河南省西峽縣梅子溝金多金屬礦地質(zhì)特征及成礦機(jī)制初探

門道改

(1.河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第三地質(zhì)大隊(duì)，河南 鄭州 450018；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 450018)

0 前 言

梅子溝金多金屬礦床位于河南省南陽(yáng)市西峽縣二郎坪鎮(zhèn)境內(nèi)，礦區(qū)地理坐標(biāo)：東經(jīng)111°36′57″～11°38′08″；北緯33°33′30″～33°34′30″。

梅子溝金多金屬礦床發(fā)現(xiàn)于20世紀(jì)90年代初，2016年提交勘探報(bào)告，圈出6條礦化蝕變帶和15個(gè)金礦體，獲(331)+(332)+(333)類資源量金金屬量超2 t，金平均品位4.7 g/t，另伴生有銀、銅、鉛、鋅等，目前還沒(méi)有開(kāi)發(fā)。該礦床與產(chǎn)于二郎坪地體同一構(gòu)造地層單元的高莊金礦、蒿坪金礦、上庵銀金礦、銀洞溝銀金礦、萬(wàn)溝金礦等組成北秦嶺金礦集中區(qū)，具有相似的地質(zhì)背景和成礦條件。但由于梅子溝金多金屬礦床發(fā)現(xiàn)時(shí)間較晚，目前規(guī)模偏小，其關(guān)注度低，研究文章很少。在分析和總結(jié)區(qū)域地質(zhì)背景及礦床地質(zhì)特征的基礎(chǔ)上，對(duì)梅子溝金礦的成礦機(jī)制和礦床成因進(jìn)行了初步探討，以期為今后區(qū)內(nèi)的找礦工作提供一些幫助。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

梅子溝金礦區(qū)大地構(gòu)造位置屬秦嶺造山帶、北秦嶺構(gòu)造亞帶東段[1-8]，成礦區(qū)劃屬伏牛山南坡金成礦帶。

秦嶺造山帶夾持于華北板塊和揚(yáng)子板塊之間，以商丹縫合帶為界[3]，北與欒川-確山-固始斷裂帶為界。在北秦嶺造山帶內(nèi)部，發(fā)育主體南西傾向的朱陽(yáng)關(guān)-夏館深大斷裂帶[3]。中生代燕山期，由于華板塊和揚(yáng)子板塊碰撞，導(dǎo)致二郎坪群沿該斷裂帶發(fā)生A型俯沖，造成秦嶺群部分逆沖推覆于二郎坪群之上[3]，梅子溝金礦的形成與此大地構(gòu)造背景關(guān)系密切。

區(qū)域上自南而北出露的地層主要有中元古界寬坪群、下古生界二郎坪群及古元古界秦嶺群等。其中二郎坪群出露于區(qū)域的中部，北與寬坪群以瓦穴子-喬端斷裂相接，南與秦嶺群以朱陽(yáng)關(guān)-夏館斷裂為界。二郎坪群為金礦的主要賦礦層位，巖石組合主要為海相火山噴發(fā)沉積的細(xì)碧一角斑巖系，為區(qū)域已知金礦的主要賦礦層位。該巖群自下而上可分為大廟組(Pz1d)、火神廟組(Pz1h)及小寨組(Pz1x)[9]。其中大廟組主要為碎屑巖、火山碎屑巖、硅質(zhì)巖夾碳酸鹽巖；火神廟組以細(xì)碧巖為主，夾角斑巖、石英角斑巖和少量火山碎屑巖；小寨組為碎屑巖夾火山碎屑巖。二郎坪群普遍遭受了綠片巖相至低角閃巖相的區(qū)域動(dòng)力熱液變質(zhì)作用，變質(zhì)程度由西向東有增高之趨勢(shì)[9]。

區(qū)域上斷裂構(gòu)造較為發(fā)育，主要有位于研究區(qū)南側(cè)的朱陽(yáng)關(guān)-夏館斷裂及紅石崖-蒿坪-梅子溝-大黃溝脆韌性剪切帶。其中朱陽(yáng)關(guān)-夏館斷裂為區(qū)域性深大斷裂，它呈NWW向展布于朱陽(yáng)關(guān)、軍馬河及夏館一線，延伸長(zhǎng)約350 km，為一巨型的韌性剪切帶，具有長(zhǎng)期活動(dòng)的特點(diǎn)，經(jīng)歷了韌性、脆-韌性及脆性等復(fù)雜的變形過(guò)程，對(duì)區(qū)內(nèi)金多金屬礦產(chǎn)的形成起著主導(dǎo)的作用。紅石崖-蒿坪-梅子溝-大黃溝韌性剪切帶則沿近NWW向發(fā)育于二郎坪群火神廟組與大廟組地層的接觸部位(見(jiàn)圖1)，帶內(nèi)發(fā)育有摩棱巖帶與碎裂巖帶，顯示出韌、脆性剪切變形特征，梅子溝金礦產(chǎn)于其中。

1.第四系；2.下古生界二郎坪群大廟組；3.下古生界二郎坪火神廟組；4.燕山期晚期第二次侵入花崗巖；5.燕山期晚期第一次侵入花崗巖；6.加期東期中期第二次侵入斜長(zhǎng)花崗巖；7.韌性剪切帶；8.性質(zhì)不明斷層；9.平移斷層；10.地層產(chǎn)狀；11.金礦(床)點(diǎn)；12.研究區(qū)

區(qū)域巖漿活動(dòng)頻繁，主要有加里東期、海西期以及燕山期等三期活動(dòng)。其中以燕山期巖漿侵入活動(dòng)最為強(qiáng)烈，區(qū)域的北部有大面積的花崗巖出露，代表性巖體有紅石窯巖體、二郎坪巖體及滿子營(yíng)巖體等，與成礦關(guān)系密切。

區(qū)域上金礦床主要有高莊、朱堡堰嶺、蒿坪及大廟等金礦床(點(diǎn))。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

礦區(qū)出露地層由老到新依次有下古生界二郎坪巖群大廟組(Pz1d)、火神廟組(Pz1h)及新生界第四系(Q)等(見(jiàn)圖1)。

1)大廟組：分布于礦區(qū)的中部及北部，為一套淺變質(zhì)巖系，原巖屬基性-酸性火山巖-陸源碎屑巖組合，巖性主要有碳硅質(zhì)板巖、石英角斑巖、變質(zhì)凝灰?guī)r及大理巖等，其中碳硅質(zhì)板巖為區(qū)內(nèi)的主要賦礦巖石。

2)火神廟組：出露于礦區(qū)的南部，呈北西向展布，為一套海相火山噴發(fā)形成的沉積變質(zhì)巖系，巖性主要有變細(xì)碧巖、變細(xì)碧凝灰?guī)r、角斑巖及石英角斑巖等。

2.2 構(gòu)造

礦區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造較為發(fā)育，主要有橫穿礦區(qū)的紅石崖-蒿坪-梅子溝-大黃溝韌性剪切帶及脆性層間破碎帶。該剪切帶自蒿坪至梅子溝延長(zhǎng)達(dá)5 km以上，寬數(shù)米至數(shù)十米不等[2]，剪切帶內(nèi)發(fā)育有眾多石英脈及蝕變破碎帶，局部可見(jiàn)摩棱巖帶，顯示出韌、脆性變形特征。層間斷層按其走向可分為NWW向、NW向及近EW向等3組，表現(xiàn)為被石英脈充填的張性斷裂或蝕變破碎帶，破碎帶內(nèi)巖石破碎，片理化發(fā)育，巖石呈碎片狀及碎塊狀，局部可見(jiàn)構(gòu)造角礫，斷層規(guī)模長(zhǎng)10～1 000 m，寬0.1～4.0 m。其中NWW向斷裂與成礦關(guān)系密切，區(qū)內(nèi)所發(fā)現(xiàn)的15個(gè)金礦體中有14個(gè)產(chǎn)于其中。

2.3 巖漿巖

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

3.1.1 礦(化)帶特征

礦區(qū)內(nèi)共發(fā)現(xiàn)礦化蝕變帶6條，編號(hào)分別為F2、F3、F4、F7、F8及F9。其中，F(xiàn)2和F7蝕變帶蝕變和礦化較強(qiáng)，其特征如下：

F2礦(化)帶：表現(xiàn)為構(gòu)造蝕變破碎帶，發(fā)育于礦區(qū)中部大廟組變質(zhì)凝灰?guī)r、炭質(zhì)板巖及大理巖內(nèi)，走向?yàn)镹WW向，規(guī)模較大，長(zhǎng)1 600 m，厚0.40～2.00 m，傾向SW，傾角65°～85°。帶內(nèi)巖石破碎，片理化發(fā)育，巖石呈碎塊和碎片狀，并普遍具有硅化及褐鐵礦等蝕變，石英呈團(tuán)塊狀及細(xì)脈狀展布，而褐鐵礦則以土狀和蜂窩狀分布于以上巖石裂隙之中。該礦(化)帶內(nèi)共圈出金多金屬礦體14個(gè)，為區(qū)內(nèi)主要的含礦構(gòu)造破碎帶。

F7礦(化)帶：亦表現(xiàn)為構(gòu)造蝕變破碎帶，以NW向分布于礦區(qū)西北部大廟組變質(zhì)凝灰?guī)r及炭質(zhì)板巖內(nèi)，長(zhǎng)235 m，厚0.32～0.49 m，傾向SE，傾角61°～65°。帶內(nèi)巖石破碎，片理化明顯，硅化及褐鐵礦化較強(qiáng)，局部可見(jiàn)星點(diǎn)狀黃鐵礦化。該礦(化)帶內(nèi)圈出金多金屬礦體1個(gè)，編號(hào)為K10。

3.1.2 礦體特征

經(jīng)1∶2 000地形地質(zhì)測(cè)量、槽探、坑探、鉆探及取樣分析，于F2和F7等2條礦化構(gòu)造蝕變帶內(nèi)圈出金礦體15個(gè)，前者14個(gè)，編號(hào)為K1、K2、K2-1～K2-3、K3～K9、K11、K12;后者1個(gè),編號(hào)為K10。各礦體呈似層狀、脈狀及透鏡狀產(chǎn)于大廟組碳硅質(zhì)板巖和大廟組變質(zhì)凝灰?guī)r的接觸部位偏碳硅質(zhì)板巖一側(cè)蝕變破碎帶之中，近接觸帶變質(zhì)凝灰蝕變破碎帶僅有礦化(見(jiàn)圖2)，礦體均嚴(yán)格受斷裂構(gòu)造的控制。礦體產(chǎn)狀175°～230°∠37°～73°，多數(shù)礦體產(chǎn)狀較陡，傾角在45°以上(如K5～K9等)，僅有個(gè)別礦體產(chǎn)狀較緩，如K2-2礦體局部?jī)A角為10°。礦體規(guī)模一般為長(zhǎng)40～100 m，最長(zhǎng)達(dá)360 m(K1)，厚一般為0.5～2 m，最厚可達(dá)14.49 m(K2-2)。

1.第四系；2.下古生界二郎坪群大廟組；3.變質(zhì)凝灰?guī)r；4.碳硅質(zhì)板巖；5.石英脈；6.礦化體；7.金礦體及編號(hào)；8.礦體產(chǎn)狀(傾向/傾角)；9.探槽位置及編號(hào)；10.沿脈坑道位置及編號(hào)；11.穿脈坑道位置及編號(hào)；12.鉆孔位置及編號(hào)

礦體為以金為主的銅鉛鋅多金屬礦體，其中主礦體K1礦石礦體礦石品位極值A(chǔ)u為0.06～17.10 g/t、Ag為5.00～87.35 g/t，w(Cu)為0.02%～0.74%、w(Pb)為0.43%～8.37%、w(Zn)為0.01%～2.64%；平均品位Au為4.10 g/t、Ag為28.29 g/t、w(Cu)為0.39%、w(Pb)為1.72%、w(Zn)為0.60%；金綜品位0.79～17.66 g/t、金綜合平均品位7.18 g/t；全礦區(qū)礦體金綜合品位一般為3.04～10.22 g/t，最高可達(dá)16.44 g/t。多數(shù)礦體礦化連續(xù)性較好，一般無(wú)夾石，具有一定的勘查和開(kāi)發(fā)潛力。

3.2 礦石質(zhì)量

3.2.1 礦石礦物成分

礦區(qū)金屬礦物主要有銀金礦、自然金、黃鐵礦、方鉛礦、黃銅礦、閃鋅礦及磁黃鐵礦等；脈石礦物主要有石英、方解石及絹云母等。

3.2.2 礦石組構(gòu)

1)礦石結(jié)構(gòu)：依據(jù)光片鑒定結(jié)果，梅子溝金礦床礦石的結(jié)構(gòu)主要有固溶體分解結(jié)構(gòu)、他形晶粒狀結(jié)構(gòu)、聚粒狀結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)、自形晶粒狀結(jié)構(gòu)、填隙結(jié)構(gòu)、包含結(jié)構(gòu)及交代殘余結(jié)構(gòu)等。

2)礦石構(gòu)造：礦石構(gòu)造主要有稀疏浸染狀構(gòu)造、稠密浸染狀構(gòu)造、細(xì)脈狀構(gòu)造、網(wǎng)脈狀構(gòu)造及條帶狀構(gòu)造等。①稀疏浸染狀構(gòu)造：黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦、方鉛礦等呈他形晶粒，以散粒狀分散分布于礦石之中。②稠密浸染狀構(gòu)造：黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦、黃鐵礦等以散粒狀或聚粒狀不均勻分布于礦石之中。③細(xì)脈狀構(gòu)造：部分黃銅礦、閃鋅礦、方鉛礦組成寬窄不等的細(xì)脈穿插于礦石之中；或黃銅礦、方鉛礦與石英脈一起混雜呈不規(guī)則斷續(xù)脈狀分布。④網(wǎng)脈狀構(gòu)造：多金屬硫化物石英細(xì)脈在礦石中呈網(wǎng)脈狀分布。⑤條帶狀構(gòu)造：礦石礦物與脈石礦物呈條帶狀相間分布。

3.3 礦石類型

1)自然類型

依據(jù)礦石的氧化程度，區(qū)內(nèi)礦石可分為氧化礦石、混合礦石及原生礦石等3類。其中，以原生礦石為主，占區(qū)內(nèi)總礦石量的85%以上，氧化礦石和混合礦石含量較少，二者的總量?jī)H占礦石總量的15%。依據(jù)采礦坑道的觀察結(jié)果，氧化礦石多分布在地表以下1.50 m，而混合礦石則主要產(chǎn)于地表以下1.50～3.00 m區(qū)域。

依據(jù)礦化方式，礦石的自然類型可劃分為構(gòu)造蝕變巖型及石英脈型等2種，以蝕變巖型為主。

2)工業(yè)類型

自然類型主要按有用礦石元素的組合特征劃分：銅鉛鋅金礦石，銅鉛鋅金銀礦石，金銀銅鉛鋅礦石。

3.4 圍巖蝕變特征

近礦圍巖蝕變主要有硅化、絹云母化、方解石化、鉀化、綠泥石化、黃鐵礦及褐鐵礦化等[6]。其中硅化、黃鐵礦化及褐鐵礦化等與金礦化關(guān)系最為密切。

4 控礦因素及礦床成因

4.1 控礦因素

1)地層及巖性因素

二郎坪大廟組及火神廟組地層金元素豐度平均值分別為24.1×10-9、16.5×10-9，是其克拉克值的4～6倍[7]。因此，可以認(rèn)為大廟組和火神組地層為區(qū)內(nèi)金的礦源層。而礦體則主要產(chǎn)于大廟組的變質(zhì)凝灰?guī)r及碳硅質(zhì)板巖之中，以后者為主。

2)構(gòu)造因素

從前述可知，區(qū)內(nèi)發(fā)育有朱陽(yáng)關(guān)-夏館斷裂、紅石崖-蒿坪-梅子溝-大黃溝韌性剪切帶及層間斷裂等三級(jí)構(gòu)造，這些規(guī)模大小不一、級(jí)別不同的斷裂構(gòu)造共同構(gòu)成了區(qū)內(nèi)成礦的構(gòu)造探制系統(tǒng)。其中朱陽(yáng)關(guān)-夏館斷裂為長(zhǎng)期活動(dòng)的大型剪切帶[9]。該剪切帶內(nèi)發(fā)育有摩棱巖帶和碎裂巖帶，具有韌性和脆性變形特征。其中韌性變形是地殼深層次斷裂活動(dòng)的標(biāo)志[9]。因此推斷，朱陽(yáng)關(guān)-夏館韌性剪切帶是深部含礦熱液向上運(yùn)輸?shù)闹饕ǖ?，為?dǎo)礦構(gòu)造；紅石崖-蒿坪-梅子溝-大黃溝韌性剪切帶深部可能與朱陽(yáng)關(guān)-夏館區(qū)域性深大斷裂相通，為配礦和儲(chǔ)礦構(gòu)造，該剪切帶控制了金多金屬的礦化范圍；層間脆性斷裂，尤其是沿NWW向產(chǎn)出的破碎帶則直接控制了區(qū)內(nèi)金多金屬礦體的具體空間產(chǎn)出。

3)巖漿巖因素

1.二郎坪群小寨組；2.二郎坪群火神廟組；3.二郎坪群大廟組；4.燕山晚期第三次侵入花崗巖；5.燕山期晚期第二次侵入花崗巖；6.燕山晚期第一次侵入花崗巖；7.加里東期斜長(zhǎng)花崗巖；8.加里東晚期閃長(zhǎng)巖；9.地質(zhì)界線；10.斷層；11.以Mo-W-Bi-Be為主的異常；12.以Au-Pb-Ag-As-Sb為主的異常；13.熱液流動(dòng)及含礦流體擴(kuò)散方向；14.金礦床(點(diǎn))

物探航磁成果清晰反映出從地表向深部8個(gè)巖體逐漸合并歸一，且侵入中心向北東方向偏移，表明多個(gè)巖體在深部為一完整的大巖基，侵入方向由北東向南西，其南部邊緣有可能形成一個(gè)巖漿侵入超覆區(qū)。在這一巨大的巖漿活動(dòng)區(qū)表現(xiàn)出明顯的熱液活動(dòng)和礦化側(cè)向分帶現(xiàn)象，依據(jù)礦化元素組合可分為內(nèi)帶、中帶和外帶等3個(gè)帶。

1)內(nèi)帶：主要發(fā)育在巖漿活動(dòng)最晚期活動(dòng)中心，即物探推測(cè)巖體根部帶附近，廣泛發(fā)育元素組合為Be-W-Cu-Ag-Mo-Bi等與酸性侵入巖有關(guān)的高溫?zé)嵋涸亟M合異常，相應(yīng)形成了一些鉬、鎢礦化。

2)中帶：為巖漿活動(dòng)帶南部邊緣，即巖體侵入超覆區(qū)外圍之黑煙鎮(zhèn)-草湖峪-牡珠流一帶，呈帶狀、半環(huán)狀圍繞巖體，發(fā)育以金為主的中低溫?zé)嵋憾嘟饘僭禺惓?，元素組合為Au-Pb-Ag-Zn-Sb，而梅子溝金礦和高莊金礦等金礦床恰好位于此帶中。

3)外帶：為距巖體較遠(yuǎn)的朱陽(yáng)關(guān)-夏館斷裂帶，總體受該期巖漿熱液的影響較小，以發(fā)育中低溫元素異常為特征，相應(yīng)形成金、銻礦化帶。

綜上所述，區(qū)內(nèi)金多金屬礦產(chǎn)的形成和分布空間明顯受到了燕山期花崗巖的控制，燕山期晚期的巖漿侵入和熱液活動(dòng)，為成礦提供了巨大的熱能和部分成礦物質(zhì)，與成礦關(guān)系密切。

4.2 礦床成因

1)氫、氧同位素特征

梅子溝金礦區(qū)原屬于蒿坪金礦區(qū)的一部分，后因礦權(quán)設(shè)置將蒿坪金礦拆分成蒿坪和梅子溝2個(gè)礦權(quán)。因此，本次研究采用原蒿坪金礦2件礦石樣品中石英的氫、氧同位素測(cè)試結(jié)果對(duì)梅子溝礦床的成礦物質(zhì)來(lái)源和成因加以探討。據(jù)王學(xué)明等[7]研究，XHK-1及XH-6石英樣品的δDV-SMOW值分別為-70.5‰、-69.1‰，δ18OV-SMOW值分別為15.3‰、13.4‰，按均一溫度換算的成礦流體δ18OH2O值分別為7.8‰、5.9‰，將其投到δ18O-δD圖解上(見(jiàn)圖4)，XHK-1號(hào)樣落到巖漿水和變質(zhì)水的交叉區(qū)域，而XH-6號(hào)樣則落入變質(zhì)水區(qū)域之內(nèi)。據(jù)此可以推斷，梅子溝金礦的成礦流體以變質(zhì)水為主，混合有巖漿水。

1.MW為變質(zhì)水；2.MCW為巖漿水

2)成礦機(jī)制

區(qū)內(nèi)可能的成礦機(jī)制為：①早古生代，地殼拉張[5]海底火山噴發(fā)，金、銀等成礦物質(zhì)隨巖漿由上地幔進(jìn)入地殼，形成初始礦源層-二郎坪群(大廟組)。②加里東晚期-海西期，因受構(gòu)造(韌性剪切帶)變動(dòng)、區(qū)域變質(zhì)及巖漿活動(dòng)的影響，使已有礦源層的金發(fā)生活化、遷移、再分配，在裂隙擴(kuò)容帶中局部富集，形成礦胚或礦化。③燕山期，由于華北板塊和揚(yáng)子發(fā)生碰撞和秦嶺群A型俯沖[10-16]，導(dǎo)致早期形成的朱陽(yáng)關(guān)-夏館等韌性剪切帶再度復(fù)活發(fā)生脆-韌性剪切變形[5]，溝通了地表與下地殼和上地幔，為花崗質(zhì)巖漿和含礦流體的運(yùn)移形成了通道，同時(shí)高滲透性的容礦巖石也為含礦熱液的流動(dòng)提供了有利的空間。含礦的深部流體(混有變質(zhì)水的巖漿水)沿構(gòu)造帶上升與下滲的大氣降水混合構(gòu)成熱液循環(huán)系統(tǒng)。隨著對(duì)流循環(huán)的進(jìn)行，含礦熱液在流經(jīng)礦源層(二郎坪群地層)或礦胚的過(guò)程中，不斷地從其中萃取成礦物質(zhì)，使熱液中的礦質(zhì)不斷增加。最終，當(dāng)富含成礦物質(zhì)的熱液運(yùn)移至近地表時(shí)，由于溫度和壓力的急劇下降，Au等成礦物質(zhì)在脆性斷裂(破碎帶)等有利構(gòu)造空間中快速沉淀而成礦。

5 結(jié) 論

1)二郎坪大廟組及火神廟組地層金元素豐度較高，為梅子溝金多金屬礦床的形成提供了初始成礦物質(zhì)；朱陽(yáng)關(guān)-夏館大型韌性剪切帶及其次級(jí)韌性剪切帶和斷裂構(gòu)造控制了金多金屬礦床的產(chǎn)出；燕山期晚期的巖漿侵入和熱液活動(dòng)，為成礦提供了巨大的熱能和部分成礦物質(zhì)，與成礦關(guān)系密切。

2)氫、氧同位素測(cè)試數(shù)據(jù)顯示，梅子溝金多金屬礦床的成礦流體為變質(zhì)水與巖漿水的混合。

3)早古生代形成了初始礦源層-二郎坪群；加里東期-海西期，因受構(gòu)造變動(dòng)、區(qū)域變質(zhì)和巖漿活動(dòng)的影響，使已有礦源層中的Au等成礦物質(zhì)發(fā)生活化、遷移和再分配；燕山期大規(guī)模構(gòu)造-巖漿活動(dòng)對(duì)成礦起到了決定性的作用。

4)梅子溝金多金屬礦床屬于受構(gòu)造控制的燕山晚期中低溫?zé)嵋航鸲嘟饘俚V。