豫西南馬市坪鉛鋅銀礦集區(qū)的礦床成因與成礦模式探討

楊林楠，郭大鵬，郭峻源，李寧，李嵐

(1.河南省有色金屬礦產(chǎn)探測(cè)工程技術(shù)研究中心， 河南 鄭州 450016；2.河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第一地質(zhì)大隊(duì)， 河南 鄭州 450016)

0 引言

馬市坪鉛鋅銀礦集區(qū)位于南召縣馬市坪鄉(xiāng)，呈北西西向帶狀分布于欒川—維摩寺斷裂南側(cè)，自西向東依次有鉛廠鉛鋅礦、銀洞山鉛鋅礦、西延溝鉛鋅礦、杜家莊鉛鋅礦、馬市坪鉛鋅礦、貫溝金礦、銀山溝鉛鋅礦等礦床(點(diǎn))(圖1)。這些礦床(點(diǎn))沿?cái)嗔殉蕩罘植加趲r體外圍碳酸鹽地層中，在走向上呈串珠狀近等距排列。以往對(duì)該區(qū)的工作和研究，主要集中于淺部的熱液脈狀鉛鋅銀礦(涂恩照等，2009；程路平等，2018；牛智輝等，2019)，而對(duì)深部可能存在的巖漿熱液礦床體系研究極少，與深部找礦有關(guān)的成礦模式問(wèn)題尚未得到很好的解決。2019—2020年，河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第一地質(zhì)大隊(duì)在該區(qū)開(kāi)展了地質(zhì)勘查和研究工作，提出了巖漿熱液成礦模式，認(rèn)為深部具有尋找斑巖型礦床的潛力。本文通過(guò)對(duì)馬市坪鉛鋅銀礦集區(qū)和欒川礦集區(qū)進(jìn)行對(duì)比研究，對(duì)研究區(qū)成礦地質(zhì)條件、典型礦床特征等展開(kāi)分析，總結(jié)了控礦因素、礦床成因，建立了礦集區(qū)斑巖型鉬鎢礦—矽卡巖型多金屬礦—脈狀熱液交代型鉛鋅銀礦的找礦模型。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)位于北秦嶺構(gòu)造帶北緣欒川—維摩寺成礦帶上，區(qū)域褶皺斷裂構(gòu)造發(fā)育，巖漿活動(dòng)頻繁，變質(zhì)變形作用強(qiáng)烈，物化遙異常豐富，成礦條件十分有利，形成了諸多礦集區(qū)(圖1)，如欒川鉬多金屬礦集區(qū)(孫社良等，2013；唐利等，2014；韓江偉等，2015；何玉良等，2020)、湍源—鐵佛寺多金屬礦集區(qū)(李勝利等，2012；郭大鵬等，2021)、馬市坪鉛鋅銀礦集區(qū)(燕長(zhǎng)海和劉國(guó)印，2004；燕長(zhǎng)海等，2005)。

出露地層自北向南依次為：太古界太華群及上元古界欒川群火山巖、碎屑巖建造，中元古界寬坪群一套碎屑巖、碳酸鹽建造，下古生界二郎坪群細(xì)碧角斑巖建造及中生界碎屑巖建造。構(gòu)造以北西西向主干斷裂為主，包括北部的欒川—維摩寺大斷裂、南部的喬端—瓦穴子斷裂。次級(jí)斷裂構(gòu)造發(fā)育，主要有近東西向、北北東向、北東向、近南北向等，斷裂構(gòu)造相互交錯(cuò)切割，是礦液運(yùn)移、賦存的良好場(chǎng)所。巖漿活動(dòng)頻繁，除少量元古代中酸性、基性巖外，主要是加里東期中性巖(少量酸性巖)，華力西期和燕山期酸性巖。

2 成礦地質(zhì)條件

2.1 地質(zhì)概況

2.1.1 地層

研究區(qū)地層自北向南主要有太古界太華群(Arth)結(jié)晶基底，主要分布在欒川—維摩寺斷裂以北；上元古界欒川群(Pt3ln)淺變質(zhì)碎屑巖—碳酸鹽巖組合，分布在欒川—維摩寺斷裂以南，外口—跑馬嶺斷裂以北；上侏羅—下白堊統(tǒng)(J3-K1)砂巖和礫巖，分布在外口—跑馬嶺斷裂以南；中元古界寬坪群甘羅溝組(Pt2g)，僅在南端小貫溝以南地區(qū)分布；以及沿溝谷堆積的第四系(Q)(圖2)。

2.1.2 巖漿巖

2.1.3 構(gòu)造

研究區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，主要為NWW向的主干斷裂，其次為NW向和近EW向的次級(jí)斷裂，是礦體的主要賦存構(gòu)造。主干斷裂有：①頭道河—楊樹(shù)莊斷裂(F1)，即欒川—維摩寺斷裂，走向280°～290°，傾向北東，傾角55°～70°，局部南傾近直立(圖3)。②外口—跑馬嶺斷裂帶(F2)，從區(qū)內(nèi)南部通過(guò)，總體走向280°～290°，北傾，傾角一般40°～50°，少數(shù)可達(dá)60°以上(圖4)。斷裂破碎帶一般寬約10 m，部分地段可達(dá)50 m以上。褶皺僅在該區(qū)中部和南部欒川群中發(fā)育有向斜和背斜構(gòu)造。

圖4 外口—跑馬嶺斷裂構(gòu)造面(F2)

2.2 物化遙特征

2.2.1 地球物理特征

通過(guò)進(jìn)行激電中梯剖面測(cè)量對(duì)礦體深部進(jìn)行驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)成礦構(gòu)造帶深部存在低阻高極化體，且極化率伴隨礦脈埋深而遞減，甚至出現(xiàn)分段遞減的特征。說(shuō)明礦化體沿傾向有分段的可能性(圖5)。

圖5 馬市坪礦集區(qū)1000線(xiàn)視極化率、視電阻率剖面圖

2.2.2 地球化學(xué)特征

研究區(qū)1∶5萬(wàn)水系沉積物地球化學(xué)測(cè)量顯示，異常主要分布在鉛廠、銀洞山、杜家莊、貫溝、銀山溝一帶，呈帶狀略顯等間距(2～3 km)展布，異常規(guī)模大、強(qiáng)度高、異常濃集中心和濃度分帶明顯(圖2)。

馬市坪1/1萬(wàn)土壤地球化學(xué)測(cè)量(據(jù)河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第一地質(zhì)大隊(duì)，2021①)顯示：

(1)銀山溝鉛鋅礦及其兩側(cè)存在一處Pb、Au、Ag、Zn、Cu多元素組合異常HT13(表1)。異常規(guī)模大、強(qiáng)度高、濃集中心和濃度分帶明顯，與水系沉積物異常相符，具有較大的找礦潛力。

表1 銀山溝HT13異常特征值一覽表

(2)杜家莊—下南溝Ag、Zn、Pb、Au、Cu、Mo多元素組合異常HT2(表2)，異常元素組合復(fù)雜、強(qiáng)度高、規(guī)模較大、具有多個(gè)濃集中心、濃度分帶明顯。異常與礦脈位置相對(duì)應(yīng)，找礦前景良好。

表2 杜家莊—下南溝HT2異常特征值一覽表

2.2.3 遙感地質(zhì)特征

礦集區(qū)遙感構(gòu)造十分發(fā)育，主要表現(xiàn)為線(xiàn)性、環(huán)形和不同的褶皺構(gòu)造，尤其前兩種具有明顯的遙感特征。線(xiàn)性構(gòu)造在區(qū)內(nèi)以北西向和北東向?yàn)橹?，其中北西—南東向?yàn)閰^(qū)內(nèi)的主構(gòu)造線(xiàn)方向。區(qū)內(nèi)共發(fā)育5條環(huán)形構(gòu)造，最小直徑約0.7 km，最大直徑約2 km(圖2)。中小型環(huán)形構(gòu)造往往控制著礦田與礦床分布，具有較為直接的找礦意義，線(xiàn)、環(huán)疊加復(fù)合部位礦化往往比較顯著(劉登忠，2015)。應(yīng)注意在環(huán)形構(gòu)造邊緣，尤其是線(xiàn)、環(huán)疊加復(fù)合部位找礦。

3 典型礦床

3.1 礦體特征及圍巖蝕變

鉛廠、銀洞山鉛鋅礦位于馬市坪鉛鋅銀礦集區(qū)的西部。礦體受控于外口—跑馬嶺斷裂及其次級(jí)斷裂構(gòu)造，賦礦圍巖為欒川群白云石大理巖。礦體呈脈狀、透鏡狀產(chǎn)出，礦體受構(gòu)造控制，多呈NWW—SEE向延伸，產(chǎn)狀230°～250°∠33°～66°，深部礦體局部倒轉(zhuǎn)。沿傾向自上而下具有鉛礦化遞減、鋅礦化遞增的特點(diǎn)。礦體主要受破碎蝕變帶控制，具有多期次發(fā)育的特征。圍巖多具硅化、碳酸鹽化蝕變。

西延溝、杜家莊、馬市坪鉛鋅礦賦存于區(qū)內(nèi)中北部杜家莊向斜兩翼欒川群破碎大理巖中。礦體受控于構(gòu)造破碎帶，具擠壓破碎特征，后期受硅化、碳酸鹽化蝕變，鉛鋅礦呈塊狀、角礫狀、細(xì)脈狀，暗示其具多期構(gòu)造成礦的特征。礦化不均勻，局部集中產(chǎn)出，呈透鏡狀、似層狀、雞窩狀。單個(gè)礦體長(zhǎng)度約50 m左右，沿構(gòu)造帶呈串珠狀、帶狀分布。圍巖蝕變主要有硅化、絹云母化、綠泥石化、碳酸鹽化等，局部有矽卡巖化。

貫溝金礦、銀山溝銀鉛鋅礦位于區(qū)內(nèi)南部地區(qū)，主要控礦構(gòu)造為外口—跑馬嶺斷裂，礦體主要賦存于其次級(jí)構(gòu)造內(nèi)，呈北西西向、近東西向展布。礦體靠近加里東期中淺成侵入巖，為多期次熱液充填和交代成礦，礦體界線(xiàn)不甚明晰，礦體厚度變化較大，礦化不連續(xù)，品位變化大。閃鋅礦、方鉛礦呈團(tuán)塊狀、條帶狀、浸染狀不均勻分布。礦體圍巖主要是硅質(zhì)大理巖、白云質(zhì)大理巖。圍巖蝕變強(qiáng)，主要為硅化、鉀化，具多期次構(gòu)造蝕變疊加特征。在貫溝金礦ZK001鉆孔深部發(fā)現(xiàn)有斑巖型鉬多金屬礦，鉬礦含量達(dá)到邊界品位以上，推斷深部有斑巖體存在(圖6)。另外貫溝—銀山溝一帶土壤地球化學(xué)異常呈面狀展布，具有斑巖型礦床的特征。

圖6 貫溝金礦區(qū)00線(xiàn)剖面圖

綜上，礦集區(qū)熱液脈狀礦體主要受構(gòu)造控制，以脈狀、透鏡狀、雞窩狀為主。礦體賦存于構(gòu)造帶頂?shù)装寮敖佑|帶附近的碳酸鹽圍巖中。構(gòu)造帶中鉛鋅礦主要呈脈狀、團(tuán)塊狀、角礫狀，脈石礦物為白云石、絹云母、石英。圍巖中鉛鋅礦呈細(xì)脈狀、浸染狀，主要為熱液沿裂隙浸入交代，形成近礦圍巖礦體。構(gòu)造帶具擠壓破碎和片理化特征，顯示具多期次構(gòu)造和熱液充填。礦體具厚而富、薄而貧的特征。沿構(gòu)造走向或傾向形成脈狀、雞窩狀、透鏡狀、豆莢狀礦體。

3.2 礦石特征

區(qū)內(nèi)各礦床(點(diǎn))礦石特征較類(lèi)似。礦石中金屬礦物為方鉛礦、閃鋅礦、黃鐵礦，以及少量黃銅礦、斑銅礦等，氧化礦物有褐鐵礦、鉛礬和孔雀石等。脈石礦物有白云石、方解石、石英、絹云母、綠泥石等。礦石按自然類(lèi)型可分為致密塊狀礦石、角礫狀礦石、細(xì)脈浸染狀礦石，以及條帶狀礦石。礦石結(jié)構(gòu)主要為自形—半自形粒狀結(jié)構(gòu)(圖7a)、星散狀結(jié)構(gòu)、交代溶蝕結(jié)構(gòu)、填隙結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)、固溶體結(jié)構(gòu)。礦石構(gòu)造主要為塊狀構(gòu)造、細(xì)脈—網(wǎng)脈狀構(gòu)造、星點(diǎn)狀構(gòu)造、角礫狀構(gòu)造，局部見(jiàn)有條帶狀構(gòu)造、稠密浸染狀構(gòu)造(圖7b)、層紋狀構(gòu)造。

圖7 研究區(qū)主要礦石結(jié)構(gòu)圖(a)及構(gòu)造圖(b)礦物縮寫(xiě)：Py—黃鐵礦；Ccp—黃銅礦；Sp—閃鋅礦；Gn—方鉛礦

4 礦床成因

4.1 控礦因素

4.1.1 地層控礦

欒川群為一套濱—淺海相的陸源碎屑—碳酸鹽巖—火山巖沉積建造，富含Ag、Pb、Zn、Cd元素,具極強(qiáng)的后生疊加分異性。這些成礦元素被后期構(gòu)造熱液萃取，在有利的成礦空間經(jīng)交代作用，形成脈狀礦體。礦集區(qū)內(nèi)銀鉛鋅金礦床(點(diǎn))多產(chǎn)于欒川群煤窯溝組的白云質(zhì)大理巖中，礦體多呈似層狀、透鏡狀和脈狀，分布于碎屑巖與碳酸鹽巖接觸帶或碳酸鹽巖中的層間破碎帶內(nèi)。因此，欒川群地層是馬市坪鉛鋅銀礦集區(qū)的有利賦礦圍巖，也為區(qū)域成礦作用提供了一部分成礦物質(zhì)(燕長(zhǎng)海等，2005；張紅強(qiáng)，2021)。

4.1.2 構(gòu)造控礦

研究區(qū)斷裂構(gòu)造較發(fā)育，是熱液脈狀礦體最為重要的控礦因素。區(qū)內(nèi)主要控礦構(gòu)造有北西西向、北西向、近東西向構(gòu)造。其中，北西西向主干斷裂控制了區(qū)內(nèi)各個(gè)構(gòu)造單元不同的沉積建造、巖漿活動(dòng)和變質(zhì)作用，同時(shí)還控制了鉛鋅銀礦產(chǎn)的產(chǎn)出和分布。而北西向、近東西向等次級(jí)斷裂構(gòu)造則是礦質(zhì)運(yùn)移、聚集、貯存的通道和空間條件，因而直接控制著礦體的空間分布形態(tài)和礦化富集程度。

4.1.3 巖漿巖控礦

與成礦作用有關(guān)的侵入巖主要為燕山期中酸性、酸性侵入巖，呈小巖株、巖枝和巖脈產(chǎn)出。其控礦作用體現(xiàn)于以下方面：

(1)侵入巖體本身有大量的成礦物質(zhì)，例如，巖體中鉬含量高出地殼平均含量的15倍，銅、鉛含量高出地殼平均含量的2.1倍，是金屬礦物的重要載體，具有直接控礦作用。與成礦關(guān)系密切的斑巖體，在有利構(gòu)造侵位，在巖體內(nèi)部或邊部形成斑巖型鉬礦床。

(2)巖漿活動(dòng)能釋放出大量的熱能和壓力，對(duì)深層地下水起到加熱和集聚作用，這些熱水在運(yùn)移過(guò)程中萃取圍巖中的成礦元素，形成新的含礦熱液，與巖漿含礦熱液混合，形成高濃度礦液。礦液在溫度和壓力作用下，沿薄弱帶將成礦物質(zhì)遷移到巖石的結(jié)晶孔隙、層間裂隙、節(jié)理及破碎帶中，進(jìn)行礦液充填和交代沉淀，并富集形成脈狀熱液型、似層狀矽卡巖型礦體(嚴(yán)海麒等，2007)。

綜上所述，馬市坪鉛鋅銀礦集區(qū)成礦物質(zhì)來(lái)源主要為殼幔源混合巖漿和欒川群地層，構(gòu)造為成礦物質(zhì)的遷移和富集提供了有利場(chǎng)所，巖漿巖為本區(qū)成礦提供了重要的熱動(dòng)力，具有典型的地層、構(gòu)造、巖漿巖“三位一體”的控礦特征。

4.2 礦床成因探索

礦集區(qū)位于欒川—維摩寺區(qū)域性斷裂成礦帶上，經(jīng)歷了多期次的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)。其次級(jí)的北東向、近東西向斷裂構(gòu)造呈網(wǎng)格狀分布，且十分發(fā)育，既是礦液活動(dòng)運(yùn)移的通道，又是儲(chǔ)礦的良好場(chǎng)所(張玉明和張保平，2020)。在區(qū)域變質(zhì)作用及巖漿熱液活動(dòng)下，產(chǎn)生變質(zhì)熱液，并使地層中的金屬元素如銅、鉛、鋅、金等元素活化、轉(zhuǎn)移到變質(zhì)熱液，使其成為含礦熱液。同時(shí)斷裂又可使地下深處的巖漿熱液沿?cái)嗔焉仙?lái)部分成礦物質(zhì)。隨著物理、化學(xué)條件的改變，在適當(dāng)?shù)沫h(huán)境下，成礦物質(zhì)逐漸結(jié)晶析出，賦存在斷裂構(gòu)造及附近的圍巖裂隙中，形成多金屬礦床。

位于同一成礦帶上的欒川南泥湖特大型鉬礦，具有相類(lèi)似的地質(zhì)特征和成礦環(huán)境。在南泥湖斑巖型鉬礦外圍發(fā)現(xiàn)了矽卡巖型和中低溫?zé)嵋撼涮钚豌U鋅礦床，它們呈環(huán)帶狀分布于南泥湖鉬礦外圍。三者均屬于燕山期巖漿期后熱液充填、交代成因的多金屬礦床，在時(shí)空上具有一定的內(nèi)在聯(lián)系，共同構(gòu)成了一個(gè)與燕山期中酸性小巖體有關(guān)的成礦系列。而馬市坪礦集區(qū)無(wú)論是在區(qū)域成礦背景上，還是成礦地質(zhì)條件上，都與欒川南泥湖礦田相似，因此借鑒欒川南泥湖成礦模式對(duì)該區(qū)進(jìn)行對(duì)比和研究，具有可行性。

5 成礦模式探討

參照欒川地區(qū)礦床成因(李永峰等，2003；呂文德等，2006；劉國(guó)印等，2007；包志偉等，2009；甕紀(jì)昌等，2010)，結(jié)合本區(qū)相似的成礦環(huán)境和成礦條件，認(rèn)為研究區(qū)具有斑巖型鉬鎢礦—矽卡巖型多金屬礦—脈狀熱液交代型鉛鋅礦床的巖漿熱液系統(tǒng)成礦模式。據(jù)貫溝礦區(qū)00線(xiàn)剖面鉆孔資料證實(shí)，斑巖體位于貫溝—銀山溝一帶深部，埋深約400 m，地表未見(jiàn)出露。斑巖體沿深斷裂侵入欒川群白云石大理巖中，在內(nèi)外接觸帶形成斑巖型或斑巖—矽卡巖型鉬鎢礦床，在接觸帶外圍圍巖中發(fā)育矽卡巖型多金屬礦床，而在遠(yuǎn)離斑巖體的外圍斷裂帶中發(fā)育熱液脈型鉛鋅礦床。綜合研究區(qū)的成礦地質(zhì)條件、控礦因素、礦床成因等因素，參照欒川地區(qū)的成熟找礦模型，建立了馬市坪鉛鋅銀礦集區(qū)綜合成礦模型(圖8)。

圖8 馬市坪鉛鋅銀礦集區(qū)綜合成礦模型

元古代—古生代，區(qū)域地塊進(jìn)入楊子板塊北移向華北板塊俯沖、拼貼、碰撞造山的構(gòu)造演化階段(張國(guó)偉等，1995)，大量陸殼物質(zhì)隨俯沖板塊被帶入地幔，與地幔物質(zhì)發(fā)生熔融、混染。同時(shí)形成NWW—NW向深大斷裂及一系列復(fù)雜的中小型次級(jí)斷裂構(gòu)造，巖漿沿構(gòu)造侵入，促使欒川群地層中Pb、Zn等成礦元素得到初步的富集。

中—新生代，由于華北板塊與揚(yáng)子板塊強(qiáng)大的南北向擠壓、碰撞和拉張構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使巖石圈減薄，軟流圈上涌(高山等，1999；陳衍景，2013)，并造成區(qū)內(nèi)新老構(gòu)造活動(dòng)加劇。燕山晚期，在陸內(nèi)碰撞或逆沖推覆作用下使得下地殼增厚，在向伸展機(jī)制轉(zhuǎn)換的過(guò)程中，下地殼處于強(qiáng)烈的減壓增溫條件下，產(chǎn)生部分熔融。同時(shí)地幔巖漿上涌，巖漿及熔融的殼源物質(zhì)隨著高溫地殼熱流上涌，攜帶大量成礦物質(zhì)，沿著NWW向深大斷裂向淺部運(yùn)移，在周邊次級(jí)斷裂或背斜等構(gòu)造薄弱部位侵位，隨著溫度、壓力驟降，由巖漿分異作用形成株?duì)罨蛑畹幕◢彴邘r體和斑巖型鉬鎢礦。剩余中酸性巖漿熱液和欒川群碳酸鹽類(lèi)巖石接觸，與圍巖發(fā)生交代作用而形成矽卡巖型礦床。同時(shí)在遠(yuǎn)離巖體的外圍，剩余含礦熱液在運(yùn)移過(guò)程中不斷萃取圍巖中的成礦物質(zhì)加入，隨著雨水的逐漸加入，壓力釋放，溫度降低，流體物理化學(xué)條件發(fā)生驟變，最終在成礦有利部位(NWW—NW向中小型斷裂構(gòu)造處)富集成礦。

綜上分析，馬市坪鉛鋅銀礦集區(qū)具有深部斑巖型—中深部矽卡巖型—淺部熱液脈型鉛鋅礦的成礦模式，深部具有較大的找礦潛力。

6 結(jié)語(yǔ)

(1)礦床成因?qū)儆谘嗌狡趲r漿期后熱液充填、交代成因的多金屬礦床。在時(shí)空上具有一定的內(nèi)在聯(lián)系，共同構(gòu)成了燕山期巖漿—熱液成礦系列。

(2)建立了馬市坪鉛鋅銀礦集區(qū)綜合找礦模型，即斑巖型鉬鎢礦—矽卡巖型多金屬礦—脈狀熱液交代型鉛鋅礦床的巖漿熱液系統(tǒng)成礦模型。

(3)貫溝—銀山溝一帶物化探異常呈面狀發(fā)育，且在貫溝礦區(qū)鉆孔中已發(fā)現(xiàn)有斑巖型鉬礦，下部應(yīng)注意在深部尋找斑巖型和矽卡巖型礦床。

注 釋

① 河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第一地質(zhì)大隊(duì). 2021. 河南省南召縣馬市坪鉛鋅礦預(yù)查報(bào)告[R].