豫西黃溝金多金屬礦床成礦規(guī)律與立體模型研究

趙彥巧,胡利芳,郭凱旋,張進(jìn)宇

(1.河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第一地質(zhì)大隊,河南 鄭州 450016)(2.河南省有色金屬礦產(chǎn)探測工程技術(shù)研究中心,河南 鄭州 450016)

0 引 言

河南省黃溝金多金屬礦床位于熊耳山東段南坡，熊耳山地區(qū)是東秦嶺造山帶重要的有色金屬及貴金屬成礦區(qū)，其北坡分布有上宮、虎溝、青崗坪、小池溝、吉家洼等金礦；鐵爐坪、蒿坪溝、沙溝、月亮溝等大中型銀鉛多金屬礦床；南坡有著名的祁雨溝、大公峪、小公峪、康山等大中型金礦；同時還有一系列大型鉬礦床。密集分布的礦床使之成為我國重要的金銀及有色金屬成礦帶，是繼小秦嶺之后河南省第二大黃金產(chǎn)地和河南省重要的有色金屬產(chǎn)地。現(xiàn)有研究成果主要是對礦床地質(zhì)特征[1-5]、控礦因素[1,4]、找礦潛力[2]、礦床成因[3]、找礦標(biāo)志[5]、地球化學(xué)特征[6]、成礦預(yù)測[7]等進(jìn)行的深入研究與探討。本文擬研究黃溝金多金屬礦床的成礦規(guī)律與構(gòu)建立體模型。

1 區(qū)域地質(zhì)

豫西黃溝金多金屬礦床位于華北地臺南緣—華山—熊耳山臺隆中段—熊耳山隆斷區(qū)中部，龍脖—花山背斜南翼近軸部，花園—上宮斷裂東南側(cè)，花山似斑狀黑云母二長花崗巖巖體的南側(cè)[8-9]。隸屬熊耳山金、銀多金屬礦工作區(qū)地層分區(qū)，華北地層區(qū)熊耳山小區(qū)。

區(qū)內(nèi)古老變質(zhì)巖系發(fā)育，構(gòu)造-巖漿活動頻繁強(qiáng)烈，金、銀、鉛、鋅多金屬礦床(點)較多，具備良好的成礦地質(zhì)條件和找礦前景。區(qū)域內(nèi)出露地層主要為太古宇太華群和中元古界熊耳群，少量新生界古近系、新近系和第四系分布在洛寧山前斷裂北側(cè)盧氏—洛寧盆地和現(xiàn)代溝谷中[7](見圖1)。

圖1 熊耳山地區(qū)地質(zhì)略圖(據(jù)參考文獻(xiàn)[4]修繪)1—太華群；2—熊耳群；3—官道口群；4—中元古界；5—新生界；6—不整合線；7—斷裂；8—花崗巖；9—花崗斑巖；10—閃長巖；11—拆離斷層；12—金礦床；13—銀-鉛(金)礦床

2 礦床地質(zhì)

礦區(qū)內(nèi)出露地層主要為中元古界熊耳群許山組安山巖及少量第四系殘坡積物和沖積物。礦區(qū)西北、北側(cè)出露4個較小的花崗斑巖體，多呈橢圓狀分布，其中1個呈條帶狀。礦區(qū)范圍內(nèi)斷裂十分發(fā)育，主要含礦斷裂為NW、NE和近SN向，其中規(guī)模較大的為F1、F2、S1和S2。

2.1 礦體和礦石特征

目前，礦區(qū)內(nèi)共發(fā)現(xiàn)11條金銀礦化體，主要為構(gòu)造蝕變巖型，局部硅化較強(qiáng)，其產(chǎn)狀嚴(yán)格受斷裂控制，走向為 NW、NE 和近 SN 向，傾角不大(見圖2)。這些礦脈主要由含金多金屬硫化物石英脈、構(gòu)造碎裂巖和構(gòu)造角礫巖組成，形態(tài)較簡單。規(guī)模較大的為S1、S2。

礦區(qū)礦石結(jié)構(gòu)主要有他形粒狀結(jié)構(gòu)、自形—半自形粒狀結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)、交代假象結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)等；礦石構(gòu)造主要有浸染-稠密浸染狀構(gòu)造、細(xì)脈-脈狀構(gòu)造、塊狀-團(tuán)塊狀構(gòu)造、角礫狀構(gòu)造等。按主要礦物組合特征，其礦石工業(yè)類型有石英-褐鐵礦(黃鐵礦)型[圖3(a)]、石英-(褐鐵礦)-金屬硫化物型[圖3(b)、(c)]和褐鐵礦-絹云綠泥石型[圖3(d)]，前兩類礦石金銀礦化較好，以他們?yōu)橹鳌?/p>

2.2 礦石礦物學(xué)特征

鏡下觀察礦石中主要金屬礦物有自然金[圖4(a)、(b)]、褐鐵礦[圖4(c)、(d)]、磁鐵礦[圖4(e)]，次要金屬礦物有赤鐵礦、黃鐵礦，含微量黃銅礦、閃鋅礦、鈦鐵礦。結(jié)合以往核實報告及本次的組合分析報告，達(dá)到伴生有用組份評價要求的有Ag和S。

圖2 黃溝礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造簡圖1—中元古界熊耳群許山組；2—太華群(未分)；3—石英脈；4—侵入巖脈；5—實測地質(zhì)界線；6—實測正斷層；7—構(gòu)造角礫巖帶；8—構(gòu)造蝕變帶；9—礦區(qū)范圍

圖3 黃溝金多金屬礦床礦石樣品特征

圖4 顯微鏡鏡下礦石

3 成礦階段劃分

根據(jù)礦脈之間的穿插關(guān)系、礦物共生組合和礦石組構(gòu)，厘定了主要礦石礦物和脈石礦物的生成順序，可將黃溝金礦的熱液成礦過程劃分為4個階段：早階段以鉀化-硅化少硫化物為特征，中階段以石英-褐鐵礦(細(xì)粒黃鐵礦)為特征，中晚階段以石英-多金屬硫化物-金為特征，晚階段以碳酸鹽化(方解石)為特征。

(1)早階段[圖5(a)]：以鉀化-硅化少硫化物為特征，形成肉紅色鉀長石和灰白色石英，呈塊狀構(gòu)造，金屬礦物少量。

(2)中階段[圖5(b)]：以石英-褐鐵礦(細(xì)粒黃鐵礦)為特征，形成乳白色團(tuán)塊狀、條帶狀石英，金屬礦物以褐鐵礦為主，該階段金礦化明顯，自然金產(chǎn)于褐鐵礦裂隙中。

(3)中晚階段[圖5(c)]：以石英-多金屬硫化物-金為特征，是金礦化的主要階段，此階段的石英多呈灰色油脂光澤，呈脈狀切穿早期石英；金屬硫化物大多呈浸染狀產(chǎn)出于脈狀石英中，主要有方鉛礦、黃鐵礦、閃鋅礦等，自然金多集中在脈狀石英、金屬硫化物中。

(4)晚階段[圖5(d)]：以碳酸鹽化(方解石)為特征，方解石呈細(xì)脈狀沿蝕變帶裂隙產(chǎn)出，金屬礦物較少，礦化差。

圖5 礦區(qū)內(nèi)礦脈之間的穿插關(guān)系

4 成礦規(guī)律

4.1 產(chǎn)出特征

熊耳山地區(qū)金、銀多金屬礦床成礦系列的各礦床類型之間在時間、空間、物質(zhì)、成因上是相互聯(lián)系的，其產(chǎn)出具有4個特點：(1)共生性：不同礦種的礦床大致具共生關(guān)系。(2)分帶性：不同礦種或不同類型礦床在空間上有序排列。(3)過渡性：礦種或類型的遞變式過渡現(xiàn)象。以熊耳山地區(qū)構(gòu)造蝕變巖型礦床最為典型，上宮礦床以金為主，鐵爐坪礦床以銀鉛為主，蒿坪溝礦床的礦種組合則介于二者之間的過渡狀態(tài)，屬金銀鉛共生礦床；青崗坪式的層間破碎帶型與上宮式的陡傾切層破碎帶型金礦床，二者同屬構(gòu)造蝕變巖型，但前者主要受層間滑動斷裂控制，實際是后者的特殊情況。因此，兩種類型礦化也表現(xiàn)出某些漸變過渡的規(guī)律，陡傾礦脈一般厚而貧，層狀礦脈則呈薄而富的特點。(4)互補(bǔ)性：礦種與類型之間的不平衡組合(或分配)關(guān)系，往往具有此多彼少或此強(qiáng)彼弱的特點。

4.2 富集規(guī)律

宏觀上，熊耳山區(qū)與太古宙綠巖帶、燕山期花崗巖有成因聯(lián)系的內(nèi)生金、銀、鉛礦床構(gòu)成了一個統(tǒng)一的成礦系列，這些金、銀、鉛礦床在空間分布上表現(xiàn)出明顯的規(guī)律性；微觀上，區(qū)內(nèi)典型礦床黃溝金多金屬礦床礦化富集同樣具有明顯的規(guī)律性，兩者存在整體與局部、包容與被包容的關(guān)系。現(xiàn)將探討結(jié)果闡述如下：

(1)斷裂構(gòu)造是區(qū)內(nèi)直接的儲礦構(gòu)造。本區(qū)控礦斷裂無論在走向上還是傾向上，均具舒緩波狀的變化特征，這種產(chǎn)狀變化相應(yīng)又引起斷裂形態(tài)上的膨縮變化和礦化的強(qiáng)弱變化，從而控制了礦化富集段的產(chǎn)出部位。

(2)構(gòu)造的交匯及分枝復(fù)合部位。此部位往往可以看到礦化加厚、品位增高的礦化富集現(xiàn)象。

(3)金品位的變化與硅化、鉀化、黃鐵礦(褐鐵礦)化、方鉛礦化關(guān)系密切。蝕變強(qiáng)度愈大，金品位愈高。

5 立體模型

目前，隨著各礦山的信息化普及，及其相關(guān)支持技術(shù)(如三維數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù) 3D 可視化、數(shù)據(jù)分析和挖掘技術(shù))的發(fā)展和日益成熟，三維地質(zhì)建模及可視化[10-14]已在空間數(shù)據(jù)集成顯示、成礦地質(zhì)條件分析、預(yù)測要素的優(yōu)化組合和資源量的定量估算上體現(xiàn)出較為明顯的優(yōu)勢，傳統(tǒng)的二維平面預(yù)測正在向大比例尺三維空間立體預(yù)測轉(zhuǎn)變。

本次使用3Dmine進(jìn)行三維地質(zhì)建模，開展中深部成礦預(yù)測。本次共收集錄入鉆孔23個、坑道6個、槽探51個，數(shù)據(jù)信息41 797個。鉆探是最為常見的工程數(shù)據(jù)，所涉及到的工程數(shù)據(jù)主要包括工程的空間位置信息、品位信息、巖性信息等。

黃溝金礦區(qū)全區(qū)11條礦脈共圈出工業(yè)礦體7個(見圖6)，分布于礦區(qū)中北部大勺子溝、中部石板溝、陽坡根及南部東黃溝，嚴(yán)格受NW、近SN向產(chǎn)狀平緩的壓扭性斷裂構(gòu)造控制。礦體形狀以脈狀、透鏡狀為主。礦體沿走向和傾向均變化較大，礦體長度25～230 m，控制斜深20～130 m，厚度0.1～1.03 m，平均厚度較薄，分枝復(fù)合、膨大狹縮特點明顯，其形態(tài)產(chǎn)狀與構(gòu)造蝕變帶密切相關(guān)。

圖6 黃溝礦體三維地質(zhì)模型

6 結(jié) 論

(1)熊耳山地區(qū)金銀多金屬礦床成礦系列的各礦床類型之間在時間、空間、物質(zhì)、成因上是相互聯(lián)系的，其產(chǎn)出具有共生性、分帶性、過渡性、互補(bǔ)性4個特點。

(2)黃溝金多金屬礦床主要為構(gòu)造蝕變巖型，局部硅化較強(qiáng)。其產(chǎn)狀嚴(yán)格受斷裂控制，走向為 NW、NE 和近 SN 向，傾角不大，形態(tài)較簡單。

(3)按主要礦物組合特征劃分礦石工業(yè)類型，黃溝礦床可分為石英-褐鐵礦(黃鐵礦)型、石英-(褐鐵礦)-金屬硫化物型和褐鐵礦-絹云綠泥石型。前兩類礦石金銀礦化較好，是主要工業(yè)類型。

(4)從成礦物質(zhì)、構(gòu)造、巖漿活動3個方面分析了黃溝金多金屬礦床的控礦因素，可知：①成礦物質(zhì)來自深部地幔，具有多源性特征。根據(jù)前輩研究成果可知：黃溝礦區(qū)金礦化與基底太華群片麻巖和(或)蓋層熊耳群安山巖在一定程度上具有成因上的聯(lián)系[6-7,15]。②斷裂構(gòu)造是內(nèi)生金屬礦床最為重要的控礦因素之一。黃溝礦區(qū)控礦構(gòu)造主要為近SN向和NW向。通過前期工作，認(rèn)為黃溝礦區(qū)構(gòu)造控礦作用也應(yīng)具備較好的找礦前景。③黃溝金礦金礦體產(chǎn)于巖體附近，礦化和蝕變受巖體的熱梯度控制。燕山期巖漿侵入活動為金成礦提供了熱力條件，驅(qū)動地層中礦質(zhì)活化遷移，其本身攜帶了一定成礦元素經(jīng)運移富集成礦，即成礦物質(zhì)的活化、遷移、富集是通過巖漿演化而實現(xiàn)的。

(5)黃溝金多金屬礦床在空間分布上表現(xiàn)出明顯的規(guī)律性。富集規(guī)律為：①斷裂構(gòu)造控制了金多金屬礦床的礦化富集部位；②在構(gòu)造的交匯及分枝復(fù)合部位，可見礦化加厚、品位增高的礦化富集現(xiàn)象；③金品位的變化與硅化、鉀化、黃鐵礦(褐鐵礦)化、方鉛礦化關(guān)系密切，且蝕變強(qiáng)度愈大，金品位愈高。