河南省桐柏縣大張溝鉬礦地質(zhì)特征及成因

李隨領(lǐng)，歐長(zhǎng)可，王 安，李 璨，王 旭

(1.河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第五地質(zhì)大隊(duì)，河南 鄭州 450016) (2.河南省有色金屬礦產(chǎn)探測(cè)工程技術(shù)研究中心，河南 鄭州 450016) (3.河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第一地質(zhì)大隊(duì)，河南 鄭州 450016) (4.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

河南省鉬礦資源豐富，截止2011年底，累計(jì)查明鉬資源儲(chǔ)量483.7萬(wàn) t(保有資源儲(chǔ)量454.9萬(wàn) t，占全國(guó)總儲(chǔ)量的52%，排名第一[1]。東秦嶺是僅次于北美科迪勒拉山脈西部的世界第二大鉬礦帶，包含了多個(gè)世界級(jí)超大型、大型和中小型鉬礦床。桐柏縣大張溝鉬礦是在武當(dāng)—桐柏—大別成礦帶桐柏段新發(fā)現(xiàn)的一個(gè)鉬礦?？偨Y(jié)該區(qū)地質(zhì)特征，研究鉬礦成因，有利于指導(dǎo)區(qū)內(nèi)及外圍的中深部找礦工作。

1 區(qū)域地物化

大張溝鉬礦區(qū)位于河南省西部的熊耳山和伏牛山之間的過(guò)度部位，大地構(gòu)造位置位于北秦嶺褶皺帶，國(guó)家級(jí)重點(diǎn)成礦帶武當(dāng)—桐柏—大別成礦帶桐柏段。區(qū)域地層區(qū)劃屬秦嶺地層區(qū)→北秦嶺分區(qū)→桐柏—商城小區(qū)；構(gòu)造發(fā)育，構(gòu)造形跡總體呈NWW向展布,以斷裂為主，褶皺次之；巖漿巖發(fā)育，巖漿巖的侵入與區(qū)域性深大斷裂帶關(guān)系密切，巖體(脈)多呈帶狀分布；變質(zhì)作用普遍,以區(qū)域變質(zhì)作用為主；礦產(chǎn)資源豐富，成礦地質(zhì)條件優(yōu)越[2]。

區(qū)域上，平氏—桐柏一線，從南至北分布有程灣—桐柏、保水寺—沈家老莊、大李灣—油房、上張營(yíng)—新莊等4條相互平行，呈NWW向展布的航磁異常。大張溝鉬礦即位于大李灣—油房航磁異常帶的北西部。

1∶5萬(wàn)水系沉積物地球化學(xué)測(cè)量，在區(qū)域上圈出大張溝—老墳扒銅鉬多金屬異常帶：異常帶元素組合為Cu、Mo、W、Ag、Pb、Zn。大張溝礦區(qū)即位于該異常的西半部。

2 礦區(qū)地物化

礦區(qū)出露地層由老到新為下元古界秦嶺巖群(鉬礦主要賦礦地層)片麻巖，下古生界二郎坪群劉山巖組斜長(zhǎng)角閃片巖和上古生界蔡家凹巖組大理巖，以及新生界第四系粘土、砂礫石、粗砂(圖1)。礦區(qū)構(gòu)造較發(fā)育，以斷裂為主，褶皺不明顯。斷裂構(gòu)造有F1、F2、F3、F4和F5。礦區(qū)巖漿巖較發(fā)育，主要有加里東期形成的變輝石巖，燕山晚期形成的花崗巖株(脈)及其附近產(chǎn)出的石英斑巖脈、花崗斑巖脈、偉晶巖脈和石英脈等[3]，其中鉬礦賦礦巖體為燕山晚期雙山北花崗巖株。

激電中梯(短導(dǎo)線)測(cè)量圈出走向NWW、東西向均未封閉的視極化率(ηs)異常一處，異常中心位置與雙山北含鉬花崗巖株對(duì)應(yīng)；進(jìn)一步的激電測(cè)深、激電測(cè)井和鉆探結(jié)果顯示：花崗巖株整體具黃鐵礦化，且自350 m以深，黃鐵礦化逐漸增強(qiáng)，而輝鉬礦化主要分布于250 m以淺，該區(qū)地球物理異常與雙山北鉬礦有關(guān)。

1∶2.5萬(wàn)土壤地球化學(xué)測(cè)量，在大張溝—老墳扒一帶圈出以Cu、Mo為主、伴生Pb、Zn、Ag、W的綜合異常一處，進(jìn)一步的巖石地球化學(xué)剖面及槽探驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)了K1、K7鉬礦體，該區(qū)地球化學(xué)異常與雙山北含鉬花崗巖株及秦嶺巖群變質(zhì)巖有關(guān)。

3 礦床地質(zhì)

礦區(qū)發(fā)現(xiàn)鉬礦化地段兩處：雙山北含鉬花崗巖株K1和鉬礦脈K7。野外調(diào)查研究表明，K1為主要含礦地質(zhì)體。

3.1 礦 體

區(qū)內(nèi)礦體以斑巖型為主，規(guī)模較大。其次為熱液脈型礦體，規(guī)模較小。兩者的特征明顯不同。

斑巖型礦體就是K1礦體，位于礦區(qū)西北，NWW向產(chǎn)出，地表出露長(zhǎng)約480 m，寬約150 m，傾向北東，傾角70°～85°，局部南傾。地表工程分析結(jié)果顯示：鉬品位多為礦化；中深部工程驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)鉬礦11層，鉛直厚度2～16 m，鉬品位0.022%～0.120%；礦層主要集中在250 m以淺。

熱液脈型礦體為K7礦體，位于礦區(qū)西南，脈狀，長(zhǎng)度不詳，地表真厚度10.02 m，局部產(chǎn)狀10°～23°∠68°～76°。地表工程測(cè)試結(jié)果顯示：鉬品位0.015%～0.066%；在中深部鉆孔發(fā)現(xiàn)鉬礦4層，鉛直厚度3～7 m，鉬品位0.016%～0.440%。

3.2 礦 石

斑巖型：賦礦巖石為花崗巖(圖2)，灰—淺肉紅色，似斑狀結(jié)構(gòu)，花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要金屬礦物11種，主要有黃鐵礦、黃銅礦、輝鉬礦，次為方鉛礦、閃鋅礦、斑銅礦、磁鐵礦、褐鐵礦、赤鐵礦、鉬華和孔雀石；非金屬礦物9種，主要有石英、斜長(zhǎng)石(圖3)、鉀長(zhǎng)石，次為螢石、白云母、絹云母、綠泥石、綠簾石和高嶺土。黃鐵礦、黃銅礦主要以它型—自型細(xì)粒結(jié)構(gòu)為主(圖4)，團(tuán)塊狀構(gòu)造(圖5)，輝鉬礦主要為細(xì)小鱗片狀結(jié)構(gòu)，呈細(xì)脈浸染狀分布于裂隙中或沿裂隙充填的石英細(xì)脈中(圖2)。

熱液脈型：賦礦巖石為花崗質(zhì)片麻巖(圖6)和斜長(zhǎng)角閃片麻巖，灰白色，粒狀變晶結(jié)構(gòu)，片麻狀構(gòu)造。主要金屬礦物7種，主要有黃鐵礦、輝鉬礦，次為黃銅礦、磁鐵礦、褐鐵礦、鉬華和孔雀石；非金屬礦物11種，主要有石英、角閃石、斜長(zhǎng)石，次為螢石、白云母、黑云母、綠泥石、綠簾石、絹云母、微斜長(zhǎng)石和高嶺土。輝鉬礦主要以鱗片狀結(jié)構(gòu)呈細(xì)脈狀分布于石英細(xì)脈中。

圖2 花崗巖及細(xì)脈狀輝鉬礦

圖3 絹英巖化與閃鋅礦(Sph)(Qz-石英，Pl-斜長(zhǎng)石，Ser-絹云母)

圖4 黃銅礦(Cp)交代黃鐵礦(Py)

圖5 團(tuán)塊狀黃鐵礦

圖6 片麻巖及細(xì)脈狀輝鉬礦

圖7 巖芯中的鉀化(Kfs)與硅化(Qz)

3.3 圍巖蝕變

斑巖型：主要為鉀化(圖7)，絹英巖化(圖3)，綠泥石化，次為高嶺土化。

熱液脈型：主要為硅化、綠泥石化、次為高嶺土化。

3.4 成礦階段

由圖2、圖3、圖5可以看出，該區(qū)成礦期可分為鉀化、絹英巖化和石英硫化物3個(gè)階段，圖7、圖8進(jìn)一步表明早期的鉀化被中期絹英巖細(xì)脈和晚期的石英硫化物穿切，而中期的絹英巖細(xì)脈被晚期的脈狀石英硫化物穿切。

由圖2、圖4、圖5可以看出石英硫化物可細(xì)分為石英-黃鐵礦、石英輝鉬礦和石英多金屬硫化物3個(gè)亞階段，其中圖4證實(shí)了黃銅礦的形成晚于黃鐵礦，圖9表明黃鐵礦被輝鉬礦交代，其形成時(shí)期亦早于輝鉬礦。

圖8 鉀化與絹英巖化及石英硫化物的關(guān)系

圖9 輝鉬礦包裹黃鐵礦，并發(fā)生扭曲

綜合上述礦物組合，蝕變疊加及脈體相互穿插關(guān)系，將本區(qū)成礦階段劃分順序?yàn)殁浕佊r化—石英硫化物，石英硫化物階段又分為石英—黃鐵礦、石英—輝鉬礦、石英—多金屬硫化物3個(gè)亞階段。

4 礦床成因

4.1 成礦時(shí)代

自陜西華縣地區(qū)的金堆城，經(jīng)河南南泥湖，至方城縣尚古寺，已發(fā)現(xiàn)一大批以斑巖型為主的鉬礦床，成為我國(guó)重要的鉬成礦帶。礦床主要受燕山期中酸性淺侵位小巖體控制，這些小巖體形態(tài)簡(jiǎn)單，多成橢圓形、長(zhǎng)條狀或不規(guī)則狀，以巖株、巖瘤或巖枝形式產(chǎn)出，出露面積小于1 km2，礦物組合有Mo、Mo-Cu、Mo-Fe、Mo-Cu-Fe[4]。近年來(lái)東秦嶺鉬礦帶開(kāi)展了大量的輝鉬礦Re-Os、鋯石U-Pb、K-Ar 測(cè)年工作，經(jīng)統(tǒng)計(jì)顯示，鉬的成礦年齡為100～157 Ma(表1)，屬燕山期。本區(qū)即位于該成礦帶內(nèi)。

表1 東秦嶺鉬礦成礦時(shí)代一覽表

4.2 成礦地層

本區(qū)的賦礦地層為下元古界秦嶺巖群(Pt1qn)，主要由一套深變質(zhì)片麻巖組成，巖性主要為斜長(zhǎng)角閃片麻巖和花崗質(zhì)片麻巖。其原巖主體上為一套古老的中基性火山巖或侵入巖，經(jīng)歷了強(qiáng)變形和動(dòng)力退變質(zhì)作用而成。區(qū)域上受好漢坡與大河韌性剪切帶的控制，呈NWW向帶狀分布。

4.3 成礦構(gòu)造

不同級(jí)別的構(gòu)造對(duì)成礦有不同的控制作用。東秦嶺鉬礦帶總體沿區(qū)域構(gòu)造線呈近EW向展布，區(qū)域構(gòu)造和深大斷裂控制了巖體及鉬礦床的產(chǎn)出，幾乎所有的鉬礦床均產(chǎn)于NWW走向的次級(jí)斷裂中。

中生代時(shí)期，構(gòu)造的活躍，為本區(qū)巖漿侵入提供了通道，并控制礦體的分布，雙山北花崗巖株即沿朱陽(yáng)關(guān)—大河韌性剪切帶南側(cè)侵位，整體走向受其控制，K7鉬礦脈與周邊花崗斑巖脈、偉晶巖脈、大理巖脈均受F2(區(qū)域上為好漢坡韌性剪切帶)控制，呈近東西走向展布

4.4 成礦巖漿巖

本區(qū)的賦礦巖體為雙山北花崗巖株。 K7鉬礦脈雖呈脈狀，賦存于花崗質(zhì)片麻巖和斜長(zhǎng)角閃片麻巖內(nèi)，但其南北兩側(cè)均發(fā)育近東西走向的花崗斑巖脈、偉晶巖脈，推測(cè)地表以下很可能存在隱伏花崗斑巖體。

4.5 成礦物質(zhì)來(lái)源

前人的研究成果表明，東秦嶺鉬礦主要形成于中生代，其成因與花崗質(zhì)巖漿有密切的關(guān)系[13]。盧欣祥等人認(rèn)為，東秦嶺鉬礦床類型主要為斑巖型，成礦斑巖為深源淺成花崗巖類，巖石化學(xué)特點(diǎn)屬鈣堿性巖系，具有高硅、富堿、貧鎂、低鈣和鉀大于鈉等顯著特征，O、S、Pb、Sr及稀有元素地球化學(xué)特征表明，巖石和鉬來(lái)自深源，鉬是由巖漿帶來(lái)的[14]。

因此，該區(qū)鉬礦應(yīng)來(lái)自于深源巖漿。

4.6 礦床成因

燕山期，隨著構(gòu)造活動(dòng)的發(fā)育，帶有鉬礦元素的深源巖漿沿著構(gòu)造提供的通道，上涌至地殼，形成一系列花崗巖體，隨著巖漿的逐步冷卻，一部分巖漿熱液交代雙山北花崗巖株，發(fā)生鉀化，絹英巖化，熱液的進(jìn)一步降溫，石英硫化物析出，并交代該花崗巖株，以細(xì)脈浸染狀，形成斑巖型礦體，金屬礦物組合主要為黃鐵礦、黃銅礦、輝鉬礦；另一部分巖漿熱液貫入至下元古界秦嶺巖群深變質(zhì)片麻巖中，并冷卻結(jié)晶，析出的石英硫化物呈細(xì)脈狀充填于片麻巖裂隙中，形成熱液脈型礦體，金屬礦物組合主要為黃鐵礦化、輝鉬礦化。

5 結(jié) 論

(1)本區(qū)鉬礦賦礦地層為下元古界秦嶺巖群，賦礦巖體為雙山北花崗巖株。區(qū)內(nèi)地球物理異常和地球化學(xué)異常均與雙山北含鉬花崗巖株有關(guān)。

(2)本區(qū)鉬礦以斑巖型為主，以細(xì)脈浸染狀礦石為特征，金屬礦物組合主要為黃鐵礦、黃銅礦和輝鉬礦，圍巖蝕變主要為鉀化、絹英巖化和綠泥石化以及少量高嶺土化.。

(3)本區(qū)鉬礦成礦過(guò)程可以劃分為鉀化、絹英巖化和石英硫化物3個(gè)階段，其中的石英硫化物階段又可進(jìn)一步細(xì)分為石英-黃鐵礦、石英-輝鉬礦和石英-多金屬硫化物3個(gè)亞階段。

(4)斑巖型鉬礦由巖漿熱液交代充填形成。深源巖漿為成礦提供了成礦物質(zhì)，構(gòu)造既為成礦提供了通道，又控制了礦體的分布范圍。