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江南古陆中段的湘东北地区是我国东部著名的一条金多金属成矿带。自上世纪80年代以来,陆续发现万古、黄金洞、洪源等20多处中、小型金矿床。其中,90%以上的金矿床以层状、似层状产出于区域大规模出露的中元古界冷家溪群浅变质岩系中。
本文从雁林寺金矿的区域成矿地质背景分析入手,详细研究了雁林寺金矿地质地球化学特征、控矿因素、成矿物理化学条件、成矿物质和流体来源、成矿年代等问题,对雁林寺矿床得出了如下认识:
1.野外地质调查表明,矿区存在赋存与NE劈理化带中和NW向韧性剪切带中的两组含金石英脉。流体包裹体研究表明,NE向含金石英脉成矿温度在160.3℃~200.3℃之间,NW向含金看石英脉成矿温度介于110.3℃~134.6℃,属于低温热液矿床。雁林寺金矿成矿流体密度一般介于0.84-0.99 g/cm3,表明一部分成矿流体与大气降水等低密度流体有关。成矿流体包裹体盐度变化范围很大,介于0.35-13.72%,平均值为7.18%,显示出低盐度流体的特征。成矿压力在25.7-59.1MPa之间,属于低压成矿,成矿深度计算值为2.57km-6.17km,属于浅成性质。
2.雁林寺金矿中元古界冷家溪群地层的原岩为形成于活动陆缘-岛弧演化阶段,沉积物源包括了泥沙质和粘土物质,并有一部分物质来源于火山源缘的供给的沉积地层。武陵运动形成了一套具有鲍马序列,富含火山凝灰物质、钙质等的浅变质岩系,为矿区的赋矿地层。微量元素及硫、锶同位素特征表明该地层提供了主要的成矿物质,是由变质热液选择性淋滤冷家溪群围岩中富Rb矿物的结果。氢氧同位素研究表明,雁林寺金矿成矿流体来源的多源性。第一期金NE向金成矿的流体来源以变质水为主,第二期NW向金成矿则相比之下混入较多的大气降水。
3.断裂和褶皱构造对于金矿的控制作用具有重要的地位。雁林寺金矿矿体定位主要为受NE向劈理化构造带和NW向韧性剪切带控制。NE向劈理化带规模大,主要的工业矿段含金石英脉充填于其中。脉体产状既可以完全平行于板劈理产状,也可与之有一定的夹角。NW向韧性剪切带改造早期的NE劈理化带,控制形成含金石英大脉,脉中石英碎斑发生旋转和塑性流变,两侧围岩发生强烈的面理和线理为特征,金元素在韧性剪切作用下再次发生富集。
4.对NE向和NW向两期金成矿分别进行ESR成矿年龄测定,并结合区域构造演化特征建立起雁林寺金矿床成矿的空间和时间上的关系,表明从印支晚期到燕山早期,湘东北地区经历了复杂的构造演化,造成了NNE和NW向大型逆冲-走滑体系和岩浆岩的大范围侵位。在雁林寺金矿区变质热液和大气降水形成的成矿热液,在深部岩体热动力驱动下,在NE向和NW向容矿构造中形成金矿化。
5.基于上述认识,初步得出雁林寺金矿比较切合实际的成矿模式。矿区冷家溪群地层是一套含金丰度较高的变沉积(火山)建造,是该区的矿源层,为金成矿提供成矿物质。加里东期以来,雁林寺金矿在挤压收缩体制下产生一系列NE向逆冲断层和褶皱,并形成了NE向的赋矿劈理化带。在印支晚期,构造体制转变为以走滑为主的发展阶段,变质热液在岩浆热源的作用下,萃取矿源层中的金元素,并沿着逆冲断层带上升,进入到劈理化带中富集成矿,形成第Ⅰ期金矿化。该期成矿温度为150.3℃~225.3℃,成矿年龄为214.2Ma左右。燕山期以来,雁林寺金矿NW向右形韧性剪切带,使岩石发生糜棱岩化和强烈片理化,从而为热液活动提供了通道,该期成矿热液主要为大气降水,使剪切带内的岩石遭受强烈蚀变。热液作用导致金在有利部位富集成矿,形成第Ⅱ期矿脉,该期成矿温度为110.3℃~134.6℃,在177.4Ma~155.0Ma左右。