河南省嵩縣廟嶺—九仗溝金礦帶F8含礦構造成因探討

劉玉剛，丁培超，徐金武，郭勤強，陳曉利，郎 磊

(1.河南省地質礦產勘查開發局第一地質礦產調查院； 2.河南省金銀多金屬成礦系列與深部預測重點實驗室)

引 言

廟嶺—九仗溝金礦帶位于河南省嵩縣境內，為豫西重要的金礦集中區[1]，沿該金礦帶產出廟嶺金礦床、小南溝金礦床、趙嶺金礦床、九仗溝金礦床、東灣金礦床等。大規模的成礦作用吸引了眾多科研工作者對該區開展了大量調查研究工作，如礦床的地質特征[2-3]、成礦物質來源、成礦物理化學環境[4-6]、成礦時代[5-8]、地球化學異常特征[9]、找礦方向[10-11]、采礦及選礦[12-14]等，為后續工作的開展奠定了堅實的基礎。

以往關于廟嶺—九仗溝金礦帶的F8含礦構造研究多集中在構造特征及成礦特征等方面，針對其成因方面的研究并不多見，僅在部分調查成果中提及其為馬超營斷裂的次級構造。本次研究在以往研究成果的基礎上，對廟嶺—九仗溝金礦帶的地質特征、構造空間分布、大地構造環境、重力解譯成果進行了重新梳理，結合F8含礦構造形成時期的構造巖漿事件及構造環境對其成因進行了探討，并對其規模及含礦性進行了推斷，為進一步深部找礦預測提供了新的信息。

1 區域成礦地質背景

研究區位于華北陸塊南緣Fe-Cu-Au-Mo-Pb-Zn-鋁土礦-硫鐵礦-螢石-煤成礦帶[1,10]上的熊耳山—外方山地區。區域地層為由結晶基底和蓋層組成的雙層結構。結晶基底主體為太華群(ArTh)，巖性主要為黑云斜長片麻巖、角閃斜長片麻巖等；蓋層由長城系熊耳群火山巖系及少量官道口群碎屑巖及碳酸鹽巖組成；在潭頭—大章盆地及嵩縣盆地2個斷陷盆地內大面積分布古近系(E)、新近系(N)及第四系(Q)[15](見圖1)。區域斷裂發育，按走向總體分為北西西向、北東向及近南北向。其中，北西西向斷裂以馬超營斷裂為代表，其為區域上規模最大的斷裂，總體走向270°～300°，斷裂面總體北傾，局部南傾，傾角60°～75°；北東向斷裂發育，延伸總體穩定，多斜切北西西向斷裂；近南北向斷裂相對較少，典型代表為F8含礦構造，其走向延伸約8.5 km，傾向西，傾角30°～65°。區域巖漿巖主要為新太古代中基性火山巖和花崗巖，以及晚侏羅世—早白堊世花崗巖，后者較為典型，形成了大規模的花崗巖巖基及零星的花崗(斑)巖巖株，主要包括花山巖體(130.7 Ma±1.4 Ma)[16-17]、五丈山巖體(156.8 Ma±1.2 Ma)[16-17]、合峪巖體(134.5 Ma±1.5 Ma)[16,18]3個大型巖基，以及雷門溝巖體(136.2 Ma±1.5 Ma)[19]、祁雨溝巖體(134.1 Ma±2.3 Ma)[20]等多個花崗斑巖小巖體。區域上礦產分布密集，礦種以金、鉬為主，具有代表性的礦床有店房金礦床、九仗溝金礦床、廟嶺金礦床、祁雨溝金礦床、雷門溝鉬礦床等，礦床成礦年齡集中在117～135 Ma，礦床成因類型主要為中低溫巖漿熱液型、斑巖型及爆破角礫巖型等[10]。

1—第四系 2—新近系 3—古近系 4—龍家園組 5—高山河組 6—馬家河組 7—雞蛋坪組 8—許山組 9—太華群 10—早白堊世石英二長巖 11—早白堊世二長花崗巖 12—早白堊世黑云正長花崗巖 13—晚侏羅世二長花崗巖 14—晚三疊世正長巖 15—新太古代石英閃長巖 16—新太古代二長花崗巖 17—地質界線 18—不整合界線 19—斷裂 20—逆斷裂及產狀 21—正斷裂及產狀 22—片麻理產狀 23—地層產狀 24—金礦床及名稱 25—鉬礦床及名稱圖1 熊耳山—外方山地區地質簡圖

2 研究區地質特征

研究區位于馬超營斷裂北側，潭頭斷陷盆地東南側。研究區內大面積出露長城系雞蛋坪組(Chj)火山巖，巖性主體為流紋巖、英安巖、流紋質凝灰熔巖等，局部夾少量薄層凝灰巖及火山角礫巖。地層表現為穩定的單斜構造，傾向總體向東，傾角 20°～40°(見圖2)。巖漿巖主要為新太古代中酸性火山巖，在研究區形成了大面積分布的雞蛋坪組火山巖地層；侵入巖不甚發育，僅為零星分布、呈脈狀產出的閃長巖、花崗斑巖及正長巖等。斷裂極為發育，按走向可分為近南北向和近東西向。近南北向斷裂包括F8含礦構造及F9、F17、F22、F33、F34等斷裂，傾向西，傾角30°～76°；近東西向斷裂主要分布在研究區南部，以北傾為主，傾角50°～80°，寬度多小于10 m，含礦性相對較差，僅在與近南北向構造交會部位可見少量金礦化。研究區內金成礦較為顯著，目前已控制9個金礦段，其呈近南北向沿F8含礦構造分布，已發現礦床的規模多數達大型以上。

3 F8含礦構造成因特征分析

3.1 形成時期

研究區構造較為發育，不同方向的構造相互交織，導致構造的研究難度較大。關于F8含礦構造的形成時間，在研究區南部廟嶺一帶的地表及坑道中，可見近南北向構造切割近東西向構造。此外，在研究區西南部的白家洼一帶，地表露頭顯示F22斷裂切穿北東向花崗巖脈(157 Ma)[5]，反映以F8含礦構造、F22斷裂為代表的近南北向構造的形成時期應晚于157 Ma。

3.2 大地構造環境

區域上大地構造演化大致經歷了3個階段：①新太古代—古元古代前寒武紀結晶基底形成演化階段；②新元古代—中三疊世板塊構造演化階段；③中—新生代陸內造山階段[21-22]。F8含礦構造形成時，區域總體處于中—新生代陸內造山階段。中侏羅世，受古太平洋俯沖機制影響，秦嶺造山帶的區域大地構造環境表現為伸展隆升；晚侏羅世，區域大地構造環境轉變為擠壓后的松弛階段；早白堊世，華北地區東部進入大規模伸展裂陷階段[22]。因此，自晚侏羅世起，區域大地構造環境已轉換為拉張松弛階段。

3.3 近南北向構造組合特征

在研究區南部廟嶺一帶，近南北向構造主要由F8含礦構造、F22斷裂及二者之間的F9、F19、F18、F17等次級斷裂組成，其構造力學性質總體表現為壓扭性，實質為一組構造組合，各構造在地表延伸大于0.4 km，傾向西，由東向西構造傾角(30°→45°→65°)逐漸變陡。深部鉆孔及坑道控制表明，F17、F18、F19、F94條斷裂自東向西、由淺至深逐漸交會至F8含礦構造，推斷F22斷裂在更深處同樣會與F8含礦構造交會。由于上述各構造性質相同、產狀規律性漸變，顯示其為同期壓扭性構造運動的產物，F8含礦構造可能為整個構造帶的東側邊界，F9、F19、F18、F17等斷裂為F8含礦構造上盤的次級斷裂，F22斷裂可能為整個構造的西側邊界。近南北向構造表現出壓性特征，表明其形成時應處在近東西向擠壓環境，控制該構造形成的力來源方向應為近東西向。

3.4 F8含礦構造與馬超營斷裂的空間關系

以往部分觀點認為，F8含礦構造為馬超營斷裂的次級斷裂，但并未發現有地表露頭或鉆孔驗證等方面的直接證據，或物探解譯等方面的間接證據。

區域上馬超營斷裂走向270°～300°，傾向北，傾角60°～75°；F8含礦構造地表延伸約8.5 km，在研究區南部廟嶺一帶F8含礦構造產狀大致為260°～280°∠30°～45°，向北部至九仗溝一帶產狀漸變為20°～30°∠50°～65°。為探索F8含礦構造與馬超營斷裂在空間分布及組合方面的關系，將二者自地表露頭按其產狀向深部進行延伸(見圖3)，用以模擬二者的交會關系。馬超營斷裂傾角以60°計算，F8含礦構造傾角以45° 計算，當馬超營斷裂水平向北平移2.00 km,F8含礦構造水平向西平移3.40 km時，二者首次交會，交會處埋深為3.40 km；馬超營斷裂向北平移3.00 km，延伸至F8含礦構造露頭南端，該位置馬超營斷裂的埋深為5.20 km，F8含礦構造需向西平移5.20 km方能實現構造交會；馬超營斷裂向北平移7.20 km，延伸至F8含礦構造中段，該位置馬超營斷裂的埋深為12.45 km，F8含礦構造需向西平移12.45 km方能實現構造交會；馬超營斷裂向北平移11.50 km，延伸至F8含礦構造北端，該位置馬超營斷裂的埋深為19.92 km，F8含礦構造需向西平移19.92 km方能實現構造交會。

1—花崗巖基及名稱 2—馬超營斷裂 3—馬超營斷裂下延投影 4—F8含礦構造 5—F8含礦構造下延投影 6—馬超營斷裂與F8含礦構造理想交會線投影 7—馬超營斷裂下延等深線及距離(km) 8—F8含礦構造下延等深線及距離(km) 9—金礦床圖3 F8含礦構造與馬超營斷裂構造交會推斷圖

由于F8含礦構造并非區域性斷裂，其向深部延伸規模總體有限，導致F8含礦構造總體應位于馬超營斷裂上部，二者在空間上難以實現大規模的構造交會。

3.5 F8含礦構造與燕山期巖漿巖帶的空間關系

區域上燕山期花崗巖分布廣泛，該期巖漿活動期大致為130～157 Ma。區域重力測量成果顯示，燕山期花崗巖平均密度為2.58×103kg/m3，小于熊耳群地層(2.76×103kg/m3)與太華群結晶基底(2.67×103kg/m3)，總體呈現低密度特征，與區域重力測量成果一致[23]。在布格重力異常圖(見圖4)上，燕山期花崗巖體呈現出低重力特征，在花山巖體、五丈山巖體、合峪巖體分布區尤為明顯，沿五丈山巖體與合峪巖體之間存在1條明顯的連續低重力異常帶，結合物性特征推斷其應為隱伏花崗巖體的反映，表明自合峪巖體經五丈山巖體至花山巖體應存在1條連續的燕山期巖漿巖帶。

1—花崗巖基及名稱 2—推斷巖漿巖范圍 3—金礦床 4—鉬礦床圖4 熊耳山—外方山地區布格重力異常圖 (圖面范圍與圖1一致)

F8含礦構造總體位于燕山期巖漿巖帶的東側，二者走向基本一致，且F8含礦構造形成時間亦與該期巖漿活動相近。

4 討 論

4.1 構造成因

F8含礦構造為近南北向壓扭性構造[10]，其形成年齡晚于157 Ma，以往認為其為馬超營斷裂的次級斷裂，但自晚侏羅世起區域大地構造環境逐漸轉換為拉張松弛環境，該時期馬超營斷裂應表現為近南北向的拉張特征，與F8含礦構造為近東西向擠壓的應力環境不符。再者，通過構造空間模擬，F8含礦構造沿傾向延伸至少4.90 km，方可實現與馬超營斷裂的構造交會，由于F8含礦構造并非區域性構造，難以實現二者的大規模交會，從而導致F8含礦構造在空間上應位于馬超營斷裂的上部。另外，區域上燕山期巖漿巖的活動同樣限制了F8含礦構造的深部延伸規模，在一定程度上也阻礙了F8含礦構造與馬超營斷裂的連接，導致F8含礦構造與馬超營斷裂可能并不存在空間上的交會關系。

F8含礦構造形成年齡晚于157 Ma，應與晚侏羅世以后的構造巖漿演化事件相關聯，而該時期區域上最為顯著的特征即為大規模燕山期花崗質巖漿活動[22]。深部巖漿房內花崗質巖漿膨脹并向近地表上侵。伴隨上侵，巖漿沿巖漿巖帶向兩側圍巖擠壓。區域巖漿巖帶走向總體呈近南北向，伴隨巖漿上侵形成的側向擠壓應力應為近東西向，與控制F8含礦構造形成的應力方向和構造環境均一致。巖漿巖帶軸部應沿合峪巖體經大章鎮至五丈山巖體，在南部合峪巖體—大章段中軸走向呈北北東向，在大章—五丈山巖體段中軸走向呈北北西向，而南段中軸空間延伸走向基本與F8含礦構造走向一致，從側面反映二者存在密切的成生聯系。

綜上，認為F8含礦構造并非馬超營斷裂的次級構造，而應隸屬于伴隨燕山期花崗質巖漿侵入而形成的近南北向壓扭性斷裂構造體系。

4.2 找礦意義

關于F8含礦構造的規模，以往開展過部分研究工作，認為其向深部仍延伸穩定，但并未對其規模進行量化。本次研究肯定了近南北向構造與燕山期花崗巖帶的關系，結合壓扭性構造延伸較穩定的普遍共識，認為F8含礦構造向深部可延伸至燕山期花崗巖帶附近。由花崗巖體地表露頭規模及重力等值線梯度帶特征，推斷F8含礦構造向西延伸可平移至3.00 km處，對應的沿傾向延伸長度為4.00 km。

在深部探礦方面，目前F8含礦構造北段的東灣金礦區控制礦體標高已至-240 m；南部的小南溝金礦區、廟嶺金礦區近年的深部探礦工作中在-100～200 m標高亦發現連續金礦化，表明其深部仍存在大規模成礦的可能，對沿廟嶺—九仗溝金礦帶進一步開展深部找礦預測工作起到積極的作用。

5 結 論

1)廟嶺—九仗溝金礦帶F8含礦構造為形成年齡晚于157 Ma的壓扭性構造，其在空間上可能并非馬超營斷裂的次級構造，應為伴隨燕山期花崗質巖漿侵入而形成。

2)區域重力測量成果顯示，沿五丈山巖體與合峪巖體之間存在1條明顯的連續低重力異常帶，推斷自合峪巖體經五丈山巖體至花山巖體應存在1條連續的燕山期巖漿巖帶。

3)結合地質調查及重力解譯成果，F8含礦構造地表延伸約8.5 km，沿傾向延伸可達4.00 km。深部探礦工作表明，沿F8含礦構造傾向向深部仍有連續的金礦化，具備開展進一步深部找礦預測的前提。