河南省西峽縣寨子溝金礦控礦因素及成因分析

薛 艷，陳英男，陳建立，張文濤，郭 鵬，李貞岐

(1.河南省地質礦產勘查開發局 第一地質勘查院，河南 鄭州 450000；2.桂林理工大學 地球科學學院，廣西 桂林 541004； 3.河南省煤炭地質勘察研究總院，河南 鄭州 450000)

研究區西峽縣寨子溝金礦位于河南省西峽縣北6 km的五里橋鄉石龍堰村寨子溝，大地構造位置為揚子板塊與華北板塊拼合帶部位，即商丹斷裂帶之河南境內南陽盆地以西段，又稱西官莊—鎮平斷裂。商丹斷裂帶是一條規模巨大、多層次、長期活動的構造邊界，其作為劃分中國華北與揚子兩大構造體系的界限斷裂，歷來是國內外地質學家研究的熱點地區[1-2]。沿該斷裂帶過研究區向西，進入陜西境內，以及南陽盆地東側(稱松扒斷裂)，甚至再向東至信陽市境內，均分布有一系列大型金礦床，如陜西沙梁子金礦、南陽桐柏老灣金礦和新縣涼亭金礦等礦，中小型礦床礦點眾多，研究成果亦較多[3-6]。但對于研究區所處的商丹斷裂西官莊至鎮平段的工作開展較少，研究成果亦更少。以往工作往往局限于區域找礦潛力評價和找礦靶區圈定，未從整個成礦帶的角度入手進行對比研究，對成礦帶的控礦因素和成礦物質來源及成礦機理等方面進行深入研究。尚未有關于該地區成礦物質來源、成礦流體特征的研究。開展西峽寨子溝金礦地球化學特征的研究，對于研究西官莊斷裂金礦賦存規律具有重要意義[7-8]。

1 區域地質背景

研究區位于商丹斷裂帶，西官莊至鎮平段，即秦嶺造山帶東段，在長期、復雜的地質演化過程中，經歷了多期、多階段的造山運動，造就了豐富的礦產資源，形成了一條的重要的貴金屬成礦帶。關于研究區，前人開展的工作僅限于20世紀90年代在西峽縣寨子溝—重殺溝一帶開展過地表調查評價工作，發現了雷子寺溝、寨子溝和重殺溝3個金礦點等找礦線索，隨后民采盛行，一直未系統開展過礦產勘查工作[9-10]。在前期已發現的雷子寺溝、寨子溝、重殺溝等多個金礦點之外，近幾年開展的勘查項目沿該斷裂帶在研究區內圈出了多個銅金礦脈；該斷裂帶上金礦床(點)具成群、成帶的分布特征，主要表現為含金石英脈型及構造蝕變巖型金礦，該成礦帶金礦化均產出于韌性剪切帶中，說明金多金屬成礦與韌性剪切活動之間具有密切的關系[11-13]。

1.1 地質特征

研究區主要出露的地層有斷裂帶北側古元古界秦嶺巖群、中—新元古界峽河巖群寨根巖組(Pt2-3z)、界牌巖組(Pt2-3j)；斷裂帶上及南側的中—新元古界龜山巖組(Pt2-3g)、泥盆系、新生界白堊系及第四系(Q)。商丹斷裂在研究區內總體走向為北西，受多次構造運動影響，斷裂帶兩側廣泛發育著次一級的斷裂構造，礦脈多產出于該類構造或受該類構造控制。受商丹斷裂帶晚期脆性活動影響，龜山巖組南部邊緣幾十米范圍內絹云石英片巖普遍具有碎裂巖、碎裂巖化特征，越接近盆地邊緣，該特征越明顯。研究區地質構造如圖1所示。

圖1 研究區地質構造略圖(據獅子坪等幅1∶5萬區調報告改編)Fig.1 Brief map of geological structure of studying areas(according to 1∶50 000 regional survey report of Shiziping County and so on)

1.2 礦床地質特征

寨子溝金礦產于龜山巖組與峽河巖群寨根巖組間的韌性剪切帶內，二者為斷層接觸，主要巖性有黑云石英片巖夾白云質大理巖。層間斷裂及韌性剪切帶十分發育。北東500 m有晉寧期二長花崗巖出露。含金石英脈長500 m，厚0.5～0.6 m，礦體厚度、產狀及礦化強度沿走向、傾向比較穩定，但近地表已被采空。金屬礦物有黃鐵礦、自然金及少量褐鐵礦、方鉛礦；非金屬礦物為石英及少量黑云母等。自然金呈不規則粒狀，大者粒徑0.5～1.0mm，含Au為5～20g/t、最高40 g/t，伴生微量Cu、Pb、Zn、As、Sb等元素。圍巖蝕變有硅化、黃鐵礦化、黑云母等。

研究區近年又在寨子溝一帶圈出一批礦脈，顯示出較好的找礦前景。礦脈多出露于商丹斷裂帶內及南側龜山巖組地層中，呈北西西向帶狀產出。礦脈主要為碎裂巖—碎裂巖化巖石，發育黃鐵礦化、褐鐵礦化、碳酸鹽化蝕變，金屬礦化主要為黃銅礦化、孔雀石化。礦脈圍巖主要為碎粒巖、構造角礫巖、構造碎裂巖，發育褐鐵礦化、碳酸鹽化蝕變。礦脈斷續出露長度160 m，寬3～8 m；走向285°～295°，陡北傾，傾角為70°～85°，局部陡南傾，Au品位一般為0.40～2.26 g/t，最高5.01 g/t。礦脈巖性主要為弱碎裂巖化絹云石英片巖，發育褐鐵礦化、碳酸鹽化蝕變，金屬礦化主要為黃銅礦化、孔雀石化。礦脈圍巖為碎裂巖化巖石，巖石弱破碎，發育碳酸鹽化蝕變。此次研究主要在該類金礦脈和銅金礦脈及圍巖和頂底板進行了采樣分析。

2 地球化學特征

本文在進行系統野外調查采樣的基礎上，對研究區主要礦脈及其圍巖進行系統的稀土和微量地球化學分析，探討成礦過程中的地球化學行為，試圖揭示成礦物質來源等方向的信息。該研究對于商丹斷裂其他段的成礦規律對比研究、挖掘該區未來找礦潛力具有重要的指導意義。

本次用于微量和稀土元素測試的樣品，分別采集了區內主要銅金礦脈、金礦脈及其頂底板樣品作地球化學分析。樣品總數8件，銅金礦脈(KG02QY2)，賦存于碎裂巖中，頂底板巖性為絹云石英片巖(KG01QY2、KG03QY2)。銅金礦化帶主要巖性為孔雀石化絹云石英片巖。金礦脈(CSG03QY2)具褐鐵礦化，礦脈頂底板圍巖為碎裂巖化、高嶺土化絹云石英片巖、絹云石英片巖(CSG03QY1、CSG03QY2、CSG03QY4、CSG03QY5)。樣品測試采用電感耦合等離子發射光譜儀。將以上8個樣品的部分微量元素(表1)進行原始地幔標準化后繪制蛛網圖。

表1 研究區微量元素檢測結果Tab.1 Test results of trace elements in study area

2.1 微量元素地球化學特征

微量元素原始地幔標準化蛛網圖如圖2所示。

圖2 微量元素原始地幔標準化蛛網圖Fig.2 Spider diagram of primitive mantle trace element

從圖2中可看出，比較銅金礦脈和其圍巖絹云石英片巖的微量元素蛛網圖曲線形態高度一致，都表現出Ba、K、Pb、Sm富集，進一步說明圍巖與礦脈兩者之間可能具有一定的成因聯系。其中，Ba、K富集顯示該區域構造活動比較強烈；Ba、K、 Pb、Sm等大離子親石元素富集，高場強元素(Th、U、Zr)虧損，系大陸地殼深熔作用的產物，顯示具有一定的殼源成因[14-16]。

2.2 稀土元素地球化學特征

雖然稀土元素在地質演化過程中會發生分餾和后期改造，而使得相同物源的地質體的稀土元素分布曲線特征存在一定的差異，但是在一定范圍中并不影響判斷成礦物質來源。稀土元素在低級變質作用、風化作用和熱液蝕變作用中保持相對不活潑性，可作為水—巖作用及成礦流體來源的示蹤劑。因此，可利用不同的地質體的稀土元素特征參數和曲線及熱液礦物的稀土元素特征參數和曲線的相似性來探討和判斷成礦物質的來源[17-19]。

由樣品稀土元素測試數據對球粒隕石(Tayloretal，1985)標準化作稀土元素配分曲線(表2，圖3)。從研究區礦脈及頂底板稀土特征分析認為：

表2 研究區稀土元素計算Tab.2 Calculation result of rare earth elements in study area

圖3 研究區稀土元素球粒隕石標準化配分曲線Fig.3 Chondrite-normalized REE patterns in study area

(1)研究區稀土總量有一定規律性，頂底板圍巖稀土總量明顯偏高，礦脈本身稀土總量明顯低于頂底板圍巖，礦脈及頂底板稀土配分曲線趨勢基本一致，呈左高右低，整體右傾的趨勢。曲線反映出輕稀土富集且分餾明顯，分布較陡，重稀土分布平坦，分餾不明顯。(La/Yb)N比值較穩定可靠，是反映REE分餾的重要參數之一，該區樣品該比值均大于1。以上均表明富集輕稀土LREE。其成因可能與造山期的中基性淺成巖漿作用有關，說明在淺變質作用過程中，圍巖和地層巖石中成礦元素均來自同一源區或賦礦地層受到后期變質成因流體的影響。巖漿活動可能為成礦作用提供了成礦物質的來源的變質流體[15]。

(2)Ce與Eu在稀土元素中屬易變價元素，對環境氧化還原條件變化反應靈敏，通常表現為Ce與Eu的異常行為。該區石英脈中δCe值均集中于0.85～1.20，Ce整體上呈現無異常或弱負異常；稀土元素中銪Eu是具有重要意義的變價元素，Eu異?？梢宰鳛檠趸€原條件的指示劑[14]。研究區樣品Eu整體呈現明顯的負異常，反映成礦環境為較強的還原環境，結合研究區地質背景，該特征預示著可能在成礦作用后期，由于構造抬升之后的流體的加入改變了原始成礦流體的性質[15]，反映出成礦流體主要來源于深部。

(3)其他一些微量元素之間的比值對成礦條件有一定的指示意義。由于Y-Ho、Zr-Hf及Nb-Ta具有相近的離子半徑及相等的電子價態。因此，兩兩之間的元素對比值在同一熱液體系中比值穩定。但當體系受到外界干擾時，這些元素就會出現明顯的差異，體現為不同樣品的同一元素對比值會發生較大的變化。國內外諸多學者對成礦流體和現代海底熱液的Ho和Y展開了較多的研究，認為原始球粒隕石中Y/Ho值為28。在研究區Y/Ho比值相對集中，均介于25.11～29.66，暗示成礦流體可能為深部巖漿熱液。同時由于礦脈均受控于脆韌性剪切帶，可推測巖漿活動為成礦作用提供了成礦物質的來源的變質流體，成礦的變質流體以剪切帶作為活動通道，沿剪切帶上升時，與圍巖發生了反應，形成了典型的蝕變組合。

3 控礦因素分析

3.1 構造因素

研究區所處的商丹斷裂是一條影響巨大的區域性斷裂，受多期次構造活動影響，在主斷裂帶兩側的地層中廣泛發育著次一級脆性構造破碎帶[11]。該脆性構造在區內與成礦關系密切，礦床所處的龜山巖組與峽河巖群接觸部位，主要表現為構造角礫巖或碎裂巖，且蝕變越發育部位，構造破碎程度越高，后期發現的礦脈亦明顯受控于該類次級脆性斷裂，沿構造帶斷續充填含金石英脈，與主斷裂帶和次級斷裂帶基本一致，呈北西西向順層產出，具尖滅再現現象?？梢娭鲾嗔褍蓚鹊拇渭壌嘈源嘈詳嗔咽茄芯繀^主要的構造控礦因素，該類脆性構造是該區域金礦的主要產出位置，控制了成礦物質的富集和最終定位。

3.2 地層因素

研究區寨子溝金礦及周邊礦脈均賦存于龜山巖組或龜山巖組與峽河巖群接觸部位，礦體圍巖蝕變有硅化、黃鐵礦化、褐鐵礦化、碳酸鹽化等蝕變，金屬礦化主要為黃銅礦化、孔雀石化。該類硅化、金屬礦化及與成礦密切相關的熱液蝕變現象說明該地區的成礦物質來源與周圍地層密切相關。根據易志強等對該斷裂帶不同地質體微量元素特征值統計結果分析認為，商丹斷裂西官莊至鎮平段兩側的地層中，Au、W呈極強分異分布。另一方面，微量和稀土元素地球化學特征顯示，圍巖與礦脈兩者之間可能具有一定的成因聯系。綜合分析認為，該地區成礦作用與龜山巖組地層有密切關系。推測賦礦地層受到后期變質成因流體的影響，在變質過程中，流體萃取了周圍巖體中的成礦元素。

3.3 巖漿巖因素

區內廣泛存在的硅化與黃鐵礦化、褐鐵礦化、碳酸鹽化等蝕變現象以及微量與稀土元素特征顯示，該區的金成礦與區域構造巖漿活動關系密切。說明除圍巖和變質流體有一定貢獻以外，巖漿活動亦為該區礦床的形成提供了重要的成礦物質來源。

3.4 對比分析

商丹斷裂帶在南陽盆地以東發現的老灣金礦帶，近年來找礦成果顯著，金礦達特大型規模。兩者屬同一大地構造背景，即商丹斷裂(桐柏境內稱松扒斷裂)。前人研究認為，松扒、老灣斷裂及其衍生的脆—韌性構造帶是老灣金礦的主要構造控礦因素，龜山巖組為該帶金礦的主要賦礦地層，為礦床的形成提供了部分物質來源[20-21]。通過對大地構造背景、控礦因素、賦礦地層、礦化蝕變等條件對比分析認為，該區域具有尋找同類型蝕變巖型金礦的良好前景，未來仍有較大找礦潛力。

4 結論

研究區成礦作用主要受商丹斷裂兩側次級脆性斷裂的控制，含金石英脈和近礦圍巖的稀土和微量元素特征表明該礦形成于相對還原的環境。研究區圍巖和地層巖石中成礦元素均來自同一源區或賦礦地層受到后期變質成因流體的影響，成礦物質來源具多源性，主要包括巖漿作用和深部變質熱液流體?？刂蒲芯繀^成礦的主要因素包括主斷裂兩側的次級脆性斷裂的構造控制作用、賦存地層龜山巖組以及巖漿巖提供成礦物質作用。

參考文獻(References)：

[1] 張國偉，郭安林，劉福田，等.秦嶺造山帶的三維結構及其動力學分析[J].中國科學(D輯)，1996(26)：1-6.

Zhang Guowei，Guo Anlin，Liu Futian et al.Three-dimensional structure and dynamic analysis of the Qinling orogenic belt[J].Chinese Science(D album)，1996(26)：1-6.

[2] 張國偉.秦嶺造山帶的形成及其演化[M].西安：西北大學出版社，1988.

[3] 王全慶．商南地區商丹斷裂帶特征[J].西安地質學院學報，1993，15(增刊)：38-45．

Wang Quanqing.Structural characteristics and evolution of Shangdan Fault Zone[J].Journal of Xi′an College of Geology，1993，15(S)：38-45.

[4] 陳建立，陳金鐸，魏從玲，等.河南省桐柏縣老灣金礦深部及外圍普查報告[R].鄭州：河南省地礦局第一地質勘查院，2020.

[5] 李連濤，張興超，史亮.光山涼亭—薄刀嶺銀金礦床地質地球化學特征[J].華南地質與礦產，2008(3)：7-15.

Li liantao，Zhang Xingchao，Shi liang.Geological and geochemical characteristics of the Liangting-Bodaoling Silver-Gold Deposit，Guangshan County[J].Geology and Mineral Resources of South China，2008(3)：7-15.

[6] 陳良，戴立軍，王鐵軍，等.河南省老灣金礦床地球化學特征及礦床成因[J].現代地質，2009(2)：277-284.

Chen Liang，Dai Lijun，Wang Tiejun，et al.Geochemical characteristics and genesis of the Laowan Gold Deposit in Henan Province[J].Geoscience，2009(2)：277-284.

[7] 郝立波.地球化學原理[M].北京：地質出版社，2004.

[8] 羅銘玖，黎世美，盧欣祥.河南省主要礦床的成礦作用及礦床成礦系列[M].北京：地質出版社，2000.

[9] 易志強，賴群生，郭賢培，等.河南省西峽縣西官莊—鎮平縣金多金屬礦預查報告[R].鄭州.河南省地礦局第一地質勘查院，2018.

[10] 付少英，廖詩進，黃俊亞，等.獅子坪幅、朱陽關幅、寨根幅、西坪幅、丁河幅1∶5萬地質礦產調查報告[R].鄭州：河南省地礦局地質調查院，2015.

[11] 易志強，郭賢培，文景，等.東秦嶺西官莊—鎮平斷裂帶兩側金礦成礦地質特征及找礦潛力[J].金屬礦山，2018(11)：112-118.

Yi Zhiqiang，Guo Xianpei，Wen Jing，et al.Geological characteristics and prospecting potential analysis of gold deposits on both sides of Xiguanzhuang-Zhenping Fault Zone in East Qinling[J].Metal Mine，2018(11)：112-118.

[12] 侯滿堂，王小平.商丹板塊對接帶韌性剪切帶型金礦地質特征及找礦標志[J].陜西地質，2009，27(2)：1-11.

Hou Mantang，Wang Xiaoping.Geological features and prospecting indicators of gold ores in the docking ductile shearing zone between Shangnan and Danfeng plates[J].Geology of Shaanxi，2009，27(2)：1-11.

[13] 李加好，宋傳中，任升蓮，等.秦嶺商丹構造帶商南段巖石變形與變質條件探討[J].地質論評，2011，57(5)：641-649.

Li Jiahao，Song Chuanzhong，Ren Shenglian，et al.Discussion on the deformation and metamorphic conditions of rocks on the Shangnan Part of The Shangnan-Danfeng Tectonic Belt，Qinling orogen[J].Geological Review，2011，57(5)，641-649.

[14] 趙振華.微量元素地球化學原理[M].北京：科學出版社，1997.

[15] 陳振亞，陳原林，顧尚義.江南造山帶西南緣坑頭金礦稀土和微量元素地球化學特征及其意義[J].礦產勘查，2019，10(3)：567-574.

Chen Zhenya，Chen Yuanlin，Gu Shangyi.Geochemical characteristics and significance of REE and trace elements compositions of Kengtou gold deposit in southwestern margin of Jiangnan orogenic belt[J].Mineral Exploration，2019，10(3)：567-574.

[16] 宋昊，張成江，李佑國，等.三江中段銅多金屬礦床流體成礦作用：微量元素地球化學證據[J].巖石學報，2016，32(3)：804-814.

Song Hao，Zhang Chengjiang，Li Youguo，et al.Geochemical constraints of trace elements on ore-forming fluids in the copper polymetallic deposits in the middle Sanjiang Belts[J].Acta Petrologica Sinica，2016，32(3)：804-814.

[17] 王鶴年，張景榮，戴愛華.廣東河臺糜棱巖帶蝕變巖型金礦床的地球化學研究[J].礦床地質，1989，8(2)：61-70.

Wang Henian，Zhang Jingrong，Dai Aihua.Geochemistry of the Hetai Gold Deposit in the Altered Mylonite Zone [J].Mineral Deposit，1989，8(2)：61-70.

[18] 賈三石，付建飛，王恩德，等.湘西五強溪金礦稀土—微量元素地球化學特征及其成因指示[J].稀土，2017，38(4)：95-104.

Jia Sanshi，Fu Jianfei，Wang Ende，et al.Rare earth-trace element geochemistry and genesis directions of Wuqiangxi Gold Mineralization Concentrated Area in Western Hunan Province[J].Rare Earth，2017，38(4)：95-104.

[19] 顧雪祥，劉建明，Oskar Schulz，等.湖南沃溪金—銻—鎢礦床成因的稀土元素地球化學證據[J].地球化學，2005，34(5)：428-442.

Gu Xuexiang，Liu Jianming，Oskar Schulz，et al.REE geochemical evidence for the genesis of the Woxi Au-Sb-W deposit，Hunan Province[J].Geochemical，2005，34(5)：428-442.

[20] 陳建立.老灣花崗巖體與金成礦關系新認識及其找礦意義[J].地質找礦論叢，2018，33(3)：351-359.

Chen Jianli.New understanding of the Laowan granite body-Au mineralization relation and the significance to ore-search breakthrough[J].Contributions to Geology and Mineral Resources Research，2018，33(3)：351-359.

[21] 陳建立，郭鵬，陳英男，等.豫西南老灣金礦原生暈地球化學特征及深部成礦預測[J].金屬礦山，2019(7)：124-134.

Chen Jianli，Guo Peng，Chen Yingnan，et al.Geochemical characteristics of primary Halo and deep metallogenic prediction of Laowan Gold Deposit in Southwestern Henan Province[J].Metal Mine，2019(7)：124-134.