湘东北横洞钴矿床地质特征及成矿模式探讨

施 科，黄宝亮，黄 赞

（湖南省地勘局四0二队，湖南 长沙 410000）

1 横洞钴矿矿床地质特征

1.1 矿区地质特征

区内地层主要有中元古界冷家溪群（Ptln）以及中生界白垩系（K）、新生界第四系（Q）。

区域长平断裂带（F2）呈北东-南西向贯穿全区，该断裂带岩性具有明显的分带性，可分为六个构造岩亚带，由北西往南东依次是为碎裂板岩带（Ⅰ）～板岩质断层角砾岩带（Ⅱ）～断层泥（Ⅲ）～硅化构造角砾岩带（Ⅳ）～绿泥石硅化构造角砾岩带（Ⅴ）～糜棱岩及混合岩带（Ⅵ）。

矿区出露岩浆岩以燕山期为主，以酸性岩为主，中酸性、基性岩次之，具有多期次活动特征，产出形态为岩基、岩株、岩脉等，主要侵位于中元古界冷家溪群地层中，在空间分布上受构造控制明显，与钴矿化关系密切（图1）。

图1 矿区地质简图

1.2 矿体地质特征

矿区共圈定了钴矿体2个，均赋存于构造热液蚀变岩带中的硅化构造角砾岩（Ⅳ）中，矿体倾向北西，倾角40°～52°，地表控制长度160m～310m，矿体具有向南西245°方向侧伏的规律，沿侧伏方向延伸约1500m，呈透镜体产出，矿体厚0.80m～8.26m，平均厚度2.99m，单工程钴品位0.024%～0.054%。

1.3 矿石质量

金属矿物有黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、磁黄铁矿、斑铜矿、辉铜矿、自然铜、辉钴矿等。

脉石矿物有石英、绿泥石等。区内矿石的结构有自形、半自形、他形粒状结构，黄铁矿呈自形立方体浸染在热液石英中。黄铜矿呈他形粒状，穿插、交代、包裹黄铁矿或浸染在石英岩中。

1.4 矿石结构、构造

矿石结构以角砾状为主，是由构造角砾岩经强烈硅化和黄铁矿化黄铜矿化所成。黄铁矿、黄铜矿、磁黄铁矿呈斑状小团块产出，或黄铁矿分布在磁黄铁矿的边缘呈残碎小块或呈包裹状。黄铜矿则呈细粉末分散状，且不均匀。

矿石构造主要有裂隙充填构造（砷化钴、硫化钴、黄铜矿等金属硫化物充填在黄铁矿、石英等碎裂裂隙及绿泥石等片状矿物解离裂隙中，形成裂隙充填构造）、浸染状构造（砷化钴黄铜矿等金属硫化矿呈星散状分散充填嵌布石英、绿泥石等脉石矿物的颗粒之间）。

1.5 钴的赋存状态

与钴矿成矿关系最为密切的是黄铁矿化，钴含量的高低一般与黄铁矿的含量成正比关系，一般黄铁矿化（褐铁矿化）愈强，钴愈富集。

据分析，黄铁矿中钴含量高达0.441×10-2，超过矿石平均品位十倍以上，为主要赋矿矿物之一。

1.6 矿石类型

矿石类型主要为含钴黄铁矿矿石。据镜下资料，矿石由黄铁矿30%～70%、磁黄铁矿3%～15%，黄铜矿＜1～1%，白铁矿＜1～1%及脉石矿物石英、绿泥石等组成。呈它形、半自形、自形粒状结构、斑状碎裂（压碎）结构，块状（团粒）构造。

1.7 围岩蚀变特征

区内矿体均产于F2下盘构造热液蚀变岩带（Gs）中，其岩性主要为硅质构造角砾岩、硅质绿泥石岩、硅质岩、石英质构造角砾岩、石英岩、绿泥石化硅质岩。顶板为板岩质构造角砾岩或糜棱岩化板岩及断层泥，底板岩性为硅质构造角砾岩或混合岩化花岗岩。矿石主要有硅化蚀变、绿泥石化蚀变。

2 矿床成矿模式探讨

2.1 成矿地质体

横洞钴矿成岩成矿作用与较深的断裂（长平断裂）活动具有内在联系，矿化体主要富集在硅化构造角砾岩中及岩体外接触带内，说明矿化与岩体（脉）关系密切，成岩成矿物质都是声部同源岩浆不同阶段分异产物。邹凤辉（2016年）等通过硫同位素以及铅同位素证实了横洞钴矿的成矿物质具有深部幔源物质混合壳源物质特征。综上所述，横洞钴矿床的成矿地质体与深部壳幔质混熔带以及岩浆岩后期热液活动的岩体有密切的关系。

2.2 成矿构造与成矿结构面

区域性长平深大断裂（F2）严格控制硅化构造角砾岩带的产出，而本区的钴矿体均分布在F2断层下盘附近的硅化构造角砾岩带中，故认为区域性长平深大断裂（F2）是矿区的成矿结构面。

2.3 成矿标志

地层标志：长平断裂带主干断裂下盘原岩为脆-韧性岩石，其厚度越大、裂隙越发育、硅化蚀变越强，越有利于钴矿的形成，是寻找充填型矿体的有利部位。

构造标志：长平断裂F2主干断裂下盘构造热液蚀变岩带是矿区钴矿体主要赋存部位。沿F2主干断裂旁侧次级“多”字形构造、“入”字形构造发育地段以及不同方向断裂构造发育交汇部位可能为钴矿体的有利找矿地段。

岩浆岩标志：燕山早期中酸性岩浆岩分布地区。

围岩蚀变标志：与矿化关系密切的围岩蚀变主要有硅化、绿泥石化，次为碳酸盐化等。

矿化标志：黄铁矿化、黄铜矿化以及地表较强的褐铁矿化是找矿的直接标志。

地球化学标志：水系沉积物测量或土壤测量Co、Cu异常区。

2.4 矿床成因

根据上述成矿条件分析，结合横洞钴矿床的地质特征，将横洞钴矿床的成矿过程总结为：早侏罗世古太平洋板块向欧亚板块呈斜向俯冲，这一挤压的构造背景导致长平断裂带兼具左行走向剪切和逆冲推覆的特征，随着软流圈的上涌加厚的下地壳部分熔融形成连云山岩体，连云山岩体演化的晚期，富含成矿元素的岩浆热液沿着长平断裂主干断裂F2运移，运移过程中萃取了围岩中有利的成矿物质（如Co），并在有利的构造部位如层间裂隙、破碎带（例如井冲铜钴多金属矿床）或构造破碎带（例如横洞钴矿床）富集成矿。

2.5 成矿模式

通过对矿区地质特征、成矿地质体、成矿构造、成矿结构面、成矿作用特征标志的研究，初步构建了横洞钴矿床的二元空间结构地质模型（图2）。

图2 横洞钴矿床成矿模式图

3 结论

构造在钴矿化富集过程中有着极其重要的作用，区内F2断裂带直接控制着钴矿体的展布。

F2断裂中断层泥质（致密粘土矿物）在钴矿矿体富集过程中起到了封盖层的作用，阻隔了含钴矿液向低温迁移的通道，起到了富集成矿的作用。同时，当热液压力过大，本身封盖能力较弱时，会形成F2上盘碎裂板岩带或者角砾岩带成矿但是硅化蚀变较弱的情况。

区内钴矿属于构造热液型矿产，主要的成矿物质主要来源于深部同源岩浆分异演化析出的矿气-液体以及岩浆后期流体，在迁移聚集的过程中从围岩中萃取成矿物质的加入，最终在F2主断裂中底层的断层泥质（致密粘土矿物）封盖作用影响下富集成矿。