河南桐柏北楊莊金礦成礦特征及找礦前景

門道改

(河南省第三地質大隊有限公司,河南 鄭州 451450)

0 引 言

北楊莊金礦床位于桐柏山老灣金礦田的東部。礦區位于桐柏縣城北部的北楊莊村境內,中心地理坐標為東經113°15′00″,北緯32°28′00″。區內地質勘查工作始于上世紀七十年代,河南省地質局第八地質隊在該區進行了地質普查找礦工作,探獲D級儲量金51.6 kg,銀186 kg[1];二十世紀八九十年代,河南省有色金屬地質礦產局第三地質大隊在該區進行詳細普查,探獲D級(表內+表外)金金屬量628 kg[2]。此后,區內的找礦工作因礦床規模較小而一直中斷至今。本文通過對礦床成礦特征及形成機制等進行分析研究,認為北楊莊金礦床為與中基性火山巖有關的、變質熱液疊加改造造山帶型金礦。通過與區內老灣特大型金礦[2]成礦特征進行類比,認為礦區邊深部具良好找礦前景。

1 成礦地質背景

北楊莊金礦床大地構造位置處于華北板塊和揚子板塊結合部的秦嶺—桐柏—大別造山帶內[3-7](見圖1a),成礦區劃為桐柏—大別褶皺系Ⅳ級金銀多金屬成礦帶[8]。

圖1 北楊莊金礦區區域地質略圖

區域出露地層由老至新為古元古界秦嶺巖群、中元古界龜山巖組、古生界信陽群及新生界等(見圖1b)。其中龜山巖組為老灣金礦帶的主要賦礦地層,巖石組合為一套經過多期構造變形、變質作用改造的中基性火山巖及泥砂質碎屑巖建造,巖性主要為石英云英片巖和斜長角閃片巖,該巖組北側與松扒韌性剪切帶為界,和秦嶺群變質雜巖毗鄰;南側以老灣韌性剪切帶為界,與燕山期晚期老灣黑云母二長花崗巖相接觸,巖石片理化和糜棱巖化強烈。

區域斷裂構造發育,主要有NWW—SEE向、NE—SW向及近SN向等3組。其中NWW—SEE向斷裂為區內的主體構造,規模較大的有松扒及老灣斷裂,二者聯合控制了區域龜山組地層及南、北兩側地層、巖漿巖及老灣金礦田金礦床的分布(見圖2)。二斷裂均為區域性深大斷裂(韌性剪切帶),為導礦構造;NE—SW向及近SN斷裂則為次一級斷裂,規模較小,形成時代較晚,為成礦后斷裂,對成礦期斷裂有破壞作用。

圖2 老灣金礦田地質簡圖

區域巖漿活動頻繁,加里東期、海西期及燕山期巖漿巖均有侵入。其中燕山期巖漿活動與金礦的成礦關系密切,主要為出露于龜山巖組南側的燕山期晚期老灣巖體,巖石類型為黑云母二長花崗巖。

區內金礦床(點)星羅棋布,已發現的金礦床(點)近10處,主要有老灣(特大型)、上上河(中型)以及夏老莊和黃竹園等金礦床(點),成礦地質條件優越。

2 礦區地質特征

2.1 地 層

礦區出露地層由老至新主要為古元古界秦嶺群石槽溝組、中元古界龜山巖組及新生界第四系等(見圖3)。其中龜山組地層在區內大面積出露,地層總體沿NWW—SEE方向延伸,走向與區域構造線方向基本一致,地層多向SW傾斜,傾角60°～80°,產狀較陡。巖性主要有石英云母片巖及斜長角閃片巖等;石槽溝組出露于松扒斷裂的北側,寬度近百米,巖性主要為大理巖,局部夾有斜長角閃片巖及石英云母片巖;龜山組地層則分布于松扒斷裂的南側,夾持于松扒斷裂和老灣斷裂之間,區內金礦(化)體均產于其中,賦礦巖石主要為石英云母片巖,其次為斜長角閃片巖。

圖3 北楊莊金礦區地質簡圖

2.2 構 造

區內斷裂構造較為發育,主要有松扒斷裂及次一級的構造破碎帶。其中松扒斷裂位居龜山巖組北側,為區域性深大斷裂,為成礦流體的上升、運移提供了有利的通道,屬導礦構造;構造破碎帶性質屬脆性(張性),控制了礦體的空間產出位置,區內所圈定的44個金礦體均產于其中,為容礦構造。

2.3 巖漿巖

區內巖漿巖主要為出露于礦區南部的燕山期晚期侵入巖(γ53),為老灣花崗巖體的一部分,巖性為黑云母二長花崗巖,局部見有小規模花崗斑巖脈及石英脈,花崗斑巖脈與成礦關系密切。

3 礦床地質特征

3.1 礦體特征

礦區圈定金礦體44個,編號為Au1～Au44。其中Au8、Au26、Au30及Au44為主礦體。礦體均產于中元古界龜山巖組構造破碎帶之中,嚴格受地層和斷裂構造的雙重控制,礦體形態多呈脈狀,少數礦體則以似層狀出現,礦體形態沿走向和傾向皆變化較大,具膨大縮小、分支復合、尖滅再現之特征(見圖4)。礦體規模長一般為30～110 m、最長可達300 m,礦體厚度一般為0.50～2.08 m、最厚7.80 m,厚度變化較大;礦體走向有NWW—SEE、NW—SE及近SN向3組。其中,NWW—SEE及NW—SE向為礦體的主體走向,礦石Au品位一般為3.08～14.11 g/t,最高22.17 g/t。主要礦體特征詳見表1。

表1 北楊莊礦區主要金礦體特征

圖4 北楊莊金礦床63號勘探線剖面圖

3.2 礦石特征

3.2.1 礦石組分

礦石中金屬礦物主要有黃鐵礦、磁鐵礦、黃銅礦、方鉛礦、自然金、銀金礦、輝銅礦、銅蘭、孔雀石、赤鐵礦、褐鐵礦等;非金屬礦物主要為石英、絹云母、綠泥石、綠簾石、鋯石、金紅石、電氣石及方解石等。

3.2.2 結構構造

礦石結構主要有自形—半自形晶粒狀結構、半自形—他形微細粒狀結構、交代(殘余)結構、碎裂結構、裂隙充填結構及浮滴狀結構等(見圖5);礦石構造主要有角礫狀構造、片狀構造、塊狀構造及細脈浸染狀構造等。

圖5 北楊莊金礦床礦石顯微鏡下結構構造照片

3.2.3 礦石類型

根據賦礦巖石類別,礦石自然類型分為石英云母片巖型、斜長角閃片巖型、石英脈型及花崗斑巖型等4種。

4 形成機制

4.1 成礦物質來源

區內龜山組地層中Au、Ag、As、Cu、Pb等主要成礦元素平均品位明顯高于相鄰地層,其中Au平均品位為5.018×10-9[5],明顯高于其克拉克值4×10-9[9],是鄰近地層的1.9～2.4倍。龜山組地層為區內金礦形成的初始礦源層。金礦石硫同位素組成屬重硫型,δ34S值變化不大(+2.78‰～-5.59‰),接近隕石硫;鉛同位素組成穩定(206Pb/204Pb為17.408～18.693,207Pb/204Pb為15.378～15.614,208Pb/204Pb為37.206～39.855,206Pb/202Pb為1.131～1.48)[5],具造山帶中島弧和地幔鉛特征。礦石硫、鉛同位素特征暗示成礦流體來自地殼深部或上地幔。礦區南側的老灣花崗巖體在上侵過程中提供了熱源和部份活化,致使地層中的金元素活化遷移。

4.2 成礦流體特征

根據前人采集的北楊莊金礦體中石英包裹體樣品測試結果表明:δ18O為10.25‰～12.31‰、δD為-53.3‰～86.3‰(見表2)[5];在δD-δ18O圖解中(見圖6),多數位于巖漿水附近,離大氣降水和變質水較遠,表明礦區成礦流體早期主要來自巖漿水,在后期的成礦演化過程中明顯受到大氣降水的影響,使得成礦流體顯示出由巖漿水向大氣降水“漂移”的特征,且混入的大氣水愈多,“漂移”則愈強烈[10]。以下的混合水范圍,總體反映為混合巖漿水和混合水特征。

表2 老灣金礦田北楊莊金礦礦石氫氧同位素特征表

圖6 δD-δ18O圖解(據文獻[5]編制)

4.3 形成機制

北楊莊金礦床的成礦機制,可表述為龜山組初始礦源層的存在、多期次的剪切作用及燕山期巖漿的熱液效應等。多期次的剪切作用使Au、Ag等成礦物質初步富集,燕山期晚期酸性巖漿熱液效應所產生的揮發份及SiO2、K2O、Na2O等加速成礦元素遷移、聚集成礦。具體如下:

(1)中元古代火山-沉積階段:賦礦地層和巖石中主要成礦元素含量,礦石硫、鉛同位素特征,均說明在火山-沉積階段,中、基性巖漿帶入了部分成礦元素Au、Ag等,形成了龜山組初始礦源層。

(2)古生代變形、變質階段:加里東期區內發生水平剪切,巖層巖石發生前進變質,形成石榴子石、十字石及藍晶石;中基性巖漿侵位過程中,混熔較深殼、幔源物質,帶入部分Au、Ag等成礦元素。在海西期華北與揚子兩大板塊碰撞階段,發生區域變形、變質作用,使金等成礦物質初步富集,局部形成金礦化體。

(3)印支期脆-韌性剪切階段:印支期,區內發生強烈的脆-韌性剪切,為熱液流體循環提供了條件,從深部帶來部分成礦物質,并使基性巖漿巖及地層釋放出的Au、Ag等成礦物質活化、遷移、再分配,在局部再富集。龜山組地層中金含量高居豫東南地區所有地層首位,其金平均豐度為全省平均豐度的7.46倍,是測區平均豐度的4.89倍[13],標準離差值和變異系數均明顯高于鄰區,說明該地層中不但具豐富的金元素,而且經過了一定的遷移。

(4)燕山期脆性剪切成礦:燕山期老灣剪切帶發生左型脆性剪切,疊加了脆性斷裂,形成了導礦(松扒斷裂)和容礦構造(斷裂破碎帶)。由于該期沿導礦構造侵入的酸性巖漿的熱效應,揮發份及SiO2、K2O、Na2O等加入流體,促進了含礦熱液的循環,隨著溫度和壓力的降低,于構造擴容部位礦液沉淀形成金礦體。

4.4 成因類型

通過控礦構造、賦礦巖石類別、礦體形態、礦石類型及主要成礦元素組合等與老灣金礦田主要金礦床(上上河、老灣金礦)以及典型造山型金礦床主要特征進行對比(見表3),結果表明,這幾個礦床主要地質特征基本類似。

表3 北楊莊金礦與老灣金礦田代表性金礦及造山型金礦主要特征對比

綜上所述,北楊莊金礦成因類型應為與中基性火山巖有關的、熱液疊加改造之類造山型金礦床。

5 找礦前景

礦區1∶5 000激電中梯測量發現激電異常帶3個(編號Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ),激電異常9個。僅對其中的Ⅰ-3及Ⅱ-1號2個異常經鉆探工程驗證,皆由金礦化所引起(如針對Ⅰ-3號異常所施工的ZK3901,在孔深101.50 m處就遇到金品位達0.78 g/t 礦化層位),均為礦致異常。其余的7個激電異常尚未進行查證,這些異常的形態完整,規模較大,異常中心明顯,視極化率ηs值多在7%以上,最高可達14%,可能為礦致異常,具有較大的找礦潛力。

礦區地球化學異常的水平分帶(按暈寬由外向內):Au-Sb-As-Ag-Cu-Pb-Zn-Mo(Ni),緊靠礦體出現Mo、Ni、Co、Sn異常。異常元素在空間上的分布與老灣金礦相似,具有巖漿熱液元素分帶序列的特點,顯示了高溫元素和基性元素與金礦體的親密關系。同時對比北楊莊礦床和老灣花崗巖體的稀土元素地球化學特征,其礦床石英和黃鐵礦中的稀土元素平均總量為13.39×10-6,花崗巖中的稀土元素平均為6.68×10-6,后者稀土元素總量顯著低于礦石和花崗巖,表明成礦流體并非來自巖漿分異,只是共同來自巖漿源區,也證明其礦床深部依然有礦體存在,具有良好的找礦前景。

北楊莊金礦床成因類型與老灣金礦類似,為造山型金礦。與老灣金礦相比,北楊莊金礦以往的控制深度不足300 m(垂深<250 m),控制深度明顯不夠,且礦體產狀也較陡,傾角>70°,礦體沿傾向延深的可能性大,主礦體厚度沿傾向有明顯變大的趨勢,顯示出深部找礦前景良好的特征。

綜上所述,在北楊莊深邊部找礦潛力大,在深邊部開展深部鉆探工作,有望實現區內金礦找礦突破。

6 結 論

(1)北楊莊金礦所有金礦體均產于中元古界龜山組,該層位中Au平均品位高于相鄰地層,亦明顯高于其克拉克值,是金礦形成的礦源層;燕山期侏羅紀—白堊紀因受揚子板塊與華北板塊碰撞的影響,松扒和老灣二區域性深大斷裂再次復活,發生韌性剪切作用,深部巖漿以及流體(活化劑)沿有利的構造空間上升,一方面致使大面積老灣花崗巖體以及花崗斑巖脈就位,另一方面促使區內原有的金礦胚中的金元素進一步活化遷移,并在近地表的脆性斷裂(構造破碎帶)中沉淀,形成工業礦體。燕山期大規模的酸性巖漿活動為東秦嶺金礦床的形成起到了決定性的作用[18],北楊莊金礦的形成亦不例外。

(2)礦石鉛、硫等同位素特征暗示成礦物質可能來源于地殼深部和上地幔,成礦物質來源、成礦時代以及礦體的賦存空間位置等均與秦嶺造山作用相關,具有造山型金礦的重要特點。

(3)礦床特征與處于同一成礦帶的老灣金礦及上上河金礦的基本相同,礦床的成因類型為與中基性火山巖有關的、熱液疊加改造之類造山型金礦。

(4)北楊莊礦區及其外圍,龜山組地層廣泛發育,礦區內已發現構造蝕變破碎帶達100余條,尚有多個未經查證較好的激電異常,找礦潛力大。