體主要分布在與伊利石-白云母±碳酸鹽±其他黏土礦物有關的蝕變帶，且多發育浸染狀細粒自形晶黃鐵礦，含量＜5%，晚階段微細粒自形毒砂常沿黃鐵礦邊部或者交代黃鐵礦產出。以綠泥石-碳酸鹽±伊利石±蒙脫石為主的蝕變多位于相對深部和外圍，貧金礦化（圖3、圖4b）。

圖3 拋刀嶺金礦17號勘探線剖面圖黃色采樣點代表伊利石-白云母化為主的樣品；綠色采樣點代表綠泥石-碳酸鹽化為主的樣品（圖中標出了部分樣品中碳酸鹽礦物的w(MnO)）Fig.3 Section map of No.17 exploration line in the Paodaoling gold deposit Theyellow starsrepresent thesample location with illite-muscovite-dominated alteration;thegreen stars represent thesamplelocation with chloritecarbonate-dominated alteration(the MnOcontentsof carbonatemineralsin somesamples are marked in Fig.3)

拋刀嶺金礦化主要呈脈狀、網脈狀和角礫狀形式產出，多具有填充型的脈體結構，局部呈膠狀、皮殼狀或晶簇狀（圖4c、d）。從早到晚發育多階段脈體，根據穿切關系和礦物組合，主要可劃分為4個階段（圖5）：①以灰色細粒-隱晶質石英-重晶石-伊利石為主，硫化物含量很低（＜1%），可見少量微米級黃鐵礦、閃鋅礦呈浸染狀分布在脈體內部（圖4c）；②以結晶質石英-黃鐵礦-伊利石±毒砂±閃鋅礦為主，脈體中硫化物含量變化較大，主要以黃鐵礦為主，多具有微細粒結構，呈自形粒狀、球粒狀或粉末狀，最高可達10%，其他硫化物少見；③以石英-多金屬硫化物-富錳碳酸鹽為主，硫化物主要包括閃鋅礦、毒砂、黃鐵礦、白鐵礦、方鉛礦、車輪礦（CuPbSbS3）、車輪礦-硫砷鉛銅礦固溶體（CuPb(As,Sb)S3）和微量黃銅礦。富錳碳酸鹽主要由含鐵白云石和方解石組成，常發育毛發狀方鉛礦（圖4e、f）。多金屬硫化物通常分布在脈體中心或邊部，礦物呈帶狀或浸染狀貫穿脈體，含量較高，可達20%以上；④以石英-富錳碳酸鹽±重晶石±雄/雌黃±輝銻礦為主，其中雌黃、雄黃、輝銻礦僅少量出現，常沿脈體裂隙分布或穿切早期石英脈。金礦化品位與脈體中的硫化物含量呈正相關關系，金主要呈固溶體或者晶格金的形式分布在富砷黃鐵礦和毒砂中，自然金相對罕見。

圖5 拋刀嶺金礦礦物生成順序圖（圖中線的粗細代表礦物在不同階段的相對豐度）Fig.5 Mineral paragenetic sequence of the Paodaoling gold deposit(Line thickness in figure indicates the relative min‐eral abundance in different stages)

綜上所述，筆者初步認為拋刀嶺金礦具有與IS型淺成低溫熱液金礦類似的特征，而與典型斑巖型金礦和其他金礦類型存在一定差異（表1），主要理由如下：①斑巖型金礦床以與侵位淺的偏基性閃長質侵入體有關、發育特征性的條帶狀富磁鐵礦石英脈為典型特征（Vila et al.,1991a；1991b）。本次研究中，拋刀嶺未見到類似條帶狀和斑巖型礦床典型網脈（Gustafson et al.,1975）。此外，拋刀嶺金礦脈體多為填充型，其中石英多呈顯微晶、環帶狀自形晶以及定向的長條狀，局部可與碳酸鹽、硫化物組成膠狀、皮殼狀、晶簇狀結構（圖4c～e），不具有斑巖銅金礦床高溫石英脈體中典型的糖粒狀、鑲嵌粒狀等結構，暗示脈體形成溫度較低。張輝煌等（2002）曾報道拋刀嶺金礦脈體石英中的流體包裹體均一溫度集中在130～180℃和235～285℃兩個區間，該溫度范圍與礦物組合一致。②拋刀嶺金礦的蝕變特征與IS型礦床類似。蝕變礦物組合以伊利石-白云母為主，指示了相對中性的流體條件。明顯不同于HS型礦床中明礬石-高嶺石等相對酸性的蝕變組合，并且缺少LS型礦床中特征性的冰長石蝕變礦物（Sillitoe et al.,2003）。拋刀嶺金礦化主要產于面狀型蝕變的巖脈內部，局部出現浸染狀或細脈狀雌/雄黃的低溫熱液組合，但不發育卡林型金礦常見的去碳酸鹽化蝕變（Hofstra et al.,2000）；③拋刀嶺金礦脈體中硫化物組合以中等硫化態為主，具有與IS型淺成低溫金礦床類似的銅-鉛硫鹽，即車輪礦-硫砷鉛銅礦（Wu et al.,1977），現未發現黝銅礦、砷黝銅礦等礦物，但這也在其他IS型金礦床中有報道，如羅馬尼亞的Milin Kamak（Sabeva et al.,2017）和Sacaramb（Alderton et al.,2000）礦床。局部出現的低硫化態礦物，如毒砂和輝銻礦，可能受控于流體與還原性地層的反應或者硫化態的瞬時波動（Einaudi et al.,2003）；④拋刀嶺金礦脈體中碳酸鹽礦物較高的錳含量（w(MnO)＜7%）、閃鋅礦中低的鐵含量（FeS摩爾比為0.1%～18%），以及脈體中相對較高的閃鋅礦和方鉛礦含量（局部大于20%）和礦石相對高的Ag/Au比值（Ag/Au＜166，張輝煌等,2002），均與典型IS型礦床一致（Wang et al.,2019）。由此，通過綜合對比和典型地質特征分析，我們認為拋刀嶺為IS型淺成低溫熱液金礦床，若此結論成立的話，拋刀嶺是長江中下游首例IS型淺成低溫熱液金礦床。

表1 拋刀嶺金礦與典型斑巖型和中硫型淺成低溫熱液金礦成礦特征對比Table 1 Comparison of mineralization characteristics of Paodaoling gold deposit with typical porphyry-type and intermediate-sulfidation epithermal gold deposit

圖4 拋刀嶺金礦巖體典型蝕變和脈體特征a.英安斑巖強烈的伊利石-白云母化，以及自形浸染狀黃鐵礦（正交偏光，ZK2805 121.3 m）；b.英安斑巖中暗色礦物斑晶發生綠泥石-碳酸鹽化，長石斑晶發生碳酸鹽-伊利石-蒙脫石化（單偏光，ZK1705 278.9 m）；c.皮殼狀石英-碳酸鹽-黃鐵礦脈穿切灰黑色石英-黃鐵礦脈（ZK1703 126.5 m）；d.石英圍繞微-細黃鐵礦生長。注意石英局部呈同心圓弧狀，具有纖維狀、羽毛狀的膠狀結構（如圖中紅色箭頭所示；正交偏光，ZK2805 126.2 m）；e.石英-多金屬硫化物脈。注意針狀的方鉛礦產于脈體邊部和圍巖中（ZK1703 177.7 m）；f.石英-多金屬硫化物脈體的典型礦物組合，包括石英、富錳-含鐵白云石（w(MnO)為1.0%～2.2%，如圖中綠色標注點）、低鐵閃鋅礦x（FeS）為2.9%～17.2%，如圖中黃色標注點）、黃鐵礦、方鉛礦、毒砂、車輪礦-硫砷鉛銅礦固溶體（反射光，ZK3004 476 m）Qz—石英；Mus—白云母；Ilt—伊利石；Py—黃鐵礦；Chl—綠泥石；Cb—碳酸鹽；Sme—蒙脫石；Sph—閃鋅礦；Gn—方鉛礦；Apy—毒砂；Cpy—黃銅礦；Dol—白云石；Buor—車輪礦；Seli—硫砷鉛銅礦Fig.4 Characteristics of typical alteration and vein types in the Paodaoling gold deposit a.Intenseillite-muscovitealteration and euhedral disseminated pyriteoccurred in daciteporphyry(cross-polarized light,ZK2805 121.3 m);b.Dark mineral phenocrystsreplaced by chloriteand carbonate mineral,contrast with feldspar by carbonate,illite,and smectite(plane-polarized light,ZK1705 278.9 m);c.Carbonate-quartz-pyritevein with crustiform texture cut gray-black quartz-pyritevein(ZK1703 126.5 m);d.Quartz over‐grown around micro-fine pyrite.Notethat thequartz hasconcentric arc shapewith fiber or plumosetexturelikecolloform textureasshown by the red arrowsin figure(cross-polarized light,ZK2805 126.2 m);e.Quartz-polymetallic sulfidevein.Notethat the galenahas acicular textureoccurring in themargin of thevein and wallrock(ZK1703 177.7 m);f.Typical mineral assemblagesin quartz-polymetallic sulfideveins,including quartz,Mnrich ferroan dolomite(w(MnO)=1.0%～2.2%,asshown by thegreen dot and number),low-Fe sphalerite(x(FeS)at 2.9%～17.2%,asshown by the yel‐low dots and numbers),pyrite,galena,arsenopyrite,and bournonite-seligmannitesolid solution(reflected light,ZK3004 476 m)Qz—Quartz;Mus—Muscovite;Ilt—Illite;Py—Pyrite;Chl—Chlorite;Cb—Carbonate;Sme—Smectite;Sph—Sphalerite;Gn—Galena;Apy—Arsenopyrite;Cpy—chalcopyrite;Dol—Dolomite;Buor—Bournonite;Seli—Seligmannite

拋刀嶺大型IS型淺成低溫熱液金礦在長江中下游成礦帶的首次識別在區域上具有重要的科學和找礦意義。段留安等（2012）獲得了拋刀嶺與成礦密切相關的英安斑巖脈年齡，顯示為早白堊世（141～146 Ma），這與長江中下游成礦帶斑巖-矽卡巖Cu-Au礦化的時代基本一致（Xie et al.,2007；Mao et al.,2011；周濤發等,2017），暗示拋刀嶺金礦深部或外圍可能存在斑巖-矽卡巖銅金礦床，可從拋刀嶺外圍石門庵、銅山牌等金、銅礦體得到佐證（楊曉勇等,2020）。而最近礦區北東側～12 km的李灣矽卡巖銅金礦床找礦也取得重要突破（段留安等,2015），顯示該區巨大的找礦潛力。需要指出的是，此文是初步結論，需要進一步研究深化，如拋刀嶺金礦床的成礦時代、流體演化及物質來源等成礦機制。

致謝感謝池州市鑫誠礦業有限公司在野外工作期間提供的幫助，感謝審稿人給予的寶貴意見和建議。本文在成文過程中得到楊曉勇教授多次指導，并與李偉副教授、朱喬喬副研究員進行過多次探討，在此一并表示感謝。