河南省葉縣馬頂山鎢錳礦區(qū)地質特征及找礦遠景*

申開洪 張保平 豆敬磊

(1.河南省地質科學研究所；2.河南省地質調查院；3.河南省地質博物館)

河南省葉縣馬頂山地區(qū)地質勘查程度總體較低，僅20世紀80年代河南省區(qū)測隊在該地區(qū)開展過1∶20萬化探掃面工作[1-4]，但隨著近年來國家加大對該區(qū)地質找礦工作的投入，面對新一輪的找礦形勢，2009—2013年，河南省地質科學研究所的技術人員依托“舞陽魯山地區(qū)1∶5萬區(qū)域礦產調查”項目開展了礦產地質填圖、1∶5萬高精度磁測、1∶1土壤(巖石)剖面測量、可控源大地電磁測量、巖芯鉆探等工作，加強了對該區(qū)控礦構造的綜合研究，取得了一系列有價值的勘查成果，并在馬頂山地區(qū)首次發(fā)現了鎢錳礦床。通過對該礦床的鎢錳礦石進行電子探針分析，發(fā)現鎢在硬錳礦中分布均勻，硬錳礦中的鎢呈離子吸附狀態(tài)存在。目前，該礦床屬于河南省內首例新類型鎢錳礦床[5-6]，并伴生有稀土。本研究通過對礦區(qū)地質特征、物化探異常特征進行分析，并對礦區(qū)找礦遠景進行探討，為該區(qū)后續(xù)找礦勘查工作提供有益參考。

1 區(qū)域成礦地質背景

馬頂山鎢錳礦在大地構造上位于華北陸塊南緣活動帶，處于三門峽魯山斷裂帶與洛南欒川斷裂帶之間，區(qū)域成礦地質條件十分優(yōu)越。區(qū)域上受到不同時期、不同方向、不同應力的地質作用，魯山—舞陽隆起具有基底和蓋層地臺型式雙層結構[2-4]，形成了復雜的斷裂構造格局(圖1)。區(qū)域構造格局表現出研究區(qū)受構造運動、南北巖漿活動影響，蝕變現象廣泛分布，以硅化、褐鐵礦化、絹云母化、綠泥(簾)石化最為普遍。區(qū)域上出露的主要地層單元為熊耳群(Pt2Xn)和汝陽群(Pt2Ry)，2個地層單元均為區(qū)域上重要的含礦源層，其中，汝陽群云夢山組為區(qū)內主要的礦源層和賦礦層位。

圖1 研究區(qū)及鄰區(qū)地質構造略圖(2010年修編，河南省地調院)

2 礦區(qū)地質特征

2.1 地 層

馬頂山鎢錳礦區(qū)東部被大片第四系覆蓋，西部被孤石灘水庫淹沒，出露地層較為簡單，主要為汝陽群(Pt2Ry)云夢山組(Pt2y)、白草坪組(Pt2bc)、北大尖組(Pt2bd)和第四系(Q)。根據ZK001及ZK04鉆孔揭露，礦區(qū)第四系覆蓋層厚度為5～65.69 m(圖2)。

(1)云夢山組(Pt2y)。該巖組以肉紅色、紫紅色中—粗粒石英砂巖夾泥巖為主，底部為礫巖層，下部常見玄武安山巖夾層。根據巖性組合，云夢山組可劃分為4個巖性段。一段底部為含灰白色厚—巨厚層狀硅質礫巖與含礫粗粒石英砂巖互層，與下伏熊耳群火山巖不整合接觸，中部為淺紫紅色厚—中厚層狀粗—中粒石英砂巖、長石石英砂巖，上部為青灰色、紫紅色泥巖、粉砂質泥巖，頂部為火山巖夾層。二段自下而上均為紫紅色中厚層狀中粗粒石英砂巖與暗紅色粉砂質泥巖互層。三段為灰紅色、暗紅色薄—中厚層狀中粒石英砂巖、中粒長石石英砂巖(圖2)。四段以淺紫紅色、肉紅色、灰白色薄—中層狀中細—中粗粒石英砂巖，長石石英砂巖與紫紅色粉砂質泥巖呈薄的互層。

圖2 葉縣馬頂山礦區(qū)地質特征

(2)白草坪組(Pt2bc)。該巖組主體由紫紅色泥巖或頁巖組成，下部或上部夾薄層石英砂巖或為兩者互層，地貌上常形成負地形，識別和劃分標志明顯。

(3)北大尖組(Pt2bd)。該巖組底部以白色或灰紅色細粒石英砂巖與白草坪組泥巖分界，界面處常見十幾厘米厚的海侵滯留礫巖；上部以白云巖結束為頂界，分界標志清晰。

2.2 構 造

礦區(qū)受區(qū)域性大斷裂(三門峽—魯山斷裂)控制，礦區(qū)南部受欒川構造帶控制明顯。區(qū)內構造主要表現為燕山期淺表層次構造變形特征，以極其發(fā)育的脆性斷裂構造為特征，褶皺不發(fā)育，僅局部地段顯現出寬緩的背向斜構造。礦區(qū)構造總體上可大致分為NW—EW、NNE向2組斷裂，將巖石切割成大小不等的斷塊。斷層規(guī)模中等，一般比較平直，傾向不定，傾角較陡。

(1)NNE向斷裂(F1)。F1斷裂沿礦區(qū)孤石灘水庫西南岸分布，走向7°～8°、傾向100°～75°。區(qū)內出露長度約1 km，向北部分均被水庫淹沒。推測其延伸長度大于10 km。F1斷裂在礦區(qū)內主要表現為脆性特征，沿水庫南岸可見構造角礫巖、碎裂巖化巖石、碎粉巖等。構造巖多為長石石英砂巖、泥巖，受斷裂影響，巖層節(jié)理和裂隙極為發(fā)育，鎢錳礦脈即產于節(jié)理裂隙中，故礦石表現為疏松、碎裂特征。

(2)NW—SE向斷裂。F2斷裂發(fā)育于汝陽群中，切割云夢山組二段、三段、四段及白草坪組，區(qū)內出露長度約450 m，為一正斷層，產狀34°∠75°，斷距10～15 m，向西被孤石灘水庫覆蓋，僅局部可見斷層特征，構造礫巖多見為石英砂巖角礫、少量泥巖。F3斷裂發(fā)育于云夢山組二段中，為一正斷層，產狀76°∠72°，出露長度為100 m，向西被孤石灘水庫覆蓋，可見構造礫巖多為石英砂巖、泥巖。F4斷裂發(fā)育于汝陽群云夢山組二段中，產狀67°∠72°～75°，為一傾向SE的正斷層，切割地層及礦脈均有小的位移，斷距不大于10 m，斷裂帶中可見構造角礫巖，主要由石英砂巖、少量泥巖組成，該斷裂出露長度約430 m，向NW延入孤石灘水庫。F5斷裂出露于云夢山組一、二段之間，斷裂北側出露云夢山組一段長石石英砂巖，南側為云夢山組一段頂部灰綠色安山巖，產狀為17°∠42°，為一逆斷層，區(qū)內出露長度約200 m。

3 礦區(qū)物化探異常特征

礦區(qū)出露的地層為中元古界汝陽群云夢山組，主要巖性為石英砂巖夾泥巖。根據1∶5萬地面高磁資料，馬頂山磁異常(編號為WCY-10D)面積較小，約3.66 km2，強度一般，異常呈橢圓狀，有1個正極值點，△T值一般為-90～100 nT，最高為110 nT，推測該異常之下有隱伏花崗巖體存在，根據目前發(fā)現的鎢錳礦床，推測鎢錳礦床與下伏花崗巖體關系十分密切[7]。該異常區(qū)為礦區(qū)最有利的成礦地段，為礦致異常，具有重要的找礦意義[8]。

礦區(qū)現有的地球化學資料僅有河南區(qū)測隊開展1∶20萬平頂山幅區(qū)域地質礦產調查工作時所圈定的化探異常[1](圖3)，其中，與礦區(qū)有關的異常編號為59-丙2和61-丁。59-丙2異常元素主要為W、Sb、Ti，61-丁異常主要為Mn、Ni、Fe、V、Zn、W。馬頂山鎢錳礦區(qū)主要位于59-丙2異常內，該異常位于馬頂山北部，為一丙類異常，異常形態(tài)為半橢圓形，面積約16 km2。異常出露地層位為汝陽群、洛峪群，異常不完整，東北由于被大片第四系覆蓋未封閉，呈NE—SW帶狀展布。異常元素組合為W-Sb-As，其中，w(W)一般為(4～7)×10-6，最高值為7.4×10-6，平均為5.97×10-6；w(Sb)一般為(0.94～1.09)×10-6，最高值為1.1×10-6，平均為1.03×10-6；w(As)一般為(10.97～13.96)×10-6，最高值為14.2×10-6，平均為13.1×10-6，其余元素異常強度較低。

圖3 馬頂山一帶1∶20萬地球化學異常分布

本研究在前期1∶20萬化探異常和1∶5萬高磁異常的基礎上，在馬頂山地區(qū)開展1∶5萬區(qū)域地質礦產調查工作時[4]，進行了1∶1萬土壤地球化學測量，主要分析了W、Mn、Sb、As、Bi、Hg、Cu、Pb、Zn、Ag、Au等元素。其中，w(W)最高為136.2×10-6，多數樣品w(W)為(30～80)×10-6；w(Mn)最高為10.1×10-6，多數樣品w(Mn)為(1～6)×10-6，進一步證明了1∶20萬平頂山幅區(qū)域地質礦產調查工作所圈定的化探異常的可靠性及良好成礦元素套合的找礦遠景，最終在馬頂山以北59-丙2異常(以W異常為主)及61-丁異常(以Mn異常為主)的組合部位首次發(fā)現了鎢錳礦脈(帶)。

4 礦床地質特征

4.1 礦體特征

目前，通過地表勘查發(fā)現了1條礦體，編號為Ⅰ#(圖2)。該礦體地表出露長度為420 m，平均厚度為5.47 m，最厚達5.6 m；礦體傾向約85°，傾角為35°～65°，平均傾角為50°；礦體品位WO3為0.20%～1.04%，平均為0.60%；Mn為6.66%～25.81%，平均為16.01%；礦體厚度變化系數為63.26%，厚度較穩(wěn)定，品位變化系數為47.75%。礦體主要產于云夢山組底部石英砂巖節(jié)理(裂隙)中，節(jié)理寬度不等(1～10 cm)，產狀為315°∠80°、125°∠12°。

4.2 礦石特征

礦石結構致密，呈塊狀構造、疏松碎裂構造，硬錳礦多沿礦石裂隙呈充填狀分布，具有網脈狀膠結結構，褐鐵礦、硬錳礦呈網脈狀分布于碎屑物粒間，部分硬錳礦呈同心環(huán)狀膠結結構。礦石裂隙發(fā)育，應為次生富集的鎢錳礦，根據光薄片、電子探針鑒定結果，礦石中的主要金屬礦物為含鎢硬錳礦、褐鐵礦、軟錳礦，脈石礦物主要為石英、云母、少量的磷灰石、方解石和黏土礦物。

礦區(qū)礦石主要可分為2種。一種為含鎢硬錳礦石，黑色，弱磁性，通過電子探針分析，可以確定硬錳礦中的鎢呈離子吸附狀態(tài)存在。含鎢硬錳礦主要呈網脈狀、不規(guī)則狀分布于脈石礦物粒間，粒度一般為0.05～3 mm，硬錳礦中均含有WO3，含量為3.2%～4.2%[5]。另一種為鋇硬錳礦石，根據該礦中硬錳礦的電子探針分析結果可知，鋇硬錳礦主要呈網脈狀、不規(guī)則狀、結核狀、葡萄狀分布于脈石礦物粒間，由于礦物形成后發(fā)生脫水，光學顯微鏡下經常見到因失去結構水而產生的收縮裂紋，鋇硬錳礦粒度主要為0.1～2 mm。

硬錳礦中的稀土元素呈離子吸附狀態(tài)存在，硬錳礦中均含有W，w(WO3)為2.96%～5.03%，平均為3.31%，稀土元素Eu2O3含量相對穩(wěn)定，一般為0.33%～0.624%，平均為0.48%。礦石掃描分析結果顯示，W以及稀土元素Eu均富集于硬錳礦中，且均勻分布，未發(fā)現鎢和稀土元素的獨立礦物。

5 找礦遠景

馬頂山鎢錳礦位于華北陸塊南緣活動帶，成礦地質條件十分優(yōu)越，礦體的出露位置與物化探異常十分套合，1∶1萬高磁異常反演推測礦區(qū)深部可能存在隱伏花崗巖體。目前發(fā)現的鎢錳礦石特征表明，賦礦巖石節(jié)理和裂隙極為發(fā)育，鎢錳礦(脈)主要產于節(jié)理裂隙中，推測巖石中鎢錳礦的成礦物質可能來源于下伏巖體，鎢錳礦床的形成與下伏花崗巖體關系十分密切[7-8]，深部可能存在一定規(guī)模的礦體。建議在已有地質成果的基礎上，對礦體延伸方向進行深部工程驗證，該礦床有望達到中—大型規(guī)模。礦區(qū)找礦方向為：①礦體主要受NE—SW向斷裂F1控制，斷裂傾向NE，受該斷裂影響，形成的大小不等、密集程度不同的節(jié)理帶，也為主要的賦礦空間和找礦標志，礦區(qū)開展后續(xù)工作時應著重仔細觀察巖石的新鮮節(jié)理(裂隙面)；②礦區(qū)內現有2處化探異常59-丙2、61-丁，其中在59-丙2異常內已經找到鎢錳礦體，根據在59-丙2異常內取得的找礦成果,預測在59-丙2異常16 km2范圍內可能還存在鎢錳礦(化)體，建議礦區(qū)下一步勘查工作應兼顧61-丁異常；③根據礦區(qū)磁異常反演推測深部可能存在隱伏花崗巖體，并且極有可能在巖體外接觸帶上存在原生鎢錳礦體，建議在礦體延伸方向進行深部工程驗證。