河南桐柏銀洞坡金礦區(qū)地質(zhì)特征與成礦機(jī)理研究

趙洪濤

(河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第一地質(zhì)勘查院，河南 鄭州　450001)

1　地　層

礦區(qū)內(nèi)主要出露地層為歪頭山組中部，在東段的東部邊緣有歪頭山組下部第九巖性段(大理巖)出露。歪頭山組下部第九巖性段(Pt3w19)分布于礦區(qū)東南部，出露不全，厚度大于30 m。巖性為厚層狀大理巖，局部相變?yōu)槭⒋罄韼r、角閃大理巖。歪頭山組中部(Pt3w2)第二巖性段(Pt3w22)為礦區(qū)主要含礦層位(即中含礦層)，分布于銀洞坡、大高尖到粉扒東山，沿朱莊背斜軸部及兩翼展布。其巖性從下至上分為3層：第1層(Pt3w22-1)以二云石英片巖、絹云石英片巖為主，夾炭質(zhì)絹云石英片巖、二云變粒巖。當(dāng)炭質(zhì)含量增高時(shí)，形成炭質(zhì)絹云石英片巖。云母石英片巖原巖為泥質(zhì)粉砂巖或泥質(zhì)細(xì)砂巖。第2層(Pt3w22-2)以絹云石英片巖、炭質(zhì)絹云石英片巖為主，夾二云石英片巖、白云變粒巖，其原巖為泥質(zhì)粉砂巖夾細(xì)砂巖，具典型的變余粒序?qū)永?，由變余粒序?qū)永砼卸ǖ貙訉有蛘！５?層(Pt3w22-3)以白云變粒巖及二云變粒巖為主，夾二云及絹云石英片巖。根據(jù)野外和巖心觀察，在黑云變粒巖中變余粒序?qū)永戆l(fā)育，其下界面為突變，上界面為漸變，顯示正粒序，即地層層序正常。該層的厚度、巖性沿縱橫向變化都較大[1]。

2　構(gòu)　造

2.1　朱莊背斜

這是銀洞坡金礦區(qū)的一級控礦構(gòu)造，是一個(gè)以順層流劈理(S0-1)為變形面的片理斜歪傾伏背形。其東部仰起撒開，西部傾伏收斂，兩翼不對稱，樞紐波狀起伏。背斜樞紐總體傾伏北西300(°)左右，傾伏角13(°)～25(°)，軸面為一復(fù)雜的曲面，但總體傾向?yàn)?76(°)～230(°)，傾角70(°)～80(°)。背斜(形)轉(zhuǎn)折端的形態(tài)因組成巖石的物理力學(xué)性質(zhì)不同而各異，在較剛性的厚層狀變粒巖中呈現(xiàn)寬緩的半月形或箱狀，在較塑性的各類片巖中則呈尖棱狀或緊閉箱狀，一般為渾圓狀。礦體賦存在背斜轉(zhuǎn)折端附近的硅化碎裂巖化絹云石英片巖、炭質(zhì)絹云石英片巖和變粒巖中，礦體在轉(zhuǎn)折端呈鞍狀展布，并沿樞紐傾伏方向延伸。礦體形態(tài)由深部至淺部，地表則分別表現(xiàn)為寬緩的半月形、緊閉箱狀和尖棱狀。塑性賦礦巖石—炭質(zhì)絹云石英片巖夾于剛性變粒巖中，在背斜的形成過程中，由于彎滑—彎流褶皺作用，炭質(zhì)絹云石英片巖在轉(zhuǎn)折端加厚并形成膨大部位，在翼部逐漸變薄，甚至尖滅；剛性賦礦層—變粒巖沿早期片理面發(fā)生同心彎曲變形，造成轉(zhuǎn)折端的鞍狀虛脫空間[2]。因此，軸部的低壓疏張帶是成礦的有利空間。在成礦期為含礦熱液充填、交代，形成鞍狀礦體。

2.2　斷層

通過對礦區(qū)詳細(xì)的大比例尺地質(zhì)測量，發(fā)現(xiàn)在礦區(qū)內(nèi)除與朱莊背斜(形)相伴生的北西向斷裂構(gòu)造外，其余方向的斷層均不發(fā)育，且規(guī)模都很小。

1)共軛逆沖剪切帶，朱莊背斜(形)在形成過程中，一組共軛剪節(jié)理隨著遞進(jìn)變形演化為共軛逆沖剪切帶，控制了銀洞坡金礦床各礦體的定位與分布。在破碎帶內(nèi)擠壓構(gòu)造透鏡體發(fā)育。

2)順層剪切帶，由于朱莊背斜(形)是一個(gè)無劈理同心褶皺，因此總體延深不大，向深部很快平緩消失。與此同時(shí)，兩翼伴生的共軛逆沖剪切帶也相應(yīng)地尖滅或轉(zhuǎn)換為順層剪切帶。

3)北東向斷裂帶，北東向斷裂為左平移正斷層，其規(guī)模較小，一般破碎為左平移正斷層，其規(guī)模較小，一般破碎帶寬0.5～2 m，高角度陡傾。切割切不深，斷距甚微(0.5～2 m)，雖切穿礦體，因其遠(yuǎn)離主礦體，對礦區(qū)內(nèi)的主要礦體基本無影響。

4)縱張斷裂，位于背斜軸部稍偏北翼，這是礦區(qū)東段的F1斷裂之西沿，該斷層為脆性破碎帶，是朱莊背斜(形)形成過程中伴生的縱張斷裂，后期又受到左平移置換。

3　圍巖蝕變

在銀洞坡金礦區(qū)內(nèi)由于熱液作用和表生作用，巖石受到不同程度的蝕變，與礦化有關(guān)的圍巖蝕變主要有硅化、絹云母化、碳酸鹽化、褐鐵礦化和黃鉀鐵礬化等。此外，在整個(gè)礦帶內(nèi)綠泥石化、綠簾石化、高嶺土化均很發(fā)育，但與礦化無明顯的相關(guān)性。多金屬硫化物礦化主要表現(xiàn)為黃鐵礦化、方鉛礦化、閃鋅礦化[3]。

礦體的頂?shù)装鍑鷰r都有程度不同的蝕變作用，蝕變與礦化關(guān)系十分密切。蝕變帶與礦體相伴，近礦強(qiáng)，遠(yuǎn)礦弱，并與構(gòu)造帶相一致。一般說，蝕變與礦化成正相關(guān)，蝕變越強(qiáng)，礦化越好；蝕變?nèi)?，礦化就差；單一的蝕變含礦性較差，多種蝕變疊加是各種成礦元素的富礦的標(biāo)志。在蝕變帶里，成礦元索和伴生元素均有不同程度的富集，尤其是在硅化蝕變帶中富集程度更高。

由于受控礦構(gòu)造分支復(fù)合的影響及礦化、蝕變強(qiáng)度影響，礦體中有時(shí)出現(xiàn)夾石，夾石為絹云石英片巖、硅化炭質(zhì)絹云石英片巖，在礦體中中呈薄層狀，一般含金0.2～1 g/t，含鉛0.2%～0.5%。本礦床中夾石真厚度小于2 m，均被圈入礦體中，夾石真厚度大于2 m的，從礦體中剔除?？傮w上本礦夾石的延伸與厚度一般不大，對礦體完整性沒有大的影響。

4　礦床成因

4.1　控礦因素分析

1)礦源層

穩(wěn)定同位素研究結(jié)果表明，成礦物質(zhì)具“深源”為主的多源性，Pb、S、C同位素均指示成礦物質(zhì)來源非常復(fù)雜，單憑含礦建造歪頭山組是滿足不了的，至少部分物質(zhì)是由側(cè)向的秦嶺群(下地殼)、下古生界基性海相火山巖(幔源)提供[4]。由于成礦物質(zhì)主要源自變質(zhì)巖系，主體呈“深源”特征，故認(rèn)為是成礦熱液攜帶來自復(fù)雜源區(qū)的成礦物質(zhì)，沿導(dǎo)礦構(gòu)造運(yùn)移的過程中，在礦區(qū)下部發(fā)生了不同程度的均一化，均一化后的含礦熱液在差異應(yīng)力梯度、溫壓梯度、化學(xué)勢梯度的驅(qū)動(dòng)下，遷移到淺部的有利儲積空間沉淀。在此過程中，熱液與賦礦圍巖的水巖交換作用又萃取了圍巖的部分成礦物質(zhì)，從而造成成礦物質(zhì)“深源為主，來源復(fù)雜”的特征。

2)水源

根據(jù)對主成礦期網(wǎng)脈狀石英脈中流體包裹體研究，成礦熱液主要源自大氣降水，是在碰撞造山晚期，擠壓體制向仲展體制轉(zhuǎn)換階段，大氣降水沿導(dǎo)礦構(gòu)造深部對流循環(huán)，通過水巖交換萃取圍巖的成礦物質(zhì)演化而成的。這一特征排除了含礦熱液由“大氣降水+巖漿水+變質(zhì)水混合來源”的可能性。

從地質(zhì)角度分析，成礦作用發(fā)生于燕山晚期，而區(qū)域變質(zhì)作用發(fā)生在加里東期，二者相差幾億年。在變形強(qiáng)烈的造山帶，這個(gè)期間又經(jīng)歷了多次碰撞造山運(yùn)動(dòng)，要封閉保持如此久遠(yuǎn)的變質(zhì)熱液，顯然是困難的，但這不排除在成礦早期，俯沖殼楔分熔產(chǎn)生的深源熱液參于了成礦作用。燕山晚期侵位的S型花崗巖(梁灣巖體)，從時(shí)間和空間上看，參于成礦作用的可能性是有的。但根據(jù)氫氧同位測定，正常巖漿水δD‰為-40～-85，δ18O‰為5.5～9.5，而S型花崗巖的δO‰為10～13，這顯然與主成礦期的F1測定結(jié)果有明顯差異。因此，梁灣巖體的巖漿水即使參于了成礦作用，也是微不足道的。

3)熱源

由于銀洞坡金礦床定位于桃園、梁灣巖體的外接觸帶，前人認(rèn)為成礦熱主要源自這些侵入體是可以理解的。前面我們已經(jīng)論證了含礦熱液為深部對流循環(huán)的大氣降水,曾經(jīng)歷了較長距離的遷移，顯然簡單的巖漿熱難以提供足夠的熱源。銀洞坡金礦床形成于印支—燕山晚期碰撞造山的構(gòu)造環(huán)境，造山作用過程中產(chǎn)生的剪切熱及伸展構(gòu)造形成的高地?zé)崽荻群透邿崃鳂?gòu)造環(huán)境，才是金礦化的主要熱源，而花崗巖提供的巖漿熱只是改變了局部熱狀態(tài)[5]。

4)容礦空間

銀洞坡金礦床，礦體形態(tài)基本與朱莊背斜(形)形態(tài)一致，在平面和剖面上呈平行排列，具多層套疊現(xiàn)象，前人據(jù)此定義為層控礦礦?，F(xiàn)代成礦理論認(rèn)為，“所有的金礦化均與多尺度剪切帶陣列有關(guān)”?？刂平鸬V化地球動(dòng)力學(xué)背景的陸內(nèi)俯沖帶是一級剪切帶，與之有成生聯(lián)系的二級、三級剪切帶，則為含礦熱液的深部對流循環(huán)提供了通道，而金礦床、金礦體則賦存于更次一級的韌脆性、脆性剪切帶中。詳細(xì)的構(gòu)造解析證實(shí)，這些含礦的脆性斷裂均為朱莊斜歪傾伏背斜(形)形成時(shí)所伴生的共軛逆沖剪切帶及順層剪切帶[6]。由于這些斷裂的斷坪部分與地層產(chǎn)狀平行，同時(shí)鄰斷裂劈理對地層的強(qiáng)置換，因而導(dǎo)致礦體呈層狀、似層狀在平面和剖面上平行地層展布。由于碎裂流動(dòng)，礦體沿走向、傾向常有穿層、膨縮及尖滅現(xiàn)象，尤其是在斷坡部分，礦體與地層有較大的夾角，其頂?shù)装鍘r性也隨之有較大變化。同樣，朱背斜(形)軸部的低壓疏張帶也是共軛逆沖斷裂的交匯帶，更是成礦的有利空間，故在轉(zhuǎn)折端、傾伏端的虛脫部位常形成鞍狀厚大礦體。

4.2　成礦機(jī)制

礦區(qū)南部的龜梅斷裂(松扒韌性剪切帶)是一條印支—燕山期的陸內(nèi)俯沖帶，它控制了金礦化形成的地球動(dòng)力學(xué)背景及圍山城金銀礦帶、梁灣花崗巖帶的產(chǎn)出。南秦嶺復(fù)合地體相當(dāng)于俯沖殼楔(Ⅰ)，龜山組則相當(dāng)于區(qū)域構(gòu)造混雜巖帶(Ⅱ)，而北秦嶺復(fù)合地體則相當(dāng)于超疊殼楔(Ⅲ)。當(dāng)俯沖殼楔向北發(fā)生陸內(nèi)俯沖時(shí)，形成攜帶大量成礦物質(zhì)的深源熱液向上遷移，使淺變質(zhì)的歪頭山組富炭巖系發(fā)生初始礦化。到燕山晚期，由擠壓體制向仲展體制轉(zhuǎn)換階段，早期形成的各種斷裂構(gòu)造抬升到較淺的構(gòu)造層次，塑性變形轉(zhuǎn)換為脆性變形并擴(kuò)容，為淺源(大氣降水)溶液的深部對流循環(huán)提供了良好的通道。同時(shí)，伸展體制下的構(gòu)造剝離使地殼減薄，地幔上隆，這不僅帶來了深源成礦物質(zhì)，而且導(dǎo)致高的地?zé)崽荻群透邿崃鳂?gòu)造環(huán)境，為淺源溶液的深部對流循環(huán)提供了足夠的能量。在上盤總體向北滑移的過程中，由于邊界條件的改變(梁灣花崗巖帶的阻擋)，誘發(fā)了局部擠壓應(yīng)力場。歪頭山組以早期的褶疊層為變形體，順層面理(S0-1)為變形面，形成不對稱斜歪片褶(降向指示了總體運(yùn)移方向)，并在兩翼派生了共軛逆沖剪切帶。通過水巖交換萃取大量成礦物質(zhì)的深部對流循環(huán)熱液，在差異應(yīng)力、地?zé)徜R度及化學(xué)勢梯度的共同驅(qū)動(dòng)下，沿脆性斷裂從深部的高溫壓封閉環(huán)境向淺部的低溫壓開放環(huán)境運(yùn)移，由于通道中壓力的驟減，促使含礦流體在二相界面附近發(fā)生沸騰。強(qiáng)烈的不混溶作用及炭的還原吸附，使包括金在內(nèi)的金屬硫化物失穩(wěn)沉淀，形成工業(yè)礦床。

4.3　礦床成因類型及成礦模式

綜前所述，我們認(rèn)為銀洞坡金礦床形成于燕山晚期，礦質(zhì)來源于區(qū)域上廣泛發(fā)育的各種變質(zhì)巖系，成礦熱主要源自碰撞造山過程中產(chǎn)生的各種構(gòu)造熱，水源為深部對流循環(huán)的大氣降水，容礦空間為朱莊背斜(形)及伴生的共軛逆沖剪切帶、順層剪切帶。因此該礦床的成因類型可定義為變質(zhì)巖來源大氣降水熱液金礦床。

5　找礦標(biāo)志

5.1　直接標(biāo)志

1)鐵帽、礦化露頭：本礦床由于含有較多的黃鐵礦，容易形成鐵帽，在一些礦化露頭上還可以發(fā)現(xiàn)鉛鋅的次生礦物，有時(shí)也可以見到星散狀方鉛礦、閃鋅礦。

2)古采冶遺跡：礦區(qū)內(nèi)有古采坑、老硐多處，爐渣時(shí)有所見，廢礦堆也有多處遺留。

5.2　間接標(biāo)志

1)礦源層：礦源層中碳質(zhì)絹云石英片巖為找礦的間接標(biāo)志，礦源層厚大處或由窄變寬部位具擠壓破碎帶發(fā)育地段對找礦有利。

2)背斜構(gòu)造的鞍狀虛脫部位與層間擠壓破碎帶：這些地段一般是容礦空間發(fā)育，碳質(zhì)絹云石英片巖與變粒巖之間由于力學(xué)性質(zhì)差異，前者容易產(chǎn)生塑性流動(dòng)和背斜軸部出現(xiàn)鞍狀虛脫，對成礦有利。同時(shí)與背斜共生的北西向斷裂若產(chǎn)于碳質(zhì)絹云石英片巖中也對成礦有利。

3)圍巖蝕變：硅化、絹云母化，碳酸鹽化以及次生蝕變褐鐵礦化、黃鉀鐵礬化等常與礦化伴生。尤其是強(qiáng)烈硅化并疊加其他蝕變與礦化關(guān)系密切。

6　結(jié)　論

礦區(qū)內(nèi)主要出露地層為歪頭山組中部，朱莊背斜是礦區(qū)的一級控礦構(gòu)造，銀洞坡金礦床不僅僅受背斜軸部構(gòu)造(層間破碎帶)和地層的雙重控制，深部礦體直接受高角度的擠壓破碎帶控制,具有多期次成礦、多種構(gòu)造控礦的特征。礦床的成因類型為變質(zhì)巖來源大氣降水熱液金礦床。礦區(qū)內(nèi)礦脈較多，礦區(qū)找礦條件較好，建議礦山在生產(chǎn)勘探過程中，加強(qiáng)地質(zhì)勘探工作，擴(kuò)大礦區(qū)遠(yuǎn)景資源。