王俊德，王春帥，王博元，肖賀忠，李 凱，丁 毅，劉祖堯

(1.河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第一地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院，河南 洛陽(yáng) 471023；2.河南省金銀多金屬成礦系列與深部預(yù)測(cè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 洛陽(yáng) 471023；3.河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第一地質(zhì)勘查院，河南 鄭州 450000)

0 引言

近年來(lái)熊耳山地區(qū)取得了較好的找礦成果[1-5]。豫西熊耳山白土金礦床位于河南省欒川縣白土鎮(zhèn)境內(nèi)、熊耳山南麓，北側(cè)為華熊臺(tái)隆熊耳山隆斷區(qū)[6]，緊鄰康山金礦，南側(cè)為秦嶺褶皺帶。白土金礦床主要控礦構(gòu)造為馬超營(yíng)斷裂次級(jí)斷裂，馬超營(yíng)斷裂從合峪巖體向西依次分布店房隱爆角礫巖型金礦、前河及紅莊構(gòu)造蝕變帶型金礦、白土鉛礦等。前人對(duì)該區(qū)金礦的研究甚少，通過(guò)本次普查工作在豫西熊耳山白土馬超營(yíng)斷裂帶西段白土鉛礦下部新發(fā)現(xiàn)有隱伏的金礦床，研究其地質(zhì)特征及成因?qū)ωS富豫西熊耳山地區(qū)成礦理論具有重要的意義。

鑒于此，筆者通過(guò)對(duì)礦區(qū)地質(zhì)特征、礦體特征、礦石特征及微量元素Co、Ni含量對(duì)礦床成因的影響等方面進(jìn)行研究，進(jìn)而對(duì)豫西熊耳山白土金礦床地質(zhì)特征及成因作初步探討。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

豫西白土金礦床地處華北地臺(tái)南緣、華熊臺(tái)隆熊耳山隆斷區(qū)，區(qū)內(nèi)出露地層簡(jiǎn)單而巖類組合復(fù)雜，太華群構(gòu)成結(jié)晶基底，為一套達(dá)角閃巖相的中深變質(zhì)巖系[7]，中元古代晚期沉積了官道口龍家園組群淺海相含燧石條帶、條紋、團(tuán)塊碳酸鹽巖建造，以條帶狀白云巖為主[8-9]。區(qū)域巖漿活動(dòng)發(fā)育，出露燕山期的花山、五丈山、合峪等重熔型花崗巖體及一些小型爆破角礫巖體[9]，強(qiáng)烈的巖漿活動(dòng)，特別是燕山期中酸性巖漿的侵入，為區(qū)域成礦起到了至關(guān)重要的作用。

區(qū)域上斷裂構(gòu)造發(fā)育，最顯著的是NWW向的馬超營(yíng)大斷裂，長(zhǎng)50 km，走向270°～300°，傾向北，傾角50°～80°，局部下切深度大于10 km[10-11]，是深切地殼硅鋁層的區(qū)域大斷裂[12]。地球物理資料證實(shí)其深部?jī)A角明顯變緩，具有向北犁式俯沖的特征[13-14]，該論斷在熊耳山地區(qū)通過(guò)本次普查工作得到了應(yīng)證[15]。區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)上宮金礦、康山金礦、白土鉛礦、鐵爐坪銀礦、斑巖型雷門溝鉬礦等[16-17]，各主要礦床的位置見(jiàn)圖1。

圖1 熊耳山區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)簡(jiǎn)圖(據(jù)文獻(xiàn)[6]修編)Fig.1 Schematic map of the geological mineral resources in the Xiong'er Mountain area [6]1—第四系 2—中元古界官道口群白云巖夾石英砂巖 3—中元古界熊耳群安山巖類 4—太古界太華群片麻巖 5—花崗巖 6—斷層 7—地質(zhì)界線 8—不整合面 9—金礦床(點(diǎn)) 10—鉛鋅銀礦 11—鉬礦 12—研究區(qū)

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

礦區(qū)出露地層主要為中元古界熊耳群、官道口群(圖2)。① 中元古界熊耳群大體上自北而南出露地層為許山組、雞蛋坪組、馬家河組、龍脖組。許山組主要巖性為灰綠色、紫紅色安山巖、杏仁狀安山巖、大斑安山巖，基質(zhì)主要由結(jié)晶質(zhì)礦物斜長(zhǎng)石、角閃石、綠泥石、石英、方解石及玻璃質(zhì)組成；雞蛋坪組為一套中基性、中酸性及火山碎屑巖的巖石組合，巖性以紫紅色流紋巖為主，斑晶主要為斜(鈉)長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石，次有少量石英；馬家河組主要為灰綠色、灰紫色安山巖，少斑結(jié)構(gòu)、?；豢椊Y(jié)構(gòu)、脫玻結(jié)構(gòu)，致密塊狀構(gòu)造，斑晶含量少于3%，主要為斜長(zhǎng)石、綠泥石化角閃石；龍脖組主要為一套灰色流紋斑巖，局部相變?yōu)橛舶邘r，是熊耳群晚期侵出—溢流的產(chǎn)物，與下伏馬家河組呈侵入或噴發(fā)不整合接觸。② 中元古界官道口群龍家園組白云巖，主要為隱晶質(zhì)細(xì)—微粒結(jié)晶白云巖，發(fā)育硅質(zhì)條紋和條帶及硅質(zhì)團(tuán)塊，礦物成分主要為白云石，含量占95%以上，其余為方解石及少量石英，白云石呈等粒狀，粒徑0.03～0.05 mm，方解石呈細(xì)脈狀產(chǎn)出。官道口群龍家園組白云巖為區(qū)內(nèi)主要含礦地層。

圖2 白土金礦區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.2 Geological map of Baitu gold mining area1—中元古界官道口群龍家園組 2—中元古界熊耳群龍脖組 3—熊耳群馬家河組 4—熊耳群雞蛋坪組 5—熊耳群許山組 6—含礦構(gòu)造蝕變帶 7—斷層及編號(hào) 8—地層界線 9—不整合接觸面 10—勘探線及編號(hào) 11—鉆孔位置及編號(hào)

2.2 構(gòu)造

區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，控礦斷裂主要為近EW向的馬超營(yíng)大斷裂帶F3及帶內(nèi)近平行的一系列次級(jí)斷裂。馬超營(yíng)斷裂帶F3呈近EW向橫貫全區(qū)，總體走向?yàn)?60°～300°，呈舒緩波狀延伸，斷裂面北傾，傾角58°～78°，斷裂帶主要表現(xiàn)為壓—張—壓扭性變化，構(gòu)造破碎帶和片理化帶寬達(dá)數(shù)十米至數(shù)百米，破碎帶中蝕變強(qiáng)烈，普遍發(fā)育方鉛礦化、閃鋅礦化、黃鐵礦化、褐鐵礦化、硅化、碳酸鹽化等。

2.3 巖漿巖

區(qū)內(nèi)巖漿巖出露較少，除大面積出露中元古界熊耳群噴發(fā)巖外，僅見(jiàn)有少量輝長(zhǎng)、輝綠巖、正長(zhǎng)巖等脈巖，規(guī)模一般較小。

3 礦體特征

通過(guò)鉆探工程區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)9個(gè)隱伏金礦體，主要賦存于白云巖內(nèi)的次級(jí)斷裂F3-1含礦構(gòu)造蝕變帶中，產(chǎn)狀與斷裂產(chǎn)狀一致。金礦體上部為鉛礦體，為原生礦，形態(tài)多為脈狀、透鏡狀、豆莢狀，局部地段為平行復(fù)脈狀產(chǎn)出，與鉛礦體交替出現(xiàn)。鉆孔揭露Au2、Au3等金礦體向深部有較穩(wěn)定的延伸(圖3)，在深部金礦體附近有銀礦體分布。金礦體走向長(zhǎng)度100～310 m，傾斜延伸最大350 m，礦體平均傾向347°，平均傾角55°，礦體厚0.76～2.84 m，平均厚1.08 m，厚度變化系數(shù)為89.4%，屬較穩(wěn)定型，工程樣金品位為1.31×10-6～31.10×10-6，平均金品位為9.68×10-6，品位變化系數(shù)為88.5%，屬較均勻型。

4 礦石特征

4.1 礦石結(jié)構(gòu)及構(gòu)造

礦石結(jié)構(gòu)主要為半自形晶粒狀結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)，其次為填隙結(jié)構(gòu)、膠狀結(jié)構(gòu)。① 半自形晶粒狀結(jié)構(gòu)：主要是黃鐵礦呈半自形晶粒狀，少量的黃銅礦呈半自形晶粒狀，分布于巖石裂隙中或構(gòu)造角礫中。② 碎裂結(jié)構(gòu)：主要表現(xiàn)為金屬礦物、非金屬礦物受應(yīng)力作用后呈碎裂狀，重者呈碎塊，由于應(yīng)力作用形成的裂隙和空洞是黃鐵礦、黃銅礦、褐鐵礦等金屬礦物充填最好場(chǎng)所，在碎裂邊緣常發(fā)生黃鐵礦化、黃銅礦化、褐鐵礦化及鉀化、硅化等。③ 填隙結(jié)構(gòu)：主要表現(xiàn)為金屬礦物、非金屬礦物受應(yīng)力作用后呈碎裂狀，重者呈碎塊，黃鐵礦、黃銅礦、褐鐵礦等金屬礦物沿裂隙充填，呈不規(guī)則狀分布。④ 膠狀結(jié)構(gòu)：褐鐵礦呈膠狀、脈狀或團(tuán)塊狀聚集，不均勻分布，無(wú)定形。

圖3 白土金礦區(qū)第4勘查線剖面圖Fig.3 Sectional map of prospecting line No.4 in the Baitu gold mining area1—官道口群白云巖 2—熊耳群流紋巖 3—熊耳群安山巖 4—斷層 5—鉛礦體 6—金礦體 7—銀礦體 8—采空區(qū)位置 9—鉆孔及孔深 10—礦體編號(hào)

礦石構(gòu)造以塊狀、浸染狀、細(xì)脈狀及角礫狀構(gòu)造為主。① 塊狀構(gòu)造：金屬硫化物主要以黃鐵礦為主，見(jiàn)少量方鉛礦、黃銅礦，黃鐵礦局部富集，緊密連生形成致密塊狀。② 浸染狀構(gòu)造：金屬硫化物呈星點(diǎn)狀分部于脈石礦物之中，根據(jù)金屬硫化物含量多少可分為稀疏浸染狀和星散浸染狀兩種。③ 細(xì)脈狀構(gòu)造：金屬硫化物細(xì)脈充填于巖石或早期形成的礦石中。④ 角礫狀構(gòu)造：金屬礦物成礦后構(gòu)造破碎成大小不等的角礫被碎粒巖膠結(jié)。

4.2 礦石物質(zhì)成分

金屬礦物以黃鐵礦為主，次為閃鋅礦、黃銅礦等，含極少量自然金、銀金礦、磁鐵礦、銅藍(lán)、輝銅礦、鏡鐵礦等。鉆孔ZK406巖礦鑒定樣(圖4a)中見(jiàn)3粒自然金(圖4d)，金黃色，呈長(zhǎng)角粒狀，不規(guī)則斷續(xù)脈狀分布于白云石中；在PD980坑道取樣(圖4b)，見(jiàn)一粒自然金，黃鐵礦中呈包體(圖4e)；在PD980坑道取樣(圖4c)，見(jiàn)一粒銀金礦，呈淡黃色，粒狀，在黃鐵礦中呈包體(圖4f)。脈石礦物以石英、脈石英、鐵白云石、方解石為主，氧化礦物有褐鐵礦、赤鐵礦等。副礦物有金紅石、鋯石、磷灰石、榍石等。

圖4 白土金礦石手標(biāo)本及鏡下照片F(xiàn)ig.4 Hand specimen and microscope photographs of gold ore in Baitu depositCp—黃銅礦 Py—黃鐵礦 Au—金礦

4.3 礦石類型

區(qū)內(nèi)主要礦石類型：

蝕變碎裂巖型金礦石：呈灰、灰白色，碎裂結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。由碎裂巖、糜棱巖等構(gòu)造巖和礦脈附近的圍巖構(gòu)成，經(jīng)含金熱液強(qiáng)烈蝕變而形成，多分布于含金石英脈頂、底板及鉛礦體內(nèi)含金石英脈的銜接部位，常含有黃鐵礦及絹云母等蝕變礦物，為礦床主要礦石類型和開(kāi)采對(duì)象。

構(gòu)造角礫巖型金礦石：呈灰、灰白色或深灰色，角礫結(jié)構(gòu)，角礫狀構(gòu)造，其厚度不等，一般為0.2～0.7 m，黃鐵礦含量一般5%～10%，局部為30%，此外還有少量的黃銅礦等，是礦床中深部的次要礦石類型和開(kāi)采對(duì)象。

蝕變巖型金礦石：呈灰、灰白色，一般由黃鐵礦、方鉛礦、石英、閃鋅礦、自然金等礦物組成的集合體，呈團(tuán)塊狀、云朵狀分布于石英脈中，金鉛品位往往較高。

4.4 近礦圍巖蝕變

區(qū)內(nèi)與金礦(化)有關(guān)的圍巖蝕變有硅化、鉀長(zhǎng)石化、絹云母化、黃鐵礦化及方鉛礦化等多金屬礦化，是找金、鉛礦的重要標(biāo)志。與金礦化最密切的是硅化、黃鐵礦化。因表生作用，地表常形成褐鐵礦化、赤鐵礦化、鉛礬、白鉛礦、鐵錳碳酸鹽化等露頭，可以作為直接找礦標(biāo)志。

5 討論

5.1 根據(jù)普查工作成果對(duì)礦床成因的討論

根據(jù)普查鉆探工程揭露礦床分布于馬超營(yíng)斷裂帶內(nèi)，頂?shù)装鍑鷰r為龍家園組白云巖。龍家園組為一層含藻類的淺海相碳酸鹽巖，由于生物作用，使該組白云巖鉛鋅銀元素豐度值都較高[18]，一定意義上是該區(qū)金、銀、鉛礦的礦源層。但根據(jù)普查施工大量鉆孔揭露，未見(jiàn)同白云巖地層產(chǎn)狀近似的金礦體(圖3)，因此認(rèn)為區(qū)內(nèi)白云巖本身并不成礦，而是由于后期馬超營(yíng)斷裂帶的活動(dòng)，形成了白云巖內(nèi)不規(guī)則的次級(jí)斷裂，即區(qū)內(nèi)的含礦構(gòu)造蝕變帶，燕山期區(qū)域擠壓環(huán)境下，熱液沿基底斷裂及裂隙通道上侵，熱液將成礦元素帶入賦礦地層白云巖，礦物質(zhì)在白云巖內(nèi)活化、遷移形成含礦熱液，在有利位置富集成礦。根據(jù)普查鉆探工程控制，金礦床上部為鉛礦，局部鉛礦體附近賦存異體共生金、銀礦體，鉛礦伴生金、銀礦，而金、銀礦不含鉛，說(shuō)明該區(qū)至少經(jīng)歷兩期的熱液成礦活動(dòng)，一期形成鉛礦，另一期形成金、銀礦[19]。

5.2 根據(jù)黃鐵礦中微量元素Co、Ni含量對(duì)礦床成因的討論

黃鐵礦是各礦床中最常見(jiàn)的金屬礦物，其中微量元素Co、Ni的分配受溫度控制明顯，不同類型礦床及地質(zhì)體中黃鐵礦的Co、Ni含量及比值有所差異，它們對(duì)成礦物質(zhì)來(lái)源以及礦床成因具有指示意義[20]。與巖漿作用有關(guān)的火山成因礦床以及矽卡巖型礦床Co/Ni比值一般大于1；沉積巖以及沉積成因礦床中Co/Ni比值一般小于1[20]。周棟[21]通過(guò)對(duì)白土金礦不同成礦階段黃鐵礦進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，第Ⅰ階段黃鐵礦中Co、Ni含量明顯大于第Ⅱ階段黃鐵礦中Co、Ni含量，且比值多大于1，表現(xiàn)出明顯的巖漿熱液特征，而第Ⅱ階段黃鐵礦中Co/Ni比值多小于1(圖5)，表現(xiàn)出沉積成因，造成這種現(xiàn)象的原因可能為第Ⅰ階段黃鐵礦疊加了沉積地層中黃鐵礦的成分。將白土金礦中黃鐵礦中Co、Ni含量與欒川礦集區(qū)的老廟溝、康山、南泥湖、冷水北溝和駱駝山礦床的黃鐵礦中Co、Ni含量對(duì)比后發(fā)現(xiàn)，南泥湖鉬礦床Co/Ni比值大部分大于1；冷水北溝礦床Co/Ni比值大部分大于1；駱駝山礦床Co/Ni比值大部分大于1。在Co、Ni相關(guān)性圖解(圖5)中，大部分黃鐵礦的Co/Ni≥1，Co、Ni含量表現(xiàn)為早期至晚期逐漸下降的趨勢(shì)(圖6)。因此，黃鐵礦的Co、Ni含量特征顯示老廟溝、康山和白土金礦床與冷水北溝和駱駝山礦床相同，組成1個(gè)從高溫到低溫的完整巖漿熱液演化系列，而白土金礦床則屬于該系列中的中—低溫巖漿熱液礦床。

白土金礦床的黃鐵礦微量元素Co/Ni比值指示白土金礦床的深部隱伏巖體提供了巖漿來(lái)源，中元古界官道口群的含金礦物質(zhì)在巖漿活動(dòng)和馬超營(yíng)斷裂活動(dòng)的作用下脫碳脫水參與成礦，兩種來(lái)源的流體混合后沿著馬超營(yíng)斷裂及NNE向次級(jí)斷裂帶向上運(yùn)移，最終在官道口群白云巖和NNE向構(gòu)造破碎帶內(nèi)沉淀成礦。

圖5 白土金礦不同階段黃鐵礦Co、Ni含量圖(據(jù)文獻(xiàn)[21])Fig.5 Diagram of Co and Ni contents of different phase pyrite in Baitu gold deposit [21]

圖6 欒川礦集區(qū)典型礦床黃鐵礦Co、Ni含量圖 (據(jù)文獻(xiàn)[21])Fig.6 Diagram of Co and Ni contents of pyrites in the typical deposits in Luanchuan ore-concentrated area [21]

6 結(jié)論

綜上，豫西熊耳山白土金礦床產(chǎn)于龍家園組白云巖內(nèi)的構(gòu)造裂隙中，受馬超營(yíng)斷裂帶及淺海相白云巖控制，在燕山期區(qū)域擠壓環(huán)境下，含礦熱液沿基底斷裂及裂隙上侵，在有利位置富集成礦，為豫西熊耳山金礦床中的中—低溫巖漿熱液型礦床。

致謝：本文成文過(guò)程中得到同事及項(xiàng)目組成員的指導(dǎo)和建議，借此一并表示感謝。