豫西南馬市坪鉛鋅銀礦集區的礦床成因與成礦模式探討

楊林楠，郭大鵬，郭峻源，李寧，李嵐

(1.河南省有色金屬礦產探測工程技術研究中心， 河南 鄭州 450016；2.河南省有色金屬地質礦產局第一地質大隊， 河南 鄭州 450016)

0 引言

馬市坪鉛鋅銀礦集區位于南召縣馬市坪鄉，呈北西西向帶狀分布于欒川—維摩寺斷裂南側，自西向東依次有鉛廠鉛鋅礦、銀洞山鉛鋅礦、西延溝鉛鋅礦、杜家莊鉛鋅礦、馬市坪鉛鋅礦、貫溝金礦、銀山溝鉛鋅礦等礦床(點)(圖1)。這些礦床(點)沿斷裂呈帶狀分布于巖體外圍碳酸鹽地層中，在走向上呈串珠狀近等距排列。以往對該區的工作和研究，主要集中于淺部的熱液脈狀鉛鋅銀礦(涂恩照等，2009；程路平等，2018；牛智輝等，2019)，而對深部可能存在的巖漿熱液礦床體系研究極少，與深部找礦有關的成礦模式問題尚未得到很好的解決。2019—2020年，河南省有色金屬地質礦產局第一地質大隊在該區開展了地質勘查和研究工作，提出了巖漿熱液成礦模式，認為深部具有尋找斑巖型礦床的潛力。本文通過對馬市坪鉛鋅銀礦集區和欒川礦集區進行對比研究，對研究區成礦地質條件、典型礦床特征等展開分析，總結了控礦因素、礦床成因，建立了礦集區斑巖型鉬鎢礦—矽卡巖型多金屬礦—脈狀熱液交代型鉛鋅銀礦的找礦模型。

1 區域地質背景

研究區位于北秦嶺構造帶北緣欒川—維摩寺成礦帶上，區域褶皺斷裂構造發育，巖漿活動頻繁，變質變形作用強烈，物化遙異常豐富，成礦條件十分有利，形成了諸多礦集區(圖1)，如欒川鉬多金屬礦集區(孫社良等，2013；唐利等，2014；韓江偉等，2015；何玉良等，2020)、湍源—鐵佛寺多金屬礦集區(李勝利等，2012；郭大鵬等，2021)、馬市坪鉛鋅銀礦集區(燕長海和劉國印，2004；燕長海等，2005)。

出露地層自北向南依次為：太古界太華群及上元古界欒川群火山巖、碎屑巖建造，中元古界寬坪群一套碎屑巖、碳酸鹽建造，下古生界二郎坪群細碧角斑巖建造及中生界碎屑巖建造。構造以北西西向主干斷裂為主，包括北部的欒川—維摩寺大斷裂、南部的喬端—瓦穴子斷裂。次級斷裂構造發育，主要有近東西向、北北東向、北東向、近南北向等，斷裂構造相互交錯切割，是礦液運移、賦存的良好場所。巖漿活動頻繁，除少量元古代中酸性、基性巖外，主要是加里東期中性巖(少量酸性巖)，華力西期和燕山期酸性巖。

2 成礦地質條件

2.1 地質概況

2.1.1 地層

研究區地層自北向南主要有太古界太華群(Arth)結晶基底，主要分布在欒川—維摩寺斷裂以北；上元古界欒川群(Pt3ln)淺變質碎屑巖—碳酸鹽巖組合，分布在欒川—維摩寺斷裂以南，外口—跑馬嶺斷裂以北；上侏羅—下白堊統(J3-K1)砂巖和礫巖，分布在外口—跑馬嶺斷裂以南；中元古界寬坪群甘羅溝組(Pt2g)，僅在南端小貫溝以南地區分布；以及沿溝谷堆積的第四系(Q)(圖2)。

2.1.2 巖漿巖

2.1.3 構造

研究區內斷裂構造發育，主要為NWW向的主干斷裂，其次為NW向和近EW向的次級斷裂，是礦體的主要賦存構造。主干斷裂有：①頭道河—楊樹莊斷裂(F1)，即欒川—維摩寺斷裂，走向280°～290°，傾向北東，傾角55°～70°，局部南傾近直立(圖3)。②外口—跑馬嶺斷裂帶(F2)，從區內南部通過，總體走向280°～290°，北傾，傾角一般40°～50°，少數可達60°以上(圖4)。斷裂破碎帶一般寬約10 m，部分地段可達50 m以上。褶皺僅在該區中部和南部欒川群中發育有向斜和背斜構造。

圖4 外口—跑馬嶺斷裂構造面(F2)

2.2 物化遙特征

2.2.1 地球物理特征

通過進行激電中梯剖面測量對礦體深部進行驗證，發現成礦構造帶深部存在低阻高極化體，且極化率伴隨礦脈埋深而遞減，甚至出現分段遞減的特征。說明礦化體沿傾向有分段的可能性(圖5)。

圖5 馬市坪礦集區1000線視極化率、視電阻率剖面圖

2.2.2 地球化學特征

研究區1∶5萬水系沉積物地球化學測量顯示，異常主要分布在鉛廠、銀洞山、杜家莊、貫溝、銀山溝一帶，呈帶狀略顯等間距(2～3 km)展布，異常規模大、強度高、異常濃集中心和濃度分帶明顯(圖2)。

馬市坪1/1萬土壤地球化學測量(據河南省有色金屬地質礦產局第一地質大隊，2021①)顯示：

(1)銀山溝鉛鋅礦及其兩側存在一處Pb、Au、Ag、Zn、Cu多元素組合異常HT13(表1)。異常規模大、強度高、濃集中心和濃度分帶明顯，與水系沉積物異常相符，具有較大的找礦潛力。

表1 銀山溝HT13異常特征值一覽表

(2)杜家莊—下南溝Ag、Zn、Pb、Au、Cu、Mo多元素組合異常HT2(表2)，異常元素組合復雜、強度高、規模較大、具有多個濃集中心、濃度分帶明顯。異常與礦脈位置相對應，找礦前景良好。

表2 杜家莊—下南溝HT2異常特征值一覽表

2.2.3 遙感地質特征

礦集區遙感構造十分發育，主要表現為線性、環形和不同的褶皺構造，尤其前兩種具有明顯的遙感特征。線性構造在區內以北西向和北東向為主，其中北西—南東向為區內的主構造線方向。區內共發育5條環形構造，最小直徑約0.7 km，最大直徑約2 km(圖2)。中小型環形構造往往控制著礦田與礦床分布，具有較為直接的找礦意義，線、環疊加復合部位礦化往往比較顯著(劉登忠，2015)。應注意在環形構造邊緣，尤其是線、環疊加復合部位找礦。

3 典型礦床

3.1 礦體特征及圍巖蝕變

鉛廠、銀洞山鉛鋅礦位于馬市坪鉛鋅銀礦集區的西部。礦體受控于外口—跑馬嶺斷裂及其次級斷裂構造，賦礦圍巖為欒川群白云石大理巖。礦體呈脈狀、透鏡狀產出，礦體受構造控制，多呈NWW—SEE向延伸，產狀230°～250°∠33°～66°，深部礦體局部倒轉。沿傾向自上而下具有鉛礦化遞減、鋅礦化遞增的特點。礦體主要受破碎蝕變帶控制，具有多期次發育的特征。圍巖多具硅化、碳酸鹽化蝕變。

西延溝、杜家莊、馬市坪鉛鋅礦賦存于區內中北部杜家莊向斜兩翼欒川群破碎大理巖中。礦體受控于構造破碎帶，具擠壓破碎特征，后期受硅化、碳酸鹽化蝕變，鉛鋅礦呈塊狀、角礫狀、細脈狀，暗示其具多期構造成礦的特征。礦化不均勻，局部集中產出，呈透鏡狀、似層狀、雞窩狀。單個礦體長度約50 m左右，沿構造帶呈串珠狀、帶狀分布。圍巖蝕變主要有硅化、絹云母化、綠泥石化、碳酸鹽化等，局部有矽卡巖化。

貫溝金礦、銀山溝銀鉛鋅礦位于區內南部地區，主要控礦構造為外口—跑馬嶺斷裂，礦體主要賦存于其次級構造內，呈北西西向、近東西向展布。礦體靠近加里東期中淺成侵入巖，為多期次熱液充填和交代成礦，礦體界線不甚明晰，礦體厚度變化較大，礦化不連續，品位變化大。閃鋅礦、方鉛礦呈團塊狀、條帶狀、浸染狀不均勻分布。礦體圍巖主要是硅質大理巖、白云質大理巖。圍巖蝕變強，主要為硅化、鉀化，具多期次構造蝕變疊加特征。在貫溝金礦ZK001鉆孔深部發現有斑巖型鉬多金屬礦，鉬礦含量達到邊界品位以上，推斷深部有斑巖體存在(圖6)。另外貫溝—銀山溝一帶土壤地球化學異常呈面狀展布，具有斑巖型礦床的特征。

圖6 貫溝金礦區00線剖面圖

綜上，礦集區熱液脈狀礦體主要受構造控制，以脈狀、透鏡狀、雞窩狀為主。礦體賦存于構造帶頂底板及接觸帶附近的碳酸鹽圍巖中。構造帶中鉛鋅礦主要呈脈狀、團塊狀、角礫狀，脈石礦物為白云石、絹云母、石英。圍巖中鉛鋅礦呈細脈狀、浸染狀，主要為熱液沿裂隙浸入交代，形成近礦圍巖礦體。構造帶具擠壓破碎和片理化特征，顯示具多期次構造和熱液充填。礦體具厚而富、薄而貧的特征。沿構造走向或傾向形成脈狀、雞窩狀、透鏡狀、豆莢狀礦體。

3.2 礦石特征

區內各礦床(點)礦石特征較類似。礦石中金屬礦物為方鉛礦、閃鋅礦、黃鐵礦，以及少量黃銅礦、斑銅礦等，氧化礦物有褐鐵礦、鉛礬和孔雀石等。脈石礦物有白云石、方解石、石英、絹云母、綠泥石等。礦石按自然類型可分為致密塊狀礦石、角礫狀礦石、細脈浸染狀礦石，以及條帶狀礦石。礦石結構主要為自形—半自形粒狀結構(圖7a)、星散狀結構、交代溶蝕結構、填隙結構、碎裂結構、固溶體結構。礦石構造主要為塊狀構造、細脈—網脈狀構造、星點狀構造、角礫狀構造，局部見有條帶狀構造、稠密浸染狀構造(圖7b)、層紋狀構造。

圖7 研究區主要礦石結構圖(a)及構造圖(b)礦物縮寫：Py—黃鐵礦；Ccp—黃銅礦；Sp—閃鋅礦；Gn—方鉛礦

4 礦床成因

4.1 控礦因素

4.1.1 地層控礦

欒川群為一套濱—淺海相的陸源碎屑—碳酸鹽巖—火山巖沉積建造，富含Ag、Pb、Zn、Cd元素,具極強的后生疊加分異性。這些成礦元素被后期構造熱液萃取，在有利的成礦空間經交代作用，形成脈狀礦體。礦集區內銀鉛鋅金礦床(點)多產于欒川群煤窯溝組的白云質大理巖中，礦體多呈似層狀、透鏡狀和脈狀，分布于碎屑巖與碳酸鹽巖接觸帶或碳酸鹽巖中的層間破碎帶內。因此，欒川群地層是馬市坪鉛鋅銀礦集區的有利賦礦圍巖，也為區域成礦作用提供了一部分成礦物質(燕長海等，2005；張紅強，2021)。

4.1.2 構造控礦

研究區斷裂構造較發育，是熱液脈狀礦體最為重要的控礦因素。區內主要控礦構造有北西西向、北西向、近東西向構造。其中，北西西向主干斷裂控制了區內各個構造單元不同的沉積建造、巖漿活動和變質作用，同時還控制了鉛鋅銀礦產的產出和分布。而北西向、近東西向等次級斷裂構造則是礦質運移、聚集、貯存的通道和空間條件，因而直接控制著礦體的空間分布形態和礦化富集程度。

4.1.3 巖漿巖控礦

與成礦作用有關的侵入巖主要為燕山期中酸性、酸性侵入巖，呈小巖株、巖枝和巖脈產出。其控礦作用體現于以下方面：

(1)侵入巖體本身有大量的成礦物質，例如，巖體中鉬含量高出地殼平均含量的15倍，銅、鉛含量高出地殼平均含量的2.1倍，是金屬礦物的重要載體，具有直接控礦作用。與成礦關系密切的斑巖體，在有利構造侵位，在巖體內部或邊部形成斑巖型鉬礦床。

(2)巖漿活動能釋放出大量的熱能和壓力，對深層地下水起到加熱和集聚作用，這些熱水在運移過程中萃取圍巖中的成礦元素，形成新的含礦熱液，與巖漿含礦熱液混合，形成高濃度礦液。礦液在溫度和壓力作用下，沿薄弱帶將成礦物質遷移到巖石的結晶孔隙、層間裂隙、節理及破碎帶中，進行礦液充填和交代沉淀，并富集形成脈狀熱液型、似層狀矽卡巖型礦體(嚴海麒等，2007)。

綜上所述，馬市坪鉛鋅銀礦集區成礦物質來源主要為殼幔源混合巖漿和欒川群地層，構造為成礦物質的遷移和富集提供了有利場所，巖漿巖為本區成礦提供了重要的熱動力，具有典型的地層、構造、巖漿巖“三位一體”的控礦特征。

4.2 礦床成因探索

礦集區位于欒川—維摩寺區域性斷裂成礦帶上，經歷了多期次的構造運動。其次級的北東向、近東西向斷裂構造呈網格狀分布，且十分發育，既是礦液活動運移的通道，又是儲礦的良好場所(張玉明和張保平，2020)。在區域變質作用及巖漿熱液活動下，產生變質熱液，并使地層中的金屬元素如銅、鉛、鋅、金等元素活化、轉移到變質熱液，使其成為含礦熱液。同時斷裂又可使地下深處的巖漿熱液沿斷裂上升并帶來部分成礦物質。隨著物理、化學條件的改變，在適當的環境下，成礦物質逐漸結晶析出，賦存在斷裂構造及附近的圍巖裂隙中，形成多金屬礦床。

位于同一成礦帶上的欒川南泥湖特大型鉬礦，具有相類似的地質特征和成礦環境。在南泥湖斑巖型鉬礦外圍發現了矽卡巖型和中低溫熱液充填型鉛鋅礦床，它們呈環帶狀分布于南泥湖鉬礦外圍。三者均屬于燕山期巖漿期后熱液充填、交代成因的多金屬礦床，在時空上具有一定的內在聯系，共同構成了一個與燕山期中酸性小巖體有關的成礦系列。而馬市坪礦集區無論是在區域成礦背景上，還是成礦地質條件上，都與欒川南泥湖礦田相似，因此借鑒欒川南泥湖成礦模式對該區進行對比和研究，具有可行性。

5 成礦模式探討

參照欒川地區礦床成因(李永峰等，2003；呂文德等，2006；劉國印等，2007；包志偉等，2009；甕紀昌等，2010)，結合本區相似的成礦環境和成礦條件，認為研究區具有斑巖型鉬鎢礦—矽卡巖型多金屬礦—脈狀熱液交代型鉛鋅礦床的巖漿熱液系統成礦模式。據貫溝礦區00線剖面鉆孔資料證實，斑巖體位于貫溝—銀山溝一帶深部，埋深約400 m，地表未見出露。斑巖體沿深斷裂侵入欒川群白云石大理巖中，在內外接觸帶形成斑巖型或斑巖—矽卡巖型鉬鎢礦床，在接觸帶外圍圍巖中發育矽卡巖型多金屬礦床，而在遠離斑巖體的外圍斷裂帶中發育熱液脈型鉛鋅礦床。綜合研究區的成礦地質條件、控礦因素、礦床成因等因素，參照欒川地區的成熟找礦模型，建立了馬市坪鉛鋅銀礦集區綜合成礦模型(圖8)。

圖8 馬市坪鉛鋅銀礦集區綜合成礦模型

元古代—古生代，區域地塊進入楊子板塊北移向華北板塊俯沖、拼貼、碰撞造山的構造演化階段(張國偉等，1995)，大量陸殼物質隨俯沖板塊被帶入地幔，與地幔物質發生熔融、混染。同時形成NWW—NW向深大斷裂及一系列復雜的中小型次級斷裂構造，巖漿沿構造侵入，促使欒川群地層中Pb、Zn等成礦元素得到初步的富集。

中—新生代，由于華北板塊與揚子板塊強大的南北向擠壓、碰撞和拉張構造運動使巖石圈減薄，軟流圈上涌(高山等，1999；陳衍景，2013)，并造成區內新老構造活動加劇。燕山晚期，在陸內碰撞或逆沖推覆作用下使得下地殼增厚，在向伸展機制轉換的過程中，下地殼處于強烈的減壓增溫條件下，產生部分熔融。同時地幔巖漿上涌，巖漿及熔融的殼源物質隨著高溫地殼熱流上涌，攜帶大量成礦物質，沿著NWW向深大斷裂向淺部運移，在周邊次級斷裂或背斜等構造薄弱部位侵位，隨著溫度、壓力驟降，由巖漿分異作用形成株狀或枝狀的花崗斑巖體和斑巖型鉬鎢礦。剩余中酸性巖漿熱液和欒川群碳酸鹽類巖石接觸，與圍巖發生交代作用而形成矽卡巖型礦床。同時在遠離巖體的外圍，剩余含礦熱液在運移過程中不斷萃取圍巖中的成礦物質加入，隨著雨水的逐漸加入，壓力釋放，溫度降低，流體物理化學條件發生驟變，最終在成礦有利部位(NWW—NW向中小型斷裂構造處)富集成礦。

綜上分析，馬市坪鉛鋅銀礦集區具有深部斑巖型—中深部矽卡巖型—淺部熱液脈型鉛鋅礦的成礦模式，深部具有較大的找礦潛力。

6 結語

(1)礦床成因屬于燕山期巖漿期后熱液充填、交代成因的多金屬礦床。在時空上具有一定的內在聯系，共同構成了燕山期巖漿—熱液成礦系列。

(2)建立了馬市坪鉛鋅銀礦集區綜合找礦模型，即斑巖型鉬鎢礦—矽卡巖型多金屬礦—脈狀熱液交代型鉛鋅礦床的巖漿熱液系統成礦模型。

(3)貫溝—銀山溝一帶物化探異常呈面狀發育，且在貫溝礦區鉆孔中已發現有斑巖型鉬礦，下部應注意在深部尋找斑巖型和矽卡巖型礦床。

注 釋

① 河南省有色金屬地質礦產局第一地質大隊. 2021. 河南省南召縣馬市坪鉛鋅礦預查報告[R].