店房火山角礫巖體西段金礦地質(zhì)特征與成因

溫森坡,龐永治,喬保龍

(河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第五地質(zhì)大隊,鄭州450016)

店房火山角礫巖體西段金礦地質(zhì)特征與成因

溫森坡,龐永治,喬保龍

(河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第五地質(zhì)大隊,鄭州450016)

在近期的礦山接替資源找礦過程中,對店房金礦以西的角礫巖體西段勘查新圈定5條金礦體。金礦體的形態(tài)與產(chǎn)狀嚴(yán)格受斷裂構(gòu)造控制,直接產(chǎn)于火山機構(gòu)的環(huán)狀、放射狀構(gòu)造和蝕變破碎帶之中,礦石分為石英脈型和構(gòu)造蝕變巖型,圍巖蝕變以硅化和黃(褐)鐵礦化為主,成礦作用分為2期4個階段;穩(wěn)定同位素和流體包裹體研究表明,成礦流體主要為幔源,并具低鹽度和多源特點,以巖漿熱液為主,成礦溫度為中、低溫,主成礦期為燕山晚期,店房角礫巖體西段金礦床屬與火山構(gòu)造有關(guān)的中、低溫?zé)嵋旱V床。

店房金礦;地質(zhì)特征;礦床成因;火山角礫巖體西段;河南省

0 引言

20世紀(jì)80年代,在河南省嵩縣店房火山角礫巖體的東段發(fā)現(xiàn)了店房金礦床,隨著礦山的多年開采,金礦的原有儲量已近枯竭[1]。在近期的礦山接替資源找礦過程中,在店房角礫巖體的西段及外圍的環(huán)狀、放射狀構(gòu)造和次級破碎帶中新圈定5條金礦體,估算金資源量達(dá)中型規(guī)模,表明老礦山外圍的金礦找礦前景依然較大。

1 成礦地質(zhì)背景

店房火山角礫巖體位于華北地臺南緣馬超營斷裂北側(cè),區(qū)域出露地層簡單,斷裂構(gòu)造發(fā)育,巖漿活動頻繁,是有色-貴金屬礦產(chǎn)的重要成礦區(qū)帶之一[2,3]。

出露地層主要有太古宇太華群中深變質(zhì)巖系、中元古界熊耳群火山巖系、中生界白堊系及新生界第四系。斷裂構(gòu)造發(fā)育,馬超營斷裂帶從西南部穿過,走向NWW,傾向NNE,屬于壓扭性、高角度的深大斷裂帶,是本區(qū)的主要控礦構(gòu)造;不同方位、不同級別的次級斷裂密集分布,構(gòu)造間相互交切、疊加,形成了復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造格局。巖漿巖發(fā)育,分屬晉寧期、海西中期和燕山期,以燕山晚期不同階段巖漿巖為主,與金礦成礦關(guān)系密切。區(qū)域金礦資源豐富,大、中型金礦有前河金礦、店房金礦、小南溝金礦和廟嶺金礦等(圖1)。

2 火山角礫巖體地質(zhì)特征

店房火山角礫巖體受馬超營斷裂聚礦構(gòu)造帶的控制,屬多次活動的火山通道相火山構(gòu)造,空間形態(tài)為一喇叭狀(漏斗狀)的火山頸,平面上呈橢圓狀近EW向展布,面積約0.5 km2,被NW向斷裂F4和F5分為東、西兩段。

火山角礫巖體內(nèi)成分復(fù)雜,以流紋斑巖、流紋質(zhì)火山角礫巖為主,間夾部分大理巖和花崗巖。斷裂構(gòu)造發(fā)育,火山口周圍環(huán)狀、放射狀構(gòu)造與燒瓦窯次級蝕變帶相互交錯,性質(zhì)多為張性,具較好的伸展性、擴容性,是含礦熱液的良好通道和容礦空間[4],新圈定的金礦體均賦存于這些構(gòu)造內(nèi)。礦化帶蝕變強烈,在原有面狀蝕變基礎(chǔ)上疊加了圍繞斷裂產(chǎn)生的線狀蝕變。

圖1 馬超營斷裂東段金礦田地質(zhì)略圖Fig.1 Geological sketch of the gold ore-field at eastern part of Machaoying fault

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

以往的探礦工作在巖體東段圈出較大規(guī)模金礦體4條(即店房金礦正在開采的金礦體),礦體受燒瓦窯斷裂帶和火山角礫巖體復(fù)合控制。

圖2 店房火山角礫巖體地質(zhì)略圖Fig.2 Geological sketch of the Dianfang volcanic breccia body

近期的金礦勘查又在巖體西段及其外圍新圈定金礦體5條,礦體形態(tài)與產(chǎn)狀嚴(yán)格受斷裂構(gòu)造控制。其中,礦體K1,K2和K 11賦存在古火山口周圍的環(huán)狀構(gòu)造內(nèi),K3賦存在古火山口周圍的放射狀構(gòu)造內(nèi), K9產(chǎn)出于火山角礫巖體南緣與燒瓦窯次級蝕變帶復(fù)合部位(圖2)。

礦體呈脈狀,具有分支復(fù)合、膨大收縮現(xiàn)象,地表控制長270～620 m,傾向控制延伸150～210 m,厚度0.30～12.00 m,金品位0. 55×10-6～28.80×10-6,不同礦體的厚度、品位變化不同。金屬礦物主要有褐鐵礦、黃鐵礦和方鉛礦,圍巖蝕變以硅化、黃(褐)鐵礦化為主。K2和K9為主要礦體,中深部的成礦潛力較大,各礦體地質(zhì)特征見表1。

K2礦體:石英脈型,大脈體,呈弧形環(huán)繞店房古火山口產(chǎn)出。地表控制長600 m,傾向控制延伸210 m,產(chǎn)狀92°～145°∠47°～75°;厚度0.60～3.00 m,平均2.05 m;金品位1.10×10-6～28.80×10-6,平均4.92×10-6。在斜深210 m有3個中段的平硐和沿脈工程控制,礦體連續(xù)性較好。礦化垂向分帶現(xiàn)象明顯,淺部為褐鐵礦化,中深部為黃(褐)鐵礦化和方鉛礦化,深部為黃鐵礦化和方鉛礦化。由淺到深,礦體品位和厚度有增高增大趨勢(PD550中,礦體厚度3.00 m,最高品位28.80×10-6)。礦體和圍巖的界線明顯,礦體上、下盤的圍巖蝕變具有明顯的差異,上盤圍巖發(fā)生強烈硅化、黃(褐)鐵礦化,而下盤圍巖基本未發(fā)生蝕變。共(伴)生礦產(chǎn)為銀、鉛,銀品位10.00×10-6～223.00×10-6,鉛品位0.75%～13.05%。

K9礦體:構(gòu)造蝕變巖型,帶狀,受火山角礫巖體和燒瓦窯次級斷裂共同控制,向東與店房金礦Ⅱ號礦體相連。地表控制礦體長620 m,傾向控制延伸150 m;厚度2.31～12.00 m,平均6.18 m;金品位0.55×10-6～26.40×10-6,平均1.96×10-6,礦體品位和厚度變化較大。產(chǎn)狀變化大,在探槽TC901以西為37°∠50°左右,TC902以東為143°∠75°左右。在斜深150 m有2個中段的平硐和沿脈工程控制,礦體連續(xù)性尚可,表現(xiàn)為分段賦存、局部富集特征。礦體與圍巖的界線不明顯,圍巖蝕變以褐鐵礦化、硅化為主。伴生礦產(chǎn)為銀,品位8.50×10-6～48.60×10-6。

表1 店房火山角礫巖體西段金礦體特征Table 1 The geological characteristics of the gold ore body in the western part of the Dianfang breccia body

3.2 礦石質(zhì)量

礦石礦物成分。金屬礦物主要有黃鐵礦、方鉛礦、褐鐵礦,其次為閃鋅礦、黃銅礦、輝鉬礦、磁黃鐵礦、方黃銅礦、黝銅礦、磁鐵礦、碲金礦、碲金銀礦、自然金、自然銀、銀金礦和銀黝銅礦;脈石礦物主要有石英、長石,次為絹云母、黑云母、螢石、綠泥石、方解石和高嶺土等。

礦石中主成礦元素為Au,共(伴)生組分為Ag和Pb。

火封裝置設(shè)置在爐口進(jìn)出料的位置，在爐口進(jìn)出料位置通入氫氣形成一道屏障將爐外與爐內(nèi)隔開，保持爐內(nèi)有足夠的氫氣進(jìn)行保護(hù)，使原料在爐口不會瞬間氧化，提高產(chǎn)品成品率，保證了產(chǎn)品質(zhì)量。

主要金屬礦物。①黃鐵礦:淺黃色,呈多階段發(fā)育,早期顆粒較大,立方體,晚期顆粒細(xì)小,晶形不規(guī)則;黃鐵礦是金的最重要載體礦物,細(xì)粒黃鐵礦和金礦化關(guān)系密切,也是含量最高的金屬礦物[5];②方鉛礦:鉛灰色,具黑三角孔,與閃鋅礦共生;③閃鋅礦:黑色,呈他形葉片狀,與方鉛礦密切共生,可見方鉛礦沿其裂隙分布;④黃銅礦:他形粒狀,呈脈狀充填在黃鐵礦裂隙中。礦物生成順序為黃鐵礦→黃銅礦→閃鋅礦→方鉛礦。

表2 金的賦存特征Table 2 Characteristics of gold occurrence

礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造。自形-他形粒狀結(jié)構(gòu)、交代殘余結(jié)構(gòu)、壓碎結(jié)構(gòu)、包含結(jié)構(gòu)和鑲嵌結(jié)構(gòu)等;塊狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造和蜂窩狀構(gòu)造等。

金的賦存狀態(tài)。主要為自然金,次為銀金礦。自然金、銀金礦多以不規(guī)則圓粒狀、尖角狀、針狀、脈狀、蟲狀和細(xì)脈狀產(chǎn)出于細(xì)粒黃鐵礦中,形成晶隙金或裂隙金,部分為包體金,以中粗粒和細(xì)粒金為主,微細(xì)粒金很少。金的賦存狀態(tài)特征見表2。

礦石自然類型為含金石英脈型和含金構(gòu)造蝕變巖型。

3.3 圍巖蝕變

圍巖蝕變反映了含礦熱液的活動強度和礦化規(guī)模,是重要的找礦標(biāo)志[6],蝕變主要類型有硅化、黃(褐)鐵礦化。近地表圍巖具高嶺土化、綠泥石化,中深部見有碳酸鹽化等。

3.4 控礦因素

(1)地層:據(jù)區(qū)域地球化學(xué)資料[7],熊耳群雞蛋坪組中Au的豐度值為9.63×10-9,許山組中Au的豐度值為18.50×10-9,均明顯高于地殼克拉克值(4.3×10-9),大量研究證實,熊耳期的火山噴發(fā)為本區(qū)金的初始富集階段,形成了初始礦源層。

(2)構(gòu)造:所有礦體的形態(tài)與產(chǎn)狀嚴(yán)格受火山口周圍環(huán)狀、放射狀構(gòu)造和次級蝕變帶的控制,斷裂構(gòu)造為成礦熱液提供了良好通道和容礦空間。與店房金礦相比,由火山口周圍環(huán)狀、放射狀構(gòu)造和次級蝕變帶控制的礦體規(guī)模多大于爆破角礫巖控制的礦體規(guī)模,表明火山口周圍環(huán)狀、放射狀構(gòu)造和次級蝕變帶同樣具有較好的含礦性,是主要含礦構(gòu)造。上述認(rèn)識的確立,是本區(qū)找礦取得突破的重要原因[8]。

3.5 成礦階段劃分

根據(jù)礦物生成順序、脈體穿插關(guān)系、礦巖蝕變特征及表生作用,將成礦作用由早到晚劃分為4個階段[11],前3個階段為熱液期產(chǎn)物,褐鐵礦階段為表生期產(chǎn)物:

(1)黃鐵礦-石英階段:熱液沿斷裂帶運移并使圍巖強烈蝕變,在接觸帶形成硅化強烈的石英脈帶,并伴隨部分黃鐵礦生成,本期黃鐵礦結(jié)晶程度較高,但含金量低。

(2)石英-(金)黃鐵礦階段:攜帶大量成礦物質(zhì)的熱液沿斷裂帶上移,熱液的溫度和壓力相對較低,但有用組分含量高,熱液沿石英脈及斷裂帶內(nèi)的微裂隙以浸染狀、細(xì)脈狀等形式反復(fù)充填、沉淀和富集,形成金礦體,為主要的礦化階段。

(3)黃鐵礦-多金屬硫化物階段:熱液沿構(gòu)造有利部位繼續(xù)上移、充填,局部形成黃鐵礦-黃銅礦-閃鋅礦-方鉛礦礦物組合,此階段以多金屬硫化物礦化為主,含金量較低,主要為對礦體的疊加富化作用。

(4)褐鐵礦階段:表生作用使近地表礦體中黃鐵礦氧化為褐鐵礦,局部形成金的表生富集。

4 礦床成因

角礫巖體西段金礦與東段的店房金礦為同一火山角礫巖體的組成部分,金礦的礦床特征與成因相似,所以借用店房金礦的一些地球化學(xué)研究資料也可表征西段金礦的成因特點。

4.1 穩(wěn)定同位素特征[12-14]

(1)硫同位素組成:店房金礦礦石的硫同位素δ(34S)=4.9×10-3～7.6×10-3,離散度不大,均一化程度較高,在頻數(shù)直方圖上呈塔式分布,表明礦石硫的來源以深源為主。

(2)鉛同位素組成:礦石中鉛同位素206Pb/204Pb =16.93～17.31,207Pb/204Pb=15.16～15.74,208Pb/204Pb=37.32～38.36,μ=8.77～9.95,結(jié)果顯示變化范圍不大,相對穩(wěn)定,以低μ正常鉛為主,個別為高μ放射性鉛。數(shù)據(jù)落入鉛同位素模式圖,均位于地幔-造山帶之間,說明礦石中的鉛源以深源為主,根據(jù)μ值認(rèn)為主為地?；驓め；旌蟻碓?。

(3)氫氧同位素組成:礦石中氧同位素δ(18O) =6.65×10-3～17.93×10-3,與巖漿熱液(δ(18O) =5×10-3～9×10-3)、變質(zhì)熱液(δ(18O)=-16× 10-3～25×10-3)的δ(18O)值相似,結(jié)合控礦地質(zhì)特征,證實了礦床為巖漿熱液成因。

4.2 礦物包裹體特征[15]

測定礦物為礦石中石英,測試結(jié)果(表3)原生礦物包裹體均一溫度為298～310℃,次生礦物包裹體均一溫度為139～150℃。成礦流體鹽度為2.6%～4.8%,較低,流體來源以巖漿熱液為主導(dǎo),有部分大氣循環(huán)水參與。由包裹體均一溫度求出礦物形成壓力為700×105～1 000×105Pa。

表3 礦物包裹體特征表Table 3 The characteristics of the fluid inclusions

4.3 成礦條件

①鉛、硫同位素研究表明,成礦物質(zhì)具有多源性,主要為幔源;②流體包裹體和氫氧同位素表明,成礦溫度屬于中、低溫,成礦壓力為700×105～1 000×105 Pa,成礦流體為低鹽度,流體來源以巖漿熱液為主,有部分大氣循環(huán)水參與;③店房火山口周圍環(huán)狀、放射狀構(gòu)造及燒瓦窯斷裂蝕變帶為成礦熱液提供了良好通道和容礦空間;④從初始礦源層的形成到最終成礦,經(jīng)歷了從熊耳期到燕山晚期的漫長過程,金礦的主成礦期為燕山晚期,這與東秦嶺造山帶大規(guī)模成礦事件相一致;⑤成礦過程可劃分為2期4個階段,具有多期多階段性。

4.4 成礦機制與過程

店房火山角礫巖體東、西段金礦的成礦機制與過程如下:熊耳期來源于地幔及下地殼的熔漿,在噴發(fā)過程中攜帶有部分成礦物質(zhì)賦存于火山巖層中,形成初始礦源層[16]。燕山中晚期,本區(qū)由擠壓向伸展體制轉(zhuǎn)變并伴隨有大規(guī)模深源巖漿活動,為成礦提供了物質(zhì)來源及熱動力條件;在構(gòu)造活動和巖漿熱液的共同作用下,初始礦源層中的金活化,并與巖漿活動帶來的含有大量礦物質(zhì)的熱液混合形成成礦流體,進(jìn)入到較大規(guī)模的斷裂中沿低壓擴容帶遷移,熱液運移至次級斷裂帶及火山口周圍的環(huán)狀、放射狀構(gòu)造中,由于深度變淺,體系趨于開放,改變了原有物理-化學(xué)平衡狀態(tài),造成成礦元素的大量沉淀、富集與成礦[17]。

綜上所述,店房角礫巖體西段金礦床屬于與火山構(gòu)造有關(guān)的中低溫?zé)嵋旱V床。

[1] 呂古賢,鄭大瑜.資源危機礦山的概念與分類[J].地質(zhì)找礦論叢,2004,19(1):1-5.

[2] 羅銘玖,黎世美,盧欣祥,等.河南省主要礦床的成礦系列與成礦作用[M].北京:地質(zhì)出版社,2000:1-35.

[3] 王長明,鄧軍,張壽庭.河南省華北陸塊南緣鉛金成礦系統(tǒng)[J].地質(zhì)找礦論叢,2005,20(3):170-175.

[4] 潘龍駒.內(nèi)生金屬礦床聚礦構(gòu)造研究[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2000:1-21.

[5] 李紅兵,曾凡治.金礦中的黃鐵礦標(biāo)型特征[J].地質(zhì)找礦論叢,2005,20(3):199-204.

[6] 巴安民,馬紅義,張松盛,等.河南省嵩縣前河金礦礦床地質(zhì)特征和找礦方向[J].地質(zhì)找礦論叢,2006,21(2):100-103.

[7] 郭保健,李永峰,王志光,等.熊耳山Au-Ag-Pb-Mo礦集區(qū)成礦模式與找礦方向[J].地質(zhì)與勘探,2005,41(5):43-47.

[8] 溫森坡.嵩縣店房火山角礫巖體西段金成礦潛力分析[J].黃金,2008,29(12):15-18.

[9] 盧欣祥,于在平,馮有利,等.東秦嶺深源淺成型花崗巖的成礦作用及地質(zhì)構(gòu)造背景[J].礦床地質(zhì),2002,21(2):168-178.

[10] 邱慶倫,燕長海,陳瑞保,等.小秦嶺—熊耳山地區(qū)燕山期大規(guī)模成礦的地球動力學(xué)背景[J].地質(zhì)找礦論叢,2008,23 (4):281-286.

[11] 龐振山.河南省嵩縣藿香洼金礦礦床地質(zhì)特征[J].礦產(chǎn)與地質(zhì),2008,22(1):49-54.

[12] 任富根,李維明.熊耳山—崤山地區(qū)金礦成礦地質(zhì)條件和找礦綜合評價模型[M].北京:地質(zhì)出版社,1995:27-89.

[13] 田恪強,賴素星,劉申芬,等.河南下蒿坪金礦床地質(zhì)特征及控礦條件分析[J].礦產(chǎn)與地質(zhì),2008,22(2):141-144.

[14] 王富貴.河南省熊耳山地區(qū)金礦成礦的地球化學(xué)特征[J].河南有色金屬地質(zhì),1992,21(1):46-51.

[15] 燕建設(shè),王銘生,星玉才,等.馬超營斷裂帶金礦包體及氫氧同位素研究[J].河南地質(zhì),1998,16(1):15-20.

[16] 陳衍景,富士谷.豫西金礦成礦規(guī)律[M].北京:地震出版社, 1992:185-210.

[17] 張靜,楊艷,魯穎懷,等.河南破山銀礦床地質(zhì)地球化學(xué)特征及成因研究[J].中國地質(zhì),2008,35(6):1220-1229.

GOLOGICAL CHARACTERISTICS AND GENESIS OF G LOD DEPOSIT IN THE WESTERN PART OF VOLCANIC BRECCIA AT DIANFANG

WEN Sen-po,PANGYong-zhi,QIAO Bao-long
(No.5Geological Team,Henan Geology B ureau of Nonf errous Metals and Mineral Resources,Zhengzhou450016,China)

Prospecting resources to succeed in Dianfang gold deposit is focused in the western part of the volcanic breccia body and five new gold ore bodies are delineated.Morphology of the ore bodies is strictly controlled by fractures and they occur in ring and radiate fractures and the altered cataclastic rock zones. There are two types of ore,i.e.the quartz vein type gold ore and altered cataclastic rock type gold ore. Silicification and pyritization(limonitization)are the main wall rock alteration.The metallogenic process is divided into two periods and four stages.Researches on isotopes and fluid inclusions show that the ore materials are mainly derived from mantle and characterized by multi-sources and low salinity.The ore fluid is dominated by magmatic hydrothermal fluid and the ore is formed at medium and low temperatures and mainly in Late Yanshanian Period.

Dianfang gold deposit;geological characteristics;genesis;west part of the volcanic breccia; Henan preovince

P611;P618.51

: A

: 1001-1412(2010)03-0212-05

2009-04-23

溫森坡(1970-),男,河南原陽人,工程師,1993年畢業(yè)于長沙工業(yè)高等專科學(xué)校,從事有色、貴金屬礦產(chǎn)的勘查找礦與研究。通信地址:河南省鄭州市鄭東新區(qū)金水東路16號,河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第五地質(zhì)大隊;郵政編碼:450016;E-mail:wensenpo@163.com