河南嵩縣喂母寺鎢錳多金屬礦地質(zhì)特征及成因探討

吳 煜，王振強，夏 炎，岳 濤，薛志強，宋佳偉

1.河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局 第一地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院，河南 洛陽471000；2.河南省金銀多金屬成礦系列與深部預測重點實驗室，河南 洛陽471000

0 引言

河南嵩縣喂母寺鎢錳多金屬礦區(qū)位于華熊臺緣拗陷東段，熊耳山隆起與嵩縣斷陷盆地的結合部位［1］，為近年來在豫西地區(qū)勘查發(fā)現(xiàn)的新型鎢錳多金屬礦床.按以往礦床類型劃分，鎢礦床成因類型主要有石英脈型、斑巖型、夕卡巖型、硅質(zhì)巖型、云英巖型［2-9］.錳礦床成因主要包括海相火山沉積型、熱液沉積型、沉積變質(zhì)型、風化型以及次火山熱液型［10-16］而在河南省內(nèi)，已發(fā)現(xiàn)的欒川南泥湖、三道莊、上房溝鉬鎢多金屬礦床，其成因類型均為夕卡巖－斑巖型［17-19］.

本次發(fā)現(xiàn)的喂母寺巖漿期后熱液型鎢錳多金屬礦在河南尚屬首例［20-22］，礦體賦存在火山斷陷盆地邊緣的北東向斷裂蝕變帶中，礦化范圍在早白堊紀火山碎屑巖及其接觸帶附近，已圈出的礦體鎢、錳、鉛、鐵四者共生，成礦受白堊紀火山碎屑巖、斷陷盆地及其邊緣的斷裂破碎蝕變帶共同控制.筆者在闡述礦床地質(zhì)特征、控礦因素、找礦標志的基礎上，探討礦床成因，以期對礦區(qū)進一步探礦以及河南省內(nèi)鎢錳礦的地質(zhì)找礦及科學研究提供參考.

1 區(qū)域地質(zhì)背景

礦區(qū)位于華熊臺緣拗陷東段，崤山－魯山拱皺褶束，三里坪向斜北翼東端，熊耳山隆起與嵩縣斷陷盆地的結合部位.區(qū)域地層出露良好，主要包括中元古界熊耳群和汝陽群、中生界白堊系下統(tǒng)九店組、新生界第四系.區(qū)域構造以斷裂構造為主.區(qū)域內(nèi)巖漿活動強烈，具有多旋回、多期性特征.

礦區(qū)屬華北地層區(qū)豫西分區(qū)，以三門峽－魯山斷裂為界，斷裂以北屬澠池－確山地層小區(qū)，以南屬熊耳山地層小區(qū).區(qū)域出露的主要地層有中元古界熊耳群馬家河組、龍脖組，汝陽群的云夢山組、白草坪組、北大尖組、崔莊組、三教堂組；中生界白堊系下統(tǒng)的九店組；新生界第四系的覆蓋層.

區(qū)域上褶皺不發(fā)育，地層主要為單斜地層.區(qū)域構造以斷裂構造為主，斷裂構造比較復雜.三門峽－魯山大斷裂從礦區(qū)中部經(jīng)過，該斷裂帶為逆沖推覆構造，燕山晚期和喜山初期局部仍持續(xù)發(fā)育向北的逆沖作用，動力來源與燕山晚期大規(guī)模花崗巖基巖侵入有關，區(qū)域上斷裂帶南側(cè)火山熔巖、火山碎屑巖發(fā)育.

區(qū)域內(nèi)巖漿活動較頻繁，活動方式多樣，既有巖漿侵入也有火山噴發(fā).區(qū)域上主要發(fā)育巖體為中生代燕山晚期花崗斑巖，位于嵩縣斑竹寺一帶，與礦區(qū)成礦沒有直接關系.區(qū)域內(nèi)火山巖主要為中元古代熊耳群古火山巖，另有早白堊世晶屑凝灰?guī)r，沿著三門峽－魯山大斷裂呈北西向展布，與礦區(qū)鎢、錳多金屬礦成礦關系密切.

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

礦區(qū)出露地層主要為中元古界熊耳群中酸性火山巖及汝陽群沉積巖、中生界白堊系下統(tǒng)九店組及新生界第四系.區(qū)內(nèi)火山活動較強烈，斷裂構造發(fā)育，總體構造樣式為一斷陷盆地，盆地展布方向為北西向.盆地西南側(cè)邊緣為中元古界熊耳群馬家河組安山巖、杏仁狀安山巖，巖石傾向南西；盆地東北部邊緣為中元古界汝陽群北大尖組石英砂巖、長石砂巖，巖石傾向南南東—南；盆地中部為巨厚層白堊系下統(tǒng)九店組凝灰?guī)r（圖1）.

圖1 喂母寺鎢錳多金屬礦區(qū)地質(zhì)簡圖Fig.1 Geological sketch map of Weimusi W-Mn polymetallic orefield

2.1 地層

礦區(qū)出露地層由老到新主要有：中元古界熊耳群馬家河組（Pt2m），中元古界汝陽群北大尖組（Pt2bd），中生界白堊系下統(tǒng)九店組（K1j），新生界第四系（Q）.

（1）熊耳群馬家河組主要分布在礦區(qū)西南部，整體呈北西向帶狀分布，與上覆地層白堊系下統(tǒng)九店組呈噴發(fā)不整合接觸，傾向南西，傾角29～76°.出露巖性主要為灰綠色絹云母化安山巖以及灰紫色塊狀、杏仁狀安山巖，夾薄層安山玢巖.

（2）北大尖組地層主要分布在礦區(qū)的東北部，巖石走向近東西，從下至上出露2個巖性段.

北大尖組二段（Pt2bd2）巖石地層主要分布在礦區(qū)東北部，巖石走向近東西向，傾向南南東—南南西，傾角較緩，一般15～25°.出露巖性主要包括淺紫紅色中厚層狀長石細砂巖夾粉砂質(zhì)白云巖等.

北大尖組三段（Pt2bd3）巖石主要分布在礦區(qū)東北部，巖石傾向南南東，傾角12～37°.出露巖性主要包括細粒石英巖狀砂巖、含海綠石泥質(zhì)頁巖、泥質(zhì)白云巖.

（3）礦區(qū)內(nèi)中生界僅出露白堊系下統(tǒng)九店組，分布在礦區(qū)的中部，沿區(qū)域斷裂三門峽－魯山大斷裂（F4）呈北西向展布，與熊耳群馬家河組、汝陽群北大尖組均呈不整合接觸關系.作為礦區(qū)主要的含礦地層，本次工作通過詳細的野外地質(zhì)調(diào)查，將該組至下而上劃分為3個巖性段，分述如下.

一段（K1j1）：呈北西向展布，與下伏地層北大尖組呈角度不整合接觸，與上覆地層九店組二段呈整合接觸.巖石傾向南西，傾角25～34°，巖性主要為灰紅色含角礫礫巖夾泥質(zhì)粉砂巖.

二段（K1j2）：厚度巨大，與九店組三段整合接觸，巖石傾向南西，傾角8～28°，主要巖性為灰白色巨厚層狀流紋質(zhì)晶屑凝灰?guī)r、英安質(zhì)晶屑凝灰?guī)r，是礦區(qū)主要含鎢錳礦巖系.

三段（K1j3）：僅在礦區(qū)中部地勢高的山包頂部呈橢圓狀分布，與二段之間有一層厚20～40 cm的沉凝灰?guī)r夾層，產(chǎn)狀（153～157°）∠（8～10°），與下伏九店組二段英安質(zhì)晶屑凝灰?guī)r呈不整合接觸，指示在白堊紀末火山噴發(fā)期有一定時長的沉積間斷期.主要巖性為火山集塊角礫巖、流紋質(zhì)火山角礫巖.

（4）新生界第四系地層主要包括更新統(tǒng)殘坡積物（Qp）和全新統(tǒng)洪沖積物（Qh），前者主要分布山坡上基巖區(qū)邊部，成分主要為棕紅色含鈣質(zhì)結核亞砂土，后者分布在河流及溝谷，成分主要為河漫灘沖積亞黏土及礫石.

2.2 巖漿巖

區(qū)內(nèi)巖漿活動包括中元古代及中生代白堊紀2個時期的火山噴發(fā)活動.

中元古代時期，礦區(qū)西南部熊耳群巖漿噴發(fā)，形成火山巖為馬家河組安山巖、杏仁狀安山巖夾安山玢巖，是區(qū)域上熊耳群火山巖的一部分.受三門峽－魯山大斷裂的影響，熊耳群火山巖在靠近八旦河一側(cè)邊部形成了寬75～350 m的碎裂安山巖、碎裂巖帶，帶內(nèi)巖石褐鐵礦化、鉀化蝕變強烈.

白堊紀早期在礦區(qū)中部火山噴發(fā)形成了巨厚層狀流紋質(zhì)—英安質(zhì)晶屑凝灰?guī)r.早白堊世火山巖沿著區(qū)域斷裂F4噴發(fā)形成，在靠近馬家河組安山巖一側(cè)的晶屑凝灰?guī)r中可見到安山巖捕擄體，而在靠近汝陽群北大尖組石英砂巖一側(cè)的凝灰?guī)r中局部可見石英砂巖捕擄體.

2.3 構造

普查區(qū)內(nèi)褶皺構造不發(fā)育，斷裂構造較發(fā)育，總體構造樣式為一斷陷盆地，盆地展布方向為北西向.盆地西南側(cè)邊緣為中元古界熊耳群馬家河組安山巖、杏仁狀安山巖，巖石傾向南西；盆地東北部邊緣為中元古界汝陽群北大尖組石英砂巖、長石砂巖，巖石傾向南南東—南；盆地中部巨厚層白堊系下統(tǒng)九店組凝灰?guī)r為噴發(fā)沉積（圖1）.

普查區(qū)內(nèi)斷裂構造較發(fā)育，該區(qū)經(jīng)歷了多期次、不同方向的構造應力作用，形成了復雜的構造形跡.區(qū)內(nèi)共發(fā)現(xiàn)規(guī)模不等的斷裂9條.按其展布方向分為北西向、北東向、北西西向3組.其中，北西向斷裂F4為三門峽－魯山大斷裂，其次級平行斷裂F5是礦區(qū)內(nèi)重晶石礦的主要含礦斷裂，北東向斷裂F7、F9為區(qū)內(nèi)主要鎢錳礦的含礦斷裂.

2.4 圍巖蝕變

礦區(qū)內(nèi)變質(zhì)作用較弱，主要包括動力變質(zhì)作用以及巖漿后期熱液作用所造成的圍巖蝕變.鎢錳礦礦體頂部為九店組晶屑凝灰?guī)r，底板巖石為北大尖組石英砂巖，礦體與圍巖呈漸變過渡關系.圍巖蝕變類型較復雜，鎢錳礦主要蝕變類型為硅化，金屬礦化為硬錳礦化，后期在表生作用下形成褐鐵礦化、高嶺土化等.鎢錳礦主要蝕變礦化特征如下.

（1）硅化：主要發(fā)生在F7含鎢錳多金屬礦斷裂構造的底板圍巖，蝕變帶寬4～10 m，與鎢錳礦關系不大，由構造底板向構造帶中心位置，硅化蝕變逐漸增強，主要方式是沿裂隙呈網(wǎng)脈狀充填、膠結碎裂石英砂巖.

（2）高嶺土化：主要發(fā)生在F7含礦斷裂構造帶內(nèi)及F7斷裂頂板圍巖，蝕變范圍較大，為后期表生作用下巖石發(fā)生的蝕變特征，時間晚于成礦期.

（3）硬錳礦化：為F7含礦構造主要礦化特征，硬錳礦多呈團塊狀、脈狀膠結構造角礫及碎裂巖塊.硬錳礦呈脈狀、網(wǎng)脈狀沿裂隙充填或成集合體分布.在石英砂巖中硬錳礦呈皮殼狀，包裹石英砂巖.

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

經(jīng)過普查工作，共發(fā)現(xiàn)含鎢錳多金屬礦斷裂構造2條（F7、F9），根據(jù)現(xiàn)行工業(yè)指標，初步圈定工業(yè)礦體3條，分別為F7－Ⅰ、F7－Ⅱ、F9－Ⅰ.

（1）F7－Ⅰ鎢錳鉛礦體

走向長度達580 m，傾向延深403 m，礦體規(guī)模為中小型.礦體形態(tài)多為不規(guī)則板狀或脈狀（圖2），局部有分支、復合，形態(tài)復雜程度屬復雜型.礦體傾向330～335°，傾角80～85°，厚度0.59～6.03 m，平均厚度1.67 m，厚度變化系數(shù)為63%，屬較穩(wěn)定型.鎢品位0.064%～0.78%，平均品位0.169%，鎢品位變化系數(shù)69%，屬較均勻型；錳品位10.33%～23.33%，平均品位17.17%，錳品位變化系數(shù)81%，屬較均勻型；鉛品位一般0.30%～2.0%，最高品位7.85%，平均品位1.52%，鉛品位變化系數(shù)為132%，屬較均勻型；另外，TFe含量平均11.15%，達到伴生組分要求.

圖2 喂母寺鎢錳多金屬礦區(qū)第5勘探線剖面圖Fig.2 Profile of Weimusi W-Mn polymetallic orefield along No.5 exploratory line

（2）F7－Ⅱ鎢錳鉛礦體

走向長度達234 m，推測斜長58 m.礦體形態(tài)為脈狀，礦體傾向340°，傾角83°左右，平均厚度1.09 m，厚度變化系數(shù)86%，屬較穩(wěn)定型.鎢品位0.089%～0.12%，平均品位0.10%，品位變化系數(shù)93%，屬較均勻型；錳品位11.26%～21.83%，平均品位15.67%，錳品位變化系數(shù)85%，屬較均勻型；鉛品位一般0.49～0.54%，平均品位0.52%，鉛品位變化系數(shù)為106%，屬較均勻型.TFe含量平均10.62%，達到伴生組分要求.

（3）F9－Ⅰ鎢錳鉛礦體

賦存在F9斷裂構造帶，深部未控制，礦體走向長度達133 m，礦體斜長40 m，形態(tài)呈不規(guī)則板狀（圖2），平均厚度0.96 m.鎢平均品位0.483%，鉛平均品位0.81%，錳平均品位16.72%，TFe含量平均4.82%，TFe含量未達到伴生組分要求.

3.2 礦石質(zhì)量

（1）礦石結構、構造

鎢錳礦礦石結構主要為碎裂結構、半自形—他形晶粒結構.構造類型主要有角礫狀構造、網(wǎng)脈狀構造（圖3）.

角礫狀構造為鎢錳多金屬礦的主要類型（圖3a），分布在F7斷裂構造帶的晶屑凝灰?guī)r中，巖石呈角礫狀，角礫成分為晶屑凝灰?guī)r，膠結物為灰黑色鎢錳礦及鐵質(zhì).該類礦石品位較高，樣品鎢、錳、鉛均可達工業(yè)品位.網(wǎng)脈狀構造礦石（圖3b）亦出現(xiàn)在晶屑凝灰?guī)r中，灰黑色錳鎢礦沿構造裂隙充填，此類礦石錳鎢礦品位中等，多數(shù)樣品錳鎢礦在邊界或者工業(yè)品位以上.碎裂結構礦石主要分布在F7斷裂構造兩端的北大尖組石英砂巖中，主要表現(xiàn)為金屬礦物、非金屬礦物受應力作用后呈碎裂狀，重者呈碎斑、碎粒狀，這些碎裂的裂隙和空洞往往是金屬礦物充填最好場所.在碎裂裂隙中可見灰黑色錳鎢礦細脈呈網(wǎng)脈狀充填.該類結構礦石品位較低，錳鉛鎢礦多數(shù)達不到工業(yè)品位，個別樣品在邊界品位以上.

圖3 喂母寺鎢錳多金屬礦區(qū)鎢錳礦石類型Fig.3 Ore structures of Weimusi W-Mn polymetallic orefield

（2）礦石物質(zhì)成分

鎢錳礦礦石礦物主要為軟錳礦，次為黑鎢礦、白鎢礦、褐鐵礦、白鉛礦、方鉛礦、鉛礬.脈石礦物主要為石英、高嶺石.本次工作沒有見到單獨的鎢、鉛礦石，根據(jù)物相分析，鎢、鉛礦物和軟錳礦共生，顆粒微細.礦物組合特征為軟錳礦－黑鎢礦－褐鐵礦－方鉛礦－石英組合.

物相分析鎢錳礦礦石樣品9個，礦石中鎢礦成分黑鎢礦含量占55%，白鎢礦占44%，鎢華含量小于1%.鉛礦物化學成分白鉛礦49%，方鉛礦29%，鉛礬占22%.主要礦體中鎢錳鉛品位變化特征見表1.根據(jù)工程樣品分析結果統(tǒng)計，錳鎢鉛三者品位變化基本為正相關，尤其是鎢錳兩鐘元素含量均呈正相關關系.

表1 礦床鎢錳鉛分析結果表Table 1 Variation characteristics of grades of W，Mn and Pb in main orebodies

（3）礦石類型

鎢錳礦石可分為錳－鎢－鉛礦石、錳－鎢礦石及鎢礦石3種礦石類型.

4 礦床成因探討

嵩縣喂母寺鎢錳多金屬礦體賦存在火山斷陷盆地邊緣的北東向斷裂蝕變帶中，成礦受白堊紀火山巖、火山斷陷盆地及其內(nèi)部或邊緣的斷裂破碎蝕變帶共同控制.容礦斷裂蝕變帶的原巖為白堊系下統(tǒng)九店組晶屑凝灰?guī)r以及中元古界汝陽群北大尖組的石英砂巖.晶屑凝灰?guī)r以及石英砂巖等富鈣、高硅鋁質(zhì)巖石有利于熱液交代成礦［2］.礦區(qū)富礦地段均集中在九店組晶屑凝灰?guī)r中，而汝陽群北大尖組石英砂巖中形成的斷裂蝕變帶含礦性明顯變差，說明凝灰?guī)r對成礦的富集作用強于石英砂巖.

三門峽－魯山大斷裂（F4）為區(qū)域性大斷裂，亦為礦區(qū)的主導礦構造，為火山巖漿的噴發(fā)以及后期熱液向上運移提供通道.該斷裂帶呈北西方向從礦區(qū)中部經(jīng)過，形成北西向展布的斷陷盆地，盆地中部為巨厚層白堊紀火山碎屑巖噴發(fā)沉積，整個斷陷盆地的分布范圍控制了早白堊紀火山碎屑巖的噴發(fā)和展布.而斷陷盆地邊緣的北東向斷裂構造F7為主容礦斷裂構造，在九店組火山碎屑巖與北大尖組石英砂巖的接觸帶部位，形成了構造薄弱面，F(xiàn)7斷裂蝕變帶在火山碎屑巖與圍巖地層的接觸帶上鎢錳鉛含礦性明顯優(yōu)于其他部位，整個F7斷裂蝕變帶嚴格控制著鎢錳多金屬礦體的形成.而主容礦構造F7的多階段、多期次的活動，暗示了成礦的多階段、多期次性.另外，白堊紀火山巖漿與成礦關系密切，火山巖漿本身富含W、Mn、Fe、Pb等元素，不僅提供成礦物質(zhì)來源，還為成礦元素的遷移活化、富集成礦提供熱源.后期熱液沿著北西向主導礦構造上侵，到北東向容礦構造帶內(nèi)沿著構造裂隙以及構造薄弱面充填交代成礦，因此，該礦床的成因應屬巖漿期后熱液型鎢錳多金屬礦.

5 找礦標志

（1）構造標志：北西向三門峽－魯山區(qū)域大斷裂是主要的導礦構造，形成的火山斷陷盆地控制著白堊紀火山碎屑巖的展布范圍，斷陷盆地內(nèi)部及邊緣北東向斷裂構造是主要的容礦構造，控制著礦體的產(chǎn)出規(guī)模及形態(tài).

（2）地層標志：白堊系下統(tǒng)九店組火山碎屑巖為主要的賦礦層位，尤其是其與汝陽群北大尖組石英砂巖的接觸帶是成礦有利部位.

（3）土壤地貌標志：含錳鐵巖系在地表風化后常形成紅土、黃棕土或黑褐土.凡是普遍含有像綠豆、黃豆般大小的渾圓狀錳粒的紅土，或含有錳礦碎屑的黑褐土，深部是尋找鎢錳多金屬礦的重要標志.

（4）礦化標志：該區(qū)北東向斷裂構造帶內(nèi)呈黑色、褐紅色的錳礦氧化礦露頭或者斷裂構造帶內(nèi)見到硬錳礦化、褐鐵礦化，是尋找鎢錳多金屬礦的直接標志.