河南省西南某地二郎坪地塊中首次發(fā)現(xiàn)銅鈷鎳硫化物礦

賈培乾 江建浪

中化地質(zhì)礦山總局河南地質(zhì)局，河南 鄭州 450011

1 引言

研究區(qū)位于河南省西南部，地處秦嶺山脈東段、伏牛山脈南麓，行政區(qū)劃屬河南省西峽縣米坪鎮(zhèn)管轄。

東秦嶺二郎坪群【1】地層中銅鈷鎳硫化物是筆者在該地區(qū)進(jìn)行二郎坪群地層的銅鐵礦勘查中，為了查清深部的礦化情況開(kāi)展了大功率物探工作，在查證物探異常的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的。該套地層西起天水，東至信陽(yáng)，連綿數(shù)百公里。二郎坪群的時(shí)代歸屬、巖石成因、礦化特征等，一直都是地學(xué)界的熱點(diǎn)。所以，在二郎坪地層中發(fā)現(xiàn)銅鈷鎳硫化物礦床具有指導(dǎo)意義的。

關(guān)于二郎坪群地層銅鎳鈷多元素礦床和成因，前人鮮有報(bào)導(dǎo)。中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局2003年的課題項(xiàng)目“中國(guó)重要成礦區(qū)帶成礦模型及技術(shù)方法（1212010310703）”，承擔(dān)該項(xiàng)目的河南地調(diào)院課題組，對(duì)豫西南東秦嶺二郎坪群地層的成礦規(guī)律進(jìn)行了研究；2007年燕長(zhǎng)海、彭翼等編制了《東秦嶺二郎坪群銅多金屬成礦規(guī)律》，書(shū)中主要介紹了銅、鉛、鋅、銀等多金屬成礦規(guī)律、成礦模式和找礦模型等，未涉及鈷鎳等【2】。所以本次銅鈷鎳找礦成果必將會(huì)為二郎坪群地層中的找礦工作帶來(lái)新的思路，對(duì)該套地層的進(jìn)一步研究起到重要作用。

2 區(qū)域地質(zhì)背景及工作區(qū)地質(zhì)特征

2.1 區(qū)域地質(zhì)背景

豫西南二郎坪群地層分布區(qū)位于北秦嶺構(gòu)造帶南緣，處于揚(yáng)子板塊與華北板塊分界線—華北板塊一側(cè)。兩大板塊主縫帶-商丹斷裂帶位于該區(qū)南側(cè)數(shù)十公里處，向北與主縫帶平行伴生的依次有朱陽(yáng)-夏館-大河深斷裂帶、瓦穴子-鴨子河口-明港深斷裂帶、欒川-摩維寺深大斷裂帶等【3】（圖 1）。

二郎坪地層區(qū)處于朱夏斷裂帶和瓦穴子斷裂帶之間；朱夏斷裂帶以南為中元界峽河巖群地層，瓦穴子斷裂帶以北分布為中新元古界的寬坪群地層。二郎坪群地層的巖性主要為下古生界海相基性火山巖噴發(fā)沉積變質(zhì)形成的變細(xì)碧角斑巖，為一套陸源碎屑巖—碳酸鹽巖夾基性火山巖建造。變質(zhì)作用相當(dāng)復(fù)雜，有角閃巖相、綠片巖相等變質(zhì)作用疊加而成。區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，以晚期的酸性巖漿侵入活動(dòng)最發(fā)育。區(qū)域上銅、銀、金、鉛、鋅等多金屬礦產(chǎn)分布較多。

圖1 秦嶺造山帶基本構(gòu)造單元?jiǎng)澐趾?jiǎn)圖（據(jù)張國(guó)偉，2001，修編）Fig.1 Sketch for basic tectonic units of Qingling orogenic belt （after Zhang Guowei, 2001）

2.2 地層

按照河南省新的地層劃分標(biāo)準(zhǔn)，本區(qū)地層屬秦嶺地層區(qū)、北秦嶺地層分區(qū)、南召地層小區(qū)。地層層序由老至新自下而上分為中元古界峽河巖群（Pt2X）、中-新元古界寬坪群（Pt2K），下古生界二郎坪群（PZ），包括火神廟組（Pz1H）、大廟組(Pz1d)、小寨組（Pz1x）和新生界第四系(Q)。

峽河巖群（Pt2x）：分布于朱夏斷裂帶以南，與二郎坪群呈斷層接觸。巖性主要為一套淺變質(zhì)陸源碎屑巖、鈣硅酸鹽巖夾碳酸鹽及中基性火山巖組成。主要巖性有石榴石英二云片巖、黑云石英片巖、大理巖、斜長(zhǎng)角閃片巖等。

中-新元古界寬坪群（Pt2K）：分布于瓦穴子斷裂帶北側(cè)，與南部的二郎坪群呈斷層接觸。巖性主要為一套中基性火山巖、碎屑巖、碳酸鹽巖經(jīng)變質(zhì)而成的變質(zhì)巖，代表巖性有角閃片巖、斜長(zhǎng)角閃片巖、含石榴子石二云片巖、二云石英片巖、大理巖、石英巖等。

二郎坪群：是構(gòu)成北秦嶺構(gòu)造帶主體的一部分，呈透鏡狀介于瓦穴子—喬端與朱夏兩斷裂之間，呈北北西—南東東向展布，斷續(xù)延伸約400km，南北寬約10～30km，不少地段為后期酸性或中基性巖體吞噬。該群與下伏地層多為斷層接觸，它是由早古生代一套陸相復(fù)理式碎屑巖沉積及碳酸巖和海相火山噴發(fā)沉積的細(xì)碧角斑巖系組成，經(jīng)變質(zhì)而形成不同的巖石類(lèi)型。

二郎坪群地層層序由老至新，自下而上，劃分為火神廟組（Pz1h），大廟組（Pz1d），劉山巖組（Pz1l），小寨組（Pz1x）。

（1）火神廟組（Pz1h）：原巖巖性以細(xì)碧巖為主夾變凝灰?guī)r，下部夾硅質(zhì)巖，上部夾石英角斑巖等。變質(zhì)后的巖性主要為斜長(zhǎng)角閃片巖、黑云斜長(zhǎng)片巖、二云石英片巖、變粒巖、變石英角斑巖、鈣質(zhì)綠泥絹云石英片巖等。1982年勞子強(qiáng)等在該層的硅質(zhì)巖夾層中發(fā)現(xiàn)放射蟲(chóng) Liosphoendae indet，Stylosphaeridae indet，Cyrtoidae 等和海綿骨針【4】，為最終確定該套地層的時(shí)代歸屬奠定了基礎(chǔ)。

（2）大廟組（Pz1d）：巖性以泥沙質(zhì)碎屑巖、碳酸巖為主夾角斑巖細(xì)碧質(zhì)火山碎屑巖。代表巖性有黑云斜長(zhǎng)片巖、硅質(zhì)板巖、大理巖、變長(zhǎng)石石英砂巖、黑云石英片巖等。

（3）劉山巖組（Pz1l）：巖性以變細(xì)碧巖、石英角斑巖為主，夾少量變凝灰?guī)r、火山碎屑巖、碳酸巖等。

（4）小寨組（Pz1x）：巖性主要為黑云石英片巖、黑云片巖、絹云母片巖組成，頂部局部見(jiàn)角閃石片麻巖。

新生界第四系（Q）：分布于河谷地帶，主要為現(xiàn)代河床及河漫灘砂卵石、淤泥。河谷Ⅱ級(jí)階地上部為沖積黃土，下部為砂礫石層。河谷Ⅲ級(jí)階地為洪積紅色砂質(zhì)粘土，底部為漂礫堆積，厚0～20m。

本次工作和研究的區(qū)域內(nèi)僅見(jiàn)有火神廟組地層（圖2）。

圖2 銅多金屬礦地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.2 Geological sketch of copper polymetallic ore

2.3 構(gòu)造

褶皺構(gòu)造：褶皺主要表現(xiàn)為二郎坪-劉山巖晉寧地向斜褶皺束，該褶皺位于瓦穴子-鴨河口-明港和朱陽(yáng)關(guān)-夏館-大河兩深斷裂之間，呈北西西向狹窄帶狀展布在盧氏縣湯河-西峽縣二郎坪-桐柏縣劉山巖-光山縣馬畈一帶，是－個(gè)在中條期褶皺帶基礎(chǔ)上形成的晉寧期斷陷型地向斜褶皺束。晉寧運(yùn)動(dòng)使二郎坪群褶皺隆起，結(jié)束了地槽發(fā)展階段，區(qū)域一級(jí)褶皺帶為陸家曼背斜，軸向北西，長(zhǎng)約80km，核部被加里東—燕山期花崗巖體所占據(jù)在此后地質(zhì)發(fā)展過(guò)程上述兩深斷裂多次活動(dòng)，沿深斷裂及其附近大量的深部巖漿物質(zhì)上侵，形成了復(fù)雜的北西西向巖漿巖帶和動(dòng)力變質(zhì)帶及中生代、新生帶斷陷陸相碎屑沉積。

斷裂構(gòu)造：區(qū)內(nèi)分布著兩條較大的北西西向區(qū)域性斷裂構(gòu)造，即北側(cè)的瓦穴予-鴨河口-明港斷裂帶和南側(cè)的朱陽(yáng)關(guān)-夏館大河兩深斷裂帶,它們控制著本區(qū)沉積建造、巖漿活動(dòng)、礦產(chǎn)形成及其地質(zhì)構(gòu)造的發(fā)展演化，兩斷裂帶中間形成了二郎坪群地塊。地塊內(nèi)部斷裂一般規(guī)模不大，多以擠壓破碎帶形式出現(xiàn)，對(duì)于區(qū)內(nèi)礦產(chǎn)富集和形成起著積極的作用。

2.4 巖漿巖

本區(qū)巖漿活動(dòng)十分普遍，主要以燕山期、加里東期為主，主要巖體有黑煙鎮(zhèn)巖體、張家莊巖體、黃龍灣巖體。

黑煙鎮(zhèn)中斑中細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖體（ηγ）：分布于西峽縣黑煙鎮(zhèn)-柳樹(shù)溝，出露面積約 17km2，巖石呈灰白—淺肉紅色，中細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要礦物有鉀長(zhǎng)石25%～45%，斜長(zhǎng)石25%～40%，石英20%～30%，黑云母10%。巖體由中心向邊部礦物顆粒變細(xì)，鉀長(zhǎng)石和石英含量減少，斜長(zhǎng)石增多，從而構(gòu)成不同的巖相帶。

黃龍灣細(xì)粒黑云母閃長(zhǎng)巖體（δ）：呈扁圓形巖株?duì)睿瑤r石呈灰綠色，細(xì)粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要礦物有角閃石 15%～35%，斜長(zhǎng)石 25%～40%，石英20%～30%，黑云母10%。巖體由中心向邊部礦物顆粒變細(xì)，長(zhǎng)石和石英含量減少，斜長(zhǎng)石增多，從而構(gòu)成不同的巖相帶。

張家莊細(xì)中粒斜長(zhǎng)花崗巖體（γο）：巖石呈灰白色，中細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要礦物有斜長(zhǎng)石55%～65%，石英25%～40%，黑云母5%。

3 工作區(qū)地質(zhì)特征

3.1 地層

工作區(qū)出露地層為下古生界二郎坪群火神廟組（Pz1h）。主要巖性以斜長(zhǎng)角閃片巖、細(xì)碧巖為主，石英角斑巖及角斑巖次之，局部還可見(jiàn)到火山集塊巖、火山凝灰?guī)r等（照片1、2）。

斜長(zhǎng)角閃片巖：暗灰色、灰綠色，細(xì)?！辛Ｖ鶢钭兙ЫY(jié)構(gòu)，塊狀及片狀構(gòu)造。礦物成分主要有角閃石、斜長(zhǎng)石、石英等，鏡下礦物具定向排列現(xiàn)象。巖石的蝕變較強(qiáng)烈，而且礦物成分較復(fù)雜。礦物主要成分為斜長(zhǎng)石、角閃石、石英，其次為綠泥石、綠簾石、榍石、石榴子石，金屬礦物有黃鐵礦、黃銅礦、磁黃鐵礦、磁鐵礦，局部甚至還有輝銅礦及斑銅礦等，蝕變的礦物含量較高。其中黃鐵礦呈自形，而黃銅礦則呈不規(guī)則的浸染狀分布于晶形較完整的斜長(zhǎng)石及角閃石的顆粒之間，用肉眼幾乎分辨不出黃銅礦的顆粒。角閃石發(fā)育不同程度綠泥石化。

該巖性為一套邊緣海盆擴(kuò)張到一定程度形成的以基性火山巖為主的沉積巖系列，巖石遭受了廣泛的綠片巖相—低角閃巖相的區(qū)域變質(zhì)作用。在該套地層中產(chǎn)出有透鏡狀、似層狀的磁鐵礦層。地層傾向南西為主，傾角30°～45°左右。

3.2 構(gòu)造

工作區(qū)內(nèi)見(jiàn)有一條（F1）小型的高角度斷裂構(gòu)造，斷層傾向南西，傾角75o，斷層帶中部分段落有石英脈充填，局部伴有孔雀石化、黃鐵礦化等現(xiàn)象，斷層沿走向延伸為約1km（圖2）。

3.3 巖漿巖

地層南北兩側(cè)均為二郎坪群超單元的酸性花崗巖巖體【5】，巖石呈灰白色，中細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要礦物有斜長(zhǎng)石 55%～65%，石英25%～40%，黑云母 5%。巖體在礦區(qū)內(nèi)礦床形成過(guò)程中的作用可能表現(xiàn)在為礦床的形成提供熱動(dòng)力和熱流體，促使地層中的成礦元素活化、遷移而富集成礦。

4 礦床地質(zhì)特征

工作區(qū)內(nèi)，在火神廟地層近地表賦存有透鏡狀、似層狀的火山噴發(fā)變質(zhì)成因的鐵銅礦體，在對(duì)該層鐵銅礦體進(jìn)行勘查的過(guò)程中開(kāi)展了深部物探工作，發(fā)現(xiàn)在深部火神廟組地層中存在著高極化率低電阻率似層狀的地質(zhì)體，并對(duì)其進(jìn)行了鉆探驗(yàn)證工作，在 670～690m、829～884m 發(fā)現(xiàn)兩層硫多金屬礦體，經(jīng)過(guò)化學(xué)分析，上層段落的銅鈷鎳分別達(dá)到了工業(yè)品位，形成了銅鈷鎳硫多金屬礦層，而下層礦段僅銅達(dá)到工業(yè)品位，形成低品位銅礦層（圖3）。

圖3 銅多金屬Zk709鉆孔柱狀圖Fig.3 Columnar section of drill Zk709

銅鈷鎳礦體產(chǎn)于火神廟組地層內(nèi)，共有2個(gè)含礦層段，其中上層段所含的鈷鎳品位較高，下層鈷鎳品位較低。

4.1 礦物成分及結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征

根據(jù)野外肉眼觀察和巖礦鑒定結(jié)果，賦礦層以強(qiáng)烈的黃鐵礦化為明顯特征，具有似斑狀現(xiàn)象，硫化物呈現(xiàn)浸染特征，礦石呈似斑狀，片粒狀變晶結(jié)構(gòu)等。構(gòu)造以塊狀構(gòu)造為主，局部由于硫化物分布不均構(gòu)成條帶狀構(gòu)造。礦石礦物主要有黃鐵礦、黃銅礦、藍(lán)輝銅礦、赤鐵礦、褐鐵礦、磁鐵礦、鎳黃鐵礦、銅蘭等。礦石礦物分布于角閃石晶粒間，綠簾石碳酸鹽等蝕變礦物以及角閃石、輝石晶體中。

礦石結(jié)構(gòu)復(fù)雜，主要有黃鐵礦等礦物顯自形—半自形粒狀結(jié)構(gòu)，磁黃鐵礦、黃銅礦等礦物具有他形粒狀結(jié)構(gòu)。黃銅礦有的集合體呈微脈狀分布在破碎的黃鐵礦的裂隙中，細(xì)小磁黃鐵礦、黃銅礦等礦物被其他礦物包裹，而構(gòu)成包含結(jié)構(gòu)（照片 3）。常見(jiàn)的礦石構(gòu)造為浸染狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造等（照片5）。

照片3：磁鐵礦包含于黃鐵礦呈包含結(jié)構(gòu)，光片放大500╳照片4：黃銅礦邊緣受籃輝銅礦交代，呈交代-反應(yīng)邊結(jié)構(gòu)，光片放大100╳

照片5：硫多金屬礦條帶-團(tuán)塊狀構(gòu)造特征

4.2 化學(xué)成分特征

銅鈷鎳礦體產(chǎn)于火神廟組地層，分為上、中、下礦含礦層段。

上層段礦體：埋深671.31m，止于695.39m，共有4層銅鈷鎳多金屬礦層，累計(jì)厚度為15.8m，其中最厚的一層為7.92m。經(jīng)過(guò)對(duì)4層礦層的取樣測(cè)試分析，Cu最高單層平均品位為0.712%，最低平均品位 0.205%；Co單層平均品位在0.01%～0.032%之間；Ni單層平均品位在0.145%～0.285%之間，該礦體的頂?shù)装逡泊嬖诘V化異常；本層段銅鈷鎳均達(dá)到工業(yè)指標(biāo)，可綜合利用。

下層段礦體：埋深829.76 m，止深884.40 m，由5層銅礦層組成，累計(jì)厚度23.58 m，單層最厚為6.22 m。樣品測(cè)試分析結(jié)果：Cu單層最高平均品位達(dá)0.306%，最低平均品位0.240%。該層段的頂?shù)装逡泊嬖阢~礦化異常，本層鈷鎳含量較低，達(dá)不到工業(yè)指標(biāo)要求。

從該層硫多金屬礦層的化學(xué)分析可以得出以下結(jié)果：Cu的含量 0.1%～1.11%，Co的含量0.01%～0.05%，Ni的含量0.017%～0.287%；銅的含量特征反映了其火山噴發(fā)沉積的成因特點(diǎn)；從銅鈷鎳三者含量的相關(guān)關(guān)系對(duì)比分析，其含量呈正相關(guān)關(guān)系，如 H45樣為三者的最高峰值（Cu 1.11%、Co 0.05%、Ni 0.287%）（圖4）。

圖4 銅、鈷、鎳含量相關(guān)關(guān)系圖Fig.4 Correlation diagram for contents of copper-cobalt-nickel

銅鈷鎳硫多金屬礦層賦存于由斜長(zhǎng)角閃片巖中，頂?shù)装鍘r性特征基本一致。通過(guò)對(duì)該段硫化物及頂?shù)装寮昂V段采取樣品進(jìn)行硅酸鹽分析，除硫化物含礦層外，頂?shù)装逍遍L(zhǎng)角閃片巖的SiO2含量均大于 45%，Al2O3含量均大于 15%，說(shuō)明巖石中的硅酸鹽組成礦物中硅鋁成分含量較高，表現(xiàn)為基性特征。綜合分析，該套斜長(zhǎng)角閃片巖是由海底火山噴發(fā)的基性火山巖（玄武巖類(lèi)）變質(zhì)而成，這與區(qū)域研究資料和研究成果是吻合的（表1）。

表1 銅多金屬礦ZK709礦石化學(xué)成分（%）Table1 Analysis results of ores from drill ZK709

5 成因初析

研究區(qū)處于華北板塊與揚(yáng)子板塊縫合帶的華北板塊一側(cè)。據(jù)研究資料介紹，在新元古代晚期—早古生代初期秦嶺地區(qū)仍處于巖石圈的裂解狀態(tài)，裂谷體質(zhì)向現(xiàn)代板塊體質(zhì)轉(zhuǎn)變，直到古生代初期，商丹斷裂（主縫帶）已經(jīng)擴(kuò)張出現(xiàn)古秦嶺洋盆，華北與揚(yáng)子板塊分離，最終成為華北與揚(yáng)子板塊的分解。在板塊形成的早期，由于拉張擠壓，形成弧后盆地及陸緣裂谷帶【6】。二郎坪群的形成就是裂谷帶內(nèi)海底基性火山噴發(fā)沉積經(jīng)變質(zhì)而成的。在基性火山噴發(fā)的過(guò)程城中由于多期劇烈及間隙平靜的交替，也可能階段性的出現(xiàn)超基性巖的噴發(fā)，可是由于海底濁積巖的混入使其表現(xiàn)為基性特征，也形成了有一定差異變化的巖石特征及礦化類(lèi)型。本次工作鉆孔中發(fā)現(xiàn)的多層次的含銅硫化物出現(xiàn)說(shuō)明了其噴發(fā)成巖的脈動(dòng)性，而物質(zhì)成分的差異也說(shuō)明不同階段噴發(fā)也與地殼內(nèi)部物質(zhì)成分的運(yùn)動(dòng)有關(guān)系的。綜合以上因素分析認(rèn)為，本區(qū)的銅鈷鎳硫化物礦床的成因?yàn)楹５谆浴曰鹕絿姲l(fā)形成。

6 結(jié)語(yǔ)

早古生代二郎坪群火神廟組地層中產(chǎn)出的銅鈷鎳硫化物礦床，是由海底火山噴發(fā)形成的，呈似層狀、透鏡狀產(chǎn)于地層之中，銅鈷鎳三者的含量呈正相關(guān)關(guān)系，由于在該地層中是首次發(fā)現(xiàn)該類(lèi)組合礦床，具有一定的地質(zhì)意義，不但會(huì)推動(dòng)在二郎坪地塊中尋找礦床的空間擴(kuò)大，也會(huì)使給該地塊的研究增添新的信息。

1 金守文. 寬坪群和陶灣群的地層劃分及時(shí)代問(wèn)題[C]. 武漢：湖北省地質(zhì)科學(xué)研究所，1976

2 燕長(zhǎng)海，彭翼，等. 東秦嶺二郎坪群銅多金屬成礦規(guī)律[M]. 北京：地質(zhì)出版社，2007

3 張國(guó)偉，張本仁，等. 秦嶺造山帶與大陸動(dòng)力學(xué)[M]. 北京：科學(xué)出版社，2001

4 勞子強(qiáng). 二郎坪群的層序及時(shí)代歸屬[J]. 河南地質(zhì)，1991，9（4）：49～53

5 河南省地質(zhì)礦產(chǎn)局. 河南省區(qū)域地質(zhì)志[M]. 北京：地質(zhì)出版社，1989

6 李亞林，張國(guó)偉，宋傳忠. 東秦嶺二郎坪弧后盆地雙向式俯沖特征[J]. 高校地質(zhì)學(xué)報(bào)，1998，4（3）：286～290