河南桐柏銀洞嶺銀礦成礦物質(zhì)來源研究

簡新玲

[摘要]銀洞嶺銀礦是賦存在中元古界龜山巖組下部，含礦建造在晚古生代時存在海底噴流沉積成礦作用。這種噴流沉積作用帶來大量成礦物質(zhì)，形成了礦帶原始的礦源層。梁灣花崗巖的巖漿物質(zhì)來自較為古老的陸殼物質(zhì)的部分熔融，屬殼源型花崗巖。礦石稀土元素配分模型及各種特征參數(shù)接近熱水沉積巖。硫同位素為重硫型富δ34S，接近隕石和幔源物質(zhì)的δ34S值。礦石鉛同位素組成與南秦嶺陸殼物質(zhì)及中生代梁灣巖體、云煌巖的鉛同位素組成相似。硫的直接來源可能是礦源層原生沉積時由海底火山物質(zhì)或噴流熱液帶入或梁灣巖體及其相關(guān)的巖漿活動。銀洞嶺銀礦成礦流體是由大氣降水及中-晚成巖作用的建造水、綠片巖相變質(zhì)作用熱液和巖漿期后熱液等多種地質(zhì)流體混合演化而成。

[關(guān)鍵詞]銀洞嶺銀礦 成礦物質(zhì) 成礦流體 來源

[中圖分類號] F407.1 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號] 1000-405X（2015）-9-291-3

1成礦地質(zhì)背景

1.1地質(zhì)背景

銀洞嶺銀礦位于桐柏山北麓的圍山城金銀多金屬成礦帶中部，其大地構(gòu)造位置屬桐柏—大別造山帶中段，屬北秦嶺構(gòu)造帶。

銀洞嶺銀礦賦存在中元古界龜山巖組下部（Pz2w1），為一套中淺變質(zhì)的火山碎屑—沉積巖系，其南北兩側(cè)分別為欒川—明港韌性剪切帶（羊明斷裂）以及西官莊—松扒韌性剪切帶（龜梅斷裂），因受老洞坡背斜以及橫跨其上的朱莊背斜影響，歪頭山巖組內(nèi)地層走向變化較大，各巖性段依次環(huán)繞朱莊及老洞坡背斜呈環(huán)帶狀展布。

區(qū)內(nèi)巖漿活動十分頻繁，其巖性從超基性—基性到中性—酸性—堿性巖都有出露，酸性巖漿巖最為發(fā)育，尤以燕山期侵入巖與礦化關(guān)系最為密切，是主要的控礦因素之一，銀洞嶺銀礦北西側(cè)與桃園巖體及梁灣巖體構(gòu)造接觸（圖1）。

1.2礦區(qū)地質(zhì)

銀洞嶺銀礦區(qū)基本地質(zhì)構(gòu)造格架為朱莊—老洞坡疊加褶皺構(gòu)成的穹窿狀構(gòu)造，出露地層為歪頭山巖組下部第五、六、七、八巖性段，受老洞坡A型褶皺疊加，地層走向由北西轉(zhuǎn)為北東50-70°，傾向變化較大，傾角較緩，地層厚度沿傾向和走向變化不大，各巖性段之間呈整和接觸，巖層中變余微細(xì)層理和沉積韻律比較清晰。

銀多金屬礦受控于歪頭山巖組下部第五巖性段（Pz2w15）中層間剝離斷層或順層正斷層。賦礦層位環(huán)繞穹窿構(gòu)造呈“菱角”形環(huán)帶狀展布。巖性為一套中淺變質(zhì)的火山碎屑-沉積巖系，分為變粒巖類、云母石英片巖類、斜長角閃片巖類、大理巖類。

礦帶西北側(cè)發(fā)育燕山期梁灣花崗巖體（γ41）。

銀洞嶺銀礦區(qū)圈定A1一個銀多金屬礦體，受控于F1-1層間剝離斷層。

A1礦體總體走向70度左右，傾向北西，傾角30-40度；產(chǎn)狀與F1-1層間斷層一致，一般中淺部順層發(fā)育，中下部傾角變緩并在Pz2w15巖性段內(nèi)具穿層現(xiàn)象；受褶曲影響礦體東部局部傾角較陡，沿走向和傾向延伸呈舒緩波狀。

礦體具膨縮尖滅再現(xiàn)，厚度隨賦礦斷裂的產(chǎn)狀變化而變化，由陡變緩部位厚大，產(chǎn)狀相對變陡時礦體變薄。

礦體呈似層狀，賦礦巖石主要為硅化白云石英片巖、變粒巖和碎裂大理巖。

近礦圍巖蝕變以硅化為主，硅化自下而上由弱變強(qiáng)，地表形成厚大硅化帽，深部表現(xiàn)為硅化—絹云母化。

橫向上表現(xiàn)為以硅化、絹云母化、鉛鋅礦化為中心，兩側(cè)伴以碳酸鹽化、綠泥石化和泥化。

2含礦建造的地球化學(xué)特征

2.1變粒巖類

（1）變粒巖中SiO2含量51.65-77.44%，硅的含量高則富含石英，Al2O3的含量11.31-26.50%，Na2O>K2O；K2O /（K2O + Na2O ）比值小于0.50（個別除外）。反映巖石中斜長石大于鉀長石含量。

一般說硅高則鋁相對低些，反映長石的含量與石英含量大致為反消長關(guān)系。

Al2O3低時，而又低MgO、CaO時，則硅高。而Al2O3高，富CaO、MgO時，則低硅，這反映了云母石英與變粒巖之間可以形成過渡關(guān)系。

結(jié)合野外觀察，相應(yīng)巖石中普遍見變余砂狀結(jié)構(gòu)、鏡下見細(xì)粒均粒變晶結(jié)構(gòu)等特征， 變粒巖類原巖為長英質(zhì)砂巖和泥巖為主要組成的沉積巖，并有熱水沉積物加入。

（2）變粒巖類的Cr、Ni、Co等微量元素含量普遍較低，而Cr/Ni則往往大于1，Sr/Ba值則又普遍小于1。這就反映本區(qū)變粒巖類的原巖是復(fù)雜的，表明了原巖組份中的多樣性。其原巖可能由正常沉積與海底火山熱液共同作用的一套過渡類型巖石即熱水沉積巖組成。

（3）變粒巖類的稀土總量為67.68-174.13×10-6，輕稀土富集，輕、重稀土之比在1.97-4.7之間，La/Yb在1.09-4.19之間，δEu在0.61-0.88之間，具有較明顯的負(fù)銪異常；稀土配分曲線輕稀土部分較陡，重稀土部分較緩。

2.2云母片巖類

（1）主要礦物含量劃分為白云石英片巖和二云石英片巖，云母片巖類SiO2含量變化較大（47.86-78.50%），主要是含有大量石英。Al2O3的含量一般在9.88-19.37%，反映為富泥質(zhì)巖石而非粘土巖，K2O>Na2O說明有大量云母存在，TiO2含量為0.05-0.55%，普遍較低。

云母片巖類的化學(xué)成分具沉積巖特征，這與野外觀察地質(zhì)特征比較一致。

（2）云母片巖類的Cr、Ni、Co的含量絕大多數(shù)偏低，而Sr/Ba比值皆小于1，鋇的含量比鍶高得多，常常是大于一個數(shù)量級。更體現(xiàn)了副變質(zhì)巖的特征。其原巖為泥巖和炭質(zhì)泥巖。

（3）云母片巖類的稀土總量較高且變化較大，為87.07-251.2×10-6，輕稀土富集，輕、重稀土之比在5.23-6.24之間，La/Yb在5.81-7.77之間，δEu在0.50-0.54之間，具有較明顯的負(fù)銪異常；稀土分配曲線輕稀土部分較陡，重稀土部分較緩。

以上所述表明，云母片巖類巖石為副變質(zhì)巖，其原巖為泥巖和炭質(zhì)泥巖。

2.3斜長角閃巖類

（1）斜長角閃（片）巖的巖石化學(xué)成分，其中SiO2含量44.00-59.06%，Na2O>K2O，CaO>MgO，與基性巖化學(xué)成分相近似。表明其原巖可能為正常沉積的鐵鎂質(zhì)泥灰?guī)r，或白云質(zhì)灰?guī)r。

（2）斜長角閃（片）巖稀土元素總量為33.41-91.5×10-6，稀土總量不高，輕稀土富集，輕、重稀土之比在1.51-4.62之間，La/Yb在3.23-4.61，正銪異常不明顯，δEu在0.11-1.38。稀土分布曲線為一條右傾較平緩曲線，輕稀土部分稍陡，重稀土部分稍緩。

這些特征反映歪頭山巖組中斜長角閃（片）巖具有正變質(zhì)巖的特點(diǎn)。

2.4大理巖類

（1）大理巖主要分布在Pz2w15中，其它巖性段僅有零星分布。巖石呈灰白色、青灰色和粉紅色，中—粗粒變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造或條帶狀構(gòu)造。主要由方解石（80-90%），少量白云石（3-10%）、石英（2-5%）、白云母（3-5%），微量黃鐵礦等礦物組成。方解石呈菱形和他形粒狀，粒徑0.3-3mm，個別達(dá)5mm；石英呈他形粒狀，粒徑0.05-0.2mm，均勻嵌布在方解石晶體中；白云石為細(xì)粒他形粒狀，常呈細(xì)小條痕狀集合體分布；白云母呈細(xì)小片狀，片徑0.1-0.25mm，沿層面勻一分布。

（2）大理巖的常量元素巖石化學(xué)成分SiO2含量0.74-22.26%，CaO41.47-54.20%， CaO>MgO，反映出大理巖類的原巖應(yīng)為石灰?guī)r。

2.5梁灣花崗巖

（1）梁灣巖體似斑狀二長花崗巖SiO2含量為68.54-75.06×10-2，除樣品Lw-1的K2O=Na2O外，其余樣品K2O>Na2O，K2O/Na2O=1-1.2，A/KNC=0.92-1.0，屬準(zhǔn)鋁質(zhì)巖石，δ=2.2-2.6，為鈣堿性系列巖石。

（2）梁灣巖體Rb/Sr=0.23-1.53，Sr/Ba=0.33-0.48，Th/U=1.60-6.47，Zr/Hf=23-33，Nb/Ta=13-14，與老灣花崗巖相比，梁灣花崗巖Rb、Cs、Pb和U等元素含量較高。

（3）梁灣巖體花崗巖∑REE=75-238×10-6，稀土組成模式明顯右傾，（La/Yb）N=14.09-39.92，δEu=0.57-0.70，負(fù)異常比值較明顯。

（4）與老灣巖體花崗巖相比較，梁灣花崗巖體與其具有相似的稀土分布模式。梁灣花崗巖的巖漿物質(zhì)來自較為古老的陸殼物質(zhì)的部分熔融，屬殼源型花崗巖。

3成礦流體來源

3.1流體包裹體特征

（1）礦石中石英所含流體包裹體特點(diǎn)：包裹體相態(tài)類型比較復(fù)雜，除了常見的單相鹽水包裹體LH2O，氣態(tài)包裹體VH2O和兩相鹽水包裹體LH2O+VH2O以外，還見有含CO2的三相包裹體LH2O+LCO2+VCO2或含CO2氣泡的兩相鹽水包裹體LH2O+VCO2。糜棱巖化浸染狀礦石中含有中鹽度和較高鹽度的包裹體，鹽度具雙峰式的特點(diǎn)。包裹體屬于NaCl-H2O體系、NaCl-H2O-CO2體系和CO2體系。

（2）包裹體存在兩個或兩個以上不同的均一溫度區(qū)間，均一溫度可分為中-低溫（峰值為150℃）、中溫（峰值為220～260℃）和中-高溫（峰值為300℃）。

一般來說，兩相鹽水包裹體LH2O+VH2O的均一溫度值較低，而含CO2三相包裹體LH2O+LCO2+VCO2則具有較高的均一溫度（可達(dá)315℃），明顯比單純的A型兩相鹽水包裹體LH2O+VH2O的均一溫度高一些。

由此可見，礦石的流體可分為不同的熱鹵水，即中高溫、中高鹽度的熱鹵水和中溫、中鹽度的熱鹵水，以及含CO2中高溫、中鹽度的熱鹵水。

（3）通過對浸染狀礦石、條帶狀礦石和塊狀礦石中石英流體包裹體均一溫度的研究，揭示礦體是早期海底循環(huán)熱鹵水噴發(fā)的同沉積產(chǎn)物。

沉積溫度為中溫和中-高溫。成礦流體中含有大量的CO2，推測是來自地殼深部變質(zhì)作用，也不排除早期區(qū)域變質(zhì)作用和早期構(gòu)造變動所產(chǎn)生的含有大量CO2的中-高溫?zé)猁u水疊加的結(jié)果。當(dāng)熱鹵水的溫度范圍降為180℃以下時，不再含深部來源的CO2氣、液包裹體，屬于不含礦的熱鹵水。

3.2微量元素地球化學(xué)示蹤

（1）在礦區(qū)片巖中，微量元素Au、Ag、Pb、Zn、Cu、As平均含量較高，區(qū)域富集系數(shù)多在1-34.68之間，特別是歪頭山組下部第五段（Pz2w15）中Au、Ag、Pb、Zn的含量最高，反映了該段在沉積成巖并經(jīng)區(qū)域變質(zhì)作用之后，Au、Ag、Pb、Zn成礦元素就具有一定濃集的特點(diǎn)。

（2）變粒巖在歪頭山巖組下部（Pz3w1）富集元素最多，僅Ni含量偏低；不同地層中分布的斜長角閃（片）巖，其微量元素組合基本一致，即均以富Co、Ni、Cu、Zn（Ag），貧Pb、Au、Mo、Cd、As、Sb為特征。這一特征基本反映了礦帶內(nèi)兩種成因類型的斜長角閃片巖類在本質(zhì)上沒有大的差異。

（3）大理巖主要分布于歪頭山巖組下部（Pz2w1），平均含量高于區(qū)域背景的元素有Ag、Cd、Pb、Mo、As、Sb、Zn、Au，相近的有Cu，含量偏低的元素為Co、Ni。該巖石中Ag、Pb含量高，元素區(qū)域富集系數(shù)分別為4.86和2.63，僅次于炭質(zhì)白（絹）云母石英片巖。

3.3同位素地球化學(xué)示蹤

3.3.1硫同位素

據(jù)對銀洞嶺銀礦歪頭山巖組下部大理巖中黃鐵礦、方鉛礦和閃鋅礦的硫同位素分析結(jié)果，硫同位素在礦床中已達(dá)到了平衡態(tài)，δ34S為-1.8‰—5.2‰，圍巖的δ34S平均值為3.36‰，與礦體中的硫化物基本相同；遠(yuǎn)離礦體的歪頭山組大理巖中硫化物的δ34S值變化較大，為-25.4‰——3.3‰，但多數(shù)為低正值，平均-5.62‰。根據(jù)本區(qū)所經(jīng)歷的地質(zhì)作用，即火山沉積作用、低級變質(zhì)作用和巖漿作用，只有巖漿作用才可能使礦體及其圍巖中的硫高度均一化。由此可知，礦體中的硫的直接來源可能是礦源層原生沉積時由海底火山物質(zhì)或噴流熱液帶入或梁灣巖體及其相關(guān)的巖漿活動。該成礦熱液系統(tǒng)的硫同位素經(jīng)歷了從同沉積期的海底火山活動，到沉積、成巖、變質(zhì)的漫長演化過程。

3.3.2鉛同位素

礦帶內(nèi)鉛同位素組成范圍較寬，但礦體和圍巖的Pb同位素組成相近，其產(chǎn)生的構(gòu)造背景從下地殼—造山帶，具有混源的特點(diǎn)，說明系統(tǒng)內(nèi)的Pb沒有一個統(tǒng)一的深部巖漿來源，而是從圍巖中就地取材。該特征指示本系統(tǒng)的成礦物質(zhì)和梁灣花崗巖一樣，來源于向北陸內(nèi)俯沖而疊置于北秦嶺地體之下的南秦嶺陸殼的部分融熔，也即中生代的陸內(nèi)碰撞造山提供了銀洞坡金礦形成的動力學(xué)背景，其成礦物質(zhì)除來源于歪頭山巖組原始礦源層之外，還疊加有A型俯沖形成的深部流體帶來的深源物質(zhì)。

3.3.3氫氧同位素特征

本區(qū)區(qū)域中生代大氣降水的δ18O=-11.25—-10‰，δD=-80～-70‰（張理剛，1989），圍山城金銀礦帶的δ18O=-9.7～+6.1‰，δD=-71～-49‰。已有研究表明，影響成礦流體氫氧同位素組成的因素主要有溫度、流體類型、水巖交換比值等（鄭永飛、陳江峰，2000），根據(jù)Taylor水巖交換方程（鄭永飛、陳江峰，2000），假定梁灣花崗巖初始巖漿和區(qū)域中生代大氣降水，計算繪制不同W/R比值和溫度條件下成礦流休的δ18O—δD演化曲線，并將本系統(tǒng)δ18O、δD值投入此圖后發(fā)現(xiàn)，在高溫（>300°C）低W/R比值條件下，大氣降水也可能演化成與巖漿水相似的氫氧同位素組成（圖1）。

4結(jié)論

（1）歪頭山巖組是銀洞嶺銀礦的重要出露地層，組成巖系主要為變粒巖、云母石英片巖、斜長角閃巖及大理巖。原巖形成于拉張環(huán)境下的裂陷槽沉積環(huán)境。根據(jù)其原巖發(fā)育一套碳硅泥建造及其地球化學(xué)特征，指示在晚古生代時存在海底噴流沉積成礦作用。這種噴流沉積作用帶來大量成礦物質(zhì)，形成了礦帶原始的礦源層。

（2）銀洞嶺礦區(qū)礦石中硫化物礦物與梁灣花崗巖的稀土元素配分模式完全相同，表明兩者的親源關(guān)系更為接近。

（3）銀洞嶺銀礦的硫同位素組成δ34S在-1.8-+5.21‰，地層與圍巖具有相似的單峰分布特征，有別于地殼上部變化較大的沉積成因硫和穩(wěn)定的地幔硫，而與火山硫相似，指示礦源層原生沉積時由海底火山物質(zhì)或噴流熱液帶入。

（4）通過礦石鉛同位素研究，礦體鉛同位素組成與南秦嶺陸殼物質(zhì)及中生代梁灣巖體、云煌巖的鉛同位素組成相似，而與北秦嶺各構(gòu)造單元及桃園巖體關(guān)系甚遠(yuǎn)，其產(chǎn)生的構(gòu)造背景從下地殼—造山帶，具有同源的特點(diǎn)，該特征指示了銀洞嶺銀礦成礦物質(zhì)來源于向北陸內(nèi)俯沖而疊置于北秦嶺地體之下的南秦嶺陸殼的部分融熔，形成大量的花崗巖漿（如梁灣巖體）和深源流體。

（5）銀洞嶺銀礦成礦流體是由大氣降水及中—晚成巖作用的建造水、綠片巖相變質(zhì)作用熱液和巖漿期后熱液等多種地質(zhì)流體混合演化而成。

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