河南靈寶銀家溝硫鐵多金屬礦床地質(zhì)特征及成礦模式

李文智，郭 銳，羅明偉，師書冉，付治國

（河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二地質(zhì)勘查院，河南 許昌 461000）

0 引言

豫西地區(qū)位于華北克拉通的南緣［1］，夾持于黑溝—欒川—維摩寺—羊冊斷裂、潘河—馬超營—拐河—沙河店斷裂之間；該區(qū)的硫鐵多金屬礦床主要分布于豫西盧氏和欒川一帶［2］，以銀家溝、后瑤峪、駱駝山礦床為代表。銀家溝硫鐵多金屬礦床處于靈寶縣南64km處的朱陽鄉(xiāng)，自1958年發(fā)現(xiàn)以來，經(jīng)過幾次勘查工作，目前為大型硫鐵礦礦床，伴／共生的鐵、鉬、銅、鉛、鋅、銀、金等有用組分均達到中－小型礦床規(guī)模。

1 成礦地質(zhì)背景

（1）區(qū)域地層。豫西地區(qū)沉積了中新元古界熊耳群、官道口群、欒川群等地層，以含火山巖、富鎂、高硅、多碳沉積為特征。中元古代熊耳期大規(guī)模的火山活動使海水中聚集了大量金屬物質(zhì)，這些物質(zhì)在火山期后沉積下來，成為后期成礦的有利礦源層。

（2）區(qū)域侵入巖。區(qū)域燕山期中酸性斑巖體較為發(fā)育，斑巖多為小型巖株，其巖石化學特點為：w（SiO2）＝60%～70%，w（K2O）＝3%～6%，K2O／Na2O＝2，w（Al2O3）＞15%，w（Fe2O3）＞1.6%，w（CaO）＞1%，w（MnO ）＝0.05%；巖體中富Pb，Ag等成礦元素。這類小巖株與多金屬成礦關系密切，為多金屬礦床的成礦巖體。

（3）區(qū)域構(gòu)造。黑溝—欒川大斷裂為區(qū)域性的主干斷裂［3］，并派生出一系列近EW向次級斷裂，同時區(qū)域的NE－NNE向斷裂也很發(fā)育，并與近EW向斷裂構(gòu)造交匯，在斷裂交匯處形成眾多中酸性小巖體。這些小巖體往往具有等距性，各帶間距7～8 km，巖體間距5～6km。近EW 向和NE－NNE向斷裂構(gòu)造成為區(qū)域的控巖控礦構(gòu)造。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

銀家溝硫鐵多金屬礦區(qū)位于杜關向斜南翼近軸部，地層為向N傾的單斜巖層。

礦區(qū)出露地層為中元古界薊縣系龍家園組和巡檢司組底部的黃綠色頁巖，地層產(chǎn)狀340°～350°∠18°～20°。礦區(qū)斷裂可分為近EW 向、NNE向、NWW向和NNW向4組。

礦區(qū)位于吉家坡—十三畝地和莊科—大村2條EW向斷裂之間和銀家溝一夜長坪NNE向斷裂帶的北段。巖體與圍巖的接觸帶（構(gòu)造破碎帶）是硫－鐵－鋅礦體產(chǎn)出的主要部位。巖體內(nèi)的構(gòu)造裂隙對鉬礦體起控制作用［4］；外接觸帶白云巖中的斷裂構(gòu)造，特別是產(chǎn)狀平緩的層間裂隙，是鉛、鋅、銀多金屬礦的重要賦存場所。幾種不同類型的控礦構(gòu)造在空間上連接交錯，時間上往往疊加，使礦化富集程度增強，多種成礦元素累積［5］，同時又造成礦體形態(tài)、產(chǎn)狀的復雜多樣。

圖1 靈寶縣銀家溝硫鐵多金屬礦平面圖Fig.1 Plan of Yinjiagou pyrite polymetallic deposit

銀家溝花崗斑巖體是以黃鐵礦為主的多金屬礦體的成礦巖體，呈不規(guī)則菱形，東西長1 150m，南北寬500～600m，面積約0.6km2。巖體四周多巖枝，以NNE向最發(fā)育。巖體東部、南部及西北部的接觸面向內(nèi)傾斜，傾角72°～82°；北部和西南部的接觸面微向外傾，傾角80°～86°。中心相為鉀長花崗斑巖，石英閃長斑巖構(gòu)成不完整的邊緣相。另外，還有二長花崗斑巖、黑云二長花崗斑巖及黑云石英二長斑巖、閃長玢巖脈（圖1）。

銀家溝巖體屬于超淺成侵入－隱爆相復合巖體，既有隱爆作用形成的角礫熔巖、凝灰?guī)r，又有后期侵入的次火山巖。其形成可概括為“1個來源，2次隱爆，3次侵入”：即二長花崗斑巖侵入—爆發(fā)相角礫巖—鉀長花崗斑巖侵入—爆發(fā)角礫巖－成礦—黑云石英二長斑巖脈貫入。巖漿活動雖屬淺成－超淺成相，但并未通達到地表，還是在相對封閉條件下進行的，從而使大量礦質(zhì)和揮發(fā)分得以保存。巖體中Pb，Zn，Ag的含量明顯偏高，而且都體現(xiàn)在早期階段侵入的二長花崗斑巖中，這也顯示出礦區(qū)巖體巖石地球化學演化的一個特點。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體地質(zhì)特征

銀家溝礦區(qū)的多金屬礦體按照礦石類型、控礦地質(zhì)條件及礦體賦存部位可分為3種類型：①產(chǎn)于巖體接觸帶中以硫鐵礦為主的多金屬礦床；②產(chǎn)于巖體內(nèi)的細脈浸染型鉬礦床；③產(chǎn)于外接觸帶圍巖中與受斷裂控制的鉛鋅銀礦床。礦體中工業(yè)意義較大的礦種為硫、鉛、鋅、銅、鉬礦，分述如下。

3.1.1 以硫鐵礦為主的多金屬礦體

已經(jīng)查明7個礦體（群）。除Ⅳ號、Ⅶ號礦體受斷裂控制外，其他5個礦體均受接觸帶控制或受接觸帶與斷裂帶的聯(lián)合控制。Ⅰ號、Ⅲ號單礦體的硫鐵礦儲量已達大型規(guī)模，但埋藏深度較大，其次為Ⅱ號礦體。Ⅳ號、Ⅴ號、Ⅵ號、Ⅶ號礦體規(guī)模較小，但埋藏較淺，礦石品位較高。各礦體中的伴生組分也有較明顯的差異（表1）。

3.1.2 鉛鋅銅礦體

礦區(qū)的鉛鋅銅礦體按其產(chǎn)出部位和控礦條件的不同分為2個亞類。

表1 以硫鐵礦為主的多金屬礦礦體特征Table 1 Characteristics of the pyrite－dominated ore bodies

（1）產(chǎn)于接觸帶中的鉛鋅銅礦體。硫鐵多金屬礦體中，Pb，Zn，Cu作為硫鐵礦的伴生組分。其中，伴生鋅礦品位＞1%的共有12個塊段。當鋅銅礦相對富集而硫鐵礦相對貧化時，可構(gòu)成小型鋅銅礦體。探明的鋅礦體產(chǎn)于巖體西部接觸帶的北段，呈半隱伏狀，受接觸帶和斷裂的控制，礦體長150m，厚1.5～2.4m，產(chǎn)狀110°～115°∠75°～85°。平均品位：w（S）＝34.24%，w（Cu）＝4%，w（Zn）＝11.81%，w（Pb）＝0.77%。

（2）產(chǎn)于圍巖裂隙中的脈狀鉛鋅礦體。在巖體接觸帶以外200m范圍內(nèi)，由NNE向為主的斷裂和地層層間裂隙控制的小型不規(guī)則脈狀礦體，是古人采掘的主要對象，特別是礦區(qū)東北部和西南部分布著大量古采硐。這類礦體的規(guī)模小，形態(tài)和產(chǎn)狀復雜，分布零亂，分為7個氧化鉛鋅礦帶。

一號鉛鋅礦帶。位于巖體東北側(cè)，走向310°，長400m，寬40～100m，老硐很多；礦體受F203斷裂控制；礦石主要為含鉛鋅角礫巖及鐵帽，w（Pb）＝1.18%～1.39%，w（Zn）＝1.80%～3.30%。

二號鉛鋅礦帶。位于巖體北部接觸帶，為V號礦體的氧化帶；近EW向延伸，長160m，寬5～40 m；w（Pb）＝0.90%，w（Zn）＝0.99%，w（Cu）＝0.32%。

三號鉛鋅礦帶。位于巖體西南部接觸帶，受F204斷裂控制；北段為Ⅶ號礦體的氧化帶，南段為Ⅵ號礦體的氧化帶；礦體長290m，寬10～32m；w（Cu）＝0.07～0.35%，w（Pb）＝0.36%，w（Zn）＝0.84%。

四號鉛鋅礦帶。位于巖體南部巖枝中，長150 m，寬5～12m，礦體小而薄。

五號鉛鋅礦帶。位于巖體東部巖枝中，EW走向，長130m，寬30～40m；w（Pb）＝1.61%，w（Zn）＝0.77%。

六號鉛鋅礦帶。位于巖體西南側(cè)，作325°方向延伸，長400m，寬30～40m，老硐遍布；礦石主要為含鉛鋅褐鐵礦或構(gòu)造角礫巖，w（Pb）＝1.82%，w（Zn）＝2.28%。

七號鉛鋅礦帶。位于巖體西北側(cè)，與NNE向裂隙有關；范圍小，礦化弱，偶見老硐。3.1.3 鉬礦體

在巖體中心0.3km2范圍內(nèi)呈現(xiàn)不同程度的鉬礦化，構(gòu)成細脈浸染型鉬礦床，礦化與F204斷裂下盤的羽狀裂隙有關，共圈定31個鉬礦體；若用w（Mo）＝0.02%作為邊界來圈定鉬礦體，鉬礦體則比較完整，形態(tài)也較簡單。

3.2 礦石特征

3.2.1 礦物組成

礦石金屬礦物主要為磁鐵礦、輝鉬礦、磁黃鐵礦、菱鐵礦、閃鋅礦，次為黃銅礦、斑銅礦、輝銅礦、方鉛礦等。脈石礦物有鎂橄欖石、粒硅鎂石、透閃石、陽起石、斜長石、鉀長石、蛇紋石、石英、絹云母、綠泥石、方解石等。表生礦物有褐鐵礦、硬錳礦、軟錳礦、孔雀石、藍銅礦、菱鋅礦、白鉛礦等（表2）。

3.2.2 有用元素賦存狀態(tài)

（1）S。主要賦存于黃鐵礦中，據(jù)3個大樣S的物相分析，黃鐵礦中S占全硫的98.22%，98.66%，95.88%，其他硫化物及硫酸鹽類礦物中的S僅占1.78%～4.12%。

（2）Fe。主要鐵礦物為磁鐵礦、菱鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦及黃鐵礦。根據(jù)3個物相樣分析，黃鐵礦占62.5%，碳酸鐵占22.6%，磁性鐵占7.03%，赤鐵礦中鐵（包括可溶硅酸鐵）占7.02%，酸不溶硅酸鐵占0.85%。

（3）Cu。已知銅礦物有黃銅礦、斑銅礦、輝銅礦、孔雀石、藍銅礦等。據(jù)銅的物相分析，原生硫化銅占63.99%，次生硫化銅占20.19%，總氧化銅占15.82%。

（4）Zn。鋅礦物有閃鋅礦、少量鐵閃鋅礦及鋅鐵尖晶石等，偶見菱鋅礦、黑錳鋅礦。據(jù)鋅的物相分析，硫化鋅占54.1%，氧化鋅占44%，鋅尖晶石占1.9%，鋅主要含于閃鋅礦中。

（5）Pb。鉛主要賦存于外接觸帶圍巖裂隙中的脈狀鉛鋅礦中。在硫鐵多金屬礦體中，據(jù)319個組合樣分析，w（Pb）＞0.5%的樣品僅占1.9%，w（Pb）＜0.1%的占95%。

3.2.3 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

礦石結(jié)構(gòu)：自形半自形粒狀、他形粒狀、晶屑砂狀、交代溶蝕（鑲邊、假象、包含、交代乳濁、交代殘余、細脈交代）、微晶－隱晶、膠狀、應力等結(jié)構(gòu)。

礦石構(gòu)造：塊狀、散粒狀、浸染狀、細脈浸染狀、角礫狀、孔洞狀、蜂窩狀、海綿狀、土狀及條帶狀、斑雜狀等構(gòu)造。

3.2.4 礦石類型

分為磁鐵礦礦石、磁鐵礦－赤鐵礦礦石、細脈浸染狀石英－輝鉬礦礦石、中粗粒致密塊狀黃鐵礦礦石、黃銅礦－磁鐵礦礦石、菱鐵礦－黃鐵礦礦石、銅鉛鋅金屬硫化物礦石、氧化鉛鋅礦石等。各類礦石的礦物組合不同，從淺部到深部呈磁鐵礦→黃鐵礦→菱鐵礦的變化規(guī)律。

3.2.5 成礦階段劃分

（1）磁鐵礦－赤鐵礦階段。形成的主要礦物為磁鐵礦和少量赤鐵礦、白云石和鎂夕卡巖礦物。礦石多呈致密塊狀和稠密浸染狀構(gòu)造，少數(shù)交代白云巖微層理而呈條帶狀構(gòu)造。此階段礦化溫度為370～440℃。

（2）石英－輝鉬礦階段。氧逸度逐漸降低，硫逸度增加，輝鉬礦開始晶出，賦存于蝕變鉀長花崗巖中，鉬礦石具浸染狀和細脈浸染狀構(gòu)造；此階段礦化溫度為290～350℃。

（3）石英－中粗粒黃鐵礦階段。隨著成礦溫度的下降，硫逸度繼續(xù)增大，由于成礦溶液的作用圍巖中堿性增強，沉淀了大量黃鐵礦。礦化溫度為270～290℃。

（4）黃銅礦－磁黃鐵礦階段。該階段的礦化較弱，范圍小，基本上疊加于石英－中粗粒黃鐵礦礦化之上。隨著硫逸度降低和氧逸度的增大，使磁黃鐵礦分解。礦化溫度為270℃左右。

（5）菱鐵礦－中細粒黃鐵礦階段。由于黃鐵礦大量沉淀及溫度下降，礦液中CO2的溶解度增大，形成大量菱鐵礦，并繼續(xù)沉淀細粒黃鐵礦。礦化溫度為200～260℃。

（6）黃銅礦－斑銅礦階段。主要形成黃銅礦、斑銅礦及少量輝銅礦。礦化強度弱，礦化范圍分散，疊加在菱鐵礦－中細粒黃鐵礦礦化之上，很少形成獨立工業(yè)銅礦石。形成溫度＜228℃。

（7）鉛鋅硫化物－黝銅礦－重晶石階段。形成方鉛礦、閃鋅礦及少量黝銅礦、錫黝銅礦、黃銅礦和白鐵礦。礦化強度弱且分散，未形成獨立工業(yè)礦石。礦化溫度為190～220℃。

4 成礦模式

4.1 成因標志

（1）礦床受地層和巖性控制，礦體普遍賦存于薊縣系官道口群龍家園組和巡檢司組的白云質(zhì)大理巖、硅質(zhì)條帶白云巖中。

（2）龍家園組Pb，Zn，Ag豐度分別為維氏值的2.46倍，0.23倍和3.97倍，可作為礦源層。

（3）中酸性斑巖小侵入體是鉬、鉛、鋅、銀礦的成礦巖體。在盧氏地區(qū)巖體中平均含w（Pb）＝146×10－6，w（Zn）＝207×10－6，w（Ag）＝0.76×10－6；在欒川一帶平均含 w（Pb）＝33.5×10－6，w（Zn）＝72.7×10－6，w（Ag）＝0.175×10－6。

（4）礦石的礦物成分較復雜，有磁鐵礦、赤鐵礦、輝鉬礦、黃銅礦、磁黃鐵礦、菱鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦，表現(xiàn)出礦化具多階段性和相互疊加的特點。

（5）礦化具明顯的水平分帶，以巖體為中心向外依次出現(xiàn)高、中、低溫熱液礦化。

（6）礦石中溶蝕交代結(jié)構(gòu)發(fā)育，反映成礦過程中以交代作用為主，鳥眼狀結(jié)構(gòu)是成礦中氧逸度變化的標志；礦石中的膠狀鉛鋅礦和黃鐵礦的出現(xiàn)說明成礦深度較淺，閃鋅礦固溶體分離結(jié)構(gòu)不發(fā)育，表明成礦溫度較低。

（7）硫同位素δ（34S）＝－0.3×10－3～6.5×10－3，變化范圍窄，具塔式效應，均一化程度較高，說明成巖成礦硫源主要源于下地殼或上地幔。

4.2 成礦模式

4.2.1 成礦物質(zhì)來源

（1）成礦物質(zhì)主要來自花崗斑巖小侵入體。礦體分布于巖體的接觸帶或其附近，巖體中的微量元素Pb，Zn，Ag豐度值普遍較高。在巖體固結(jié)過程中，Pb，Zn從巖漿中分異出來進入熱液，在適當?shù)奈锢砘瘜W條件下與圍巖交代，在裂隙中形成礦體。

（2）成礦物質(zhì)部分來自地層中。礦床的圍巖是官道口群龍家園組、巡檢司組碳酸鹽巖，地層中微量元素Pb，Zn含量分別為維氏值的2.4倍和0.23倍，在礦床形成過程中提供了部分物質(zhì)物質(zhì)；礦石鉛同位素的模式年齡遠大于巖體形成年齡而接近于地層年齡。該地層沉積在瀉湖海灣環(huán)境中，不僅有富含Pb，Zn的豐富陸源物質(zhì)供給保障，而且有豐富的碳質(zhì)和黏土質(zhì)將Pb，Zn吸附于沉積物中。這種富含白云質(zhì)的礦源層，在巖漿熱力烘烤下，發(fā)生重結(jié)晶，使顆粒和孔隙度增大，加之碳酸鹽巖本身較強的化學活性，有利于含礦熱液的滲透、遷移，攜帶到巖層的有利部位沉淀、富集形成工業(yè)礦體（圖1）。

4.2.2 成礦環(huán)境

Ming－Tian Zhu［6］等、武廣等［7］分別對銀家溝礦區(qū)的流體包裹體進行了研究，盡管研究數(shù)據(jù)之間尚存在差異，認識上也不完全統(tǒng)一，但對銀家溝礦區(qū)的成礦溫度和流體的基本性質(zhì)已經(jīng)有了初步的了解。

早期黃鐵礦中流體包裹體的溫度較高（＞350℃）；氣液兩相包體的鹽度較低（w（NaCl）eq＝3.7%～7.3%，而含子礦物包裹體的鹽度則明顯偏高（w（NaCl）eq＝36.8%～42.4%）［6］。

主成礦期黃鐵礦流體包裹體的溫度為263～354℃，為中溫熱液的溫度范圍；流體包裹體以液相為主，具有較高的鹽度（w（NaCl）eq＝6.0% ～21.3%）［6］。

研究表明，銀家溝礦區(qū)成礦溶液屬于H2ONaCl±CO2體系［7］。

4.2.3 成礦時代

Ming－Tian Zhu等［8］從石英－黃鐵礦脈中挑選出鋯石，經(jīng)顯微礦物學研究，屬于捕獲的巖漿成因鋯石；鋯石的 U－Pb同位素年齡為（142.0±1.5）Ma，可以表征成礦巖體的形成時代；而對礦區(qū)黃鐵礦的Re－Os年代學測試獲得的等時年齡為（141±1.1）Ma。武廣等［9］對輝鉬礦Re－Os同位素定年和蝕變花崗斑巖中絹云母的40Ar－39Ar同位素定年，均得到約143Ma的年齡值。胡浩等［10］對礦區(qū)各類巖石進行了鋯石U－Pb法定年，鉀長花崗斑巖的年齡為（140±1）～（138±1）Ma，而對礦體造成破壞的閃長玢巖和黑云母二長斑巖的年齡為（137±2）Ma和（138±3）Ma，據(jù)此將成礦時代限定于137～140Ma之間。上述研究成果給出了較為一致的成礦時限，即銀家溝硫多金屬礦床形成時代晚于142Ma，而早于137Ma。同時，成礦、蝕變巖與巖體（脈）形成年齡的一致性，說明銀家溝多金屬礦床是與二長花崗斑巖體具有成因聯(lián)系巖漿熱液礦床，成巖－成礦時代為早白堊世早期。

5 結(jié)語

銀家溝硫多金屬礦床受超淺成相的二長花崗斑巖的控制，產(chǎn)于EW向斷裂與NNE向斷裂的結(jié)點上，礦化部位多樣，巖體內(nèi)、巖體接觸帶、巖體外接觸帶都有不同類型的金屬礦化，構(gòu)成了清晰的礦床分帶；礦床成因類型為巖漿熱液型，礦化類型為斑巖型＋接觸交代型＋脈狀充填－交代型，形成一個完整的礦床組合；礦床具有成礦多階段、成礦物質(zhì)多來源的特點。

圖2 銀家溝式鉛鋅礦成礦模式圖Fig.2 Metallogenic model of Yinjiagou Pb－Zn deposit

礦床的形成經(jīng)歷了較長的演化，分為富集期和成礦期兩大地質(zhì)過程：中元古代，強烈的火山作用和剝蝕沉積作用將成礦元素初步富集，形成礦源層；中生代晚期，中酸性淺成－超淺成小巖體在強烈的構(gòu)造活動背景下上侵定位，帶來充足的流體和成礦元素，提供了強大的地熱場，使不同來源的成礦元素被裹攜到熱流體中，在環(huán)境適合的條件下，經(jīng)過多個成礦階段，在不同的部位沉淀并形成不同類型的礦體。

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