程 遠(yuǎn),黃傳計
(河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第五地質(zhì)大隊(duì),河南 鄭州 450016)
雙山莊礦區(qū)大地構(gòu)造位于北秦嶺褶皺帶寨根—彭家寨地背褶皺束,國家級重點(diǎn)成礦帶武當(dāng)—桐柏—大別成礦帶桐柏段[1-4]。區(qū)域經(jīng)歷了多期次構(gòu)造運(yùn)動,受造山作用影響,區(qū)內(nèi)地層、構(gòu)造、巖漿巖帶、變質(zhì)相帶走向均以NWW向帶狀展布。區(qū)域巖漿巖發(fā)育,巖漿巖的侵入與區(qū)域性深大斷裂帶關(guān)系密切,巖體(脈)多呈帶狀分布。變質(zhì)作用普遍,以區(qū)域變質(zhì)作用為主。多期次的構(gòu)造運(yùn)動和頻繁的巖漿熱液活動,為區(qū)內(nèi)礦床的形成提供了熱動力條件和部分礦物質(zhì)。本文試圖通過對本區(qū)鉬礦的成礦地質(zhì)特征、控礦因素的分析,更新并擴(kuò)大找礦思路,對指導(dǎo)本區(qū)地質(zhì)找礦工作具有重要意義。
區(qū)域出露地層有下元古界秦嶺巖群,中元古界龜山巖組,上元古界肖家廟巖組和歪頭山巖組,下古生界二郎坪巖群大栗樹巖組、張家大莊巖組和劉山巖組,上古生界南灣組和蔡家凹巖組,新生界古近系和第四系。
區(qū)域構(gòu)造發(fā)育,構(gòu)造形跡總體呈NWW向展布,基本構(gòu)造格架表現(xiàn)為不同時期、不同成因類型的強(qiáng)變形韌性剪切帶和弱應(yīng)變域構(gòu)造巖塊的相間排列。以斷裂為主,褶皺次之。區(qū)域斷裂構(gòu)造主要有:松扒韌性剪切帶、好漢坡韌性剪切帶、大河韌性剪切帶、鴨子口—黃腦擠壓帶、大栗樹擠壓帶、王老家韌性剪切帶等。褶皺主要為寨根—彭家寨復(fù)背斜[4]。
區(qū)域巖漿巖發(fā)育,巖漿活動頻繁,巖漿巖的侵入與區(qū)域性深大斷裂關(guān)系密切[5-7],主要巖體有北部的桃園巖體和梁灣巖體,南部的老灣巖體;其次還有一些小型的巖株、巖脈分布。多期次多階段的巖漿熱液活動,為區(qū)內(nèi)礦床的形成提供了熱動力條件和部分礦物質(zhì)。區(qū)內(nèi)還分布有加里東期的變輝石巖體(脈),燕山期的花崗巖株、花崗斑巖脈、石英斑巖脈和煌斑巖脈等。
礦區(qū)位于大河韌性剪切帶西段南側(cè),出露地層簡單,斷裂構(gòu)造較發(fā)育,不同時期的巖漿巖體(株)、巖脈較多,變質(zhì)作用普遍,礦產(chǎn)以鉬為主(圖1)。
2.1.1 地 層
礦區(qū)出露地層有下元古界秦嶺巖群(Pt1qn)、下古生界二郎坪群劉山巖組(Pz1l)、上古生界蔡家凹巖組(Pz2c)、新生界第四系(Q)。
(1)下元古界秦嶺巖群(Pt1qn):巖性主要為斜長角閃片麻巖和花崗片麻巖,局部夾條帶狀大理巖透鏡體,特點(diǎn)為一套成層無序的深變質(zhì)片麻巖系地層。斜長角閃片麻巖局部有石英細(xì)脈充填,主要蝕變?yōu)榫G泥石化、高嶺土化;花崗質(zhì)片麻巖出露區(qū)地表一般風(fēng)化弱,巖石堅(jiān)硬、完整,硅化、鉀化蝕變較強(qiáng)。
(2)下古生界二郎坪群劉山巖組(Pz1l):灰白-灰綠色,巖性主要為斜長角閃片巖夾白云斜長變粒巖,少量白云石英片巖等。地表巖石較破碎,局部有石英細(xì)脈充填,主要蝕變?yōu)榫G泥石化、高嶺土化。
(3)上古生界蔡家凹巖組(Pz2c):巖性主要為方解石大理巖、含石墨方解石大理巖、大理巖等,在該地層內(nèi)常見有斜長角閃片麻巖、花崗片麻巖巖塊呈飛來峰不整合于大理巖之上,判斷應(yīng)為老地層逆沖推覆體遺留的巖石殘塊。
(4)新生界第四系(Q):主要沿河流、溝谷分布,巖性主要為粉沙質(zhì)粘土、砂礫石、粗砂、細(xì)砂層。
圖1 雙山莊礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造略圖
1-第四系;2-蔡家凹巖組;3-劉山巖組;4-秦嶺巖群; 5-中粒似斑狀黑云母花崗巖;6-變輝石巖;7-花崗斑巖脈;8-石英斑巖脈;9-偉晶巖脈;10-大理巖脈;11-石英脈;12-礦脈及編號; 13-推測斷層;14-大河斷裂;15-推覆構(gòu)造;16-地質(zhì)界線;17-鉆孔位置及編號;18-礦區(qū)范圍
2.1.2 構(gòu) 造
雙山莊礦區(qū)構(gòu)造較發(fā)育,以斷裂為主,褶皺不明顯。主要斷裂構(gòu)造有5條,分別為F1、F2、F3、F4和F5。
2.1.3 巖漿巖
礦區(qū)巖漿巖較發(fā)育,主要有加里東期形成的變輝石巖,燕山晚期形成的花崗巖株(脈)及其附近產(chǎn)出的石英斑巖脈、花崗斑巖脈、偉晶巖脈和石英脈等。
2.1.4 變質(zhì)作用
礦區(qū)變質(zhì)巖分布廣泛,以區(qū)域變質(zhì)作用為主。主要有以秦嶺巖群為代表的麻粒巖相深變質(zhì)巖系、以劉山巖組為代表的高綠片巖相鐵鋁榴石帶中深變質(zhì)巖系和以蔡家凹巖組為代表的低綠片巖相和低角閃巖相中深變質(zhì)巖系。
2.2.1 航磁異常特征
1∶5萬航磁測量,在礦區(qū)圈出3個異常:由南向北編號為YM-250-2、YM-250-1和YM-251。
2.2.2 激電異常特征
2.2.2.1 巖、礦石電性特征
根據(jù)小四極及電測深小極距測定結(jié)果:礦區(qū)礦化巖株具高阻高極化特征,圍巖具低極化特征,礦化巖株與其圍巖具明顯的電性差異。
2.2.2.2 激電剖面測量ηs異常特征
實(shí)測激電中梯(短導(dǎo)線)剖面,圈出走向NWW、東西向均未封閉的視極化率(ηs)異常一處,面積不小于350 m×500 m,異常中心位置與雙山北含鉬花崗巖株對應(yīng)。區(qū)內(nèi)除含鉬花崗巖株外,未發(fā)現(xiàn)有極化率大于2.5%的其他巖石、地層干擾,含鉬花崗巖株的極化率、電阻率均明顯高于其圍巖,呈現(xiàn)高阻高極化的異常反應(yīng)特征。
2.2.2.3 激電測井ηs異常特征
對鉆孔ZK1001進(jìn)行了激電測井,從激電測深和激電測井資料看,在含鉬花崗巖株下部均發(fā)現(xiàn)ηs異常存在,推測極化體埋深主要在350 m以下。
鉆孔驗(yàn)證,確定ηs異常屬礦致異常;但鉬礦層埋深主要位于250 m以淺,與推測的極化體埋深誤差較大。分析認(rèn)為:引起本區(qū)激電異常的硫化物主要以黃鐵礦化為主,鉆孔觀測顯示,該花崗巖株全巖含有黃鐵礦化,自350 m往下黃鐵礦化逐漸增強(qiáng),引起的激電異常深部自然大于淺部,推測的極化體埋深也就增大;而鉆孔內(nèi)輝鉬礦化則主要位于250 m以淺,雖局部達(dá)到鉬礦品位,但礦化強(qiáng)度相比黃鐵礦化要弱很多,引起的激電異常也就弱;上述情況是形成本區(qū)“推測極化體埋深較深,實(shí)際鉬礦層產(chǎn)出較淺”的主要原因。
2.3.1 土壤地球化學(xué)特征
通過1∶2.5萬土壤地球化學(xué)測量,在大張溝—老墳扒一帶圈出以Cu、Mo為主、伴生Pb、Zn、Ag、W的綜合異常一處。其中,Cu最高值500×10-6,平均值163.2×10-6,面積約0.93 km2;Mo最高值50×10-6,平均值7.8×10-6,面積約0.69 km2,異常呈NWW向帶狀分布于礦區(qū)北部及外圍附近,面積大,強(qiáng)度高,濃集中心明顯,元素套合好。主異常帶主要位于雙山北含Mo花崗巖株—老墳扒含Cu、Mo花崗巖株一帶,Mo異常形態(tài)呈多層次圍繞二巖株出現(xiàn),主異常北部發(fā)育有Pb、Zn、Ag伴生異常,為尋找斑巖型銅鉬礦提供了重要信息。
2.3.2 剖面巖石地球化學(xué)特征
在雙山東垂直化探鉬異常走向,實(shí)測7條巖石剖面。區(qū)內(nèi)不同巖石相比,Cu、Mo、Pb、Ag在花崗巖、花崗片麻巖、斜長角閃片麻巖和石英斑巖中含量較高,Au、Bi在花崗巖、花崗片麻巖中含量相對較高,As、Zn在花崗片麻巖、斜長角閃片麻巖和石英斑巖中含量較高。分析認(rèn)為:該區(qū)處于鉬礦成礦有利位置,經(jīng)工程揭露和取樣測試證明,雙山北土壤測量鉬異常和大張溝土壤測量鉬異常由鉬礦引起,屬礦致異常;其他鉬異??赡転楹V熱液沿片麻巖層或裂隙局部充填引起[8]。
雙山莊礦區(qū)發(fā)現(xiàn)鉬礦化較好地段有兩處:雙山北含鉬花崗巖株和鉬礦脈K7。
3.1.1 雙山北含鉬花崗巖株
位于礦區(qū)西北,地表出露長約480 m,寬約150 m,通過鉆孔深部驗(yàn)證,發(fā)現(xiàn)鉬礦11層,礦層鉛直厚度2.00~16.00 m,鉬品位0.022%~0.120%;礦層主要集中在250 m以淺;含礦巖性均為花崗巖,金屬礦物主要有黃鐵礦、黃銅礦、輝鉬礦等,非金屬礦物主要有石英、斜長石、鉀長石等。輝鉬礦主要為細(xì)小鱗片狀結(jié)構(gòu),呈細(xì)脈狀、薄膜狀分布于裂隙中或沿裂隙充填的石英細(xì)脈中;以鉀化、硅化、綠泥石化為主,次有螢石化等。
3.1.2 鉬礦脈K7
K7礦脈位于礦區(qū)西南,脈狀,長度不詳,地表真厚度10.02 m,局部產(chǎn)狀10°~23°∠68°~76°,原巖為花崗片麻巖。地表鉬品位0.015%~0.066%,鉬礦化連續(xù)。中深部鉆孔發(fā)現(xiàn)鉬礦4層,鉛直厚度3.00~7.61 m,鉬品位0.016%~0.440%;含礦巖性主要有花崗巖、花崗片麻巖和斜長角閃片麻巖夾石英細(xì)脈,主要金屬礦物為黃鐵礦、輝鉬礦,少量黃銅礦,輝鉬礦主要以鱗片狀結(jié)構(gòu)呈不規(guī)則狀散布于礦化層中;以硅化、綠泥石化為主,其次有鉀化、綠簾石化、螢石化、碳酸巖化等。
圖2 雙山莊礦區(qū)勘探線剖面圖
3.2.1 雙山北含鉬花崗巖株
經(jīng)過深部鉆孔驗(yàn)證,在雙山北含鉬花崗巖株下部發(fā)現(xiàn)11層鉬礦層, 編號為K1-1、K1-2、 K1-3、K1-4、K1-5、K1-6、K1-7、K1-8、K1-9、K1-10和K1-11,礦層特征如下:
(1)K1-1礦體:產(chǎn)于雙山北含鉬花崗巖株中,斑巖型。地表由2個槽探工程控制,礦化弱,鉆孔內(nèi)鉬礦化增強(qiáng)。據(jù)鉆孔ZK1001資料,礦石鉬品位0.012%~0.053%,平均品位0.035%;鉛直厚度16.00 m;見礦深度0~1 6 m。
(2)K1-2礦體:產(chǎn)于K1-1下部,斑巖型。礦石鉬品位0.022%~0.038%,平均品位0.032%;鉛直厚度8.00 m;見礦深度19.68~27.68 m。
(3)K1-3礦體:產(chǎn)于K1-2下部,斑巖型。礦石鉬品位0.032%~0.043%,平均品位0.038%;鉛直厚度4.00 m;見礦深度38.78~42.78 m。
(4)K1-4礦體:產(chǎn)于K1-3下部,斑巖型。礦石鉬品位0.043%~0.045%,平均品位0.044%;鉛直厚度4.00m;見礦深度56.78~60.78 m。
(5)K1-5礦體:產(chǎn)于K1-4下部,斑巖型。礦石鉬品位0.035%;鉛直厚度2.00 m;見礦深度81.92~83.92 m。
(6)K1-6礦體:產(chǎn)于K1-5下部,斑巖型。礦石鉬品位0.043%;鉛直厚度2.00 m;見礦深度101.92%~103.92 m。
(7)K1-7礦體:產(chǎn)于K1-6下部,斑巖型。礦石鉬品位0.030%~0.031%,平均品位0.031%;鉛直厚度4.00 m;見礦深度179.28~183.28 m。
(8)K1-8礦體:產(chǎn)于K1-7下部,斑巖型。礦石鉬品位0.120%;鉛直厚度2.00 m;見礦深度194.58~196.58 m。
(9)K1-9礦體:產(chǎn)于K1-8下部,斑巖型。礦石鉬品位0.016%~0.058%,平均品位0.036%;鉛直厚度8.00 m;見礦深度228.00~236.00 m。
(10)K1-10礦體:產(chǎn)于K1-9下部,斑巖型。礦石鉬品位0.036%;鉛直厚度2.00 m;見礦深度445.84~447.84 m。
(11)K1-11礦體:產(chǎn)于K1-10下部,斑巖型。礦石鉬品位0.032%;鉛直厚度2.00 m;見礦深度510.18~512.18 m。
3.2.2 鉬礦脈K7
經(jīng)過深部鉆孔驗(yàn)證,在礦脈K7下部發(fā)現(xiàn)4層鉬礦層,編號分別為K7-1、K7-2、K7-3和K7-4。礦層特征如下:
(1)K7-1礦體:產(chǎn)于鉬礦脈K7上部,脈型,地表巖性為花崗片麻巖,由一個探槽揭露,探槽內(nèi)礦石鉬品位0.016%~0.066%,平均品位0.047%,真厚度10.02 m。深部由一個鉆孔控制,鉆孔巖性為花崗巖,鉆孔內(nèi)礦石鉬品位0.034%~0.280%,平均品位0.124%,鉛直厚度7.61 m,見礦深度52.32~59.93 m。
(2)K7-2礦體:產(chǎn)于K7-1下部,脈型,原巖為斜長角閃片麻巖夾石英細(xì)脈。礦石鉬品位0.030%~0.440%,平均品位0.148%;鉛直厚度7.00 m;見礦深度156.00~163.00 m;產(chǎn)狀不明。
(3)K7-3礦體:產(chǎn)于K7-2下部,脈型,原巖為斜長角閃片麻巖夾石英細(xì)脈。單孔見礦,據(jù)鉆孔ZK7001資料,礦石鉬品位0.028%~0.046%,平均品位0.036%;鉛直厚度5.40 m;見礦深度190.00~195.40 m。
(4)K7-4礦體:產(chǎn)于K7-3下部,脈型,原巖為斜長角閃片麻巖夾石英細(xì)脈。單孔見礦,據(jù)鉆孔ZK7001資料,礦石鉬品位0.036%~0.240%,平均品位0.172%;鉛直厚度3.00 m;見礦深度299.32~302.32 m。
3.3.1 礦石礦物成分
3.3.1.1 斑巖型鉬礦
根據(jù)巖礦鑒定及野外觀察,礦石中共發(fā)現(xiàn)礦物21種。其中,金屬礦物11種,主要有黃鐵礦、黃銅礦、輝鉬礦,次為方鉛礦、閃鋅礦、斑銅礦、磁鐵礦、褐鐵礦、赤鐵礦、鉬華和孔雀石;非金屬礦物10種,主要有石英、斜長石、鉀長石,次為螢石、白云母、黑云母、綠泥石、綠簾石、方解石和高嶺土。
3.3.1.2 脈型鉬礦
根據(jù)野外觀察,礦石中共發(fā)現(xiàn)礦物20種。其中,金屬礦物7種,主要有黃鐵礦、黃銅礦、輝鉬礦,次為磁鐵礦、褐鐵礦、鉬華和孔雀石;非金屬礦物13種,主要有石英、角閃石、斜長石,次為螢石、白云母、黑云母、綠泥石、綠簾石、絹云母、微斜長石、方解石、鉀長石和高嶺土。
3.3.2 礦石結(jié)構(gòu)
(1)它形~自形粒狀結(jié)構(gòu):主要指礦石中黃鐵礦、黃銅礦、斑銅礦、磁鐵礦等的結(jié)晶習(xí)性,多以細(xì)小自形、半自形、它形粒狀為主的現(xiàn)象。
(2)鱗片狀結(jié)構(gòu):主要指礦石中輝鉬礦多以細(xì)小鱗片在礦石裂隙間形成的礦物集合體的現(xiàn)象。
(3)壓碎結(jié)構(gòu):主要指礦石中黃鐵礦顆粒受擠壓碎裂的現(xiàn)象。
(4)包裹結(jié)構(gòu):主要指礦石中黃銅礦、斑銅礦以細(xì)小粒狀包裹于黃鐵礦中、黃銅礦以細(xì)小粒狀包裹于閃鋅礦中、閃鋅礦以細(xì)小粒狀包裹于方鉛礦中的現(xiàn)象。
(5)交代殘余結(jié)構(gòu):主要指礦石中黃鐵礦受熱被褐鐵礦交代不徹底,中心仍有部分黃鐵礦殘留的現(xiàn)象。
(6)似斑狀結(jié)構(gòu):主要指礦石中以石英、長石為主的較大斑晶分布于顆粒較小的基質(zhì)中的現(xiàn)象。
3.3.3 礦石構(gòu)造
(1)塊狀構(gòu)造:主要指礦石中黃鐵礦、黃銅礦、斑銅礦等金屬硫化物呈團(tuán)塊分布的現(xiàn)象。
(2)星點(diǎn)(浸染)狀構(gòu)造:主要指礦石中黃鐵礦、黃銅礦、斑銅礦等金屬硫化物呈星點(diǎn)(浸染)狀分布的現(xiàn)象。
(3)細(xì)脈狀構(gòu)造:主要指礦石中黃鐵礦、輝鉬礦等多金屬硫化物、或含多金屬硫化物的石英脈呈細(xì)脈狀分布的現(xiàn)象。
(4)復(fù)脈狀構(gòu)造:主要指礦石中含金屬硫化物的石英細(xì)脈呈網(wǎng)脈狀分布的現(xiàn)象。
(5)條帶狀構(gòu)造:主要指礦石中金屬礦物與脈石礦物呈條帶狀沿礦脈走向相間分布的現(xiàn)象。
(6)蜂窩狀構(gòu)造:主要指地表礦石中黃鐵礦等原生礦物氧化流失后,在原處留下的空穴的現(xiàn)象。
(7)碎裂狀構(gòu)造:主要指脈型礦石中的礦物集合體受構(gòu)造影響呈碎裂狀的現(xiàn)象。
3.3.4 礦石類型
礦石類型主要為:①雙山北含鉬花崗巖株為斑巖型鉬礦;②K7礦脈為脈型鉬礦。
(1)雙山北含鉬花崗巖株中鉬礦層,兩邊圍巖為花崗片麻巖、斜長角閃片麻巖,上下圍巖為花崗巖,圍巖種類為花崗巖、花崗片麻巖、斜長角閃片麻巖。地表圍巖蝕變有鉀化、硅化、褐鐵礦化、高嶺土化等,中深部有鉀化、硅化、綠泥石化、螢石化、綠簾石化、云母化等。
(2)K7礦脈中鉬礦層,產(chǎn)于花崗片麻巖、斜長角閃片麻巖及少量花崗巖中,圍巖種類主要為斜長角閃片麻巖、花崗片麻巖。地表圍巖蝕變有硅化、褐鐵礦化、高嶺土化等,中深部有鉀化、綠泥石化、綠簾石化、螢石化、碳酸巖化等。
區(qū)內(nèi)以斑巖型鉬礦為主,主要產(chǎn)于燕山晚期形成的中酸性花崗巖株中,巖株內(nèi)石英、長石斑晶粒度較大,表明形成溫度高,鉀化、硅化蝕變較強(qiáng);在巖株附近伴有石英斑巖脈、花崗斑巖脈產(chǎn)出,斑晶粒度細(xì)小,表明形成溫度要低,鉀化、硅化蝕變也明顯減弱,石英斑巖脈、花崗斑巖脈的形成時間晚于巖株形成時間;明顯表現(xiàn)為以花崗巖株為中心,向兩邊形成成礦、成巖溫度由高向低、蝕變強(qiáng)度由強(qiáng)到弱的分帶現(xiàn)象。表明在巖漿脈動侵位形成雙山北花崗巖株的同時,巖漿分異形成的含礦熱液在巖株裂隙中也逐漸富集,形成高-中溫斑巖型鉬床。同時,在巖體與圍巖的內(nèi)、外接觸帶局部形成脈型鉬礦;并在其附近伴有后期石英斑巖帶、花崗斑巖脈產(chǎn)出。
初步認(rèn)為,礦床成因?yàn)榕c燕山晚期巖漿活動密切相關(guān)的高-中溫?zé)嵋盒豌f礦。
利用化探鉬異常指導(dǎo)本區(qū)找礦效果明顯,燕山晚期形成的含鉬花崗巖株及與圍巖接觸帶是區(qū)內(nèi)鉬礦的兩種主要賦存部位,鉀化、硅化與區(qū)內(nèi)鉬礦形成關(guān)系密切。(1)化探鉬異常是區(qū)內(nèi)較好的間接找礦標(biāo)志。(2)燕山晚期形成的含鉬花崗巖株是區(qū)內(nèi)最重要的巖漿巖找礦標(biāo)志;花崗巖株與圍巖的接觸帶,是區(qū)內(nèi)重要的構(gòu)造找礦標(biāo)志。(3)鉀化、硅化是本區(qū)重要的礦巖蝕變找礦標(biāo)志。
4.3.1 巖漿巖控礦
區(qū)內(nèi)斑巖型鉬礦層均產(chǎn)于雙山北含鉬花崗巖株中,產(chǎn)出與分布受花崗巖株控制明顯;通過地表和鉆孔觀察:輝鉬礦主要呈鱗片狀、片狀、葉片狀,以細(xì)脈狀或薄膜狀沿細(xì)小裂隙產(chǎn)出;巖株裂隙較發(fā)育,為含礦熱液的運(yùn)移和富集成礦提供了通道和容礦空間;同時,巖株的侵入和形成,為成礦元素的活化、循環(huán)及運(yùn)移提供了熱動力,并帶來部分礦物質(zhì),參與成礦。形成于燕山晚期的雙山北含鉬花崗巖株,既是賦礦巖體,又是成礦母巖,是區(qū)內(nèi)重要的巖漿巖控礦因素。
4.3.2 接觸構(gòu)造帶控礦
區(qū)內(nèi)脈型鉬礦主要產(chǎn)于花崗巖脈、花崗片麻巖和斜長角閃片麻巖中,產(chǎn)出較復(fù)雜,順層石英細(xì)脈充填較多,巖石較碎裂,穿層現(xiàn)象可見,局部礦化富集明顯,為接觸帶成礦,推測附近應(yīng)有隱伏的中酸性含礦花崗巖體存在。
雙山莊鉬礦的形成和分布受區(qū)域成礦環(huán)境、地層、構(gòu)造、巖漿巖等因素控制,其中受巖漿控制最為顯著。區(qū)域鉬礦化范圍大、強(qiáng)度高,從礦源層、巖石建造、巖漿巖及構(gòu)造控礦因素來看,區(qū)域成礦條件十分優(yōu)越,具有尋找中型以上鉬礦床的潛力。