陳麗娟,陳 鵬
(1.河南省有色金屬地質(zhì)勘查總院,鄭州450052;2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院,北京100083)
大別造山帶是一條重要的鉬成礦帶[1],帶內(nèi)分布有新發(fā)現(xiàn)的鉬多金屬礦床10余處,與東秦嶺鉬成礦帶相連,構(gòu)成了中國(guó)最大的鉬礦省,姚沖鉬礦床就是其中的一個(gè)典型礦床。
姚沖鉬礦床位于河南省新縣戴咀鎮(zhèn),上世紀(jì)80年代,在礦床所在區(qū)域開(kāi)展1∶5萬(wàn)地球化學(xué)土壤測(cè)量,雖然發(fā)現(xiàn)了較好的鉬礦異常,但找礦工作一直沒(méi)有突破。2008年以來(lái),河南省有色金屬地質(zhì)勘查總院利用斑巖成礦理論,開(kāi)展以鉬礦為主的普查找礦工作,發(fā)現(xiàn)了隱伏的鉬礦體,礦床規(guī)模達(dá)到中型,探獲鉬資源量近5×104t。通過(guò)進(jìn)一步勘查工作,礦床規(guī)模有望達(dá)到大型。開(kāi)展該區(qū)隱伏鉬礦床成礦地質(zhì)特征及控礦因素的研究,對(duì)大別山北麓隱伏鉬礦勘查具有指導(dǎo)意義。
本區(qū)大地構(gòu)造位置處于大別造山帶中段,桐柏—商城斷裂南側(cè)的桐柏—大別變質(zhì)核雜巖隆起帶,新縣二長(zhǎng)花崗巖體的北東側(cè)。按照河南省成礦區(qū)帶及礦床成礦系列劃分,該區(qū)屬桐柏—大別褶皺帶Au,Ag,Mo,Cr多金屬礦帶,處于母山—湯家坪與中生代(燕山期)花崗斑巖有關(guān)的Mo,Cu多金屬礦床成礦亞系列的中部[2](圖1)。
區(qū)域地層發(fā)育不全,主要為一套區(qū)域變質(zhì)巖和火山碎屑巖,出露的地層主要有元古宇大別片麻雜巖、中元古界蘇家河群、震旦系—奧陶系肖家廟巖組、泥盆系南灣組、下白堊統(tǒng)陳棚組及第四系等。
區(qū)域構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈,早期構(gòu)造主要為NWW向龜-梅斷裂、桐-商斷裂,為區(qū)域主干構(gòu)造,控制了區(qū)內(nèi)總體構(gòu)造線方向;晚期構(gòu)造主要為NE向新縣斷裂及其派生的次級(jí)斷裂構(gòu)造。2組構(gòu)造在區(qū)內(nèi)交匯。區(qū)域性NWW向深大斷裂對(duì)鉬成礦帶具有控制作用,如巖體直接產(chǎn)于斷裂帶中,所有的小斑巖體均沿?cái)嗔褞С扇撼蓭Х植?,各巖體群在空間上呈EW向展布,巖體群與其中的巖體分布都表現(xiàn)出明顯的等距性。
區(qū)域巖漿活動(dòng)頻繁[3],巖體分布廣泛,巖漿巖從基性巖到酸性巖均有產(chǎn)出,以燕山期巖漿活動(dòng)最為強(qiáng)烈,主要有新縣巖體(約200km2)。在新縣巖體的北西側(cè)及東側(cè)發(fā)育大量的燕山期花崗斑巖及中酸性小巖體,燕山期花崗巖包括二長(zhǎng)花崗巖、石英正長(zhǎng)巖、花崗斑巖等,姚沖的鉬礦化主要與燕山期巖漿活動(dòng)有關(guān)。
圖1 大別山北麓地質(zhì)礦產(chǎn)示意圖Fig.1 Sketch map showing geology and mineral occurrence distribution in north slope of Dabieshan mountain
1∶5萬(wàn)土壤地球化學(xué)測(cè)量在姚沖一帶圈出戴咀12-Mo(Cu,Pb)乙3異常。該異常元素組合以Mo為主,伴生 W,Zn,Ag,Pb,Cu等。Mo異常面積約10km2,強(qiáng)度2.0×10-6~58.3×10-6,異常強(qiáng)度高,濃集中心明顯;Zn,Pb,Ag等元素異常圍繞 Mo,Cu元素異常外圍分布,具水平分帶特征,即Cu-Mo組成異常內(nèi)帶,Pb-Zn-Ag組成異常外帶,具斑巖型鉬(銅)礦床元素異常分帶模式。
礦區(qū)內(nèi)出露地層有太古代大別巖群變質(zhì)表殼巖(Ardb)、元古界大別片麻雜巖(Ptdog)和第四系(圖2)。
大別巖群變質(zhì)表殼巖呈不規(guī)則狀、透鏡狀零星分布于變質(zhì)深成巖系中,單個(gè)面積很小,大致沿NW向展布,與變質(zhì)深成巖系多呈漸變關(guān)系,局部可見(jiàn)侵入接觸。主要巖石類型為角閃黑云二長(zhǎng)片麻巖、斜長(zhǎng)角閃片麻巖、含榴斜長(zhǎng)角閃巖、白云斜長(zhǎng)片麻巖等。巖石多具定向排列,其拉伸線理方向、片(麻)理產(chǎn)狀與變質(zhì)深成巖系的拉伸線理方向、片麻理產(chǎn)狀一致,表明二者均遭受了后期剪應(yīng)力作用的改造。
大別片麻雜巖為礦區(qū)主要含礦巖系,是一套經(jīng)強(qiáng)烈變形變質(zhì)、多次熔融改造的巖漿雜巖體,屬變質(zhì)深成巖系,在礦區(qū)出露廣泛,主要巖性為二長(zhǎng)花崗質(zhì)片麻巖、云英閃長(zhǎng)質(zhì)片麻巖、黑云斜長(zhǎng)片麻巖等。巖石受后期構(gòu)造熱事件影響,普遍具糜棱巖化,并具絹云母化、綠泥石化蝕變。
構(gòu)造形跡地表出露較少[4],僅在高速公路兩側(cè)出露較明顯。礦區(qū)遙感圖像顯示,礦區(qū)發(fā)育多條斷裂(圖3),主要發(fā)育NE向、近EW 向斷裂,少量NW向斷裂,這些斷裂構(gòu)成了礦液運(yùn)移最為理想的導(dǎo)礦系統(tǒng)。根據(jù)斷層與成礦的先后關(guān)系可分為成礦前、成礦期和成礦后斷裂。成礦前和成礦期斷裂起著導(dǎo)、送成礦熱液的作用,成礦后斷裂對(duì)礦脈具有破壞作用。礦區(qū)構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)對(duì)脈巖和節(jié)理的分布具有控制作用,在SN向引張應(yīng)力的作用下,深部巖漿沿著近EW向的裂隙帶上涌填充,形成礦區(qū)內(nèi)的近EW向脈巖。
礦區(qū)出露的巖漿巖主要為脈巖,其寬窄不一,窄的只有0.5m,寬者達(dá)70m。主要為中酸性巖,有少量煌斑巖出露。受NE向、近EW向斷裂控制,熱液上侵時(shí)沿?cái)嗔殉涮?,形成大量NE向、近EW向巖脈,其中,花崗斑巖脈(γπ)和閃長(zhǎng)玢巖脈(δμ)在礦區(qū)廣泛出露。
圖2 河南省新縣姚沖礦區(qū)地質(zhì)略圖Fig.2 Geological sketch of Yaochong Mo deposit
閃長(zhǎng)玢巖脈出露寬度為1~40m,巖石呈黃綠色,節(jié)理發(fā)育?;◢彴邘r脈多為近EW走向,NE向次之;出露寬度0.5~40m,巖石的顏色變化較大,斑晶呈淺色-肉紅色,大都發(fā)生碎裂,粒徑變化也較0.5~5mm;基質(zhì)為細(xì)晶-隱晶質(zhì)。
礦區(qū)1∶1萬(wàn)土壤地球化學(xué)測(cè)量成果[5]顯示,區(qū)內(nèi)Bi,W,Pb,Ag,Sn,Mo,As,Sb,Zn元素背景場(chǎng)與黎彤克值(1976)相比,呈高背景場(chǎng)特征,尤以Bi,W,Pb,Ag,Sn,Mo更為明顯。Au,Cu,W,Ni,Ag,Mo,Bi元素離散程度較高,呈雙峰或多峰模式分布。說(shuō)明上述元素在本區(qū)經(jīng)過(guò)后期地質(zhì)作用,有利于成礦,區(qū)內(nèi)地球化學(xué)異常場(chǎng)呈“面狀”形態(tài)結(jié)構(gòu),具有明顯的“中空環(huán)面狀”分布特征,空間上呈明顯的分帶性。Mo異常呈中空的環(huán)狀分布,Cu異常呈環(huán)帶狀分布于Mo異常內(nèi)側(cè),Bi異常呈半環(huán)狀分布于 Mo異常的北部,而Ag,Pb,Zn,W,As,Sb等中低溫元素異常則零星圍繞Mo,Cu,Bi高溫元素異常呈環(huán)狀分布(圖4)。
姚沖鉬礦床主要賦存于大別片麻雜巖內(nèi),礦體圍巖主要為花崗閃長(zhǎng)質(zhì)片麻巖、云英閃長(zhǎng)質(zhì)片麻巖和花崗斑巖。礦區(qū)地表共發(fā)現(xiàn)礦化體5處[4],礦化體的產(chǎn)狀和形態(tài)主要受巖體、NE向和近EW向構(gòu)造控制,走向?yàn)镹E向和近EW向。Ⅰ號(hào)、Ⅱ號(hào)礦化體位于焦贊嶺北,巖體中見(jiàn)青磐巖化,礦化主要分2種:一種為細(xì)脈浸染狀、網(wǎng)脈狀,另一種為沿節(jié)理面和石英脈呈稀疏細(xì)脈狀分布(圖5);Ⅲ號(hào)礦化體位于大廟崗南,走向與斷裂帶一致,為近EW向,礦化體形態(tài)和規(guī)模嚴(yán)格受控于花崗斑巖脈(枝)的產(chǎn)狀和分布特征,礦化石英脈較寬,約0.2~15cm,圍巖具硅化、鉀化;Ⅳ號(hào)礦化體位于姚沖北,走向NE,鉀化強(qiáng)烈,巖枝和圍巖中微裂隙發(fā)育,黃鐵礦和輝鉬礦沿裂隙充填;Ⅴ號(hào)礦化體位于黃古田北,走向NE,沿?cái)嗔褞Х植?,斷裂?nèi)充填有花崗斑巖脈,巖脈裂隙面上具輝鉬礦化,沿?cái)嗔寻l(fā)育硅化和鉀化蝕變。
姚沖鉬礦床的工業(yè)礦體主要為隱伏礦體[4],位于礦區(qū)東北部,地表只有強(qiáng)異常的顯示。經(jīng)鉆探工程驗(yàn)證,礦體沿傾向(NW-SE)控制寬度160~460 m,沿走向(NE-SW)控制長(zhǎng)度約640m,面積約0.15 km2(表1)。礦體賦存標(biāo)高為-236.00~229.00m,由于投入工程量少,礦體邊界沒(méi)有控制,礦體呈厚度較大的似層狀、透鏡狀分布,總體向N傾伏,礦體內(nèi)夾石及分支復(fù)合現(xiàn)象多見(jiàn)。鉬礦化與圍巖的物理性質(zhì)、裂隙發(fā)育程度有關(guān),巖石的裂隙越發(fā)育,礦化越強(qiáng)。礦體中輝鉬礦主要產(chǎn)于石英細(xì)脈的兩側(cè)、石英細(xì)脈內(nèi)及裂隙中,常呈細(xì)脈狀、網(wǎng)脈狀、浸染狀及星點(diǎn)狀分布。鉬品位最高為0.80%,平均為0.062%; 其中,工業(yè)礦平均品位為0.085%,低品位礦平均品位為0.036%。礦體品位自中間向東西兩端有逐漸變貧的趨勢(shì)。總體上看,鉬礦化強(qiáng)度在平面上表現(xiàn)為中北部強(qiáng)、邊部弱的特點(diǎn)。
圖3 姚沖礦區(qū)遙感圖像線性構(gòu)造解譯圖Fig.3 Interpretation map of remote sensing data
3.2.1 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造
(1)礦石結(jié)構(gòu)。①鱗片狀、片狀、架狀結(jié)構(gòu):輝鉬礦呈自形-他形晶集合體,常聚積呈架狀、束狀、放射狀;②鑲嵌結(jié)構(gòu):在輝鉬礦內(nèi),黃鐵礦與脈石礦物、輝鉬礦與黃鐵礦彼此鑲嵌共生(圖6)。
(2)礦石構(gòu)造。①細(xì)脈狀構(gòu)造:由輝鉬礦、黃鐵礦分別構(gòu)成細(xì)脈(鉬膜或條線),或由輝鉬礦、黃鐵礦和脈石礦物共同構(gòu)成細(xì)脈;②細(xì)脈浸染狀構(gòu)造:輝鉬礦細(xì)脈外側(cè)有輝鉬礦呈零星散布而成。
表1 姚沖鉬礦床工業(yè)礦體的特征Table 1 Feature of industrial ore bodies in Yaochong Mo deposit
3.2.2 礦石礦物
不同礦石類型的礦物和含量變化不大。礦石中的金屬礦物主要為輝鉬礦和黃鐵礦,其次為極少量的黃銅礦、磁鐵礦等;脈石礦物主要為鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石和石英,其次為絹云母、白云母、黑云母、螢石等,脈石礦物約占97%。
表2 姚沖礦區(qū)礦石化學(xué)全分析結(jié)果Table 2 Petrochemical analysis of ore in Yaochong Mo deposit
圖4 姚沖礦區(qū)微量元素異常等值線圖Fig.4 Anomaly countour of elements in Yaochong Mo deposit
輝鉬礦是主要的含鉬礦物。呈結(jié)晶片狀、鱗片狀、束狀以及花狀、簇狀集合體等形態(tài),主要產(chǎn)于石英等脈石礦物的粒間,少量與黃鐵礦、黃銅礦連生分布在黃鐵礦、黃銅礦與脈石的粒間及裂隙中。輝鉬礦粒度粗細(xì)不一,最大達(dá)0.9mm,細(xì)者小于0.02 mm,一般0.03~0.50mm。礦石中輝鉬礦一般占0.2%~0.5%,多者為0.8%~2%,平均為0.3%。
黃鐵礦為伴生的主要金屬硫化物,多呈半自形晶或他形粒狀獨(dú)立產(chǎn)出,少量與黃銅礦、輝鉬礦、磁鐵礦等伴生。粒度較粗者為1~2mm,細(xì)者0.02~0.03mm,一般0.05~1mm。礦石中黃鐵礦一般占1%~2%,最高達(dá)5%,平均為0.3%。
3.2.3 礦石化學(xué)成分
礦石化學(xué)全分析樣共采集14件,分析16種化學(xué)組分,分析結(jié)果見(jiàn)表2。其中成巖組分主要為SiO2,Al2O3,K2O,Na2O,F(xiàn)e2O3。成礦元素w(Mo)=0.004%~0.12%;w(Ag)=1.5×10-6~10×10-6;Au的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低;w(S)=0.34%~2.13%;有4個(gè)樣品的w(Bi)接近或達(dá)到伴生組分綜合利用要求(0.03%),其他均達(dá)不到綜合利用指標(biāo)。
礦體圍巖蝕變比較發(fā)育,常見(jiàn)有硅化、鉀化、黃鐵礦化、綠泥石化、綠簾石化等,蝕變一般呈彌散狀,分布于整個(gè)礦體內(nèi)或其近礦圍巖之中,蝕變強(qiáng)度一般與礦化強(qiáng)度呈正相關(guān)關(guān)系。
對(duì)東秦嶺—大別山鉬成礦帶中鉬礦床成礦巖體外接觸帶的圍巖觀察統(tǒng)計(jì)[6],所有鉬礦床的賦礦地層均為前寒武系,當(dāng)成礦巖體侵入于古生界中均不形成工業(yè)礦床[4]。姚沖礦區(qū)大面積出露的元古宇大別片麻雜巖中Mo的質(zhì)量分?jǐn)?shù)普遍較高,在礦區(qū)北部鉬礦化集中的大廟崗—孟老洼—焦贊嶺一帶w(Mo)最高>100×10-6,平均28.49×10-6,礦區(qū)中大別片麻雜巖w(Mo)平均為2.92×10-6,是黎彤克值(1.3×10-6)的2倍多。大別片麻雜巖屬深成變質(zhì)巖系,巖石碎裂,表明后期經(jīng)過(guò)了脆性變形,容礦裂隙大大增加,為鉬礦的形成提供了較好的容礦空間。
桐商斷裂對(duì)區(qū)內(nèi)鉬成礦帶的形成和發(fā)展起著非常重要的作用[7]。這條深大斷裂帶控制著燕山期花崗巖的分布,區(qū)域范圍內(nèi)的3個(gè)燕山期花崗巖巖基分布于該斷裂的南側(cè),同期的小巖體沿?cái)嗔殉扇簬罘植迹r體群在空間上呈NWW向展布,而單一的成礦巖體大多侵位于不同方向斷裂的交匯處。
圖5 姚沖礦區(qū)地表的鉬礦化類型照片F(xiàn)ig.5 Photo showing types of mineralization in Yaochong Mo deposit
圖6 輝鉬礦呈脈狀、粒狀鑲嵌,與黃鐵礦共生Fig.6 6Veinlet and mosaic molybdenite associated with pyrite
礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造形跡出露不多,而遙感圖像顯示礦區(qū)內(nèi)發(fā)育有多條斷裂。在隱伏的NE向與NW向斷裂交匯處,土壤地球化學(xué)測(cè)量的Mo異常集中且為高值,鉆探驗(yàn)證顯示出良好的找礦效果:00勘探線位于礦化的中心部位,線均品位達(dá)到0.075%,其南北兩端尚未完全控制,礦石品位自中間向東西兩端呈逐漸變貧的趨勢(shì),礦體這種分布規(guī)律與礦區(qū)的導(dǎo)礦容礦構(gòu)造有重要關(guān)系。
大別山北麓鉬成礦帶中花崗斑巖與鉬礦化關(guān)系密切[8]。姚沖礦區(qū)花崗斑巖脈、閃長(zhǎng)玢巖脈、正長(zhǎng)斑巖脈中富含Mo,W,Bi等元素,其平均值是黎彤克值(1976)的3倍以上,是Mo元素的主要來(lái)源,且離散性較大,有利于成礦(表3)。礦區(qū)內(nèi)花崗斑巖脈極為發(fā)育,巖脈的根部可能匯聚成為隱伏斑巖體,巖體內(nèi)外不排除出現(xiàn)大礦體和富礦體的可能性。巖脈(枝)接觸帶多見(jiàn)絹云母化、鉀化、硅化和黃鐵礦化,地表礦化體的產(chǎn)狀和形態(tài)多嚴(yán)格受斑巖體的控制,均呈近EW向分布,花崗斑巖與鉬礦化密切相關(guān)。
礦區(qū)地表蝕變主要為青磐巖化、黃鐵礦化、硅化和鉀化,局部可見(jiàn)云英巖化。硅化鉀化帶與礦化帶沒(méi)有明顯界線,呈逐漸過(guò)渡關(guān)系,偶見(jiàn)圍巖整體鉀化、硅化;青磐巖化多見(jiàn)于巖體的外接觸帶。鉆孔內(nèi)常見(jiàn)硅化、鉀化、黃鐵礦化、綠簾石化、綠泥石化、云英巖化、絹云母化,其中,礦體厚大處常見(jiàn)強(qiáng)鉀化、硅化、黃鐵礦化、綠簾石化;因此,鉀化、硅化、黃鐵礦化及綠簾石化與成礦關(guān)系密切。
表3 姚沖鉬礦區(qū)巖脈土壤樣品元素含量Table 3 Soil sample analysis for Yaochong Mo deposit
本區(qū)鉬礦床成礦物質(zhì)主要來(lái)源于地殼重熔形成的中酸性巖漿巖。深源淺成高硅富堿富鉬的中酸性巖漿巖在NWW向與近SN向斷裂交匯部位附近侵位,在巖漿分異、侵位過(guò)程中,巖漿晚期高溫氣液使巖體發(fā)生自蝕變,出現(xiàn)星散狀黃鐵礦及大花瓣?duì)钶x鉬礦,在巖漿期后,中(高)溫?zé)嵋贺S富的SiO2,K2O等沿節(jié)理、裂隙產(chǎn)生了強(qiáng)烈的交代作用,它促使分散在造巖礦物中的鉬活化轉(zhuǎn)移至熱液中,在物質(zhì)成分反應(yīng)、交換后,以細(xì)脈狀、網(wǎng)脈狀富集,形成斑巖鉬礦床。
(1)層位標(biāo)志:本區(qū)鉬礦主要賦存于大別片麻雜巖內(nèi),是重要的層位標(biāo)志。
(2)遙感標(biāo)志:遙感解譯的環(huán)形構(gòu)造可能為巖體的反映,是斑巖型礦床的主要遙感標(biāo)志。
(3)構(gòu)造標(biāo)志:礦區(qū)內(nèi)NE向與NW向斷裂交匯部位,是找礦的構(gòu)造標(biāo)志。
(4)巖漿巖標(biāo)志:燕山期的花崗斑巖是本區(qū)鉬成礦的控礦巖體,出露或隱伏的燕山期花崗斑巖(脈)是找礦的巖漿巖標(biāo)志。
(5)圍巖蝕變標(biāo)志:硅化、鉀化、黃鐵礦化是找礦的圍巖蝕變標(biāo)志。
姚沖鉬礦床的賦礦圍巖為元古界大別片麻雜巖,礦體雖未直接產(chǎn)于斑巖體內(nèi),但成礦與深源淺成侵入巖(斑巖)有著密切的關(guān)系,所以礦床應(yīng)歸于斑巖型鉬礦。由于工作程度原因,隱伏斑巖體的具體位置目前還未能確定。礦區(qū)1∶1萬(wàn)土壤地球化學(xué)測(cè)量成果顯示,Mo元素異常強(qiáng)度高、濃集中心明顯。已有的深部鉆探僅驗(yàn)證了北部的部分異常濃集中心,且驗(yàn)證深度有限,礦床外圍及深部的找礦前景巨大,礦床資源儲(chǔ)量有望擴(kuò)大到大型規(guī)模。
[1]李紅超,徐兆文,陸現(xiàn)彩,等.河南新縣大銀尖鉬礦床流體包裹體研究[J].高校地質(zhì)學(xué)報(bào),2010,16(2):236-246.
[2]劉志剛,富云蓮,牛寶貴,等.大別山北坡蘇家河群及原信陽(yáng)群龜山組變基性雜巖月40Ar/39Ar測(cè)年及其地質(zhì)意義[J].科學(xué)通報(bào),1993,38(13):1214-1218.
[3]張旗,馬文璞,金唯俊,等.一個(gè)造山后的輝長(zhǎng)巖——河南新縣王母觀巖體的地球化學(xué)特征[J].地球化學(xué),1995,24(4):341-349.
[4]陳鵬,陳麗娟.河南省新縣姚沖礦區(qū)鉬礦普查總結(jié)報(bào)告[R].鄭州:河南省有色金屬地質(zhì)勘查總院,2008.
[5]王昕,李國(guó)權(quán).河南省新縣姚沖鉬礦區(qū)土壤地球化學(xué)測(cè)量工作報(bào)告[R].鄭州:河南省有色金屬地質(zhì)勘查總院,2007.
[6]劉永春,靳擁護(hù),班宜紅,等.東秦嶺—大別山鉬成礦帶賦礦地層分布規(guī)律[J].中國(guó)鉬業(yè),2007,31(1):12-17.
[7]羅正傳,李永峰.大別山北麓鉬金銀多金屬礦成礦規(guī)律與找礦預(yù)測(cè)報(bào)告[R].鄭州:河南省有色金屬地質(zhì)勘查總院,2008.
[8]盧欣祥(地質(zhì)科研所銅礦組).河南省大別山(北麓)地區(qū)中酸性小巖體地質(zhì)特征及找礦方向初探[J].河南地質(zhì),1978(4):1-18.