河南省嵩縣廟嶺—九仗溝金礦帶F8含礦構(gòu)造成因探討

劉玉剛，丁培超，徐金武，郭勤強，陳曉利，郎 磊

(1.河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第一地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院； 2.河南省金銀多金屬成礦系列與深部預(yù)測重點實驗室)

引 言

廟嶺—九仗溝金礦帶位于河南省嵩縣境內(nèi)，為豫西重要的金礦集中區(qū)[1]，沿該金礦帶產(chǎn)出廟嶺金礦床、小南溝金礦床、趙嶺金礦床、九仗溝金礦床、東灣金礦床等。大規(guī)模的成礦作用吸引了眾多科研工作者對該區(qū)開展了大量調(diào)查研究工作，如礦床的地質(zhì)特征[2-3]、成礦物質(zhì)來源、成礦物理化學環(huán)境[4-6]、成礦時代[5-8]、地球化學異常特征[9]、找礦方向[10-11]、采礦及選礦[12-14]等，為后續(xù)工作的開展奠定了堅實的基礎(chǔ)。

以往關(guān)于廟嶺—九仗溝金礦帶的F8含礦構(gòu)造研究多集中在構(gòu)造特征及成礦特征等方面，針對其成因方面的研究并不多見，僅在部分調(diào)查成果中提及其為馬超營斷裂的次級構(gòu)造。本次研究在以往研究成果的基礎(chǔ)上，對廟嶺—九仗溝金礦帶的地質(zhì)特征、構(gòu)造空間分布、大地構(gòu)造環(huán)境、重力解譯成果進行了重新梳理，結(jié)合F8含礦構(gòu)造形成時期的構(gòu)造巖漿事件及構(gòu)造環(huán)境對其成因進行了探討，并對其規(guī)模及含礦性進行了推斷，為進一步深部找礦預(yù)測提供了新的信息。

1 區(qū)域成礦地質(zhì)背景

研究區(qū)位于華北陸塊南緣Fe-Cu-Au-Mo-Pb-Zn-鋁土礦-硫鐵礦-螢石-煤成礦帶[1,10]上的熊耳山—外方山地區(qū)。區(qū)域地層為由結(jié)晶基底和蓋層組成的雙層結(jié)構(gòu)。結(jié)晶基底主體為太華群(ArTh)，巖性主要為黑云斜長片麻巖、角閃斜長片麻巖等；蓋層由長城系熊耳群火山巖系及少量官道口群碎屑巖及碳酸鹽巖組成；在潭頭—大章盆地及嵩縣盆地2個斷陷盆地內(nèi)大面積分布古近系(E)、新近系(N)及第四系(Q)[15](見圖1)。區(qū)域斷裂發(fā)育，按走向總體分為北西西向、北東向及近南北向。其中，北西西向斷裂以馬超營斷裂為代表，其為區(qū)域上規(guī)模最大的斷裂，總體走向270°～300°，斷裂面總體北傾，局部南傾，傾角60°～75°；北東向斷裂發(fā)育，延伸總體穩(wěn)定，多斜切北西西向斷裂；近南北向斷裂相對較少，典型代表為F8含礦構(gòu)造，其走向延伸約8.5 km，傾向西，傾角30°～65°。區(qū)域巖漿巖主要為新太古代中基性火山巖和花崗巖，以及晚侏羅世—早白堊世花崗巖，后者較為典型，形成了大規(guī)模的花崗巖巖基及零星的花崗(斑)巖巖株，主要包括花山巖體(130.7 Ma±1.4 Ma)[16-17]、五丈山巖體(156.8 Ma±1.2 Ma)[16-17]、合峪巖體(134.5 Ma±1.5 Ma)[16,18]3個大型巖基，以及雷門溝巖體(136.2 Ma±1.5 Ma)[19]、祁雨溝巖體(134.1 Ma±2.3 Ma)[20]等多個花崗斑巖小巖體。區(qū)域上礦產(chǎn)分布密集，礦種以金、鉬為主，具有代表性的礦床有店房金礦床、九仗溝金礦床、廟嶺金礦床、祁雨溝金礦床、雷門溝鉬礦床等，礦床成礦年齡集中在117～135 Ma，礦床成因類型主要為中低溫巖漿熱液型、斑巖型及爆破角礫巖型等[10]。

1—第四系 2—新近系 3—古近系 4—龍家園組 5—高山河組 6—馬家河組 7—雞蛋坪組 8—許山組 9—太華群 10—早白堊世石英二長巖 11—早白堊世二長花崗巖 12—早白堊世黑云正長花崗巖 13—晚侏羅世二長花崗巖 14—晚三疊世正長巖 15—新太古代石英閃長巖 16—新太古代二長花崗巖 17—地質(zhì)界線 18—不整合界線 19—斷裂 20—逆斷裂及產(chǎn)狀 21—正斷裂及產(chǎn)狀 22—片麻理產(chǎn)狀 23—地層產(chǎn)狀 24—金礦床及名稱 25—鉬礦床及名稱圖1 熊耳山—外方山地區(qū)地質(zhì)簡圖

2 研究區(qū)地質(zhì)特征

研究區(qū)位于馬超營斷裂北側(cè)，潭頭斷陷盆地東南側(cè)。研究區(qū)內(nèi)大面積出露長城系雞蛋坪組(Chj)火山巖，巖性主體為流紋巖、英安巖、流紋質(zhì)凝灰熔巖等，局部夾少量薄層凝灰?guī)r及火山角礫巖。地層表現(xiàn)為穩(wěn)定的單斜構(gòu)造，傾向總體向東，傾角 20°～40°(見圖2)。巖漿巖主要為新太古代中酸性火山巖，在研究區(qū)形成了大面積分布的雞蛋坪組火山巖地層；侵入巖不甚發(fā)育，僅為零星分布、呈脈狀產(chǎn)出的閃長巖、花崗斑巖及正長巖等。斷裂極為發(fā)育，按走向可分為近南北向和近東西向。近南北向斷裂包括F8含礦構(gòu)造及F9、F17、F22、F33、F34等斷裂，傾向西，傾角30°～76°；近東西向斷裂主要分布在研究區(qū)南部，以北傾為主，傾角50°～80°，寬度多小于10 m，含礦性相對較差，僅在與近南北向構(gòu)造交會部位可見少量金礦化。研究區(qū)內(nèi)金成礦較為顯著，目前已控制9個金礦段，其呈近南北向沿F8含礦構(gòu)造分布，已發(fā)現(xiàn)礦床的規(guī)模多數(shù)達大型以上。

3 F8含礦構(gòu)造成因特征分析

3.1 形成時期

研究區(qū)構(gòu)造較為發(fā)育，不同方向的構(gòu)造相互交織，導致構(gòu)造的研究難度較大。關(guān)于F8含礦構(gòu)造的形成時間，在研究區(qū)南部廟嶺一帶的地表及坑道中，可見近南北向構(gòu)造切割近東西向構(gòu)造。此外，在研究區(qū)西南部的白家洼一帶，地表露頭顯示F22斷裂切穿北東向花崗巖脈(157 Ma)[5]，反映以F8含礦構(gòu)造、F22斷裂為代表的近南北向構(gòu)造的形成時期應(yīng)晚于157 Ma。

3.2 大地構(gòu)造環(huán)境

區(qū)域上大地構(gòu)造演化大致經(jīng)歷了3個階段：①新太古代—古元古代前寒武紀結(jié)晶基底形成演化階段；②新元古代—中三疊世板塊構(gòu)造演化階段；③中—新生代陸內(nèi)造山階段[21-22]。F8含礦構(gòu)造形成時，區(qū)域總體處于中—新生代陸內(nèi)造山階段。中侏羅世，受古太平洋俯沖機制影響，秦嶺造山帶的區(qū)域大地構(gòu)造環(huán)境表現(xiàn)為伸展隆升；晚侏羅世，區(qū)域大地構(gòu)造環(huán)境轉(zhuǎn)變?yōu)閿D壓后的松弛階段；早白堊世，華北地區(qū)東部進入大規(guī)模伸展裂陷階段[22]。因此，自晚侏羅世起，區(qū)域大地構(gòu)造環(huán)境已轉(zhuǎn)換為拉張松弛階段。

3.3 近南北向構(gòu)造組合特征

在研究區(qū)南部廟嶺一帶，近南北向構(gòu)造主要由F8含礦構(gòu)造、F22斷裂及二者之間的F9、F19、F18、F17等次級斷裂組成，其構(gòu)造力學性質(zhì)總體表現(xiàn)為壓扭性，實質(zhì)為一組構(gòu)造組合，各構(gòu)造在地表延伸大于0.4 km，傾向西，由東向西構(gòu)造傾角(30°→45°→65°)逐漸變陡。深部鉆孔及坑道控制表明，F(xiàn)17、F18、F19、F94條斷裂自東向西、由淺至深逐漸交會至F8含礦構(gòu)造，推斷F22斷裂在更深處同樣會與F8含礦構(gòu)造交會。由于上述各構(gòu)造性質(zhì)相同、產(chǎn)狀規(guī)律性漸變，顯示其為同期壓扭性構(gòu)造運動的產(chǎn)物，F(xiàn)8含礦構(gòu)造可能為整個構(gòu)造帶的東側(cè)邊界，F(xiàn)9、F19、F18、F17等斷裂為F8含礦構(gòu)造上盤的次級斷裂，F(xiàn)22斷裂可能為整個構(gòu)造的西側(cè)邊界。近南北向構(gòu)造表現(xiàn)出壓性特征，表明其形成時應(yīng)處在近東西向擠壓環(huán)境，控制該構(gòu)造形成的力來源方向應(yīng)為近東西向。

3.4 F8含礦構(gòu)造與馬超營斷裂的空間關(guān)系

以往部分觀點認為，F(xiàn)8含礦構(gòu)造為馬超營斷裂的次級斷裂，但并未發(fā)現(xiàn)有地表露頭或鉆孔驗證等方面的直接證據(jù)，或物探解譯等方面的間接證據(jù)。

區(qū)域上馬超營斷裂走向270°～300°，傾向北，傾角60°～75°；F8含礦構(gòu)造地表延伸約8.5 km，在研究區(qū)南部廟嶺一帶F8含礦構(gòu)造產(chǎn)狀大致為260°～280°∠30°～45°，向北部至九仗溝一帶產(chǎn)狀漸變?yōu)?0°～30°∠50°～65°。為探索F8含礦構(gòu)造與馬超營斷裂在空間分布及組合方面的關(guān)系，將二者自地表露頭按其產(chǎn)狀向深部進行延伸(見圖3)，用以模擬二者的交會關(guān)系。馬超營斷裂傾角以60°計算，F(xiàn)8含礦構(gòu)造傾角以45° 計算，當馬超營斷裂水平向北平移2.00 km,F8含礦構(gòu)造水平向西平移3.40 km時，二者首次交會，交會處埋深為3.40 km；馬超營斷裂向北平移3.00 km，延伸至F8含礦構(gòu)造露頭南端，該位置馬超營斷裂的埋深為5.20 km，F(xiàn)8含礦構(gòu)造需向西平移5.20 km方能實現(xiàn)構(gòu)造交會；馬超營斷裂向北平移7.20 km，延伸至F8含礦構(gòu)造中段，該位置馬超營斷裂的埋深為12.45 km，F(xiàn)8含礦構(gòu)造需向西平移12.45 km方能實現(xiàn)構(gòu)造交會；馬超營斷裂向北平移11.50 km，延伸至F8含礦構(gòu)造北端，該位置馬超營斷裂的埋深為19.92 km，F(xiàn)8含礦構(gòu)造需向西平移19.92 km方能實現(xiàn)構(gòu)造交會。

1—花崗巖基及名稱 2—馬超營斷裂 3—馬超營斷裂下延投影 4—F8含礦構(gòu)造 5—F8含礦構(gòu)造下延投影 6—馬超營斷裂與F8含礦構(gòu)造理想交會線投影 7—馬超營斷裂下延等深線及距離(km) 8—F8含礦構(gòu)造下延等深線及距離(km) 9—金礦床圖3 F8含礦構(gòu)造與馬超營斷裂構(gòu)造交會推斷圖

由于F8含礦構(gòu)造并非區(qū)域性斷裂，其向深部延伸規(guī)模總體有限，導致F8含礦構(gòu)造總體應(yīng)位于馬超營斷裂上部，二者在空間上難以實現(xiàn)大規(guī)模的構(gòu)造交會。

3.5 F8含礦構(gòu)造與燕山期巖漿巖帶的空間關(guān)系

區(qū)域上燕山期花崗巖分布廣泛，該期巖漿活動期大致為130～157 Ma。區(qū)域重力測量成果顯示，燕山期花崗巖平均密度為2.58×103kg/m3，小于熊耳群地層(2.76×103kg/m3)與太華群結(jié)晶基底(2.67×103kg/m3)，總體呈現(xiàn)低密度特征，與區(qū)域重力測量成果一致[23]。在布格重力異常圖(見圖4)上，燕山期花崗巖體呈現(xiàn)出低重力特征，在花山巖體、五丈山巖體、合峪巖體分布區(qū)尤為明顯，沿五丈山巖體與合峪巖體之間存在1條明顯的連續(xù)低重力異常帶，結(jié)合物性特征推斷其應(yīng)為隱伏花崗巖體的反映，表明自合峪巖體經(jīng)五丈山巖體至花山巖體應(yīng)存在1條連續(xù)的燕山期巖漿巖帶。

1—花崗巖基及名稱 2—推斷巖漿巖范圍 3—金礦床 4—鉬礦床圖4 熊耳山—外方山地區(qū)布格重力異常圖 (圖面范圍與圖1一致)

F8含礦構(gòu)造總體位于燕山期巖漿巖帶的東側(cè)，二者走向基本一致，且F8含礦構(gòu)造形成時間亦與該期巖漿活動相近。

4 討 論

4.1 構(gòu)造成因

F8含礦構(gòu)造為近南北向壓扭性構(gòu)造[10]，其形成年齡晚于157 Ma，以往認為其為馬超營斷裂的次級斷裂，但自晚侏羅世起區(qū)域大地構(gòu)造環(huán)境逐漸轉(zhuǎn)換為拉張松弛環(huán)境，該時期馬超營斷裂應(yīng)表現(xiàn)為近南北向的拉張?zhí)卣?，與F8含礦構(gòu)造為近東西向擠壓的應(yīng)力環(huán)境不符。再者，通過構(gòu)造空間模擬，F(xiàn)8含礦構(gòu)造沿傾向延伸至少4.90 km，方可實現(xiàn)與馬超營斷裂的構(gòu)造交會，由于F8含礦構(gòu)造并非區(qū)域性構(gòu)造，難以實現(xiàn)二者的大規(guī)模交會，從而導致F8含礦構(gòu)造在空間上應(yīng)位于馬超營斷裂的上部。另外，區(qū)域上燕山期巖漿巖的活動同樣限制了F8含礦構(gòu)造的深部延伸規(guī)模，在一定程度上也阻礙了F8含礦構(gòu)造與馬超營斷裂的連接，導致F8含礦構(gòu)造與馬超營斷裂可能并不存在空間上的交會關(guān)系。

F8含礦構(gòu)造形成年齡晚于157 Ma，應(yīng)與晚侏羅世以后的構(gòu)造巖漿演化事件相關(guān)聯(lián)，而該時期區(qū)域上最為顯著的特征即為大規(guī)模燕山期花崗質(zhì)巖漿活動[22]。深部巖漿房內(nèi)花崗質(zhì)巖漿膨脹并向近地表上侵。伴隨上侵，巖漿沿巖漿巖帶向兩側(cè)圍巖擠壓。區(qū)域巖漿巖帶走向總體呈近南北向，伴隨巖漿上侵形成的側(cè)向擠壓應(yīng)力應(yīng)為近東西向，與控制F8含礦構(gòu)造形成的應(yīng)力方向和構(gòu)造環(huán)境均一致。巖漿巖帶軸部應(yīng)沿合峪巖體經(jīng)大章鎮(zhèn)至五丈山巖體，在南部合峪巖體—大章段中軸走向呈北北東向，在大章—五丈山巖體段中軸走向呈北北西向，而南段中軸空間延伸走向基本與F8含礦構(gòu)造走向一致，從側(cè)面反映二者存在密切的成生聯(lián)系。

綜上，認為F8含礦構(gòu)造并非馬超營斷裂的次級構(gòu)造，而應(yīng)隸屬于伴隨燕山期花崗質(zhì)巖漿侵入而形成的近南北向壓扭性斷裂構(gòu)造體系。

4.2 找礦意義

關(guān)于F8含礦構(gòu)造的規(guī)模，以往開展過部分研究工作，認為其向深部仍延伸穩(wěn)定，但并未對其規(guī)模進行量化。本次研究肯定了近南北向構(gòu)造與燕山期花崗巖帶的關(guān)系，結(jié)合壓扭性構(gòu)造延伸較穩(wěn)定的普遍共識，認為F8含礦構(gòu)造向深部可延伸至燕山期花崗巖帶附近。由花崗巖體地表露頭規(guī)模及重力等值線梯度帶特征，推斷F8含礦構(gòu)造向西延伸可平移至3.00 km處，對應(yīng)的沿傾向延伸長度為4.00 km。

在深部探礦方面，目前F8含礦構(gòu)造北段的東灣金礦區(qū)控制礦體標高已至-240 m；南部的小南溝金礦區(qū)、廟嶺金礦區(qū)近年的深部探礦工作中在-100～200 m標高亦發(fā)現(xiàn)連續(xù)金礦化，表明其深部仍存在大規(guī)模成礦的可能，對沿廟嶺—九仗溝金礦帶進一步開展深部找礦預(yù)測工作起到積極的作用。

5 結(jié) 論

1)廟嶺—九仗溝金礦帶F8含礦構(gòu)造為形成年齡晚于157 Ma的壓扭性構(gòu)造，其在空間上可能并非馬超營斷裂的次級構(gòu)造，應(yīng)為伴隨燕山期花崗質(zhì)巖漿侵入而形成。

2)區(qū)域重力測量成果顯示，沿五丈山巖體與合峪巖體之間存在1條明顯的連續(xù)低重力異常帶，推斷自合峪巖體經(jīng)五丈山巖體至花山巖體應(yīng)存在1條連續(xù)的燕山期巖漿巖帶。

3)結(jié)合地質(zhì)調(diào)查及重力解譯成果，F(xiàn)8含礦構(gòu)造地表延伸約8.5 km，沿傾向延伸可達4.00 km。深部探礦工作表明，沿F8含礦構(gòu)造傾向向深部仍有連續(xù)的金礦化，具備開展進一步深部找礦預(yù)測的前提。