卢栾地区成矿地质特征和成矿预测

左 娅 张文博 杨贺杰

(河南省有色金属地质矿产局第三地质大队 河南 郑州 450000)

1 研究区地质特征

卢栾地区位于华北地台西南缘华熊台缘坳陷南缘的洛南—栾川台缘凹陷。其北界西端以石门—潘河—马超营断裂为界,东端以熊耳群与官道口群接触界线为界；南面以铁炉子黑沟—栾川—固始断裂与秦岭褶皱系分隔；西止洛南一带；东止庙了一带。呈近东西向狭长带状展布,长约250km,宽20～26km。所属成矿单元为华北地台南缘成矿带华熊台缘坳陷成矿亚带的卢氏—栾川台缘凹陷矿带。大地构造位置如图1。

1.1 地层

带内出露的地层主要有中元古界官道口群、新元古界栾川群和下古生界陶湾群。

1.2 构造

本区由于受槽台分界深断裂和秦岭地槽长期活动影响,构造形态复杂，断裂与褶皱比较发育，构造线方向近东西向［1］。自北向南主要褶皱有杜关向斜、将军山背斜、中黄叶倒转向八字山倒转背斜和栾川复式背斜等。区内断裂以近东西向组最为发育，其次为北北东向组。近东西向断裂主要有马超营大断裂、石家坡－银家沟断裂、中黄叶断裂、八宝山断裂等，其长度数十千米至百余千米，宽数十米至数百米。近东西向断裂与北北东向断裂交汇部位常控制燕山期中酸性小侵入体分布。

图1 洛南－栾川地区区域地质简图Figure 1 Luonan—Luanchuan Regional Geological Map

1.3 岩浆岩

本区侵入岩发育，主要为晋宁期辉长岩、正长斑岩粗面岩及燕山期花岗斑岩、斑状花岗岩等。本区南部邻区出露有燕山期老牛山黑云母二长花岗斑岩。

2 控矿作用

2.1 地层控矿作用

2.1.1 赋矿地层与成矿关系

本区钼钨矿床的赋矿地层的原岩建造可以大致分为三种类型,即冒地槽型复理式碎屑—碳酸盐岩建造；浅海相硅镁质碳酸盐岩建造和中基一中酸性火山-沉积建造。栾川群属于第一种建造，它由数个次级海浸沉积旋回组成。官道口群为第二种建造，即浅海相硅镁质碳酸盐岩建造，中基性—中酸性火山沉积建造包括华北地台基底的原岩建造和熊耳群火山岩系，原岩为玄武岩、安山岩、玄武安山岩、英安岩、流纹岩及火山碎屑岩和正常沉积的碎屑岩、碳酸盐岩石及侵入岩。

2.1.2 岩性与成矿关系

本区具有工业价值的钨矿化受碳酸盐地层控制的特点明显,其原因［2］在于1）碳酸盐地层其本身即是钨的矿源层之一；2）成矿热液中CO2浓度高是钨络阴离子存在的必要条件，只有CO2分压高时，钨才可能呈钨酸根阴离子WO42-形式搬运，并且阳离子沉淀剂(Ca2+、Mn2+、Fe2+)也才有可能在溶液中存在，并一起搬运。当矿液运移至裂隙带，由于存在压力差，CO2从热液中逸出，导致热水溶液失去化学稳定性，从而晶出钨矿物。这表明CO2对钨的成矿起着重要的调节作用。而热液中高浓度的CO2含量是地层中沉积的碳酸盐岩石与岩浆溶融体或岩浆水相互作用的结果。

2.2 构造控矿作用

物探重力测量资料表明，包括本区在内的东秦岭主要钼矿床多集中于华阴地幔凹陷区和卢氏地幔凹陷区附近，或位于地幔隆起与凹陷区之间的过渡区，即位于地壳厚度增大的部位。本区处于槽台分界深断裂附近，强烈的构造活动，深部应力带局部逸散增温和释放构造摩擦热以及在构造低压区聚积大量的挥发分，促使所谓断裂重熔作用的发生。从而形成与成矿有关的地壳重熔型岩浆及其侵入体。近东西向的槽台分界断裂及其附近的次级北北东向断裂控制了本区成矿的大、小花岗(斑)岩体的分布，故地台边缘活动带有利本区矿产的形成。

2.3 岩浆控矿作用

2.3.1 岩浆岩石系列成矿关系

与钼、钨及多金属矿化有关的燕山期成矿岩体往往不是一次侵入的简单岩石组成的单式岩体，而是随着岩浆演化由多次侵入的不同岩石组成的复式岩体。早期形成岩石相对基性，晚期形成岩石相对酸性，如南泥湖岩体早期形成斑状黑云母花岗闪长岩，中期形成斑状花岗岩，晚期形成花岗斑岩脉和细晶岩脉；上房沟岩体早期形成斑状黑云二长花岗岩，中期形成花岗斑岩体，晚期形成花岗斑岩脉。二者岩石系列为斑状黑云母花岗闪长岩或斑状黑云母二长花岗岩-浅色斑状花岗岩、花岗斑岩-花岗斑岩脉。

2.3.2 岩体产状与矿化蚀变关系

本区钼、钨岩体呈不规则小岩株产出，矿化与蚀变均围绕岩体发育，并出现一定带状分布，当岩体接触面产状较缓，波状起伏时，蚀变矿化强，蚀变带宽，而接触面产状较陡时，蚀变与矿化弱，蚀变带窄。

3 成矿特征

卢栾成矿系列包括的矿床式主要有南泥湖—上房沟式和八宝山式，它们均为与燕山期浅成—中浅成花岗斑岩、斑状花岗岩岩浆热液有关的斑岩—矽卡岩型矿床。两个矿床式的主要矿床的赋矿岩石均主要为碳酸盐岩石，次为硅铝质岩石，因此同时发育矽卡岩型矿床(围岩中)和斑岩型细脉浸染矿床(岩体和围岩中）。

3.1 南泥湖—上房沟式矿床特征

南泥湖—上房沟式矿床主要集中分布于南泥湖钼钨矿田内，主要包括超大型三道庄-南泥湖钨钼矿床和上房沟钨铁钼矿床，大型骆驼山含钨多金属硫铁矿床等［3-4］。该式矿床的空间分布主要受燕山期浅成侵入花岗斑岩体的控制，而其中的小岩体的分布又受北北东向断裂与北西向断裂交汇部位控制。

3.1.1 成矿地质背景

1）赋矿地层。三道庄—南泥湖矿床主要赋存于栾川群三川组上部大理岩变成的矽卡岩、钙硅酸盐角岩及南泥湖组中部(黑云母)长英角岩、透辉(阳起)长英角岩，其次赋存于三川组下部长英角岩和南泥湖组下部石英岩、长英角岩中。

上房沟矿床的钼矿体主要产于栾川群煤窑沟组中段白云石大理岩及由其交代形成的镁质矽卡岩和花岗斑岩中,少量产于变辉长岩中；铁、钨矿体赋存于矽卡岩中。

2）构造。三道庄－南泥湖矿床受北北东向黄背岭—南泥湖—马圈断裂带及北西向庄科—青和堂背斜西北倾伏端的次级褶皱—南庄口—三道庄岭箱状背斜和包头砦—南泥湖向斜东端复合部位控制。矿床内还发育有北西西向—北西向、北北东向次级断裂。北北东向断裂燕山期前显示张性活动，燕山期后显示压—压扭性活动。北西西—北西向断裂燕山期前显示压—压扭性活动，燕山期显张性，燕山期后显压扭性活动。

上房沟矿床位于三道庄—南泥湖矿床西南侧约1.5km处增河口—石宝沟向斜北冀。矿区断裂发育，主要为走向北北东—北东向，倾向南东和北西，倾角60～750，多被花岗斑岩脉充填的断裂，其次为北西向断裂，其多期活动力学性质与三道庄—南泥湖矿床相似。矿区内节理、裂隙十分发育，常控制钼矿细脉的分布。3.1.2 矿化特征

根据整个成矿作用发展特点及—般确定成矿阶段的标志，将三道庄—南泥湖和上房沟斑岩—矽卡岩型矿床的矿化、蚀变划分为以下三个阶段：

1）基本无矿化的硅、铝、钾交代阶段。碳酸盐岩石接触渗透交代产生早期矽卡岩化。硅铝质岩石主要沿裂隙产生钾长石化、石英化、云英岩化，以带入硅、铝、钾为持征，形成钾长石、钾长石石英、石英等细脉和云英岩团块。伴随矽卡岩化有少量浸染状钨矿化和磁铁矿等矿化。

2）主要以钼、钨、铁矿化的水、钼、钨、铁交代阶段。此阶段的特点是有大量的水参与交代早期矽卡岩矿物，形成大量含水的透闪石－阳起石、金云母、蛇纹石、绿泥石、绿帘石等晚期矽卡岩矿物，并形成浸染状为主的磁铁矿、辉钼矿、白钨矿钼钙矿系列矿物，它们不均匀分布于矽卡岩矿物之间及其中。对于硅铝质岩石来讲，主要产生绢云母化、绢英岩比、黑云母化等，并伴随有细脉状、浸染状辉钼矿、白钨矿等矿物形成，此阶段晚期产生强烈石英化，有时伴有黄铁矿化。

3）石英—硫化物阶段。此阶段以形成大量的黄铁矿、辉钼矿及少量磁黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿等硫化物，并与石英、钾长石、方解石、茧石、沸石等组成各种细脉，以裂隙充填为主，它们可以出现在夕卡岩、弱蚀变大理岩和各种硅铝质、镁铁质岩石中。此阶段又可根据各种细脉的成分、穿插关系和形成温度等大致分为早、中、晚期。

3.2 八宝山式矿床特征

八宝山式矿床目前仅发现卢氏县八宝山铁铜矿床具有工业价值。它分布于北北东向的八宝山—后瑶峪岩浆岩带内，受八宝山花岗斑岩体控制。

3.2.1 成矿地质背景

八宝山矿区出露的地层为中元古界官道口群龙家园组、巡检司组和杜关组含燧石条带(团块)白云岩、千枚岩等，白云岩和成矿花岗斑岩为铁、铜矿的赋矿围岩。矿区构造以断裂为主，褶皱次之。断裂以近东西向组和北北东向组为主，其次为北北西向、北东向和近南北向组。沿断裂常发育张性角砾岩、片理化带，并常为花岗斑岩、正长斑岩等充填，显示压—张—压—钮的力学性质转换特征。北北东向断裂控制了成矿岩体的分布。矿区内岩浆岩主要为燕山期八宝山花岗斑岩小岩体(172Ma)。是由中部黑云母二长花岗斑岩和边部钾长花岗斑岩组成的复式岩体。黑云母二长花岗斑岩的酸度、总碱量均低于钾长花岗斑岩，后者侵入白云岩发生去硅作用，由内向外可形成正长斑岩(石英正长斑岩)→细晶钾长石岩。

3.2.2 矿化待征

矿床内铁、硫矿体主要产于花岗岩与白云岩接触带形成的镁质夕卡岩及其外侧白云岩中，属夕矽岩型矿床；铜矿体主要产于岩体北东部边缘钾长花岗斑岩中，属斑岩型矿床，此外，还伴有钼、铅、锌等矿化，其中钼矿化既可产生于钾长花岗斑岩内，也可产生于矽卡岩中，属斑岩—矽卡岩型；铅锌矿化主要分布于矿区外围及铁、硫、铜矿体的周围，呈脉状和细脉状产出。

铁、硫、铜矿化在岩体北、西、南三面围绕岩休分布。铁、铜矿体严格受岩体与围岩接触的构造形态和产状控制，呈似层状产出，以北、南接触带矿化强度最大，西接触带矿化弱。北、西矿带氧化较深，以氧化矿石为主，南矿带以原生矿为主。铁、硫矿体规模大小不等，两者相伴共生，矿体长度变化为250～930m，延深变化为440～826m，最大厚度变化为7.92～49.4m。不同类型矿石铁(TFe)平均品位变化为23.08～49.62%，矿区平均品位为42.12%；不同类型矿石硫平均品值变化为0.26～18.22%，矿区平均品位为17.18%；不同类型矿石铜平均品位变化为0.09～0.61%。矿体向岩体倾斜、倾角大于800。铜矿带长 560m， 延深 80～100m， 宽 20～80m， 铜品位 0.37～1.22%，主要为氧化矿。

4 成矿机制和成矿模式

4.1 成矿物质来源4.1.1 钼钨来源

通过前面对地层控矿作用的讨论中可知，成矿物质钼主要来自基底地层太华群，钨主要来自盖层栾川群和官道口群的一定层位。

4.1.2 硫铅来源

通过对三道庄—南泥湖、上房沟和马圈矿床及地层中黄铁矿、辉钼矿、磁黄铁矿、闪锌矿等的硫同位素组成研究表明，这些矿床的δ34s值变化不大，表明他们有大致的相同来源。其中黄铁矿的δ34s与盖层地层中结核状黄铁矿的δ34s相差很大，说明矿床中硫主要不是来自沉积盖层中，而是来自已成地壳的基底太华群。

通过对三道庄南泥湖和上房沟矿床的铅同位素组成研究表明，铅也主要来自太华群中的幔源物质。

4.1.3 铁铜来源

本区无论是基底还是盖层中均无富铁、铜的岩层，直接赋矿地层和岩石常为基本不含铁铜的碳酸盐类岩石，碎屑岩和花岗斑岩等，显然成矿物质铁铜主要不是来自地层，而主要来自岩浆热液。

4.2 成矿物理化学条件

三道庄—南泥湖和上房沟矿床的成矿温度从早到晚为：基本无矿化的硅、铝、钾交代阶段，即早期矽卡岩、早期钾长石化阶段大于350～400；主要为钼、钨、铁矿化的水、钼、铁、钨交代阶段为250～370；石英—硫化物阶段为126～323，从早到晚明显降低，同一成矿阶段也有类似的变化。总体看，上房沟镁质矽卡岩形成温度高于三道庄—南泥湖钙质矽卡岩的形成温度。根据南泥湖岩体形成温度和黑云母的成分计算的岩体流体压力为101.3～159.8MPa，成矿压力与此大致相当。4.3 成矿模式

卢栾成矿系列的形成在时间、空间和成因上与燕山期壳幔质重熔型浅成—中浅成花岗斑岩—斑状花岗岩密切相关，它们是在岩浆演化早期形成黑云母花岗闪长岩、黑云母二长花岗岩之后进一步演化产生的花岗斑岩(斑状花岗岩)及与其有关的岩浆期后热液的作用下形成的。当岩体侵位时，自岩体向外，形成大面积的热变质角岩和大理岩，它们是后期成矿的基础，多为赋矿围岩。不同类型的矿床和不同成矿元素组合，是同一成矿热液在不同的演化阶段作用于不同性质围岩的结果。当围岩为碳酸盐岩石时，在接触带及其附近形成钙质矽卡岩型钼钨矿床(三道庄—南泥湖)和镁质夕卡岩型铁钼矿床(上房沟)，并以交代作用为主。形成时间较早。当围岩为硅铝质岩石时，主要在岩体及各种角岩中形成细脉浸染状矿化的斑岩型钼矿床,其矿化围岩更大，可以叠加在矽卡岩和大理岩之上，并以充填为主，形成时间较晚。在更晚的时间，在远离岩体的外围、在不同性质的围岩中形成规模较小的脉状铅锌矿床，一般含钼钨较低。

5 找矿前景分析

根据以上的论述及分析，得出以下结论：

5.1 研究区位于华北陆块南缘富 Mo、Pb、Zn、Ag 地球化学性，华北陆块是中晚元古代边缘活动带，俯冲作用促使了含矿热液的广泛运移，并产生了重熔岩浆，燕山期岩浆活动为该区多金属成矿提供的热源、矿化剂及成矿物质。区内广泛分布碳酸岩盐中Pb、Zn、Ag元素不仅含量高，而且后生叠加分异强。因此，该区不仅存在大型超大型矿床的物质条件，而且具备矿液运移的构造条件和岩浆热事件。

5.2 Pb、Zn、Ag多金属成矿与燕山期中酸性小岩体密切相关，中酸性小岩体可能与同期的大岩基同源、同质，成矿围岩碳酸岩盐建造，容矿空间为岩体周围段裂构造及褶皱转折端。因此，向深部寻找大型超大型热液交代层控Pb、Zn、Ag矿床潜力很大。

5.3 区内燕山期中酸性小岩体及其内外接触带,主要产斑岩型—矽卡岩型钼钨矿、钼铜矿,呈细脉—浸染状产出,该类型矿床工作程度较高,已发现并勘查的有南泥湖、上房沟、三道庄及马圈等钼(钨)矿。小岩体外围是层状矽卡岩型多金属矿床,形成铅、锌、铁、铜、硫等矿种,呈似呈状、透镜状产出,如冷水北沟铅锌硫多金属矿床等,该类矿床工作程度甚低。目前在各矿周围发现有层状矽卡岩型铅锌硫矿(化)点零星分布,展示了广阔的找矿前景。

5.4 官道口群、栾川群和陶湾群为滨海、浅海、陆棚相陆源碎屑—碳酸盐岩，强烈的浅源火山喷（气）发活动，在官道口群和栾川群鱼库组形成多层位分布的硅质条带（团块）、硅质岩等，大红口组火山岩为水下喷发、以幔源物质为主混入有部分壳源物质形成了南泥湖组中的含Pb、Zn、Ag矿化的层状矽卡岩带，官道口群大量的重晶石岩（脉），从官道口群→栾川群→陶湾群，地层中碳质成分逐渐增高，反映出板内裂谷盆地是含盐度较高、半封闭—封闭的滞流、还原条件的古海盆环境，结合区内Pb、Zn、Ag矿化特征，本区寻找超大型沉积喷流型（热水沉积）矿床的潜力很大。

［1］罗铭玖，等.河南省主要矿产的成矿作用及矿床成矿系列[M].北京：地质出版社，2000.

［2］王志光,崔毫,徐孟罗.华北地块南缘地质构造演化与成矿[M].北京：冶金工业出版社,1997.

［3］徐文超，等.河南省栾川县南泥湖钼（钨）矿田外围银铅锌多金属成矿地质条件分析及找矿前景[J].矿产与地质，2003，17(3).

［4］燕长海，等.河南马超营—独树一带银铅锌成矿地质条件分析及找矿前景[J].中国地质，2002，29(3).