鄂东南张海金矿床地质地球化学特征及找矿模型

罗 恒，李 欢，戴进玲，徐江嬿，陈松林，于炳飞，张 旦，李连支

(1.中国冶金地质总局中南地质调查院，湖北武汉 430081；2.中国地质大学(武汉)资源学院，湖北武汉 430074；3.湖北省地质勘查基金管理中心，湖北武汉 430071；4.中国冶金地质总局矿产资源研究院，北京 101300)

0 引言

鄂东南地区赋存于沉积岩中的浸染型金矿是继川北、黔西南、桂西北之后，于20世纪 80 年代末在湖北省张海地区首次发现(蔡贵先，1991)，有可能成为鄂东南地区继斑岩-矽卡岩型Cu-Au-Mo矿床和矽卡岩型Fe-Cu(Au)矿床之外最主要的金矿类型。该类金矿地质勘查工作主要集中在殷祖岩体东南缘的殷祖复背斜中段，并相继发现了凤头、董家口、金盆、张海、美人尖、徐家山等十多处金矿床(点)，构成NEE向展布的美人尖-张海-凤头金矿带，潜在金资源量在60吨以上，极具找矿潜力。

张海金矿床为该金矿带上极具代表性的矿床之一，通过多年勘查工作，提交(控制的+推断的)金金属量11.4吨①。前人对该矿床的地质特征、矿床成因、控矿因素和成矿规律等方面进行研究(蔡贵先，1991；杨明银等，2003；张祖送，2013；姚艳桥等，2014)，普遍认为其是赋存于沉积岩中的岩浆热液系统远端浸染型金矿床，成因上归属于中低温热液型金矿床，且具有类似于邻区九瑞矿集区西段丰山矿田斑岩-矽卡岩型Cu-Au和远端浸染型Au的矿化组合和分带特征(舒广龙，2004；刘继顺等，2004；谢桂青等，2017；Xie et al.，2019)。由于缺乏系统有效的找矿模型指导，张海金矿床外围乃至整个美人尖-张海-凤头金矿带勘查工作未能取得突破。

在湖北省地质勘查基金支持下，依托“湖北省大冶市张海金矿区外围铜金矿普查”工作和“鄂东南铜坑岭-张海-凤头金矿带矿床成因分析及找矿潜力评价”专题研究，笔者所在项目组及中国地质大学(武汉)2019～2020年对张海金矿床地质特征进行了系统的调查和研究，并开展了土壤地球化学剖面测量，找矿效果良好，新发现5条金矿(化)带，12个金矿(化)体，估计资源量有望在普查、详查基础上翻番。本文在张海金矿床地质和土壤地球化学特征综合分析的基础上，构建了地质-地球化学找矿模型，以指导矿区外围乃至鄂东南美人尖-张海-凤头金矿带内同类型矿床的勘查和评价工作。

1 成矿地质背景

鄂东南矿集区是长江中下游成矿带最西端的一个成矿区(Mao et al.，2011;张伟等，2015)(图1a)，位于大别造山带南缘、扬子板块北侧，其南、西、东侧分别以毛铺-两剑桥断裂、麻城-团风断裂、襄樊-广济断裂为界，构成“三角形”的构造岩浆区(图1b)。区内构造-岩浆活动发育，在时空分布及成因联系上与中酸性岩浆侵入密切相关的铁、铜、金等多金属矿产资源丰富，是长江中下游成矿带的重要组成部分(常印佛等，1991；翟裕生等，1992；周涛发等，2008)。区域成岩成矿事件集中在157～127 Ma之间(Li et al.，2010；Xie et al.，2011，2012；Li et al.，2009，2014)，主要分为145～136 Ma 和133～127 Ma 两个时间段，前者以铜铁成矿为主，次为钨钼金等，后者则主要以成铁为主，次为铜(谢桂青等，2013；Li et al.，2014)。矿床类型主要以矽卡岩型铜铁和与之共生(伴生)金矿床为主。

图1 长江中下游成矿带地质简图(a)(据Mao et al.，2011)及鄂东南地区地质简图(b)(据姚艳桥等，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-晚侏罗-早白垩世花岗岩；2-白垩纪火山岩和次火山岩；3-水系；4-断裂；5-斑岩-矽卡岩型Cu-Au-Mo矿床；6-矽卡岩型Fe-Cu矿床；7-主要城市；8-上白垩统-古近系；9-下白垩统；10-下-中侏罗系统；11-泥盆系-三叠系；12-震旦系-志留系；13-铁矿床；14-铜矿床；15-多金属矿床；16-金矿床；17-研究区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-张海-凤头金矿带位于鄂东南矿集区殷祖岩体东南缘(图2a)。区内出露地层主要为志留系细碎屑岩和石炭-三叠系碳酸盐岩，其中志留系新滩组(S1x)含炭质粉砂岩及页岩为金矿的主要赋矿围岩。区内构造发育，殷祖复式背斜贯穿全区，东、西部轴向分别为70°左右和275°～280°，核部为志留系地层，两翼为石炭-二叠系地层，北翼发生倒转而向南倾斜，两翼多形成走向断裂及NE和NW向共轭断裂①。断裂构造主要有近EW向、NE向和NW向三组。近EW向断裂是主要的控岩导矿构造，NE向、NW向断裂控制了区内中酸性岩体(脉)及金矿(化)体的分布，是主要的容矿构造(张祖送，2013)。金矿体主要赋存于殷祖复背斜核部附近次级的NE和NW向断裂破碎带中②。区内侵入岩主要有分布于西北部的殷祖岩体和零星在地表出露的花岗闪长斑岩、闪长(玢)岩等岩株或岩脉②。殷祖岩体主要岩性为(石英)闪长岩，锆石U-Pb及角闪石Ar-Ar年龄分别为152 Ma和151 Ma(丁丽雪等，2017；Li et al.，2009，2014)，为早期岩浆活动产物。花岗闪长斑岩、闪长(玢)岩等切割殷祖岩体，和区域上与铜金成矿密切相关的成矿小岩体或脉岩时代(±140 Ma)一致(谢桂青等，2006，2009，2013；Li et al.，2014；张世涛等，2018)，为更晚期岩浆-热液活动产物。

图2 美人尖-张海-凤头成矿带地质简图(a，据张祖送，2013)及张海金矿床地质图(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)1-三叠系灰岩；2-二叠系灰岩；3-石炭系灰岩；4-志留系砂岩、粉砂岩及页岩；5-花岗斑岩；6-闪长玢岩；7-闪长岩和石英闪长岩；8-断层；9-倒转背斜；10-赋存在沉积岩中的金矿；11-第四系；12-三叠系下统大冶组四段；13-三叠系下统大冶组三段；14-三叠系下统大冶组二段；15-三叠系下统大冶组一段；16-二叠系中统茅口组；17-二叠系中统栖霞组；18-石炭系上统黄龙组；19-志留系中统坟头组；20-志留系下统新滩组二段；21-志留系下统新滩组一段；22-闪长玢岩；23-角砾岩；24-金矿体；25-铁铜矿体；26-断层;27-勘探线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 矿床地质特征

2.1 地层

矿区出露地层主要有志留系下统新滩组(S1x)、志留系中统坟头组(S2f)、石炭系上统黄龙组(C2h)、二叠系中统栖霞组(P2q)和茅口组(P2m)、三叠系下统大冶组(T1d)，其中与铜金成矿有关且分布最为广泛的为新滩组、坟头组和大冶组地层(图2b)。志留系新滩组分两段，下段(S1x1)为灰黑色含炭质粉砂岩及页岩，深部硅化发育；上段(S1x2)为浅灰色-灰绿色页岩，角岩化，岩石层系较复杂，各种颜色相互交错产出。志留系坟头组(S2f)为长石石英砂岩、细砂岩。三叠系大冶组分四段(T1d)，其中一段(T1dy1)为薄层状泥质灰岩；二段(T1dy2)为薄-中厚层微晶灰岩夹钙质页岩；三段(T1dy3)为薄层灰岩，白云质灰岩；四段(T1dy4)为厚白云质灰岩。其中，志留系下统新滩组(S1x)含炭质粉砂岩及页岩是矿区主要赋矿地层，区内绝大部分金矿体均产出在该层位中。该套地层褶皱、劈理发育，层内常形成层间破碎、裂隙和构造虚脱空间，能够提供良好的热液通道和赋矿空间。

2.2 构造

矿区褶皱构造主要有蛤蟆伏倒转向斜、张海倒转背斜。前者属于殷祖复式背斜次一级的褶皱，位于矿区南部，核部为三叠系地层，两翼为二叠系、石炭系地层。后者北翼地层为志留系新滩组，南翼地层为志留系中统坟头组、石炭系上统黄龙组，两翼地层产状基本一致，倾向S，走向NEE，倾角30°～60°，金矿体即赋存于该背斜核部含炭粉砂质页岩地层的断裂、裂隙中。矿区断裂构造以NEE向、NE向和NW向为主(图2b)。NEE向断裂主要分布在矿区南部，有F1和F2两条，其中F1断裂为正断层，长度大于2 km，倾向S-SE，倾角45°～60°，分布于志留系砂页岩与石炭-三叠系灰岩之间，控制了区内铁铜矿体及闪长玢岩脉的产出，为铁铜矿主要控矿构造。F2断裂为走向逆断层，长约400 m，倾向为SE，倾角约为70°，分布于新滩组和坟头组地层之间，断层角砾清晰并见金矿化现象，是主要控矿构造。NE向断裂主要有F3和F4两条，F3断裂位于矿区中部，长约400 m，宽3～5 m，倾向SE，倾角50°～70°，断层角砾发育且硅化较强。F4断裂位于矿区东部，长约350 m，两侧地层有明显错动。NW向断裂位于矿区南东部，长约280 m，伴有闪长玢岩脉出露，并可见岩脉与三叠系碳酸盐接触带发育矽卡岩化。

2.3 侵入岩

矿区位于殷祖岩体南缘，区内出露的侵入岩主要为闪长玢岩，分布于矿区南部(图2b)。地表出露宽为10～50 m，长约70～500 m，主要呈脉状，沿着NEE向断裂产出。闪长玢岩呈浅黄-青灰色，局部褪色为灰白色，斑状结构，块状构造，斑晶为具环带结构的斜长石、石英等；基质为隐晶质，成分与斑晶大致相同，局部可见呈细粒浸染状黄铁矿。该岩脉与志留系坟头组砂岩接触地段发育断裂破碎带(F1)，与石炭、二叠系灰岩接触处有铁帽产出，深部为铜矿体，显示其与铜成矿关系密切。矿区深部钻探揭露闪长玢岩脉，两侧形成密集平行节理带，且见有硅化、黄铁矿化、绢云母化等蚀变现象。金矿化多分布在上下盘，走向与其基本一致，或沿脉岩与围岩接触带分布。闪长玢岩与金矿体交界处附近矿化较好，品位相对较高。局部地段闪长玢岩脉构成金矿体顶板或底板，也是矿(化)体的组成部分。

2.4 矿化及蚀变特征

矿区内圈定了3个金矿体群、28个金矿体，自西至东依次是ⅠAu号、Ⅱ-ⅣAu号和ⅤAu号金矿体群，此外南部还有1个铁铜矿体(图2b)。金矿体主要赋存于志留系新滩组含炭质粉砂岩及页岩地层中，受NEE向背斜和断裂构造联合控制，整体走向NEE，多倾向SSE，倾角一般30°～60°。金矿体呈带状、似层状、透镜状产出，沿走向和倾向方向均具有波状弯曲、分支复合、尖灭再现等特征，往往在空间上形成条数多、规模不等、成群成带集中展布的格局，且主矿体上盘多产出近平行矿体(图3a)。Ⅱ-ⅣAu号和ⅤAu号金矿体群是前期普查、详查工作的主体，前者分布在矿区中东部2线～34线之间，由8个矿体组成，其中Ⅱ-ⅣAu-1号矿体为主矿体，赋存标高-412～169 m，走向和倾向延伸分别为640 m和667 m，倾向SSE，倾角50°±，金品位1.07～4.23 g/t，平均厚度4.02 m；后者分布在矿区东部34线以东，由14个矿体组成，其中ⅤAu-4号矿体为主矿体，赋存标高-175～194 m，走向和倾向延伸分别为600 m和688 m，倾向SSE，倾角45°±，金品位1.08～2.92 g/t，平均厚度5.13 m。

铁铜矿体主要分布于矿区南部，赋存于F1断裂带内，浅部为褐铁矿铁帽，深部为含黄铜矿铁铜矿体，矿体呈似层状(图3b)，与矿区出露的闪长玢岩脉密切相关。ⅠCu号铜矿体为主矿体，赋存标高为-33 m～97 m，在14线～26线之间，走向和倾向延伸分别为100 m和190 m，倾向SE，倾角40°±，铜平均品位1.31%，平均厚度5.45 m。

图3 张海金矿床14线勘探线剖面图(a) 和22线勘探线剖面图(b)Fig.3 Geological profiles along prospecting lines No.14(a) and 22(b) of the Zhanghai gold deposit1-新滩组砂岩、粉砂岩及页岩；2-坟头组长石石英砂岩及细砂岩；3-茅口组灰岩；4-闪长玢岩；5-角砾岩；6-金矿体；7-铁矿体；8-铜矿体；9-实测和推测断层；10-钻孔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

与金矿化有关的围岩蚀变类型主要有硅化、绢云母化、高岭土化和少量碳酸盐化。受地表氧化作用影响，黄钾铁矾化是该矿床表生氧化带的重要矿化特征。原生金矿化主要与硅化蚀变，黄铁矿化、毒砂化等矿化关系密切，而且矿石中金品位的高低与微细粒黄铁矿、毒砂含量密切相关。受构造规模和强度影响，蚀变主要呈线状分布，与矿化或矿体在空间上伴生或大致重合。蚀变强度具有近矿强远离变弱的特点，越靠近矿体，硅化蚀变越强。

矿化在空间上也具有一定的分带性。在平面上，以矿区南部闪长玢岩为中心，由南向北形成Cu-(Fe)→Au-Sb→Ag-Pb-Au成矿元素组合分带和石担山矽卡岩型铜矿化、张海热液脉型铜矿化→张海浸染型金矿化和热液型锑矿化→马对于-金盆热液型银铅金矿化等矿化类型分带。与之对应，在岩体与围岩接触带，一般形成矽卡岩型Cu-(Fe)矿床；在外接触带围岩中，常形成层间裂隙充填型或微细浸染型Au矿床；在稍远的围岩中往往可形成热液交代型Au-Pb-Ag多金属矿床。

2.5 矿石类型、组构及金的赋存状态

矿区内金矿石类型主要有浸染状含金粉砂岩-页岩型、细(网)脉状含金粉砂岩-页岩型、浸染状含金闪长玢岩型和含金角砾岩型(角砾成分为粉砂岩、页岩、闪长玢岩)(图4)。前两种为矿区主要矿石类型。金属矿物除极微量自然金外，主要有黄铁矿、毒砂，少量辉锑矿、黄铜矿、方铅矿、白铁矿、褐铁矿和微量黄钾铁钒等，约占7%。非金属矿物主要有绢云母、伊利水云母和石英(或玉髓)，少量碳质物(石墨)、方解石、高岭土，约占93%。

自然金具有较高成色，粒径一般在0.006 mm以下，最大粒径可达0.012 mm(图5a)。黄铁矿是主要的载金矿物，其含量为5.3%，有三种产状：①自形-半自形粒状(粒径±50 μm)；②半自形-它形粒状、细(网)脉状(粒径<50 μm)(图5c)，多与石英共生沿裂隙充填；③微细粒浸染状或星散状(粒径<30 μm)(图5d、e)，部分嵌于石英、云母中。毒砂呈半自形-自形粒状或针状，粒径一般小于30 μm，含量约0.7%(图5d、f)。绢云母呈鳞片状，沿微层理定向排列，夹杂石英和黄铁矿，粒径一般小于10 μm(图5g)。石英主要呈碎屑粒状或细脉状分布，后者粒径一般大于前者，且石英颗粒之间常被泥质成分充填并且绢云母化(图5g、h)。碳质物呈黑色粉末状、土状、微粒云雾状，颗粒界线不清，多与云母共生，呈薄膜状覆盖在云母层中，粒度一般为15～20 μm。

图4 张海金矿床金矿石矿化类型Fig.4 Mineralization types of the gold ores from the Zhanghai gold deposita-浸染状粉砂岩及页岩型；b-细(网)脉状粉砂岩及页岩型；c-角砾岩型；d-浸染状闪长玢岩型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

矿石结构主要有粒状结构、填隙结构、交代结构、压碎结构以及包含结构等。粒状结构表现为成矿早期形成自形粒状结构黄铁矿和成矿期形成半自形-他形粒状结构黄铁矿(图5b、d～f)；填隙结构表现为沿早期构造裂隙充填而形成的细脉状黄铁矿(图5b、c)；交代结构表现为晚形成的方铅矿交代早形成的黄铁矿以及白铁矿交代黄铁矿(图5d)；压碎结构表现为早期形成的黄铁矿在后期受构造应力作用产生裂理和破碎(图5e)；包含结构表现为微细粒状黄铁矿嵌于石英、云母中(图5g、h)。矿石构造主要为浸染状构造、细(网)脉状构造和角砾状构造。浸染状构造表现为黄铁矿、毒砂等硫化物在石英、绢云母中呈星点、斑点或浸染状嵌布(图4a和图5d～f)，是矿区内主要的矿石构造；细(网)脉状构造表现为矿石早期形成的构造裂隙，被后期的硫化物和石英充填交代，形成黄铁矿-石英细脉(图4b和图5b、c)，并彼此穿插切割，构成明显的细脉状-网脉状；角砾状构造为赋矿粉砂岩、页岩及岩脉受构造作用破碎后再胶结(图4c)。

图5 张海金矿床典型矿石组成和结构Fig.5 Reflected-light photomicrographs showing mineralogy and textures of the gold ores from the Zhanghai gold deposita-晶粒间微粒自然金(Au)；b-自形-半自形粗粒黄铁矿(Py)沿含矿岩石的构造裂隙充填；c-两期形成的细脉状黄铁矿，具有重结晶结构特征；d-黄铁矿被白铁矿(Mc)交代成港湾状；e-呈浸染状分布的半自形-他形粒状黄铁矿被后期构造应力作用压碎形成裂理和破碎；f-半自形-自形粒状或针状毒砂(Apy)，常与微细粒它形粒状黄铁矿伴生；g-碎屑状石英颗粒及粒间绢云母化、泥化蚀变；h-硅化石英细脉，石英颗粒中可见包含黄铁矿;Au-自然金；Py-黄铁矿；Apy-毒砂；Mc-白铁矿；Ser-绢云母；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

原矿金物相分析显示①，矿石中金的赋存状态主要是硫化物包裹金，其次为硅酸盐(云母)连生体金，及炭质吸附金，极少游离金。金的粒度极细，在光学显微镜下自然金少见，呈片状、粒状及薄膜状产出。矿石中大部分金以显微、超显微形式赋存于主要载金矿物黄铁矿和毒砂的晶格内或矿物裂隙中，且金含量与微细粒黄铁矿和毒砂关系密切。

2.6 成矿阶段

通过野外观察及显微镜鉴定，并结合矿石的结构构造、矿物共生组合和矿物穿插关系等，将张海金矿床划分为四个成矿阶段：黄铁矿-石英阶段、黄铁矿-金-毒砂-石英阶段、黄铁矿-金-硫化物-石英阶段和碳酸盐-石英阶段。其中，第二、三阶段为金矿化的主要阶段。

黄铁矿-石英阶段：为成矿的早期阶段。黄铁矿主要呈自形、半自形粒状，零星分布，颗粒较大，部分黄铁矿受后期应力作用，形成压碎结构。也有少量五角十二面体黄铁矿和主要以细脉状充填在裂隙中的早期无矿石英细脉。该阶段贫金矿化。

黄铁矿-金-毒砂-石英阶段：该阶段主要形成微细粒的半自形粒状黄铁矿、自形-半自形粒状或针状毒砂和石英细脉。五角十二面体黄铁矿含量明显增多。黄铁矿和毒砂一般呈星点、斑点或浸染状分布且密切伴生，两者之间未见明显穿插关系，形成时间较为接近。该阶段的黄铁矿、毒砂、石英细脉与金矿化作用开始发育。

黄铁矿-金-硫化物-石英阶段：该阶段主要矿物有黄铁矿，少量辉锑矿，伴随有极少量黄铜矿和方铅矿。黄铁矿主要为半自形-他形粒状，以他形为主，多呈细(网)脉状或团块状集合体产出，常同石英共生。石英多为自形-半自形粒状，呈细脉状沿裂隙广泛分布，与金矿化同时形成。黄铜矿、方铅矿和辉锑矿偶见，分布相对局限。该阶段硅化和绢云母化较为发育。

碳酸盐-石英阶段：为成矿的晚期阶段。该阶段主要矿物以石英为主，有少量方解石、黄铁矿。石英和方解石以细脉状为主，穿插在早阶段的矿物中。黄铁矿为自形-半自形粒状，多为立方体晶形，呈星散状分布在石英-方解石细脉中。该阶段金矿化微弱或无金矿化。

3 地球化学特征

3.1 样品采集与测试

在张海金矿北部及东部开展了9条土壤地球化学剖面测量，点距10 m，线距160 m±，测线方位165°。样品送往中国冶金地质总局中南地质调查院实验室，分析项目为Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Mo、Hg、Bi等10种元素，各元素分析合格率均大于96%。

3.2 元素统计特征

本文对714件土壤样品的Au、As、Sb、Ag 元素测试数据的极值、均值、中值、标准差、变异系数和背景值等参数进行了统计(表1)。4种元素丰度值变化较大，如Au为2.23×10-9～1399.65×10-9、As为10.34×10-6～1174.85×10-6、Sb为0.88×10-6～67.13×10-6、Ag为0.02×10-6～2.30×10-6，变异系数较高，其中成矿元素Au变异系数达1.84，说明各元素分异显著。同时，4种元素含量均值明显高于背景值和中值，富集系数依次为1.91、1.40、1.50、1.36，均表现为局部相对富集特征，存在叠加富集的可能(李艳军等，2014；翟玉林等，2015)，Au元素的富集趋势相对更明显。总体显示元素分异显著，浓集富集趋势明显，金成矿潜力较大。

表1 测区元素地球化学参数

3.3 元素异常特征

本文对714件土壤样品的Au、As、Sb、Ag 元素测试数据进行迭代循环剔除均值±3倍标准差的离群数据，形成背景数据的特征参数(常鑫等，2015)，采用背景值+2倍标准差的方法确定异常下限(王占彬等，2020)，按异常下限1，2，4倍圈定异常外带、中带、内带，并绘制了元素异常图和综合异常图(图6)。Au异常分布在南西和北东部，异常规模较大，浓度分带清晰，浓集中心明显，异常面积大、强度高，与金矿体赋存部位及展布方向较吻合，反映了其相对富集特征；Ag异常主要分布在南西和东部，与Au异常分布较为一致，套合较好，异常面积大，强度高，有明显三级浓度分带，浓集中心明显，与金矿体赋存部位及展布方向较一致，反映其共生元素的富集特征。As、Sb异常主要分布在西南和东部，与 Au异常套合较好，且分布范围较大，异常强度高，浓度分带明显，两者浓集中心的位置距离较近，反映了其作为成矿指示元素的富集特征。异常带总体以Au、As、Sb、Ag组合异常为主。异常浓集中心明显、强度高，呈NEE向带状或串珠状分布，与金矿化带对应性好。

图6 张海金矿床土壤地球化学异常图Fig.6 Soil geochemical anomalies of the Zhanghai gold deposita-Au、Ag、As和Sb元素单元素异常图；b-综合异常图；1-第四系；2-三叠系下统大冶组四段；3-三叠系下统大冶组三段；4-三叠系下统大冶组二段；5-三叠系下统大冶组一段；6-二叠系中统茅口组；7-二叠系中统栖霞组；8-石炭系上统黄龙组；9-志留系中统坟头组；10-志留系下统新滩组二段；11-志留系下统新滩组一段；12-闪长玢岩；13-角砾岩；14-金矿体；15-铁铜矿体；16-断层；17-金异常；18-砷异常；19-铜异常；20-锑异常；21-银异常；22-综合异常；23-已知金矿体；24-新发现金矿体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异常6处、As异常6处、Sb异常3处、Cu异常3处，归并为5处以Au、As、Sb为主的综合异常带(HS1～HS5)(图6)。HS3异常带位于0～38线，长约800 m，宽90～170 m，Au最高值为679×10-9，Au、As、Ag、Sb等元素异常套合性较好，且Au和Ag都有异常浓度分带内带，异常强度较强，与主矿带位置相吻合。HS4异常带位于54～78线，长约510 m，宽40～180 m，Au、As、Ag、Sb等元素异常套合性较好，且Au有异常浓度分带内带，Ag有中带，异常强度较强，对应主矿带东部延伸地段。HS2异常带位于0～78线，长约1700 m，宽80～190 m，Au最高值为1047×10-9，Au、As、Ag等元素异常套合性较好，且Au和Ag都有异常浓度分带内带，异常强度较强，与HS3、HS4异常特征相似。HS5异常带位于54～78线，异常半径约500 m，除As、Ag、Sb等元素异常套合性较好外，有明显Cu异常浓集中心，与F1断裂带志留系与石炭系地层接触带位置相吻合。HS1异常带位于0～22线，长约500 m，宽50～150 m，Au、As元素异常套合性较好。从北到南分为4个带，与矿体分布基本一致。其中，HS2、HS3、HS4异常规模和强度较大，且连续性较好，尤其是HS2异常，成矿潜力较好。HS1异常规模和强度较小，异常较为零散，面积相对较小，成矿潜力一般。HS5异常规模和强度明显强于HS1，有明显Cu元素异常浓集中心，且各成矿元素套合好，显示较好的铜矿成矿可能性。各异常带间距300～400 m近平行分布，呈“北东成带、北西成串”空间分布特征。元素异常的空间分布特征显示，成矿元素具有由南向北迁移的趋势，在热源驱动下，含矿热液是从深部自S向N往浅部逐步运移的，最北带可能代表了矿区流体活动水平分带中的边缘。

Au、As、Sb、Ag 4种元素异常在剖面上反映较好，普遍出现多个Au异常高值，有连续异常，也有单点异常，并伴生有Ag、As、Sb异常，异常与已经金矿体位置对应良好。以张海金矿14号勘探线上的土壤地球化学剖面为例(图7)，较为连续的异常出现于1440～1660点，宽约220 m，Au最高679×10-9，伴生明显Ag、As、Sb异常，Ag最高2.3×10-6。1240点、1260点、1250点、1380点亦有明显大于100×10-9的Au异常，其中1250点高达1047×10-9，同时伴生明显Ag、As、Sb异常。化探曲线上呈现4段明显的Au、As、Sb、Ag正异常，峰值分别为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为主，伴生有Ag、As、Sb的高值异常与已知金矿体及两条新发现的金矿化带对应性较好(图7)，显示土壤地球化学测量对金矿化带的位置具有直接指示意义，也进一步揭示张海金矿已知主矿带北侧近平行异常带和东延异常矿带找金的良好潜力。

4 找矿模型构建

在综合分析矿床地质特征和土壤地球化学特征的基础上，本文建立了张海金矿床地质-地球化学找矿模型(图8)，其找矿标志如下:

图8 张海金矿床地质-地球化学找矿模型Fig.8 Composite geological and geochemical prospecting model for the Zhanghai gold deposita-土壤Au、Ag、As和Sb元素趋势变化曲线图；b-成矿模型图;1-志留系中下统砂岩、粉砂岩及页岩；2-石炭系上统-三叠系下统灰岩；3-中酸性侵入岩；4-中酸性脉岩；5-断裂；6-铜矿体；7-已知金矿体；8-预测和新发现金矿体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)地质找矿标志：①赋矿地层。志留系下统新滩组(S1x)含炭质粉砂岩及页岩是主要含矿层位。②控矿构造。石炭系-三叠系碳酸盐岩和志留系细碎屑岩接触界面附近、NEE向殷祖复背斜轴部次级的NE和NEE向断裂、裂隙、层间破碎带为矿体的赋存提供了构造空间。在断裂构造拐弯或交汇部位，硅化较强，矿化较好，是寻找厚大富矿体的有利地段。③成矿岩体。闪长玢岩脉与金成矿有密切的时空关系，金矿化多分布在其附近，甚至脉岩本身发育金矿化，局部地段构成金矿体顶底板。矿化主要发育在矿区南闪长玢岩接触带外围1.5 km范围内。深部隐伏岩体远端的浅成闪长质脉岩是有利的找矿地质信息。④围岩蚀变。原生金矿化主要为黄铁矿化和毒砂化，近矿围岩蚀变主要为硅化，其中矿石中金品位一般与微细粒黄铁矿、毒砂含量正相关，蚀变分布与矿体或矿化带分布基本一致，离矿体越近，蚀变越强，黄铁矿、毒砂和石英脉组成的石英-硫化物组合具有重要的找矿指示意义。

(2)地球化学找矿标志：以Au、Ag、As、Sb元素组合异常为主，异常浓集中心明显、分带清晰、强度高，各元素异常套合较好，呈“北东成带、北西成串”空间展布特征，与矿化带(矿体)分布对应性较好。成矿元素Au异常规模较大，经工程验证，土壤地球化学测量中金元素含量大于等于20×10-9的地段一般可见金矿(化)体，金含量大于100×10-9的地段一般多有工业矿体产出。Au、Ag、As、Sb元素含量峰值突出，变化较一致，峰值与矿体位置对应良好，具有重要的找矿指示意义。此外，Au、Ag元素含量具有正相关关系，两者化探异常套合性好，有直接找矿指示意义。

经调查，0线至14线槽钻探工程揭露的两条金矿化带地表均具有良好的成矿元素峰值(图7)。0线至22线地球化学异常经查证发现两条NEE走向金矿化带，一条宽约3～12 m，长约380 m，金品位0.5～3.2 g/t；另一条宽约8～20 m，长约200 m，金品位0.5～1.2 g/t(图7)。同时，30线至70线地球化学异常经查证也发现三条NEE走向金矿化带，一条长约500 m，金品位1.00～2.04 g/t；一条长约560 m，宽约30～120 m，金品位1.00～4.03 g/t；一条延长460 m，ZK7001揭露金矿体厚度9.05 m，平均品位2.81 g/t。新的金矿化带和矿体的发现验证了该地质-地球化学找矿模型能有效指导该区浅部隐伏矿体和外围的找矿工作。依据该找矿模型，在张海金矿床矿权外围共圈定了4条矿化带和5个重点找矿靶区，优选靶区经探槽工程揭露和钻探工程验证，共圈出5条金矿化带，12个金矿体。因此，依托该地质-地球化学找矿模型能较好地指导鄂东南美人尖-张海-凤头金矿带赋存于沉积岩中的岩浆热液系统远端浸染型金矿的勘查和评价工作。

5 结论

(1)张海金矿床为赋存在沉积岩中的岩浆热液系统远端浸染型金矿，赋矿地层为志留系新滩组含炭质粉砂岩及页岩，矿体受NEE向背斜和断裂构造控制，具有明显的矿化空间分带特征。

(2)土壤地球化学异常以Au、As、Sb、Ag为主，异常浓集中心突出，具有“北东成带、北西成串”空间展布特征，各元素变化曲线峰值明显且变化趋势较为一致，能有效指示矿化带(体)的存在。

(3)地质-地球化学找矿模型的构建及应用，能较好地指导鄂东南美人尖-张海-凤头金矿带、张海金矿床及同类型金矿的勘查和评价工作。

致谢：感谢匿名审稿人在论文评审过程中提出的宝贵修改意见。野外工作过程中，得到湖北省自然资源厅和地质勘查基金管理中心的关心和支持，图件制作由硕士生赵彪、杨黎和黄俊杰完成，在此一并致谢。

[注 释]

①中国冶金地质总局中南地质调查院.2019.湖北省大冶市张海金矿区及外围金矿详查地质报告[R].

②湖北省地质局第一地质大队.2019.湖北大冶-阳新铜金矿整装勘查区矿产调查与找矿预测子项目总成果报告[R].

[附中文参考文献]

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