薛 艷，陳英男，陳建立，張文濤，郭 鵬，李貞岐

(1.河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局 第一地質(zhì)勘查院，河南 鄭州 450000；2.桂林理工大學 地球科學學院，廣西 桂林 541004； 3.河南省煤炭地質(zhì)勘察研究總院，河南 鄭州 450000)

研究區(qū)西峽縣寨子溝金礦位于河南省西峽縣北6 km的五里橋鄉(xiāng)石龍堰村寨子溝，大地構(gòu)造位置為揚子板塊與華北板塊拼合帶部位，即商丹斷裂帶之河南境內(nèi)南陽盆地以西段，又稱西官莊—鎮(zhèn)平斷裂。商丹斷裂帶是一條規(guī)模巨大、多層次、長期活動的構(gòu)造邊界，其作為劃分中國華北與揚子兩大構(gòu)造體系的界限斷裂，歷來是國內(nèi)外地質(zhì)學家研究的熱點地區(qū)[1-2]。沿該斷裂帶過研究區(qū)向西，進入陜西境內(nèi)，以及南陽盆地東側(cè)(稱松扒斷裂)，甚至再向東至信陽市境內(nèi)，均分布有一系列大型金礦床，如陜西沙梁子金礦、南陽桐柏老灣金礦和新縣涼亭金礦等礦，中小型礦床礦點眾多，研究成果亦較多[3-6]。但對于研究區(qū)所處的商丹斷裂西官莊至鎮(zhèn)平段的工作開展較少，研究成果亦更少。以往工作往往局限于區(qū)域找礦潛力評價和找礦靶區(qū)圈定，未從整個成礦帶的角度入手進行對比研究，對成礦帶的控礦因素和成礦物質(zhì)來源及成礦機理等方面進行深入研究。尚未有關于該地區(qū)成礦物質(zhì)來源、成礦流體特征的研究。開展西峽寨子溝金礦地球化學特征的研究，對于研究西官莊斷裂金礦賦存規(guī)律具有重要意義[7-8]。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)位于商丹斷裂帶，西官莊至鎮(zhèn)平段，即秦嶺造山帶東段，在長期、復雜的地質(zhì)演化過程中，經(jīng)歷了多期、多階段的造山運動，造就了豐富的礦產(chǎn)資源，形成了一條的重要的貴金屬成礦帶。關于研究區(qū)，前人開展的工作僅限于20世紀90年代在西峽縣寨子溝—重殺溝一帶開展過地表調(diào)查評價工作，發(fā)現(xiàn)了雷子寺溝、寨子溝和重殺溝3個金礦點等找礦線索，隨后民采盛行，一直未系統(tǒng)開展過礦產(chǎn)勘查工作[9-10]。在前期已發(fā)現(xiàn)的雷子寺溝、寨子溝、重殺溝等多個金礦點之外，近幾年開展的勘查項目沿該斷裂帶在研究區(qū)內(nèi)圈出了多個銅金礦脈；該斷裂帶上金礦床(點)具成群、成帶的分布特征，主要表現(xiàn)為含金石英脈型及構(gòu)造蝕變巖型金礦，該成礦帶金礦化均產(chǎn)出于韌性剪切帶中，說明金多金屬成礦與韌性剪切活動之間具有密切的關系[11-13]。

1.1 地質(zhì)特征

研究區(qū)主要出露的地層有斷裂帶北側(cè)古元古界秦嶺巖群、中—新元古界峽河巖群寨根巖組(Pt2-3z)、界牌巖組(Pt2-3j)；斷裂帶上及南側(cè)的中—新元古界龜山巖組(Pt2-3g)、泥盆系、新生界白堊系及第四系(Q)。商丹斷裂在研究區(qū)內(nèi)總體走向為北西，受多次構(gòu)造運動影響，斷裂帶兩側(cè)廣泛發(fā)育著次一級的斷裂構(gòu)造，礦脈多產(chǎn)出于該類構(gòu)造或受該類構(gòu)造控制。受商丹斷裂帶晚期脆性活動影響，龜山巖組南部邊緣幾十米范圍內(nèi)絹云石英片巖普遍具有碎裂巖、碎裂巖化特征，越接近盆地邊緣，該特征越明顯。研究區(qū)地質(zhì)構(gòu)造如圖1所示。

圖1 研究區(qū)地質(zhì)構(gòu)造略圖(據(jù)獅子坪等幅1∶5萬區(qū)調(diào)報告改編)Fig.1 Brief map of geological structure of studying areas(according to 1∶50 000 regional survey report of Shiziping County and so on)

1.2 礦床地質(zhì)特征

寨子溝金礦產(chǎn)于龜山巖組與峽河巖群寨根巖組間的韌性剪切帶內(nèi)，二者為斷層接觸，主要巖性有黑云石英片巖夾白云質(zhì)大理巖。層間斷裂及韌性剪切帶十分發(fā)育。北東500 m有晉寧期二長花崗巖出露。含金石英脈長500 m，厚0.5～0.6 m，礦體厚度、產(chǎn)狀及礦化強度沿走向、傾向比較穩(wěn)定，但近地表已被采空。金屬礦物有黃鐵礦、自然金及少量褐鐵礦、方鉛礦；非金屬礦物為石英及少量黑云母等。自然金呈不規(guī)則粒狀，大者粒徑0.5～1.0mm，含Au為5～20g/t、最高40 g/t，伴生微量Cu、Pb、Zn、As、Sb等元素。圍巖蝕變有硅化、黃鐵礦化、黑云母等。

研究區(qū)近年又在寨子溝一帶圈出一批礦脈，顯示出較好的找礦前景。礦脈多出露于商丹斷裂帶內(nèi)及南側(cè)龜山巖組地層中，呈北西西向帶狀產(chǎn)出。礦脈主要為碎裂巖—碎裂巖化巖石，發(fā)育黃鐵礦化、褐鐵礦化、碳酸鹽化蝕變，金屬礦化主要為黃銅礦化、孔雀石化。礦脈圍巖主要為碎粒巖、構(gòu)造角礫巖、構(gòu)造碎裂巖，發(fā)育褐鐵礦化、碳酸鹽化蝕變。礦脈斷續(xù)出露長度160 m，寬3～8 m；走向285°～295°，陡北傾，傾角為70°～85°，局部陡南傾，Au品位一般為0.40～2.26 g/t，最高5.01 g/t。礦脈巖性主要為弱碎裂巖化絹云石英片巖，發(fā)育褐鐵礦化、碳酸鹽化蝕變，金屬礦化主要為黃銅礦化、孔雀石化。礦脈圍巖為碎裂巖化巖石，巖石弱破碎，發(fā)育碳酸鹽化蝕變。此次研究主要在該類金礦脈和銅金礦脈及圍巖和頂?shù)装暹M行了采樣分析。

2 地球化學特征

本文在進行系統(tǒng)野外調(diào)查采樣的基礎上，對研究區(qū)主要礦脈及其圍巖進行系統(tǒng)的稀土和微量地球化學分析，探討成礦過程中的地球化學行為，試圖揭示成礦物質(zhì)來源等方向的信息。該研究對于商丹斷裂其他段的成礦規(guī)律對比研究、挖掘該區(qū)未來找礦潛力具有重要的指導意義。

本次用于微量和稀土元素測試的樣品，分別采集了區(qū)內(nèi)主要銅金礦脈、金礦脈及其頂?shù)装鍢悠纷鞯厍蚧瘜W分析。樣品總數(shù)8件，銅金礦脈(KG02QY2)，賦存于碎裂巖中，頂?shù)装鍘r性為絹云石英片巖(KG01QY2、KG03QY2)。銅金礦化帶主要巖性為孔雀石化絹云石英片巖。金礦脈(CSG03QY2)具褐鐵礦化，礦脈頂?shù)装鍑鷰r為碎裂巖化、高嶺土化絹云石英片巖、絹云石英片巖(CSG03QY1、CSG03QY2、CSG03QY4、CSG03QY5)。樣品測試采用電感耦合等離子發(fā)射光譜儀。將以上8個樣品的部分微量元素(表1)進行原始地幔標準化后繪制蛛網(wǎng)圖。

表1 研究區(qū)微量元素檢測結(jié)果Tab.1 Test results of trace elements in study area

2.1 微量元素地球化學特征

微量元素原始地幔標準化蛛網(wǎng)圖如圖2所示。

圖2 微量元素原始地幔標準化蛛網(wǎng)圖Fig.2 Spider diagram of primitive mantle trace element

從圖2中可看出，比較銅金礦脈和其圍巖絹云石英片巖的微量元素蛛網(wǎng)圖曲線形態(tài)高度一致，都表現(xiàn)出Ba、K、Pb、Sm富集，進一步說明圍巖與礦脈兩者之間可能具有一定的成因聯(lián)系。其中，Ba、K富集顯示該區(qū)域構(gòu)造活動比較強烈；Ba、K、 Pb、Sm等大離子親石元素富集，高場強元素(Th、U、Zr)虧損，系大陸地殼深熔作用的產(chǎn)物，顯示具有一定的殼源成因[14-16]。

2.2 稀土元素地球化學特征

雖然稀土元素在地質(zhì)演化過程中會發(fā)生分餾和后期改造，而使得相同物源的地質(zhì)體的稀土元素分布曲線特征存在一定的差異，但是在一定范圍中并不影響判斷成礦物質(zhì)來源。稀土元素在低級變質(zhì)作用、風化作用和熱液蝕變作用中保持相對不活潑性，可作為水—巖作用及成礦流體來源的示蹤劑。因此，可利用不同的地質(zhì)體的稀土元素特征參數(shù)和曲線及熱液礦物的稀土元素特征參數(shù)和曲線的相似性來探討和判斷成礦物質(zhì)的來源[17-19]。

由樣品稀土元素測試數(shù)據(jù)對球粒隕石(Tayloretal，1985)標準化作稀土元素配分曲線(表2，圖3)。從研究區(qū)礦脈及頂?shù)装逑⊥撂卣鞣治稣J為：

表2 研究區(qū)稀土元素計算Tab.2 Calculation result of rare earth elements in study area

圖3 研究區(qū)稀土元素球粒隕石標準化配分曲線Fig.3 Chondrite-normalized REE patterns in study area

(1)研究區(qū)稀土總量有一定規(guī)律性，頂?shù)装鍑鷰r稀土總量明顯偏高，礦脈本身稀土總量明顯低于頂?shù)装鍑鷰r，礦脈及頂?shù)装逑⊥僚浞智€趨勢基本一致，呈左高右低，整體右傾的趨勢。曲線反映出輕稀土富集且分餾明顯，分布較陡，重稀土分布平坦，分餾不明顯。(La/Yb)N比值較穩(wěn)定可靠，是反映REE分餾的重要參數(shù)之一，該區(qū)樣品該比值均大于1。以上均表明富集輕稀土LREE。其成因可能與造山期的中基性淺成巖漿作用有關，說明在淺變質(zhì)作用過程中，圍巖和地層巖石中成礦元素均來自同一源區(qū)或賦礦地層受到后期變質(zhì)成因流體的影響。巖漿活動可能為成礦作用提供了成礦物質(zhì)的來源的變質(zhì)流體[15]。

(2)Ce與Eu在稀土元素中屬易變價元素，對環(huán)境氧化還原條件變化反應靈敏，通常表現(xiàn)為Ce與Eu的異常行為。該區(qū)石英脈中δCe值均集中于0.85～1.20，Ce整體上呈現(xiàn)無異?；蛉踟摦惓＃幌⊥猎刂袖BEu是具有重要意義的變價元素，Eu異常可以作為氧化還原條件的指示劑[14]。研究區(qū)樣品Eu整體呈現(xiàn)明顯的負異常，反映成礦環(huán)境為較強的還原環(huán)境，結(jié)合研究區(qū)地質(zhì)背景，該特征預示著可能在成礦作用后期，由于構(gòu)造抬升之后的流體的加入改變了原始成礦流體的性質(zhì)[15]，反映出成礦流體主要來源于深部。

(3)其他一些微量元素之間的比值對成礦條件有一定的指示意義。由于Y-Ho、Zr-Hf及Nb-Ta具有相近的離子半徑及相等的電子價態(tài)。因此，兩兩之間的元素對比值在同一熱液體系中比值穩(wěn)定。但當體系受到外界干擾時，這些元素就會出現(xiàn)明顯的差異，體現(xiàn)為不同樣品的同一元素對比值會發(fā)生較大的變化。國內(nèi)外諸多學者對成礦流體和現(xiàn)代海底熱液的Ho和Y展開了較多的研究，認為原始球粒隕石中Y/Ho值為28。在研究區(qū)Y/Ho比值相對集中，均介于25.11～29.66，暗示成礦流體可能為深部巖漿熱液。同時由于礦脈均受控于脆韌性剪切帶，可推測巖漿活動為成礦作用提供了成礦物質(zhì)的來源的變質(zhì)流體，成礦的變質(zhì)流體以剪切帶作為活動通道，沿剪切帶上升時，與圍巖發(fā)生了反應，形成了典型的蝕變組合。

3 控礦因素分析

3.1 構(gòu)造因素

研究區(qū)所處的商丹斷裂是一條影響巨大的區(qū)域性斷裂，受多期次構(gòu)造活動影響，在主斷裂帶兩側(cè)的地層中廣泛發(fā)育著次一級脆性構(gòu)造破碎帶[11]。該脆性構(gòu)造在區(qū)內(nèi)與成礦關系密切，礦床所處的龜山巖組與峽河巖群接觸部位，主要表現(xiàn)為構(gòu)造角礫巖或碎裂巖，且蝕變越發(fā)育部位，構(gòu)造破碎程度越高，后期發(fā)現(xiàn)的礦脈亦明顯受控于該類次級脆性斷裂，沿構(gòu)造帶斷續(xù)充填含金石英脈，與主斷裂帶和次級斷裂帶基本一致，呈北西西向順層產(chǎn)出，具尖滅再現(xiàn)現(xiàn)象?？梢娭鲾嗔褍蓚?cè)的次級脆性脆性斷裂是研究區(qū)主要的構(gòu)造控礦因素，該類脆性構(gòu)造是該區(qū)域金礦的主要產(chǎn)出位置，控制了成礦物質(zhì)的富集和最終定位。

3.2 地層因素

研究區(qū)寨子溝金礦及周邊礦脈均賦存于龜山巖組或龜山巖組與峽河巖群接觸部位，礦體圍巖蝕變有硅化、黃鐵礦化、褐鐵礦化、碳酸鹽化等蝕變，金屬礦化主要為黃銅礦化、孔雀石化。該類硅化、金屬礦化及與成礦密切相關的熱液蝕變現(xiàn)象說明該地區(qū)的成礦物質(zhì)來源與周圍地層密切相關。根據(jù)易志強等對該斷裂帶不同地質(zhì)體微量元素特征值統(tǒng)計結(jié)果分析認為，商丹斷裂西官莊至鎮(zhèn)平段兩側(cè)的地層中，Au、W呈極強分異分布。另一方面，微量和稀土元素地球化學特征顯示，圍巖與礦脈兩者之間可能具有一定的成因聯(lián)系。綜合分析認為，該地區(qū)成礦作用與龜山巖組地層有密切關系。推測賦礦地層受到后期變質(zhì)成因流體的影響，在變質(zhì)過程中，流體萃取了周圍巖體中的成礦元素。

3.3 巖漿巖因素

區(qū)內(nèi)廣泛存在的硅化與黃鐵礦化、褐鐵礦化、碳酸鹽化等蝕變現(xiàn)象以及微量與稀土元素特征顯示，該區(qū)的金成礦與區(qū)域構(gòu)造巖漿活動關系密切。說明除圍巖和變質(zhì)流體有一定貢獻以外，巖漿活動亦為該區(qū)礦床的形成提供了重要的成礦物質(zhì)來源。

3.4 對比分析

商丹斷裂帶在南陽盆地以東發(fā)現(xiàn)的老灣金礦帶，近年來找礦成果顯著，金礦達特大型規(guī)模。兩者屬同一大地構(gòu)造背景，即商丹斷裂(桐柏境內(nèi)稱松扒斷裂)。前人研究認為，松扒、老灣斷裂及其衍生的脆—韌性構(gòu)造帶是老灣金礦的主要構(gòu)造控礦因素，龜山巖組為該帶金礦的主要賦礦地層，為礦床的形成提供了部分物質(zhì)來源[20-21]。通過對大地構(gòu)造背景、控礦因素、賦礦地層、礦化蝕變等條件對比分析認為，該區(qū)域具有尋找同類型蝕變巖型金礦的良好前景，未來仍有較大找礦潛力。

4 結(jié)論

研究區(qū)成礦作用主要受商丹斷裂兩側(cè)次級脆性斷裂的控制，含金石英脈和近礦圍巖的稀土和微量元素特征表明該礦形成于相對還原的環(huán)境。研究區(qū)圍巖和地層巖石中成礦元素均來自同一源區(qū)或賦礦地層受到后期變質(zhì)成因流體的影響，成礦物質(zhì)來源具多源性，主要包括巖漿作用和深部變質(zhì)熱液流體?？刂蒲芯繀^(qū)成礦的主要因素包括主斷裂兩側(cè)的次級脆性斷裂的構(gòu)造控制作用、賦存地層龜山巖組以及巖漿巖提供成礦物質(zhì)作用。

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