河南桐柏北楊莊金礦成礦特征及找礦前景

門道改

(河南省第三地質(zhì)大隊有限公司,河南 鄭州 451450)

0 引 言

北楊莊金礦床位于桐柏山老灣金礦田的東部。礦區(qū)位于桐柏縣城北部的北楊莊村境內(nèi),中心地理坐標為東經(jīng)113°15′00″,北緯32°28′00″。區(qū)內(nèi)地質(zhì)勘查工作始于上世紀七十年代,河南省地質(zhì)局第八地質(zhì)隊在該區(qū)進行了地質(zhì)普查找礦工作,探獲D級儲量金51.6 kg,銀186 kg[1];二十世紀八九十年代,河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第三地質(zhì)大隊在該區(qū)進行詳細普查,探獲D級(表內(nèi)+表外)金金屬量628 kg[2]。此后,區(qū)內(nèi)的找礦工作因礦床規(guī)模較小而一直中斷至今。本文通過對礦床成礦特征及形成機制等進行分析研究,認為北楊莊金礦床為與中基性火山巖有關(guān)的、變質(zhì)熱液疊加改造造山帶型金礦。通過與區(qū)內(nèi)老灣特大型金礦[2]成礦特征進行類比,認為礦區(qū)邊深部具良好找礦前景。

1 成礦地質(zhì)背景

北楊莊金礦床大地構(gòu)造位置處于華北板塊和揚子板塊結(jié)合部的秦嶺—桐柏—大別造山帶內(nèi)[3-7](見圖1a),成礦區(qū)劃為桐柏—大別褶皺系Ⅳ級金銀多金屬成礦帶[8]。

圖1 北楊莊金礦區(qū)區(qū)域地質(zhì)略圖

區(qū)域出露地層由老至新為古元古界秦嶺巖群、中元古界龜山巖組、古生界信陽群及新生界等(見圖1b)。其中龜山巖組為老灣金礦帶的主要賦礦地層,巖石組合為一套經(jīng)過多期構(gòu)造變形、變質(zhì)作用改造的中基性火山巖及泥砂質(zhì)碎屑巖建造,巖性主要為石英云英片巖和斜長角閃片巖,該巖組北側(cè)與松扒韌性剪切帶為界,和秦嶺群變質(zhì)雜巖毗鄰;南側(cè)以老灣韌性剪切帶為界,與燕山期晚期老灣黑云母二長花崗巖相接觸,巖石片理化和糜棱巖化強烈。

區(qū)域斷裂構(gòu)造發(fā)育,主要有NWW—SEE向、NE—SW向及近SN向等3組。其中NWW—SEE向斷裂為區(qū)內(nèi)的主體構(gòu)造,規(guī)模較大的有松扒及老灣斷裂,二者聯(lián)合控制了區(qū)域龜山組地層及南、北兩側(cè)地層、巖漿巖及老灣金礦田金礦床的分布(見圖2)。二斷裂均為區(qū)域性深大斷裂(韌性剪切帶),為導礦構(gòu)造;NE—SW向及近SN斷裂則為次一級斷裂,規(guī)模較小,形成時代較晚,為成礦后斷裂,對成礦期斷裂有破壞作用。

圖2 老灣金礦田地質(zhì)簡圖

區(qū)域巖漿活動頻繁,加里東期、海西期及燕山期巖漿巖均有侵入。其中燕山期巖漿活動與金礦的成礦關(guān)系密切,主要為出露于龜山巖組南側(cè)的燕山期晚期老灣巖體,巖石類型為黑云母二長花崗巖。

區(qū)內(nèi)金礦床(點)星羅棋布,已發(fā)現(xiàn)的金礦床(點)近10處,主要有老灣(特大型)、上上河(中型)以及夏老莊和黃竹園等金礦床(點),成礦地質(zhì)條件優(yōu)越。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地 層

礦區(qū)出露地層由老至新主要為古元古界秦嶺群石槽溝組、中元古界龜山巖組及新生界第四系等(見圖3)。其中龜山組地層在區(qū)內(nèi)大面積出露,地層總體沿NWW—SEE方向延伸,走向與區(qū)域構(gòu)造線方向基本一致,地層多向SW傾斜,傾角60°～80°,產(chǎn)狀較陡。巖性主要有石英云母片巖及斜長角閃片巖等;石槽溝組出露于松扒斷裂的北側(cè),寬度近百米,巖性主要為大理巖,局部夾有斜長角閃片巖及石英云母片巖;龜山組地層則分布于松扒斷裂的南側(cè),夾持于松扒斷裂和老灣斷裂之間,區(qū)內(nèi)金礦(化)體均產(chǎn)于其中,賦礦巖石主要為石英云母片巖,其次為斜長角閃片巖。

圖3 北楊莊金礦區(qū)地質(zhì)簡圖

2.2 構(gòu) 造

區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造較為發(fā)育,主要有松扒斷裂及次一級的構(gòu)造破碎帶。其中松扒斷裂位居龜山巖組北側(cè),為區(qū)域性深大斷裂,為成礦流體的上升、運移提供了有利的通道,屬導礦構(gòu)造;構(gòu)造破碎帶性質(zhì)屬脆性(張性),控制了礦體的空間產(chǎn)出位置,區(qū)內(nèi)所圈定的44個金礦體均產(chǎn)于其中,為容礦構(gòu)造。

2.3 巖漿巖

區(qū)內(nèi)巖漿巖主要為出露于礦區(qū)南部的燕山期晚期侵入巖(γ53),為老灣花崗巖體的一部分,巖性為黑云母二長花崗巖,局部見有小規(guī)模花崗斑巖脈及石英脈,花崗斑巖脈與成礦關(guān)系密切。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

礦區(qū)圈定金礦體44個,編號為Au1～Au44。其中Au8、Au26、Au30及Au44為主礦體。礦體均產(chǎn)于中元古界龜山巖組構(gòu)造破碎帶之中,嚴格受地層和斷裂構(gòu)造的雙重控制,礦體形態(tài)多呈脈狀,少數(shù)礦體則以似層狀出現(xiàn),礦體形態(tài)沿走向和傾向皆變化較大,具膨大縮小、分支復合、尖滅再現(xiàn)之特征(見圖4)。礦體規(guī)模長一般為30～110 m、最長可達300 m,礦體厚度一般為0.50～2.08 m、最厚7.80 m,厚度變化較大;礦體走向有NWW—SEE、NW—SE及近SN向3組。其中,NWW—SEE及NW—SE向為礦體的主體走向,礦石Au品位一般為3.08～14.11 g/t,最高22.17 g/t。主要礦體特征詳見表1。

表1 北楊莊礦區(qū)主要金礦體特征

圖4 北楊莊金礦床63號勘探線剖面圖

3.2 礦石特征

3.2.1 礦石組分

礦石中金屬礦物主要有黃鐵礦、磁鐵礦、黃銅礦、方鉛礦、自然金、銀金礦、輝銅礦、銅蘭、孔雀石、赤鐵礦、褐鐵礦等;非金屬礦物主要為石英、絹云母、綠泥石、綠簾石、鋯石、金紅石、電氣石及方解石等。

3.2.2 結(jié)構(gòu)構(gòu)造

礦石結(jié)構(gòu)主要有自形—半自形晶粒狀結(jié)構(gòu)、半自形—他形微細粒狀結(jié)構(gòu)、交代(殘余)結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)、裂隙充填結(jié)構(gòu)及浮滴狀結(jié)構(gòu)等(見圖5);礦石構(gòu)造主要有角礫狀構(gòu)造、片狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造及細脈浸染狀構(gòu)造等。

圖5 北楊莊金礦床礦石顯微鏡下結(jié)構(gòu)構(gòu)造照片

3.2.3 礦石類型

根據(jù)賦礦巖石類別,礦石自然類型分為石英云母片巖型、斜長角閃片巖型、石英脈型及花崗斑巖型等4種。

4 形成機制

4.1 成礦物質(zhì)來源

區(qū)內(nèi)龜山組地層中Au、Ag、As、Cu、Pb等主要成礦元素平均品位明顯高于相鄰地層,其中Au平均品位為5.018×10-9[5],明顯高于其克拉克值4×10-9[9],是鄰近地層的1.9～2.4倍。龜山組地層為區(qū)內(nèi)金礦形成的初始礦源層。金礦石硫同位素組成屬重硫型,δ34S值變化不大(+2.78‰～-5.59‰),接近隕石硫;鉛同位素組成穩(wěn)定(206Pb/204Pb為17.408～18.693,207Pb/204Pb為15.378～15.614,208Pb/204Pb為37.206～39.855,206Pb/202Pb為1.131～1.48)[5],具造山帶中島弧和地幔鉛特征。礦石硫、鉛同位素特征暗示成礦流體來自地殼深部或上地幔。礦區(qū)南側(cè)的老灣花崗巖體在上侵過程中提供了熱源和部份活化,致使地層中的金元素活化遷移。

4.2 成礦流體特征

根據(jù)前人采集的北楊莊金礦體中石英包裹體樣品測試結(jié)果表明:δ18O為10.25‰～12.31‰、δD為-53.3‰～86.3‰(見表2)[5];在δD-δ18O圖解中(見圖6),多數(shù)位于巖漿水附近,離大氣降水和變質(zhì)水較遠,表明礦區(qū)成礦流體早期主要來自巖漿水,在后期的成礦演化過程中明顯受到大氣降水的影響,使得成礦流體顯示出由巖漿水向大氣降水“漂移”的特征,且混入的大氣水愈多,“漂移”則愈強烈[10]。以下的混合水范圍,總體反映為混合巖漿水和混合水特征。

表2 老灣金礦田北楊莊金礦礦石氫氧同位素特征表

圖6 δD-δ18O圖解(據(jù)文獻[5]編制)

4.3 形成機制

北楊莊金礦床的成礦機制,可表述為龜山組初始礦源層的存在、多期次的剪切作用及燕山期巖漿的熱液效應等。多期次的剪切作用使Au、Ag等成礦物質(zhì)初步富集,燕山期晚期酸性巖漿熱液效應所產(chǎn)生的揮發(fā)份及SiO2、K2O、Na2O等加速成礦元素遷移、聚集成礦。具體如下:

(1)中元古代火山-沉積階段:賦礦地層和巖石中主要成礦元素含量,礦石硫、鉛同位素特征,均說明在火山-沉積階段,中、基性巖漿帶入了部分成礦元素Au、Ag等,形成了龜山組初始礦源層。

(2)古生代變形、變質(zhì)階段:加里東期區(qū)內(nèi)發(fā)生水平剪切,巖層巖石發(fā)生前進變質(zhì),形成石榴子石、十字石及藍晶石;中基性巖漿侵位過程中,混熔較深殼、幔源物質(zhì),帶入部分Au、Ag等成礦元素。在海西期華北與揚子兩大板塊碰撞階段,發(fā)生區(qū)域變形、變質(zhì)作用,使金等成礦物質(zhì)初步富集,局部形成金礦化體。

(3)印支期脆-韌性剪切階段:印支期,區(qū)內(nèi)發(fā)生強烈的脆-韌性剪切,為熱液流體循環(huán)提供了條件,從深部帶來部分成礦物質(zhì),并使基性巖漿巖及地層釋放出的Au、Ag等成礦物質(zhì)活化、遷移、再分配,在局部再富集。龜山組地層中金含量高居豫東南地區(qū)所有地層首位,其金平均豐度為全省平均豐度的7.46倍,是測區(qū)平均豐度的4.89倍[13],標準離差值和變異系數(shù)均明顯高于鄰區(qū),說明該地層中不但具豐富的金元素,而且經(jīng)過了一定的遷移。

(4)燕山期脆性剪切成礦:燕山期老灣剪切帶發(fā)生左型脆性剪切,疊加了脆性斷裂,形成了導礦(松扒斷裂)和容礦構(gòu)造(斷裂破碎帶)。由于該期沿導礦構(gòu)造侵入的酸性巖漿的熱效應,揮發(fā)份及SiO2、K2O、Na2O等加入流體,促進了含礦熱液的循環(huán),隨著溫度和壓力的降低,于構(gòu)造擴容部位礦液沉淀形成金礦體。

4.4 成因類型

通過控礦構(gòu)造、賦礦巖石類別、礦體形態(tài)、礦石類型及主要成礦元素組合等與老灣金礦田主要金礦床(上上河、老灣金礦)以及典型造山型金礦床主要特征進行對比(見表3),結(jié)果表明,這幾個礦床主要地質(zhì)特征基本類似。

表3 北楊莊金礦與老灣金礦田代表性金礦及造山型金礦主要特征對比

綜上所述,北楊莊金礦成因類型應為與中基性火山巖有關(guān)的、熱液疊加改造之類造山型金礦床。

5 找礦前景

礦區(qū)1∶5 000激電中梯測量發(fā)現(xiàn)激電異常帶3個(編號Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ),激電異常9個。僅對其中的Ⅰ-3及Ⅱ-1號2個異常經(jīng)鉆探工程驗證,皆由金礦化所引起(如針對Ⅰ-3號異常所施工的ZK3901,在孔深101.50 m處就遇到金品位達0.78 g/t 礦化層位),均為礦致異常。其余的7個激電異常尚未進行查證,這些異常的形態(tài)完整,規(guī)模較大,異常中心明顯,視極化率ηs值多在7%以上,最高可達14%,可能為礦致異常,具有較大的找礦潛力。

礦區(qū)地球化學異常的水平分帶(按暈寬由外向內(nèi)):Au-Sb-As-Ag-Cu-Pb-Zn-Mo(Ni),緊靠礦體出現(xiàn)Mo、Ni、Co、Sn異常。異常元素在空間上的分布與老灣金礦相似,具有巖漿熱液元素分帶序列的特點,顯示了高溫元素和基性元素與金礦體的親密關(guān)系。同時對比北楊莊礦床和老灣花崗巖體的稀土元素地球化學特征,其礦床石英和黃鐵礦中的稀土元素平均總量為13.39×10-6,花崗巖中的稀土元素平均為6.68×10-6,后者稀土元素總量顯著低于礦石和花崗巖,表明成礦流體并非來自巖漿分異,只是共同來自巖漿源區(qū),也證明其礦床深部依然有礦體存在,具有良好的找礦前景。

北楊莊金礦床成因類型與老灣金礦類似,為造山型金礦。與老灣金礦相比,北楊莊金礦以往的控制深度不足300 m(垂深<250 m),控制深度明顯不夠,且礦體產(chǎn)狀也較陡,傾角>70°,礦體沿傾向延深的可能性大,主礦體厚度沿傾向有明顯變大的趨勢,顯示出深部找礦前景良好的特征。

綜上所述,在北楊莊深邊部找礦潛力大,在深邊部開展深部鉆探工作,有望實現(xiàn)區(qū)內(nèi)金礦找礦突破。

6 結(jié) 論

(1)北楊莊金礦所有金礦體均產(chǎn)于中元古界龜山組,該層位中Au平均品位高于相鄰地層,亦明顯高于其克拉克值,是金礦形成的礦源層;燕山期侏羅紀—白堊紀因受揚子板塊與華北板塊碰撞的影響,松扒和老灣二區(qū)域性深大斷裂再次復活,發(fā)生韌性剪切作用,深部巖漿以及流體(活化劑)沿有利的構(gòu)造空間上升,一方面致使大面積老灣花崗巖體以及花崗斑巖脈就位,另一方面促使區(qū)內(nèi)原有的金礦胚中的金元素進一步活化遷移,并在近地表的脆性斷裂(構(gòu)造破碎帶)中沉淀,形成工業(yè)礦體。燕山期大規(guī)模的酸性巖漿活動為東秦嶺金礦床的形成起到了決定性的作用[18],北楊莊金礦的形成亦不例外。

(2)礦石鉛、硫等同位素特征暗示成礦物質(zhì)可能來源于地殼深部和上地幔,成礦物質(zhì)來源、成礦時代以及礦體的賦存空間位置等均與秦嶺造山作用相關(guān),具有造山型金礦的重要特點。

(3)礦床特征與處于同一成礦帶的老灣金礦及上上河金礦的基本相同,礦床的成因類型為與中基性火山巖有關(guān)的、熱液疊加改造之類造山型金礦。

(4)北楊莊礦區(qū)及其外圍,龜山組地層廣泛發(fā)育,礦區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)構(gòu)造蝕變破碎帶達100余條,尚有多個未經(jīng)查證較好的激電異常,找礦潛力大。