對小秦嶺小河巖體南緣董家埝銀礦地質(zhì)特征及成因的初步認(rèn)識

馬曉熙, 衛(wèi)建征, 周 勉, 趙 征, 李 勛

(1.河南省地礦局 第二地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院,河南 鄭州 450001; 2.浙江省測繪大隊,浙江 杭州 310030; 3.河南省地礦局 第四地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院,河南 鄭州 450000; 4.河南省地礦局 第四地質(zhì)勘查院,河南 鄭州 450000)

豫西小秦嶺地區(qū)是中國金銀等貴金屬礦產(chǎn)集中區(qū)之一,目前在小秦嶺小河巖體的北緣已探明了楊寨峪、槍馬、蒼珠等金礦,而在小河巖體南緣由于受多種條件因素的制約,地質(zhì)找礦工作沒有取得較大突破。近年來河南省地礦局第二地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院對小河巖體南緣地區(qū)以往地質(zhì)資料進行綜合分析,結(jié)合野外踏勘情況,發(fā)現(xiàn)小河巖體與地層接觸的構(gòu)造薄弱部位具有較好的找礦潛力,是尋找金銀多金屬礦產(chǎn)的理想靶區(qū)。2015年開展預(yù)查工作,通過地、物、化等工作手段,新發(fā)現(xiàn)董家埝銀礦具有較好的找礦前景,通過剖析該礦點,對在該區(qū)進一步的找礦工作具有指導(dǎo)意義。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

董家埝銀礦區(qū)位于靈寶市西南朱陽鎮(zhèn)西約10 km處,以董家埝為中心,西起黃家凹村,東至張吉口,北起堂上村,南至趙家莊。大地構(gòu)造位置位于華北克拉通南緣與東秦嶺造山帶北緣結(jié)合部位,小秦嶺金、銀、銅、鉛、鋅等多金屬成礦帶東段,小河韌性剪切斷裂南側(cè)。區(qū)內(nèi)地層具有基底和蓋層二元結(jié)構(gòu)?；子商沤缣A群構(gòu)成,蓋層由下向上為中元古界熊耳群、高山河群、官道口群、新元古界震旦系、早古生界寒武系、新生界古近系和第四系(圖1)。小秦嶺地區(qū)經(jīng)歷了多期變形變質(zhì)作用,地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜,斷裂和褶皺發(fā)育,總體可歸結(jié)為“一核、二界、三拆離”,即變質(zhì)雜巖核體、南北邊界斷裂、界面拆離(滑脫)構(gòu)造[1]。自北向南發(fā)育一系列規(guī)模巨大的近東西向斷裂構(gòu)造,北東、北西向次之,主要有太要韌性剪切斷裂、小河韌性剪切斷裂、馬超營斷裂、鐵爐子—黑溝—欒川斷裂帶等[2]。這些區(qū)域性斷裂控制了區(qū)內(nèi)金銀多金屬礦床的空間分布。

區(qū)內(nèi)巖漿活動頻繁,規(guī)模較大的有中生代華山、老牛山、文峪花、娘娘山花崗巖體,古元古代桂家峪花崗巖體及中元古代的小河花崗巖體。

小河花崗巖體分布于小河區(qū)域韌性剪切帶南側(cè),呈東西向帶狀展布,出露長度約25 km,寬約3～6 km。東、西部與太華群呈侵入接觸,西南部中元古界高山河組石英砂巖覆蓋其上?？蓜澐譃橹行南嗪瓦吘壪?邊緣相主要為細(xì)粒黑云二長花崗巖,分布面積小,具塊狀構(gòu)造、片麻狀構(gòu)造,含較多捕虜體;中心相以中—細(xì)粒黑云二長花崗巖為主,分布面積廣,為小河巖體主體,具有斑狀結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造。董家埝礦區(qū)位于小河花崗巖體東南邊部。

圖2 董家埝礦區(qū)地層與構(gòu)造簡圖Fig.2 Stratigraphic and structural sketch of Dongjianian mining area1.第四系;2.寒武系碳酸鹽巖;3.龍家園組;4.高山河組;5.太古界太華群;6.小河二長花崗巖;7.石英脈;8.閃長巖脈;9.地層界線;10.河流;11.斷層編號及產(chǎn)狀。

圖1 小秦嶺地區(qū)區(qū)域地質(zhì)及礦床分布簡圖(引自譚滿堂,2013;郭保健,2006)修改Fig.1 Regional geology and deposits distribution in Xiaoqinling Area1.第四系沉積物;2.寒武系碳酸巖;3.下元古界變質(zhì)巖;4.中元古官道口群;5.熊耳群火山巖;6.太華群片麻巖類;7.中生代花崗巖;8.中元古代花崗巖;9.斷裂;10.韌性剪切斷裂;11.拆離斷層;12.銀礦;13.金礦;1 4.鉬礦;15.工作區(qū)。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層與構(gòu)造

礦區(qū)地層屬華北地層區(qū)豫西—豫東南分區(qū)—盧氏—明港小區(qū),具有明顯的基底和蓋層二元結(jié)構(gòu)。區(qū)內(nèi)出露的基底地層為太古界太華群,蓋層為中元古界長城紀(jì)高山河群、薊縣紀(jì)官道口群龍家園組、早古生界寒武系朱砂洞組、饅頭組及分布于河谷、沖溝及局部山坡的第四系堆積物。

礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造較為簡單,以斷裂為主,褶皺不發(fā)育。主要斷裂有北東東向(F1、F2)、近南北向(F3)、北西向(F4)等,且多呈陡傾斜狀。其中F1斷裂構(gòu)造為較大規(guī)模的含礦斷裂,傾向160°～170°,傾角60°～78°,延伸約6 km,出露寬度2～70 m,董寨以西段斷裂帶較窄,帶寬2～10 m,自董寨向北東斷裂帶漸寬,最寬可達70 m,下盤小河巖體,上盤為太華群深變質(zhì)片麻巖及管道口群石英砂巖。帶內(nèi)巖性為多為硅化碎裂巖,少量構(gòu)造角礫巖,破碎帶頂板見50～80 cm厚的斷層泥,斷層泥由泥質(zhì)和少量石英角礫組成,帶內(nèi)蝕變強烈,發(fā)育硅化、絹云母化、綠泥石化及少量褐鐵礦化,局部可見翠綠色鉻云母化。

F1構(gòu)造特征、帶內(nèi)巖性顯示其演化可以分為成礦前的壓扭性構(gòu)造運動和成礦期的張性構(gòu)造運動兩個大的階段,鉆孔ZK0001、ZK1301中斷層泥、碎裂巖的出現(xiàn)及部分圍巖定向拉伸現(xiàn)象,證明成礦前經(jīng)歷壓扭性構(gòu)造運動,后期的伸展擴張運動形成繼承接觸帶的斷裂構(gòu)造,上盤管道口群地層沿斷面下降,下盤小河巖體相對上升,形成高角度正斷層,該斷裂破碎帶提供了較好的容礦空間及通道,脈狀或細(xì)脈狀銀礦(化)體的形成與后期的張性構(gòu)造密切相關(guān)(圖2)。

2.2 巖漿巖

巖漿巖分布于礦區(qū)北部,F1斷裂帶北側(cè),為小河花崗巖體,巖性主要為中—細(xì)粒黑云二長花崗巖。東、西部與太華群呈侵入接觸,西南部高山河組石英砂巖不整合覆蓋其上。小河花崗巖侵入晚太古代中深變質(zhì)巖系,并穿切早元古代花崗偉晶巖(1957 Ma U-Pb 法)[3];有資料表明小河巖體頂面為剝蝕面,面上堆積有底礫巖,巖性為花崗質(zhì)碎屑巖、砂礫巖,礫巖向上逐漸過渡為厚度很大的細(xì)粒石英砂巖,據(jù)此證實高山河群不整合覆蓋在小河巖體之上[4];高山河群的蠕形動物化石的產(chǎn)出時代在14億年以前[5];再結(jié)合前人在小河巖體中獲得鋯石U-Pb法同位素年齡值為999～1 463 Ma[6]。據(jù)此推斷,小河巖體同位素年齡采用1 463 Ma較為合適,歸屬中元古代早期,相當(dāng)于熊耳期。

2.3 圍巖蝕變

區(qū)內(nèi)蝕變多見于F1斷裂帶內(nèi)及其附近,通過對探槽標(biāo)本及鉆孔內(nèi)巖性的研究,礦化蝕變有如下特征:

(1) 礦化蝕變具有明顯的分帶性,從外到內(nèi)劃分三個蝕變帶:①綠泥石—絹云母化帶;②石英—碳酸鹽—絹云母—銀鉛鋅礦化帶;③硅化—銀鉛鋅礦化帶(礦化最強部位)。

(2) 硅化在區(qū)內(nèi)廣泛發(fā)育,分為全巖硅化和脈狀硅化兩種類型,后者對前者有切割現(xiàn)象,從多期次的硅化蝕變現(xiàn)象中可以看到,脈狀硅化與銀礦化關(guān)系更為密切;絹云母化在區(qū)內(nèi)發(fā)育較強,呈細(xì)粒鱗片狀;碳酸鹽化在礦區(qū)地表發(fā)育,以鐵白云石為主,多呈細(xì)脈狀充填于礦體的裂隙中。

(3) 方鉛礦化和閃鋅礦化為本區(qū)與銀礦化密切相關(guān)的礦化類型,通過化驗結(jié)果顯示:銀礦化強度和方鉛礦化、閃鋅礦化強度大致呈正比關(guān)系。

2.4 地球化學(xué)特征

礦區(qū)土壤地球化學(xué)測量分析結(jié)果顯示,區(qū)內(nèi)銀、砷、銻、鉛、鎢、鉍的平均含量不僅高于克拉克值,還高于區(qū)域背景值,呈高背景特征。其中Ag、Au、W呈強富集、極強分異特征,且相關(guān)元素扣合較好,圈定了有找礦價值的化探綜合異常兩處,現(xiàn)以張吉口北的1-甲3 Ag、Au、Sb、Zn、Pb、As、Co、Cu、Mo、Bi綜合異常為例,介紹如下。

圈定的張吉口北的1-甲3 Ag、Au、Sb、Zn、Pb、As、Co、Cu、Mo、Bi綜合異常,大致呈橢圓狀近東西向展布,長約1 000 m,寬約350 m,面積約0.3 km2,其中Ag為主要異常元素,Sb、Pb、Au、Zn為主要伴生元素,最高異常值分別為:Ag>20×10-6、Sb 54.5×10-6、Pb 842×10-6、Au 22.3×10-9、Zn 2 349.5×10-6,均具有清晰的三級濃度分帶,和較強的濃集中心,其異常面積大、強度高。異常的組成元素主要為前緣、中部元素,異常強度高、濃集中心明顯、套合關(guān)系好,且展布范圍與F1構(gòu)造蝕變帶的北東段分布位置相吻合[7]。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

礦(化)體產(chǎn)出于F1構(gòu)造破碎帶,位于圈定出的張吉口北的1-甲3 Ag、Au、Sb、Zn、Pb、As、Co、Cu、Mo、Bi綜合異常內(nèi),礦化以銀為主,伴生少量鉛鋅礦化。礦脈K1與F1構(gòu)造帶走向及傾向基本一致,為陡傾斜銀礦體。在K1礦脈中發(fā)現(xiàn)邊界品位以上的礦體1個。

Ⅰ號礦體:礦體賦存于K1礦脈中,西起紅疙瘩山北東側(cè),向西延伸約100 m,礦體形態(tài)比較簡單,呈陡傾斜較規(guī)則脈狀產(chǎn)出,具分枝復(fù)合現(xiàn)象,其傾向155°～165°,傾角64°～77°,地表出露長度約15 m,礦體賦存頂板標(biāo)高970 m左右,沿傾向控制最大斜深約300 m。地表由探槽控制,中深部由鉆孔控制。主要礦化為銀礦化,伴生少量鉛鋅礦化,銀礦化不均勻,局部富集,銀品位最高3 000.0×10-6(ZK0001),Pb品位最高2.93%(ZK0001)。由于K1礦脈產(chǎn)狀與山坡產(chǎn)狀較一致,順坡出露的礦體清晰但風(fēng)化剝蝕嚴(yán)重,銀元素貧化流失現(xiàn)象明顯。

3.2 礦石類型及礦物組合

礦石類型依氧化程度可分為氧化、混合和原生礦石3種。前兩種礦石主要位于地表附近的氧化次生富集帶內(nèi),區(qū)內(nèi)礦石主要以原生礦石產(chǎn)出。

礦石中金屬礦物主要有方鉛礦、閃鋅礦和銀礦物,其次為黃鐵礦等,次生金屬礦物有褐鐵礦等,非金屬礦物有:石英、斜長石、鉀長石、絹云母、綠泥石等。

礦石中有用組分為銀、鉛、鋅。銀礦物以單質(zhì)銀及銀的化合物和絡(luò)合物形式存在?；灲Y(jié)果顯示:銀礦化強度和方鉛礦化、閃鋅礦化強度大致呈正比關(guān)系,鉛鋅的含量越高,銀品位越高,方鉛礦和鉛鋅礦可能為銀的主要載體礦物;銀礦石中鉛的金屬量通常高于鋅的金屬量,Pb/Zn比值均值1.91;銀礦石Ag/Au比值很高,最高達26 000/1,平均3 500/1,通常不出現(xiàn)Au的富集。樣品化驗分析結(jié)果及對比情況見表1。

表1 銀礦石樣品化驗分析結(jié)果及對比表Table 1 Analysis results and comparison table of silver ore samples

注：Ag、Au的單位為10-6;Pb、Zn的單位為10-2。

3.3 礦石化學(xué)成分

根據(jù)區(qū)內(nèi)礦石化學(xué)全分析及組合分析結(jié)果,構(gòu)成礦石的基本成分為SiO2、Al2O3、Fe2O3、FeO、CaO、MgO、MnO、TiO2、K2O、NaO、P2O5,成礦元素以Ag為主,伴生有用組分為Pb、Zn等。

3.4 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

礦石中常見的結(jié)構(gòu)有自形—半自形晶粒狀結(jié)構(gòu),它形粒狀結(jié)構(gòu),斑狀結(jié)構(gòu),共生邊結(jié)構(gòu),碎裂結(jié)構(gòu)等,常見的構(gòu)造有脈狀—網(wǎng)脈狀構(gòu)造、細(xì)脈浸染狀構(gòu)造等,地表可見樹枝狀構(gòu)造。

4 礦床類型及成因

4.1 礦床類型

綜合董家埝銀礦床的地質(zhì)特征及區(qū)域地質(zhì)背景研究認(rèn)為,本礦床主要有以下幾個特點:①K1礦脈產(chǎn)于斷裂構(gòu)造帶(F1)內(nèi),斷裂具有多期活動性,早期為壓性斷裂,成礦不明顯,中期張性構(gòu)造形成正斷層,礦化蝕變帶的產(chǎn)狀、形態(tài)和規(guī)模明顯受近東西向的斷裂控制,與區(qū)域上伸展構(gòu)造有關(guān);②礦化蝕變以鉛鋅礦化、硅化、絹云母化為主,綠泥石化、綠簾石化次之;③礦體以脈狀、似層狀產(chǎn)出,多為細(xì)脈狀構(gòu)造;④Ag、Pb、Zn多金屬共生,Ag/Au比值很高,不出現(xiàn)Au的富集;⑤硫化物以方鉛礦和閃鋅礦為主,Pb/Zn比值均值1.91;⑥礦脈賦存于古老的太古代太華群深變質(zhì)巖或中元古代管道口群地層及其附近。這與熱液脈狀銀—鉛—鋅礦床[8]具有十分相似的特征,因此,將其成礦類型歸為受構(gòu)造控制的熱液充填型脈狀銀礦床。

4.2 礦床成因淺析

在華北克拉通南緣,小秦嶺東段,馬超營斷裂帶以北,分布有沙溝、蒿坪溝、鐵爐坪等銀礦床。沙溝銀鉛鋅礦床為薄脈型陡傾斜多金屬硫化物礦床,銀鉛礦脈賦存于構(gòu)造蝕變帶中,礦體產(chǎn)狀嚴(yán)格受構(gòu)造蝕變帶控制。礦區(qū)內(nèi)含礦構(gòu)造破碎帶分布于太華群變質(zhì)巖中。沙溝礦區(qū)蝕變巖中的絹云母和鉻云母40Ar/39Ar坪年齡為145.0±1.1 Ma和147.0±1.5 Ma,相應(yīng)的等時線年齡為145.2±2.5 Ma 和147.6±2.3 Ma,表明沙溝銀鉛鋅礦的成礦時代為侏羅紀(jì)與白堊紀(jì)的轉(zhuǎn)折時期[9]。

鐵爐坪礦床容礦構(gòu)造分為成礦前的韌性剪切運動和成礦期的脆性構(gòu)造運動兩個大的階段,其銀礦脈屬于構(gòu)造擴容斷裂系統(tǒng)控礦,礦區(qū)的絹云母40Ar/39Ar 年齡測定,獲得其年齡為134.6±1.2 Ma,相應(yīng)的等時線年齡為135.3±2.4 Ma。鐵爐坪礦床屬于典型的淺成熱液型脈狀銀多金屬礦床[10]。

蒿坪溝黑云母花崗斑巖定年結(jié)果顯示蒿坪溝銀多金屬礦床的形成年齡為 130.5±1.1 Ma[11]。礦區(qū)內(nèi)張扭性斷裂為礦體的富集提供了有利的空間,該區(qū)礦體的分布、產(chǎn)狀與該斷裂方向一致,礦體產(chǎn)出形態(tài)為脈狀或網(wǎng)脈狀,太古代太華群地層為該區(qū)金銀鉛礦產(chǎn)的礦源層[12]。

上述可知,沙溝、蒿坪溝、鐵爐坪銀—鉛—鋅礦床的形成均與中生代燕山期巖漿活動密切相關(guān),成礦作用形成于晚中生代,礦體的產(chǎn)狀、分布嚴(yán)格受斷裂帶控制,成礦物質(zhì)來源與太華群地層密切相關(guān),礦床類型屬于熱液脈狀銀—鉛—鋅礦床。

董家埝銀礦床與沙溝、蒿坪溝、鐵爐坪等銀多金屬礦床具有較高的相似度,如:成礦地質(zhì)背景均位于小秦嶺東段地區(qū)大規(guī)模的斷裂帶附近,礦體大多產(chǎn)出于太古代太華群或者中元古代熊耳群、管道口群地層;控礦因素均為斷裂構(gòu)造控礦,且成礦期構(gòu)造多為張性或張扭性構(gòu)造;礦體產(chǎn)出形態(tài)均為細(xì)脈狀或脈狀。

依此可以類比推斷:董家埝銀礦床的成礦模式為在區(qū)域伸展擴張背景下,燕山期中酸性巖漿巖的侵入,在構(gòu)造薄弱處及附近形成淺成相花崗巖類小巖體,為地層中成礦物質(zhì)的富集提供熱源并可能攜帶重金屬富含揮發(fā)分的巖漿熱液,則沿伸展構(gòu)造系統(tǒng)向上運移,并在淺部和下滲的大氣降水系統(tǒng)相遇、混合,使熱液體系的物理化學(xué)條件產(chǎn)生重大變化,形成成礦熱液[13];F1斷裂破碎帶為斷裂帶繼承接觸帶,具有較好的容礦空間,含礦熱液沿該張性斷裂構(gòu)造運移并沉淀形成脈狀銀等多金屬礦體。其成礦年代屬于中生代,形成機制與深部中生代隱伏巖體有關(guān),成礦模型見圖3。

5 找礦標(biāo)志

(1) 構(gòu)造破碎帶:銀礦床賦存于斷裂破碎帶內(nèi),斷裂構(gòu)造是控礦容礦的場所,特別是多期活動的構(gòu)造,更容易成為成礦的最有利部位。因此,構(gòu)造是找礦的主要標(biāo)志之一。

(2) 礦化蝕變:出現(xiàn)與礦化密切相關(guān)的煙灰色硅化、絹云母化、受風(fēng)化淋濾后的鉛鋅礦化(礦石中多有黑色樹枝片狀或顆粒狀物質(zhì)),多指示著礦(化)體的存在。

(3) 地球化學(xué)標(biāo)志:區(qū)內(nèi)主要化探異常展布范圍與F1構(gòu)造蝕變帶分布位置大致吻合,異常元素套合關(guān)系較好,以銀為主,鉛、鋅為主要伴生元素,其異常面積大、強度高,因此化探異常可作為找礦的間接標(biāo)志。

(4) 民采坑:在礦區(qū)地表的含礦蝕變破碎帶上鉛鋅礦化或褐鐵礦化明顯,民采坑是礦(化)體存在的直接標(biāo)志。

圖3 中生代巖漿活動與董家埝熱液脈狀A(yù)g-Pb-Zn礦床成礦模型簡圖Fig.3 Mesozoic magmatic activity and metallogenic model of Dongjianian hydrothermal vein Ag-Pb-Zn deposit1.下地殼;2.中生代隱伏巖體;3.二長花崗巖;4.太古界太華群；5.高山河組；6.龍家園組;7.F1斷裂構(gòu)造帶;8.上下盤運動方向;9.不整合接觸;10.巖漿熱液活動;11.銀礦體。

6 結(jié)論

(1) 董家埝礦區(qū)銀礦體呈陡傾斜較規(guī)則脈狀產(chǎn)出,具分枝復(fù)合現(xiàn)象,其傾向155°～165°,傾角64°～77°。根據(jù)目前鉆孔資料,向深部有較大的找礦潛力。

(2) 董家埝礦區(qū)銀礦床類型為受構(gòu)造控制的熱液充填型脈狀銀礦床,銀礦體主要賦存在地層(太古代太華群或官道口群)與巖體(小河花崗巖)接觸界面形成的后期破碎帶及其附近。

(3) 根據(jù)本區(qū)銀礦床與下峪銀礦田諸多相似特征,推測本區(qū)銀礦體的成因與深部中生代巖漿活動密切相關(guān),與小河巖體沒有直接的成因聯(lián)系,成礦作用形成于晚中生代。

(4) Ag、Pb、Zn多金屬共生,Ag/Au比值很高,不出現(xiàn)Au的富集,硫化物以方鉛礦和閃鋅礦為主,Pb/Zn比值>1,為董家埝銀礦體一個重要特征。