陳加偉，駱亞南，張 勇

（河南省地礦局第三地質(zhì)調(diào)查隊(duì)，河南 信陽(yáng) 464000）

1 礦區(qū)及礦床地質(zhì)特征

圖1 皇城山地區(qū)地質(zhì)圖

皇城山銀礦床位于秦嶺褶皺帶東段南支，緊鄰龜山--梅山斷裂帶北側(cè)（圖 1），賦存于穿切白堊系下統(tǒng)陳棚組火山巖系皇城山段底部的巖屑晶屑凝灰?guī)r和下伏的華力西晚期斜長(zhǎng)花崗巖的氣孔硅英巖脈中。在礦區(qū)數(shù)十條大小不等的硅英巖脈中，有數(shù)條具銀礦化，目前發(fā)現(xiàn)一號(hào)巖脈含有工業(yè)銀礦體。礦體呈不規(guī)則脈狀沿37°方向展布，傾角陡立，平面上東寬西窄，橫向上上大下小，縱向上東深西淺，連續(xù)性較好，局部有分支復(fù)合、尖滅再現(xiàn)現(xiàn)象。礦體長(zhǎng)500m，延深200～305m，平均厚5.44m，銀平均品位365g/t，伴生金平均品位0.48g/t，賤金屬含量小于0.1%（圖2）。

礦石礦物有33種之多，銀礦物主要為輝銀礦，少量金銀礦、自然銀、塊輝鉍鉛銀礦、淡紅銀礦、硫鉍銀礦等， 金屬硫化物小于 5%，主要為黃鐵礦，脈石礦物主要為石英（>90%）。輝銀礦多呈不規(guī)則粒狀(粒徑0.03～0.6 mm)集合體與方鉛礦緊密相連、穿插或交代方鉛礦，或與石英緊密相伴。礦石結(jié)構(gòu)有l(wèi)6種之多，主要為自形、他形粒狀結(jié)構(gòu)，填隙結(jié)構(gòu)、交代(殘余)結(jié)構(gòu)，礦石構(gòu)造有 9種之多，主要為細(xì)脈浸染狀構(gòu)造、被膜狀構(gòu)造、斑雜狀構(gòu)造。礦石類型，按氣孔硅英巖穿切不同圍巖可分為硅英質(zhì)銀礦石、硅質(zhì)銀礦石和凝灰質(zhì)銀礦石三種自然類型。按礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造可分為浸染狀礦石、斑雜狀狀礦石和角礫狀礦石。工業(yè)類型分為含金的黃鐵礦--石英--輝銀礦礦石和含金的褐鐵礦--石英--凝灰物一輝銀礦礦石。礦石氧化物含量：SiO2>85%、Al2O3<3%、(K2O+Na2O)

圖2 皇城山銀礦礦床地質(zhì)圖

2 礦床成因探討

2.1 成礦溫度

圖3 礦床礦石鉛和巖石鉛同位素特征圖

0線礦體頂部一件黃鐵礦的包裹體爆裂溫度為395℃，反映成礦溫度的上限。4線礦體上部 25個(gè)石英包裹體均一溫度的平均值為168℃，為成礦溫度的下限。即礦體成礦溫度在 168℃～395℃，屬于低溫?zé)嵋旱V床[2]。

表1 皇城山銀礦床鉛同位素組成特征及與地球各層圈對(duì)比表

2.2 成巖成礦物質(zhì)來(lái)源

礦區(qū)火山巖巖石的∑REE為106.20～l91.30ppm，LREE/HREE為 3.51～l5.21。變異系數(shù)：δEu為0.40～0.78，銪明顯虧損，表明成巖物質(zhì)主要來(lái)自殼幔源。

皇城山銀礦床鉛同位素組成特征及其與地球各層圈對(duì)比（表 1）顯示以下兩點(diǎn)：①巖石和礦石鉛同位素組成變化范圍小206Pb/204Pb:16.657～17.253，207Pb/204Pb:15.168～15.439，208Pb/204Pb:37.007～37.760，其均方差和變化系數(shù)均小于 1，表明了礦石鉛的來(lái)源單一。②礦石鉛同位素與上地殼鉛同位素組成特征截然不同，表示其銀、鉛等金屬元素來(lái)自深源（下地殼、上地幔）；同時(shí)礦石鉛與白堊系陳鵬組皇城山段火山巖鉛同位素組成特征對(duì)比顯示：兩者的鉛同位素組成極為相似，具同源特征。在Pb207/Pb204-- Pb206/Pb204圖解上（圖3），投影點(diǎn)落在地幔線兩側(cè)，在我國(guó)東

部巖漿熱液型金礦床礦石鉛的范圍內(nèi)，都進(jìn)一步支持了本銀礦床的火山熱液成因；礦床和巖石大體形成于同一時(shí)期。測(cè)得礦石中黃鐵礦、方鉛礦的硫同位素組成δ34S數(shù)值為-11.7‰～-22.0‰，低于礦床溶液的總硫同位素組成（δ34S∑S0～-10‰），顯示出明顯的重硫虧損。其合理解釋為熱液體系中大氣水比例的增高造成氧化型S比例增加，從而導(dǎo)致硫同位素的分餾，金屬硫化物相對(duì)富集輕硫而虧損34S，而與黃鐵礦共生的重晶石則富集重硫。溫度越低這種分異程度越大。因此，皇城山金屬硫化物較強(qiáng)34S的虧損反映在低溫條件下不同氧化還原狀態(tài)硫同位素強(qiáng)烈分餾的結(jié)果。這種較強(qiáng)的硫同位素分餾與近地表環(huán)境相對(duì)較高的 fO2有關(guān)。所以銀礦床中的硫主要來(lái)自火山巖巖漿熱液和原生雨水。測(cè)得礦體圍巖凝灰?guī)r中脈狀方解石的碳同位素組成數(shù)值（13C-1.03‰）與溶液的總碳同位素組成數(shù)值相當(dāng)，表明本礦床的碳源可能來(lái)自深部的巖漿熱液。

表2 皇城山銀礦床硫同位素組成特征

由上表述，本區(qū)的銀、鉛、鋅碳等主要成礦物質(zhì)來(lái)自火山巖和巖漿熱液，硫則來(lái)自火山巖巖漿熱液和原生雨水。

2.3 成礦水介質(zhì)來(lái)源

根據(jù)該礦床方鉛礦的Sb/Ag比(0.507 )與浙江火山巖區(qū)羅山金銀礦床 Sb/Ag比(0.4352)最為相近（表 3），黃鐵礦的鐵、硫含量與理論值對(duì)比略富鐵虧硫，Co/Ni比(2.833)、S/Se比約15萬(wàn)，與浙江銀坑山火山巖型金(銀)礦床最相近(銀坑山Co/Ni比值2.67、S/Se比值7～25萬(wàn))， 反映該銀礦床成因?yàn)榛鹕綗嵋盒汀?/p>

圖4 計(jì)算和測(cè)定的與礦物平衡的成礦流體H2O氫氧同位素成份

表3 皇城山銀礦床與其它礦床方鉛礦中Sb/Ag比值對(duì)比表

表4 研究區(qū)典型礦床流體H、O同位素組成特征

測(cè)得硅英質(zhì)銀礦石中的石英包裹體中水的δD為-106.07‰、δ18O7.37‰～10.59‰、δ18OH。O為-3.30‰～-6.52‰，礦體圍巖凝灰?guī)r中的脈狀方解石的δ18O為12.59‰、δ18OH。O為23.81‰，表4中列出了典型礦床石英流體包裹體δD/‰測(cè)定值及與流體平衡時(shí)的石英δ18O/‰。根據(jù)礦物-水體系的氧同位素分餾方程：10001nαQ－H2O＝3.38×106/T2-2.90 (Friedman and O’Neil，1977)和流體包裹體均一溫度計(jì)算獲得石英-水分餾系數(shù)，最終得到主成礦階段成礦流體δ18O/‰為-6.95‰和-3.78‰。在δ18O/-δDfluid關(guān)系圖（圖 4）上，皇城山銀礦床的流體H、O同位素組成投影點(diǎn)明顯向大氣降水線漂移，顯示成礦流體具有明顯的巖漿水和大氣降水混合源性質(zhì)[3]。

2.4 成礦水介質(zhì)性質(zhì)

據(jù)礦床的流體包裹體化學(xué)成分得知，本礦床的成礦流體系SO4--Ca型或SO4--K型礦液。礦液具有SO4作用顯著(SO4/Cl比值遠(yuǎn)大于1)、Cl大于F、Ca明顯大于Mg、Na/(Ca+Mg )比值介于0.01～O.2之間等特點(diǎn)。在氣相成分上.具有H20、O2、N2、CO2,、CO為主要成分，而CH4、H2含量極微的特點(diǎn)。與淺成火山熱液型金礦床相比，本銀礦床具有 CO2/H2O比值高（金礦床為 0.O2～O.03，本礦床為O.038 ～0.076)、CO2/ (CH4+H2)比值低(金礦床為200～300，本礦床為37.93～ll2.17)的特點(diǎn)。有意義的是，本礦床包裹體中的(CO2+CO)、(O2+N2)含量和CO2/H2O比值與石英中的銀、金含量呈正消長(zhǎng)關(guān)系[2]。

表5 皇城山銀礦床包裹體成分特征

表6 皇城山石英包裹體成分當(dāng)量百分?jǐn)?shù)

在成礦階段發(fā)育低價(jià)鐵的黃鐵礦化、絹云母化、碳酸鹽化、未見(jiàn)高價(jià)鐵的氧化物、少硫酸鹽礦物出現(xiàn)，表明成礦水介質(zhì)為電離勢(shì)較高的弱堿性溶液。

方鉛礦、輝銀礦等硫化物、銀硫化物充填在石英晶隙中，其形態(tài)受石英晶隙的控制，除反映礦床交代成礦作用不十分強(qiáng)烈外，也表明成礦水介質(zhì)為pH值不很大(弱堿性)的富氣水熱液[2]。

從Fe-S-O體系礦物共生組臺(tái)來(lái)看，本礦床產(chǎn)有重晶石、黃鐵礦、方解石，而未見(jiàn)磁黃鐵礦產(chǎn)出，表明成礦時(shí)礦石沉淀的化學(xué)環(huán)境處于氧化勢(shì)較高的區(qū)間。

在淺部富游離氧的氧化環(huán)境中[SO4]2-的比例相應(yīng)大于 S2-的比例，在富[SO4]2-的條件下 Zn2+、Fe2+等溶解度很大而不易沉淀，只有Pb2+及部分Fe2+同S2-結(jié)合呈硫化物沉淀，這是造成本銀礦床貧硫化物的主要原因之一[3]。

表7 皇城山石英包裹體某些特征比值含礦性特征

2.5 成礦期次的劃分

皇城山銀礦成礦作用經(jīng)歷了熱液期和表生氧化期。根據(jù)礦石組構(gòu)及組合特征，熱液成礦期大致劃分3個(gè)成礦階段：①黃鐵礦—硅化石英巖階段：對(duì)應(yīng)于早期硅化作用，發(fā)生較弱的黃鐵礦化。熱液流體經(jīng)過(guò)對(duì)堿金屬元素的淋濾由酸性演化為偏堿性；②多金屬硫化物—硅化石英巖階段：對(duì)應(yīng)于中期硅化，為主成礦階段。熱液作用表現(xiàn)為早階段石英在堿性熱液作用下溶解和金屬硫化物沉淀。隨后的溫度降低和循環(huán)地下水的加入最終SiO2因過(guò)飽和而沉淀，且結(jié)晶程度很低；③角礫巖化階段：早階段形成的硅化石英巖角礫巖化，0線以北至3線180m標(biāo)高發(fā)育，角礫棱角明顯，并被隱晶質(zhì)SiO2膠結(jié)，但基本無(wú)交代作用。伴隨弱的黃鐵礦化。這種角礫巖屬熱液角礫巖。其形成可能是由于硅化石英巖的沉淀作用導(dǎo)致斷裂彌合，從而造成熱液體系超壓和爆發(fā)作用。由于熱液體系溫度降低，僅發(fā)生充填膠結(jié)，基本未發(fā)生交代現(xiàn)象。這種裂隙封閉和熱液角礫巖化現(xiàn)象是地?zé)狍w系和淺成低溫?zé)嵋后w系的常見(jiàn)現(xiàn)象。

3 成礦作用探討

皇城山銀礦成礦作用發(fā)生在大別造山帶135Ma左右的構(gòu)造轉(zhuǎn)換時(shí)期大規(guī)模酸性火山巖漿噴發(fā)作用環(huán)境。大面積硅化次生石英巖顯示火山氣液在較大地區(qū)范圍的匯流與擴(kuò)散。大量地質(zhì)事實(shí)證實(shí)，次生石英巖發(fā)育程度與地表火山作用的強(qiáng)烈程度及其產(chǎn)物的酸性程度密切相關(guān)，明顯與地表或近地表的酸性及中性火山作用過(guò)程有成因聯(lián)系。而且，次生石英巖的發(fā)育范圍與火山作用活動(dòng)范圍基本一致，個(gè)別地段僅發(fā)育在火山巖地帶。在大別山北麓信陽(yáng)—霍山中生代火山巖帶中，相對(duì)于其他地區(qū)，皇城山—上天梯一帶中酸性火山噴發(fā)作用最為強(qiáng)烈，以大量發(fā)育流紋質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r為特征。酸性巖漿由于粘度大，較容易形成近地表中間巖漿房，具有良好的“熱機(jī)”作用，從而形成近地表天水的對(duì)流循環(huán)系統(tǒng)。同時(shí)巖漿熱液體系本身加入部分揮發(fā)份和成礦金屬元素，為成礦提供必要的物質(zhì)供給。

4 找礦意義及找礦標(biāo)志

1）中酸性火山巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈地區(qū)是尋找這類礦床的重點(diǎn)地區(qū)。找礦范圍限于火山噴發(fā)范圍及其附近。緊靠火山噴發(fā)中心地區(qū)，由于火山氣液通過(guò)噴發(fā)而散失，因此不利于成礦。而火山活動(dòng)中心外圍枝杈狀裂隙發(fā)育地段是成礦的有利地段[3]。

2）對(duì)于淺成—近地表低溫?zé)嵋旱V床，應(yīng)綜合考慮成礦深度與剝蝕深度。強(qiáng)烈剝蝕地區(qū)一般不利于尋找這類礦床。

3）氧化露頭及風(fēng)化地貌特征可以提供重要找礦信息。石英巖化形成的塊狀石英巖，致密堅(jiān)硬具有強(qiáng)抗風(fēng)化能力，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期差異風(fēng)化多形成相對(duì)突起的地貌特征，如皇城山銀礦主礦體即沿皇城山山梁分布。這些地貌特征可以提供重要的找礦信息。

4）Ag、Pb、Sb、Zn等低溫元素組合異常是找礦的直接指示標(biāo)志[3]。

5）淺成低溫?zé)嵋盒偷V床在空間上通常與潛火山或斑巖熱液體系關(guān)系密切，因此，對(duì)于在該地區(qū)尋找斑巖熱液成礦體系具有一定指示意義。

[1] 林世南，等.河南省羅山縣皇城山銀礦區(qū)初步勘探地質(zhì)報(bào)告[R].1987.

[2] 林世南，彭翼，等.河南省羅山縣皇城山銀礦床成因及成礦規(guī)律研究報(bào)告[R].1988.

[3] 萬(wàn)守全，任愛(ài)琴，等.河南省羅山縣皇城山地區(qū)銀多金屬礦成礦預(yù)測(cè)研究報(bào)告[R].2010.

[4] 肖從輝.皇城山銀礦床成因探討[J].河南地質(zhì)，1991，9（3）：6～9.