張衡，胡永麗，侯四周，李亞濤，李爽，李茜

（河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二地質(zhì)勘查院，河南 鄭州 451464）

0 前言

老代仗溝鉛鋅礦床位于河南省汝陽縣南部山區(qū)，行政區(qū)劃隸屬汝陽縣付店鎮(zhèn)管轄，其坐標(biāo)范圍為：東經(jīng)：112°20′30″～112°22′31″，北緯：33°58′23″～33°58′49″。1989—1991年，河南省地礦局地調(diào)二隊(duì)對(duì)汝陽縣老代仗溝鉛鋅礦區(qū)P5礦帶進(jìn)行了詳查，提交Pb+Zn C+D級(jí)金屬資源量12.90萬t，平均品位Pb 2.02%、Zn 2.52%，礦床規(guī)模為中型。2002—2006年，河南省地礦局第二地質(zhì)勘查院對(duì)汝陽縣裂子山鉛鋅礦區(qū)老代仗溝礦段P1和P4礦帶進(jìn)行了普查，共估算Pb+Zn（333）+（334）? 金屬量522330.6 t，平均品位Pb 3.01%、Zn 5.79%，礦床規(guī)模為大型，是外方山地區(qū)付店礦田內(nèi)重要的鉛鋅礦床。

外方山地區(qū)付店礦田的鉛鋅礦床主要分布在東溝斑巖型鉬礦的四周（圖1a）（馬紅義等，2008），關(guān)于該地區(qū)鉛鋅礦床的成礦類型，一些學(xué)者認(rèn)為是熱液脈型（金昌，2017），另一些學(xué)者認(rèn)為是熱液充填交代型礦床（燕長(zhǎng)海和劉國(guó)印，1995）。

本文在前人研究基礎(chǔ)上，通過系統(tǒng)的收集、整理和綜合分析各類老代仗溝鉛鋅礦床地質(zhì)資料，總結(jié)了老代仗溝鉛鋅礦床的礦床地質(zhì)特征，并對(duì)不同礦體開展了流體包裹體和同位素測(cè)試，基于年代學(xué)、同位素及流體包裹體特征分析，對(duì)該礦床成因進(jìn)一步進(jìn)行探討，提出老代仗溝鉛鋅礦床為巖漿熱液充填型鉛鋅礦的觀點(diǎn)，本研究成果可為汝陽南部地區(qū)同類型鉛鋅礦床的勘查找礦提供參考。

1 成礦地質(zhì)背景

研究區(qū)位于華北地臺(tái)南緣、華北板塊古生代向南仰沖的碰撞拼接帶中（王令全等，2014），地處華熊臺(tái)隆外方山隆斷區(qū)的中低山構(gòu)造剝蝕區(qū)（圖1b）。區(qū)內(nèi)地層由太古宙太華巖群中深變質(zhì)巖系基底和中元古界熊耳群火山巖系蓋層組成，區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈、頻繁，西南部由于太山廟巨型花崗巖巖基侵入事件的重大影響（王鵬飛等，2016），鉬、鉛鋅成礦元素在各自有利的區(qū)域聚集成礦，形成了本區(qū)獨(dú)特的以鉛、鋅、鉬為特征的多金屬礦產(chǎn)地。

圖1 老代仗溝鉛鋅礦區(qū)大地構(gòu)造位置（a，自馬紅義等，2008）及區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)簡(jiǎn)圖（b）

區(qū)內(nèi)地層屬華北地層區(qū)豫西分區(qū)熊耳山小區(qū)，區(qū)域上中元古界熊耳群火山巖系廣泛分布（嚴(yán)海麒等，2007），由早到晚可劃分為許山組、雞蛋坪組和馬家河組中—中酸性火山巖。其中，雞蛋坪組在區(qū)內(nèi)大面積分布，巖性以安山巖、英安巖類為主，巖石化學(xué)成分Pb、Zn、Ba、V、Zr、Cu、Mo含量較高，而Cr、Ni、Co含量低，此特點(diǎn)是巖石自身含量加上后期熱液礦化疊加的結(jié)果（毛景文等，2006）。

區(qū)內(nèi)以拔菜坪背斜為主的褶皺平緩，近東西向、北西向及北東向3組斷裂構(gòu)造發(fā)育（殷建峰等，2020）。近東西向及北東向的斷裂構(gòu)造控制了本區(qū)鉛鋅礦床（點(diǎn)）的分布（圖1a），為賦礦構(gòu)造；北西向斷裂規(guī)模大，斷切深，為導(dǎo)礦構(gòu)造。北西向斷裂與近東西向斷裂的交匯部位往往形成大型（王坪西溝和老代仗溝）和中型（西灶溝）鉛鋅礦床。王屋山晚期石英二（閃）長(zhǎng)巖呈北東東向和東西向展布，由北向南較集中分布于上述三條近東西向斷裂帶中，明顯受近東西向和北西向斷裂的控制（李永峰等，2005）。

燕山期巖漿活動(dòng)主要是陸內(nèi)拉張環(huán)境形成的太山廟復(fù)式花崗巖巖基（郭保健等，2005），在汝陽南部地區(qū)南西部大面積出露，與熊耳群火山巖呈外傾侵入接觸，傾角20°～45°，向北東傾伏，與東溝鉬礦床的下部花崗斑巖體在深部相連。

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 礦區(qū)地質(zhì)特征

礦區(qū)出露地層主要為熊耳群雞蛋坪組二段、三段，第四系殘、坡積物及沖洪積物（圖2）。本區(qū)位于廖莊—拔菜坪背斜的南側(cè)，地層總體走向北東-南西向，傾向一般135°～175°。巖性主要為玄武安山巖、杏仁狀安山巖，夾英安巖、流紋質(zhì)英安巖、凝灰質(zhì)粉砂巖，局部為火山角礫巖、集塊巖、凝灰質(zhì)粉砂巖等。

礦區(qū)位于老代仗溝-黃沙嶺近東西向斷裂帶的西段，拔菜坪寬緩背斜東段南翼，斷裂十分發(fā)育。主要是近東西向的一組斷裂，以P5斷裂帶規(guī)模最大。P5斷裂位于礦區(qū)中略偏北部，西起狄里溝，向東延至老代仗溝北坡40勘探線東85 m尖滅，出露長(zhǎng)2015 m，寬8～20 m，最寬45 m。19～12勘探線間破碎帶走向東西，12勘探線以東和19勘探線以西為北東東走向。19勘探線以西破碎帶傾向南，傾角65°～80°；以東破碎帶傾向340°～360°，傾角64°～85°。

礦區(qū)內(nèi)的侵入巖脈主要有閃長(zhǎng)細(xì)晶巖脈及熱液期形成的石英脈、方解石脈等。

2.2 礦體礦石特征

該礦區(qū)目前在拔西灶溝－老代仗溝－黃沙嶺－綠竹坪近東西向斷裂帶與北西向掘頭村—王坪斷裂的交匯部位共發(fā)現(xiàn)P1、P4、P5、P6、P7四條含礦構(gòu)造蝕變帶，其中P1、P4、P5為較大規(guī)模含礦構(gòu)造蝕變帶（圖2）。P5含礦構(gòu)造蝕變帶中的含有、兩個(gè)主要礦體（圖3）。P1和P4含礦構(gòu)造蝕變帶分別含有的P1-1和P4-1主礦體。

圖3 老代仗溝鉛鋅礦區(qū)、礦體勘探線剖面組合圖（據(jù)付治國(guó)等，2008修改）

P1-1礦體位于P1含礦構(gòu)造帶中，礦體走向近東西，傾角72°～87°；礦體沿走向長(zhǎng)1185 m，厚度平均3.78 m，礦體平均品位Pb 2.64%、Zn 4.28%。礦體總體Zn含量高，品位變化幅度稍大。

P4-1礦體位于P4含礦構(gòu)造帶中，礦體產(chǎn)狀與破碎帶產(chǎn)狀一致，隨其呈舒緩波狀。礦體在16號(hào)勘探線以西走向近東西，16號(hào)勘探線以東走向漸變?yōu)楸睎|東向，傾角50°～86°，礦體沿走向長(zhǎng)2020 m，厚度平均2.58 m，礦體平均品位Pb 3.81%、Zn 8.15%?？傮wZn含量高、品位變化幅度稍大，Pb含量低、品位變化幅度小。總體上礦體品位隨著厚度的增大而增高。

該礦區(qū)礦石地表以氧化礦石為主，深部為硫化礦石（圖4），結(jié)合金屬礦物共生組合可以進(jìn)一步劃分為6個(gè)自然類型（表1）。礦石的結(jié)構(gòu)主要有半自形－他形粒狀結(jié)構(gòu)、交代殘余結(jié)構(gòu)，次為固溶體分離結(jié)構(gòu)。礦石構(gòu)造主要以塊狀、細(xì)脈浸染狀、脈狀、條帶狀構(gòu)造為主，次為斑塊狀、團(tuán)塊狀構(gòu)造。礦石的礦物組成為閃鋅礦、方鉛礦、黃鐵礦、黃銅礦、褐鐵礦等（表1）。

表1 老代仗溝鉛鋅礦床礦石類型及其特點(diǎn)一覽表

圖4 老代仗溝鉛鋅礦區(qū)方鉛礦礦石照片

2.3 圍巖蝕變

研究區(qū)礦體圍巖的巖性包括玄武安山巖、英安巖、凝灰質(zhì)砂巖及閃長(zhǎng)細(xì)晶巖等，該區(qū)圍巖蝕變具明顯的“線性”特征，主要有硅化、絹英巖化、碳酸鹽化和綠泥石化等（宋延斌等，2017）。不同的圍巖其蝕變類型不同，一般情況下，玄武安山巖常見綠泥石化和絹英巖化；凝灰質(zhì)砂巖、閃長(zhǎng)細(xì)晶巖則以絹英巖化為主；英安巖中硅化、絹英巖化發(fā)育。與成礦關(guān)系密切的圍巖蝕變?yōu)楣杌徒佊r化。黃鐵礦化和碳酸鹽化在各種巖性中均可出現(xiàn)。圍巖蝕變?cè)诘V脈走向和傾向上沒明顯的分帶性，但以礦體為中心向破碎帶的一側(cè)或兩側(cè)蝕變由強(qiáng)到弱，蝕變類型為：碳酸鹽化→絹英巖化或綠泥石化→硅化→黃鐵礦化→圍巖。

3 同位素特征分析

3.1 銣鍶同位素

老代仗溝鉛鋅礦床位于汝陽南部西南燕山晚期太山廟花崗巖體以北的10 km范圍內(nèi)，一般認(rèn)為燕山期巖漿活動(dòng)與汝陽南部鉛鋅、鉬礦床成礦關(guān)系密切（燕長(zhǎng)海等，1991②）。付治國(guó)等（2012）③對(duì)采自老代仗溝鉛鋅礦床的4件閃鋅礦石開展了Rb-Sr同位素定年分析采用Isoplot軟件進(jìn)行樣品的等時(shí)線年齡計(jì)算，所得到的Rb-Sr等時(shí)線年齡為（128±13）Ma（圖5）。

圖5 老代仗溝礦區(qū)單顆粒閃鋅礦 Rb-Sr 等時(shí)線年齡等時(shí)線圖

該結(jié)果與區(qū)域上王坪西溝鉛鋅礦床Rb-Sr 等時(shí)線年齡（117±27）Ma（姚軍明等，2010）、三元溝鉛鋅礦床成礦期絹云母40Ar-39Ar年齡（110.1±9.0）Ma及東溝鉬礦輝鉬礦Re-Os等時(shí)線年齡（116±1.7）Ma（葉會(huì)壽，2006）較為接近，推測(cè)汝陽南部鉬鉛鋅多金屬礦床成礦發(fā)生在同一地質(zhì)時(shí)代。這也與葉會(huì)壽等（2008）在太山廟花崗巖體所獲得的SHRIMP鋯石U-Pb年齡（115±2）Ma相符合。本次分析也進(jìn)一步說明老代仗溝鉛鋅礦床成礦與太山廟花崗巖體可能有密切關(guān)系。

3.2 鉛同位素

通過對(duì)老代仗溝鉛鋅礦床3個(gè)礦體14個(gè)鉛同位素組成特征和6個(gè)太山廟花崗斑巖體鉛同位素組成特征對(duì)比研究，結(jié)果顯示礦石鉛同位素組成與太山廟花崗巖體的鉛同位素結(jié)果相似（圖6），表明兩者可能具有相似的源區(qū)。結(jié)合前文討論，說明鉛鋅礦床很可能是通過太山廟花崗巖體的巖漿作用由地殼深部侵入上部地殼富集成礦。

圖6 老代仗溝地區(qū)鉛同位素示蹤比較圖

對(duì)照古代鉛和現(xiàn)代鉛鑒定表（燕長(zhǎng)海等，1991②），老代仗溝鉛鋅礦的礦石鉛206Pb/204Pb結(jié)果介于17（古代鉛）與17.75（現(xiàn)代鉛）之間，兼具古代鉛與現(xiàn)代鉛標(biāo)志特征，表明其礦石鉛來源系多源。說明該地區(qū)鉛鋅礦不僅與燕山晚期花崗巖有關(guān)，還與王屋山酸性小巖體有關(guān)（燕長(zhǎng)海等，1991②）。

3.3 硫同位素

老代仗溝鉛鋅礦床的黃鐵礦、閃鋅礦和方鉛礦等礦物的14件硫同位素測(cè)定結(jié)果（表2）顯示，δ34S變化范圍6.2‰～12.2‰，平均為8.61‰。其中，方鉛礦的δ34S變化范圍為6.2‰～11.4‰，平均7.83‰；黃鐵礦的δ34S變化范圍為7.6‰～12.2‰，平均為9.46‰；閃鋅礦的δ34S變化范圍為8.2‰～9.1‰，平均為8.40‰。δ34S含量黃鐵礦＞閃鋅礦＞方鉛礦。據(jù)前人資料，汝陽南部地區(qū)鉬鉛鋅礦床δ34S平均為7.18‰，馬廟熊耳群安山巖中黃鐵礦的δ34S平均為7.50‰（喬懷棟和黃任遠(yuǎn)，1993）。本次測(cè)試結(jié)果表明這些硫化物應(yīng)該屬于同一個(gè)來源，可能都來自深源。

表2 老代仗溝鉛鋅礦床硫同位素測(cè)定結(jié)果

老代仗溝鉛鋅礦床硫同位素δ34S值與自然界含硫物質(zhì)對(duì)比特征顯示：δ34S值范圍與雨水范圍和花崗巖范圍比較接近，說明老代仗溝鉛鋅礦床硫同位素很可能來源于巖漿熱液和大氣降水（圖7）。

圖7 老代仗溝礦區(qū)δ34S值與自然界含硫物質(zhì)對(duì)比圖（底圖采自O(shè)hmoto，1972）

3.4 氫、氧同位素

據(jù)葉會(huì)壽等（2010）、姚軍明等（2008）對(duì)汝陽南部老代仗溝、西灶溝、三元溝、王坪西溝四個(gè)鉛鋅礦區(qū)不同成礦階段石英氫氧同位素研究結(jié)果顯示，這些礦床成礦流體的δD值為-91.9‰～-81‰，δ18OH2O值為-7.5‰～9.3‰。結(jié)合本文該地區(qū)流體包裹體特征，說明巖漿水和大氣降水同時(shí)參與了這些礦床的不同成礦階段，早期以巖漿水為主，隨著礦化的進(jìn)行，大氣降水參與量逐漸增多。

葉會(huì)壽等（2010）研究表明老代仗溝鉛鋅礦方解石碳同位素δ13CPDB值為-4.5‰，δ18OSMOW值為8.4‰，處于Hoefs界定的地幔來源碳同位素值（-5±2）‰范圍內(nèi)（Hoefs，1997），顯示了地幔來源的特征。

4 流體包裹體特征及流體來源

老代仗溝鉛鋅礦床5件流體包裹體測(cè)試樣品結(jié)果顯示，礦體中石英脈的包裹體普遍較發(fā)育，其中，以原生包裹體為主，次生包裹體次之。包裹體與主礦物的界限明顯，透明度較好。包裹體均較小，大小一般為3～6 μm，個(gè)別達(dá)9 μm。包裹體類型主要是氣液包裹體，氣液比大小不等，以5%～30%為主，形態(tài)以不規(guī)則狀為主，部分為橢圓形，少數(shù)呈三角形、長(zhǎng)方形等；多單獨(dú)成行產(chǎn)出，少數(shù)呈孤立狀分布。此外，有少量含子礦物包裹體產(chǎn)出（圖8），大小一般為6～13 μm，形態(tài)以不規(guī)則狀居多，少數(shù)呈長(zhǎng)方形等；多與液體包裹體一起，單獨(dú)成行產(chǎn)出；子晶透明度較好，消失溫度較高。加熱過程中含子礦物包裹體變化不大，且溫度超過450 ℃后，包裹體爆裂。

圖8 老代仗溝鉛礦床流體包裹體顯微照片

石英脈中流體包裹體的均一溫度為170～430 ℃，顯示出170～270 ℃和310～390 ℃兩個(gè)峰值區(qū)間（圖9），說明有兩個(gè)熱液演化階段。包裹體冷凍溫度范圍也很寬，為-24.7 ℃～-0.7 ℃，鹽度的平均值是2.75% NaCl eqv。以上表明其成礦溫度以中-高溫為主。

圖9 老代仗溝鉛鋅礦區(qū)石英脈石英中流體包裹體均一溫度

根據(jù)河南地調(diào)二隊(duì)（燕長(zhǎng)海等，1991②）早期測(cè)定的本區(qū)石英流體包裹體成分測(cè)試結(jié)果（表3），成礦流體的氣相成分主要為H2O和CO2，微量的CO、N2。液相成分中陽離子以K+、Na+、Ca2+為主。陰離子為Cl-、SO42-和微量F-。成礦流體性質(zhì)為中-高溫、低鹽度的含CO2的K+-Na+-Ca2+-Cl--SO42-體系。老代仗溝鉛鋅礦床本身礦化度較高，反映其成礦熱液含礦元素多，把成礦元素從巖漿熔融體中帶出來的最好攜帶者Cl-離子也高，大量大氣降水的稀釋，使鹽度降低，pH值改變，SO42-離子增加，有利于成礦物質(zhì)的沉淀，因此形成規(guī)模較大的工業(yè)礦床。

表3 老代仗溝鉛鋅礦床石英包裹體成分

5 礦床成因

老代仗溝鉛鋅礦床位于華北地臺(tái)南緣，車村—魯山大斷裂北側(cè)，老代仗溝—黃沙嶺近東西向斷裂破碎帶與近南北向的隱伏大斷裂交匯部位。近東西向斷裂是鉛鋅礦床的控礦斷裂構(gòu)造，斷裂帶附近的熊耳群火山巖地層存在硅化、絹英巖化、綠泥石化為主的圍巖蝕變。

同時(shí)，該礦床位于熊耳山—外方山鉛鋅鉬銅成礦區(qū)，楊坪—王坪鉛鋅多金屬礦田內(nèi)，分布于燕山晚期太山廟花崗巖體外接觸帶10 km范圍內(nèi)，與該期巖漿巖在空間上、時(shí)間上關(guān)系密切。該礦床位于汝陽南部王屋山晚期中酸性石英二長(zhǎng)巖帶的北帶中，同時(shí)位于燕山晚期隱伏花崗巖體（地表出露太山廟巖體）之傾伏端接觸帶上。王屋山晚期中酸性侵入巖提供了大量的鉛鋅成礦物質(zhì)，燕山期巖漿活動(dòng)伴隨著Pb、Zn、Mo、Ag、Au的礦化作用，巖漿活動(dòng)一方面為成礦提供熱能，一方面帶來部分成礦物質(zhì)（馬紅義等，2006），促進(jìn)了圍巖蝕變及成礦元素的活化、遷移和沉淀聚集。

老代仗溝鉛鋅礦床的銣鍶同位素測(cè)年結(jié)果顯示，該礦床成礦時(shí)間與燕山晚期太山廟巖體成巖時(shí)間基本一致，老代仗溝鉛鋅礦床礦石的鉛同位素組成與太山廟花崗巖體的鉛同位素相似，都來自地幔。老代仗溝鉛鋅礦的礦石鉛兼具古代鉛與現(xiàn)代鉛標(biāo)志特征，表明其礦石鉛來源系多源。該地區(qū)鉛鋅礦不僅與燕山晚期花崗巖有關(guān)，還與王屋山晚期中酸性小巖體有關(guān)。

礦區(qū)硫化物δ34S變化范圍在6.2‰～12.2‰之間，平均8.61‰，其變化范圍較窄，說明硫化物在相對(duì)穩(wěn)定的物理化學(xué)條件及相對(duì)均一的流體體系中沉淀，同時(shí)說明老代仗溝鉛鋅礦床硫同位素很可能來源于巖漿熱液和大氣降水。

與礦體共生石英氫氧同位素顯示了巖漿水和大氣降水同時(shí)參與了礦床的成礦階段，早期以巖漿水為主，隨著礦化的進(jìn)行，大氣降水參與量逐漸增多。碳同位素顯示了地幔來源的特征。礦體中石英脈流體包裹體的均一溫度為170～430 ℃，成礦流體性質(zhì)為中-高溫、低鹽度的含CO2的K+-Na+-Ca2+-Cl--SO42-體系。

綜上所述，老代仗溝鉛鋅礦床的成因類型應(yīng)為中-高溫巖漿熱液充填交代型礦床。

6 結(jié)論

老代仗溝鉛鋅礦床的鉛同位素顯示鉛元素來自地幔，兼具古代鉛與現(xiàn)代鉛標(biāo)志特征，不僅與燕山晚期花崗巖有關(guān)，還與王屋山酸性小巖體有關(guān)。δ34S變化范圍6.2‰～12.2‰，平均8.61‰，很可能來源于巖漿熱液和大氣降水。氫氧同位素顯示了巖漿水和大氣降水同時(shí)參與了礦床的成礦階段。銣鍶同位素測(cè)年結(jié)果顯示，礦床成礦時(shí)間與燕山晚期太山廟巖體成巖時(shí)間基本一致。

老代仗溝鉛鋅礦床的成因類型為中-高溫巖漿熱液充填交代型礦床。

注 釋

①印修章,金輝,殷建峰,王軍強(qiáng),魏振偉.2006.河南省汝陽縣裂子山礦區(qū)鉛鋅普查報(bào)告[R].鄭州:河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二地質(zhì)勘查院.

② 燕長(zhǎng)海,黃任遠(yuǎn),劉良才,喬懷棟,左景勛,張巍.1991.汝陽南部地區(qū)鉛鋅成礦遠(yuǎn)景區(qū)大比例尺成礦預(yù)測(cè)報(bào)告[R].許昌:河南省地地質(zhì)礦產(chǎn)廳第二地質(zhì)調(diào)查隊(duì).

③付治國(guó),靳擁護(hù),馬曉輝,張衡,張?jiān)普?呂偉慶,蔣永芳,郭銳,侯四周.2012.河南省汝陽南部鉬鉛鋅礦集區(qū)成礦規(guī)律及綜合信息找礦研究報(bào)告[R].鄭州:河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二地質(zhì)勘查院.