劉莎莎郭振林李志重申鵬良(華北地質(zhì)勘查局綜合普查大隊　燕郊065201河北省地礦局探礦技術(shù)研究院　燕郊065201)

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河南省西峽縣南溝礦區(qū)銻（金）礦床成因及成礦規(guī)律研究

劉莎莎②郭振林①李志重①申鵬良①
(①華北地質(zhì)勘查局綜合普查大隊燕郊065201②河北省地礦局探礦技術(shù)研究院燕郊065201)

摘要該區(qū)位于秦嶺造山帶北秦嶺構(gòu)造帶內(nèi)，長期遭受構(gòu)造運動的影響，地層發(fā)生變質(zhì)作用，構(gòu)造發(fā)育，巖漿活動頻繁，礦點分布普遍。秦嶺造山帶呈東西向橫貫中國大陸中部，是華北板塊與揚子板塊俯沖碰撞而成的復(fù)合型大型造山帶。造山帶北以魯山斷裂為界向北逆沖推覆于華北陸塊之上，南以勉略-巴山-襄廣斷裂帶為界，向南逆沖于南側(cè)的揚子陸塊之上，剖面上總體呈現(xiàn)為沿南北邊界向外逆沖的扇形特征。

關(guān)鍵詞地質(zhì)特征成礦規(guī)律地球化學(xué)銻金礦

本區(qū)礦床成因為與巖漿有關(guān)的中低溫?zé)嵋旱V床。礦床的形成與加里東期巖體有密切相關(guān)。已發(fā)現(xiàn)的礦體均位于北西向構(gòu)造蝕變帶中，體現(xiàn)了斷裂構(gòu)造對成礦的控制。

1　區(qū)域地質(zhì)背景

本區(qū)以變質(zhì)地層為主，中新生界地層僅零星分布于朱夏斷裂以南及西北部。自老至新為古元古界秦嶺巖群，中-新元古界峽河巖群、寬坪巖群，下古生界二郎坪群，上古生界及中生界地層。

區(qū)域處于揚子板塊與華北板塊長期活動地帶，長期地處在古生代和新生代南北擠壓之中，形成以北西向延伸的斷裂，褶皺不發(fā)育。

通過區(qū)域的有瓦穴子-喬端、朱-夏以及與之近平行的一系列斷裂。

本區(qū)屬五里川-寺莊信陽構(gòu)造，該帶位于河南西盧氏宮坡-瓦穴子-鴨河口-信陽明港一帶，走向NWW，延綿近千公里。長期以來瓦穴子-喬端斷裂帶一直被認為是寬坪群和二郎坪群的地質(zhì)界線。該帶位于北秦嶺中部，其走向與北部的洛南-欒川斷裂帶及南部的商丹縫合帶近于平行。瓦穴子-喬端斷裂帶南側(cè)的二郎坪群蛇綠巖具有弧后小洋盆的特點，是早古生代末古商丹洋洋殼向華北板塊之下俯沖消減過程中發(fā)育于活動大陸邊緣北側(cè)弧后小洋盆中的巖石。而北側(cè)的寬坪群則為被動陸緣的裂谷洋盆，是華北陸塊南緣大陸裂解作用的產(chǎn)物。瓦穴子-喬端斷裂帶位于二郎坪群與寬坪群之間，由數(shù)條互相平行的規(guī)模不等，產(chǎn)狀一致的韌性、脆韌性剪切帶組成。各斷層產(chǎn)狀基本一致：走向NW，傾向NE，傾角多變，一般為20°~80°。斷裂帶西可延至陜西商州，向東延伸到南召縣東部沒入南陽盆地。斷裂帶西段商州以北的寬坪群內(nèi)部，發(fā)育有北秦嶺寬坪變質(zhì)地體的韌性剪切體系。斷裂帶東段表現(xiàn)為大型基性糜棱巖和基性超糜棱巖帶，寬度超過兩百米，剪切帶傾向北，傾角近直立。

朱陽關(guān)-夏館斷裂帶位于秦嶺造山帶的中部，是早古生代二郎坪弧后盆地南緣的邊界斷裂，一直被認為是二郎坪弧后盆地與秦嶺古島弧的分界線，至今仍保存大量二者匯聚時期的構(gòu)造變形和結(jié)晶巖石。該斷裂帶西起朱陽關(guān)、五里川，往東消失在南陽盆地，走向為NW-SE，傾向SSW-SW，傾角30°~80°。它斜交商丹斷裂帶和瓦喬斷裂帶。朱陽關(guān)-夏館斷裂帶由多條平行或分支復(fù)合的斷裂組合構(gòu)成，構(gòu)造變形帶寬達2~3 km，屬多期活動，由韌性、韌-脆性、脆性變形組成并伴有走滑性質(zhì)的巨型構(gòu)造帶。斷裂帶內(nèi)主要發(fā)育長英質(zhì)糜棱巖、構(gòu)造片巖、構(gòu)造片麻巖和一部分大理巖。斷裂帶內(nèi)巖層產(chǎn)狀基本傾向S，見傾向拉伸線理、斜向拉伸線理、水平拉伸線理和水平皺紋線理。其運動學(xué)性質(zhì)是近南北向逆沖推覆兼左行平移。其北側(cè)的二郎坪弧后盆地向秦嶺群下俯沖，南面秦嶺群則相對向二郎坪群上逆沖推覆。

紅石巖-梅子溝-水洞嶺韌性剪切變質(zhì)帶從該區(qū)域穿過，分布在火神廟組和大廟組地層之間，出露寬度約450 m，局部寬度較大，其總體走向與巖層走向大體一致，帶中常有不規(guī)則石英脈充填，自中心向兩側(cè)依次出現(xiàn)碎裂化石英脈、初糜棱巖及糜棱巖帶，時有平臥褶曲和無根褶皺小構(gòu)造現(xiàn)象出現(xiàn)。

造巖漿巖帶，巖漿活動頻繁，以海西期花崗巖為主體，其次是加里東期，燕山期花崗巖及加里東期基性-超基性-中性巖。

圖1　秦嶺構(gòu)造簡圖

2　礦區(qū)地質(zhì)概況

礦區(qū)出露地層為古元古界秦嶺群石槽溝組（Pt1s）及第四系。元古界秦嶺群石槽溝組為一套以角閃巖相變質(zhì)為主的中深變質(zhì)巖系，巖性主要為黑云斜長（鉀長）片（麻）巖、（矽線）石榴黑云（二云）斜長（鉀長）片麻巖夾斜長角閃巖等。第四系（Q）由浮土、碎石、腐植質(zhì)及殘坡積物等組成。

區(qū)內(nèi)主要的控礦容礦構(gòu)造，地表有較明顯的破碎蝕變帶。整個破碎帶及兩側(cè)附近巖石普遍遭受不同程度的熱液蝕變。地層總體走向為南東-北西向，因受區(qū)域構(gòu)造的影響，區(qū)內(nèi)層間斷裂、小型緊密褶皺發(fā)育，礦化體多與這類構(gòu)造有關(guān)。因靠近朱-夏大斷裂，次級斷裂發(fā)育，斷層性質(zhì)多為壓扭性，具韌性剪切特征，常具糜棱巖化、碎裂巖化等。同時，存在有成礦后性質(zhì)不明斷裂，橫切地層和前期近東西向斷裂。對含礦構(gòu)造蝕變帶有一定的破壞作用。

巖漿巖主要分布在礦區(qū)北部，與礦化關(guān)系密切，為加里東期花崗巖（γ3），斜長花崗巖及花崗斑巖等，在區(qū)內(nèi)廣泛分布，規(guī)模大小不一。

3　礦體地質(zhì)概況

礦體均賦存于構(gòu)造蝕變破碎帶中，圍巖為蝕變花崗巖。構(gòu)造控礦明顯，破碎帶內(nèi)巖石蝕變較強，發(fā)育有碳酸鹽化、硅化等，部分地段可見到礦體旁側(cè)分布有巖脈，且花崗斑巖中亦有一定的礦化。

4　地球化學(xué)特征

4.1微量元素

礦區(qū)礦體微量元素含量見表1，計算的相關(guān)微量元素參數(shù)值見表2。

表1　礦區(qū)礦體微量元素含量表　10-6

表2　礦區(qū)礦體微量元素參數(shù)值

從表1可以看出，礦體Nb/Ta比值為6.60~8.75，平均值為7.68，低于地殼的平均值（12.22），Zr/Hf比值為31.15~32.22，平均值為31.69，低于中國東部上地殼平均值（36.72），反映了礦體形成時發(fā)生了較明顯的Nb/Ta、Zr/Hf分餾。Rb/Sr比值為1.21~2.92，平均值為2.07，明顯高于中國東部（0.31）及全球（0.32）上地殼的平均值，Rb/Nb比值為29.00~90.30，平均值為59.65，明顯高于中國東部（6.8）上地殼的平均值，顯示了礦體具有高成熟度的地殼的特征。

片麻巖微量元素比值蛛網(wǎng)曲線見圖2。從圖2中可以看出，片麻巖中主要富集Rb、Th、U、K等大離子親石元素，虧損高場強元素Ba、Nb、Sr、P、Ti。

圖2　礦區(qū)礦體微量元素原始地幔比值蛛網(wǎng)圖

4.2稀土元素

礦區(qū)礦體樣品的稀土元素含量見表3，稀土元素參數(shù)值見表4。

從表3中可以看出，礦區(qū)兩件礦體樣品稀土元素總量ΣREE在272.77×10-6~336.56×10-6之間，輕稀土含量（ΣLREE）在325.40×10-6~261.72×10-6之間，重稀土含量（ΣRREE）在11.16×10-6~11.05×10-6之間，各樣品稀土元素總量、輕稀土總量、重稀土總量變化較小。ΣLREE/ΣRREE=29.16~23.69>1，反映了礦體中輕重稀土分餾明顯。輕稀土分餾度LaN/SmN=4.96~ 4.79，平均值為4.88，＞1，顯示了礦石中輕稀土分餾較好。重稀土分餾度GdN/YbN=8.74~16.97，平均值為12.86，表明重稀土分餾較好。樣品中δCe為0.98~ 0.94，微弱負異常。δEu為0.11~0.17，明顯的負異常。稀土元素分布模式圖3，稀土元素曲線向右傾斜，樣品Ce、Eu虧損，說明礦體的形成與重熔花崗巖巖漿熱液關(guān)系密切。

圖3　礦區(qū)礦體稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化圖

5　礦床成因分析及控礦因素分析

礦區(qū)銻礦體主要產(chǎn)在花崗巖體中構(gòu)造裂隙中，呈脈狀產(chǎn)出，通過分析認為：

（1）礦區(qū)加里東期花崗巖分異較徹底，硫、鍶同位素以及稀土元素特征均表明，花崗巖為成礦提供了物質(zhì)來源，也提供了熱源；

（2）本區(qū)氫氧同位素組成具有大氣降水與深部巖漿流體混合特點,反映了在成礦晚階段成礦流體來源的復(fù)雜性；

表3　礦區(qū)礦體稀土元素分析結(jié)果　10-6

表4　礦區(qū)礦體稀土元素參數(shù)

（3）流體包裹體研究認為，礦區(qū)成礦溫度為中-低溫，成礦深度為中深環(huán)境，成礦流體兼具巖漿熱液與地下熱鹵水熱液特征，體現(xiàn)了混合流體特征；

（4）礦體形態(tài)主要呈脈狀，賦存在花崗巖體中的構(gòu)造蝕變裂隙中，為典型的熱液充填形成的。礦體圍巖出現(xiàn)典型的熱液蝕變現(xiàn)象，礦石構(gòu)造主要有放射狀構(gòu)造、稀疏浸染狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造、脈狀構(gòu)造、細脈狀構(gòu)造、蜂窩狀構(gòu)造、角礫狀構(gòu)造等。

綜合成礦物質(zhì)來源、礦體產(chǎn)出形式、流體包裹體特征以及礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造等特征分析，認為本區(qū)礦床成因為與巖漿熱液有關(guān)、混合地下熱鹵水的中低溫?zé)嵋盒偷V床。

盡管本區(qū)礦體在空間與地層沒有直接的關(guān)系，礦體主要圍巖為蝕變花崗巖。但是從上文分析可知，地層對成礦的控制作用可以體現(xiàn)在以下兩方面：地層、花崗巖、礦體三者具有同源關(guān)系，分析認為，本區(qū)花崗巖很有可能是地層經(jīng)花崗巖化經(jīng)重熔作用形成的，花崗巖對地層具有繼承性。而礦體熱液與花崗巖期后熱液有關(guān)，因此，礦體對地層具有一定的繼承性，即地層可能間接的提供了物質(zhì)來源。

另一方面，本區(qū)流體來源為巖漿熱液與地下熱鹵水的混合熱液，而地下熱鹵水勢必會攜帶地層中的部分成礦物質(zhì)，對成礦做出一定的貢獻。

斷裂構(gòu)造是本礦形成的最直接，最重要的控礦因素，是礦床定位的最主要因素。

礦區(qū)內(nèi)近南北向斷裂是容礦（儲礦）構(gòu)造，直接控制了本礦床礦體的定位。礦山具工業(yè)價值的礦體均產(chǎn)于該斷裂中。

礦液之所以能在斷裂中充填成礦，固然有多方面的原因，但其中一個重要原因是斷裂的產(chǎn)生，使之成為低壓區(qū)，礦液通過不同的通道向低壓區(qū)聚集。另一個方面，礦液本身又具有一定的能量，它們在構(gòu)造應(yīng)力驅(qū)使下，具矢量特征，當(dāng)這種具矢能量的流體沿一定方向運移時，便對運移通道產(chǎn)生壓裂作用，使巖石進一步破裂，即“熱液致裂”。如果這種具矢能量的流體沿封閉的斷裂或裂隙運移，使對斷裂或裂隙壁產(chǎn)生壓強，使之張裂成具一定空間和一定寬度的裂縫。斷裂裂開的寬度與流體對斷裂壁產(chǎn)生的壓力（垂直脈壁的壓力）有關(guān)。斷裂在各點裂開的寬度由下式表達：

μΔU1/2(1-V)=Δσ1(a22-x22i)2

式中：μ為彈性模量（不同的巖石μ不同）;ΔU1為裂隙張開寬度（礦脈的厚度）;V為泊松比（材料常數(shù)）; Δσ1為張應(yīng)力（垂直脈壁的拉力）;a2為斷裂的半長（脈的半長）;x2i為斷裂上測量點的位置（< a2）。

由上式可知，當(dāng)Δσ1一定即張應(yīng)力相同，斷裂裂開的寬度即礦床脈的厚度與斷裂（或礦脈）的上各點的位置有關(guān)，當(dāng)x2i=0時，也就是在斷裂（或礦脈）的中點，裂開的寬度即脈幅最大。

按上述公式，礦脈在中間一段，脈幅應(yīng)最寬，往兩端逐漸變薄，直至尖滅，這與本礦床礦體的變化是十分吻合的，如Ⅱ號脈，中礦脈厚度大，礦化連續(xù)品位富，而兩端則逐漸變薄，就單個礦體而言，往往也是中間后，兩端薄，并逐漸尖滅。

本區(qū)花崗巖與成礦關(guān)系密切。空間上，本區(qū)礦體大多數(shù)產(chǎn)于花崗巖體中，花崗巖體中的構(gòu)造裂隙最終定位了礦體的賦存部位。

本區(qū)與成礦關(guān)系密切的為加里東期花崗巖，銣鍶定年為462±88 Ma，巖體的巖石化學(xué)、地球化學(xué)特征均反映了本區(qū)花崗巖與我國華南地殼重熔型花崗巖特征相當(dāng)。從硫、鍶同位素特征以及稀土元素特征可知，本礦區(qū)礦床的成礦物質(zhì)主要來源于重熔巖漿。巖漿期后熱液攜帶主要的銻成礦金屬元素，充填于巖體早期形成的裂隙內(nèi)沉淀形成礦體。與此同時，巖漿-熱液并為礦質(zhì)的活化和運移提供了動力。

6　成礦規(guī)律及找礦方向

6.1成礦規(guī)律

⑴礦區(qū)內(nèi)工業(yè)礦體，無一例外的產(chǎn)在近南北向的斷裂中。剖面上，由緩變陡處，由陡變緩處往往是富礦體，厚大礦體產(chǎn)出部位。

⑵斷裂帶內(nèi)透鏡狀礦體的中間部位即為富礦體，厚大礦體產(chǎn)出處，兩個礦體的首尾重疊處往往是無礦部位。

⑶斷裂多次活動，晚期石英脈發(fā)育，羽狀斷裂發(fā)育處形成富厚礦體。

⑷礦體厚大部位，品位高的部位，往往是斷裂交匯部位或斷裂膨大部位。

6.2成礦方向

⑴本區(qū)礦脈受斷裂構(gòu)造控制，所以斷裂構(gòu)造可作為間接找礦標(biāo)志。NWW向韌性剪切帶及其兩側(cè)發(fā)育的與之平行的次級斷裂和近NE向斷裂構(gòu)造是宏觀性的構(gòu)造找礦標(biāo)志；

⑵區(qū)內(nèi)圍巖蝕變主要有黃鐵礦化、絹云母化、硅化，三者往往緊密共生，構(gòu)成含礦蝕變構(gòu)造帶。其中碎裂蝕變巖化是圍巖蝕變的特殊類型，反映了動力揉搓和熱液蝕變雙重作用的存在，是重要的找礦標(biāo)志之一；

⑶褐鐵礦化是本區(qū)另一重要的找礦標(biāo)志。經(jīng)褐鐵礦化后巖石呈紅褐色，由于鐵質(zhì)是礦液良好的捕載體，因而本礦區(qū)南礦（化）帶此標(biāo)志十分明顯；

⑷老硐及民采是本區(qū)重要的直接找礦標(biāo)志；

⑸物、化探異常為區(qū)內(nèi)重要的間接找礦標(biāo)志。

參考文獻

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收稿：2015-01-19

DOI:10.16206/j.cnki.65-1136/tg.2015.02.018