河南欒川縣松樹臺鉬鎢礦床及其控礦巖體地質(zhì)地球化學(xué)特征

劉勤安，陳 濤，龐緒成，周亞麗，周亞濤

（1.河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第五地質(zhì)勘查院，鄭州450001；2.河南理工大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，河南焦作454003；3.河南省永城市安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局；4河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局，鄭州450016）

0 引言

南泥湖鉬鎢礦田作為東秦嶺代表性的斑巖—矽卡巖型鉬礦田，自發(fā)現(xiàn)以來引起了廣泛的關(guān)注，前人對礦田的成礦年齡［1－5］、流體包裹體［6－7］、地球化學(xué)特征［8－9］、花崗巖特征［10－13］、含礦矽卡巖特征［14］、成礦物質(zhì)來源［15］、成礦規(guī)律［16］進行了大量研究。目前已在如下方面形成共識：南泥湖鉬礦田是大陸內(nèi)部的燕山期構(gòu)造演化的產(chǎn)物，與礦田鉬鎢礦化有關(guān)的巖體為燕山期花崗巖小巖體，這些巖體出露面積一般小于1km2，主要巖性為花崗斑巖、花崗巖、二長花崗巖，多數(shù)情況下由多種巖石構(gòu)成（從酸性到中性）的復(fù)式雜巖體，巖石類型為鈣堿性，普遍具高堿、富鉀、超酸的巖石化學(xué)特征。

松樹臺鉬鎢礦床位于南泥湖鉬鎢礦田黃背嶺鉬礦帶內(nèi)，為目前發(fā)現(xiàn)和勘查的中型鉬礦床，鉬金屬量近60 000t，平均品位0.12%，伴生鎢金屬量達(dá)8 000t，平均品位0.08%。本文依據(jù)南泥湖礦田花崗巖類的研究成果對松樹臺鉬鎢礦床的地質(zhì)特征進行探討，并對其深部找礦前景進行分析。

1 成礦地質(zhì)背景

南泥湖矽卡巖—斑巖超大型鉬鎢礦田位于東秦嶺鉬多金屬成礦帶的中部。結(jié)晶基底是新太古界太華群中深變質(zhì)巖系，主要由片麻巖、斜長角閃巖和石榴二輝麻粒巖及具孔茲巖建造特征的富鋁、富碳質(zhì)片麻巖、大理巖和磁鐵石英巖等組成的。蓋層為中上元古界欒川群巨厚中淺變質(zhì)的淺海相碎屑巖及碳酸鹽巖。主要容礦地層為三川組大理巖、南泥湖組大理巖、片巖及煤窯溝組白云質(zhì)大理巖。區(qū)域斷裂以NWW—NW向最發(fā)育，NE向次之。各組斷裂規(guī)模不等，常成群、成帶出現(xiàn)。礦區(qū)南部有黑溝—欒川—固始深大斷裂通過，對三川—欒川斷陷帶的地質(zhì)發(fā)展和成巖成礦有著重要的控制作用。區(qū)內(nèi)巖漿巖主要有加里東期的變輝長巖、正長斑巖以及燕山中晚期的馬圈、南泥湖、上房溝、黃背嶺、魚庫、石寶溝等中酸性巖體（如圖1）。

圖1 欒川南泥湖鉬礦田地質(zhì)簡圖［17］

2 礦床地質(zhì)特征

松樹臺鉬鎢礦位于盧氏—欒川斷褶帶中段，NWW向黃背嶺—石寶溝背斜近核部及南西翼。區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，巖漿活動頻繁，具有良好的成礦地質(zhì)條件，鎢、鉬、鉛、鋅等金屬礦產(chǎn)資源豐富。鉬礦床主要產(chǎn)出在礦區(qū)東北角的黃背嶺背斜核部（如圖2）。

2.1 地層

主要出露地層為白術(shù)溝組（Pt3b）、三川組（Pt3s）、南泥湖組（Pt3n）、煤窯溝組（Pt3m），總體傾向NE—NNE向，傾角一般為20°～40°。受褶皺及斷裂構(gòu)造影響，局部產(chǎn)狀紊亂，傾向為 W、NNW、SSE等方向，傾角也較陡，并且地層往往被錯斷，連續(xù)性較差。

白術(shù)溝組（Pt3b）：分布于礦區(qū)東北角黃背嶺倒轉(zhuǎn)背斜核部，巖性主要為黑色板狀炭質(zhì)千枚巖、炭質(zhì)石英巖，局部夾含炭大理巖。

三川組（Pt3s）：巖性主要為灰色、灰黑色中粒變質(zhì)砂巖、變質(zhì)石英細(xì)砂巖夾黑色千枚巖、白色中厚層狀黑云條帶狀大理巖、厚層狀絹云大理巖。

為便于實驗順利進行,根據(jù)前文所述的聲納圖像映射原理隨機生成6組數(shù)據(jù)用于測試算法的可行性(其中4組參與粒子群算法對旋轉(zhuǎn)矩陣的重建)。實驗中目標(biāo)點對被分別模擬投影到兩個聲納圖像坐標(biāo)系中丟棄了高度信息,將其中的4組匹配二維特征點運用到基于粒子群優(yōu)化算法的旋轉(zhuǎn)平移和參數(shù)的估計中。

南泥湖組（Pt3n）：巖性主要為灰白色薄層狀細(xì)粒石英巖、灰黑色炭質(zhì)絹云片巖和灰黑色片狀黑云大理巖，鄰近花崗斑巖地段變質(zhì)為條帶狀鈣硅酸鹽角巖。

圖2 松樹臺鉬鎢礦床地質(zhì)簡圖

煤窯溝組（Pt3m）：巖性主要為灰白色具砂質(zhì)石英大理巖、鈣質(zhì)石英巖夾二云片巖、白色厚層狀白云石大理巖、白云石大理巖夾厚層白色糖粒狀大理巖，局部地段變質(zhì)為長英質(zhì)角巖。

2.2 構(gòu)造特征

礦區(qū)內(nèi)褶皺主要為黃背嶺—石寶溝背斜的近核部的南西翼。組成該翼的地層為三川組、南泥湖組、煤窯溝組地層，走向320°，傾向北東，傾角50°～60°。

斷裂構(gòu)造主要有NNE向的王家村—松樹臺斷裂，走向26°，傾向SEE，傾角75°，多期活動明顯，斷裂性質(zhì)為張扭性；NE向紅洞溝—三岔口斷裂，分布于礦區(qū)的東南部，主要是破壞了黃背嶺—石寶溝背斜南翼地層的完整性和連續(xù)性；NW向斷裂位于礦區(qū)北部背斜與向斜結(jié)合部走向340°，傾向NEE，傾角60°～65°。

2.3 巖漿巖

礦區(qū)出露的巖漿巖主要為前加里東期的變輝長巖和燕山期的花崗斑巖、黑云二長花崗巖。

變輝長巖（υ2）分布于礦區(qū)的中南部和東部，呈不規(guī)則巖脈狀產(chǎn)出，與欒川群地層侵入接觸，巖石呈暗綠—灰黑色，細(xì)—中粒變余輝長結(jié)構(gòu)、輝長輝綠結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。

燕山期花崗斑巖（γπ3－15）呈巖脈分布于礦區(qū)西部，淺肉紅色，細(xì)粒斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，與礦區(qū)中部的鉛鋅礦化關(guān)系密切。

黃背嶺斑狀黑云二長花崗巖與松樹臺鉬（鎢）礦床成礦作用關(guān)系密切，出露于礦區(qū)東南部，長約1km，寬0.4km，面積近0.4km2。巖體侵入于白術(shù)溝組、三川組地層中，與圍巖接觸面產(chǎn)狀南北陡、東西緩，長軸方向NW向。在礦區(qū)地表未出露，但在所有鉆孔深部均有揭露，賦存標(biāo)高上限750～980m，呈上小下大的不規(guī)則小巖株。新鮮巖石肉紅色，中細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu)，似斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖體上部常形成接觸交代蝕變矽卡巖。

2.4 礦床特征

2.4.1 礦體特征

松樹臺鉬鎢礦在鄰礦區(qū)有出露，礦區(qū)內(nèi)為隱伏礦體。礦化與巖性關(guān)系密切，礦體主要分布于中細(xì)粒花崗斑巖內(nèi)及外接觸帶的三川組上段（Pt3s1）石榴子石矽卡巖中，埋深56～610m，礦體厚度6～81m。礦體在橫剖面上呈似層狀緩傾斜并向四周分枝尖滅，以工業(yè)礦體為主，低品位礦體在邊部或呈支脈及薄礦體出現(xiàn)。礦體形態(tài)、厚度、品位在剖面上總體連續(xù)性好。由于礦體深部未封閉，有較大的找礦增儲潛力（如圖3）。

圖3 松樹臺鉬鎢礦第2勘探線剖面圖

在已施工鉆孔中見到厚約6m的花崗斑巖脈，鉬品位0.36%，在坑道中也見到鉬礦化的花崗巖脈，表明深部鉬礦化也存在于花崗斑巖體內(nèi)。

2.4.2 礦石類型及礦物組合

根據(jù)礦物組合將礦石類型劃分為矽卡巖型鉬礦石、花崗斑巖型輝鉬和大理巖型輝鉬礦石3種（如圖4）。鎢礦化僅存于矽卡巖中。

圖4 松樹臺鉬礦礦巖圖片

鉬礦石主要礦物為輝鉬礦，次為黃鐵礦，偶見黃銅礦；脈石礦物復(fù)雜，主要有方解石、白云石、絹云母、正長石、斜長石、石英等。矽卡巖型鉬礦主要發(fā)育輝鉬礦—黃鐵礦—鉀長石和輝鉬礦—黃鐵礦—石英等礦物組合，賦存于與花崗巖接觸的矽卡巖內(nèi)；斑巖型鉬礦主要發(fā)育石英脈—輝鉬礦等礦物組合，賦存與花崗斑巖脈內(nèi)或者是花崗巖體外圍，大理巖型鉬礦主要發(fā)育輝鉬礦—方解石—石英細(xì)脈和網(wǎng)脈。

白鎢礦賦存于矽卡巖中，與黃鐵礦、輝鉬礦星散狀、浸染狀分布于脈石礦物之間，其中石榴石、透輝石、黃鐵礦、輝鉬礦等彼此鑲嵌，并有交代石榴石，透輝石的現(xiàn)象。形成常見的礦物組合為輝鉬礦—石英脈—黃鐵礦和白鎢礦—石英脈。

3 控礦的黃背嶺花崗斑巖地球化學(xué)特征

3.1 主量元素特征

分析結(jié)果表明，黃背嶺花崗斑巖屬高硅系列，其SiO2平均含量73.83%，與南泥湖斑狀花崗巖（平均值74.84%）和上房溝斑狀花崗巖（平均值74.53%）相近；Na2O＋K2O平均含量8.97%，與南泥湖和上房花崗巖接近，但高于世界花崗巖的平均值（7.71%）；里特曼指數(shù)σ＝2.01～3.28＜3.3，屬鈣堿性系列；W（K2O）／W（Na2O）＞1，屬鉀質(zhì)或富鉀質(zhì)巖石；A／CNK比值為0.94～1.08，平均1.02，屬準(zhǔn)鋁質(zhì)到弱過鋁質(zhì)系列，與本區(qū)鉬礦化有關(guān)的花崗巖 A／CNK＞1，Na2O＋ K2O＞8的特性相符［10］；MgO、CaO、P2O5、TiO2等成分均與南泥湖和上房花崗巖接近（見表1）。

表1 不同巖體巖石化學(xué)成分對比 WB／10－2

實驗數(shù)據(jù)充分說明黃背嶺花崗巖與南泥湖和上房花崗巖的物質(zhì)組分和來源相同或相近。前人研究結(jié)果表明，南泥湖—上房礦區(qū)該類花崗巖為燕山中期深源淺成花崗巖，具有高硅富鉀特征，成巖年齡一般為146.7Ma，與之相關(guān)輝鉬礦年齡為143～147Ma［5］。

3.2 稀土元素特征

稀土元素可提供重要的物源信息。黃背嶺花崗巖的稀土元素總量ΣREE介于4.548×10－5～1.474 7×10－4之間，平均9.021×10－5，低于中國花崗巖的平均值（1.685 2×10－4）；輕重稀土比值ΣLREE／ΣHREE＝11.82～14.82，平均13，高出一般花崗巖（1.0～1.2）［19］13倍，具明顯的輕稀土富集特征；輕稀土分餾度（La／Sm）N平均為7.3＞l，指示分餾程度較好，輕稀土富集；重稀土分餾度（Gd／Yb）N平均為0.88，明顯低于殼型花崗巖（Gd／Yb）N（約為1），說明重稀土分餾程度明顯偏低；稀土配分曲線斜率（La／Yb）N為8.45～13.78，平均10.3，稀土配分曲線為向右陡傾型；巖漿分異程度越高，δEu值愈小，銪虧損愈強烈，巖體中δEu值0.283～0.558，平均0.4＜1，呈負(fù)銪異常，屬銪虧損型；巖體中δCe為0.56～0.78之間，小于1，屬鈰虧損型，具弱負(fù)鈰異常特征（如表2、圖5）。經(jīng)對比發(fā)現(xiàn)，黃背嶺花崗巖的稀土元素分配模式與礦田內(nèi)的南泥湖及上房花崗巖基本一致，花崗巖巖漿的物質(zhì)來源有部分地殼物質(zhì)的加入，具有地殼重熔型花崗巖特征［20］；各巖體稀土元素分布呈LREE富集、HREE虧損的右傾特征，HREE分配較平坦，模式的相似性反映了其成因上的一致性。

表2 不同巖體稀土元素含量與特征比較 10－6

圖5 稀土元素分布形式（樣號同表2）（球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)值引自Boynton，1984）

3.3 微量元素特征

從微量元素分析看（見表3），黃背嶺花崗巖非活動性元素特征比值Nb／Ta平均11.25，遠(yuǎn)低于地幔平均值 60，接近地殼均 值 10［21］；Zr／Hf平 均21.49，低于地幔平均值34～60［22］，接近地殼均值。此外，巖體具有較高的 Ga含量（2.141×10－5），高Rb（2.255×10－4）、低Sr（1.198×10－4），Rb／Sr比值1.89，表明巖體經(jīng)歷了高度分異演化。在原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖上可以看出均呈大離子親石元素相對富集，Sr、Ba相對虧損（如圖6）。微量元素特征表明黃背嶺花崗巖和南泥湖巖體及上房溝巖體成因相似，主要為地殼重熔的產(chǎn)物。

圖6 微量元素蛛網(wǎng)圖（樣號同表3）（原始地幔數(shù)據(jù)參照文獻［23］）

表3 不同巖體微量元素分析結(jié)果比較 10－6

4 結(jié)論

1）松樹臺鉬鎢礦礦體連續(xù)，厚度大，品位高。礦體受三川組大理巖與花崗斑巖接觸帶控制，與黃背嶺似斑狀花崗巖關(guān)系密切。礦石類型包括大理巖型輝鉬鎢礦石、矽卡巖型鉬鎢礦石和花崗斑巖型輝鉬鎢礦石，以矽卡巖、硅化、鉀化與成礦關(guān)系最為密切。綜合認(rèn)為松樹臺鉬鎢礦床類型與南泥湖及上房相同，即斑巖—矽卡巖鉬鎢礦床。

2）黃背嶺似斑狀花崗巖為本礦區(qū)控礦巖體，具有高硅—富鉀的鈣堿性、輕稀土元素相對富集、Ce和Eu負(fù)異常明顯、Sr與Ba虧損較大、大離子親石元素相對富集之特征，其主量和微量元素特征與南泥湖和上房溝巖體相近或相似，基本符合東秦嶺與斑巖鉬礦床伴生的花崗巖類“高硅，富鉀，貧鈣、鎂、鐵”特征，顯示本區(qū)內(nèi)成礦地質(zhì)條件良好。

3）依據(jù)礦床控制程度、研究程度推斷本區(qū)深部仍有工業(yè)礦體存在的可能。今后工作的重點應(yīng)放在礦區(qū)深部與外圍，實現(xiàn)“探邊摸底”，可以預(yù)見隨著勘探深度的增加及工程的加密控制，礦體的延伸會進一步加大，資源儲量會進一步擴大。

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