豫西石瑤溝鉬礦圍巖蝕變特征及礦床成因分析

趙 征

(河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第四地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院，河南 鄭州 450000)

0 引 言

近年來，我國東秦嶺地區(qū)發(fā)現(xiàn)了石瑤溝大型鉬礦床，許多學(xué)者都對(duì)其進(jìn)行了比較深入的研究，對(duì)該礦床地質(zhì)特征、成礦規(guī)律、控礦條件以及找礦方向有了比較清晰的認(rèn)識(shí)。但是在研究過程中，對(duì)礦體圍巖蝕變特征以及礦床成因研究的還不夠深入。因此，本文以區(qū)域地質(zhì)背景、礦床地質(zhì)特征、圍巖蝕變特征、成礦液體特征為切入點(diǎn)進(jìn)行了研究，以期更好地解釋礦床成因，并為區(qū)域地質(zhì)調(diào)查及礦產(chǎn)勘查工作提供參考借鑒。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

石窯溝鉬礦床大地構(gòu)造位置處于華北古板塊南緣與秦嶺褶皺帶銜接部位的華熊地塊范圍內(nèi)，近NE向石窯溝—焦園斷裂帶與EW向馬超營斷裂帶的交匯部位[1]，隸屬于東秦嶺鉬礦帶熊耳山金及多金屬成礦帶獅子廟礦田[2]。該區(qū)具有基底和蓋層二元結(jié)構(gòu)，其中基底主要由太古宇太華巖群深變質(zhì)巖系(片麻巖、角閃巖、石英片巖)組成；蓋層主要由下元古界寬坪群變質(zhì)巖(云母石英片巖、石英大理巖和綠片巖)、中元古界長城系熊耳群陸相中酸性火山巖(安山巖、粗面安山巖、英安巖及流紋巖)、新元古界薊縣系欒川群碳酸鹽巖(白云石大理巖、碎屑巖及砂礫巖)和官道口群濱—淺海相含硅質(zhì)碳酸鹽巖(白云巖)組成，局部見有晚白堊系—新近系火山沉積巖及紅色砂礫巖等碎屑沉積巖。詳見圖1。

圖1 東秦嶺鉬礦帶地質(zhì)略圖(據(jù)文獻(xiàn)[3]修改)1—第四系沉積物；2—第三系(古近系和新近系)砂礫巖；3—寒武系灰?guī)r；4—新元古界官道口群；5—新元古界欒川群白云石大理巖；6—中元古界熊耳群安山巖、英安巖；7—下元古界寬坪群云母石英片巖、石英大理巖；8—太古界太華群片麻巖、角閃巖；9—燕山期花崗巖；10—堿性花崗巖；11—地質(zhì)界線；12—斷裂構(gòu)造；13—金礦床；14—鉬礦床

該區(qū)前中生代斷裂系統(tǒng)由自北向南逆沖推覆疊置的EW向馬超營斷裂和NWW向洛寧山前斷裂組成。燕山期陸內(nèi)造山作用，斷裂系統(tǒng)顯現(xiàn)NE、NNE向，主要有康山—七里坪斷裂、焦園斷裂帶，但強(qiáng)度和規(guī)模較EW向斷裂要弱。研究區(qū)許多金鉬多金屬礦床的分布都同這些斷裂構(gòu)造帶密切相關(guān)，多分布于構(gòu)造的交匯處(見圖1)。如NE向的康山—七里坪斷裂構(gòu)造帶控制著七里坪金礦床、康山金礦床、虎溝金礦床、鐵爐坪Pb-Ag礦床、上宮金礦床的分布空間，近EW向的馬超營斷裂帶控制著潭頭店房金礦床、前河金礦床、石瑤溝鉬礦床、紅莊金礦床的分布空間，NE向石瑤溝—焦園斷裂構(gòu)造帶控制著祁雨溝金礦床、潭頭金礦床、南坪金礦床的分布空間[4]。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

石瑤溝鉬礦區(qū)出露的地層主要為中元古界熊耳群火山巖，巖性主要為安山巖、粗面安山巖、英安巖及流紋巖，地層總體傾向NNE向，傾角比較陡。該套地層巖石地球化學(xué)測量顯示含金豐度比較高，是區(qū)內(nèi)的主要賦礦層位[5]。礦區(qū)內(nèi)的馬超營區(qū)域斷裂帶由馬超營—紅莊斷裂、康山—南坪斷裂、鐵嶺—石瑤溝斷裂3條斷裂組成，走向近EW向，近平行帶狀分布，是區(qū)內(nèi)主要的導(dǎo)礦、容礦構(gòu)造，控制著區(qū)內(nèi)大部分鉬、金多金屬礦床及成礦帶的分布；石瑤溝—焦園斷裂帶走向NE向，也控制著區(qū)內(nèi)部分多金屬礦床的分布；區(qū)內(nèi)還分布著近SN向和NW向的斷裂(見圖2)。NE向石瑤溝—焦園斷裂帶經(jīng)歷了壓剪向張剪的演化，是主要的控礦構(gòu)造帶。近SN向斷裂和NW向斷裂多為壓扭性斷裂，本身規(guī)模比較小，但都具有一定的金礦化顯示，可以作為進(jìn)一步的找礦方向。礦區(qū)巖漿巖出露比較少，燕山期花崗斑巖脈出現(xiàn)在礦區(qū)西部的羊道溝一帶，但是鉆孔在礦區(qū)深部發(fā)現(xiàn)許多花崗斑巖及花崗斑巖脈，初步判斷在礦區(qū)深部存在規(guī)模較大的花崗巖體和花崗斑巖體，并且在這些巖體之內(nèi)或其與地層接觸帶附近具有比較明顯的鉬礦化，是賦礦的主要部位，具有良好的找礦前景。

圖2 石瑤溝鉬礦區(qū)地質(zhì)簡圖(據(jù)文獻(xiàn)[6]修改)圖A：a—商丹斷裂帶；b—榮川斷裂帶，c—蘭口峽—魯山斷裂帶；d—太行山斷裂帶；e—南淳斷裂帶;圖B：鉬礦床：1—金堆城鉬礦；2—木龍化鉬礦；3—銀家溝鉬礦；4—夜長坪鉬礦；5—上房溝鉬礦；6—南泥湖鉬礦；7—蘭道莊鉬礦；8—雷門溝鉬礦；9—東溝鉬礦；10—魚池嶺鉬礦；11—石瑤溝鉬礦；圖C：K2—Elg-上白堊統(tǒng)-第三系；Chy—中元古界熊耳群眼窯寨組灰紫色流紋斑巖；Chp—中元古界熊耳群坡前街組安山巖、安山玄武巖及玄武巖；Chj—中元古界熊耳群焦園組流紋斑巖、英安巖、流紋巖、安山巖、英安斑巖；Chz—中元古界熊耳群張合廟組玄武安山巖、安山巖

3 礦床及圍巖蝕變特征

石瑤溝鉬礦床共圈定1個(gè)鉬礦體，礦體賦存于NE向石瑤溝斷裂帶與近EW向的碎裂蝕變帶交匯處的隱伏巖體的內(nèi)外接觸帶上[3]，與燕山期花崗斑巖關(guān)系密切。根據(jù)探礦工程實(shí)際揭露和室內(nèi)礦體圈定成果來看，礦體總體形態(tài)比較復(fù)雜，呈中心相連周邊多孔的不規(guī)則狀。目前已控制礦體長度1 050 m，平均寬度為400 m，垂厚202～1 071 m，礦體傾角由中心向周邊逐漸變大，在礦體中心區(qū)傾角約為3°～5°，在礦體邊緣區(qū)傾角約為7°～14°，礦體傾角局部有增大現(xiàn)象，但不會(huì)超過20°。礦區(qū)內(nèi)的礦體中心區(qū)厚度比較大，邊緣區(qū)厚度相對(duì)小，礦體中心區(qū)厚度變化系數(shù)為59%，礦體邊緣區(qū)厚度變化系數(shù)為105%，礦體厚度平均變化系數(shù)為71%。礦區(qū)范圍內(nèi)鉬的總體品位不高，多集中在0.030%～1.30%，品位變化系數(shù)為49%，平均品位0.066%，屬均勻型。

本區(qū)礦石中金屬礦物含量較高且種類繁多，主要為輝鉬礦，次為黃鐵礦、褐鐵礦，偶見少量黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦、白鎢礦等。非金屬礦物有石英、鉀長石、斜長石、輝石、角閃石，次為鐵白云石、絹云母、高嶺石、綠泥石、綠簾石、螢石等。脈石礦物主要是石英、綠泥石、透閃石、透輝石等，其次為絹云母、白云石、鉀長石、蛇紋石、角閃石、黑云母、方解石、高嶺石等。礦石結(jié)構(gòu)主要為晶粒狀結(jié)構(gòu)，礦石構(gòu)造主要有浸染狀、細(xì)脈浸染狀、網(wǎng)脈狀，另有塊狀、角礫狀、晶洞構(gòu)造。

礦體圍巖主要為安山巖、流紋巖、粗面巖和花崗斑巖，根據(jù)原巖組構(gòu)及蝕變礦物的嵌布組合特征，礦區(qū)從礦體到圍巖有明顯的蝕變分帶現(xiàn)象，在近礦部位礦化蝕變主要有硅化、鉀化、黃鐵礦化、絹英巖化、絹云母化、褐鐵礦化，而在遠(yuǎn)礦部位礦化蝕變主要有高嶺石化、碳酸鹽化。圍巖蝕變表現(xiàn)為中低溫?zé)嵋何g變特征，其中與鉬礦化關(guān)系比較密切的有鉀化、硅化[7]。主要蝕變類型和表現(xiàn)特征如下。

3.1 鉀化蝕變

礦區(qū)普遍可見鉀化蝕變，特別是在靠近富礦花崗斑巖石中鉀化蝕變有向內(nèi)帶增強(qiáng)的趨勢。鉀化一般表現(xiàn)為石英-鉀長石脈的發(fā)育或滲透型交代現(xiàn)象，在富礦帶兩種類型均有發(fā)育。石英-鉀長石脈一般貫穿于張性裂隙中，常見礦石中的石英-輝鉬礦脈切割石英-鉀長石脈，見圖3(a)。礦區(qū)內(nèi)多期條帶狀礦脈的外側(cè)都有石英-鉀長石脈出現(xiàn)，見圖3(b)。說明鉀化蝕變應(yīng)早于鉬礦化。在礦區(qū)外圍綠片巖中也常見鉀長石脈沿脆性裂隙產(chǎn)出，并切穿綠片巖，見圖3(c)。鉀化蝕變導(dǎo)致巖石呈暗紅色，并以大量的鱗片狀黑云母、細(xì)粒鉀長石以及絹云母交代原巖為特征[7]，見圖3(d)。

圖3 石瑤溝鉬礦區(qū)鉀化蝕變特征

3.2 石英-輝鉬礦化

石英、輝鉬礦相伴產(chǎn)出，一般表現(xiàn)為石英-輝鉬礦脈發(fā)育，充填于張性裂隙中，可形成高品位鉬礦石，見圖4(a)。從一些礦石來看，石英-輝鉬礦表現(xiàn)為多期脈動(dòng)式礦化，形成對(duì)稱條帶狀鉬礦石，見圖4(b)，也可見多期鉬礦脈的相互穿切。

圖4 石英-輝鉬礦化特征

3.3 硅 化

硅化是石瑤溝礦床最普遍的蝕變類型之一，主要表現(xiàn)為粒間溶液的擴(kuò)散交代作用形成的透入性硅質(zhì)蝕變和沿裂隙流動(dòng)溶液的滲濾交代作用形成的石英脈型蝕變。熊耳群火山巖原巖的石英(SiO2)含量顯著增加就是透入性硅化的結(jié)果，從而可能使巖石定名偏酸性。硅化在整個(gè)成礦期均較為發(fā)育，可形成石英-鉀長石脈、石英-輝鉬礦脈、石英-黃鐵礦脈。礦區(qū)內(nèi)還可見有一期基本不含礦的純凈石英脈發(fā)育，這些純凈的石英脈多被碳酸鹽脈切割，但其切割石英-輝鉬礦脈、石英-黃鐵礦脈(見圖5)。

根據(jù)以上脈體相互穿切關(guān)系以及大量野外和室內(nèi)觀察，可以推斷石瑤溝礦床與成礦有關(guān)脈體的形成順序，從早到晚依次為石英-鉀長石脈→條帶狀石英-輝鉬礦脈→石英黃鐵礦脈→干凈石英脈→碳酸鹽脈，反映了早期鉀質(zhì)蝕變→中期千枚巖化蝕變→晚期青磐巖化蝕變的演化規(guī)律，具有高溫—低溫演化的特征。

圖5 硅化石英脈蝕變

根據(jù)礦區(qū)地質(zhì)特征、礦體形態(tài)、礦石類型、礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造、產(chǎn)出礦物類型及礦物組合特點(diǎn)，石瑤溝鉬礦的成礦期可以分為活化期、熱液期和氧化期3個(gè)成礦期次，其中熱液期是鉬礦化的主要期次，可見賦存形式多樣的鉬礦物存在。通過顯微鏡觀察，熱液期劃分為石英-黃鐵礦-鉀長石階段、石英-多金屬硫化物階段、石英-方解石-黃鐵礦3個(gè)階段，后一階段中，石英、方解石含量高，黃鐵礦含量較少。石英包裹體均一溫度范圍在108～322 ℃之間，平均值在144.4～241.3 ℃之間，主要集中于162.3～209.7 ℃(見表1)，具有較好的正態(tài)分布特征，反映了礦床的形成溫度較集中；成礦溫度可分為200.0～255.0 ℃、155.0～200.0 ℃、120.0～155.0 ℃3個(gè)主要區(qū)間。因此，在本區(qū)的石英形成于中低溫環(huán)境。

表1 石瑤溝鉬礦石英包裹體均一溫度測定結(jié)果統(tǒng)計(jì)

綜上所述，本區(qū)鉬礦為中低溫淺成熱液斑巖型礦床，并具多期多階段礦化特點(diǎn)。

4 礦床成因

石瑤溝鉬礦區(qū)內(nèi)鉬礦體呈細(xì)脈浸染型產(chǎn)于熊耳群火山巖中及其與隱伏巖體的內(nèi)外接觸帶上，礦體與圍巖界線不清楚，巖石節(jié)理、裂隙發(fā)育地段礦體中金屬礦化較強(qiáng)。巖石節(jié)理、裂隙不發(fā)育地段礦體中金屬礦化較弱，夾石段增多，礦體圍巖主要為安山巖、流紋巖、粗面巖和花崗斑巖。

根據(jù)區(qū)域資料及前人研究成果，石瑤溝鉬礦床是區(qū)域深部巖漿上涌導(dǎo)致地層中含礦物質(zhì)的活化、萃取以及成礦物質(zhì)的沉淀而形成的。關(guān)于區(qū)域深部巖漿房的存在，主要依據(jù)有深部鉆孔和同位素測試數(shù)據(jù)。在鉆孔深部施工過程中，發(fā)現(xiàn)了許多花崗斑巖及花崗斑巖脈，推測深部存在巨大的巖漿巖體，同時(shí)武警黃金第六支隊(duì)測試資料顯示，石瑤溝鉬礦床5件輝鉬礦187Os-187Re等時(shí)線年齡為135±3 Ma，模式年齡加權(quán)平均值為132±3 Ma，可以將132.3±2.9 Ma作為石瑤溝鉬礦的成礦年齡[9]，這個(gè)時(shí)期正是區(qū)域燕山期花崗類巖漿形成時(shí)期；另外石瑤溝礦床的氧同位素δ18O測試結(jié)果為-16.85‰～-19.44‰，δ13C測試結(jié)果為-0.27‰～-4.97‰，表明測樣品中氧可能來源于大氣降水，而碳有可能來源于深部。石瑤溝、紅莊、南坪、元嶺4個(gè)地區(qū)的δ34S同位素均值分別為4.95‰、5.84‰、4.41‰、4.19‰，δ34S‰均為正值，變化不大，范圍集中在+3～+6，呈塔式分布[8-9]，可以認(rèn)為這4個(gè)地區(qū)的硫化物有大致相同的硫源，并且是與花崗斑巖、斑狀花崗巖巖漿演化作用有關(guān)的深源硫。以上證據(jù)說明石瑤溝鉬礦床成礦流體具有多源性，主要來自于地殼深部，可能有巖漿房存在，并提供了大量的成礦物質(zhì)，但大氣降水也參與了成礦作用。該區(qū)鎢、鉬化探異常范圍大，而且成等軸狀，深部礦層多，厚度大，故推測礦化與深部隱伏花崗斑巖體有關(guān)。

武警黃金第六支隊(duì)對(duì)獅子廟礦田巖體含金測試結(jié)果表明，區(qū)域分布的中酸性火山巖金鉬豐度比較高，是其它地質(zhì)體幾倍，說明該組火山巖地層也是可能的礦源層[10]。深部巖漿在構(gòu)造作用的驅(qū)動(dòng)下，發(fā)生底辟上侵作用，沿馬超營斷裂及其次級(jí)斷裂構(gòu)造等薄弱帶向上運(yùn)移，運(yùn)移過程中與下滲的大氣水發(fā)生混合，并同周圍的火山巖沉積地層發(fā)生水-巖反應(yīng)，萃取地層中的金鉬等多金屬元素，引起圍巖蝕變[11]，在合適的溫壓及構(gòu)造巖性條件下成礦熱液發(fā)生了沉淀作用(見圖5)，進(jìn)而形成了石瑤溝鉬礦床、紅莊金礦床、元嶺金礦床等。在石瑤溝鉬礦區(qū)范圍內(nèi)，熊耳群火山巖地層經(jīng)歷了多期褶皺擠壓和多次韌脆性變形，地層內(nèi)斷裂構(gòu)造以及節(jié)理、片理等裂隙發(fā)育，成礦熱流體就是隨著燕山期巖漿沿馬超營斷裂、石瑤溝斷裂構(gòu)造和98203號(hào)碎裂蝕變帶運(yùn)移，并在地層中的這些斷裂裂隙中發(fā)生侵位，因此在巖體內(nèi)外接觸帶附近形成了石瑤溝鉬礦床。

5 結(jié) 論

石瑤溝鉬礦床礦體呈細(xì)脈浸染型產(chǎn)于熊耳群火山巖及其與隱伏巖體的內(nèi)外接觸帶上，圍巖主要為安山巖、流紋巖、粗面巖和花崗斑巖，礦區(qū)內(nèi)圍巖蝕變比較發(fā)育，其中與鉬礦化關(guān)系密切的主要有鉀化、硅化。鉬礦床受區(qū)域斷裂及蝕變帶的控制，其形成過程主要是深部巖漿在底辟上侵過程中，隱伏巖體內(nèi)外接觸帶裂隙密集，成為地下水深循環(huán)和成礦熱流體擴(kuò)散運(yùn)移的有利通道，也成為礦質(zhì)充填沉淀的主要空間，最終成礦熱液在此富集成礦，石瑤溝鉬礦床即由此而形成。因此，石瑤溝鉬礦床的成因類型為中生代晚白堊世形成的淺成熱液斑巖型鉬礦床，熱液期是鉬礦化的主要期次。