河南省桐柏县破山银矿矿床成因探讨

2012-01-25张贤良

中国矿业 2012年4期

关键词：同位素石英矿石

张贤良，鞠霞

(河南省地质矿产勘查开发局第一地质勘查院，河南南阳 473003)

1 矿区地质概况

河南省桐柏县破山银矿位处秦岭-大别褶皱系，北秦岭桐柏-大别褶皱束，属围山城金银成矿带西段(图1)。

1.1 地层

矿区出露地层主要为中元古界歪头山组(Pt2w),分布于矿区西北部，主要岩性为斜长角闪片岩、绢云母石英片岩、变粒岩等，进一步分成六个岩性段。本区仅出露第四至第六岩性段。

1.2 构造

矿区位处河前庄倾伏背斜西南翼，区内断裂构造发育，按走向可分四组。以北西向一组规模较大，形成较早，控矿特征明显；北东向一组规模次之，形成略晚，常切错矿体；北北东向及北西西向两组规模较小，常以共轭形式产出，夹角60°左右，具较明显的扭性特征。

北西向断裂以F1规模最大，为层间滑动断裂带，沿走向和倾斜断裂面呈舒缓波状展布，力学性质呈现压-压扭-张性等复杂多变的特征。

北东向断层以F4为代表，断裂带内构造角砾岩发育，角砾大小不一，棱角明显，为硅质或泥质胶结。断面光滑，具斜向擦痕和阶步，擦线倾向210°，倾角51°，局部偶见逆冲擦痕，显示了张性-压扭性活动特征。

图1 桐柏地区围山城金银矿带地质构造略图

1.3 岩浆岩

矿区内仅见石英闪长岩、煌斑岩、伟晶岩脉等。石英闪长岩属华力西早期产物，脉岩均为燕山晚期产物。

1.3.1 石英闪长岩

分布于矿区北侧，与歪头山组中部第四岩性段为侵入接触关系，界线清晰。岩石呈灰绿色，细粒半自形结构，块状构造。矿物成分主要为中性斜长石(50%～60%)、普通角闪石(30%～40%)、次要矿物为石英(8%～10%)、黑云母(1%～5%)，含少量磁铁矿、磷灰石和榍石。钾为氩同位素年龄值为332Ma(成都地质科学研究所，1979)和345Ma(宜昌地质矿产研究所，1974),属华力西期产物。

1.3.2 脉岩

1)煌斑岩脉。属矿区最为常见、规模较大的一种脉岩，斜交或顺层贯入于歪头山组地层中，产状受构造控制，与围岩接触界线明显。钾—氩同位素年龄为106Ma(成都地质学院，1981)，属燕山晚期产物。

2)伟晶岩脉。规模小，仅见于钻孔中，沿裂隙贯入于歪头山组。呈白色、肉红色，伟晶结构，块状构造，矿物成分为石英、钾长石、斜长石及少量白云母。

2 矿床地质特征

2.1 矿体的分布、形态、产状及规模

破山银矿产于河前庄背斜倾伏端的南翼；矿体产于一系列平行的北西向层间滑动断裂中(图2)。该矿勘探阶段圈定 13 个矿体，组合形态在平面上呈雁行式、在剖面上呈多层叠瓦式排列(图3)。单个矿体呈不规则似层状、脉状、透镜状产出，沿走向及倾斜具膨缩、分枝复合、尖灭再现等特征。矿体长度大于500m，斜深 80～630m。

1.歪头山岩组中部第三岩性段;2.歪头山岩组中部第二岩性段;3.歪头山岩组中部第一岩性段;4.矿体及编号;5.地层界线;6.断层及编号;7.勘探线及编号

2.2 主要矿体特征

2.2.1 A1号矿体

长度1900m；斜深30～530m，属特大型规模。矿体总体走向320°，倾向南西，倾角变化较大，最大可达75°，沿倾向表现为上陡下缓，常具舒缓波状起伏特征。矿体呈不规则似层状产出，沿纵横方向均具膨缩、分枝、复合特征。矿体厚度0.42～25.96m，平均5.38m，矿石品位(Ag)(120～840)×10-6，平均251.83×10-6。

2.2.2 A6号矿体

该矿体由于云煌岩脉顺层贯入分割为上下两部分，岩脉顶界以上部分为“A6-2号矿体”，底界以下部分为“A6-l号矿体”(见矿工程中，云煌岩脉矿化达工业品位部分归属A6-1号矿体)。

1)A6-1号矿体。分布于E1线以东25m至E21线，矿体长950m，最大垂深308m，属大型规模。矿体总体走向335°，倾向南西，倾角—般30°～40°，沿倾向略呈缓波状起伏。矿体呈似层状产出。

2)A6-2号矿体。分布于W2线以东25m至E17线间，矿体长870m，延深83～625m，属大型规模。矿体呈似层状产出，总体走向325度，倾向南西，倾角一般30°～40°。矿体厚度一般1～4m，最厚可达12.44m，平均2.90m。工业矿石品位一般为(125～389)×10-6，平均211×10-6。

2.3 矿石质量特征

2.3.1 矿石的矿物成分

矿石中查明的矿物种类共78种(表1)，银矿物主要为辉银矿，次为自然银和银金矿。

2.3.2 矿石的结构构造

矿石结构有自形、半自形粒状结构、他形粒状结构、固溶体分离结构、交代溶蚀结构和压碎结构。

矿石构造有浸染状构造、脉状、网脉状构造、角砾状构造、块状构造、变余层状构造、晶洞构造、胶状构造、蜂窝状构造等。

3 成矿条件分析

3.1 矿源层的形成

矿区的赋矿地层混染带花岗岩体的Ag、Zn、Cu 含量依次降低，赋矿地层的 Au、Pb含量最高，而混染带的最低。各期花岗岩本身含矿性很差(表2)，桃园岩体和梁湾岩体的含金量低于克拉克值，也低于歪头山组 3.2 倍；银含量略高于克拉克值，仍低于歪头山组 4～9.5倍，更低于含矿层。花岗岩的石英脉中的金、银含量低于含矿岩系中石英脉(表2)。这说明成矿元素从地层中活化转移而来。

3.2 构造控矿条件

北西向层间滑动断裂带为本区主要控矿构造，大部分矿体呈似层状、脉状、透镜状赋存其中。随着挤压破碎带的产状、宽度、内部结构、角砾与胶结物成分的不同，矿体呈现膨缩、分支复合、尖灭再现等特征(图2、图3)。该区矿体的空间分布、形态、产状和规模严格受层间滑动断裂带的控制，显示了层间滑动断裂带是主要的控矿因素。

表1 矿石矿物成分类

表2 地层、侵入岩及各类岩石中石英脉的含矿性(陈殿凯等，1984)

3.3 成矿流体的物理、化学环境

3.3.1 成矿温度

室温下观察包裹体多为气液两相包裹体，在冷热台测温的过程中有一部分实际为富CO2型包裹体(VCO2+LCO2)(表3)。

破山银矿流体包裹体的均一温度变化范围为 120℃～370℃(表 3)，石英脉形成温度集中在 200℃～300℃。方解石主要是成矿期后的，均一温度多在 120℃～200℃之间。反映了矿床总体上形成于中-低温条件下。

3.3.2 成矿流体盐度、密度及压力

目前已有的破山银矿成矿流体盐度、密度和压力等参数列于表4。由表4可知：

1)成矿流体盐度大多小于 10wt NaCl%，属于低盐度流体。

2)成矿流体密度最高为 0.98g/cm3，为低密度流体。

3)不同研究者、不同类型包裹体计算获得的成矿压力相差较大。总体上而言，含 CO2的包裹体反映的压力较大(60MPa～108MPa)，而盐水溶液包裹体的较小；因而推断，破山银矿成矿早中期的流体可能来源较深，以 CO2包裹体为主；而晚期以浅部源自大气降水的盐水溶液包裹体占主导。

4)按照静岩压力计算(将获得的压力按照 33.3MPa/km 换算)，成矿深度小于 3.3km；如果将晚期盐水包裹体代表的压力按照静水压力考虑(将获得的压力按照 7.5MPa/km换算)，成矿深度可以浅至 1km左右。综合考虑，认为该矿床可能形成于小于5km的浅部环境。

3.3.3 成矿流体的氧化、还原环境

表3 破山银矿的包裹体均一温度统计表

注：①河南省地质矿产第三地质调查大队(1984)；②叶霖提供；③陈殿凯等(1984)；④徐启东等(1995)。

表4 破山银矿流体包裹体的盐度、压力等参数表

注：①张宗恒等(1999)；②徐启东等(1995)；③根据叶霖提供的数据计算。

表5 破山银矿包裹体特征值(张宗恒等，2002b)

3.4 同位素地球化学

3.4.1 氢、氧、碳同位素

目前已有的氢、氧、碳同位素数据主要来自成矿晚期或者围岩的碳酸盐类矿物(表6)。

破山银矿成矿晚期碳酸盐的δ18O值介于9.5‰～12.6‰(个别较低 2.4‰)(河南省地质调查三队，1984)，与同在围山城矿带的银洞坡成矿中期的石英δ18O值(10.1‰～12.5‰)(据地勘一院 2010)接近，略偏低，此差别可能是随着流体从早期向晚期逐渐亏损δ18O导致的。另外，远矿大理岩的δ18O值高达 19.1‰～19.2‰，因此，流体与其间的同位素交换可能是导致成矿中期石英、晚期方解石δ18O值较高的原因。

根据表6可以得到破山银矿成矿流体的大致演化趋势(图4)，成矿(早)中期以变质流体为主，晚期逐渐演化为以大气水为主。

3.4.2 硫同位素

破山银矿矿体中硫化物的δ34S值介于-1.8‰～+5.2‰之间(表7)，集中在 0‰～+4‰,呈塔式分布，与近矿围岩歪头山组碳质绢云石英片岩、变粒岩的δ34S值范围(1.6‰～4.8‰)大致相近(图5)；因此推测矿床的硫源可能是歪头山组地层，或与该组地层发生了充分的硫同位素交换分馏作用。

3.4.3 铅同位素

据陈殿凯等(1984)测得的铅同位素比值(表8)统计表明：破山银矿硫化物206Pb/204Pb 比值为 16.570～17.1239，低于 18.0000，显示铀铅亏损的特征。破山绝大部分矿石铅的μ值介于 8.45～9.49，高于正常铅μ值的范围(8.686～9.238)；而ω值大部分介于 41～51之间，明显高于正常铅值(35.55±0.59)；显示铅源的物质成熟度高。

整体来看，破山银矿硫化物相对富集钍铅，与浅变质岩铅同位素(朱炳泉，1998)相似。结合矿床赋存在于歪头山组浅变质岩地层中的实际情况，表明矿石铅很可能来自赋矿的歪头山组地层。

硫铅同位素的研究表明破山银矿的成矿物质主要来源于歪头山组地层，铅同位素表明歪头山组与南、北秦岭基底均有差别，显示了古老陆块基底的特征。