河南省嵩縣柿樹底金礦床地質(zhì)特征

劉學理，劉理娜，趙 兢，薛偉偉，耿 紅

(洛陽康梁地質(zhì)工程勘查技術(shù)有限公司，河南 洛陽 471023)

柿樹底金礦位于河南省嵩縣西南部，為一大型構(gòu)造蝕變巖型金礦床。1993年以來，河南省地礦局第一地質(zhì)調(diào)查隊及其它研究單位先后對礦床進行了系統(tǒng)的勘查評價和研究工作［1～4］，已探明金資源量達大型規(guī)模，在找礦工作中取得了重大突破。本文在前人工作的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)研究柿樹底金礦的礦床地質(zhì)特征，并探討礦床成因。

1 區(qū)域地質(zhì)特征

柿樹底金礦位于華北陸塊南緣貴金屬～有色金屬成礦帶的東段、區(qū)域性北東向焦園斷裂帶與中生代花山花崗巖基交匯處的南西側(cè)，區(qū)域構(gòu)造線方向以北西向、近東西向和北東向為主。出露地層為中元古界熊耳群許山組，主要巖性為安山巖、玄武安山巖;巖漿活動頻繁，以燕山期中酸性侵入巖發(fā)育為特征，形成花山花崗巖基及眾多中酸性巖株(脈)，與金礦成礦關(guān)系密切;地層呈南傾的單斜層狀分布，斷裂構(gòu)造發(fā)育，按走向可分為北西西向、北北東向和北東向3組，以北西西向斷裂為主，是區(qū)內(nèi)最主要的控礦和儲礦構(gòu)造。

2 控礦構(gòu)造及礦體特征

2.1 控礦構(gòu)造蝕變帶特征

柿樹底金礦床主要控礦構(gòu)造為柿樹底含金構(gòu)造蝕變帶。該含金構(gòu)造蝕變帶是區(qū)域性焦園斷裂(F1)的次級分支斷裂(圖1)。地表出露長度大于4 000 m，寬6～40 m、一般10～20 m，走向 280°～330°，傾向北東 ～北東東，傾角 20°～50°。斷裂在走向和傾向上均呈舒緩波狀，據(jù)其空間產(chǎn)出形態(tài)可劃分為西、中、東三段，其中中段(13線～4線間)長約800 m范圍內(nèi)為緩傾斜，傾角 20°～30°，平均 27°;西段(13線以西)和東段(4線以東)構(gòu)造帶傾角為30°～45°，即具有中部緩兩端較陡的特點，且中間較緩區(qū)段又是礦化相對富集的地段。

柿樹底含金構(gòu)造蝕變帶由多種構(gòu)造巖或構(gòu)造蝕變巖組成。主要為蝕變碎裂巖、黃鐵石英鉀長蝕變巖、碎裂石英脈、糜棱巖、構(gòu)造角礫巖、斷層泥等。巖石蝕變強烈，以鉀化、硅化為主，另有碳酸鹽化、絹云母化、綠泥石化等。礦化主要是黃鐵礦化，次為方鉛礦化、鏡鐵礦化、黃銅礦化等。從構(gòu)造蝕變帶內(nèi)巖石組成及巖脈穿插關(guān)系看，其總體呈先張后壓的力學性質(zhì)，具多期性構(gòu)造活動特點。在主成礦階段呈現(xiàn)總體壓扭性而局部引張的特點［5］。

2.2 礦體特征

柿樹底含金構(gòu)造蝕變帶發(fā)育兩個礦體，分別稱為Ⅰ號礦體和Ⅱ號礦體，礦體形態(tài)與產(chǎn)狀受柿樹底的嚴格控制，Ⅰ號礦體為區(qū)內(nèi)主要礦體 。

Ⅰ號礦體位于柿樹底含金構(gòu)造蝕變帶的中段，礦體規(guī)模為大型，礦體形態(tài)為大透鏡狀 ～板狀，長1 300 m，沿傾向延伸 306 ～713 m，礦體平均厚 5.29 m，平均品位為 3.05 g/t。礦體總體傾向40°，傾角28°，向北東方向側(cè)伏。

Ⅱ號礦體位于柿樹底含金構(gòu)造蝕變帶的東段，礦體規(guī)模較小，礦體形態(tài)為板狀，長300 m，沿傾向延伸210 m，礦體平均厚 0.58 m，平均品位為 3.45 g/t。礦體總體傾向 30°，傾角37°。

3 礦石類型、結(jié)構(gòu)構(gòu)造及礦石的礦物成分

3.1 礦石類型

發(fā)育黃鐵礦石英鉀長(絹云)蝕變巖型和石英脈型兩種類型金礦石。黃鐵礦石英鉀長(絹云)蝕變巖型金礦石，又稱蝕變巖型金礦石，為本礦床主要礦石類型，占礦石總量的95%以上。由于礦石中礦物含量、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、蝕變礦化強弱、顏色等的變化，蝕變巖型礦石實際存在諸多過渡類型，如黃鐵鉀長蝕變巖型金礦石、絹云母鉀長蝕變巖型金礦石、綠泥石英鉀長蝕變巖型金礦石、角礫化蝕變巖型金礦石等，但其共同特點是含較多的鉀長石(55%以上)、強硅化、強黃鐵礦化、顏色多為暗灰紅色。

圖1 柿樹底金礦床第11勘探線剖面圖(據(jù)河南省地調(diào)一隊，2006)

石英脈型金礦石占礦石總量的5%左右，在礦體頂?shù)装迤毡榘l(fā)育，其中賦存在礦體底板的礦石以含黃鐵礦為特征，稱為黃鐵礦—石英脈型金礦石;賦存在礦體頂板的礦石以含黃鐵礦又同時含方鉛礦為特征，稱為方鉛礦—石英脈型金礦石。前者規(guī)模較大、穩(wěn)定，是礦化富集的標志，代表主成礦階段特征，后者規(guī)模小、斷續(xù)分布。

3.2 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

自形～它形晶粒狀結(jié)構(gòu)在區(qū)內(nèi)最為發(fā)育，其次為聚粒狀結(jié)構(gòu)。大量黃鐵礦和少量方鉛礦、黃銅礦、閃鋅礦及微量自然金呈它形，有時呈自形 ～半自形晶粒狀分布于礦石中，構(gòu)成自形～它形晶粒狀結(jié)構(gòu);黃鐵礦晶粒分布不均勻，在局部聚集，形成聚粒狀結(jié)構(gòu)。

礦石構(gòu)造有浸染狀構(gòu)造和細脈狀構(gòu)造。浸染狀構(gòu)造為本礦床礦石的主要構(gòu)造，黃鐵礦常呈聚粒狀，黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦、磁鐵礦、自然金常呈散粒狀分布于礦石之中，構(gòu)成此構(gòu)造。細脈狀構(gòu)造:黃鐵礦聚集成細脈分布于礦石中，脈寬一般 0.03～0.5 mm，個別達 4 mm，構(gòu)成此構(gòu)造。

3.3 礦石礦物組成

脈石礦物以鉀長石(≥55%)、鈉長石(5%)、石英(5%)為主，其次為方解石、白云石、綠泥石、白云母、黑云母、角閃石、螢石等。金屬礦物以黃鐵礦(5% ～10%)為主，其次為赤鐵礦、方鉛礦、磁鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦、自然金等。

4 成礦階段

根據(jù)礦化蝕變、礦物組合、脈體穿插關(guān)系和礦石構(gòu)造、礦物標型特征等差異，以及蝕變礦化作用在時間和空間上的間斷性等特征，將柿樹底金礦床礦化作用從早到晚劃分為以下五個礦化階段。

4.1 少黃鐵礦—石英階段(Ⅰ)

熱液主要沿構(gòu)造帶底板局部引張裂隙運移并發(fā)生強烈蝕變，形成早期蝕變礦物，即早期鉀長石化、絹云母化、綠泥石化等。該階段形成規(guī)模較大的透鏡狀石英脈，沿構(gòu)造帶底板分布，與構(gòu)造帶產(chǎn)狀基本一致，呈尖滅再現(xiàn)特征。石英脈中含少量半自形～自形粒狀黃鐵礦，粒徑0.1～2.5 mm。此階段未構(gòu)成工業(yè)礦體。

4.2 弱黃鐵礦—鉀長石階段(Ⅱ)

熱液沿斷裂帶運移，在斷裂帶內(nèi)及頂?shù)装鍑鷰r中發(fā)生強烈的交代作用，發(fā)生大規(guī)模強烈的鉀長石交代斜長石現(xiàn)象，且范圍廣泛。鉀長石一般呈它形粒狀，粒徑0.005～0.05 mm，經(jīng)此階段蝕變交代后，巖石中鉀長石含量普遍達50%以上，部分地段達80%，與鉀化相伴發(fā)生的還有弱硅化、弱黃鐵礦化等，此階段未形成工業(yè)礦體。

4.3 石英、鉀長石—(金)黃鐵礦階段(Ⅲ)

此階段的蝕變礦化作用是在前兩個階段產(chǎn)生的透鏡狀石英脈和沿透鏡狀石英脈頂?shù)變蓚?cè)(以上盤為主)形成的厚大的鉀長石蝕變巖中進行的。該階段熱液規(guī)模較小，溫度壓力均較前兩階段低，但熱液中有用組份含量最高，含礦熱液沿基體次級裂隙以浸染狀、網(wǎng)脈狀、聚粒狀等多樣復(fù)雜形式運移、充填、沉淀，形成含金的強黃鐵礦化，并伴有較前兩階段較弱的蝕變硅化和鉀化交代作用。此階段礦化蝕變作用產(chǎn)物構(gòu)成了礦體的主要部分，金主要賦存于該階段形成的黃鐵礦中，為本礦床的主礦化階段。

4.4 多金屬硫化物階段(Ⅳ)

次要的成礦熱液主要利用構(gòu)造帶頂板及其附近構(gòu)造薄弱地段，小規(guī)模充填，形成局部的方鉛礦—黃銅礦—黃鐵礦組合，此階段金屬礦物中含金量低，不單獨構(gòu)成工業(yè)礦體，但有疊加富化現(xiàn)象。

4.5 鐵錳碳酸鹽階段(Ⅴ)

表現(xiàn)為在構(gòu)造帶頂?shù)装甯浇澡F白云石脈或方解石脈的形式呈脈狀或組脈狀出現(xiàn)，有弱黃鐵礦化，不構(gòu)成工業(yè)礦體。

5 圍巖蝕變

礦體圍巖主要為許山組安山巖及鉀長石化蝕變巖。礦體與圍巖在顏色、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、蝕變礦化強度等方面一般呈漸變過渡特征。由礦體中心向圍巖方向依次為硅化、鉀長石化(絹云母化)→鉀長石化→鐵錳碳酸鹽化→綠泥石化，各類蝕變從早到晚，生成順序依次為綠泥石化→鉀長石化→硅化→鐵錳碳酸鹽化。與金礦關(guān)系最為密切的蝕變?yōu)楣杌?、鉀長石化和黃鐵礦化。

6 礦床成礦物理化學條件

流體包裹體是礦物形成時所捕獲的成礦介質(zhì)，是研究原始成礦溶液最直接的物質(zhì)［6～8］。柿樹底金礦床各種礦物中包裹體十分發(fā)育。為了解成礦流體的性質(zhì)，重點研究了與成礦關(guān)系密切的石英、鐵白云石中的流體包裹體，其中Ⅱ、Ⅴ成礦階段各一件樣品，Ⅲ成礦階段二件樣品。樣品由宜昌地質(zhì)礦產(chǎn)研究所李桃葉測試，分析方法采用熱爆－超波提取法，液相成分采用日立180～80 AAS原子吸收光譜儀測試，氣相成分采用 SP－3420氣相色譜儀測試，測試時間2003年12月。

6.1 類型

石英、鐵白云石中包裹體十分發(fā)育，數(shù)量多，類型復(fù)雜，而且成群分布。根據(jù)包裹體的氣液比、主要成分、溫度均一方式等特征，包裹體可分五種類型。①單相鹽水溶液包裹體(LH2O)，以液相鹽水包裹體為主，在石英和鐵白云石中均有分布，該類包裹體是區(qū)內(nèi)最發(fā)育的一類，約占總量的40% ～50%。形態(tài)呈米粒狀、不規(guī)則狀，直徑 0.n～15 μm。② A型兩相包裹體(LH2O+VH2O)，包裹體以液相為主，氣液比小于50% ，氣液體成分均以水蒸氣為主，該類包裹體約占總量的15% ～20%。形態(tài)呈方形、橢圓形、多邊形，直徑2～16 μm，均一溫度范圍為160℃ ～180℃。③ B型兩相包裹體(LH2O+VCO2)包裹體以氣相為主，氣液比大于50% ，氣相的成分主要為二氧化碳，液相以鹽水為主，僅在石英中均有分布，該類包裹體約占總量的5% ～15%。形態(tài)呈方形、橢圓形、多邊形，直徑 4～16μm，均一溫度范圍為 180℃ ～210℃。④富CO2兩相包裹體(LCO2±VCO2)，包裹體以氣相為主，氣液比大于50% ，氣液相的成分均以二氧化碳為主，僅在石英中均有分布，該類包裹體約占總量的5%。形態(tài)呈方形、橢圓形、多邊形，直徑6～16 μm，二氧化碳相均一途徑為氣相 ，相變溫度為14℃ ～26℃。⑤含 CO2三相包裹體(LH2O+LCO2±VCO2)包裹體以液相為主，氣液比小于50% ，氣體成分以二氧化碳為主，液相成分復(fù)雜，二氧化碳、鹽水均有分布，僅在石英中均有分布，該類包裹體約占總量的10% ～15%。形態(tài)呈方形、橢圓形、多邊形，直徑 5～15 μm，均一溫度范圍為235℃ ～295℃。

6.2 成礦溫度和壓力

柿樹底金礦床礦物流體包裹體的溫度壓力測試結(jié)果見表1，由表可見:柿樹底金礦床主要成礦階段礦脈中石英的爆裂溫度變化范圍為100℃ ～600℃，最大值與最小值相差較大，此結(jié)果僅供參考。而均一溫度變化范圍為180℃ ～265℃，且第Ⅱ成礦階段的均一溫度在225℃ －265℃之間，主成礦階段——第Ⅲ成礦階段的均一溫度在180℃ ～210℃之間，較穩(wěn)定，第Ⅴ成礦階段形成的鐵白云石的均一溫度變化范圍為130℃ ～160℃，明顯比主成礦階段的溫度低。反映隨成礦作用的由早到晚成礦熱能逐步降低的趨勢?？偟膩砜?，柿樹底金礦床最佳成礦溫度在180℃ ～265℃之間，而又以180℃ ～210℃最為有利，為中低溫為主的金礦床。成礦溫度與區(qū)域典型礦床及國內(nèi)代表性金礦床的溫度值相近［9～11］。

表1 柿樹底金礦床礦物包裹體實測溫度壓力值

利用石英和鐵白云石中的二氧化碳(多相)包裹體，采用等值線法測定出二氧化碳部分均一溫度及二氧化碳相與鹽水溶液相體積，由此查表得出相應(yīng)二氧化碳密度。利用二氧化碳單位體積等值線p—t—V圖解得出其相應(yīng)壓力，由此共獲得壓力值4個(表1)，變化范圍為150～395×105Pa，主要成礦階段的壓力范圍為200～250×105Pa，。根據(jù)地殼隨深度每增加 1km，地壓平均增加 285×105Pa估算［12］，其成礦深度范圍為0.68～0.83 km。因此柿樹底金礦床為淺成中低溫巖漿期后熱液金礦床。

6.3 成礦溶液的組成、成礦介質(zhì)的酸堿度

柿樹底金礦床石英、鐵白云石的流體包裹體成分列于表2，有關(guān)比值列于表3。由表可見:

(1)包裹體液相成分中陽離子以 Na+、Ca2+為主，K+、Mg2+次之，另有少量的 Li+;而鐵白云石含 K+、Mg2+和 Ca2+明顯比石英中的要多，且 K+、Na+、Ca2+、Mg2+的含量相近，反映本區(qū)成礦溶液總體以富鈉、鈣為特點，但不同的礦化階段有所差異，即成礦后階段(碳酸鹽階段)成礦溶液除了富鈉、鈣外，同時也有富鉀、鎂的特點。包裹體成分中陰離子成分以 Cl－為主，次為 HCO3－和SO42－。

表2 柿樹底金礦床液體包裹體成分

表2 柿樹底金礦床液體包裹體成分比值

(2)包裹體氣相成分主要是 H2O和 CO2，其中又以 H2O 見多，次為CO2，兩者之和占氣體總量的99.7%以上。鐵白云石明顯含較多的CO2和CO，而且H2O也相對較豐富，反映巖漿熱液成因的特點。CO2/H2O克分子比值變化在0.013～0.31 之間，平均 0.18，相對較高，與小秦嶺金礦(0.073 ～0.236)［14］接近，也反映本區(qū)金礦非變質(zhì)熱液成因而屬巖漿熱液成因的特點。上述特征表明，柿樹底金礦成礦流體為含鹵素和堿質(zhì)的水溶液，主要屬于 NaCl～H2O、CO2～H2O體系。柿樹底金礦成礦溶液，主成礦階段主要呈弱酸性，成礦后階段為弱堿性，表明隨著溫度的降低，成礦作用由主要成礦階段到成礦后階段成礦溶液發(fā)生了由弱酸性向弱堿性的變化。

7 硫同位素地質(zhì)特征

柿樹底金礦床的硫同位素組成列于表4。由表大致可見柿樹底金礦成礦作用由早到晚δ34S值具有較小負值→較大負值的變化特征。可與同屬蝕變構(gòu)造型金礦的上宮金礦相似，具深源硫特征。較低負值的解釋是成礦過程中含礦熱液運移過程中與大氣降水(地表水)混合，導(dǎo)致氧逸度升高，使主成礦階段形成的黃鐵礦的 δ34S為負值。另經(jīng)部分樣品測試本區(qū)硫同位素 δ34S平均值為 －14.83‰，對比32S/34S比值與 δ34S值的關(guān)系(B·A·格里年科，1947)，得出本區(qū)32S/34S為22.55，對照波倫斯基(1961年)關(guān)于“自然界中32S/34S的變化”，顯示本區(qū)成礦作用硫的來源主要與巖漿活動熱液有關(guān)［13］。

表4 柿樹底金礦床硫同位素組成

8 結(jié)語

(1)柿樹底大型構(gòu)造蝕變巖型金礦床位于華北陸塊南緣華山－熊耳山貴金屬－多金屬成礦帶的東部，區(qū)內(nèi)發(fā)育中元古界熊耳群許山組安山巖，多期次構(gòu)造巖漿活動頻繁，成礦地質(zhì)條件優(yōu)越。柿樹底為區(qū)內(nèi)主要控礦構(gòu)造，礦區(qū)發(fā)現(xiàn)2個礦體，礦體形態(tài)與產(chǎn)狀受柿樹底的嚴格控制。其中Ⅰ號礦體為區(qū)內(nèi)主要礦體，礦體規(guī)模為大型，礦體形態(tài)為大透鏡狀～板狀。

(2)主要礦石類型為黃鐵礦石英鉀長(絹云)蝕變巖型和石英脈型金礦石，以前者為主;自形 ～它形晶粒狀結(jié)構(gòu)是區(qū)內(nèi)最發(fā)育的礦石結(jié)構(gòu)，其次為聚粒狀結(jié)構(gòu);浸染狀構(gòu)造為本礦床礦石的主要構(gòu)造，細脈狀構(gòu)造次之。金屬礦物以黃鐵礦為主，其次為赤鐵礦、方鉛礦、磁鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦、自然金等。

(3)柿樹底金礦床礦化作用從早到晚劃分為以下五個礦化階段，分別為少黃鐵礦—石英階段(Ⅰ)、弱黃鐵礦—鉀長石階段(Ⅱ)、石英、鉀長石—(金)黃鐵礦階段(Ⅲ)、多金屬硫化物階段(Ⅳ)和鐵錳碳酸鹽階段(Ⅴ)，其中鉀長石—(金)黃鐵礦階段(Ⅲ)為主要成礦階段。

(4)柿樹底金礦床為淺成中低溫巖漿期后熱液金礦床，最佳成礦溫度在180℃ ～265℃之間，而又以180℃ ～210℃最為有利，其成礦深度范圍為0.68～0.83 km。成礦溫度與區(qū)域典型礦床及國內(nèi)代表性金礦床的溫度值相近。

(5)成礦溶液總體以富鈉、鈣為特點，但不同的礦化階段有所差異，成礦流體為含鹵素和堿質(zhì)的水溶液，主要屬于NaCl～H2O、CO2～H2O體系。主成礦階段成礦溶液主要呈弱酸性，成礦后階段為弱堿性。

(6)成礦作用由早到晚δ34S值具有較小負值→較大負值的變化特征，具深源硫特征。

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