河南土木崖銀多金屬礦床地質(zhì)特征及成因探討

李俊鋒，王正威，李晨暉，陳潔

摘要：土木崖銀多金屬礦床賦礦地層主要為二郎坪群小寨組，其礦體產(chǎn)出嚴格受壓扭性斷裂控制，蝕變分帶明顯，礦區(qū)成礦可分為3個階段。礦石硫同位素分餾基本達到平衡，為二郎坪群地層變質(zhì)脫水硫和殼源酸性巖漿硫的混合來源。鉛源物質(zhì)成熟度較高，具有上地殼鉛源的特點，成礦物質(zhì)和成礦流體主要源于小寨組。該礦床形成于中生代中溫環(huán)境下，遭受了后期碰撞造山作用改造，變質(zhì)作用對成礦具有重要積極意義。土木崖銀多金屬礦床應(yīng)屬于斷裂控制的造山型中溫?zé)嵋恒y多金屬礦床。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)特征;硫同位素;鉛同位素;氫-氧同位素;礦床成因;土木崖銀多金屬礦床

中圖分類號：TD11 P618.52文獻標(biāo)志碼：A開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

文章編號：1001-1277（2022）03-0015-06doi：10.11792/hj20220304

土木崖銀多金屬礦床地處豫西南伏牛山地區(qū)，南距內(nèi)鄉(xiāng)縣城約40 km。河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第三地質(zhì)大隊依托國土資源調(diào)查評價項目子項目“河南省內(nèi)鄉(xiāng)—南召地區(qū)銀鉛鋅礦評價”，通過勘查發(fā)現(xiàn)了數(shù)條含礦構(gòu)造破碎帶，圈出了4條銀多金屬礦體，擴大了秦嶺造山帶的銀資源儲量。本文旨在通過對土木崖銀多金屬礦床地質(zhì)特征和礦床成因的分析，為下一步在該區(qū)的找礦工作提供理論參考，以期獲得更大的找礦突破。

1 區(qū)域地質(zhì)特征

土木崖銀多金屬礦床位于秦嶺造山帶北秦嶺構(gòu)造亞帶二郎坪地體東側(cè)，祁子堂—夏館—板廠—雙槐樹—官坡金銀多金屬成礦帶上。區(qū)域出露地層主要為下古生界二郎坪群[1]，可細分為大廟組（Pz1d）、火神廟組（Pz1h）、小寨組（Pz1x），為一套淺—中變質(zhì)中基性火山巖夾碎屑巖及碳酸鹽巖系，二郎坪群經(jīng)多期次區(qū)域地質(zhì)運動的復(fù)合改造，外加區(qū)域變質(zhì)作用和多期巖漿侵入活動的影響，不僅創(chuàng)造了成礦空間，也為金屬元素的遷移和富集提供了動力和來源，是Ag、Au、Zn、Pb等金屬礦產(chǎn)的主要賦礦地層[2];其次為秦嶺群，可細分為雁嶺溝組（Pz1y）、石槽溝組（Pz1s）;局部發(fā)育第四系（Q）（見圖1）。區(qū)域巖漿巖發(fā)育，主要為加里東期、海西期及燕山期侵入巖。區(qū)域內(nèi)北西向斷裂發(fā)育。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地 層

礦區(qū)出露地層主要為小寨組（Pz1x），次為火神廟組（Pz1h）（見圖2），二者呈斷裂接觸關(guān)系。其中，火神廟組出露于礦區(qū)東北部，原巖為海相火山巖系，后經(jīng)歷了區(qū)域變質(zhì)作用弱改造，巖性主要為（變）細碧巖、（變）細碧凝灰?guī)r等。小寨組大面積分布于礦區(qū)東部和南部，原巖屬于次深海相濁流沉積巖[3]，具有復(fù)理石建造特征，受后期區(qū)域變質(zhì)作用的影響，巖性主要為（含碳質(zhì)）絹云石英片巖、二云石英片巖等，是該礦區(qū)的主要賦礦地層。

2.2 構(gòu) 造

礦區(qū)整體上表現(xiàn)為產(chǎn)狀40°～60°∠30°～65°的單斜構(gòu)造。受區(qū)域性深大斷裂朱夏斷裂影響，礦區(qū)次級斷裂較發(fā)育，形跡較為復(fù)雜，大致可分為北西向、北西西向和北東向3組斷裂。其中，北西向斷裂為礦區(qū)主要容礦構(gòu)造，傾向北—北東，傾角20°～50°，規(guī)模大小不等，長度一般幾百米至近千米。斷裂以壓扭性為主，具韌性剪切特征，常形成糜棱巖、碎裂巖，波狀起伏特征明顯。斷裂兩側(cè)巖石破碎，形成斷裂破碎帶。

2.3 巖漿巖

礦區(qū)巖漿活動劇烈，以酸性侵入巖為主，主要為呈巖株狀分布于礦區(qū)中東部的海西期蘆家坪花崗巖體和茶庵黑云母花崗巖體，以及一些印支期—燕山期[4]花崗巖脈、石英脈、花崗斑巖脈等?；◢弾r脈、石英脈一般順層或沿斷裂貫入，呈零星分布，常見巖脈形成的構(gòu)造蝕變帶切穿巖體，指示礦化形成于其后。

3 礦床地質(zhì)

3.1 礦體特征

通過找礦勘查，圈出了4條銀多金屬礦體：T1-1、T2-2、T3-1、T6-1。其中，T6-1礦體規(guī)模最大，品位最高，工業(yè)價值最高（見表1）。礦體嚴格受斷裂控制，沿走向膨縮明顯，沿傾向呈舒緩波狀，總體上部緩、深部傾角變陡，其形態(tài)產(chǎn)狀與斷裂破碎帶密切相關(guān)。礦體主要沿斷裂破碎帶中心附近的石英脈產(chǎn)出，具較強硅化、黃鐵礦化、方鉛礦化、閃鋅礦化等，形成緊密的共（伴）生體，與圍巖界線較為清晰。礦體形態(tài)表現(xiàn)為單脈，主要呈似層狀、透鏡狀、扁豆?fàn)畹取５V體隨石英脈的貫入礦化增強，具有上貧下富、上薄下厚的特點。

T6-1礦體位于礦區(qū)中部的T6斷裂破碎帶中，圍巖主要為小寨組絹云（二云）石英片巖，呈層狀—似層狀、豆莢狀，整體形態(tài)呈中東部向南凸起的弓狀。礦體嚴格受T6斷裂破碎帶控制，該斷裂破碎帶寬2.0～3.0 m，其內(nèi)石英脈寬一般0.6～1.0 m。礦體厚度整體穩(wěn)定，一般0.60～1.13 m，平均厚0.80 m，厚度變化系數(shù)41 %。礦體中間厚兩端薄，沿走向整體呈波浪狀，局部呈串珠狀;沿傾向有變寬變厚趨勢，局部存在分支復(fù)合現(xiàn)象。Ag、Au品位較均勻，平均品位分別為192.75×10-6、4.82×10-6，品位變化系數(shù)分別為119 %、104 %;Pb、Zn平均品位分別為2.13 %、0.49 %。

3.2 礦石質(zhì)量

3.2.1 礦物成分

礦石中已查明的金屬礦物主要有自然銀、輝銀礦、自然金、銀金礦、方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦、黃鐵礦等;脈石礦物主要為石英、斜長石、絹云母及少量方解石、綠泥石等。常見礦物共生組合：黃鐵礦-自然金-黃銅礦-石英、黃鐵礦-銀金礦-輝銀礦、方鉛礦-閃鋅礦-石英-絹云母。

輝銀礦和銀金礦常呈不規(guī)則樹枝狀、發(fā)絲狀、細脈狀等，沿脈石礦物裂隙呈分散浸染狀、細脈浸染狀嵌布。閃鋅礦呈他形粒狀，常見被方鉛礦和黃銅礦交代，晶體中見乳滴狀黃銅礦固溶體分解物。自然金粒度0.04～0.12 mm，常以裂隙金、晶隙金等分布于石英和黃鐵礦的裂隙和晶隙中。黃鐵礦粒度0.05～2.00 mm，與自然金、銀金礦、輝銀礦關(guān)系密切。

3.2.2 化學(xué)成分

礦石主要化學(xué)成分為SiO2（48.36 %～76.83 %），其次為Al2O3、Fe2O3、FeO、K2O、MgO、Na2O、TiO2、P2O5、MnO等。礦石中主要有用組分為Ag，共生Au、Pb，伴生Zn等有益組分，有害元素主要為As（0.04 %～0.69 %）。經(jīng)數(shù)據(jù)分析，結(jié)合野外調(diào)查，Ag與Au、Pb與Ag、Pb與Zn相關(guān)性較好。礦體上部富鉛貧鋅，隨著深度增加，Ag、Pb呈降低趨勢，Zn、Au則呈上升趨勢，且Zn的富集要更加明顯一些。

3.2.3 結(jié)構(gòu)構(gòu)造

常見方鉛礦、閃鋅礦等礦物的自形—他形粒狀結(jié)構(gòu)，黃鐵礦等金屬礦物由于被擠壓形成的碎裂結(jié)構(gòu)，石英脈及黃鐵礦脈沿礦物裂隙充填形成的填隙結(jié)構(gòu)，早期形成的黃鐵礦被方鉛礦交代而形成的交代殘余結(jié)構(gòu)，自然金以包裹體形式包裹于石英及黃鐵礦顆粒中的包裹結(jié)構(gòu)。礦石構(gòu)造主要有塊狀構(gòu)造、細脈浸染狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造、星點狀構(gòu)造和網(wǎng)脈狀構(gòu)造。

3.2.4 礦石類型

礦石按自然類型分有石英脈型和蝕變巖型2類。石英脈型為礦區(qū)主要礦石類型，分布在礦體的中心部位，根據(jù)巖石類型、蝕變特征及結(jié)構(gòu)構(gòu)造可進一步細分為：細脈浸染狀礦石、致密團塊狀礦石和角礫狀礦石。蝕變巖型礦石分布于石英脈型礦石的兩側(cè)，或者分布于構(gòu)造蝕變帶內(nèi)未被石英脈充填地段，原巖多為絹云母石英片巖，伴隨發(fā)生黃鐵礦化、絹云母化、硅化等熱液蝕變。

3.3 圍巖蝕變

圍巖蝕變主要沿石英脈兩側(cè)發(fā)育，寬度一般為2～5 m，局部可達6～10 m。蝕變類型以硅化、黃鐵礦化、絹云母化和碳酸鹽化為主，次為綠泥石化、綠簾石化、鉀長石化等。蝕變分帶明顯，由內(nèi)向外可分為黃鐵絹英巖帶、絹云母（絹英）巖化帶。在野外工作中發(fā)現(xiàn)，與成礦關(guān)系密切的蝕變組合主要為硅化-黃鐵礦化-絹云母化，其蝕變強度與礦石品位基本成正比，黃鐵絹英巖化越強，銀多金屬含量就越高。此外，通過統(tǒng)計還發(fā)現(xiàn)蝕變的強弱及寬度與石英脈的規(guī)模、礦化強度成正比。

3.4 成礦期次

結(jié)合前人研究和野外勘查，礦區(qū)成礦可分為3個階段：①石英-黃鐵礦階段（成礦前期），流體中的成礦物質(zhì)初步富集，形成含少量礦物質(zhì)的中粗粒石英脈，因應(yīng)力作用出現(xiàn)壓扁變形乃至碎裂的現(xiàn)象，石英被細?；卟钕?，被絹云母交代形成核幔結(jié)構(gòu)。②石英-多金屬硫化物階段（成礦中期），細—微細粒成礦物質(zhì)沿石英脈的節(jié)理裂隙或黃鐵礦的邊部貫入，呈網(wǎng)脈狀富集，重疊交代現(xiàn)象明顯，是成礦的主要階段。常見自形—半自形方鉛礦等礦物沿成礦前期黃鐵礦裂隙充填，黃鐵礦包裹細粒方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦等現(xiàn)象，Ag、Au等元素富集和相關(guān)礦物形成也主要發(fā)生在此階段。研究還發(fā)現(xiàn)，成礦中期形成的多金屬硫化物網(wǎng)脈沒有應(yīng)力變形特征，表明其后期沒有遭受擠壓或壓剪作用。③石英-碳酸鹽階段（成礦晚期），方解石等碳酸鹽脈具梳狀構(gòu)造沿裂隙切穿石英脈及蝕變巖，本階段基本沒有成礦物質(zhì)加入，對成礦的意義不大。

4 礦床成因

4.1 成礦元素含量特征

土木崖銀多金屬礦區(qū)巖石（地層）成礦元素分析結(jié)果見表2。由表2可知：小寨組地層中Au、Ag、Zn、Pb、As、Bi等元素含量明顯高于下伏火神廟組，Ag元素為4.7倍，濃集系數(shù)達5.6，Cu元素略顯富集，且均高于克拉克值[5]，表明小寨組地層中的成礦元素具有高度富集性。小寨組地層不僅成礦元素含量高，變化系數(shù)（Ag 1.3、Au 1.6）也較大，并且Ba、F等揮發(fā)性組分含量也較高，表明成礦組分的富集在很大程度上受到熱水沉積派生的化學(xué)分異作用影響。小寨組為銀多金屬成礦提供了必要的物質(zhì)基礎(chǔ)，同時酸性侵入巖有益元素含量也較高，對成礦具有不容忽視的積極意義。

4.2 硫同位素特征

礦區(qū)內(nèi)硫多以金屬硫化物的形式存在，銀的硫化物很少。礦區(qū)金屬硫化物樣品δ34S的變化區(qū)間為4.16 ‰～7.00 ‰（見表3），極差為2.84 ‰，平均值為5.46 ‰。黃鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦的δ34S平均值分別為6.95 ‰、6.10 ‰、4.22 ‰，與平衡分餾體系硫化物δ34S的遞增順序完全吻合，即共生硫化物δ34S按黃鐵礦→閃鋅礦→黃銅礦→方鉛礦的順序遞減[6-13]，表明土木崖銀多金屬礦區(qū)的金屬硫化物沉淀于同一物理化學(xué)體系，并且不同礦物相之間的硫同位素分餾基本達到平衡。

研究表明，硫化物的δ34S不會高于流體系統(tǒng)總硫的初始δ34S[7-8]。硫源不同，δ34S也不同：①幔源巖漿（基性—超基性巖漿δ34S值為-1 ‰～1 ‰）和殼源巖漿（花崗巖δ34S值為-4 ‰～9 ‰）差異較大;②海水硫酸鹽硫（δ34S值為20.0 ‰±0.8 ‰）比較穩(wěn)定;③有機硫因硫未達平衡而變化范圍較大，δ34S為很低的負值（δ34S值為-35 ‰～-25 ‰）;④混合硫（δ34S值為5 ‰～21 ‰）雖變化范圍大，但分餾基本達到了平衡。土木崖銀多金屬礦區(qū)δ34S值為4.16 ‰～7.00 ‰，應(yīng)為混合硫。結(jié)合成礦地質(zhì)背景，礦體產(chǎn)于變質(zhì)海相火山-沉積地層中，細菌還原提供硫的可能性不大，而熱化學(xué)還原具有更大的可能性[9]。礦區(qū)大規(guī)模的巖漿侵入活動，以中、下殼源酸性巖漿為主[10-11]，為礦床形成提供了熱動力和熱流體。綜上分析認為，土木崖銀多金屬礦區(qū)礦石硫可能是二郎坪群地層變質(zhì)脫水硫和殼源酸性巖漿硫的混合來源。

4.3 鉛同位素特征

土木崖銀多金屬礦床鉛同位素特征見表4。由表4可知：礦石中鉛同位素數(shù)據(jù)分布比較集中，變化較小。206Pb/204Pb、207Pb/204Pb、208Pb/204Pb分別為18.370～18.473、15.635～15.710、38.620～39.095，平均值分別為18.406，15.673，38.803。采用Holmes-Houtermans（H-H模式）單階段演化法[12]得出，鉛主要為正值，206Pb/204Pb和207Pb/204Pb的平均值略高于正常鉛（39.00），而208Pb/204Pb的平均值略小于正常鉛，顯示微弱虧損，說明礦石形成過程中混合有上地殼物質(zhì)，即在成礦過程中有陸源碎屑物質(zhì)加入[13]?？梢娫摰V床的鉛源物質(zhì)成熟度較高，鈾鉛富集明顯，釷鉛微弱虧損，具有沉積物或上地殼的特點。

土木崖銀多金屬礦床鉛同位素構(gòu)造模式見圖3。由圖3-a）可知：樣品鉛主要集中在造山帶和上地殼演化線之間，且更靠近上地殼線，與二郎坪群鉛同位素范圍基本一致，顯示該礦床鉛來自較高成熟度的物源區(qū)，基本相當(dāng)于上地殼物質(zhì)。由圖3-b）可知：樣品鉛集中在造山帶附近并靠近造山帶演化線，說明是虧損鈾的下地殼與富集鈾的上地殼混合或相互作用的結(jié)果[7，14]。礦石鉛與地層中基性火山變質(zhì)巖類巖石的鉛同位素組成較一致，反映成礦金屬物質(zhì)最可能來源于賦礦地層，尤其是變質(zhì)基性火山巖地層，認為鉛最可能來源于二郎坪群的小寨組地層。

4.4 氫-氧同位素特征

分析流體包裹體中氫-氧同位素的特征對了解成礦作用過程及成礦物質(zhì)來源具有重要意義。土木崖銀多金屬礦床石英包裹體中氫-氧同位素特征見表5。由表5可知：發(fā)現(xiàn)礦體中δ18OV-SMOW、δDV-SMOW的變化區(qū)間分別為11.3 ‰～14.6 ‰、-85 ‰～-72 ‰。根據(jù)魏菊莢等[12]研究成果，區(qū)域變質(zhì)巖中片巖的δ18OV-SMOW和δDV-SMOW分別為12 ‰～18 ‰和-110 ‰～-30 ‰。土木崖銀多金屬礦床的δ18OV-SMOW和δDV-SMOW均落在了變質(zhì)巖的區(qū)間內(nèi)，說明成礦流體主要來自δ18OV-SMOW較高的圍巖地層或者與圍巖進行了同位素交換。通過分析可知，氫-氧同位素主要分布在變質(zhì)水區(qū)域并有向巖漿水靠近的趨勢。小寨組為中級區(qū)域變質(zhì)巖系，結(jié)合氫-氧同位素特征和礦區(qū)地質(zhì)特征來看，成礦流體主要來自小寨組的變質(zhì)水，同時混入了部分巖漿水。

4.5 成礦環(huán)境及成礦時代

根據(jù)同位素平衡分餾方程得到礦石中金屬硫化物的地質(zhì)溫度為284 ℃～356 ℃;石英包裹體均一法測得最高、最低、平均完全均一溫度分別為305 ℃、270 ℃、296 ℃;可見成礦形成于中溫環(huán)境。

根據(jù)礦床的鉛同位素測試結(jié)果，采用H-H模式進行線性內(nèi)插法得到鉛模式年齡集中在246.2～351.8 Ma，說明成礦時鉛同位素達到了均一。方鉛礦、黃鐵礦等硫化物結(jié)晶后其鉛同位素的比值比較穩(wěn)定，基本不發(fā)生變化[15]。成礦流體系統(tǒng)早于礦床形成，決定了鉛模式年齡一般大于實際成礦年齡，土木崖銀多金屬礦床的形成年齡應(yīng)該在之后的中生代，這與秦嶺地區(qū)中生代金銀等多金屬礦床的形成具有時空上的一致性。

4.6 成礦機理淺析

早古生代，華北地臺南緣斷陷地槽擴張，海底火山噴流-沉積形成裂谷式火山巖建造，隨后接受了小寨組具有復(fù)理石特征的濁流沉積?；鹕絿娏鞒练e及濁流沉積過程中的成礦物質(zhì)，在有利的物理化學(xué)條件下形成黃鐵礦、方鉛礦等較分散的金屬礦物，為礦床初始礦源層[16]。固結(jié)成巖時，巖層中的孔隙水因系統(tǒng)封閉流通受限形成同生鹵水，淋濾、汲取礦源層中的成礦元素形成相對封閉的“礦池”[17]。古生代晚期至中生代，燕山期陸內(nèi)造山運動強烈，受中朝板塊和揚子板塊碰撞影響，小寨組沿朱夏斷裂向北A型俯沖至二郎坪地體下，礦區(qū)內(nèi)次級斷裂開始發(fā)育，基本呈定向排列。小寨組受造山運動影響[18]，溫度壓力發(fā)生了很大變化，變質(zhì)脫水形成相當(dāng)規(guī)模的變質(zhì)熱液，同時燕山期花崗質(zhì)巖漿侵入活動不容忽視，不僅為成礦提供了熱源、部分成礦流體和成礦元素，而且產(chǎn)生了接觸帶構(gòu)造體系，促進了熱液的對流循環(huán)活動?！暗V池”中的成礦物質(zhì)再次被活化，熱鹵水沿斷裂向上運移，充填并交代圍巖。

隨著溫度降低，H2S的溶解度逐漸增大，因H2S的解離程度與溶解度成正比，故在中溫階段大量的硫化物開始形成，被萃取的成礦物質(zhì)遷移至有利的構(gòu)造部位富集成礦。在深部環(huán)境還原條件下S2-占優(yōu)勢，熱液中的Zn含量高于Pb（Zn、Pb克拉克值分別為71.00×10-6、20.00×10-6），形成的閃鋅礦多于方鉛礦，但在上部較富—富氧環(huán)境下SO2-4濃度遠高于S2-，由于Zn2+與SO2-4結(jié)合形成易溶的ZnSO4，而Pb2+在富SO2-4的熱液中溶解度很小不易被帶走，Pb2+的強烈親硫性熱液中與剩余的S2-結(jié)合形成方鉛礦而沉淀，故隨深度增加呈富鋅貧鉛的趨勢。通過成礦機理的淺析，礦床應(yīng)歸為造山型礦床的范疇。

5 結(jié) 論

1）土木崖銀多金屬礦區(qū)礦體的產(chǎn)出嚴格受壓扭性斷裂控制，蝕變分帶明顯，礦區(qū)成礦可分為3個階段：石英-黃鐵礦階段（成礦前期）、石英-多金屬硫化物階段（成礦中期）、石英-碳酸鹽階段（成礦晚期）。

2）礦體中硫同位素分餾基本達到平衡，礦石硫為二郎坪群的變質(zhì)脫水硫和殼源酸性巖漿硫的混合來源。該礦床的鉛源物質(zhì)成熟度較高，具有沉積物或上地殼的特點，成礦物質(zhì)主要源于小寨組。成礦流體主要來自小寨組的變質(zhì)水，同時混入了部分巖漿水。

3）賦礦地層受到了碰撞造山作用的強烈改造，變質(zhì)作用對成礦具有重要積極意義。通過對礦床地質(zhì)特征、微量元素及同位素等分析研究，認為該礦床屬于斷裂控制的造山型中溫?zé)嵋恒y多金屬礦床。

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Geological characteristics and genesis of Tumuya Silver Polymentallic Deposit，Henan Province

Li Junfeng1，2，Wang Zhengwei1，Li Chenhui2，Chen Jie1

（1.No.3 Geology Team，Henan Bureau of Nonferrous Geology and Mineral Resources;

2.Henan Engineering Research Center for Non-ferrous Metal Mineral Exploration）

Abstract：The ore-bearing strata of the Tumuya Silver Polymetallic Deposit are mainly the Xiaozhai Formation of the Erlangping Group.The output of its ore bodies is strictly controlled by compression and torsion fractures，and the alteration zone is obvious.The mineralization of the mining area can be divided into 3 stages.The S isotope fractionation of the ore basically reaches a balance，which is a mixed source of metamorphic dehydrated sulfur and crust-derived acid magmatic sulfur in the Erlangping Group strata.The lead source material has a high degree of maturity and the characteristics of a lead source in the upper crust.The ore-forming materials and ore-forming fluids mainly originate from the Xiaozhai Formation.The deposit was formed under the meso-temperature environment of the Mesozoic Era and transformed by collisional orogeny in the later period.Metamorphism has important and positive significance for mineralization.The Tumuya Silver Polymetallic Deposit should be a fault-controlled orogenic mesothermal hydrothermal silver polymetallic deposit.

Keywords：geological characteristics;S isotope;Pb isotope;H-O isotope;deposit genesis;Tumuya Silver Polymetallic Deposit