河南銀洞溝銀多金屬礦地質(zhì)特征及成因機理探討

張玉明張保平

（1.河南省地質(zhì)調(diào)查院，河南鄭州 450001；2.河南省金屬礦產(chǎn)成礦地質(zhì)過程與資源利用重點實驗室，河南鄭州 450001；3.河南省地質(zhì)科學研究所，河南鄭州 450001）

0 引言

銀洞溝銀多金屬礦床位于河南省豫南內(nèi)鄉(xiāng)縣境內(nèi)，南距縣城約80 km，行政隸屬內(nèi)鄉(xiāng)縣夏館鎮(zhèn)。研究區(qū)地理坐標為東經(jīng)111°50′30″～111°52′00″，北緯33°27′10″～33°29′20″。礦區(qū)區(qū)域構(gòu)造處于秦嶺造山帶東段，區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造復雜多樣，巖漿活動期次頻繁，成礦地質(zhì)條件較好（王志光等，2001）。1960—1990 年，河南省地礦局區(qū)調(diào)隊在該區(qū)周邊分別完成了1 ∶5 萬、1 ∶20 萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查；2000 年，河南省地質(zhì)調(diào)查院開展1 ∶25 萬內(nèi)鄉(xiāng)幅區(qū)調(diào)修測；2016年，完成河南1 ∶5 萬石門、內(nèi)鄉(xiāng)、鎮(zhèn)平、安皋幅區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查，對調(diào)查區(qū)內(nèi)地層巖性、巖漿期次活動、變質(zhì)變形構(gòu)造特征、成巖成礦作用進行了詳細的研究及劃分，通過物化探工作，分別圈出包括研究區(qū)在內(nèi)的23 處磁法異常和16 處1 ∶1 土壤化探綜合異常。2003 年，完成的“河南省內(nèi)鄉(xiāng)-南召地區(qū)銀鉛鋅評價報告”，在銀洞溝一帶圈定8 處銀多金屬礦體，經(jīng)估算，其主礦體獲得（332）+（333）+（334）？資源量分別：Ag 373.64 t，Au 4.26 t 和Pb 1.68t，Zn 1.51 t。達到了大型銀多金屬礦床的規(guī)模。近年來，作者在前人工作的基礎(chǔ)上，采用新近完成的區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查的成果，對該地區(qū)礦床特征進行了豐富與完善，總結(jié)了該礦床的找礦標志，并對礦床成因進行了研究。這些成果，對于以后在內(nèi)鄉(xiāng)-南召地區(qū)尋找同類礦床，具有一定的借鑒意義。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

銀洞溝銀多金屬礦床位于東秦嶺北坡二郎坪地體之內(nèi)（湯清龍等，2001）（圖1），地體內(nèi)巖層主要形成于晚元古代-早古生代（1000～450 Ma）（燕長海，2004），為一套弧后盆地建造環(huán)境的變質(zhì)火山-沉積巖（宋峰，2002）。該地體以朱陽關(guān)-夏館斷裂帶為南邊界，以瓦穴子-喬端斷裂帶為北邊界，呈條帶狀沿北西西—南東東向狹長展布。出露主要地層為早古生代變質(zhì)地層：二進溝組、大廟組、火神廟組、小寨組和抱樹坪組，和不同時代、不同類型的花崗巖類侵入體組成。其中二進溝組、大廟組、火神廟組3個組為盆地中心發(fā)育的火山巖系；小寨組和抱樹坪組則為沉積巖系，緊鄰朱夏斷裂和瓦穴子斷裂出露?；鹕駨R組及小寨組為地體內(nèi)銀金鉛礦田的主要賦礦巖層。

圖1 銀洞溝銀多金屬礦區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造圖

地體內(nèi)各類巖漿期次繁多、種類較多，活動強度大。主要出露燕山晚期黃花?；◢弾r體（γ53-2）、海西晚期的茶庵花崗巖體（γ42）、牧虎頂雜巖體（γ42）及加里東晚期的黃荻慢巖體（γ33）。除了這些出露的巖體外，地表下還分布有隱伏的巖體，侵入?yún)^(qū)域性斷裂的交叉部位，對地體內(nèi)礦床的形成、分布和特征起到主要的決定作用。

地體內(nèi)構(gòu)造主要為脆性斷層，以NWW 向延伸為主的斷裂最為發(fā)育（伏雄等，2011）。作為地體邊界構(gòu)造的南側(cè)朱夏斷裂和北側(cè)的瓦喬斷裂，這兩條邊界斷裂均為深達上地幔的韌性剪切帶，其控制了二郎坪地體的分布（陳衍景，2006）。自燕山晚期末以來（羅銘玖等，2000），這兩條斷裂持續(xù)活動，造成區(qū)內(nèi)NWW 向、SN 向、SEE 向次級斷裂呈網(wǎng)格狀分布且十分發(fā)育。這些次級斷裂構(gòu)造可以使成礦物質(zhì)遷移，并提供通道和聚集場所，既可以導礦，也可以儲礦（王昊等，2013），因此地體內(nèi)呈網(wǎng)格狀分布次級斷裂為礦體的發(fā)育、形成提供了含礦熱液的通道和沉淀富聚的容礦構(gòu)造。

圖2 銀洞溝銀多金屬礦區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)圖

2 礦床地質(zhì)特征

研究區(qū)內(nèi)圈出8 處銀多金屬礦體（圖2），其中1號主礦體獲（332）+（333）+（334）？ 估算資源量Ag 373.64 t，Au 4.26 t，伴生Pb 1.68 t，Zn1.51t，規(guī)模為大型銀多金屬礦床。筆者對區(qū)內(nèi)礦體的礦化特征，尤其是1 號主礦體的礦化規(guī)律進行了詳細的研究，發(fā)現(xiàn)了沿傾向由淺至深，礦體的厚度總體增大，品位則明顯變富。

2.1 礦體特征

2.1.1 礦體空間特征

1 號礦體：位于礦區(qū)銀洞溝西側(cè)，地表控制延展長約2.3 km。礦體主體形態(tài)為單脈，發(fā)育分枝和復合。沿傾向深部形態(tài)主要呈似板狀、透鏡狀。礦體沿走向和傾向上，具有明顯的增大、縮小的變化。礦體產(chǎn)狀：270°～290°∠16°～40°，其傾角向深部逐漸增大。礦體主體厚度在0.6～0.9 m，平均0.65 m。變化系數(shù)為43%，厚度較為穩(wěn)定。礦體品位：Ag 20.00×10-6～4729.43×10-6，平均465.55×10-6；Au 0.21×10-6～159.80×10-6，平均5.31×10-6；Pb 平均2.09%；Zn 平均1.88%。礦化主要分布于二郎坪群小寨組巖段中含炭質(zhì)細碎屑變質(zhì)巖和海西期侵入的淺變質(zhì)的黑云母花崗巖中。目前礦體控制絕對標高最大為1154 m，最低為612 m。礦區(qū)2～8 號礦體特征見表1。

2.1.2 礦體厚度及物質(zhì)組分變化特征

由表1 可以看出，地表上各個礦體的厚度及組分分布不均，對各勘探線的礦體中的成礦元素Ag、Au、Pb、Zn 的品位及厚度變化特征進行作圖（圖3）。從圖上曲線分布特征來看，礦體中的Ag、Au、Pb、Zn 元素的品位變化呈現(xiàn)較好的趨勢一致性，特別是Ag-Au、Pb-Zn 相關(guān)元素的含量一致性更好。自北向南，礦體的厚度變化與Ag、Au、Pb、Zn 元素品位變化具有一定的相關(guān)性。呈現(xiàn)為中段增厚（增加），兩端趨薄（減少）的變化特征，但變化范圍不大。說明成礦過程中，含礦熱液中的金屬元素更容易在寬闊地方沉淀富集。

表1 銀洞溝銀多金屬礦2～8 號礦體特征

圖3 銀洞溝銀多金屬礦各礦體地表厚度與品位變化趨勢

2.1.3 傾向上變化特征

為進一步分析在礦體傾向上的厚度和品位的變化特征，針對工程控制程度較高的1 號礦體，筆者進行作圖分析（圖4）。從圖形分析來看：由地表到深部沿礦體的傾向上，礦體厚度逐漸增厚。Ag、Au、Pb、Zn 地表及淺部品位較低，Ag、Au 在860 m 標高一帶品位最高。隨著深度增加Ag、Au 品位則呈相對降低趨勢，Pb、Zn 含量逐步增加；說明礦體中Ag和Au、Pb 和Zn 分別呈正相關(guān)。淺部Ag、Au 富集，深部Pb、Zn 逐漸富集的趨勢。

2.2 銀多金屬礦石特征

2.2.1 礦石分類

按照野外觀察到的礦石的物理特性，結(jié)合鏡下光片中結(jié)構(gòu)構(gòu)造和蝕變特征，銀多金屬礦石類型主要表現(xiàn)為兩類。

（1） 石英脈型礦石。礦石呈灰白棱角—堅硬狀，裂隙發(fā)育，銀多金屬硫化物呈粒狀不規(guī)則狀分布。礦石風化后，呈局部黃褐色，形成空洞狀、蜂窩狀。依據(jù)金屬硫化物在礦石中的分布特征，進一步將礦石分為：浸染狀、塊狀和角礫狀類型的礦石。

（2） 蝕變巖型礦石：分布于變質(zhì)巖、淺變質(zhì)花崗巖體的破裂帶中，呈星點狀、網(wǎng)脈狀、浸染狀的銀金硫化物，與膠結(jié)物結(jié)合后，分布于破碎蝕變角礫巖中。

2.2.2 礦石質(zhì)量

根據(jù)巖礦鑒定結(jié)果：銀金礦、輝銀礦、閃鋅礦、方鉛礦等為主要的礦石礦物，石英、長石等為主要的脈石礦物。

礦物的共生組合主要有兩種：一種為黃鐵礦、金、銀金礦、黃銅礦組合為特征、另一種以黃鐵礦、金、銀金礦、輝銀礦、方鉛礦、閃鋅礦、磁黃鐵礦為特征。

2.3 銀多金屬礦體圍巖與蝕變

2.3.1 圍巖

圍巖與含礦巖層之間呈漸變，兩者沒有明顯的界線。含礦圍巖主要為黑云母石英片巖、絹云母石英片巖等二郎坪群小寨組的巖段，以及火神廟組（變）細碧巖類，也見有黑云母花崗巖等。分布其間的含多金屬硫化物的石英脈是構(gòu)成礦體的主體，多呈單脈產(chǎn)出于圍巖地層中。

2.3.2 圍巖蝕變

圍巖蝕變主要出露于圍巖構(gòu)造破碎帶中，蝕變強度由蝕變帶中心向兩側(cè)相繼變?nèi)?。蝕變帶的寬度5～10 m 不等，主要受圍巖破碎帶的寬度和巖性的影響。當二郎坪群變質(zhì)巖系為礦體圍巖時，蝕變帶寬度較寬。圍巖為變質(zhì)花崗巖系時，蝕變寬度較窄。蝕變帶中硅化、黃鐵礦化呈近礦圍巖蝕變，絹云母化、綠泥石化、碳酸鹽化等次之。大多情況是幾種蝕變疊加在一起，構(gòu)成礦化圍巖的蝕變特征。

圖4 銀洞溝銀多金屬礦1 號礦體深部厚度與品位變化趨勢

3 成礦機理分析

3.1 地層含礦元素特征

豫南銀洞溝銀多金屬礦床分布于二郎坪地體中，含礦地層為二郎坪群的小寨組和火神廟組變質(zhì)巖。依據(jù)二郎坪地體主要巖石的地球化學微量元素含量（表2），小寨組中Au、Ag 等成礦元素平均含量分別達到4.62×10-6和0.11×10-6，明顯高于火神廟組和大廟組中Au、Ag 等成礦元素平均含量，而且其變化系數(shù)也高，表明地層中成礦組分在熱水沉積的化學分異作用參與下，得到了初步富集（張靜等，2007）。且這些巖層中成礦元素的Au、Ag 等平均含量相較普遍高于克拉克值，顯示圍巖地層中的Au、Ag 等成礦元素具有超強的地球化學富集性，是礦區(qū)銀、金成礦主要的物質(zhì)基礎(chǔ)。

3.2 礦床物質(zhì)來源

3.2.1 礦床流體氣相成分

中國科學院地質(zhì)與地球物理所對采自礦體在不同標高中段的流體包裹體進行測試，獲得的包裹體氣相、液相含量的分析測試結(jié)果表明。氣相成分中H2O 含量為75.4～86.0 mol%，CO2含量為12.8～22.2 mol%，C2H6含量在0.2～0.6 mol%，CH4含量小于0.5 mol%。其氣相成分的差異都不明顯。

在各類金礦系統(tǒng)的（CO2+C2H6）值中，造山型金礦流體系統(tǒng)的值最高，達到5～30 mol%（張靜等，2007）。在銀洞溝礦體采集的樣品，其中的流體包裹體中，而CO2含量就達12.83～22.17 mol%，C2H6含量在0.2～0.6 mol%。其CO2十C2H6的值在13.03～22.77 mol%。這說明銀洞溝礦床屬于造山型礦床成礦流體系統(tǒng)。

3.2.2 成礦流體同位素特征

在熱液礦床成礦過程中，作為主要成礦流體的水，其來源可以反映出成礦物質(zhì)的主要來源（魏菊英和王關(guān)玉，1988）。在銀洞溝銀多金屬礦的δDδ18O 坐標圖上，成礦鹵水投影點分布在變質(zhì)水區(qū)，且緊臨下方巖漿水區(qū)。結(jié)合銀洞溝1 號礦體中采得的礦石中的石英包裹體，通過國土資源部礦產(chǎn)資源研究所測定的氫、氧同位素組成特征見表3。

可以看出：礦體中的δ18OSMOW分布在11.5‰～15.5‰，δDSMOW為-95‰～-46‰，與礦區(qū)域變質(zhì)巖絹云石英片巖中的范圍（δ18為+12‰～+8‰，δDSMOW為-30‰～-110‰）（張靜等，2007）最為接近，且變化范圍不大。這表明，銀洞溝礦床成礦熱液中的水以變質(zhì)水為主，主要來源于賦礦地層二郎坪群小寨組中的絹云石英片巖、變粒石英片巖。說明在成礦過程中，圍巖中的成礦元素與成礦熱液進行了充分的物質(zhì)交換，因此可以認為，富含成礦元素的流體主要來自于圍巖中的分布絹云石英片巖的小寨組地層。

表2 西峽-內(nèi)鄉(xiāng)地區(qū)北二郎坪地體主要巖石微量元素含量

表3 石英包裹體中H、O 同位素

3.3 成礦過程

賦礦的二郎坪群小寨組（絹云石英片巖）巖石中Ag、Au 等元素的含量較高，其原巖為形成于活動大陸邊緣的碳酸鹽巖、基性火山巖、火山碎屑巖（湯青龍等，2010）。隨著華南板塊向華北板塊碰撞、覆沖而形成的秦嶺造山運動（楊志華等，2002），造成秦嶺造山帶發(fā)生強烈的區(qū)域變質(zhì)作用及造山帶中的巖石發(fā)生多期次的構(gòu)造變形作用的影響，不僅使區(qū)內(nèi)的巖石成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造發(fā)生了根本變化，同時流體通過Cl-與Ag 等成礦元素的配合活化、萃取以上礦源層的Ag、Au 等成礦物質(zhì)（陳衍景等，2006），通過沸騰使流體濃縮、還原，濃縮、還原后的流體攜帶著成礦物質(zhì)沿著有利的空間（朱陽關(guān)—夏館斷裂等）上升，運移至近SN 向和NE 的構(gòu)造空間中隨著溫度和壓力的急劇下降而快速沉淀，形成礦床。

3.4 成礦階段劃分

根據(jù)野外1、5、6 號礦體的宏觀記錄：礦化具清晰的垂直分帶特征，礦體頂部常有明顯的碳酸鹽化，Mn 礦化也較明顯。礦體的淺部以鐵白云石化及錳礦化為主；礦體的中部以方鉛礦化、黃鐵礦化等為主，這個礦段銀、金礦化均較強；深部以黃銅礦化、閃鋅礦化為主，這個礦段金礦化明顯而銀礦化變?nèi)酢?/p>

通常情況下，含礦流體多經(jīng)歷簡單的降壓，降溫過程卸載有用元素，大致經(jīng)歷3 種元素卸載階段或成礦礦化階段（王忠禹等，2016）。結(jié)合室內(nèi)鏡下鑒定，依據(jù)礦體的分帶現(xiàn)象、礦化特征、礦物共生組合特征及相互穿插關(guān)系，將該區(qū)礦化分為3 個階段。（1）硅化—黃鐵礦階段：含礦硅化物沿巖石的裂隙及碎裂面，進行充填、膠結(jié)，形成細脈—網(wǎng)脈狀、角礫狀礦石。為銀金礦化的富集的初始階段；（2）硅化—多金屬硫化物階段：隨著脈狀硅化物的貫入，伴生的硫化物如黃鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦、黃銅礦等，沿破碎帶進行充填和膠結(jié)，形成的礦石呈浸染狀、團塊狀分布。這個階段為為銀、金成礦的重要時期；（3）碳酸鹽化階段：該階段呈細脈狀的鐵白云石、方解石在含礦破碎帶內(nèi)析出，金屬礦物富集、礦化強度已逐漸減弱。

4 結(jié)論

（1） 銀洞溝銀多金屬礦體形態(tài)比較簡單，礦體厚度、品位向深部增大變富特點，因此銀洞溝礦區(qū)今后的找礦主要方向是沿主礦體傾向，向深部進行勘查，最有可能發(fā)現(xiàn)新的工業(yè)礦體。

（2） 通過對銀洞溝多金屬礦床的成因機理的分析。成礦物質(zhì)的來源與圍巖中的元素地球化學特征有密切的關(guān)系，經(jīng)過熱液流體的活化、萃取，圍巖中的金屬物質(zhì)在寬闊的地方更易富集、沉積，形成礦體，因此在區(qū)域二郎坪地體中，特別是脆性斷裂的交叉部位，更有可能發(fā)現(xiàn)新的礦體。

（3） 銀洞溝銀多金屬礦床位于秦嶺造山帶東端，礦體賦存于中元古界二郎坪地體中，其成礦物質(zhì)主要來于小寨組絹云石英片巖，成礦熱液主要為變質(zhì)水。成礦流體系統(tǒng)與造山型礦床的特征基本一致，因此銀洞溝銀金多金屬礦床的成因類型可歸結(jié)為造山（層控）型變質(zhì)熱液型礦床。

致謝對參加河南1 ∶5 萬內(nèi)鄉(xiāng)等四幅區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查的同仁表示感謝，特別致謝河南有色第三地質(zhì)大隊的閻仁杰高級工程師，對本文的完成提供了部分資料。