河南省嵩縣雷門溝礦區(qū)成礦地質(zhì)地球化學(xué)環(huán)境研究

孫芳計(jì)，劉 勇，周雅鋒，宋維壯

（1.河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第三地質(zhì)勘查院，河南 鄭州 450001；2.河南省金屬礦產(chǎn)深孔鉆探工程技術(shù)研究中心，河南 鄭州 450001；3.河南省資源環(huán)境調(diào)查一院，河南 鄭州，450000）

1 區(qū)域地質(zhì)背景

區(qū)域內(nèi)出露地層有：太古宇太華巖群中深變質(zhì)巖系、中元古界熊耳群火山巖系及新生界各種蓋層等；區(qū)域構(gòu)造位于華北地臺(tái)南緣，華山～熊耳山臺(tái)隆東段。地處龍脖—花山復(fù)背斜的東南翼，該褶皺軸部西段被中生代花山、蒿坪兩超單元花嵩巖侵入，東段火山巖區(qū)走向斷層發(fā)育[1]。具典型地臺(tái)雙層結(jié)構(gòu)：結(jié)晶基底與蓋層?；氐貙佑商A巖群片麻巖系組成，蓋層由熊耳群火山巖系組成，并分布于背斜構(gòu)造的周圍。區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)頻繁，結(jié)晶基底變形變質(zhì)強(qiáng)烈，蓋層斷裂構(gòu)造發(fā)育；區(qū)域內(nèi)巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，分布廣泛，集中分布于西部。以晚太古代變質(zhì)侵入巖和中生代中酸性侵入巖為主，呈巖基、巖墻產(chǎn)出；另有中晚元古代中～基性及正長(zhǎng)斑巖脈或小巖株產(chǎn)出[2]。其總體展布方向與區(qū)域構(gòu)造線方向一致，具明顯多期多旋回活動(dòng)特作，具有時(shí)代越新巖石酸度越高的特點(diǎn)。區(qū)域內(nèi)地層、巖漿巖和構(gòu)造等均受南坡嶺—花山背斜控制，呈近東西向展布。巖漿活動(dòng)及構(gòu)造活動(dòng)具多旋回和多期次活動(dòng)的特點(diǎn)，金屬礦產(chǎn)豐富。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

礦區(qū)內(nèi)出露地層主要為太古宇太華巖群片麻巖系，從礦物成分、巖石化學(xué)特征及副礦物特征看，片麻巖系地層多為沉積變質(zhì)而成，片麻理傾向多為100°～140°，傾角15°～35°之間，局部因混合巖化蝕變或受巖體侵入影響，地層片麻理產(chǎn)狀不清或產(chǎn)狀紊亂。

2.2 構(gòu)造

礦區(qū)地處龍脖—花山復(fù)背斜的東南翼，該褶皺軸部西段被中生代花山、蒿坪兩超單元花嵩巖侵入，東段火山巖區(qū)走向斷層發(fā)育[3]。具典型地臺(tái)雙層結(jié)構(gòu)：結(jié)晶基底與蓋層?；氐貙佑商A巖群片麻巖系組成，蓋層由熊耳群火山巖系組成，并分布于背斜構(gòu)造的周圍。區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)頻繁，結(jié)晶基底變形變質(zhì)強(qiáng)烈，蓋層斷裂構(gòu)造發(fā)育。

2.3 巖漿巖

礦區(qū)內(nèi)巖漿巖活動(dòng)頻繁，主要時(shí)代為元古代中晚期及燕山晚期。以花崗巖類侵入為主。主要有萬村、花山、嵩坪三個(gè)超單元和雷門溝獨(dú)立單元，多呈大規(guī)模巖基產(chǎn)出。另有爆發(fā)角礫巖株及花崗斑巖脈分布。雷門溝獨(dú)立單元主要巖性為細(xì)～微粒斑狀二長(zhǎng)花崗巖，巖石為灰白色，似斑狀結(jié)構(gòu)，石基具微細(xì)不等粒花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。斑晶主耍由鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、石英組成，基質(zhì)成分同斑晶，副礦物主要有磁鐵礦、鋯石、磷灰石、金紅石等。巖石金屬礦化強(qiáng)，主要有輝鉬礦、黑鎢礦等，特別是鉬礦化，已構(gòu)成工業(yè)礦體。蝕變有硅化、鉀化、高嶺土化等。

3 礦床地質(zhì)

礦區(qū)位于熊耳山古隆起與嵩縣中新生代斷陷盆地的交界處。燕山晚期的雷門溝細(xì)—微粒斑狀花崗巖體侵入于太古宇太華巖群片麻巖系之中，形成寬廣的面型蝕變，鉬礦體呈近環(huán)狀賦存在花崗巖體及其內(nèi)外接觸帶附近，并且有礦體產(chǎn)狀穩(wěn)定、規(guī)模巨大、形態(tài)簡(jiǎn)單、品位較貧等特點(diǎn)。組成礦體的主要巖石有細(xì)—微粒斑狀花崗巖，爆破角礫巖和蝕變圍巖（各類片麻巖），是典型的斑巖型鉬礦床。礦區(qū)范圍內(nèi)由51個(gè)新老鉆孔系統(tǒng)施工控制，礦區(qū)共圈定大小礦體92個(gè)。其中工業(yè)鉬礦體19個(gè)；低品位鉬礦體66個(gè)；鉬氧化礦體7個(gè)。其中2號(hào)礦體為主要礦體，該礦床為以鉬為主，伴生元素硫可供綜合利用的一特大型鉬礦床。

3.1 礦體特征

平面上，礦體呈近東西向延伸的長(zhǎng)方形的板狀體，主礦體規(guī)模大、形態(tài)簡(jiǎn)單，大致呈長(zhǎng)圓近環(huán)狀產(chǎn)于花崗巖體與太華巖群片麻巖系的內(nèi)外接觸帶附近，以外接觸帶為主，局部可達(dá)外接觸帶600m范圍。礦體形態(tài)如圖1，2。

圖1 2號(hào)礦體第Ⅴ縱線剖面形態(tài)特征

圖2 2號(hào)礦體平面塊段形態(tài)特征

由圖可見，在雷門溝爆發(fā)角礫巖體內(nèi)，2號(hào)主礦體受花崗巖與角礫巖之接觸帶控制呈層狀或似層狀，以28橫線和Ⅴ縱線交界處為礦體中心，最大厚度近600m，礦體整體近乎水平，中間厚四周薄，呈環(huán)帶狀，自接觸帶向花崗巖體內(nèi)延伸100m，向蝕變圍巖中延伸寬100m～400m，側(cè)伏角5° ～15°。

3.2 礦石質(zhì)量特征

根據(jù)選礦試驗(yàn)報(bào)告及光、薄片鑒定結(jié)果，金屬礦物主要為輝鉬礦和黃鐵礦，其次為極少量黃銅礦、白鎢礦、鈦鐵礦、自然金、方鉛礦、閃鋅礦、輝銻鉛礦、單斜輝銻鉛礦、磁鐵礦、赤鐵礦、藍(lán)輝銅礦、褐鐵礦、孔雀石和鉬華等；非金屬礦物有石英、鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、絹云母、黑云母、白云母、角閃石、次閃石、綠泥石、綠簾石、方解石、白云石、螢石、沸石、硬石膏、石膏、高嶺石和多水高嶺石等。

4 成礦地質(zhì)地球化學(xué)環(huán)境探討

礦區(qū)內(nèi)主要成礦物質(zhì)來源與雷門溝細(xì)-微粒斑狀花崗巖體密切相關(guān)，雷門溝細(xì)-微粒斑狀花崗巖體為高硅、富鉀及鋁過飽和系列之巖體[4]。SiO2含量自巖體中心向外呈有規(guī)律降低，Al2O3含量自巖體中心向外呈有規(guī)律增加，可能屬同化圍巖成分造成的結(jié)果。

表1 各種巖石微量元素含量表

4.1 堿質(zhì)含量

巖體中K2O的含量自中心向外，其變化不大，說明鉀質(zhì)的來源與圍巖關(guān)系不大，K2O的含量主要來自巖體自身。巖體中K2O+Na2O+CaO的含量達(dá)8.74%，比一般花崗巖略低，且自巖體中心向外呈有規(guī)律增加，其原因?yàn)镃aO和Na2O的含量呈有規(guī)律增加。

4.2 鉀鈉比值

K2O/Na2O的比值為3.34，比一般花崗巖高一倍以上，這對(duì)鉬的成礦有利。

4.3 巖體的分異指數(shù)和固結(jié)指數(shù)

分異指數(shù)DI=Q+Or+Ab。

式中：Q為石英含量；Or為正長(zhǎng)石含量；Ab為鈉長(zhǎng)石含量。

固結(jié)指數(shù)：

據(jù)研究認(rèn)為，DI＜75，SI＞10著為幔源型花崗巖；DI＞91，SI＜1.5者為殼源型花崗巖。經(jīng)計(jì)算，細(xì)微?！郀罨◢弾r體Q=40.51，Or=34.41，Ab=16.26，DI=91.18，SI=3.89，故該花崗巖之巖漿來源應(yīng)介于殼源與幔源之間產(chǎn)物。

綜上分析：

（1）Mo、W、Cu、Pb等元素，自圍巖向蝕變帶大幅度增高，自巖體中心相至邊緣相呈有規(guī)律地降低，說明這些元素由雷門溝斑狀花崗巖體帶出，并富集在圍巖蝕變帶中。

（2）As元素豐度自蝕變帶向正常圍巖逐步增高，說明該元素向圍巖遷移富集。

（3）Cr、Co、Ni和Mn等元素在礦化蝕變過程中含量變化不大。

5 結(jié)論

綜上分析，構(gòu)造是成礦的先決條件，巖漿巖是成礦的必要條件，熱液蝕變的多次疊加是成礦及礦化富集的重要條件，三者互為因果，相輔相成，缺一不可[5]?；◢弾r冷凝收縮后形成的放射狀和環(huán)形的微裂隙系統(tǒng)，巖體與圍巖之接觸帶構(gòu)造以及爆破角礫巖體內(nèi)所形成的角礫狀構(gòu)造等，為含礦熱液提供了活動(dòng)及沉淀的場(chǎng)所；細(xì)-微粒斑狀花崗巖體是礦液的主要來源，礦化蝕變受花崗巖體嚴(yán)格控制?；◢弾r體具酸度高、富堿和高鉀之特征，有利于鉬礦化；由黃鐵礦硫同位素分析，其結(jié)果δS3%、δS4%分別為2.67和3.55，接近隕石硫同位素之?dāng)?shù)值，說明成礦物質(zhì)來自上地幔及下地殼；礦區(qū)花崗巖的固結(jié)指數(shù)（SI）和分異指數(shù)（DI）值介于幔源型花崗巖與殼源型花崗巖之間，故成礦物質(zhì)來源應(yīng)為上地幔下地殼之產(chǎn)物。

成礦母巖體為淺-超淺成的酸性花崗斑巖體，從巖石化學(xué)特征看，斑狀花崗巖中SiO2平均含量73.97%，Al2O312.87%，KO2/Na2O=3.59，斑狀二長(zhǎng)花崗巖中SiO2平均含量為72.88%，Al2O313.56%，K2O+Na2O=8.47%，K2O/Na2O平均值為3.90。顯然，巖體為富強(qiáng)硅堿(特別富鉀)的硅鋁過飽和的鈣堿性巖體。其侵入于硅鋁質(zhì)圍巖中，巖漿期后熱液活動(dòng)造成了面型蝕變，對(duì)鉬礦的形成是極為有利。主要金屬礦物為輝鉬礦和黃鐵礦呈浸染狀、細(xì)脈狀和細(xì)脈浸染狀分布在花崗巖巖體及蝕變圍巖中，以上巖石本身即為鉬礦石。由此成為礦體規(guī)模巨大、形態(tài)簡(jiǎn)單，屬典型斑巖型鉬礦床的主要原因。