河南省嵩縣雷門溝礦區成礦地質地球化學環境研究

孫芳計，劉 勇，周雅鋒，宋維壯

（1.河南省地質礦產勘查開發局第三地質勘查院，河南 鄭州 450001；2.河南省金屬礦產深孔鉆探工程技術研究中心，河南 鄭州 450001；3.河南省資源環境調查一院，河南 鄭州，450000）

1 區域地質背景

區域內出露地層有：太古宇太華巖群中深變質巖系、中元古界熊耳群火山巖系及新生界各種蓋層等；區域構造位于華北地臺南緣，華山～熊耳山臺隆東段。地處龍脖—花山復背斜的東南翼，該褶皺軸部西段被中生代花山、蒿坪兩超單元花嵩巖侵入，東段火山巖區走向斷層發育[1]。具典型地臺雙層結構：結晶基底與蓋層。基地地層由太華巖群片麻巖系組成，蓋層由熊耳群火山巖系組成，并分布于背斜構造的周圍。區內巖漿活動頻繁，結晶基底變形變質強烈，蓋層斷裂構造發育；區域內巖漿活動強烈，分布廣泛，集中分布于西部。以晚太古代變質侵入巖和中生代中酸性侵入巖為主，呈巖基、巖墻產出；另有中晚元古代中～基性及正長斑巖脈或小巖株產出[2]。其總體展布方向與區域構造線方向一致，具明顯多期多旋回活動特作，具有時代越新巖石酸度越高的特點。區域內地層、巖漿巖和構造等均受南坡嶺—花山背斜控制，呈近東西向展布。巖漿活動及構造活動具多旋回和多期次活動的特點，金屬礦產豐富。

2 礦區地質特征

2.1 地層

礦區內出露地層主要為太古宇太華巖群片麻巖系，從礦物成分、巖石化學特征及副礦物特征看，片麻巖系地層多為沉積變質而成，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，地層片麻理產狀不清或產狀紊亂。

2.2 構造

礦區地處龍脖—花山復背斜的東南翼，該褶皺軸部西段被中生代花山、蒿坪兩超單元花嵩巖侵入，東段火山巖區走向斷層發育[3]。具典型地臺雙層結構：結晶基底與蓋層。基地地層由太華巖群片麻巖系組成，蓋層由熊耳群火山巖系組成，并分布于背斜構造的周圍。區內巖漿活動頻繁，結晶基底變形變質強烈，蓋層斷裂構造發育。

2.3 巖漿巖

礦區內巖漿巖活動頻繁，主要時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、嵩坪三個超單元和雷門溝獨立單元，多呈大規模巖基產出。另有爆發角礫巖株及花崗斑巖脈分布。雷門溝獨立單元主要巖性為細～微粒斑狀二長花崗巖，巖石為灰白色，似斑狀結構，石基具微細不等粒花崗結構，塊狀構造。斑晶主耍由鉀長石、斜長石、石英組成，基質成分同斑晶，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，主要有輝鉬礦、黑鎢礦等，特別是鉬礦化，已構成工業礦體。蝕變有硅化、鉀化、高嶺土化等。

3 礦床地質

礦區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—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，鉬礦體呈近環狀賦存在花崗巖體及其內外接觸帶附近，并且有礦體產狀穩定、規模巨大、形態簡單、品位較貧等特點。組成礦體的主要巖石有細—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。礦區范圍內由51個新老鉆孔系統施工控制，礦區共圈定大小礦體92個。其中工業鉬礦體19個；低品位鉬礦體66個；鉬氧化礦體7個。其中2號礦體為主要礦體，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方形的板狀體，主礦體規模大、形態簡單，大致呈長圓近環狀產于花崗巖體與太華巖群片麻巖系的內外接觸帶附近，以外接觸帶為主，局部可達外接觸帶600m范圍。礦體形態如圖1，2。

圖1 2號礦體第Ⅴ縱線剖面形態特征

圖2 2號礦體平面塊段形態特征

由圖可見，在雷門溝爆發角礫巖體內，2號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，呈環帶狀，自接觸帶向花崗巖體內延伸100m，向蝕變圍巖中延伸寬100m～400m，側伏角5° ～15°。

3.2 礦石質量特征

根據選礦試驗報告及光、薄片鑒定結果，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、藍輝銅礦、褐鐵礦、孔雀石和鉬華等；非金屬礦物有石英、鉀長石、斜長石、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 成礦地質地球化學環境探討

礦區內主要成礦物質來源與雷門溝細-微粒斑狀花崗巖體密切相關，雷門溝細-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律降低，Al2O3含量自巖體中心向外呈有規律增加，可能屬同化圍巖成分造成的結果。

表1 各種巖石微量元素含量表

4.1 堿質含量

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

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，這對鉬的成礦有利。

4.3 巖體的分異指數和固結指數

分異指數DI=Q+Or+Ab。

式中：Q為石英含量；Or為正長石含量；Ab為鈉長石含量。

固結指數：

據研究認為，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。經計算，細微粒—斑狀花崗巖體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介于殼源與幔源之間產物。

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 結論

綜上分析，構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]。花崗巖冷凝收縮后形成的放射狀和環形的微裂隙系統，巖體與圍巖之接觸帶構造以及爆破角礫巖體內所形成的角礫狀構造等，為含礦熱液提供了活動及沉淀的場所；細-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格控制。花崗巖體具酸度高、富堿和高鉀之特征，有利于鉬礦化；由黃鐵礦硫同位素分析，其結果δS3%、δS4%分別為2.67和3.55，接近隕石硫同位素之數值，說明成礦物質來自上地幔及下地殼；礦區花崗巖的固結指數（SI）和分異指數（DI）值介于幔源型花崗巖與殼源型花崗巖之間，故成礦物質來源應為上地幔下地殼之產物。

成礦母巖體為淺-超淺成的酸性花崗斑巖體，從巖石化學特征看，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。其侵入于硅鋁質圍巖中，巖漿期后熱液活動造成了面型蝕變，對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、細脈狀和細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。由此成為礦體規模巨大、形態簡單，屬典型斑巖型鉬礦床的主要原因。