對小秦嶺小河巖體南緣董家埝銀礦地質特征及成因的初步認識

馬曉熙, 衛建征, 周 勉, 趙 征, 李 勛

(1.河南省地礦局 第二地質礦產調查院,河南 鄭州 450001; 2.浙江省測繪大隊,浙江 杭州 310030; 3.河南省地礦局 第四地質礦產調查院,河南 鄭州 450000; 4.河南省地礦局 第四地質勘查院,河南 鄭州 450000)

豫西小秦嶺地區是中國金銀等貴金屬礦產集中區之一,目前在小秦嶺小河巖體的北緣已探明了楊寨峪、槍馬、蒼珠等金礦,而在小河巖體南緣由于受多種條件因素的制約,地質找礦工作沒有取得較大突破。近年來河南省地礦局第二地質礦產調查院對小河巖體南緣地區以往地質資料進行綜合分析,結合野外踏勘情況,發現小河巖體與地層接觸的構造薄弱部位具有較好的找礦潛力,是尋找金銀多金屬礦產的理想靶區。2015年開展預查工作,通過地、物、化等工作手段,新發現董家埝銀礦具有較好的找礦前景,通過剖析該礦點,對在該區進一步的找礦工作具有指導意義。

1 區域地質背景

董家埝銀礦區位于靈寶市西南朱陽鎮西約10 km處,以董家埝為中心,西起黃家凹村,東至張吉口,北起堂上村,南至趙家莊。大地構造位置位于華北克拉通南緣與東秦嶺造山帶北緣結合部位,小秦嶺金、銀、銅、鉛、鋅等多金屬成礦帶東段,小河韌性剪切斷裂南側。區內地層具有基底和蓋層二元結構?；子商沤缣A群構成,蓋層由下向上為中元古界熊耳群、高山河群、官道口群、新元古界震旦系、早古生界寒武系、新生界古近系和第四系(圖1)。小秦嶺地區經歷了多期變形變質作用,地質構造復雜,斷裂和褶皺發育,總體可歸結為“一核、二界、三拆離”,即變質雜巖核體、南北邊界斷裂、界面拆離(滑脫)構造[1]。自北向南發育一系列規模巨大的近東西向斷裂構造,北東、北西向次之,主要有太要韌性剪切斷裂、小河韌性剪切斷裂、馬超營斷裂、鐵爐子—黑溝—欒川斷裂帶等[2]。這些區域性斷裂控制了區內金銀多金屬礦床的空間分布。

區內巖漿活動頻繁,規模較大的有中生代華山、老牛山、文峪花、娘娘山花崗巖體,古元古代桂家峪花崗巖體及中元古代的小河花崗巖體。

小河花崗巖體分布于小河區域韌性剪切帶南側,呈東西向帶狀展布,出露長度約25 km,寬約3～6 km。東、西部與太華群呈侵入接觸,西南部中元古界高山河組石英砂巖覆蓋其上?？蓜澐譃橹行南嗪瓦吘壪?邊緣相主要為細粒黑云二長花崗巖,分布面積小,具塊狀構造、片麻狀構造,含較多捕虜體;中心相以中—細粒黑云二長花崗巖為主,分布面積廣,為小河巖體主體,具有斑狀結構,塊狀構造。董家埝礦區位于小河花崗巖體東南邊部。

圖2 董家埝礦區地層與構造簡圖Fig.2 Stratigraphic and structural sketch of Dongjianian mining area1.第四系;2.寒武系碳酸鹽巖;3.龍家園組;4.高山河組;5.太古界太華群;6.小河二長花崗巖;7.石英脈;8.閃長巖脈;9.地層界線;10.河流;11.斷層編號及產狀。

圖1 小秦嶺地區區域地質及礦床分布簡圖(引自譚滿堂,2013;郭保健,2006)修改Fig.1 Regional geology and deposits distribution in Xiaoqinling Area1.第四系沉積物;2.寒武系碳酸巖;3.下元古界變質巖;4.中元古官道口群;5.熊耳群火山巖;6.太華群片麻巖類;7.中生代花崗巖;8.中元古代花崗巖;9.斷裂;10.韌性剪切斷裂;11.拆離斷層;12.銀礦;13.金礦;1 4.鉬礦;15.工作區。

2 礦區地質特征

2.1 地層與構造

礦區地層屬華北地層區豫西—豫東南分區—盧氏—明港小區,具有明顯的基底和蓋層二元結構。區內出露的基底地層為太古界太華群,蓋層為中元古界長城紀高山河群、薊縣紀官道口群龍家園組、早古生界寒武系朱砂洞組、饅頭組及分布于河谷、沖溝及局部山坡的第四系堆積物。

礦區內構造較為簡單,以斷裂為主,褶皺不發育。主要斷裂有北東東向(F1、F2)、近南北向(F3)、北西向(F4)等,且多呈陡傾斜狀。其中F1斷裂構造為較大規模的含礦斷裂,傾向160°～170°,傾角60°～78°,延伸約6 km,出露寬度2～70 m,董寨以西段斷裂帶較窄,帶寬2～10 m,自董寨向北東斷裂帶漸寬,最寬可達70 m,下盤小河巖體,上盤為太華群深變質片麻巖及管道口群石英砂巖。帶內巖性為多為硅化碎裂巖,少量構造角礫巖,破碎帶頂板見50～80 cm厚的斷層泥,斷層泥由泥質和少量石英角礫組成,帶內蝕變強烈,發育硅化、絹云母化、綠泥石化及少量褐鐵礦化,局部可見翠綠色鉻云母化。

F1構造特征、帶內巖性顯示其演化可以分為成礦前的壓扭性構造運動和成礦期的張性構造運動兩個大的階段,鉆孔ZK0001、ZK1301中斷層泥、碎裂巖的出現及部分圍巖定向拉伸現象,證明成礦前經歷壓扭性構造運動,后期的伸展擴張運動形成繼承接觸帶的斷裂構造,上盤管道口群地層沿斷面下降,下盤小河巖體相對上升,形成高角度正斷層,該斷裂破碎帶提供了較好的容礦空間及通道,脈狀或細脈狀銀礦(化)體的形成與后期的張性構造密切相關(圖2)。

2.2 巖漿巖

巖漿巖分布于礦區北部,F1斷裂帶北側,為小河花崗巖體,巖性主要為中—細粒黑云二長花崗巖。東、西部與太華群呈侵入接觸,西南部高山河組石英砂巖不整合覆蓋其上。小河花崗巖侵入晚太古代中深變質巖系,并穿切早元古代花崗偉晶巖(1957 Ma U-Pb 法)[3];有資料表明小河巖體頂面為剝蝕面,面上堆積有底礫巖,巖性為花崗質碎屑巖、砂礫巖,礫巖向上逐漸過渡為厚度很大的細粒石英砂巖,據此證實高山河群不整合覆蓋在小河巖體之上[4];高山河群的蠕形動物化石的產出時代在14億年以前[5];再結合前人在小河巖體中獲得鋯石U-Pb法同位素年齡值為999～1 463 Ma[6]。據此推斷,小河巖體同位素年齡采用1 463 Ma較為合適,歸屬中元古代早期,相當于熊耳期。

2.3 圍巖蝕變

區內蝕變多見于F1斷裂帶內及其附近,通過對探槽標本及鉆孔內巖性的研究,礦化蝕變有如下特征:

(1) 礦化蝕變具有明顯的分帶性,從外到內劃分三個蝕變帶:①綠泥石—絹云母化帶;②石英—碳酸鹽—絹云母—銀鉛鋅礦化帶;③硅化—銀鉛鋅礦化帶(礦化最強部位)。

(2) 硅化在區內廣泛發育,分為全巖硅化和脈狀硅化兩種類型,后者對前者有切割現象,從多期次的硅化蝕變現象中可以看到,脈狀硅化與銀礦化關系更為密切;絹云母化在區內發育較強,呈細粒鱗片狀;碳酸鹽化在礦區地表發育,以鐵白云石為主,多呈細脈狀充填于礦體的裂隙中。

(3) 方鉛礦化和閃鋅礦化為本區與銀礦化密切相關的礦化類型,通過化驗結果顯示:銀礦化強度和方鉛礦化、閃鋅礦化強度大致呈正比關系。

2.4 地球化學特征

礦區土壤地球化學測量分析結果顯示,區內銀、砷、銻、鉛、鎢、鉍的平均含量不僅高于克拉克值,還高于區域背景值,呈高背景特征。其中Ag、Au、W呈強富集、極強分異特征,且相關元素扣合較好,圈定了有找礦價值的化探綜合異常兩處,現以張吉口北的1-甲3 Ag、Au、Sb、Zn、Pb、As、Co、Cu、Mo、Bi綜合異常為例,介紹如下。

圈定的張吉口北的1-甲3 Ag、Au、Sb、Zn、Pb、As、Co、Cu、Mo、Bi綜合異常,大致呈橢圓狀近東西向展布,長約1 000 m,寬約350 m,面積約0.3 km2,其中Ag為主要異常元素,Sb、Pb、Au、Zn為主要伴生元素,最高異常值分別為:Ag>20×10-6、Sb 54.5×10-6、Pb 842×10-6、Au 22.3×10-9、Zn 2 349.5×10-6,均具有清晰的三級濃度分帶,和較強的濃集中心,其異常面積大、強度高。異常的組成元素主要為前緣、中部元素,異常強度高、濃集中心明顯、套合關系好,且展布范圍與F1構造蝕變帶的北東段分布位置相吻合[7]。

3 礦床地質特征

3.1 礦體特征

礦(化)體產出于F1構造破碎帶,位于圈定出的張吉口北的1-甲3 Ag、Au、Sb、Zn、Pb、As、Co、Cu、Mo、Bi綜合異常內,礦化以銀為主,伴生少量鉛鋅礦化。礦脈K1與F1構造帶走向及傾向基本一致,為陡傾斜銀礦體。在K1礦脈中發現邊界品位以上的礦體1個。

Ⅰ號礦體:礦體賦存于K1礦脈中,西起紅疙瘩山北東側,向西延伸約100 m,礦體形態比較簡單,呈陡傾斜較規則脈狀產出,具分枝復合現象,其傾向155°～165°,傾角64°～77°,地表出露長度約15 m,礦體賦存頂板標高970 m左右,沿傾向控制最大斜深約300 m。地表由探槽控制,中深部由鉆孔控制。主要礦化為銀礦化,伴生少量鉛鋅礦化,銀礦化不均勻,局部富集,銀品位最高3 000.0×10-6(ZK0001),Pb品位最高2.93%(ZK0001)。由于K1礦脈產狀與山坡產狀較一致,順坡出露的礦體清晰但風化剝蝕嚴重,銀元素貧化流失現象明顯。

3.2 礦石類型及礦物組合

礦石類型依氧化程度可分為氧化、混合和原生礦石3種。前兩種礦石主要位于地表附近的氧化次生富集帶內,區內礦石主要以原生礦石產出。

礦石中金屬礦物主要有方鉛礦、閃鋅礦和銀礦物,其次為黃鐵礦等,次生金屬礦物有褐鐵礦等,非金屬礦物有:石英、斜長石、鉀長石、絹云母、綠泥石等。

礦石中有用組分為銀、鉛、鋅。銀礦物以單質銀及銀的化合物和絡合物形式存在?；灲Y果顯示:銀礦化強度和方鉛礦化、閃鋅礦化強度大致呈正比關系,鉛鋅的含量越高,銀品位越高,方鉛礦和鉛鋅礦可能為銀的主要載體礦物;銀礦石中鉛的金屬量通常高于鋅的金屬量,Pb/Zn比值均值1.91;銀礦石Ag/Au比值很高,最高達26 000/1,平均3 500/1,通常不出現Au的富集。樣品化驗分析結果及對比情況見表1。

表1 銀礦石樣品化驗分析結果及對比表Table 1 Analysis results and comparison table of silver ore samples

注：Ag、Au的單位為10-6;Pb、Zn的單位為10-2。

3.3 礦石化學成分

根據區內礦石化學全分析及組合分析結果,構成礦石的基本成分為SiO2、Al2O3、Fe2O3、FeO、CaO、MgO、MnO、TiO2、K2O、NaO、P2O5,成礦元素以Ag為主,伴生有用組分為Pb、Zn等。

3.4 礦石結構構造

礦石中常見的結構有自形—半自形晶粒狀結構,它形粒狀結構,斑狀結構,共生邊結構,碎裂結構等,常見的構造有脈狀—網脈狀構造、細脈浸染狀構造等,地表可見樹枝狀構造。

4 礦床類型及成因

4.1 礦床類型

綜合董家埝銀礦床的地質特征及區域地質背景研究認為,本礦床主要有以下幾個特點:①K1礦脈產于斷裂構造帶(F1)內,斷裂具有多期活動性,早期為壓性斷裂,成礦不明顯,中期張性構造形成正斷層,礦化蝕變帶的產狀、形態和規模明顯受近東西向的斷裂控制,與區域上伸展構造有關;②礦化蝕變以鉛鋅礦化、硅化、絹云母化為主,綠泥石化、綠簾石化次之;③礦體以脈狀、似層狀產出,多為細脈狀構造;④Ag、Pb、Zn多金屬共生,Ag/Au比值很高,不出現Au的富集;⑤硫化物以方鉛礦和閃鋅礦為主,Pb/Zn比值均值1.91;⑥礦脈賦存于古老的太古代太華群深變質巖或中元古代管道口群地層及其附近。這與熱液脈狀銀—鉛—鋅礦床[8]具有十分相似的特征,因此,將其成礦類型歸為受構造控制的熱液充填型脈狀銀礦床。

4.2 礦床成因淺析

在華北克拉通南緣,小秦嶺東段,馬超營斷裂帶以北,分布有沙溝、蒿坪溝、鐵爐坪等銀礦床。沙溝銀鉛鋅礦床為薄脈型陡傾斜多金屬硫化物礦床,銀鉛礦脈賦存于構造蝕變帶中,礦體產狀嚴格受構造蝕變帶控制。礦區內含礦構造破碎帶分布于太華群變質巖中。沙溝礦區蝕變巖中的絹云母和鉻云母40Ar/39Ar坪年齡為145.0±1.1 Ma和147.0±1.5 Ma,相應的等時線年齡為145.2±2.5 Ma 和147.6±2.3 Ma,表明沙溝銀鉛鋅礦的成礦時代為侏羅紀與白堊紀的轉折時期[9]。

鐵爐坪礦床容礦構造分為成礦前的韌性剪切運動和成礦期的脆性構造運動兩個大的階段,其銀礦脈屬于構造擴容斷裂系統控礦,礦區的絹云母40Ar/39Ar 年齡測定,獲得其年齡為134.6±1.2 Ma,相應的等時線年齡為135.3±2.4 Ma。鐵爐坪礦床屬于典型的淺成熱液型脈狀銀多金屬礦床[10]。

蒿坪溝黑云母花崗斑巖定年結果顯示蒿坪溝銀多金屬礦床的形成年齡為 130.5±1.1 Ma[11]。礦區內張扭性斷裂為礦體的富集提供了有利的空間,該區礦體的分布、產狀與該斷裂方向一致,礦體產出形態為脈狀或網脈狀,太古代太華群地層為該區金銀鉛礦產的礦源層[12]。

上述可知,沙溝、蒿坪溝、鐵爐坪銀—鉛—鋅礦床的形成均與中生代燕山期巖漿活動密切相關,成礦作用形成于晚中生代,礦體的產狀、分布嚴格受斷裂帶控制,成礦物質來源與太華群地層密切相關,礦床類型屬于熱液脈狀銀—鉛—鋅礦床。

董家埝銀礦床與沙溝、蒿坪溝、鐵爐坪等銀多金屬礦床具有較高的相似度,如:成礦地質背景均位于小秦嶺東段地區大規模的斷裂帶附近,礦體大多產出于太古代太華群或者中元古代熊耳群、管道口群地層;控礦因素均為斷裂構造控礦,且成礦期構造多為張性或張扭性構造;礦體產出形態均為細脈狀或脈狀。

依此可以類比推斷:董家埝銀礦床的成礦模式為在區域伸展擴張背景下,燕山期中酸性巖漿巖的侵入,在構造薄弱處及附近形成淺成相花崗巖類小巖體,為地層中成礦物質的富集提供熱源并可能攜帶重金屬富含揮發分的巖漿熱液,則沿伸展構造系統向上運移,并在淺部和下滲的大氣降水系統相遇、混合,使熱液體系的物理化學條件產生重大變化,形成成礦熱液[13];F1斷裂破碎帶為斷裂帶繼承接觸帶,具有較好的容礦空間,含礦熱液沿該張性斷裂構造運移并沉淀形成脈狀銀等多金屬礦體。其成礦年代屬于中生代,形成機制與深部中生代隱伏巖體有關,成礦模型見圖3。

5 找礦標志

(1) 構造破碎帶:銀礦床賦存于斷裂破碎帶內,斷裂構造是控礦容礦的場所,特別是多期活動的構造,更容易成為成礦的最有利部位。因此,構造是找礦的主要標志之一。

(2) 礦化蝕變:出現與礦化密切相關的煙灰色硅化、絹云母化、受風化淋濾后的鉛鋅礦化(礦石中多有黑色樹枝片狀或顆粒狀物質),多指示著礦(化)體的存在。

(3) 地球化學標志:區內主要化探異常展布范圍與F1構造蝕變帶分布位置大致吻合,異常元素套合關系較好,以銀為主,鉛、鋅為主要伴生元素,其異常面積大、強度高,因此化探異?？勺鳛檎业V的間接標志。

(4) 民采坑:在礦區地表的含礦蝕變破碎帶上鉛鋅礦化或褐鐵礦化明顯,民采坑是礦(化)體存在的直接標志。

圖3 中生代巖漿活動與董家埝熱液脈狀Ag-Pb-Zn礦床成礦模型簡圖Fig.3 Mesozoic magmatic activity and metallogenic model of Dongjianian hydrothermal vein Ag-Pb-Zn deposit1.下地殼;2.中生代隱伏巖體;3.二長花崗巖;4.太古界太華群；5.高山河組；6.龍家園組;7.F1斷裂構造帶;8.上下盤運動方向;9.不整合接觸;10.巖漿熱液活動;11.銀礦體。

6 結論

(1) 董家埝礦區銀礦體呈陡傾斜較規則脈狀產出,具分枝復合現象,其傾向155°～165°,傾角64°～77°。根據目前鉆孔資料,向深部有較大的找礦潛力。

(2) 董家埝礦區銀礦床類型為受構造控制的熱液充填型脈狀銀礦床,銀礦體主要賦存在地層(太古代太華群或官道口群)與巖體(小河花崗巖)接觸界面形成的后期破碎帶及其附近。

(3) 根據本區銀礦床與下峪銀礦田諸多相似特征,推測本區銀礦體的成因與深部中生代巖漿活動密切相關,與小河巖體沒有直接的成因聯系,成礦作用形成于晚中生代。

(4) Ag、Pb、Zn多金屬共生,Ag/Au比值很高,不出現Au的富集,硫化物以方鉛礦和閃鋅礦為主,Pb/Zn比值>1,為董家埝銀礦體一個重要特征。