豫西小池溝金礦礦床地質特征研究

陳書中 ，李軍亭，牛昱博

（1.河南省有色金屬礦產探測工程技術研究中心，河南 鄭州 450016；2.河南省有色金屬地質礦產局第六地質大隊，河南 鄭州 450016）

0 引言

熊耳山金、銀多金屬成礦區地層屬華北地層區豫西地層分區，區內地層在多個構造演化階段存在成礦潛力，尤其在中生代華北板塊與楊子板塊碰撞后逐步進入大規模成礦的歷史演化期（河南省地質礦產局，1989；梁新輝，2019）。豫西地層分區內古老變質巖系發育，構造-巖漿活動頻繁且強烈，金、銀、鉛鋅多金屬礦床（點）較多（陳衍景和富士谷，1992；陳德杰，1996；李國平等，2012；抄尉尉，2019），具有良好的成礦地質條件和找礦前景。

本文研究區屬洛寧縣趙村鄉，地理坐標范圍為：111°35′57″～111°37′42″E，34°13′37″～34°15′30″N。研究區面積約9.42 km2，為中低山區，地形較陡。前人在研究區開展過一些工作，1965年秦嶺區域地質測量大隊在本區進行了1∶200000洛寧幅區域地質調查；1979—1981年，河南省地質礦產局第一地質調查隊在小池溝地區發現了金重砂異常；2000—2005年，洛陽市礦業發展中心在七里坪金礦區開展了地質勘查工作，并提交了《河南省洛寧縣七里坪礦區金礦普查報告》。但研究區內眾多北東-南西向構造蝕變帶研究程度低，礦床地質特征和礦床成因缺少系統研究工作，深部及外圍尚有很大的資源找礦潛力（任富根和李維明，1996；姚改委，2013；劉征華等，2019）。本次工作在前人區域研究的基礎上，開展野外地質調查并采集樣品測試分析，開展礦體特征、礦石質量、礦石結構與構造、金礦化特征、圍巖蝕變和成礦階段等研究，分析礦床主控因素和找礦標志，探討礦床成因，以期為洛寧縣小池溝地區金礦勘查提供地質依據。

1 礦區地質特征

1.1 大地構造位置

小池溝金礦位于華北地臺南緣熊耳山隆起部位，康山-七里坪斷裂的北東端。熊耳山大地構造位置上位于華北板塊南緣，亦被稱為華熊地塊（陳衍景和富士谷，1992；祝朝輝等，2014；張蘇坤等，2020），南部緊鄰北秦嶺造山帶，其東、西邊界為洛寧斷陷盆地和伊川-潭頭等新生代斷陷盆地，南、北邊界分別是馬超營斷裂（MF）和三門峽-寶豐斷裂（SBF）（張國偉等，2001；秦雙偉，2018）。區內古老變質巖系發育，構造巖漿活動頻繁且強烈，北東—北北東向構造蝕變帶規模大，Au及多金屬礦點眾多，具備良好的成礦地質條件和找礦前景（圖1）。

圖1 小池溝金礦區地質簡圖

1.2 地層

礦區出露地層為太古界太華群石板溝組（Arsh）及少量第四系（Q）。太華群石板溝組（Arsh）出露在礦區西部邊緣，面積約0.30 km2，主要巖性為灰綠色細粒角閃斜長片麻巖、石榴黑云角閃斜長片麻巖，為一套高角閃巖相變質結晶基底巖系。第四系（Q）為黃土、砂、礫石等沖積、坡積物，分布在洛寧山前斷裂北側盧氏-洛寧盆地和現代溝谷中。

1.3 構造

研究區內斷裂構造較為發育，按延伸方向可分為：北東、北北東、北西三組方向（圖1），其中北東、北北東向構造最為發育，為主要的控礦構造，為成礦前同期構造。北西向構造蝕變帶中具有不同強度的礦化，也具有良好的找礦前景。控制金礦規模較大的構造蝕變帶主要有5條，即F2、F3、F4、F5、F19。區內發育一個軸向北北東-南南西向、軸面傾向東南的背形，兩翼呈不對稱產出，樞紐向南西傾伏，傾角16°左右。北西翼地層270°～330°∠30°～60°，南東翼地層因受花山花崗巖體的影響產狀較亂，其總體產狀130°～150°∠40°～56°，稱為拾馬嶺背斜。

1.4 巖漿巖

礦區內大規模的巖漿侵入活動集中于新太古代和早白堊世，酸性巖類為主，次為基性巖類（王長明等，2006；王衛星等，2010）。新太古代侵入巖經變質作用改造，為石板溝角閃斜長片麻巖（Sog）、馬家溝黑云角閃斜長片麻巖（Mog）、東草溝黑云二長片麻巖（Dog）以及變超鎂鐵質巖（）和變閃長巖（）組成，為本區的成礦圍巖。金山廟和花山花崗巖體分別在礦區北緣和東南緣廣泛出露，與成礦關系密切，不僅控制成礦環境，而且提供了充足的熱動力條件和成礦流體。

2 礦床地質特征

2.1 礦體特征

礦區礦體皆為隱伏-半隱伏產出，其產狀嚴格受含金蝕變構造帶控制，目前區內圈出Ⅴ-Ⅰ、Ⅴ-Ⅱ、Ⅳ-1、Ⅳ-2、ⅩⅨ-1、ⅩⅨ支6個礦體。各構造蝕變帶控制的金礦體沿礦體走向一般呈串珠狀產出。金礦體沿構造蝕變帶傾向與走向變化大體相同，礦體在構造蝕變帶傾斜方向上也呈透鏡狀產出，膨縮現象明顯。礦體規模大小不等，沿走向長一般為20～70 m，最長可達612 m（Ⅴ-Ⅰ），最短僅0.5～1.0 m，沿側伏方向延深一般為礦體走向長度的3～4倍，甚至更深，礦體厚度大多為0.2～0.8 m，最厚處2.20 m，最薄處0.05 m。礦體沿走向方向具側伏現象，一組側伏方向南西向，側伏角30°～36°，另一組側伏向為北東向，側伏角17°；礦區內東斷裂帶（即F5、F3、F4、F8、F19、F20斷裂組合帶）礦體整體上側伏向以南西為主，表現為向斷裂組合帶的撒開方向側伏。礦體厚度與礦石品位一般為正相關系，厚度越大，品位越高。礦體產狀傾向有北西組和南東組兩組，北西組傾角一般為76°左右，大部分為70°～81°，在分枝脈中產狀較緩，傾角為50°～60°；南東組傾角相應較緩，一般為50°～70°，個別傾角較陡（表1，圖2）。

表1 小池溝金礦床礦體特征表

圖2 小池溝金礦床典型剖面圖

2.2 礦石特征

2.2.1 礦化類型

野外觀察發現，小池溝金礦區脈狀金礦體有以下兩種礦化形式組成：①石英脈型+構造蝕變巖型；②構造蝕變巖型。區內主要以構造蝕變巖型為主。產于主容礦斷裂中的金礦體主要表現為構造蝕變巖型礦化形式，其次為石英脈型+構造蝕變巖型礦化形式。產于次級容礦斷裂中的礦體礦化類型以構造蝕變巖型為主，石英脈型+構造蝕變巖型次之。主容礦斷裂中礦體的礦化類型分帶在該區表現不十分明顯，但在垂向上大體上有分帶性特點，即下部向上部依次出現構造蝕變巖型→石英脈型+構造蝕變巖型礦體。

2.2.2 礦石結構、構造

礦石多數為碎裂結構，自形-半自形粒狀結構。早期黃鐵礦呈自形-半自形粒狀（圖3a）；成礦期黃鐵礦呈半自形-他形粒狀，被黃銅礦交代（圖3b），少量邊緣被褐鐵礦交代（圖3c）；成礦期方鉛礦呈他形粒狀，被白鉛礦強烈交代（圖3d）。常見礦石構造有條帶狀、浸染狀、團塊狀、脈狀、角礫狀構造等。

圖3 小池溝金礦礦石結構顯微照片

2.2.3 礦物共生組合

小池溝金礦區礦石礦物共生組合主要有4 種類型，即：①黃鐵礦+石英；②石英+黃鐵礦；③石英+多金屬硫化物；④碳酸鹽礦物。這4種礦石礦物共生組合中，“黃鐵礦+石英”組合以及“碳酸鹽礦物”組合分別代表成礦早期和成礦晚期熱液活動的產物，一般不能形成富礦石和富礦段。“石英+黃鐵礦”組合和“石英+多金屬硫化物”組合是主要成礦期熱液活動的產物，常形成富礦石和富礦段，尤其是兩種礦物組合疊加在一起時，常形成一些特富礦段，但“石英+多金屬硫化物”組合不發育。

2.2.4 金的賦存特征

礦石中礦物種類比較多，金屬礦物主要以黃鐵礦為主，少量或微量的方鉛礦等。黃鐵礦在礦石中含量較高，分布較廣，以灰白色、煙灰色、淡黃色為主，黃鐵礦以浸染狀、脈狀分布。金的含量與黃鐵礦呈正相關關系，黃鐵礦粒度越細，晶形越不規整，呈淡黃色、煙灰色產出者Au含量較高，以自形晶的立方體形式產出的黃鐵礦粒度較粗，Au含量相對貧乏。金產在黃鐵礦內，以包裹金的形式存在（圖4a），也有以粒間金（圖4b）、裂隙金的形式存在的。方鉛礦與金具正相關系，方鉛礦含量越高Au品位越高。方鉛礦作為金的載體之一（圖4c～d），可以作為判斷礦石中Au含量高低的指示礦物之一。

圖4 小池溝金礦礦石礦物顯微照片

2.3 圍巖蝕變

小池溝金礦區脈狀金礦體圍巖蝕變發育，主要蝕變類型有硅化、鉀化、黃鐵礦化、綠泥石化、綠簾石化，次要蝕變類型有方鉛礦化、黃銅礦化、碳酸鹽化、陽起石化、青磐巖化等，此外還常見褐鐵礦化等次生蝕變。這些蝕變組合可以分為早、中、晚3期6種。早期蝕變組合為①黃鐵礦化+硅化和②黃鐵礦化+硅化+鉀長石化；中期蝕變組合為③硅化+黃鐵礦化、④硅化+黃鐵礦化+絹云母化+（綠簾石化）和⑤硅化+黃鐵礦化+黃銅礦化+方鉛礦化；晚期蝕變組合為⑥方解石化+螢石化+（硅化）+（黃鐵礦化）。

礦化蝕變具有一定的規律。以Ⅴ號礦體為例，沿走向上，由南西向北東，南西段黃鐵礦化、硅化較強，其中黃鐵礦呈細粒、微細粒不規則狀，晶形較差；向北東延伸，硅化、黃鐵礦化逐漸減弱，黃鐵礦呈中-細粒（甚至有微細粒），黃鐵礦晶形有自形晶、它形晶，有立方體結構也有五角十二面體結構，還有呈不規則形狀等，總體趨勢是晶形變好，顆粒變粗。垂直走向上（或橫向上），由脈狀礦體中心向外依次出現石英、黃鐵礦化帶→石英、黃鐵礦、黃銅礦、方鉛礦化帶→黃鐵礦、石英（鉀長石）化帶→方解石、螢石（石英、黃鐵礦化）帶，與上宮金礦具有一定的相似性（王曉輝，2015）；沿傾向或垂向上，黃鐵礦化+硅化組合主要出現于礦體的中下部，硅化+黃鐵礦化組合分布極廣，在600～1000 m標高范圍內都十分發育，為該區最主要的蝕變組合類型，硅化+黃鐵礦化+黃銅礦化+方鉛礦化組合在本區不發育，主要出現于800m 標高上下的礦體中下部，方解石化+螢石化+（硅化）+（黃鐵礦化）組合在本區不發育，主要出現于礦體的頂端，賦存標高一般都在900 m標高上下。

2.4 成礦階段

根據礦石脈體穿插關系，以及礦物共生組合特征，將小池溝金礦床成礦過程大致分為3個階段：①中粗粒黃鐵礦-石英階段，黃鐵礦中粗粒、自形-半自形晶，以五角十二面體為主，次有少許立方體晶形，灰白色為主，呈星點狀、團塊狀分布，石英多為純白色；②石英-細粒黃鐵礦階段，黃鐵礦細粒為主，半自形晶及不規則狀形式產出，呈稠密浸染狀、細脈狀、網脈狀分布，淡黃色為主，石英煙灰色為主；③螢石-方解石階段，以出現方解石細脈和少量螢石細脈為特征，螢石少量，呈淡紫色，標志熱液活動進入尾聲。

3 控礦因素分析

3.1 地層控礦

基底巖系為間接控礦因素。研究區內出露地層為太華巖群，小池溝金礦床礦石鉛同位素特征研究結果表明太華巖群不是成礦物質的主要來源（秦雙偉，2018），太華巖群中Au、Ag、Cu、Pb、Zn含量除Pb稍高于地殼豐度以外，其余元素都明顯的低于地殼豐度值，太華群是眾多Au、Ag、Cu、Pb、Zn礦床的賦礦圍巖，特別是Au、Ag礦床。區域上各金礦床（包括小池溝金礦床）內礦化蝕變范圍一般都較小（王曉輝，2015；孫海宇，2019），通過流體的淋濾或萃取獲得一定規模的金是很困難的。由此可以推斷小池溝金礦區地層新太古界太華巖群表殼巖對成礦物質的貢獻甚微，成礦物質可能主要來源于基底巖系。

3.2 構造控礦

構造為直接控礦因素。熊耳山地區構造體系受秦嶺造山帶構造活動的強烈影響，形成了以近東西向為主導的構造特征（丁士應等，1999；王偉等，2014；段存基等，2017）。構造格架為以近東西向的馬超營斷裂帶為主導構造，其北側由西向東分別發育前郭凹-蒿坪溝斷裂（QHF）、三門-鐵爐坪斷裂（STF）、康山-七里坪斷層（KQF）、青崗坪-大木廠斷裂（QDF）、橫嶺山-蔭四溝斷裂（HYF）、回春溝-祁雨溝斷裂（HQF）、雞冠山-瑤溝斷裂（JYF）等一系列北東向次級斷層，與熊耳山南北拆離斷層帶一起構成本區控巖控礦體系。本區構造系統對礦床的控制作用表現在：金礦床（點）分布于區域性東西向馬超營斷裂帶以北，次一級的北東斷層系（如康山-七里坪斷層等）內及附近；礦區構造受區域構造控制，決定著礦體的產狀。小池溝金礦床就位于康山-七里坪斷層帶上。

小池溝金礦區斷裂構造較為發育，區內礦體均嚴格受斷裂控制，斷裂按延伸方向可分為：北東、北北東、北西向三組（圖1），其中北東、北北東向構造最為發育，礦體主要賦存在陡傾斜的北東、北北東向斷裂構造帶內，表明北東、北北東向斷裂構造為主要的控礦構造，北西向斷裂構造中相對具有較弱的礦化。

根據區域地質動力學背景和野外實地考察，將礦區構造劃分為4個期次。第Ⅰ期為近南北向擠壓環境下形成的成礦前構造，奠定礦區控礦構造的主體框架。在南北向擠壓應力衍生出的北東向左行剪切力偶和北西向右行剪切力偶作用下分別形成北東和北西向斷裂。北東向斷裂在礦區發育，延伸遠，規模大，同時衍生出北北東向次級斷裂，是后期礦液運移的主要通道；北西向斷裂在礦區不發育，部分具有礦化特征。第Ⅱ期為近南北向拉張環境下形成的成礦前構造，在此應力場作用下，前期構造僅發生剪切活動，但不能形成有利的張性空間，只能使斷裂產狀局部發生變化。第Ⅲ期為北東向擠壓環境下形成的同成礦構造，表現為前期北東—北北東向斷裂帶蝕變巖的形成及石英脈的貫入以及部分北西向斷裂礦化，并伴隨礦液的富集沉淀，形成礦區主要礦體。第Ⅳ期為近南北向擠壓環境下形成的成礦后構造，表現為新生成的左行北東向斷裂切割前期形成的北西向斷裂，或前期形成的北東向斷裂重新活動切割早期形成的北北東向斷裂，但發育程度較低，錯動斷裂的位移不大，對礦體沒有大的影響。

3.3 巖漿巖控礦

燕山期巖漿巖與成礦既是直接關系又是間接關系。小池溝金礦區內及周邊出露的巖漿巖主要有新太古代侵入巖（包括正片麻巖巖系及侵入巖系）、古元古代輝長巖體以及金山廟花崗巖體和花山花崗巖體，前二者屬于基底巖系，后二者屬于燕山期花崗巖體。通過小池溝金礦床礦石鉛同位素特征研究，表明該礦床的成礦物質來源于燕山期花崗巖，與地表廣泛出露的基底巖系（原太華群）巖漿巖具有完全不同的鉛同位素組成及演化趨勢，基底巖系巖漿巖僅起賦礦圍巖的作用（陳衍景和富士谷，1992）。

4 礦床成因

燕山運動早期，馬超營斷裂由北向南的逆沖推覆體說明熊耳山地區處于區域性南北向擠壓應力場的環境下，由地表往深部，隨著溫度壓力增加，變質流體發育，為小池溝金礦的成礦流體。在礦床形成過程中，由北向南逆沖推覆的初期造成南北向擠壓應力場，形成了壓扭性的賦礦斷層，成礦流體向上遷移并聚集在有利部位，導致了小池溝賦礦斷層內的Ⅰ期礦化，但該期礦化較弱。隨著擠壓逆沖推覆的不斷進行，物化環境由增壓增溫向減壓增溫轉變，動力學環境由擠壓向伸展轉變，造成深部殼幔同熔，發生巖漿活動，同時產生巨量流體，未完全固結的大量花崗質巖漿向上侵位。花崗質巖漿的上涌引起應力場的改變，致使緊鄰花山巖體西南部的小池溝礦區內的賦礦斷層變為張（扭）性。少量的含礦熔漿-流體流分枝（透巖漿流體）因具有相對較小的密度而具有較大的正浮力，從大量未完全固結花崗質巖漿體系中穿過和（或）逃逸，在自身物理化學條件及圍巖構造條件的控制下，在有利部位堆積成礦，導致了礦床最重要的Ⅱ期礦化。逆沖推覆的減弱和巖漿的冷凝慢慢結束了Ⅱ期礦化作用。之后，地殼持續抬升，發生了大氣降水循環作用的Ⅲ期礦化蝕變。綜合分析認為，小池溝金礦床的成因類型為中低溫熱液型金礦床。

5 找礦標志

從區域地質背景、礦床地質特征以及礦床主控因素分析，初步歸納出以下找礦標志：①本區北東—北北東向斷裂帶是找含金破碎帶蝕變巖型金礦床最為重要的直觀靶區，金礦體往往賦存于其中；②破碎帶內蝕變發育，蝕變巖的顏色為棕褐色或褐黑色，且有密集的蜂窩眼，或局部硅化，硫化礦物呈細粒浸染狀或細脈穿插，是金礦體的直接找礦標志；若在破碎帶的膨大地段，蝕變強烈且種類多，具明顯的分帶現象，且高嶺土化、絹云母化、硅化等較發育，可能預示下部有盲礦體存在，是找盲礦體的較好標志；③北東向斷裂帶內張性構造發育，巖石破碎、蝕變強烈，應為礦化較強部位，亦可預示深部很可能有盲礦體賦存；其與不同方向斷裂交匯處，或其分枝處都是找礦的有望地段；④含金蝕變破碎帶內及其附近有變輝長巖脈或變輝綠巖脈發育地段，往往有礦體賦存，這些巖脈可為間接的找礦標志；⑤激電測深高阻高極化或低阻高極化異常可作為間接的找礦標志。

6 結論

（1）小池溝金礦區圈定6個礦體，礦石中金的含量和黃鐵礦與方鉛礦均具正相關關系。礦石礦物共生組合主要有4種類型。金礦體主要以構造蝕變巖型為主，圍巖主要蝕變類型有硅化、鉀化、黃鐵礦化、綠泥石化、綠簾石化。

（2）小池溝金礦床經歷了早期中（略偏高溫）、中期中溫、晚期低溫的3期熱液礦化，控礦主要因素為構造、基底巖系和燕山期花崗巖，成因類型為中低溫熱液型金礦床。

致謝感謝單位領導們對勘查工作的指導和大力支持，對參與本次勘查工作的其他同事和施工人員表示誠摯的謝意。感謝編輯部老師和審稿專家的辛勤工作。