河南省大古石溝地區地質特征及鉛鋅礦找礦方向

張 愷 毛瑞芬 李 琛 范曉磊

（1.河南省地質礦產勘查開發局第二地質勘察院，河南鄭州450000；2.河南省地質調查院，河南鄭州450001；3.河南省金屬礦產成礦地質過程與資源利用重點實驗室，河南鄭州450001）

河南省大古石溝地區鉛鋅礦床位于鶴壁市廟口西大古石溝—桃胡泉一帶，出露于太行山隆起與華北凹陷盆地邊緣的過渡部位，為太行山東麓鐵銅鉛鋅等多金屬礦成礦帶的南端，是一種碳酸鹽巖容礦的低溫熱液型礦床，是典型的臺地碳酸鹽巖層序中的后生礦床。鉛鋅礦床（化）賦存于中寒武統張夏組和上寒武統三山子組碳酸鹽巖地層中，屬層控礦床。從地球化學異常帶及激電中梯異常帶的展布方向來看，NWW向和NNE向斷裂為導礦構造，與之相交的層間斷裂（近水平的層間破碎帶）及其古巖溶為容礦構造［1］。該礦床的大地構造背景、巖相古地理、賦礦構造、賦礦圍巖、圍巖蝕變、礦體特征、礦石特征、礦物組成、礦化深度、地球化學特征等均與河南省衛輝市歪腦MVT鉛鋅礦床［2-3］及典型的密西西比河谷型鉛鋅礦床相似，為典型的MVT鉛鋅礦床。前人曾在古石溝地區開展了1∶10萬、1∶20萬區域地質調查，1∶20萬地球化學調查，1∶20萬區域重力調查和礦產調查等工作，對區內的礦產、地質構造、基礎地質問題和深部地質問題進行了詳細研究，但大部分礦產調查工作以煤礦、鐵礦調查為主，對銅、鉛鋅礦的研究較薄弱。2011年以來，通過國土資源大調查工作，本研究應用礦產地質調查、水系沉積物測量、高精度磁法測量、電法測量等工作，大致查明了區內鉛鋅礦的成礦地質條件。在圈定物化探異常和礦化有利地段的基礎上，利用大比例尺地物化等手段，配合地表工程，開展了系統的礦產地質調查工作，綜合找礦效果良好。地表共發現了礦（化）脈31條（層），銅鉛鋅多金屬礦化體3條，含鉛重晶石脈3條。初步圈定了2條工業礦體，富礦體延伸長度可達2 000 m以上，礦體總厚10～12 m，鉛品位高達3.9%～10.26%。礦體遠景資源量可達中小型礦床規模，具有較好的找礦潛力。本研究結合區內最新取得的地質工作成果，系統總結該區礦床地質特征，并就礦床成因以及找礦方向進行詳細探討，為該區布署后續找礦工作以及開展相關研究提供參考。

1 礦區地質特征

1.1 地層

大古石溝礦區地層區劃屬華北地層大區、晉冀魯豫地層區、山西地層分區、太行山地層小區［4］，主要出露寒武—奧陶紀地層（圖1）。寒武—奧陶紀地層中普遍發育有石膏假晶，尤其在中上奧陶統馬家溝組中發育膏溶角礫巖，為海相蒸發巖，局部發育有烴源巖，為含油氣地層。在中寒武統張夏組地層內發育近水平的層間順層破碎帶，構成含礦角礫巖帶，是礦區鉛鋅礦的主要賦礦層位；三山子組內層間順層破碎帶發育喀斯特古巖溶，也是礦區銅鉛鋅礦化的主要賦礦層位。

1.2 構造

礦區內斷裂構造發育，主要為NNE向和NWW向斷裂及近水平層間順層破碎帶。在斷裂帶中多充填含鉛重晶石脈和方鉛礦脈。NNE向、NWW向斷裂和近水平的層間順層破碎帶（喀斯特古巖溶）控制著礦區內主要的鉛鋅等礦產，其復合部位常形成品位高、厚度大的鉛鋅多金屬礦體。區內斷裂構造主要有對寺窯斷層、下紂王殿斷層和二谷堆斷層。其中，對寺窯斷層規模最大，長約10 km，破碎帶寬數十米到百余米不等，走向35°～40°，傾向NW，傾角65°～85°。

1.3 巖漿巖

礦區巖漿巖不發育，僅在礦區南側見有少量的燕山期閃長巖及閃長玢巖，在其北側見有零星的苦橄玢巖等。燕山期閃長巖多沿饅頭組與張夏組接觸部位呈巖席狀或巖床狀侵入，部分地段呈小巖席狀順層侵入到張夏組層間順層破碎帶中。但巖體接觸帶或附近未見鉛鋅礦化，說明燕山期閃長巖及閃長玢巖與鉛鋅成礦無明顯的成因聯系［5］。大古石溝鉛鋅礦床（MVT型礦床）附近可能并不存在同成礦期的局部高地熱梯度場［6-7］。

2 礦區地球物理及地球化學特征

2.1 礦區地球物理特征

在林州市—輝縣市航磁△T化極異常平面圖上，礦區位于豫北濟源—輝縣市—封丘升高正磁場區內的林縣—輝縣市—濟源弧形異常帶上，且因斷裂作用，走向近SN向的正磁異常被錯斷轉為NE向。礦區周圍分布有近SN向和NE向的航磁異常；1∶50 000地面高精度磁測顯示，磁力線值為170～280 nT，位于貫穿南北的反“S”型異常走勢的中南部。

礦區1∶10 000激電測量共圈出9個幅頻率激電異常（編號為JH-1～JH-9），多為低阻高幅頻率異常，視電阻率變化范圍一般為562～6 328 Ω·m，視幅頻率變化范圍一般為1.0%～2.5%。幾乎所有的鉛鋅礦-銅鉛鋅多金屬礦（化）體（點）均分布在激電異常內（圖1）。異常與礦化體關系密切，是成礦的有利地段。

JH-1幅頻率激電異常位于礦區西部西南角，異常不封閉，視幅頻率變化范圍為1.0%～2.0%，視電阻率為957～6 328 Ω·m，屬低阻高幅頻率異常。該異常出露的地層是寒武系張夏組三段和崮山組，推測該異常由張夏組灰巖引起。該區礦化體賦存于張夏組灰巖、白云巖中，也是成礦的有利地段，推測JH-1異常與礦化體可能有一定的關系。

JH-2幅頻率激電異常位于礦區西部，處于JH-1異常NNE方向，3處斷層的交界部位，異常為EW走向、長1 200 m、寬近300 m的低電阻率高幅頻率異常，視幅頻率變化范圍為1.3%～2.5%，視電阻率為562～2 397 Ω·m，屬于低阻高幅頻率異常。該異常出露的地層為寒武系張夏組二段、崮山組、炒米店組，奧陶系下統—寒武系上統三山子組二段，張夏組為含礦層，推測該異常與礦化體有密切關系。

JH-3幅頻率激電異常位于礦區西部，地處JH-1異常東側，異常呈圓形分布，具有低電阻率、高幅頻率特征，視幅頻率變化范圍為1.1%～2.5%，視電阻率為1 204～1 599 Ω·m。該異常出露的地層是寒武系張夏組二段，是成礦有利地段，推測該異常與礦化體關系密切。

JH-4幅頻率激電異常位于礦區西部，地處JH-2異常與JH-3異常之間，異常呈長800、寬300 m的橢圓形分布，具有中低電阻率、高幅頻率特征，視幅頻率變化范圍為1.8%～2.1%，視電阻率為6 144～12 314 Ω·m。該異常出露地層是奧陶系下統—寒武系上統三山子組二段灰質白云巖含礦層，在異常西部分布有下對寺窯和小東溝銅鉛鋅多金屬礦化體，為礦致異常。

JH-6幅頻率激電異常呈近長1 000 m、寬300 m的NE向橢圓狀分布，具有中低電阻率、高幅頻率特征，視幅頻率變化范圍為1.1%～1.4%，視電阻率為1 550～4 523 Ω·m。該異常出露地層是奧陶系下統冶理組、中—上統馬家溝組一段，推測該異常與奧陶系下統冶理組的灰質白云巖有關，在異常西部分布有普泉含鉛重晶石礦脈和鉛礦化體，可能為含鉛礦的重晶石引起的異常。

JH-7幅頻率激電異常呈近長3 000 m、寬200 m的EW向條帶狀分布，具有低電阻率、高幅頻率特征，視幅頻率變化范圍為1.1%～1.3%，視電阻率為65～274 Ω·m。該異常出露地層是奧陶系下統亮甲山組、中—上統馬家溝組一段和馬家溝組二段，在異常內分布有駝泉含鉛重晶石礦。推測該異常應為含鉛礦的重晶石引起的異常。

JH-8幅頻率激電異常呈圓狀分布，具有中低電阻率、高幅頻率特征，視幅頻率變化范圍為1.0%～1.7%，視電阻率為1 542～3 889 Ω·m。該異常出露地層是寒武紀張夏組二段、張夏組三段，張夏組又是區內的含礦層。異常內賦存有多層鉛鋅礦體，為大古石溝鉛鋅礦的主要礦體賦存地段，推測該異常由鉛鋅礦化體引起。

JH-9幅頻率激電異常呈圓狀分布，具有中低電阻率、高幅頻率特征，視幅頻率變化范圍為1.0%～1.9%，視電阻率為241～593 Ω·m。該異常出露的地層是奧陶系下統—寒武系上統三山子組二段，推測該異常與灰質白云巖有關。

總體上，礦區內鉛鋅礦化主要賦存于中寒武統張夏組灰巖、白云巖中，部分賦存于上寒武統三山子組白云巖中，礦化多沿層間破碎帶順層產出。礦區內9個幅頻率激電異常多數位于斷層兩側或一側，與鉛鋅礦化關系密切。其中，JH-1、JH-2、JH-3、JH-4、JH-5、JH-8幅頻率激電異常主要位于寒武系張夏組含礦地層中，與成礦有密切關系，異常部位也是成礦有利部位，有一定的找礦前景。JH-6、JH-7激電異常推測由灰質白云巖引起，由于灰質白云巖與含鉛重晶石礦具有相似的電性特征，故而不排除該異常與含鉛重晶石礦有關。

2.2 礦區地球化學特征

礦區主要成礦元素組合以 Pb、Zn、Cu、Ag、Au、Mo、Ba為主，各元素背景值均高于區域背景值（表1）。Mo、Pb、Zn、Ag為主要異常元素，具有多處濃集中心，濃集中心伴生Zn異常。異常區內多處分散伴生 Ni、Ag、Au異常。1∶50 000化探異常 24-甲1M0、Pb、Zn、Ag、Co位于礦區南部桃胡泉—大古石溝一帶，Pb-7、Ag-35異常為大古石溝和桃胡泉鉛礦分布位置（圖2和表2）；25-甲2Ag Zn Mo Ni Pb Ba綜合異常位于礦區北部黃洞南一帶，Ba-4、Pb-8元素異常是駝泉重晶石礦的分布位置。

注：Au、Hg含量單位為（×10-9）。

本研究通過1∶10 000土壤地化剖面測量，在大古石溝一帶圈出一個較大的Hg、Pb、Zn、Cu異常，w（Pb）為（136～5 000）×10-6，w（Zn）為（101～5 705）×10-6，w（Hg）為（104～9 682）×10-9，w（Cu）為（112～190）×10-6。

其中8號土壤地化剖面最為明顯，Hg、Pb、Zn、Cu具有連續高值出現的特點，從38號點至51號點，Hg連續出現9 682×10-9、3 580×10-9、5 092×10-9、518×10-9、254×10-9、161×10-9高值點，Zn 連續出現5705×10-6、1751×10-6、2 284×10-6、308×10-6、220×10-6、175×10-6、121×10-6、101×10-6、103×10-6、126×10-6、218×10-6、109×10-6、846×10-6高值點，Cu高值為 115×10-6，Pb 連續出現3 336×10-6、3 294×10-6、5 000×10-6、640×10-6、380×10-6、355×10-6、124×10-6、104×10-6、206×10-6、218×10-6、754×10-6、240×10-6、14×10-6高值點。高值異常為張夏組鉛鋅礦分布地段，為1號鉛礦體分布區，Hg、Cu、Pb、Zn、Ag及Au、Sb、As均顯示出較明顯的正相關性。

礦區北部桃胡泉鉛鋅礦北側兩條相鄰的地化剖面上出現的Pb高值異常點（w（Pb）為（1 608～2 128）×10-6），位于上寒武統三山子組喀斯特古巖溶部位［8］，附近具有明顯的孔雀石化現象。

3 礦體地質特征及成因

3.1 礦體地質特征

大古石溝礦區地表共發現了礦（化）脈31條（層）。其中，銅鉛鋅多金屬礦化體3條，含鉛重晶石脈3條。礦體主要有2種產出形式：一種呈脈狀、透鏡狀、囊腫狀賦存于NNE向、NWW向斷裂帶中，一種呈層狀、似層狀、不規則狀、透鏡狀、窩狀等賦存于近水平的層間順層破碎帶中。在張夏組內共發現鉛鋅礦化層多達10余層，礦體（礦化層）賦存于疊層石灰巖內的層間順層破碎帶中，構成了含礦角礫巖帶。鉛鋅礦化層與地層產狀一致，呈層狀、似層狀、透鏡狀、條帶狀等近水平產出。在上寒武統三山子組二段內發現了巖溶角礫巖型鉛鋅礦化層2層，含鉛重晶石脈1條。礦化層均沿中粗晶白云巖與紋層狀白云巖之間的層間順層破碎帶產出，沿層間順層破碎帶發育喀斯特古巖溶，形成溶蝕崩塌角礫巖，鉛礦床直接賦存于溶蝕崩塌角礫巖中。礦區發現有駝泉含鉛重晶石-銅鉛礦化點、小東溝西多金屬礦化點、普泉西含鉛重晶石-鉛礦-多金屬礦化點、下對寺窯西多金屬礦化點及大古石溝鉛礦等多處礦（化）體。其中，Ⅰ號、Ⅱ號鉛礦體厚度較大，品位較高，均達到工業礦體水平（圖1）。

Ⅰ號礦體位于中寒武統張夏組二段白云巖化疊層石灰巖與條帶狀鮞粒灰巖之間的層間順層破碎帶中。礦石礦物以方鉛礦為主，脈石礦物為白云石、重晶石及方解石等。礦體與地層產狀一致，近水平產出。礦體延伸長度可達2 000 m以上，礦床中鉛礦體單層厚度為5～30 cm，局部可見10層以上，礦化層總厚度為10～12 m。礦體由西向東由探槽PM029、PM030及探槽TC10控制。探槽TC10中礦體Pb品位高達3.9%～10.26%，平均為7.08%。探槽PM029中Pb品位為2.82%～9.23%，平均為5.70%；Zn品位為0.03%～0.04%，平均為0.037%。探槽PM030中鉛礦體在礦產地質調查時揀塊化學樣分析得出，Pb品位為0.2%～0.54%，Zn品位為0.053%～0.11%；刻線樣（圖3）Pb品位為8.0%～0.20%，平均為3.42%。Ⅰ號礦體北段有開采老硐，老硐中礦體刻線樣分析得出Cu品位為0.084%～1.7%；Pb品位為0.067%～17.33%，平均為6.74%；Zn品位為2.81%～0.084%，平均為1.30%。

Ⅱ號礦體位于大古石溝南山梁北半山坡上，賦存于NWW向斷裂帶內，賦礦圍巖為中寒武統張夏組疊層石灰巖和鮞粒灰巖及構造角礫巖。礦石礦物以方鉛礦為主，脈石礦物為白云石、重晶石及方解石等。礦體長約1 000 m，寬約3 m，其產狀與斷裂帶產狀一致。礦體由西向東由探槽TC8及探槽TC9控制。該礦體在山梁北側桃胡泉南一帶分布有前人開采老硐。礦體在斷裂帶中呈不規則脈狀、囊狀、似層狀產出，其中囊狀礦體最大直徑為1～2 m。脈狀礦體一般延伸5～10 m，最長可達數十米，礦體形狀隨著斷層裂隙的大小而變化。該礦體西段礦化明顯，探槽化學樣分析得出Pb品位為13.98%～1.93%，平均為8.00%。

3.2 礦床成因

大古石溝礦區鉛礦床產于早古生代臺地碳酸鹽巖中，是一種碳酸鹽巖容礦的低溫熱液型后生礦床，具有密西西河谷型（MVT）［9-14］特征。其成礦時間為燕山期，燕山運動使得太行山整體隆升，在早古生代中上寒武紀灰巖-白云巖地層中形成了一系列與地層產狀一致的近水平層間順層破碎帶，構成了含礦角礫巖帶，部分地段沿層間順層破碎帶形成喀斯特古巖溶。同時，燕山運動使該區形成了一系列NNE向和NWW向兩組斷裂，含礦熱液沿斷裂上升、遷移、再富集，并在斷裂內和層間順層破碎帶或喀斯特古巖溶等有利的賦存空間中充填和沉淀，形成了（銅）鉛鋅等礦床。礦床規模與喀斯特古巖溶、層間破碎帶、斷層角礫巖帶等古含水層厚度有直接關系［15-17］。

4 找礦方向

4.1 找礦標志

（1）地層及含礦地層體系。大古石溝MVT鉛礦床（化）多賦存于中寒武統張夏組內，沿白云巖化生物礁灰巖或藻紋層狀白云巖化灰巖近水平層間破碎帶分布，鉛鋅礦化層多達10余層，鉛鋅礦化層與地層產狀一致，呈層狀、似層狀、透鏡狀、條帶狀等近水平產出。其中，Ⅰ號、Ⅱ號鉛礦體厚度較大，品位較高，均達到工業礦體水平。

（2）角礫巖。大古石溝銅、鉛鋅礦床主要賦存于中寒武統張夏組和上寒武統三山子組近水平的層間破碎帶中，沿層間順層破碎帶發育構造角礫巖帶和溶蝕崩塌角礫巖帶，角礫巖普遍具有全巖礦化特征。因此，近水平的角礫巖帶為礦區重要的找礦標志。

（3）構造。礦區礦化作用以及礦化角礫巖多是沿斷裂構造，尤其是沿近水平的層間破碎帶形成的，富礦體多位于多組斷裂交匯部位，可形成厚度大、品位高的鉛鋅礦床。

（4）礦化蝕變。鉛礦圍巖蝕變以白云巖化、重晶石化和角礫巖化為主，零星可見一些孔雀石化和螢石礦化等，重晶石化、角礫巖化、白云巖化是主要的找礦標志。

（6）地球化學異常。礦區主要成礦元素組合以Pb、Zn、Cu、Ag、Au、Mo、Ba為主，各元素背景值均高于區域背景值。Mo、Pb、Zn、Ag為主要異常元素，具有多處濃集中心，濃集中心伴生Zn異常。化探異常是鉛鋅礦的直接找礦標志。

（7）激電異常。礦區激電測量共圈出了9個幅頻率激電異常，多為低阻高幅頻率異常，幾乎所有的鉛鋅礦-銅鉛鋅多金屬礦（化）體（點）均分布在激電異常內。高幅頻率異常是成礦的有利地段。

4.2 成礦有利區段

結合相關成礦理論［18-20］，并根據礦區地質特征、物化探特征、含礦特征以及找礦標志，本研究劃分了大古石溝、小東溝和普泉等3個成礦區段（圖1）。

（1）大古石溝成礦區段（A區）。該區位于礦區南部大古石溝一帶，也是礦區鉛鋅礦的主要集中分布區段。區內礦化集中，地質、物化探異常套合較好。該區含礦地層主要為中寒武統張夏組白云巖化灰巖，其內可見2個鉛鋅礦化層，礦體集中分布于層間破碎帶內，鉛鋅礦化層多達10余層，疊層石和碳酸鹽巖復合體是沉積相突變的部位，也是鉛鋅礦化的賦存部位。鉛鋅礦化層與地層產狀一致，呈層狀、似層狀、透鏡狀、條帶狀等近水平產出。其中，Ⅰ號、Ⅱ號鉛礦體厚度較大，品位較高，均達到工業礦體水平；化探綜合異常與礦體套合較好，Pb、Zn、Ag異常濃集區也是礦體的分布位置。1∶10 000土壤地化剖面測量結果也可證實在大古石溝一帶圈出一個較大的Hg、Pb、Zn、Cu 異常，w（Pb）為（136～5 000）×10-6，w（Zn）為（101～5 705）×10-6、w（Hg）為（104～9 682）×10-9，w（Cu）為（112～190）×10-6。高值異常為張夏組鉛鋅礦的分布地段，為1號鉛礦體分布區；激電異常JH-8也是Ⅰ、Ⅱ號鉛礦體的分布位置。經過初步估算，礦區內大古石溝一帶僅Ⅰ號鉛礦體的遠景資源量就達中小型礦床規模。

（2）小東溝成礦區段（B區）。該區段位于礦區西部小東溝一帶，主要分布有小東溝和下對寺窯銅鉛鋅多金屬礦化點以及新24-甲1Mo、Pb、Zn、Ag、Co化探異常和JH-2、JH-4、JH-3激電異常。小東溝西多金屬礦化體Cu品位為0.39%，Pb品位為0.052%，Zn品位為0.037%；下對寺窯西多金屬礦化體Cu品位為0.17%，Pb品位為0.03%，Zn品位為0.14%。該區段銅鉛鋅礦化層主要位于NNE向或NWW向斷裂帶及近水平的層間溶蝕崩塌角礫巖中，賦礦圍巖為上寒武統三山子組白云巖。MVT型鉛礦床直接賦存于溶蝕崩塌角礫巖中，在NNE向或NWW向斷裂帶與層間順層破碎帶（喀斯特古巖溶層）的復合部位礦化發育最好。

（3）普泉成礦區段（C區）。該區段位于礦區北部普泉—駝泉一帶，主要分布有駝泉重晶石-銅鉛礦化點、湖泉溝南重晶石-鉛礦化點、湖泉溝西多金屬礦化體以及新25-甲2Ag、Zn、Mo、Ni、Pb、Ba化探異常和JH-6、JH-7、JH-9激電異常。駝泉重晶石-銅鉛礦化點BaSO4品位為74.54%，Cu品位為0.2%，Pb品位為0.073%～0.05%；湖泉溝南重晶石-鉛礦化點BaSO4品位為75.22%～77.86%，Cu品位為0.03%～0.07%，Pb品位為0.07%～3.05%；湖泉溝西多金屬礦化體Cu品位為0.47%，Pb品位為0.3%，Zn品位為0.28%。該區段重晶石-銅、鉛鋅礦（化）主要有兩種賦存形式，層狀鉛鋅礦（化）體直接賦存于溶蝕崩塌角礫巖中；脈狀重晶石-鉛鋅礦（化）體賦存于NNE向斷裂帶中，在斷裂帶與層間順層破碎帶（喀斯特古巖溶層）的復合部位礦化發育最好。

5 結語

結合大古石溝地區1∶50 000礦產地質調查、1∶50 000水系沉積物測量、1∶50 000高精度磁法測量和1∶50 000電法測量工作成果，對區內地球物理及地球化學特征進行了總結，并系統分析了礦體地質特征及礦床成因，結合相關成礦理論及本研究綜合物化探找礦成果，圈定了大古石溝、小東溝和普泉等3個有利的成礦區段。通過對各區段成礦地質特征的分析，認為各區段成礦潛力很大，值得進一步部署找礦勘探工作以及開展相關的成礦預測研究工作。