河南省內(nèi)鄉(xiāng)縣板廠銅多金屬礦礦床成因及成礦模式探討

雷 淮

(河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第一地質(zhì)勘查院，河南 南陽 473003)

1 區(qū)域成礦背景

河南省內(nèi)鄉(xiāng)縣板廠銅多金屬礦床位于華北板塊與揚子板塊接合部位，秦嶺多金屬成礦帶東段，朱陽關-夏館斷裂帶中部(圖1)。經(jīng)研究表明：朱陽關-夏館斷裂帶為一深達上地幔的超殼斷裂(劉國范，2003)，屬東秦嶺板內(nèi)增生帶的界線斷裂；其北側(cè)為下古生界二郎坪群(Pz1)裂谷型蛇綠巖建造，南側(cè)為中元古界秦嶺群(Pt2)深度結晶雜巖和陸源碎屑-碳酸鹽巖沉積。該斷裂帶為一個繼承性構造巖漿和熱液活動帶，沿斷裂分布有帶狀或脈狀加里東期基性巖(γδ33)及燕山期深源中酸性侵入巖(γ53)。受后期構造的影響，不同程度地遭受了糜棱巖化或碎裂巖化，被改造成各類構造巖。

研究表明：中元古界秦嶺群雁嶺溝組(Pt2y)厚層碳酸鹽巖、形成于弧后裂谷盆地環(huán)境下的下古生界二郎坪群火神廟組(Pz1h)變細碧巖、變細碧玢巖、變細碧質(zhì)凝灰?guī)r、變石英角斑巖夾薄層大理巖中，主要成礦元素的豐度均高于地殼豐度幾十倍，甚至上百倍，是區(qū)內(nèi)銅多金屬礦重要的礦源層，控制了區(qū)內(nèi)一系列中-低溫礦床的產(chǎn)出，如鎮(zhèn)平祁子堂微細浸染型金礦、河南莊金礦、板廠銅多金屬礦等。

朱陽關-夏館斷裂帶，不但控制了區(qū)域上各個構造單元不同的沉積建造、巖漿活動和變質(zhì)作用，同時還控制了多金屬礦產(chǎn)空間分布。

區(qū)內(nèi)巖漿活動強烈，從加里東期的中基性侵入巖到燕山期的酸性侵入巖均有出露。區(qū)域上多期次的巖漿活動，為礦質(zhì)的活化、遷移、富集創(chuàng)造了熱動力條件，尤其是燕山期巖漿活動對銅、金、銀、鉛、鋅等多金屬的成礦具普遍的控制作用。

礦區(qū)地質(zhì)特征： 礦區(qū)位于黃花幔巖體南側(cè)之朱陽關-夏館斷裂帶上，出露地層主要為中元古界秦嶺群雁嶺溝組(Pt2y)和新生界第四系(Q)。區(qū)內(nèi)斷裂構造發(fā)育，巖漿巖分布廣泛(圖1)。

圖1 板廠銅多金屬礦區(qū)地質(zhì)圖(據(jù)河南省地質(zhì)調(diào)查院，2001)Q-第四系；Pz1d-二郎坪群大廟組；Pt1y-秦嶺群雁嶺溝組；Pt1sh秦嶺群石槽溝組；Mb-白云石大理巖；Gn-黑云角閃斜長片麻巖；γπ-花崗斑巖；γ4-片麻狀花崗巖；Sb-爆破角礫巖；K1-礦脈及編號；ZK208-鉆孔及編號

2.1 地層

2.1.1 中元古界秦嶺群雁嶺溝組(Pt2y)

根據(jù)巖石組合可分為上、中、下三個巖性段。

上段(Pt2y3)：分布于礦區(qū)的南部。主要巖性為黑云斜長片麻巖、斜長角閃片麻巖、白云石大理巖。

中段(Pt2y2)：分布于礦區(qū)的中部，巖性為白云石大理巖、含石墨大理巖、蛇紋石化透輝石大理巖、碎裂大理巖。礦體賦存于該段的構造蝕變帶與花崗斑巖的內(nèi)外接觸帶中。

下部巖性段(Pt2y1)：分布于礦區(qū)北部，巖性為白云石大理巖、白云質(zhì)大理巖、含石墨大理巖夾黑云斜長片麻巖。

2.1.2 第四系(Q)

分布于河谷及山前溝谷內(nèi)。主要巖性為砂礫石層、殘坡積物、亞砂土、亞黏土及黏土。

2.2 構造

礦區(qū)位于小水-老虎山背斜南翼，區(qū)內(nèi)斷裂構造發(fā)育,主要有北西西向、北西向及近南北向三組。以北西西向斷裂相對發(fā)育，主要有F1、F7及包含K1、K2礦脈的F4、F3，走向長度一般大于1000m，為區(qū)域性朱陽關-夏館斷裂帶的次級斷裂，總體走向290°，傾向南，傾角55°～75°，具多期次活動的特征。主要構造巖有角礫巖、碎裂巖、碎裂巖化巖石、糜棱巖、糜棱片巖、糜棱巖化大理巖及構造片巖等。帶內(nèi)發(fā)育有程度不同的礦化蝕變現(xiàn)象，為區(qū)內(nèi)主要控礦構造。

2.3 巖漿巖

區(qū)內(nèi)巖漿活動頻繁，從基性巖到酸性巖均有出露，其巖性主要有斜長角閃巖(變中基性侵入巖)、細?；◢弾r、似斑狀花崗巖(花崗斑巖)等。其中似斑狀花崗巖(花崗斑巖)：地表未出露，僅在個別鉆孔中見到，大部分為高嶺石化碎裂巖或碎斑巖，并發(fā)育程度不同的黃銅礦化、黃鐵礦化，為區(qū)內(nèi)主要的含礦巖石。

上述巖性的巖石特征及巖石化學成分，見表1、表2。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體的形態(tài)、產(chǎn)狀及規(guī)模

根據(jù)以往勘查工程揭露，在礦區(qū)內(nèi)圈出K1-1、K2-1、K2-2三個銅多金屬礦體。

3.1.1 K1-1礦體

呈不規(guī)則脈狀沿構造蝕變帶產(chǎn)出。工程控制礦體長度1200m，最大斜深360m；礦體厚度最大11.24m，最小0.73m，平均4.22m。礦體總體走向110°～120°，傾向南，傾角為60°～75°。礦石品位：銅最高品位2.06×10-2，最低品位0.32×10-2，平均品位0.73×10-2；銀最高品位為60×10-6，最低品位6.97×10-6，平均品位42.09×10-6；鉛最高品位1.36×10-2，最低品位0.09×10-2，平均品位為0.33×10-2；鋅品位平均品位0.18×10-2。

3.1.2 K2-1礦體

分布在116線至44線間，礦體長約1070m，目前控制礦體最大標高640m，最低標高580m。礦體最大5.47m，最小0.85m，平均厚度3.13m；總體走向290°，傾向200°，傾角60°～73°。礦石品位：單工程中銅最高0.49×10-2，最低0.30×10-2，平均0.36×10-2；銀最高37.30×10-6，最低4.63×10-6，平均13.40×10-6；鉛最高0.32×10-2，最低0.19×10-2，平均0.25×10-2；鋅最高0.31×10-2，最低0.05×10-2，平均0.10×10-2。

3.1.3 K2-2礦體

工程控制礦體長度750m，控制斜深35～175m，礦體厚度最大7.50m，最小1.04m，平均厚度3.19m。礦體總體走向290°，傾向200°，傾角65°～75°。礦石品位：銅最高1.04×10-2，最低0.36×10-2，平均0.71×10-2；銀最高125.86×10-6，最低23.34×10-6，平均69.88×10-6；鉛最高1.05×10-2，最低0.13×10-2，平均0.66×10-2；鋅最高0.67×10-2，最低0.03×10-2，平均0.24×10-2。

表1 巖石特征一覽表

表2 XLFXL侵入巖各類巖石化學成分一覽表

3.2 礦石質(zhì)量特征

3.2.1 礦石的礦物成分

礦石中金屬礦物有黃鐵礦、磁黃鐵礦、黃銅礦、斑銅礦、方鉛礦、閃鋅礦等。

脈石礦物與礦石類型密切相關。蝕變大理巖型礦石以方解石、白云石為主，石英、蛇紋石、透輝石、綠簾石等次之?；◢弾r型礦石以鉀長石、斜長石、石英為主，較少量絹云母、高嶺石。

3.2.2 礦石的化學成分

礦石的化學成分見表3。

從表3中可以看出，不同礦石類型，化學成分有較大差異：

花崗巖類型的礦石，SiO2含量較高，在(49.65～51.21)×10-2之間， Al2O3、K2O、S、Ag、Sb、W、Mo含量較高，而CaO、MgO及Na2O、Au、As含量偏低。

蝕變巖類型的礦石，SiO2含量較低，在(38.03～38.58)×10-2之間，Al2O3、S、Ag、Sb、W、Mo、Bi含量較低，TiO2、CaO、MgO及Na2O、Au、As明顯較高。而Cu、Pb、Zn在各種礦石類型中含量均較高。由此說明，圍巖成分對礦石的化學成分影響較大。

3.2.3 礦石的結構構造

板廠銀多金屬礦床的礦石類型，有蝕變大理巖型和花崗斑巖型兩種，主要礦石結構有壓碎結構、交代結構、半自形以及它形粒狀結構等，主要構造有浸染狀構造、角礫狀構造、塊狀構造等(圖2)。

3.3 金屬礦物生成順序

根據(jù)礦石中金屬礦物的共生組合、嵌布形式、蝕變交代作用等特征，主要金屬礦物的生成順序為：

粗粒自形粒狀黃鐵礦→磁黃鐵礦→細粒他形黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦、方鉛礦→黃銅礦→褐鐵礦、孔雀石、銅蘭。

3.4 蝕變及礦化特征

圍巖蝕變主要有硅化、鉀(長石)化、綠泥石化、絹云母化等，地表有褐鐵礦化、 孔雀石。主要礦化有黃鐵礦化、黃銅礦化、斑銅礦化、方鉛礦化、閃鋅礦化等。據(jù)河南省地質(zhì)調(diào)查院(2001)研究，礦區(qū)內(nèi)大量呈帶狀分布的花崗斑巖脈(巖體)的內(nèi)外接觸帶中均有Cu、Pb、Zn、Ag、W、Mo、Bi異常，局部可見礦化蝕變。通常鉀化強，含礦性也相對較好。

表3 礦石化學全分析成分一覽表

圖2 板廠礦石蝕變和結構構造圖(CCP-黃銅礦，Py-黃鐵礦)

圖3 板廠銅多金屬礦床流體主要包裹體圖(據(jù)地勘一院，2010)

4 成礦流體

據(jù)地勘一院(2010)研究成果表明，該礦床包裹體比較豐富，形態(tài)各異，多數(shù)<10μm，個別可達20μm(圖3)。各種類型的礦石中，均可以發(fā)現(xiàn)包裹體。氣液兩相的鹽水溶液包裹體在各類樣品中普遍存在，如富礦石塊狀硫化物石英中的負晶形原生鹽水溶液包裹體，大理巖、花崗巖型礦石中的不規(guī)則鹽水包裹體。此外，在大理巖中還發(fā)現(xiàn)了CO2的三相包裹體及含子晶的包裹體，前者可能是由于大理巖本身富C所致，后者可能是由于較高鹽度的成礦流體所致。強礦化的花崗巖型礦石樣品中也存在含子晶的包裹體，這說明成礦流體的鹽度相對較高，而高鹽度的成礦流體能攜帶的成礦物質(zhì)的量較多，因此更利于成礦。另外，次生包裹體廣泛發(fā)育，尤其是大理巖中，但個體較小。石英中個別較大，包裹體的均一溫度介于260℃～280℃，個別大于500℃仍然沒有均一的包裹體，可能是花崗巖形成時捕獲的包裹體，推測礦床形成于中溫-中低溫條件下。激光拉曼光譜測試表明：包裹體成分以鹽水溶液為主，含有少量C2H6、Cl-等成分，這些成分的拉曼峰值均被寄主礦物方解石的峰或者包裹體片上樹脂的峰一定程度的掩蓋。

5 巖石地球化學研究

據(jù)地勘一院豫西南湍源銀多金屬地球化學異常區(qū)成礦特征與找礦預測研究報告，礦區(qū)西段K1礦脈的大理巖、花崗(斑)巖、煌斑巖類、礦石樣品的稀土元素及微量元素特征如下：

5.1 稀土元素

稀土元素分配模式見圖4。從圖4中可以看出,二郎坪群地層(DM1,3,4)的稀土總量(ΣREE=258～834)相對最高，輕重稀土分異較明顯(LREE/HREE=9～12)，負Eu 異常；而秦嶺群石槽溝組地層的稀土總量比二郎坪群偏低(ΣREE=71～162)，重稀土相對富集，負Eu 異常；雁嶺溝組大理巖的稀土總量最低(ΣREE=7～20)，輕重稀土分異不明顯，這是由于其原巖石化學沉積環(huán)境導致的；樣品BC-30 顯示的明顯正Eu 異常，是由于該樣品有一定的礦化；BC-14 為含石墨的白云質(zhì)大理巖，石墨的存在說明形成于還原環(huán)境下，故Eu 負異常不明顯。對于花崗巖型礦石而言，無礦化的細粒花崗巖稀土元素總量相對較高(ΣREE=6～76)，而礦化花崗巖的相對較低(ΣREE=2～4)，這說明了大氣降水參與了成礦作用，因為大氣降水-熱液體系的作用導致了稀土元素的淋失(趙振華，1997)，印證了礦床的淺成特征。礦石樣品BC-42的正Eu異常，是由于(還原條件下的)礦化導致的，而花崗巖樣品BC-28 的正Eu異常，是由于斜長石斑晶較多導致的。脈巖整體上稀土元素分異不明顯，Eu異常變化顯著，認為是由于礦化程度不同所致。

圖4 板廠礦區(qū)地層、礦石、脈巖的稀土元素分配模式

5.2 微量元素

板廠礦區(qū)的花崗斑巖Rb、Th 元素特別富集(圖5)，符合火山弧花崗巖的特征(Zhenhua Zhao and Lingdi Zhou，1997)。地層和礦區(qū)后期的煌斑巖樣品明顯虧損Hf(圖5)，而Rb、Th 略有富集，雁嶺溝組大理巖的U 明顯富集，這與其為化學沉積巖相吻合。此外，板廠地層、大理巖、花崗斑巖和煌斑巖的微量元素研究表明，成礦元素Cu在花崗斑巖和煌斑巖中含量較高(表4)，表明Cu可能來源于巖漿；而Pb、Zn在花崗斑巖和大理巖中含量較高，因此推測Pb、Zn可能來自巖漿和秦嶺群雁嶺溝組大理巖。因此，綜合以上分析表明，成礦流體應該來源于深部巖漿房，在上移的過程中萃取了圍巖(大理巖)中的Pb、Zn等成礦元素，最終形成板廠銅多金屬礦床。

圖5 板廠礦區(qū)地縣、礦石、脈巖的稀土元素分配模式樣品說明

表4 板廠地層、巖體主要成礦元素Cu、Pb、Zn含量 (單位ppm，數(shù)據(jù)來源：地勘一院)

數(shù)據(jù)來源：地勘一院。

6 結論

6.1 礦床成因

6.1.1 控礦因素

區(qū)內(nèi)廣泛分布的中元古界秦嶺群雁嶺溝組(Pt2y)白云石大理巖、透輝(閃)石大理巖、蛇紋石化大理巖中，Cu、Ag、Pb、Zn等元素豐度值高出區(qū)域地殼平均豐度的數(shù)十倍，是該區(qū)重要的礦源層。

板廠銅多金屬礦床位于黃花?；◢弾r體南側(cè)400～500m，黃花?；◢弾r體屬地殼重熔型巖漿巖，其中Cu、Ag、Pb、Zn等元素豐度分別為(14.00～59.00)×10-6、(0.08～0.10)×10-6、(23～35)×10-6、(43～123)×10-6，豐度值較高，為區(qū)內(nèi)成礦提供了充分的物質(zhì)條件及熱動力條件，與多金屬礦成礦關系密切。礦區(qū)內(nèi)的花崗巖脈Cu、Ag、Pb、Zn豐度分別為(30.15～72.00)×10-6、(57.60～62.35)×10-9、 (59.40～64.40)×10-6、(51.20～56.20)×10-6，均高出地殼平均豐度數(shù)十倍，可直接構成礦體，在成礦期構造疊加部位礦石品位變富。

綜上所述，中元古界秦嶺群是區(qū)內(nèi)主要礦源層，地殼內(nèi)部的巖漿熱液在沿著早期斷裂上升運移過程中，萃取地層中的含礦物質(zhì)形成含礦熱液，在構造有利部位富集成礦。

6.1.2 成因類型

根據(jù)河南省地質(zhì)研究所硫同位素資料，礦區(qū)內(nèi)黃鐵礦δ34S為1.0×10-3、黃銅礦δ34S為1.10×10-3、方鉛礦δ34S為-0.90×10-3，不同礦物之間δ34S沒有明顯差異，與隕石硫δS34值比較接近，說明具較高的均一化。

在同一礦帶上，西鄰的礦區(qū)內(nèi)所做包體測溫(據(jù)河南省地質(zhì)研究所，1985)結果(爆裂法)為：黃鐵礦210℃；黃銅礦210℃；方鉛礦250℃，說明主成礦溫度在210℃～250℃之間。由此說明,成礦物質(zhì)主要來自地殼深部，成礦溫度具有中-低溫巖漿熱液特征。主成礦期在中低溫階段，礦床成因與構造、花崗(斑)巖脈有關。

綜上所述，板廠銅多金屬礦床的成因，應屬巖漿期后中-低溫熱液礦床。

6.2 成礦模式

古生代以來，秦嶺地區(qū)處于擠壓構造階段，富含成礦元素的中酸性巖漿沿朱陽關-夏館斷裂侵入，同時由于擠壓作用，導致秦嶺群雁嶺溝組地層下俯，由巖漿分異后的高鹽度成礦流體在上移過程中萃取地層中的成礦元素，在較淺的部位沉淀成礦(圖6)。

圖6 板廠銅銀多金屬成礦模式簡化圖

[1] 劉國范，馬庚杰，劉偉芳.河南內(nèi)鄉(xiāng)板廠銅多金屬礦床成礦地質(zhì)特征及找礦前景[J].華南地質(zhì)與礦產(chǎn)，2007(1):30-34.

[2] 趙振華.微量原素地球化學原理[M].北京:科學出版社,1997.

[3] 盧欣祥，于在平，馮有利，等. 東秦嶺深源淺成型花崗巖的成礦作用及地質(zhì)構造背景[J]. 2002，21(2): 168-178.

[4] 王志光，劉新東，張振邦，等.東秦嶺二郎坪地體銀多金屬礦床成礦環(huán)境與找礦前景[J]. 中國地質(zhì)，2001,28(7):32-36.

[5] Zhenhua Zhao , Lingdi Zhou. REE geochemistry of some alkali-rich intrusive rocks in China[J]. Science in China, 1997,40(2): 145-158.

[6] 河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第一地質(zhì)勘查院.豫西南湍源銀多金屬地球化學異常區(qū)成礦特征與找礦預測研究報告[R].2010.

[7] 河南省地質(zhì)調(diào)查院.朱陽關-夏館斷裂帶銅多金屬礦調(diào)查[R]. 2001.

[8] 河南省地質(zhì)調(diào)查院.河南省內(nèi)鄉(xiāng)內(nèi)板廠銅多金屬礦區(qū)地質(zhì)及工程布置圖[R].2001.

[9] 河南地質(zhì)研究所.河南省金礦類型和成礦條件研究[R].1985.

[10] 河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第一地質(zhì)勘查院.河南省內(nèi)鄉(xiāng)縣板廠礦區(qū)(東段)銀多金屬礦普查報告[R].2005.