河南欒川縣白土鉛礦床地質(zhì)特征及成因

王小濤，梁新輝，常嘉毅，陳戰(zhàn)浩，劉燕青，毛 寧，肖賀忠

(1.河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第一地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院，河南 洛陽 471023；2. 河南省金銀多金屬成礦系列與深部預(yù)測重點實驗室，河南 洛陽 471023；3. 洛陽坤宇礦業(yè)有限公司，河南 洛陽 471023)

1 區(qū)域地質(zhì)背景

欒川縣白土鉛礦床位于河南省欒川縣白土鎮(zhèn)、熊耳山南麓，北側(cè)為華熊臺隆熊耳山隆斷區(qū)[1]，南側(cè)為秦嶺褶皺帶(圖1)。區(qū)內(nèi)地層總體上呈東西向展布，出露地層簡單而巖類組合復(fù)雜。太華群構(gòu)成結(jié)晶基底，為一套達角閃巖相的中深變質(zhì)巖系，主要巖性為角閃斜長片麻巖、黑云斜長片麻巖和斜長角閃巖。熊耳群不整合于太華群結(jié)晶基底之上，時代屬中元古代早期，巖性主要為安山巖、安山玄武巖、流紋巖、英安斑巖并夾有火山碎屑巖類[2]，中元古代晚期沉積了官道口群淺海相含燧石條帶、條紋、團塊碳酸鹽巖建造，巖性以條帶狀白云巖為主[3]。區(qū)域巖漿活動發(fā)育，出露燕山期的花山、五丈山、合峪等重熔型花崗巖體，另外還有一些小型斑巖體及爆破角礫巖體[4]。強烈的巖漿活動，特別是燕山期中酸性巖漿的侵入，對區(qū)域成礦起到了至關(guān)重要的作用。

圖1 熊耳山區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)簡圖(據(jù)參考文獻[1]修編)Fig.1 Schematic diagram of the geological minerals in the Xiong'er Mountain area (according to reference [1])1—古近系+新近系；2—中元古界官道口群白云巖夾石英砂巖；3—中元古界熊耳群安山巖類；4—太古界太華群片麻巖；5—花崗巖；6—縣城；7—斷層；8—地質(zhì)界線；9—不整合面；10—金礦床(點)；11—鉛鋅銀礦；12—鉬礦

區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，最顯著的是NWW向的馬超營大斷裂，東起潭頭盆地東側(cè)合峪花崗巖體附近，可能與伏牛山北緣斷裂帶相接，向西經(jīng)馬超營與盧潘河—盧氏斷裂帶相連，長50 km，走向270°～300°，傾向北，傾角50°～80°，其下切深度遠大于10 km[5-6]。馬超營斷裂帶在區(qū)域上形成時間早，演化歷史長，控制著熊耳山地區(qū)地殼的發(fā)育、地層展布及礦床的分布，特別是在中生代該斷裂演化為陸內(nèi)擠壓俯沖帶，陸內(nèi)擠壓俯沖所引起的成巖成礦作用更為明顯[6-8]。馬超營斷裂北側(cè)發(fā)育著次一級上宮斷裂、焦園斷裂等北東向次級斷裂，均呈現(xiàn)出多期次活動的特點，斷裂性質(zhì)呈張性、壓性、壓扭性，同樣是該區(qū)重要的導(dǎo)礦、儲礦構(gòu)造。

區(qū)內(nèi)主要的礦床類型包含構(gòu)造蝕變帶型(陡傾斷裂帶型：如上宮金礦、康山金礦、白土鉛礦、鐵爐坪銀礦。緩傾層間拆離破碎帶型：如青崗坪金礦)、隱爆角礫巖型(店房金礦)、斑巖型(雷門溝鉬礦)[9-10]。各主要礦床的位置見圖1。馬超營斷裂從東合峪巖體向西依次分布店房隱爆角礫巖型金礦、前河及紅莊構(gòu)造蝕變帶型金礦，含礦圍巖均為熊耳群火山巖，西段礦種則是以鉛礦為主，圍巖為碳酸鹽巖的白土鉛礦，因此研究白土鉛礦床地質(zhì)特征及其成因具有重要的意義。

2 礦區(qū)地質(zhì)

2.1 地層

礦區(qū)內(nèi)出露地層主要有中元古界熊耳群、官道口群(圖2)。

1)中元古界熊耳群(Pt2xn)：出露地層主要有雞蛋坪組(Pt2j)、馬家河組(Pt2m)，大體上自北而南，由老至新依次分布。雞蛋坪組分布在馬超營斷裂帶北側(cè)，為一套以中基性、中酸性及火山碎屑巖的巖石組合，巖性以紫紅色流紋巖為主，次為灰黑色流紋巖、英安巖、石英斑巖等，另夾少量火山碎屑巖；馬家河組分布于馬超營斷裂帶南側(cè)，主要為灰綠色、灰紫色安山巖、安山玢巖、杏仁狀安山玢巖、杏仁狀輝石安山玢巖等，夾少量流紋巖、英安斑巖、安山玄武玢巖等，下部常見以安山質(zhì)和流紋質(zhì)為主的火山碎屑巖夾凝灰質(zhì)砂巖、含砂質(zhì)泥板巖及偶見的薄層灰?guī)r。

2)中元古界官道口群(Pt2gn)：區(qū)內(nèi)僅出露龍家園組，沿馬超營斷裂帶近東西向展布，為一套含疊層石鎂質(zhì)碳酸鹽巖沉積建造，主要為隱晶質(zhì)細—微粒結(jié)晶白云巖，發(fā)育硅質(zhì)條紋和條帶及硅質(zhì)團塊，厚度變化較大，50～200 m不等。按巖性特征不同可分為白云巖、硅質(zhì)條帶白云巖、含石英結(jié)核白云巖、硅化白云巖、熱液重結(jié)晶白云巖等。

圖2 欒川縣白土鉛礦區(qū)地質(zhì)簡圖Fig.2 Geological map of Baitu lead mine area in Luanchuan County1—中元古界官道口群白云巖；2—中元古界熊耳群雞蛋坪組流紋巖、英安巖；3—中元古界熊耳群馬家河組安山巖；4—正長巖脈；5—輝長輝綠巖；6—斷層傾向、傾角；7—鉛礦脈位置；8—斷層運動方向

2.2 構(gòu)造

區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，主要是近東西向的馬超營大斷裂帶及帶內(nèi)近平行的一系列次級斷裂(圖2)。馬超營斷裂帶呈近東西向橫貫礦區(qū)，分為北、南兩個分支斷裂帶，總體走向為260°～300°，呈舒緩波狀延伸，斷裂面北傾，傾角58°～78°。斷裂帶多期活動明顯，表現(xiàn)為壓—張—壓扭性變化，構(gòu)造破碎帶和片理化帶寬達數(shù)十米至數(shù)百米，破碎帶中蝕變強烈，普遍發(fā)育方鉛礦化、閃鋅礦化、黃鐵礦化、褐鐵礦化、軟錳礦化、硅化、碳酸鹽化等。斷面階步、羽裂、小揉皺軸向及構(gòu)造透鏡體長軸與主斷面銳夾角反映出構(gòu)造經(jīng)歷了壓—壓扭—張—壓扭的應(yīng)力轉(zhuǎn)變過程。

2.3 巖漿巖

區(qū)內(nèi)巖漿巖出露較少，除大面積出露中元古代熊耳群噴發(fā)巖外，僅見有少量輝長、輝綠巖、正長巖等脈巖，規(guī)模一般較小。

輝長、輝綠巖呈不規(guī)則脈狀穿插于安山巖和白云巖中，出露較少，多為鉆孔揭露，根據(jù)區(qū)調(diào)資料，該區(qū)輝長、輝綠巖屬華力西期。其走向近東西，個別呈北西向、北北東向、北東向。規(guī)模大小不等，常有分支現(xiàn)象。

正長巖脈呈脈狀產(chǎn)于白云巖和流紋巖接合處，或穿插于流紋巖中，多為鉆孔揭露，根據(jù)區(qū)調(diào)資料，該區(qū)正長巖屬印支期。其走向近東西，一般脈寬1～2 m。巖石顏色為肉紅色，微細粒結(jié)構(gòu)，礦物成分主要為鉀長石，次為后期熱液形成的碳酸鹽和石英，副礦物有磷灰石和鈦鐵礦。

3 礦體特征

區(qū)內(nèi)礦體形態(tài)多為脈狀、薄脈狀、透鏡狀、豆莢狀，局部地段為平行復(fù)脈狀產(chǎn)出，具膨大狹縮、分支復(fù)合、尖滅再現(xiàn)等特征。礦體一般聚集在白云巖內(nèi)的次級斷裂中，產(chǎn)狀與次級斷裂產(chǎn)狀一致。從地表礦化揭露情況來看，鉛礦體在斷裂帶內(nèi)分布較均勻，從頂板至底板均有礦體分布(圖2)；但是從鉆孔揭露情況來看，僅靠近頂板的Pb1鉛礦體向深部有較穩(wěn)定的延伸，而靠近底板附近極少見礦體分布。另外在鉛礦體附近有異體共生的金礦體、銀礦體分布，多為單工程控制的透鏡狀礦體。

Pb1鉛礦體是礦區(qū)走向傾向延伸最長、規(guī)模最大的礦體，分布于斷裂帶頂板、白云巖同流紋巖的接觸部位附近，礦體形態(tài)呈脈狀、似層狀，局部有厚大的透鏡體。礦體走向長度850 m，傾斜延伸最大660 m。礦體平均傾向347°，平均傾角65°。礦體厚0.41～7.32 m，平均2.08 m，厚度變化系數(shù)92.3%，屬較穩(wěn)定型，工程樣線鉛品位(0.31～5.00)×10-2，平均1.86×10-2，品位變化系數(shù)88.5%，屬較均勻型。據(jù)物相分析結(jié)果，礦體淺部以氧化礦為主，氧化深度120～312 m，深部以原生硫化礦為主。

圖3 礦體剖面特征示意圖Fig.3 Schematic diagram of the ore body profile1—白云巖；2—流紋巖；3—安山巖；4—斷層位置；5—鉛礦體；6—金礦體；7—銀礦體；8—采空區(qū)位置；9—鉆孔；10—礦體編號

4 礦石質(zhì)量

4.1 礦石結(jié)構(gòu)及構(gòu)造

礦石結(jié)構(gòu)主要為半自形—它形晶粒狀結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)，其次為碎裂結(jié)構(gòu)、膠狀結(jié)構(gòu)。

1)半自形—它形晶粒狀結(jié)構(gòu)：表現(xiàn)為方鉛礦、黃鐵礦及少量的閃鋅礦、黃銅礦呈半自形—它形晶粒狀分布于巖石裂隙中或構(gòu)造角礫中。

論文作者總結(jié)說，似乎某些精神疾病“重新編程”了突觸體。事實上，更強烈或新的突觸體圖可能是精神分裂癥患者產(chǎn)生錯覺和幻覺的原因。

2)交代結(jié)構(gòu)：較早形成的閃鋅礦被晚形成黃鐵礦、黃銅礦、方鉛礦等交代溶蝕而形成港灣骸晶。

3)碎裂結(jié)構(gòu)：礦石中的黃鐵礦等金屬礦物及方解石、石英等脈石礦物受應(yīng)力作用發(fā)生碎裂，后期重新被方鉛礦、黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦、褐鐵礦、鏡鐵礦等金屬礦物充填，或者被石英細脈、鐵白云石沿裂隙充填。

4)膠狀結(jié)構(gòu)：褐鐵礦呈膠狀、脈狀或團塊狀聚集，不均勻分布，無定形。

礦石構(gòu)造以角礫狀構(gòu)造、網(wǎng)脈狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造為主，其次有浸染狀構(gòu)造、蜂窩狀構(gòu)造等。

1)角礫狀構(gòu)造：早期金屬礦物或脈石礦物因受構(gòu)造作用而破碎形成角礫，其裂隙又被后期礦物充填或交代的構(gòu)造，分為角礫狀構(gòu)造和泥礫狀構(gòu)造兩種表現(xiàn)形式。

2)網(wǎng)脈狀構(gòu)造：金屬礦物沿早期構(gòu)造活動產(chǎn)生的無規(guī)則無定向分布的裂隙充填形成網(wǎng)脈狀構(gòu)造，此構(gòu)造在本區(qū)礦石中較為普遍。

3)條帶狀構(gòu)造：金屬礦物呈條帶狀，與脈石礦物近平行相間排列。

4)浸染狀構(gòu)造：方鉛礦、黃鐵礦等硫化礦物等呈不均勻浸染狀及零星浸染狀分布。

5)蜂窩狀構(gòu)造：主要見于近地表的氧化礦石，表生條件下，原生硫化物被溶解，石英等脈石礦物形成骨架，殘余的褐鐵礦等氧化物附著于骨架上，形成該構(gòu)造。

4.2 礦石物質(zhì)成分

1)礦石礦物成分

金屬礦物以金屬硫化物為主，含量3%～28%。以黃鐵礦、方鉛礦、褐鐵礦(氧化礦)為主，次為閃鋅礦、黃銅礦等，含極少量自然金、銀金礦、磁鐵礦、銅藍、輝銅礦、鏡鐵礦等。脈石礦物以鐵白云石、石英、方解石為主，次為綠泥石、絹云母、高嶺石、重晶石、綠簾石等。副礦物有金紅石、鋯石、磷灰石、榍石等(表1)。

根據(jù)野外觀察、礦物集合體的相互穿插關(guān)系、礦物的共生組合、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、生成順序等特征，本區(qū)鉛礦床礦化期次可分為熱液期和表生期。由于構(gòu)造作用或含礦流體的多次脈動形成不同礦化階段，熱液期主要劃分為三個礦化階段，局部石英—多金屬硫化物階段表現(xiàn)較弱。熱液期包括以下三個礦化階段：

(1)石英—黃鐵礦階段(Ⅰ)

早期為含礦流體沿構(gòu)造帶貫穿形成石英脈或脈石英團塊，形成少量方鉛礦化和星點狀黃鐵礦化及磁黃鐵礦化，方鉛礦、黃鐵礦自形晶程度較高，顆粒較大，早期石英脈多呈透鏡狀，圍巖中伴有早期硅化、鉀長石化、絹云母化、鐵白云石化等蝕變，但方鉛礦化不發(fā)育。

表1 礦石礦物成分一覽表

(2)石英—多金屬硫化物階段(Ⅱ)

此階段為主要礦化階段，礦區(qū)僅局部表現(xiàn)較弱。礦物組合為石英、黃鐵礦、磁黃鐵礦、閃鋅礦、黃銅礦、方鉛礦、自然銀、銀金礦等，以黃鐵礦、方鉛礦為主，組成細脈狀—網(wǎng)脈狀石英脈或呈不規(guī)則硅化脈狀分布，形成浸染狀、條帶狀的鉛鋅礦化，同時伴生銀或銀金礦，同時熱液交代圍巖石時，產(chǎn)生強烈硅化、鐵白云石化、絹云母化。

(3)石英—鐵錳碳酸鹽階段(Ⅲ)

該階段形成的石英—鐵白云石、方解石礦物多以細脈、網(wǎng)脈或不規(guī)則團塊充填于上述兩個階段的構(gòu)造裂隙中，生成結(jié)晶粗大的白云石，伴有錳礦化，分布不普遍，經(jīng)硅化對它進行交代，形成石英—鐵錳碳酸鹽蝕變巖，與鉛、銀的成礦關(guān)系極弱。

2)礦石化學(xué)成分

根據(jù)礦石化學(xué)全分析及礦石組合分析可知，構(gòu)成礦石的硅酸鹽成分主要為SiO2、A12O3、FeO、Fe2O3、TiO2、CaO、MgO、MnO、K2O、Na2O、P2O5等，占礦石化學(xué)成分總量的83%～98%。鉛礦石成礦元素以鉛為主，伴生元素以金(0.09×10-6～0.72×10-6)、銀(1.95×10-6～112.12×10-6)、銅(0.008%～1.36%)為主。金礦石成礦元素以金為主，伴生元素以銀(2.29×10-6～155.78×10-6)為主；其次為硫(0.16%～5.55%)、鋅(0.014%～0.056%)、鈦(0.02%～1.54%)。有害元素主要為鎘(0.009%～0.018%)，含量均甚微。

5 礦床成因探討

白土鉛礦床位于馬超營大斷裂西段，區(qū)域上屬于古裂谷環(huán)境，具有復(fù)雜的構(gòu)造演化史：嵩陽變形旋回形成了區(qū)域上的結(jié)晶基底；熊耳—欒川變形旋回裂谷形成和發(fā)展，地殼上隆破裂形成該區(qū)熊耳群雙峰式偏堿性火山巖系，裂陷擴張使兩裂陷之間的疊接地域一直處于沉降階段，形成近東西向狹長的淺海相碳酸鹽巖；加里東變形旋回擠壓收縮褶皺造山；海西—印支變形旋回形成滑脫拆離斷層；燕山變形旋回自北向南的逆沖推覆構(gòu)造，后期東西向斷層的逆沖剪切活動，高角度逆斷層在某種程度上使馬超營大斷裂近地表角度變陡[11]。

礦床分布于馬超營斷裂帶內(nèi)，頂?shù)装鍑鷰r為龍家園組白云巖。龍家園組為一層含藻類碳酸鹽巖，由于生物作用，使該組白云巖鉛鋅銀元素豐度值都較高[12]，根據(jù)化探數(shù)據(jù)分析，區(qū)內(nèi)白云巖中鉛的平均含量高出克拉克值3倍以上，一定意義上是該區(qū)鉛礦的礦源層。但根據(jù)工程揭露，未見同白云巖地層產(chǎn)狀近似的礦體，因此認為區(qū)內(nèi)白云巖本身并不成礦，而是由于后期馬超營斷裂帶的活動，形成了白云巖內(nèi)不規(guī)則的次級斷裂，燕山期區(qū)域擠壓環(huán)境下，熱液沿基底斷裂及裂隙通道上侵，白云巖中的鉛活化、遷移形成含礦熱液，在有利位置富集成礦。在鉛礦體附近賦存大量異體共生金、銀礦體，鉛礦伴生金、銀而金、銀礦不含鉛，說明該區(qū)至少經(jīng)歷兩期的熱液成礦活動，一期形成鉛礦，另一期形成金、銀礦。

礦床控礦要素一個是龍家園組白云巖地層，另一個是馬超營斷裂及其次一級斷裂，而且龍家園組白云巖地層是該區(qū)主導(dǎo)性的控礦要素。大量的鉆孔驗證，在熊耳群火山巖中也發(fā)育著一系列馬超營斷裂的次級斷裂、裂隙、片理化帶，部分斷裂也顯示熱液蝕變的特征，但未在其中見到礦體或礦化體。而對于馬超營斷裂這一控礦要素，需要注意的是其頂板附近、白云巖同流紋巖的接觸部位，形成一組張性角礫巖帶，是含礦熱液富集成礦的有利部位，在此部位也形成了礦區(qū)規(guī)模最大的Pb1礦體。

6 結(jié)論

白土鉛礦床產(chǎn)于龍家園組白云巖內(nèi)的斷裂、裂隙中，古裂谷環(huán)境經(jīng)復(fù)雜的構(gòu)造演化形成馬超營斷裂帶及該區(qū)近東西向的淺海相白云巖，燕山期區(qū)域擠壓環(huán)境下，熱液沿基底斷裂及裂隙通道上侵，白云巖中的鉛活化、遷移形成含礦熱液，在有利位置富集成礦，總體上屬于受碳酸鹽巖制約的陸相火山巖型鉛礦床。