陳書中，李軍亭，曹紀(jì)虎，程爭(zhēng)宣，牛昱博

(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)局第六地質(zhì)大隊(duì)，河南 鄭州 450016)

水地溝金礦區(qū)位于河南省西南部，大地構(gòu)造位置處于秦嶺造山帶北秦嶺構(gòu)造亞帶東段，伏牛山的南側(cè)，屬我國(guó)確定的16個(gè)重點(diǎn)金屬成礦區(qū)帶之一，為豫西金屬成礦區(qū)西南部東秦嶺鉛鋅成礦遠(yuǎn)景區(qū)，成礦區(qū)劃屬北秦嶺古生代、中生代金、銀、銅、鉛鋅、鉬、銻成礦帶中段，有著較好的成礦地質(zhì)條件。研究區(qū)位于秦嶺—大別山褶皺系，為一個(gè)非常典型的地槽褶皺系，變質(zhì)作用從太古宙到中生代，經(jīng)歷了多期次的變質(zhì)作用。前期變質(zhì)作用形成的變質(zhì)巖常常被后期的變質(zhì)作用進(jìn)行不同程度的疊加改造[1-3]。

研究區(qū)位于瓦穴子斷裂與朱夏斷裂之間，礦產(chǎn)分布廣泛，金、銀、銅、鋅等礦床均有發(fā)現(xiàn)，且這些礦床(點(diǎn))的分布受區(qū)域性構(gòu)造及含礦巖系控制的特點(diǎn)十分明顯。

礦床所在的成礦帶上已經(jīng)出現(xiàn)了一些金礦床，其中與水地溝金礦類似的有高莊金礦床、蒿坪金礦床等。高莊金礦位于水地溝金礦床的北西部，受同一韌性剪切帶的控制，金礦主要賦存于火神廟組上部變細(xì)碧巖中的層間擠壓破碎斷裂內(nèi)的石英脈中。已發(fā)現(xiàn)20 余條礦脈，它們呈帶狀產(chǎn)出，分段集中，相互平行雁列狀排列，組成一個(gè)較大的含礦脈帶。其中水地溝金礦是本區(qū)同類型礦床找礦的又一突破，通過近年的礦產(chǎn)地質(zhì)工作，目前控制的資源量為小型規(guī)模，進(jìn)一步勘查有望達(dá)到中到大型[4-5]。

沿朱夏斷裂有多期構(gòu)造巖漿活動(dòng)，導(dǎo)致了斷裂性質(zhì)的復(fù)雜化，在早期控制了二郎坪群的沉積。斷裂切穿地層，在海西早期自南向北把部分秦嶺雜巖推覆到二郎坪群之上，然后再走滑，形成數(shù)百米寬的韌性剪切帶。燕山期再有脆性斷裂疊加，形成百余米的角礫、巖塊、碎裂巖混合帶，從而控制了礦床的分布，成為區(qū)內(nèi)最主要的控礦構(gòu)造。

1 研究區(qū)地質(zhì)

1.1 地層

研究區(qū)位于秦嶺褶皺系內(nèi)北秦嶺褶皺帶中的二郎坪加里東—海西褶斷帶西段南側(cè)，區(qū)內(nèi)主要出露早古生界二郎坪群大廟組和火神廟組細(xì)碧角斑巖系地層。

1.2 構(gòu)造

區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造比較發(fā)育，按產(chǎn)狀可劃分為北東東向、北東向和北北東向斷裂3組。其中，北東東向斷裂是區(qū)內(nèi)主要的控礦構(gòu)造，斷裂帶東西長(zhǎng)1.6 km以上，南北平均寬0.12～0.40 km。斷裂帶走向約300°，傾向南西，傾角30°～39°。礦區(qū)內(nèi)有北東東向次級(jí)斷裂22 條，地表出露長(zhǎng)度為80～700 m，寬度為0.5～6.0 m。大致呈東部寬西部窄，平面上的展布形態(tài)為右型斜列狀，在剖面上大致呈疊瓦狀。斷裂帶內(nèi)，構(gòu)造變形變質(zhì)作用相當(dāng)強(qiáng)烈，退變質(zhì)作用形成的云母類等片狀礦物和角閃石、長(zhǎng)石等板柱狀礦物，強(qiáng)壓扁拉長(zhǎng)并定向排列。研究區(qū)內(nèi)礦體和含金石英脈大多受層間擠壓破碎斷裂的控制。北東向斷裂為成礦前斷裂，石英鈉長(zhǎng)斑巖脈的出露受此斷裂控制[6-8]。研究區(qū)區(qū)域地質(zhì)簡(jiǎn)圖如圖1所示。

圖1 區(qū)域地質(zhì)簡(jiǎn)圖

1.3 巖漿巖

研究區(qū)內(nèi)燕山期的脈巖比較發(fā)育，主要有石英脈、花崗巖脈、石英鈉長(zhǎng)斑巖脈、花崗細(xì)晶巖脈、花崗偉晶巖脈等，以石英脈為主，石英鈉長(zhǎng)斑巖脈的規(guī)模較大。水地溝金礦床地質(zhì)簡(jiǎn)圖如圖2所示。

圖2 水地溝金礦床地質(zhì)簡(jiǎn)圖

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 礦化脈特征

礦區(qū)內(nèi)共有11余條含金礦化石英脈，主要賦存于火神廟組的韌性剪切帶內(nèi)。礦脈大致平行分布，組合一個(gè)大的含礦帶。礦脈較薄，形態(tài)比較簡(jiǎn)單，多以脈狀為主，局部為透鏡狀、網(wǎng)脈帶，在走向和傾向上分布不規(guī)則，有較多分枝、復(fù)合現(xiàn)象。礦脈走向270°～330°，傾向180°～240°，傾角17°～50°。礦脈沿走向長(zhǎng)幾百米到上千米不等，礦脈大多為薄脈，厚度0.1～4.5 m，礦石中金屬礦物主要為自然金、自然銀、黃鐵礦、方鉛礦、黃銅礦等，脈石礦物主要為石英、長(zhǎng)石、方解石、角閃石、黑云母、絹云母等。礦石結(jié)構(gòu)主要為半自形—他形結(jié)構(gòu)、細(xì)網(wǎng)脈狀結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)等，構(gòu)造主要為塊狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造等。從淺部至深部礦體品位有由貧變富的趨勢(shì)，本區(qū)規(guī)模較大的礦化脈主要有Ⅵ、Ⅷ、Ⅸ、Ⅹ號(hào)脈(表1)。

表1 水地溝礦區(qū)主要礦脈特征

2.2 礦體特征

在該區(qū)發(fā)現(xiàn)的11條金礦化石英脈，主要賦存在火神廟組的韌性剪切帶內(nèi)。礦脈大致平行分布，組合一個(gè)較大的含礦帶。區(qū)內(nèi)較大規(guī)模的礦脈為Ⅵ、Ⅷ號(hào)脈(圖3)。通過普查工作，在Ⅵ、Ⅷ號(hào)礦脈上圈出了3個(gè)金礦體，礦體呈緩傾斜脈狀、似層狀，總體傾向210°，傾角18°～42°，礦體品位具淺部至深部、東至西部由貧變富的特征。①Ⅵ-1礦體。產(chǎn)于Ⅵ號(hào)礦脈東段中，礦體沿走向長(zhǎng)約55 m，沿傾向延深約190 m，埋深0～210 m，賦存標(biāo)高+524～+730 m；平均厚度為1.74 m，平均品位為3.55×10-6。②Ⅷ-1礦體。產(chǎn)于Ⅷ號(hào)礦脈中，礦體沿走向長(zhǎng)約100 m，沿傾向延深約50 m，埋深0～102 m，賦存標(biāo)高為+589～+654 m；礦體平均厚度為0.42 m，平均品位為9.35×10-6。③Ⅷ-2礦體。產(chǎn)于Ⅷ號(hào)礦脈中，礦體沿走向長(zhǎng)約40 m，沿傾向延深約90 m，埋深為0～102 m，賦存標(biāo)高+589～+654 m；礦體平均厚度為0.79 m，平均品位為3.41×10-6。

圖3 水地溝金礦勘探線剖面

2.3 礦石質(zhì)量特征

(1)礦石成分[9-11]。礦石礦物成分較為簡(jiǎn)單，已查明的礦石礦物主要有自然金、黃鐵礦、輝銀礦、磁黃鐵礦、方鉛礦、黃銅礦、閃鋅礦等；脈石礦物主要有石英、方解石、長(zhǎng)石、綠泥石、絹云母等(圖4)。礦石的物質(zhì)組分較簡(jiǎn)單，主要有用組分為Au、Ag，伴生有益組分主要有Pb、Zn、Cu、S、Sb、Mo等；有害組分主要有As。礦物共生組合為：黃鐵礦—金、銀金礦—黃銅礦、黃鐵礦。

圖4 水地溝金礦礦石、礦相照片

(2)礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造。礦石結(jié)構(gòu)以半自形—他形結(jié)構(gòu)、細(xì)網(wǎng)脈狀結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)為主，構(gòu)造以塊狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造為主。

(3)金的賦存狀態(tài)。礦石鑒定結(jié)果顯示：礦石中金主要以銀金礦及自然金等狀態(tài)存在。粒度一般在0.01～0.15 mm，個(gè)別達(dá)0.56 mm，分別以裂隙金、包裹金、晶隙金3種形態(tài)賦存于黃鐵礦及石英顆粒中，其中以裂隙金及晶隙金2種形態(tài)為主。

(4)金屬硫化物組成。經(jīng)電子探針測(cè)試可知，水地溝地區(qū)最主要的金屬硫化物為黃鐵礦。礦石中金屬硫化物BES圖如圖5所示，金屬硫化物化學(xué)組成見表2，黃鐵礦中S的含量為50.82%～52.3%，F(xiàn)e的含量為44.19%～46.24%。

表2 水地溝金礦金屬硫化物化學(xué)組成

圖5 水地溝金礦礦石中金屬硫化物BES圖

Co、Ni元素在黃鐵礦中很常見，黃鐵礦中的鐵往往被它們以類質(zhì)同象的形式替代。根據(jù)前人研究成果，黃鐵礦不同成因的Co/Ni比值差別很大，沉積型黃鐵礦Co、Ni含量較低，Co/Ni比值一般小于1，熱液成因黃鐵礦的Co/Ni比值變化及Co、Ni含量較大，Co/Ni比值波動(dòng)大致在1～5。水地溝地區(qū)含金石英脈中絕大多數(shù)黃鐵礦的Co/Ni比值在1.2～10.0，平均4.2，其黃鐵礦特征近似熱液成因。與卡林型金不同，水地溝地區(qū)含金石英脈中的黃鐵礦中具有極低的As含量。

在黃鐵礦中，偶爾能檢測(cè)出Au的成分，其含量最高可以達(dá)到0.6%。在黃鐵礦中，還可找到自然金顆粒(圖5)，金的成色為72%～92%。

(5)礦石類型。區(qū)內(nèi)礦石以原生礦石為主，少量混合礦石，氧化礦石較少。礦石自然類型為金多金屬硫化物石英脈型；礦石的工業(yè)類型為脈狀金多金屬硫化物型。

(6)圍巖蝕變。礦區(qū)擠壓破碎斷裂中的蝕變作用較為強(qiáng)烈，蝕變類型主要有硅化、黃銅礦化、黃鐵礦化、黃鐵絹英巖化、碳酸鹽化、綠泥石化等。通常幾種蝕變疊加在一起，構(gòu)成礦化圍巖的特征蝕變，如黃鐵絹英巖化，自蝕變帶中心向兩側(cè)蝕變逐漸減弱。

2.4 礦床流體包裹體特征

(1)流體包裹體巖相學(xué)[12-15]。水地溝金礦床含金石英脈中石英內(nèi)捕獲有大量的流體包裹體，巖相學(xué)觀測(cè)表明，石英中包裹體的大小以7～30 μm為主，這些包裹體的形態(tài)以近橢圓形和圓形為主，次為菱形和不規(guī)則狀(圖6)。原生流體包裹體依據(jù)室溫下的相態(tài)和成分可劃分為水溶液包裹體(L+V)和CO2包裹體(L+LCO2+VCO2)2種類型。Ⅰ類水溶液包裹體(L+V)，此類包裹體較為發(fā)育，根據(jù)其充填度、分布狀態(tài)及均一溫度，可劃分為2類。其中，Ⅰa類通常呈孤立狀分布、充填度大，少數(shù)與CO2包裹體共生，兩者均一溫度相近；Ⅰb類呈群分布、氣液比通常小于10%，均一溫度較Ⅰa低。Ⅱ類 CO2包裹體(L+LCO2+VCO2)，CO2包裹體一般在正常溫度下表現(xiàn)為三相結(jié)構(gòu)，Ⅱ類流體包裹體只在老硐采集的樣品中發(fā)現(xiàn)。

圖6 水地溝金礦立體包裹體顯微照片

(2)流體包裹體測(cè)溫學(xué)[16-18]。研究區(qū)內(nèi)不同礦脈樣品中的流體包裹體顯微測(cè)溫結(jié)果見表3。由表3可知，水地溝金礦Ⅰ類水溶液流體包裹體均一溫度分布在179～367 ℃，集中分布在280～310 ℃和330～370 ℃(圖7)，冰點(diǎn)溫度分布在-6.8～-2.7 ℃，由冰點(diǎn)溫度計(jì)算所得的鹽度為4.41%～10.24%，集中于9.0%～10.0%。其中，Ⅱ類含CO2包裹體的初融溫度為-64 ℃，暗示除了CO2以外，應(yīng)該還有其他氣體成分，經(jīng)激光拉曼分析顯示含有微量的CH4氣體(圖8)，CO2包裹體全部均一到液態(tài)CO2，其CO2部分均一溫度為31.2 ℃，完全均一溫度在345 ℃，與Ⅰa型包裹體相當(dāng)，CO2的籠合物的溫度7.5 ℃，對(duì)應(yīng)的鹽度為4.89%。

表3 水地溝金礦礦脈中石英流體包裹體顯微測(cè)溫結(jié)果

Ⅱ類含CO2包裹體的均一溫度與Ⅰ類水溶液流體包裹體均一溫度基本相當(dāng)，但是Ⅱ類含CO2包裹體的鹽度卻比Ⅰ類水溶液流體包裹體的鹽度低了很多(圖7)。其原因可能是由于構(gòu)造運(yùn)動(dòng)形成的富CO2的低鹽度流體在向上運(yùn)移時(shí)萃取了地層中的鹽類或高鹽度的地表水的混入而造成的。

圖7 水地溝金礦區(qū)流體包裹體均一溫度和鹽度柱狀

(3)流體壓力及深度。水地溝金礦流體包裹體以Ⅰ類水溶液包裹體為主，借助流體包裹體均一溫度和鹽度，應(yīng)用流體壓力經(jīng)驗(yàn)公式P=P0Th/T0(其中，P0=219+2 620w，T0=374+920w，P=105 Pa為成礦壓力，Th為均一溫度，w為成礦流體鹽度)，估算得到成礦晚階段成礦流體壓力為47.56～101.34 MPa。根據(jù)成礦深度—流體壓力經(jīng)驗(yàn)公式H=P/270，估算出對(duì)應(yīng)的成礦深度為1.76～3.75 km。1個(gè)Ⅱ類含CO2包裹體估算出的成礦壓力為245 MPa，根據(jù)成礦深度—流體壓力經(jīng)驗(yàn)公式，估算出對(duì)應(yīng)的成礦深度為9.07 km，說明成礦流體也有部分來自深部。

(4)單個(gè)流體包裹體成分分析[19-21]。對(duì)代表性的流體包裹體進(jìn)行了單個(gè)包裹體的激光拉曼探針分析，分析結(jié)果表明：Ⅰ類流體包裹體的液相成分主要是水溶液(圖8(a))，Ⅱ類包裹體的氣相成分主要為CO2，但CH4的特征峰也較明顯(圖8(b))，認(rèn)為成礦流體處于相對(duì)還原的狀態(tài)。

圖8 水地溝流體包裹體不同相的激光拉曼光譜

通過流體包裹體研究認(rèn)為：①不同氣液比、不同均一溫度以及不同分布特征的兩種類型水溶液包裹體，暗示其形成于不同的成礦階段；②發(fā)育均一溫度相近的Ⅰa水溶液包裹體和Ⅱ類含CO2流體包裹體，指示流體發(fā)生沸騰作用；氣相成分中出現(xiàn)的CH4，表明含金流體處于相對(duì)還原的狀態(tài)。

3 成礦機(jī)理及礦床類型

根據(jù)區(qū)域大地構(gòu)造位置，研究區(qū)位于華北板塊與揚(yáng)子板塊的碰撞帶上。推測(cè)早古生代時(shí)本區(qū)可能處于古秦嶺洋或島弧環(huán)境，因?yàn)榈貧さ睦瓘垼罅康幕詭r漿自洋底噴發(fā)，帶來許多的含金成礦物質(zhì)，且金隨著火山噴發(fā)旋回的分異演化逐漸富集，從而形成初始的礦源層[22-24]。

加里東期，二郎坪群開始褶皺由南向北推擠而隆起，該區(qū)發(fā)生了動(dòng)熱變質(zhì)作用，同時(shí)發(fā)生了走滑剪切，金開始小規(guī)模轉(zhuǎn)移，初步富集，形成衍生礦源層。到了燕山期，由于本區(qū)的巖漿、熱液活動(dòng)及構(gòu)造活動(dòng)都非常強(qiáng)烈，不僅幾條區(qū)域大斷裂活動(dòng)頻繁，許多次級(jí)斷裂也陸續(xù)形成，常與區(qū)域大斷裂成垂直產(chǎn)出，為區(qū)內(nèi)礦物質(zhì)的沉淀及帶內(nèi)成礦熱液的活動(dòng)提供了有利場(chǎng)所。區(qū)域構(gòu)造和巖漿活動(dòng)導(dǎo)致了區(qū)域變質(zhì)，尤其是大量變質(zhì)富CO2流體的生成，并與附近含有一定礦質(zhì)的巖漿水混合，在深部地層中循環(huán)，溶濾了更多地層中的成礦物質(zhì)而形成含礦熱液，在巖漿熱與構(gòu)造動(dòng)力驅(qū)使下，含礦熱液沿?cái)嗔焉仙⑦\(yùn)移到有利構(gòu)造位置充填交代形成工業(yè)礦體。礦體嚴(yán)格受構(gòu)造控制。通過流體包裹體研究，成礦流體溫度大致位于174～376 ℃，低鹽度，且含有CO2。

綜上所述，水地溝金礦床應(yīng)為受韌性剪切帶控制的在造山活動(dòng)或造山后形成的中低溫?zé)嵋旱V床。

4 找礦標(biāo)志

(1)構(gòu)造標(biāo)志。①水地溝金礦區(qū)金多金屬硫化物成礦帶大多受北西西向區(qū)域性斷裂帶控制，該區(qū)域斷裂帶為研究區(qū)重要的找礦標(biāo)志。②該區(qū)金多金屬礦體的空間展布基本受韌性剪切帶控制，成礦有利部位多位于礦化帶產(chǎn)狀變化明顯部位。

(2)蝕變與礦化標(biāo)志。研究區(qū)找礦直接標(biāo)志為黃鐵礦化、硅化，也是尋找富礦的主要標(biāo)志。

(3)石英脈。研究區(qū)金礦體多賦存于石英脈中，石英脈為本區(qū)找礦的直接標(biāo)志。

5 結(jié)論

通過分析區(qū)域水地溝金礦的成礦物質(zhì)來源和成礦過程，查明區(qū)域成礦地質(zhì)背景、控礦因素、礦體分布特征，為該區(qū)提供了具有重要價(jià)值的找礦信息，也為以后在此區(qū)尋找金礦打下了理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。

(1)研究區(qū)大地構(gòu)造位置位于華北板塊與揚(yáng)子板塊拼接處秦嶺造山帶東段，挾持于朱夏深大斷裂和瓦穴子斷裂之間，主要出露二郎坪群大廟組、火神廟組和小寨組地層，礦化體主要賦礦圍巖為二郎坪群火神廟組和大廟組地層，嚴(yán)格受朱夏深大斷裂和瓦穴子斷裂的次級(jí)斷裂控制，尤其是受或北東、或近東西、或近南北走向的斷裂構(gòu)造控制，礦(化)脈形態(tài)、產(chǎn)狀與其斷裂構(gòu)造的形態(tài)、產(chǎn)狀相似。

(2)研究區(qū)主要金屬硫化物為黃鐵礦，其次還有黃銅礦、方鉛礦，偶見磁黃鐵礦。其中，黃鐵礦Co/Ni比值0.4～10.0，平均3.5，具熱液成因特征。

(3)流體包裹體巖相學(xué)研究表明，流體類型主要分為2種類型。Ⅰ類水溶液包裹體(L+V)，該類包裹體比較發(fā)育；Ⅱ類 CO2包裹體(L+LCO2+VCO2)，CO2包裹體在常溫下呈現(xiàn)典型的三相結(jié)構(gòu)。流體包裹體熱力學(xué)和激光拉曼光譜分析表明，水地溝金礦區(qū)成礦流體為中溫、低鹽度、中淺成、含CO2流體。

(4)通過對(duì)該礦床進(jìn)行地質(zhì)、地球化學(xué)綜合分析研究，認(rèn)為研究區(qū)礦床為在造山活動(dòng)或造山后形成的受韌性剪切帶控制的中溫、中淺成熱液型礦床。