欒川縣上房溝鉬鐵礦地質(zhì)特征、礦化富集規(guī)律及找礦方向研究

曹 淵，何亞清，張 衡，王 迪，侯四周，李亞濤

(1.河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第二地質(zhì)勘查院，河南 鄭州450000)(2.洛陽(yáng)欒川鉬業(yè)集團(tuán)股份有限公司，河南 洛陽(yáng) 471500)

0 前 言

河南省是我國(guó)最主要的產(chǎn)鉬大省，尤以南泥湖鉬礦田最為著名[1]。通過(guò)幾十年的努力，地質(zhì)工作先驅(qū)者在該礦田先后發(fā)現(xiàn)了3個(gè)特大型和1個(gè)大型鉬礦床，后續(xù)又零星發(fā)現(xiàn)了十多個(gè)中小型鉬礦床及礦點(diǎn)，而上房溝鉬(鐵)礦床則是該鉬礦田最具代表性的一個(gè)[7]。因此，對(duì)上房溝鉬(鐵)礦床礦床地質(zhì)特征及礦化富集規(guī)律的研究，可為在欒川北部鉬鎢鉛鋅銀鐵銅成礦帶內(nèi)，乃至華北板塊南緣褶皺帶成礦帶內(nèi)找礦工作提供支撐。

1 區(qū)域成礦地質(zhì)背景

上房溝鉬(鐵)礦床位于中朝準(zhǔn)地臺(tái)南緣豫西斷隆的三川—欒川陷褶斷帶中，其北部為熊耳山隆褶帶，南部為伏牛山隆褶帶。帶內(nèi)地層、構(gòu)造和巖漿巖均呈北西西—北西向展布(見(jiàn)圖1)。

圖1 上房溝鉬鐵礦床區(qū)域地質(zhì)簡(jiǎn)圖(據(jù)文獻(xiàn)[1]修編)

該礦床受上房溝向斜的控制。區(qū)域上主要發(fā)育北西—北西西斷裂，以成群方式出現(xiàn)，但各個(gè)斷裂的規(guī)模不盡相同。由以南部的黑溝—欒川深大斷裂對(duì)控制該陷褶斷帶的地質(zhì)發(fā)展和區(qū)域礦產(chǎn)形成起著重要的作用。

出露的地層主要為上元古界欒川群白術(shù)溝組、三川組、南泥湖組及煤窯溝組。白術(shù)溝組由黑色板狀炭質(zhì)千枚巖、絹云石英巖夾含碳大理巖透鏡體組成；三川組為一套淺海相碎屑巖及碳酸鹽巖；南泥湖組為碎屑巖類火山巖及碳酸鹽巖；煤窯溝組為富含生物碎屑和有機(jī)質(zhì)的海陸交互相碎屑巖及碳酸鹽巖。各組之間均呈整合接觸。東北部有下欒川群的巡檢司組硅質(zhì)條帶白云巖大理巖；杜關(guān)組的絹云白云石和千枚巖及大理巖和馮家灣組的硅質(zhì)條帶白云石大理巖夾碳質(zhì)千枚巖出露。

區(qū)內(nèi)巖漿巖主要有加里東構(gòu)造旋回的變輝長(zhǎng)巖類、正長(zhǎng)斑巖及燕山期構(gòu)造旋回的中酸性花崗斑巖巖體。而與成礦有關(guān)的巖體為燕山期中酸性巖漿巖。

區(qū)域內(nèi)主要礦種有鉬、鎢、鐵、鉛、硫等，其中鉬礦是本區(qū)主要礦產(chǎn)，礦床規(guī)模大、品位高，是我國(guó)鉬礦的主要產(chǎn)地之一。

2 礦床地質(zhì)特征

礦區(qū)出露的主要地層為欒川群的南泥湖組上段和煤窯溝組的沉積變質(zhì)巖，構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，與本區(qū)礦床形成密切相關(guān)的巖漿活動(dòng)為燕山期花崗斑巖，具有良好的成礦地質(zhì)條件(見(jiàn)圖2)。

圖2 上房溝鉬鐵礦床地質(zhì)簡(jiǎn)圖(據(jù)文獻(xiàn)[5]修編)

2.1 地 層

礦區(qū)出露地層分別為上元古界欒川群的南泥湖組上段和煤窯溝組，二者受上房溝巖體侵入接觸變質(zhì)和接觸交代變質(zhì)作用的影響，形成廣泛的各種角巖和鎂質(zhì)矽卡巖。前者常形成條帶狀鈣硅酸角巖或交代變質(zhì)為石榴石矽卡巖，煤窯溝組根據(jù)巖性組合特征可分為上、中、下3個(gè)巖性段，而上段又分為7個(gè)層，下段為研究區(qū)的主要礦層位之一，中段為本區(qū)主要礦化層位，上段第一、三、四層位均為礦化相對(duì)富集層位。

2.2 構(gòu) 造

礦區(qū)位于三川—欒川縣陷褶斷帶內(nèi)上房溝向斜的北翼，區(qū)內(nèi)次級(jí)褶皺構(gòu)造僅表現(xiàn)為深部隱伏的孫家莊—炭窯溝倒轉(zhuǎn)背斜及層內(nèi)小撓曲；斷裂構(gòu)造強(qiáng)烈，主要分為北西向與北東、北北東向斷裂，其中前者構(gòu)造控制了區(qū)內(nèi)巖體的分布特征，后者作為通道為燕山期含礦熱液的運(yùn)移富集提供了條件。區(qū)內(nèi)變輝長(zhǎng)巖中發(fā)育兩組走向10°～ 40°及110°～115°的共軛節(jié)理，它們共同控制了變輝長(zhǎng)巖體的鉬礦化。

2.3 巖漿巖

區(qū)內(nèi)巖漿巖主要有前加里東期的基性輝長(zhǎng)巖及其巖脈；燕山期的花崗斑巖的巖體、巖墻及小巖脈。與本區(qū)鉬(鐵)礦化關(guān)系密切的巖漿巖為燕山期花崗斑巖。

2.4 圍巖蝕變

區(qū)內(nèi)的鉬礦體既賦存在鎂質(zhì)矽卡巖中，也賦存在花崗斑巖、變輝長(zhǎng)巖及角巖中(見(jiàn)圖3)；而鐵礦體則賦存于前者中。造成二者不同之處的主要原因?yàn)閲鷰r的物理機(jī)械性能與成分之間的差異、成礦作用和成礦溶液等多種因素。根據(jù)蝕變與礦化之間的聯(lián)系，大致分為3個(gè)階段，圍巖在成礦作用的不同階段形成主要蝕變見(jiàn)表1。

圖3 上房溝鉬鐵礦床橫4線蝕變分帶剖面圖

表1 不同成礦作用階段各容礦圍巖的主要蝕變種類

2.5 礦體特征

2.5.1 鉬礦體特征及其礦化富集規(guī)律

區(qū)內(nèi)圍繞花崗斑巖體內(nèi)、外接觸帶圈定鉬礦體1個(gè)，編號(hào)為Ⅰ號(hào)；另在花崗斑巖體外接觸帶圈定鐵礦體58個(gè)，其中工業(yè)鐵礦體編號(hào)為T(mén)1-T38,低品位鐵礦體的編號(hào)為t1-t20。

鉬礦體分布范圍大，東西長(zhǎng)約1 125 m；南北寬約825 m。整個(gè)礦體為一向南西側(cè)伏的筒狀體，側(cè)伏角60°左右。礦體埋藏淺、延深大，頂部幾近于全部出露地表，向下鉆探工程控制延深已大于1 000 m。

Ⅰ號(hào)鉬礦體礦體特征為：主要產(chǎn)出于花崗斑巖體內(nèi)、外接觸帶內(nèi)，而接觸帶的形態(tài)嚴(yán)格控制了礦體形態(tài)，總體上呈“倒置杯狀體”，扣在向南西60°左右側(cè)伏的筒狀花崗斑巖體上(見(jiàn)圖4)。巖體頂部?jī)?nèi)外接觸帶的礦體“杯底”部分產(chǎn)狀平緩；由此向下所敞開(kāi)的筒狀“杯體”延伸部分，其水平截面呈不對(duì)稱的空心橢圓形環(huán)帶狀：長(zhǎng)軸為北西—南東向，南西部環(huán)帶寬度較小，北東部環(huán)帶寬度稍大；其他部分的環(huán)帶寬度則差別不大。受巖體侵入接觸面形態(tài)變化、圍巖地層產(chǎn)狀和蝕變礦化強(qiáng)度等因素差異影響，礦體邊部多分枝尖滅；東、西兩側(cè)邊部分枝尤為發(fā)育。礦體總體走向與圍巖地層走向基本一致，為290°±，傾向南西，傾角60°±。

圖4 上房溝鉬鐵礦床縱Ⅳ線地質(zhì)剖面簡(jiǎn)圖(據(jù)文獻(xiàn)[5]修編)

2.5.2 鐵礦體特征及其礦化富集規(guī)律

區(qū)內(nèi)除鉬外尚伴生有一定規(guī)模的磁鐵礦，磁鐵礦形成于鎂矽卡巖晚期的磁鐵礦階段，屬鎂質(zhì)矽卡巖型礦床。磁鐵礦的范圍僅限于外接觸帶的鎂質(zhì)矽卡巖中。鐵礦體主要分布于巖體外接觸帶100～150 m范圍內(nèi)，其水平投影大體在上房南溝兩側(cè)東西長(zhǎng)700余米，南北寬100余米的范圍內(nèi)，垂向分布主要在1 025 m標(biāo)高以上。

由于各部位礦體強(qiáng)弱不一，礦體的規(guī)模和形態(tài)也不一致，礦體呈透鏡狀、不規(guī)則囊狀、鞍狀形態(tài)產(chǎn)出。規(guī)模大小懸殊，長(zhǎng)度一般100～300 m，最長(zhǎng)500 m，小者不足50 m；傾向延深100～300 m，小者僅30 m；一般厚度20～70 m，最厚大于90 m，小者僅數(shù)米至10余米，礦體中部一般厚大，向邊部逐漸枝尖滅，沿走向和傾向厚度變化明顯。礦體產(chǎn)狀與巖體侵入接觸帶基本一致，巖體南部礦體傾向與圍巖一致，巖體北部礦體傾向與巖層傾向相反，礦體走向隨接觸帶的變化而變化，傾角一般為40°～ 60°，最陡75°，平緩部位僅20°～ 30°。緩傾斜礦體多位于巖體上盤(pán)凹陷部位；陡傾斜礦體往往分布于巖體四周。

2.6 礦石礦物

礦物組成相當(dāng)繁雜，目前的已知礦物有40余種，它們?cè)诓煌愋偷V石中有不同含量分布，尤以蝕變碳酸鹽巖(鎂質(zhì)矽卡巖)中礦物最繁多，含量變化也較大。根據(jù)6類主要礦物成因及其形成階段，組成礦石的各種礦物見(jiàn)表2。

表2 不同礦物成因及其形成階段的礦物組成

2.7 礦石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造

區(qū)內(nèi)絕大多數(shù)的磁鐵礦、黃鐵礦、輝鉬礦和部分白鎢礦都具有自形—半自形晶粒狀結(jié)構(gòu)。具有他形晶粒狀結(jié)構(gòu)的主要是白鎢礦、鎢鉬鈣礦、磁黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦等。

細(xì)脈-網(wǎng)脈狀構(gòu)造是區(qū)內(nèi)分布最廣、且占重要地位的礦石構(gòu)造，是鉬礦石的主要構(gòu)造，晚期形成的白鎢礦及含鎢細(xì)脈及晚期黃鐵礦礦石也具有這種構(gòu)造。礦石中的細(xì)脈-網(wǎng)脈形狀不規(guī)則，延續(xù)性差，一般長(zhǎng)度不大于1 m，在接觸帶附近含礦細(xì)脈稠密、縱橫交錯(cuò)而構(gòu)成網(wǎng)脈，集中部位可形成最寬50 mm的脈狀。脈狀-網(wǎng)脈狀構(gòu)造可以發(fā)育在各類型礦石中。根據(jù)脈體中礦物組合不同可分為：輝鉬礦石英細(xì)脈、石英輝鉬礦細(xì)脈、黃鐵礦輝鉬礦石英細(xì)脈、輝鉬礦細(xì)脈及其他如黃鐵礦石英細(xì)脈等。

鐵礦石具浸染狀和條紋、條帶狀構(gòu)造，由磁鐵礦、透閃石及透輝石相間排列形成。

2.8 礦石類型

根據(jù)區(qū)內(nèi)不同容礦圍巖的特征可將礦石自然類型劃分為：蝕變碳酸鹽巖型、花崗斑巖型、輝長(zhǎng)巖型和角巖型等4種自然類型。主要特征如下：

蝕變碳酸鹽巖型：分布于花崗斑巖體的上盤(pán)(南側(cè))及東西兩側(cè)，圍繞巖體分布，巖體下盤(pán)也有少量分布，是礦床的主要礦石。

花崗斑巖型：是巖體內(nèi)的巖體、巖枝，是成礦母巖，巖體礦化由接觸帶內(nèi)逐漸減弱出現(xiàn)無(wú)礦核，除無(wú)礦核外全部構(gòu)成花崗斑巖型鉬礦石。

輝長(zhǎng)巖型：礦區(qū)北部的變輝長(zhǎng)巖受礦化影響，組成主礦體的一部分。

角巖型：位于礦床北部，分布于變輝長(zhǎng)巖下部。

根據(jù)礦石中鉬的氧化程度(氧化率)，可劃分為：氧化礦石、混合礦石及硫化物礦石。

3 礦化富集規(guī)律

上房溝鉬(鐵)礦是以鉬為主，伴生有鐵、硫、鎢、錸等多種有用組分的多金屬礦床。礦床產(chǎn)出受上房溝花崗斑巖體內(nèi)、外接觸帶控制，礦體由分布于巖體內(nèi)、外接觸帶的花崗斑巖、角巖、矽卡巖及蝕變白云石大理巖、變輝長(zhǎng)巖等礦熱液交代礦化蝕變巖所構(gòu)成，屬于與花崗斑巖有關(guān)的熱液鉬礦成因類型。而與鉬礦相共(伴)生的鐵礦則僅分布于花崗斑巖體外接觸帶煤窯溝組中段白云石大理巖接觸變質(zhì)巖-鎂質(zhì)矽卡巖中，屬于接觸交代矽卡巖型磁鐵礦成因類型。在礦床形成過(guò)程中，鐵礦形成于巖體侵入過(guò)程中的接觸交代變質(zhì)巖-鎂質(zhì)矽卡巖成巖晚期的磁鐵礦化階段，鉬礦形成于巖漿期后熱液充填交代成礦階段；磁鐵礦化作用早于輝鉬礦化作用。在鉬礦化階段，磁鐵礦體僅屬于花崗斑巖侵入體外接觸帶圍巖的一個(gè)組成部分，經(jīng)鉬礦化疊加，其大多又已成為由鉬鐵礦石構(gòu)成、即伴生有用組分鐵的鉬礦體的組成部分(鉬鐵礦體部分)；而其中鉬礦化弱、鉬含量低的磁鐵礦體部分，則既保留了其鐵礦工業(yè)礦體固有性質(zhì)，又構(gòu)成了鉬礦體的夾石成分。研究區(qū)內(nèi)鉬礦體、鐵礦體深部變化特征，以期為下步找礦指明方向。

3.1 鉬礦體礦化富集規(guī)律

鉬的礦化富集程度與巖體產(chǎn)狀、接觸帶形態(tài)及圍巖性質(zhì)、產(chǎn)狀等關(guān)系密切。

在巖體上盤(pán)(南西盤(pán))，由于巖體侵入接觸面的傾向與圍巖傾向基本一致，成礦過(guò)程中的礦液運(yùn)移方向與巖層傾向相反，受巖層層面阻隔，礦液不易擴(kuò)散，所以礦化范圍窄，礦化強(qiáng)度大，鉬品位較高，易于形成礦化富集地段。除形成細(xì)脈狀、網(wǎng)脈狀構(gòu)造的礦石外，常見(jiàn)浸染狀構(gòu)造的礦石。侵入接觸面形態(tài)不規(guī)則，鎂質(zhì)碳酸鹽巖孔隙度和微裂隙發(fā)育，也是巖體上盤(pán)礦化富集的有利條件。

鉬礦體分布范圍、規(guī)模在不同標(biāo)高上呈現(xiàn)出不同的變化特征(見(jiàn)表3)。在巖體下盤(pán)(北東盤(pán))，雖然巖體侵入接觸面的傾向與圍巖傾向基本相同、但傾角不同，在成礦過(guò)程中，礦液易于順巖層層間裂隙運(yùn)移擴(kuò)散，所以礦化范圍大，礦化強(qiáng)度差，鉬礦化以細(xì)脈狀、脈狀為主，品位一般較低；甚至于出現(xiàn)即使在距離巖體侵入接觸帶很近的礦體部位，也有貧礦石或無(wú)礦夾石分布的現(xiàn)象。

表3 Ⅰ號(hào)礦體在不同標(biāo)高上的變化情況一覽表

在巖體東西兩側(cè)，由于巖體侵入接觸面的傾向與圍巖走向大致相同，在成礦過(guò)程中，礦液易于沿巖層走向運(yùn)移擴(kuò)散，形成較寬的礦化范圍。但由于外接觸帶外緣的熱液交代作用不完全，使礦體邊部多分枝狀。

樣品統(tǒng)計(jì)資料表明，在水平方向上，鉬礦化南強(qiáng)北弱，東西兩側(cè)強(qiáng)、中部弱；在垂直方向上則似乎沒(méi)有表現(xiàn)出一定的趨勢(shì)性貧富變化，見(jiàn)圖5。

圖5 鉬礦體品位變化曲線圖

3.2 鐵礦體礦化富集規(guī)律

區(qū)內(nèi)鐵礦形成于鎂質(zhì)矽卡巖期的磁鐵礦階段，在分布上受巖體侵入接觸帶控制，產(chǎn)于接觸帶外側(cè)蝕變碳酸鹽中。礦化范圍較廣，東西長(zhǎng)700余米，南北寬100余米，以1 025 m標(biāo)高以上為主，其下僅于巖體下盤(pán)局部發(fā)育，鐵礦化強(qiáng)度隨著與接觸帶間的距離增大而減弱。

區(qū)內(nèi)磁鐵礦多富集于距離巖體侵入接觸帶100～150 m范圍內(nèi)的巖體上盤(pán)或頂部圍巖-鎂質(zhì)矽卡巖中，巖體凹陷部位或巖體頂部分枝部位是礦化富集的有利場(chǎng)所。在巖體南側(cè)由于晚元古代煤窯溝組石英云母片巖的阻隔，熱液易于在此聚集而形成富礦體。統(tǒng)計(jì)資料表明，鐵礦化強(qiáng)度隨著與接觸帶間的距離增大而減弱。

4 外圍及深部找礦方向探討

上房溝鉬(鐵)礦是以鉬為主，伴生有鐵、硫、鎢、錸等多種有用組分的多金屬礦床。礦床產(chǎn)出受上房溝花崗斑巖體內(nèi)、外接觸帶控制，礦體分布于巖體內(nèi)、外接觸帶的花崗斑巖、角巖、矽卡巖及蝕變白云石大理巖、變輝長(zhǎng)巖等礦化蝕變巖中，屬于與花崗斑巖有關(guān)的熱液鉬礦成因類型。而與鉬礦相共(伴)生的鐵礦則僅分布于花崗斑巖體外接觸帶煤窯溝組中段白云石大理巖接觸變質(zhì)巖——鎂質(zhì)矽卡巖中，屬于接觸交代矽卡巖型磁鐵礦成因類型。因此燕山期侵入巖體是該區(qū)最根本的控礦條件，這是區(qū)內(nèi)找礦的一個(gè)重要方向。

礦區(qū)內(nèi)的鉬礦化是沿著花崗斑巖體侵入接觸帶發(fā)生、發(fā)展的，成礦溶液在內(nèi)壓力的驅(qū)動(dòng)下，由接觸帶分別向圍巖、巖體內(nèi)部?jī)蓚€(gè)方向運(yùn)移擴(kuò)散，鉬的礦化強(qiáng)度則隨著運(yùn)移距離的不斷增大而逐步減弱、乃至于最后消失。而巖體邊緣的局部形態(tài)及其侵入接觸面與圍巖層間裂隙面間的交角大小不同等因素，決定著內(nèi)外接觸帶不同部位的鉬礦化的強(qiáng)度、礦化范圍，也造就了礦體環(huán)帶狀水平截面的不規(guī)則形狀。已開(kāi)展的上房溝礦區(qū)的勘查成果顯示，鉬礦體品位厚度穩(wěn)定，礦體呈厚大似層狀緊密地籠罩在一個(gè)向南西60°左右方向側(cè)伏的筒狀花崗斑巖體上。由于勘查工作的限制，礦體在礦區(qū)外圍南部未尖滅，向南西方向仍有礦體未控制，同時(shí)礦體仍有較大的延伸，外圍南西部找礦潛力巨大，是區(qū)內(nèi)找礦增儲(chǔ)最主要的一個(gè)方向。

綜上所述，結(jié)合近年來(lái)在矽卡巖型鉬礦外圍找礦工作的突破，對(duì)區(qū)內(nèi)外圍及南西部地區(qū)開(kāi)展勘查工作，進(jìn)行上房溝鉬鐵礦的遠(yuǎn)景控制，將具有良好的找礦潛力。