豫西熊耳山白土金矿床地质特征及成因

时间：2024-07-28

王俊德，王春帅，王博元，肖贺忠，李凯，丁毅，刘祖尧

(1.河南省地质矿产勘查开发局第一地质矿产调查院，河南洛阳 471023；2.河南省金银多金属成矿系列与深部预测重点实验室，河南洛阳 471023；3.河南省地质矿产勘查开发局第一地质勘查院，河南郑州 450000)

0 引言

近年来熊耳山地区取得了较好的找矿成果[1-5]。豫西熊耳山白土金矿床位于河南省栾川县白土镇境内、熊耳山南麓，北侧为华熊台隆熊耳山隆断区[6]，紧邻康山金矿，南侧为秦岭褶皱带。白土金矿床主要控矿构造为马超营断裂次级断裂，马超营断裂从合峪岩体向西依次分布店房隐爆角砾岩型金矿、前河及红庄构造蚀变带型金矿、白土铅矿等。前人对该区金矿的研究甚少，通过本次普查工作在豫西熊耳山白土马超营断裂带西段白土铅矿下部新发现有隐伏的金矿床，研究其地质特征及成因对丰富豫西熊耳山地区成矿理论具有重要的意义。

鉴于此，笔者通过对矿区地质特征、矿体特征、矿石特征及微量元素Co、Ni含量对矿床成因的影响等方面进行研究，进而对豫西熊耳山白土金矿床地质特征及成因作初步探讨。

1 区域地质背景

豫西白土金矿床地处华北地台南缘、华熊台隆熊耳山隆断区，区内出露地层简单而岩类组合复杂，太华群构成结晶基底，为一套达角闪岩相的中深变质岩系[7]，中元古代晚期沉积了官道口龙家园组群浅海相含燧石条带、条纹、团块碳酸盐岩建造，以条带状白云岩为主[8-9]。区域岩浆活动发育，出露燕山期的花山、五丈山、合峪等重熔型花岗岩体及一些小型爆破角砾岩体[9]，强烈的岩浆活动，特别是燕山期中酸性岩浆的侵入，为区域成矿起到了至关重要的作用。

区域上断裂构造发育，最显著的是NWW向的马超营大断裂，长50 km，走向270°～300°，倾向北，倾角50°～80°，局部下切深度大于10 km[10-11]，是深切地壳硅铝层的区域大断裂[12]。地球物理资料证实其深部倾角明显变缓，具有向北犁式俯冲的特征[13-14]，该论断在熊耳山地区通过本次普查工作得到了应证[15]。区内已发现上宫金矿、康山金矿、白土铅矿、铁炉坪银矿、斑岩型雷门沟钼矿等[16-17]，各主要矿床的位置见图1。

图1 熊耳山区域地质矿产简图(据文献[6]修编)Fig.1 Schematic map of the geological mineral resources in the Xiong'er Mountain area [6]1—第四系 2—中元古界官道口群白云岩夹石英砂岩 3—中元古界熊耳群安山岩类 4—太古界太华群片麻岩 5—花岗岩 6—断层 7—地质界线 8—不整合面 9—金矿床(点) 10—铅锌银矿 11—钼矿 12—研究区

2 矿区地质特征

2.1 地层

矿区出露地层主要为中元古界熊耳群、官道口群(图2)。① 中元古界熊耳群大体上自北而南出露地层为许山组、鸡蛋坪组、马家河组、龙脖组。许山组主要岩性为灰绿色、紫红色安山岩、杏仁状安山岩、大斑安山岩，基质主要由结晶质矿物斜长石、角闪石、绿泥石、石英、方解石及玻璃质组成；鸡蛋坪组为一套中基性、中酸性及火山碎屑岩的岩石组合，岩性以紫红色流纹岩为主，斑晶主要为斜(钠)长石、钾长石，次有少量石英；马家河组主要为灰绿色、灰紫色安山岩，少斑结构、玻基交织结构、脱玻结构，致密块状构造，斑晶含量少于3%，主要为斜长石、绿泥石化角闪石；龙脖组主要为一套灰色流纹斑岩，局部相变为英安斑岩，是熊耳群晚期侵出—溢流的产物，与下伏马家河组呈侵入或喷发不整合接触。② 中元古界官道口群龙家园组白云岩，主要为隐晶质细—微粒结晶白云岩，发育硅质条纹和条带及硅质团块，矿物成分主要为白云石，含量占95%以上，其余为方解石及少量石英，白云石呈等粒状，粒径0.03～0.05 mm，方解石呈细脉状产出。官道口群龙家园组白云岩为区内主要含矿地层。

图2 白土金矿区地质简图Fig.2 Geological map of Baitu gold mining area1—中元古界官道口群龙家园组 2—中元古界熊耳群龙脖组 3—熊耳群马家河组 4—熊耳群鸡蛋坪组 5—熊耳群许山组 6—含矿构造蚀变带 7—断层及编号 8—地层界线 9—不整合接触面 10—勘探线及编号 11—钻孔位置及编号

2.2 构造

区内断裂构造发育，控矿断裂主要为近EW向的马超营大断裂带F3及带内近平行的一系列次级断裂。马超营断裂带F3呈近EW向横贯全区，总体走向为260°～300°，呈舒缓波状延伸，断裂面北倾，倾角58°～78°，断裂带主要表现为压—张—压扭性变化，构造破碎带和片理化带宽达数十米至数百米，破碎带中蚀变强烈，普遍发育方铅矿化、闪锌矿化、黄铁矿化、褐铁矿化、硅化、碳酸盐化等。

2.3 岩浆岩

区内岩浆岩出露较少，除大面积出露中元古界熊耳群喷发岩外，仅见有少量辉长、辉绿岩、正长岩等脉岩，规模一般较小。

3 矿体特征

通过钻探工程区内发现9个隐伏金矿体，主要赋存于白云岩内的次级断裂F3-1含矿构造蚀变带中，产状与断裂产状一致。金矿体上部为铅矿体，为原生矿，形态多为脉状、透镜状、豆荚状，局部地段为平行复脉状产出，与铅矿体交替出现。钻孔揭露Au2、Au3等金矿体向深部有较稳定的延伸(图3)，在深部金矿体附近有银矿体分布。金矿体走向长度100～310 m，倾斜延伸最大350 m，矿体平均倾向347°，平均倾角55°，矿体厚0.76～2.84 m，平均厚1.08 m，厚度变化系数为89.4%，属较稳定型，工程样金品位为1.31×10-6～31.10×10-6，平均金品位为9.68×10-6，品位变化系数为88.5%，属较均匀型。

4 矿石特征

4.1 矿石结构及构造

矿石结构主要为半自形晶粒状结构、碎裂结构，其次为填隙结构、胶状结构。① 半自形晶粒状结构：主要是黄铁矿呈半自形晶粒状，少量的黄铜矿呈半自形晶粒状，分布于岩石裂隙中或构造角砾中。② 碎裂结构：主要表现为金属矿物、非金属矿物受应力作用后呈碎裂状，重者呈碎块，由于应力作用形成的裂隙和空洞是黄铁矿、黄铜矿、褐铁矿等金属矿物充填最好场所，在碎裂边缘常发生黄铁矿化、黄铜矿化、褐铁矿化及钾化、硅化等。③ 填隙结构：主要表现为金属矿物、非金属矿物受应力作用后呈碎裂状，重者呈碎块，黄铁矿、黄铜矿、褐铁矿等金属矿物沿裂隙充填，呈不规则状分布。④ 胶状结构：褐铁矿呈胶状、脉状或团块状聚集，不均匀分布，无定形。

图3 白土金矿区第4勘查线剖面图Fig.3 Sectional map of prospecting line No.4 in the Baitu gold mining area1—官道口群白云岩 2—熊耳群流纹岩 3—熊耳群安山岩 4—断层 5—铅矿体 6—金矿体 7—银矿体 8—采空区位置 9—钻孔及孔深 10—矿体编号

矿石构造以块状、浸染状、细脉状及角砾状构造为主。① 块状构造：金属硫化物主要以黄铁矿为主，见少量方铅矿、黄铜矿，黄铁矿局部富集，紧密连生形成致密块状。② 浸染状构造：金属硫化物呈星点状分部于脉石矿物之中，根据金属硫化物含量多少可分为稀疏浸染状和星散浸染状两种。③ 细脉状构造：金属硫化物细脉充填于岩石或早期形成的矿石中。④ 角砾状构造：金属矿物成矿后构造破碎成大小不等的角砾被碎粒岩胶结。

4.2 矿石物质成分

金属矿物以黄铁矿为主，次为闪锌矿、黄铜矿等，含极少量自然金、银金矿、磁铁矿、铜蓝、辉铜矿、镜铁矿等。钻孔ZK406岩矿鉴定样(图4a)中见3粒自然金(图4d)，金黄色，呈长角粒状，不规则断续脉状分布于白云石中；在PD980坑道取样(图4b)，见一粒自然金，黄铁矿中呈包体(图4e)；在PD980坑道取样(图4c)，见一粒银金矿，呈淡黄色，粒状，在黄铁矿中呈包体(图4f)。脉石矿物以石英、脉石英、铁白云石、方解石为主，氧化矿物有褐铁矿、赤铁矿等。副矿物有金红石、锆石、磷灰石、榍石等。

图4 白土金矿石手标本及镜下照片Fig.4 Hand specimen and microscope photographs of gold ore in Baitu depositCp—黄铜矿 Py—黄铁矿 Au—金矿

4.3 矿石类型

区内主要矿石类型：

蚀变碎裂岩型金矿石：呈灰、灰白色，碎裂结构，块状构造。由碎裂岩、糜棱岩等构造岩和矿脉附近的围岩构成，经含金热液强烈蚀变而形成，多分布于含金石英脉顶、底板及铅矿体内含金石英脉的衔接部位，常含有黄铁矿及绢云母等蚀变矿物，为矿床主要矿石类型和开采对象。

构造角砾岩型金矿石：呈灰、灰白色或深灰色，角砾结构，角砾状构造，其厚度不等，一般为0.2～0.7 m，黄铁矿含量一般5%～10%，局部为30%，此外还有少量的黄铜矿等，是矿床中深部的次要矿石类型和开采对象。

蚀变岩型金矿石：呈灰、灰白色，一般由黄铁矿、方铅矿、石英、闪锌矿、自然金等矿物组成的集合体，呈团块状、云朵状分布于石英脉中，金铅品位往往较高。

4.4 近矿围岩蚀变

区内与金矿(化)有关的围岩蚀变有硅化、钾长石化、绢云母化、黄铁矿化及方铅矿化等多金属矿化，是找金、铅矿的重要标志。与金矿化最密切的是硅化、黄铁矿化。因表生作用，地表常形成褐铁矿化、赤铁矿化、铅矾、白铅矿、铁锰碳酸盐化等露头，可以作为直接找矿标志。

5 讨论

5.1 根据普查工作成果对矿床成因的讨论

根据普查钻探工程揭露矿床分布于马超营断裂带内，顶底板围岩为龙家园组白云岩。龙家园组为一层含藻类的浅海相碳酸盐岩，由于生物作用，使该组白云岩铅锌银元素丰度值都较高[18]，一定意义上是该区金、银、铅矿的矿源层。但根据普查施工大量钻孔揭露，未见同白云岩地层产状近似的金矿体(图3)，因此认为区内白云岩本身并不成矿，而是由于后期马超营断裂带的活动，形成了白云岩内不规则的次级断裂，即区内的含矿构造蚀变带，燕山期区域挤压环境下，热液沿基底断裂及裂隙通道上侵，热液将成矿元素带入赋矿地层白云岩，矿物质在白云岩内活化、迁移形成含矿热液，在有利位置富集成矿。根据普查钻探工程控制，金矿床上部为铅矿，局部铅矿体附近赋存异体共生金、银矿体，铅矿伴生金、银矿，而金、银矿不含铅，说明该区至少经历两期的热液成矿活动，一期形成铅矿，另一期形成金、银矿[19]。

5.2 根据黄铁矿中微量元素Co、Ni含量对矿床成因的讨论

黄铁矿是各矿床中最常见的金属矿物，其中微量元素Co、Ni的分配受温度控制明显，不同类型矿床及地质体中黄铁矿的Co、Ni含量及比值有所差异，它们对成矿物质来源以及矿床成因具有指示意义[20]。与岩浆作用有关的火山成因矿床以及矽卡岩型矿床Co/Ni比值一般大于1；沉积岩以及沉积成因矿床中Co/Ni比值一般小于1[20]。周栋[21]通过对白土金矿不同成矿阶段黄铁矿进行研究发现，第Ⅰ阶段黄铁矿中Co、Ni含量明显大于第Ⅱ阶段黄铁矿中Co、Ni含量，且比值多大于1，表现出明显的岩浆热液特征，而第Ⅱ阶段黄铁矿中Co/Ni比值多小于1(图5)，表现出沉积成因，造成这种现象的原因可能为第Ⅰ阶段黄铁矿叠加了沉积地层中黄铁矿的成分。将白土金矿中黄铁矿中Co、Ni含量与栾川矿集区的老庙沟、康山、南泥湖、冷水北沟和骆驼山矿床的黄铁矿中Co、Ni含量对比后发现，南泥湖钼矿床Co/Ni比值大部分大于1；冷水北沟矿床Co/Ni比值大部分大于1；骆驼山矿床Co/Ni比值大部分大于1。在Co、Ni相关性图解(图5)中，大部分黄铁矿的Co/Ni≥1，Co、Ni含量表现为早期至晚期逐渐下降的趋势(图6)。因此，黄铁矿的Co、Ni含量特征显示老庙沟、康山和白土金矿床与冷水北沟和骆驼山矿床相同，组成1个从高温到低温的完整岩浆热液演化系列，而白土金矿床则属于该系列中的中—低温岩浆热液矿床。

白土金矿床的黄铁矿微量元素Co/Ni比值指示白土金矿床的深部隐伏岩体提供了岩浆来源，中元古界官道口群的含金矿物质在岩浆活动和马超营断裂活动的作用下脱碳脱水参与成矿，两种来源的流体混合后沿着马超营断裂及NNE向次级断裂带向上运移，最终在官道口群白云岩和NNE向构造破碎带内沉淀成矿。

图5 白土金矿不同阶段黄铁矿Co、Ni含量图(据文献[21])Fig.5 Diagram of Co and Ni contents of different phase pyrite in Baitu gold deposit [21]

图6 栾川矿集区典型矿床黄铁矿Co、Ni含量图 (据文献[21])Fig.6 Diagram of Co and Ni contents of pyrites in the typical deposits in Luanchuan ore-concentrated area [21]