欒川黑家莊鉬礦床侵入巖體成礦特征研究

王云鵬，魯勁松，許 蕓

(河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第四地質(zhì)大隊(duì)，河南 鄭州 450016)

0 引 言

欒川鉬礦田位于東秦嶺鉬礦帶的東部，擁有三道莊、南泥湖、上房溝等超大型鉬礦床和一些中小型鉬礦床，查明鉬資源儲(chǔ)量230萬t 以上，占整個(gè)東秦嶺鉬礦帶的40%，是我國最重要的鉬礦田。河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第四地質(zhì)大隊(duì)(以下簡稱“我隊(duì)”)地質(zhì)工作者對(duì)欒川地區(qū)內(nèi)的含礦巖體、鉬礦床地質(zhì)特征、成礦時(shí)代、成礦動(dòng)力學(xué)背景、礦床成因等進(jìn)行了深入的研究，獲得了大量的成果，隨著地質(zhì)工作的開展，我單位在欒川地區(qū)又查明了黑家莊、扎子溝等鉬礦床的資源儲(chǔ)量，然而這些鉬礦床研究程度較低，成礦時(shí)代、成礦物質(zhì)來源等問題仍缺乏足夠的研究。本文以黑家莊鉬礦床為對(duì)象，以礦床地質(zhì)特征研究為基礎(chǔ)，對(duì)成礦母巖體-火神廟巖體的成礦和賦礦特征做初步探討，為該區(qū)指明找礦方向，并為欒川地區(qū)進(jìn)一步尋找鉬礦資源提供一定的依據(jù)。

1 成礦地質(zhì)條件

黑家莊鉬礦床位于欒川斷裂以北，馬超營斷裂以南，大地構(gòu)造位置屬華北地臺(tái)南緣，洛南至欒川臺(tái)緣褶帶，三級(jí)構(gòu)造單元屬陶灣坳褶束。區(qū)內(nèi)巖漿巖、斷裂及褶皺普遍發(fā)育，成礦地質(zhì)條件良好。區(qū)域內(nèi)除多處大型鉬礦床外還廣泛發(fā)育有矽卡巖型多金屬硫鐵礦床和熱液脈型鉛鋅銀礦床，它們形成于統(tǒng)一的成礦系統(tǒng)，即由巖體向外依次為斑巖型鎢鉬礦—脈型鉛鋅銀礦—滑石螢石礦[2](圖1)。

該區(qū)地層區(qū)屬華北地層區(qū)豫西分區(qū)欒薄小區(qū)。出露地層為中元古界官道口群、新元古界欒川群和早古生界陶灣群，沿溝谷分布有新生界第四系全新統(tǒng)。受斷層影響，地層接觸關(guān)系多為斷層接觸。

區(qū)內(nèi)發(fā)育一系列倒轉(zhuǎn)褶皺和逆掩推覆斷層。褶皺構(gòu)造主要有大窯峪溝長灣背斜、黃背嶺石寶溝背斜、曾河口—石寶溝北向斜、青和堂莊科背斜和抱犢寨南泥湖向斜。斷裂構(gòu)造按走向可分為NWW向和NE向2組，NWW向斷裂有欒川斷裂、廟子斷裂以及一系列自北向南推覆的逆沖斷裂，其延伸長、規(guī)模大，是區(qū)內(nèi)的主要斷裂；NE向斷裂呈近等間距平行分布，包括黃背嶺南泥湖馬圈斷裂和石寶溝莊科斷裂等。

1—下古生界陶灣群含礫灰?guī)r、大理巖、千枚巖和石英巖；2—新元古界欒川群碎屑巖、碳酸鹽巖和堿性火山巖；3—中元古界-新元古界寬坪群大理巖和基性火山巖；4—中元古界官道口群碎屑巖和含燧石條帶大理巖；5—早白堊世花崗巖；6—晚侏羅世花崗斑巖；7—斷裂；8—斑巖-矽卡巖型鉬礦床；9—矽卡巖型多金屬硫鐵礦床；10—熱液脈型鉛鋅銀礦床；a—太行山斷裂帶；b—三門峽—寶豐斷裂帶；c—欒川斷裂帶；d—商丹斷裂帶；e—南漳斷裂帶

區(qū)內(nèi)巖漿多期次侵位，主要發(fā)育有新元古代變輝長巖(vPt1)和燕山晚期侵入花崗斑巖(K2l)。新元古代變輝長巖(vPt1)主要沿NW向斷裂呈巖墻、巖脈產(chǎn)出，其鋯石U-Pb年齡為830 Ma，它的出現(xiàn)標(biāo)志著秦嶺造山帶新元古代造山旋回的結(jié)束。燕山晚期花崗斑巖(K2l)，如南泥湖、上房溝、馬圈、魚庫、火神廟等，主要呈巖株?duì)畛雎队贜WW向與 NE向斷裂交匯處，出露面積一般小于3 km2，多為上小下大的喇叭狀分布。以往學(xué)者研究表明這些小巖體處于同一巨大巖基之上，為同源巖漿活動(dòng)作用的結(jié)果，在時(shí)間、空間和成因上與鉬多金屬礦化密切相關(guān)。研究顯示，花崗斑巖具有高硅、富鉀、堿性鈣堿性、準(zhǔn)鋁質(zhì)弱過鋁質(zhì)的特點(diǎn)，屬高分異型花崗巖，主要形成于古老地殼物質(zhì)的部分熔融、并有少量地幔組分的參與，形成于晚侏羅世古太平洋板塊向歐亞板塊做平板俯沖所引起的弧后伸展環(huán)境中。

2 礦床地質(zhì)特征

黑家莊鉬礦床位于欒川鉬礦體的西部。礦區(qū)地層主要為上元古界青白口系欒川群白術(shù)溝組、三川組、南泥湖組及新生界第四系全新統(tǒng)(圖2)。白術(shù)溝組為黑色、灰黑色中-薄層碳質(zhì)板巖、碳質(zhì)千枚巖及長石石英砂巖。三川組以條帶狀大理巖為主夾薄層碳質(zhì)片巖及含礫石英巖，靠近火神廟巖體的部分經(jīng)接觸交代作用形成矽卡巖。南泥湖組主要為石英巖、云母片巖和大理巖。黑家莊鉬礦床位于欒川坳褶斷束西部、石家溝—火神廟背斜北翼。在三川組中、下段發(fā)育北西西—近東西向斷裂構(gòu)造，對(duì)鉬、鋅、鉛等多金屬礦產(chǎn)的富集提供了有利的空間條件，規(guī)模較大的有5條，按走向可分為NWW向和NE向2組，其中NE向的F2斷裂為成礦期后斷裂。對(duì)巖體和礦體有明顯的錯(cuò)動(dòng)，斷距在110 m左右。在一定程度上對(duì)礦體有破壞作用。礦區(qū)出露巖體主要有新元古代變輝長巖脈和燕山期斑狀角閃石英二長巖體，其中石英二長巖分布于礦區(qū)東南部，為火神廟巖體的西半部，與鉬礦化關(guān)系密切?；鹕駨R巖體侵入于三川組大理巖中，該巖體平面形態(tài)呈眼球狀，長軸近東西向，巖體產(chǎn)狀南側(cè)近于直立，巖性主要為斑狀角閃石英二長巖，次為輝石閃長巖和斑狀含輝石石英二長巖。前二者為過渡相變關(guān)系，后者可能屬二次侵入。該巖體為礦體的形成提供了熱源，是礦體形成不可缺少的條件，也是礦體的主要圍巖。

圖2 黑家莊鉬礦床地質(zhì)簡圖[4]

1—第四系沉積物; 2—三川組上段條帶狀大理巖、絹云大理巖; 3—白術(shù)溝組碳質(zhì)板巖、碳質(zhì)千枚巖、長石石英砂巖夾大理巖; 4—燕山期侵入花崗斑巖; 5—變輝長巖; 6—鉬礦體; 7—勘探線及編號(hào); 8—黑家莊礦區(qū)范圍

鉬礦體主要賦存于火神廟巖體周圍的矽卡巖、蝕變大理巖、蝕變輝長巖內(nèi)，屬矽卡巖控礦(圖3)，賦存于巖體西部和南部，在1 400 m、1 350 m、1 300 m、1 250 m和1 200 m中段均由巷道控制，總體向南傾斜，近直立，主要礦化類型有浸染狀、團(tuán)塊狀、細(xì)脈-網(wǎng)脈狀和薄膜狀等鉬礦化。礦體東部和北部圍巖為石英二長巖，西部和南部圍巖為大理巖或者變輝長巖。礦體大體呈條帶形，近東西向展布，近礦圍巖有不同程度的礦化，礦體與圍巖界限不明顯(表1)。

區(qū)內(nèi)鉬礦石的礦物成分比較復(fù)雜，分為蝕變輝長巖型和矽卡巖型。兩者礦物種屬和含量變化較大。不同類型的鉬礦石礦物成分見表2。

圖3 黑家莊鉬礦床1 400 m中段平面示意圖[4]

1—三川組上段條帶狀大理巖、絹云大理巖; 2—燕山期侵入花崗斑巖; 3—變輝長巖; 4—斷裂構(gòu)造帶; 5—坑道及編號(hào); 6—勘探線及編號(hào); 7—工業(yè)礦體; 8—低品位礦體

表1 黑家莊礦區(qū)主要鉬礦體特征一覽表

表2 不同鉬礦石類型礦物組成表

礦石結(jié)構(gòu)有自形-半自形葉片狀結(jié)構(gòu)、中粗粒自形-半自形粒狀結(jié)構(gòu)、細(xì)粒他形粒狀結(jié)構(gòu)、鑲嵌結(jié)構(gòu)、包含結(jié)構(gòu)、交代殘余結(jié)構(gòu)、充填結(jié)構(gòu)等，礦石構(gòu)造有薄膜狀構(gòu)造、團(tuán)塊狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造、細(xì)脈-網(wǎng)脈狀構(gòu)造、星點(diǎn)狀構(gòu)造等。

圍巖蝕變類型有矽卡巖化、鉀長石化、黑云母化、硅化、絹云母化、黃鐵絹英巖化、黃鐵礦化、磁黃鐵礦化、綠泥石化、綠簾石化、碳酸鹽化等，具有由早期高溫蝕變(矽卡巖化、鉀長石化、黑云化)向晚期低溫蝕變(碳酸鹽化)過渡的特點(diǎn)。

主礦體夾石少而零星，一般為單工程所見。對(duì)應(yīng)性差，多數(shù)夾石厚度4～8 m、沿傾向延長20～200 m，呈透鏡狀尖滅。此外，在礦體邊緣因分支尖滅，出現(xiàn)較多的夾石。

3 成礦作用研究

區(qū)內(nèi)曾測試過5件輝鉬礦樣品的模式年齡十分接近，年齡加權(quán)平均值(147.01±0.95)Ma與等時(shí)線年齡(145.7±3.9)Ma基本一致，這與前人測得的欒川其他鉬礦床的成礦年齡(南泥湖-三道莊(146.1±1.1)Ma、上房溝(144.8±2.1)Ma、大王溝(145.3±2.9)Ma及最近一次的成巖年齡(南泥湖巖體(145.2±1.5)Ma～(146.7±1.2)Ma、石寶溝巖體(145.3±1.7)Ma～(147.2±1.7)Ma)相當(dāng)，表明黑家莊鉬礦床形成于晚侏羅世[7]。

根據(jù)礦體產(chǎn)出形態(tài)礦石礦物共生組合、圍巖蝕變特征礦床成礦條件等，將成礦作用劃分為矽卡巖期和石英-硫化物期[6]。矽卡巖期又可劃分為干矽卡巖階段和濕矽卡巖階段：干矽卡巖階段以形成大量透輝石、石榴子石為主要特征；濕矽卡巖階段主要形成透閃石、綠簾石、磁鐵礦、輝鉬礦、黃鐵礦等。石英-硫化物期可進(jìn)一步劃分為早期硫化物階段和晚期硫化物階段；早期硫化物階段為主成礦階段，主要表現(xiàn)為沿微裂隙或節(jié)理形成大量細(xì)脈-網(wǎng)脈狀輝鉬礦化石英脈，輝鉬礦呈薄膜狀、團(tuán)塊狀、浸染狀、細(xì)脈狀分布；晚期硫化物階段主要形 成黃鐵絹英巖脈、黃鐵礦化石英脈、磁黃鐵礦化石英脈等，可見少量輝鉬礦化；石英-硫化物期以形成方解石脈為成礦末期，該階段基本無輝鉬礦化。

4 成礦模式

華北陸塊與華南陸塊在三疊紀(jì)發(fā)生了強(qiáng)烈的俯沖碰撞作用，形成了規(guī)模巨大的秦嶺-大別-蘇魯造山帶。在華南陸塊俯沖和折返過程中，溫壓條件的改變致使陸殼物質(zhì)在俯沖隧道內(nèi)發(fā)生變質(zhì)脫水和部分熔融，生成的富水流體和長英質(zhì)熔體交代上覆華北巖石圈地幔，形成了富集巖石圈地幔(圖4A)，其具有很高的鉬濃度。在晚侏羅世中國東部構(gòu)造體制大轉(zhuǎn)換引起的伸展背景下，富集巖石圈地幔部分熔融形成了鎂鐵質(zhì)巖漿、太華群巖系部分熔融形成了長英質(zhì)巖漿，長英質(zhì)巖漿沿構(gòu)造薄弱帶上升、進(jìn)入中上地殼巨大的巖漿房，并伴隨有鎂鐵質(zhì)巖漿的混合(圖4B)以及鉬的注入。

部分混合巖漿(結(jié)晶分異形成二長花崗巖和花崗斑巖)沿構(gòu)造裂隙上升，在巖漿房頂部形成巖漿、流體上升的通道(圖4C)。在開放系統(tǒng)下巖漿對(duì)流以及之后停滯巖漿結(jié)晶過程中，釋放出大量單相超臨界的成礦流體，成礦流體在上升過程中與周圍的三川組大理巖發(fā)生接觸交代作用，形成鈣質(zhì)矽卡巖，隨后成礦流體的不斷聚集導(dǎo)致矽卡巖發(fā)生破裂、形成大量裂隙。成礦流體脈動(dòng)式地沿裂隙交代充填，形成了各類脈體，如無礦石英脈、鉀長石脈、石英鉀長石脈、石英輝鉬礦脈、石英黃鐵礦脈、石英方解石脈和方解石脈，并伴隨有硅化、鉀長石化、絹英巖化和碳酸鹽化蝕變，最終導(dǎo)致了欒川地區(qū)鉬礦床的形成[3]。

圖4 黑家莊鉬礦床成礦模式圖[5]

5 找礦標(biāo)志

(1)燕山期中-淺成酸性小巖體標(biāo)志：①堿質(zhì)總量較高，且K2O含量大于Na2O，K2O+Na2O平均為8.87%，K2O/Na2O平均為2.31；②巖體中的鉬含量高達(dá)40～100 mg/kg，即高于維氏花崗巖的40～100倍。

(2)熱變質(zhì)帶發(fā)育：圍繞巖體形成了一個(gè)長約2 km，寬1 km的熱變質(zhì)帶，該變質(zhì)帶主要由矽卡巖、蝕變大理巖、蝕變輝長巖、長英質(zhì)角巖等組成。

(3)圍巖的熱液蝕變：巖體內(nèi)的蝕變具明顯的硅化，絹云母化，在破碎帶內(nèi)具云(絹)英巖化。

6 結(jié) 論

6.1 火神廟巖體的成礦和賦礦特征

從圖2、圖3不難發(fā)現(xiàn)，黑家莊鉬礦體產(chǎn)于火神廟巖體的西部頂端及南部接觸帶，而北接觸帶基本無輝鉬礦化，我單位曾施工多次對(duì)巖體北接觸帶進(jìn)行找礦探索，施工若干取樣工程，但收效甚微，經(jīng)過研究表明，這與中酸性巖漿巖的的成礦機(jī)制有關(guān)。由中酸性巖漿侵入作用形成的礦床，包括矽卡巖型礦床、斑巖型礦床及高中溫?zé)嵋盒偷V床等，主要是由巖漿中所帶來的以揮發(fā)分為主的造礦成分經(jīng)聚集、冷卻、結(jié)晶、交代和蝕變而成。尋找這些類型礦關(guān)鍵是尋找中酸性巖體中揮發(fā)份容易聚集的場所和部位，對(duì)于這些揮發(fā)份聚集的場所和部位，可能受許多因素包括地層、巖石、構(gòu)造等的控制，但最主要的是多在巖體的頂部和上部集中，因?yàn)橹挥兄髑煮w的上方才有揮發(fā)份的大量供應(yīng)，隨著溫度的降低，就在那里液化并對(duì)周圍巖石進(jìn)行一系列交代、蝕變、結(jié)晶等作用，形成各種蝕變巖石并進(jìn)一步形成礦化、礦體，這是大多數(shù)與中酸性巖漿巖體總體成礦過程。這就造成了區(qū)內(nèi)只在火神廟巖體的主侵體(西部和南部)才會(huì)有大而富礦體的形成，而在距主侵體較遠(yuǎn)處(巖體北部)，則很難有規(guī)模和價(jià)值較大的礦體的形成。同樣也能解釋周邊許多中酸性巖體及其周圍的接觸帶中，并不是到處都有礦體的形成，較大規(guī)模和價(jià)值的礦體只分布和集中在巖體的某些部位或某段的接觸帶中的一個(gè)最主要的原因[8]。

6.2 成礦潛力及找礦前景

目前，已經(jīng)在欒川鉬礦田東部的花崗巖體周圍發(fā)現(xiàn)了大量的斑巖矽卡巖型鉬礦床(南泥湖、三道莊、上房溝等)、矽卡巖型硫鐵多金屬礦床(駱駝山、銀河溝等)和熱液脈型鉛鋅銀礦床(冷水北溝、楊樹凹、銀洞溝等)，形成了以花崗巖體為中心由內(nèi)向外規(guī)律性分布的斑巖型矽卡巖型鉬礦床-矽卡巖型硫鐵多金屬礦床-熱液脈型鉛鋅銀礦床構(gòu)成的成礦系列。以往勘探工作證實(shí)，礦區(qū)西部和南部共圈出了3個(gè)鉛鋅礦體，因此在火神廟巖體周圍亦存在1個(gè)鉬礦床、硫鐵多金屬礦床和鉛鋅銀礦床由內(nèi)向外規(guī)律性分布的成礦系列。

此外，火神廟鉬礦床與南泥湖、三道莊、上房溝鉬礦床亦存在明顯的差異：①火神廟巖體流體包裹體的均一溫度較南泥湖-三道莊、上房溝鉬礦床明顯偏高；②火神廟巖體矽卡巖期的成礦流體為超臨界流體，而南泥湖、三道莊、上房溝的矽卡巖期的成礦流體為不混溶流體；③火神廟鉬礦床中鉬礦體主要賦存于火神廟巖體與三川組大理巖接觸帶的矽卡巖中，而南泥湖、三道莊、上房溝鉬礦床中鉬礦體在成礦巖體和接觸帶的矽卡巖中均有產(chǎn)出，顯示火神廟鉬礦床的形成深度較南泥湖、三道莊、上房溝鉬礦床明顯偏大，礦體的產(chǎn)出位置明顯偏高。由于現(xiàn)在4個(gè)礦床的海拔高度基本一致，故黑家莊鉬礦床中鉬礦體的剝蝕程度較南泥湖、三道莊、上房溝鉬礦床明顯偏高，因此認(rèn)為欒川礦集區(qū)西部火神廟巖體周圍難以如欒川鉬礦田中東部出現(xiàn)大規(guī)模鉬多金屬礦化。

最后，值得說明的是，可在火神廟巖體的外圍開展尋找同類型隱伏巖體的工作，如能找到隱伏巖體，就有很大可能找到隱伏的矽卡巖型鉬礦，而且隱伏巖體上部的礦體應(yīng)保存更為完整，規(guī)模和價(jià)值可能會(huì)更大。

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