河南卢氏—栾川地区铅锌银矿矿床成因及找矿模式

2013-07-10杜学良孙越英

四川地质学报 2013年2期

杨达，杜学良，孙越英

（河南省地质矿产勘查开发局第二地质队，郑州 450001）

1 区域成矿物质来源分析

华北陆块南缘上地幔、地壳富Mo、Pb、Zn、Au、Ag 元素，而各时代主要地层中元素的富集和贫化存在不同的规律[1]。官道口群龙家园组、巡检司组强富集Pb、Zn、Ba、As、Sb，栾川群南泥湖组强富集Pb、Zn、W、Mo，三川组弱富集Pb、Ag。采用元素总体平均含量与其沉积本底含量的比值分析，可大致说明后期改造的程度。比值大于1.5 反映不仅在同生沉积过程中有预富集，而且可能曾有过其它类型的地球化学作用叠加。如龙家园组、杜关组、大红口组和碳酸盐岩中的Pb、Zn、Ag、Cu；鱼库组中的Zn、Cu，南泥湖组中的Pb、Ag、三川组的P120

b、碎屑岩中的Pb、Ag等。熊耳群火山岩系元素富集特点是鸡蛋坪组相对与马家河组、许山组和大古石组更为富集Au、Ag、Pb、Zn等元素。地球化学剖面研究表明，在鸡蛋坪组矿化带及其两侧对称出现Au、Ag、Pb、Zn等升高场—降低场—正常场的现象，反映了在Au、Ag、Pb、Zn等富集成矿时，地层中的相应元素有一个向矿化带迁移的过程。同样，在官道口群、栾川群分布区，也存在类似的成矿作用，说明在华北陆块南缘对Au、Ag、Pb、Zn等成矿而言，成矿物质主要来源于地层，具体矿源层应该是官道口群龙家园组、巡检司组，栾川群南泥湖组、三川组，熊耳群鸡蛋坪组，这与目前区内已发现的主要金、银、铅锌矿床的分布规律（尚有一定的地层选择性）是一致的，呈层状产出的铅锌银矿体则表现出更为鲜明的特点。

2 区域构造演化和成矿机制讨论

区域构造分析可以给出本区铅锌银矿成矿作用的地质背景和大致成矿期限。东秦岭造山带中的金属矿床绝大多数形成于中元古代—中生代，可分为晋宁期(中新元古代)、加里东期、海西期、印支期、燕山期等5个构造成矿旋回[2]，但总体上可归为如下两大成矿阶段。

2.1 同生沉积成矿阶段

东秦岭地区在中元古代—古生代时期，经历了多旋回地壳裂解、坳陷与俯冲碰撞。除在北秦岭地区形成了一些与加里东期—早海西期俯冲碰撞型花岗岩及花岗伟晶岩有关的稀有金属、铀、金、云母矿床，在南秦岭北部于新元古代及其南部于海西期分别形成了少量与拉张裂解基性—超基性岩有关的岩浆型Pt、Pd、Cr、Ni 矿床、与碱性岩有关的Nb、REE 矿床和大气降水热液型Sb、Ag、Au、Cu 矿床外，还形成了大量与裂谷和坳陷槽有关的海底(火山喷流)沉积型Cu、Pb、Zn、Ag、Au、Hg、Sb、Fe、Pt、Pd、V、Mo P、S、Mn 矿床或矿源层。其中Pb、Zn、Cu、Fe 往往通过海底热水喷流而直接形成同生沉积矿床。

华北陆块南缘晚元古代初期，栾川群沉积（断陷）盆地边缘一系列同生断裂的形成和发展，并与整个华北陆块在1000Ma～580Ma 由南向北不均匀抬升时间相当，从杜关神洞沟断裂至栾川三元沟断裂，控制着栾川群碎屑岩—碳酸岩的沉积，同时也将深部热水溶液带入相应岩层中富集，形成层状矿体。

而这种断裂构造活动与区域构造单元一起，一直沿续到以后的各个构造旋回，因此，该区中元古代—古生代时期总体上可称为同生沉积成矿阶段，它使该区大多数金属矿床具有广义层控性特点[3]。

同生沉积铅锌银矿床形成后（图1），随着构造事件发生变形和变质，从而形成矿体与地层一起同步褶皱（如神洞沟、赤土店矿区）。在官道口群、栾川群地层中保留最明显完整的北西向褶皱是轴向为北西向的褶皱，如赤土店地区的黄背岭—石宝沟复式背斜、杜关向斜等。褶皱构造研究可以发现，这些构造存在多期活动，是多期构造应力先后叠加的产物[4]。黄背岭—石宝沟复式（倒转）背斜宏观上至少可以分为轴向290°和310°两个方向叠加，二者有20°左右的交角，相差悬殊。大家知道，位于华北与扬子板块之间的秦岭—大别造山带在早古生代末期曾经遭受过会聚与缩短作用，而在三叠纪晚期最后完成碰撞、拼合。大量的同碰撞期变质和岩浆作用的年龄数据均为240～210Ma（印支期），这个时期广泛发育轴向近东西的褶皱，在板块边缘褶皱幅度很强，可形成同斜、倒转的褶皱，参与印支褶皱的地层为中—新元古界至古生界。上述两个方向叠加的复式背斜最有可能是印支期构造运动的产物，也就是说，与地层发生同步褶皱的铅锌银矿体至少是在印支期以前就位了。

2.2 后生热液成矿阶段

秦岭最后真正的全面陆—陆碰撞造山发生在中生代初期的T1-2，并于T2 末全面隆升成山，进而在中新生代发生强烈的陆内造山作用。在燕山期时，该区形成了与陆—陆碰撞造山及大规模陆内俯冲造山有关的后生和改造热液型矿床。因此，该阶段可称为后生热液成矿阶段。该阶段主要形成Mo、W 斑岩—矽卡岩型矿床及Au、Ag、Sb 热液矿床。由于华北地块南部向秦岭的巨大陆内俯冲，导致北秦岭强烈的陆内造山、花岗岩浆活动和热液成矿作用，其中栾川断裂以北的小秦岭和熊耳山地区的成矿年龄主要为170～130Ma[5]；采用SHRIMP 锆石微区U-Pb 测年技术确定了南泥湖斑岩体形成年龄为157.1±2.9Ma，上房沟岩体157.6±2.7Ma，雷门沟岩体为136.2±1.5Ma，南泥湖钼矿多数集中于145～132Ma，而东沟钼矿则主要在116～115Ma，说明燕山晚期岩浆活动也是多期次的。

图1 栾川南泥湖钼铅锌银矿集区同生沉积—后期改造成矿模式图

燕山晚期中国东部大规模成矿时期，华北陆块南缘卢氏—栾川地区理所当然地参与其中，主要表现在两个方面，一是随着小斑岩体的侵入，在斑岩体的外围放射状断裂或者继承性活动断裂之中，由岩浆热液直接形成中高温的铅锌银矿床，如冷水北沟铅锌银矿；二是小斑岩体形成的热液对前期已存在的铅锌银矿体进行改造、叠加，从而使其进一步富集，局部地段形成了富矿。

在上述两个成矿阶段中，前一阶段的裂陷—热水沉积作用形成的矿源层、有利容矿或成矿的岩性层和有利导矿容矿的薄弱构造带，为后一阶段构造—岩浆—热液成矿活动进行了成矿物质和岩性构造的准备。在前一阶段形成的成矿物质和有利岩性构造基础上，后一阶段主要是在矿源层的基础上通过活化迁移富集和新加入少量深部成矿物质而形成后生热液型（脉状）矿床[6]，最终形成了卢氏—栾川地区多期次多成因的钼铅锌银矿集区。

3 铅锌银矿区域地质成因

卢氏—栾川地区具有频繁的岩浆活动，该区自太古宙、元古代到中生代均有表现，具多旋回多期次特征。多期次的大规模岩浆活动为区内铅锌银多金属矿的演化形成提供了极为有利的条件。

太古宙岩浆活动表现为规模不等的中基性-中酸性火山喷发和规模较小的中基性、花岗岩侵入，由于区域变质作用及强烈的混合作用，使其演变为花岗岩、混合片麻岩，变质中基性岩等岩石类型。该期岩浆活动为幔源性岩浆活动，中基性岩浆富含铜铁矿质成分，经过壳幔物质重熔和漫长的地质演化成重要的矿源岩。

古元古早期岩浆活动主要表现为大规模的中基性岩浆海相间隙式喷发，形成一套富含铜铁矿物质的中基性火山岩建造，晚期主要表现为规模较小的中基性岩体、岩脉顺层侵入或沿断裂构造成珠状分布，该类岩体富含铜铁矿物质成分，为区内铅锌银矿床成矿作用提供了重要的物质来源。

中元古代以规模宏大的火山喷发为特征，补充了矿物质并提供了成矿热能。

区域地质研究表明，自太古宙至元古宙漫长的地质历史时期中，卢氏—栾川地区经历了多次区域性伸展收缩作用，地壳变薄，地幔物质上窿，岩层发生拆离，形成了不同时期的大规模深层次-浅层次、韧性-脆性的剥离断层系统（包括韧性剪切带、剥离断层、破碎带等），为深部的中基性岩浆打开了通道，富含铜的岩浆充斥于断裂、滑脱构造中，形成矿源岩。

综合找矿模式是指对地质、地球物理、地球化学等多源信息的有机综合与研究，从中抽象出矿产资源体可能存在的控矿因素、找矿标志、找矿准则和矿化信息的概念或图表模型。它是一种对矿化客观信息的反映，具有客观性、信息的完整性和找矿对象的层次性。综合找矿模式对控矿因素、找矿准则的认识及物化探找矿信息的提取，均依赖于正确的成矿模式，成矿模式在地质认识上的重大突破往往会对找矿工作产生重要影响。

在对“同生沉积—后期改造成矿模式”的认识基础上，综合研究了区域不同类型铅锌银矿的找矿标志和地球物理、地球化学信息，提出了“卢氏—栾川地区铅锌银矿综合找矿模型”（图2）。该模式可从以下几个层次描述：

3.1 矿田

矿田级别的地质信息可以概括为华北陆块南缘北西向褶皱带，与熊耳山（燕山期）北东向隆断区交汇部位；是壳幔异常变化的地带。其中北东向构造带属于中国东部中生代伸展构造的一部分。区域重力特点是北东向大兴安岭-太行山—武陵山重力梯级带与北西向西安—南阳—信阳负值重力异常带之交汇部位，1∶20万重力异常表现出由重力高向重力低过渡的梯级带；航磁异常处于总体平缓，正负磁异常过渡带。区域重力特点是北东向大兴安岭-太行山—武陵山重力梯级带与北西向西安—南阳—信阳负值重力异常带之交汇部位，1∶20万重力异常表现出由重力高向重力低过渡的梯级带；航磁异常处于总体平缓，正负磁异常过渡带。

1∶20万水系沉积物测量反映出Mo、W、Pb、Zn、Ag、Au 综合异常及其衬值综合异常表现突出，元素组合复杂，强度高，分布面积较大。

区域重力特点是北东向大兴安岭-太行山—武陵山重力梯级带与北西向西安—南阳—信阳负值重力异常带之交汇部位，1∶20万重力异常表现出由重力高向重力低过渡的梯级带；航磁异常处于总体平缓，正负磁异常过渡带。

3.2 矿床

图2 与熊耳群有关的钼、金银矿成矿模式图

中酸性火山岩建造，除在熊耳山地区形成了特大型金矿床外，同时在外方山地区还控制着众多铅锌钼(银)矿床的形成。官道口群为一套滨海相-浅海相的陆源碎屑-碳酸盐岩或含叠层石碳酸盐岩沉积建造，普遍含燧石条带、条纹和团块以及蜂窝状燧石层(其硅质主要来自火山喷发)。龙家园组、巡检司组、冯家湾组Pb、Zn、Ag 含量较高，是地壳丰度值的1-50多倍且具备矿源层的条件。不同地区由于其沉积的构造环境差异而形成不同类型的成矿组合，如在杜关地区由于近东西向的同生断裂构造比较发育，热水活动强烈，热水沉积的硅质岩分布广泛，形成了神洞沟等锰银铅锌成矿组合，在栾川北部官道口时期的沉积环境属比较稳定的浅水台地环境，叠层石礁体发育，在官道口群沉积过程中有轻微的基底隆起、凹陷，碳酸盐岩中常见角砾岩化现象，形成了以白炉沟、杨树凹、白沙洞铅锌矿床。栾川群为一套滨浅海相的陆源碎屑-碳酸盐岩-碱性火山岩沉积建造[7]，三川组和南泥湖组富含Ag、Pb、Zn，是地壳丰度值的1～5倍且具备矿源层的条件。在栾川群南泥湖组中段地层中含有大量火山凝灰质成分，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的碱性、硅不饱和的富钾火山岩，海底火山活动频繁，热水活动强烈，形成了骆驼山、银和沟、鱼库等硫锌铅矿床。中生代陆内俯冲碰撞早期(晚侏罗世)形成了与俯冲作用有关的南泥湖-三道庄和上房沟等斑岩型钼钨成矿组合，早白垩世形成了与碰撞后拉张作用有关的冷水北沟、核桃岔等岩浆热液型铅锌银矿床。

区域性褶皱构造核部及附近两翼，区域性断裂，尤其是长期活动的断裂（包括古同生断裂）常常是控制铅锌银矿床或金银矿床产出的重要构造。早期构造与中生代活动构造交汇的部位更有成矿意义。

控制矿床产出的早期岩浆岩不甚清楚，而中生代中国东大规模成矿期形成并对已有矿床进行成矿叠加改造的小斑岩体（及其周围3～5km），是铅锌银成矿的有利因素。岩体主要是对中生代陆内碰撞成矿系统的各类矿床有直接(部分为间接)的控制作用。该类侵入岩主要形成于印支-燕山期，集中分布在金堆城-栾川一带，是区内分布较广、成矿作用最强的一种侵入岩[8]。包括各种类型的斑岩和地下岩浆隐蔽爆发而成的同源爆破角砾岩以及它们之间的过渡类型，是本地区斑岩型Mo、W、Au、Ag、Cu、Fe 及Pb、Zn 矿的主要成矿母岩。主要的矿床类型为斑岩型和爆破角砾岩型以及它们之间的过渡类型。如斑岩钼矿(上房、南泥湖、夜长坪等)、斑岩铜铁矿(八宝山)、斑岩钼金矿(雷门沟)、爆破角砾岩型金矿(祁雨沟、店房)。

区域重砂异常，与成矿元素有关的重砂矿物异常是矿床存在的标志，异常分布的密集程度和强度基本上反映了地表矿体的矿化程度和规模，异常带内的主要重砂矿物组合基本上显示了矿床矿种组合特征。

1∶5万航磁异常在矿床上反映出带状及椭圆状正异常，或者说北西向成带，北东向成串，两者交汇部位应是钼铅锌银矿床赋存场所。

1∶5万水系沉积物异常主要成矿元素的浓集中心可能反映了矿床的产出部位，如鱼库地区为南泥湖钼钨矿田的外围，毗邻斑岩体，各元素异常较为发育，元素组合以为Au、Mo、Zn、Cu为主，与小斑岩体关系密切。单元素异常分布主要受岩浆岩、断裂控制。

3.3 矿（化）体

有利的岩性组合是铅锌银矿体产出的重要标志，尤其是对早期定位的同沉积层状矿体更有意义，如碎屑岩向碳酸盐岩过渡地段或者较纯碳酸盐岩向不纯碳酸盐岩过渡界面附近，是层状或脉状铅锌银矿体产出的有利部位。工作区铅锌银矿主要赋存于碳酸岩地层中，多形成层控型铅锌矿床，矿体形态多为似层状和透镜状。中元古界官道口群龙家园组、杜关组、冯家湾组和上元古界栾川群煤窑沟组、南泥湖组等地层中的大理岩、白云质大理岩及钙质片岩是最主要的控矿岩石。碳酸岩盐脆性较强，化学性质活泼，有利于多金属成矿的原因。如冷水北沟、杨树凹、百炉沟、银洞沟、核桃岔等中大型铅锌银矿毫无例外均赋存于冯家湾组、煤窑沟组、南泥湖组、鱼库组等地层中的大理岩、白云质大理岩及钙质片岩中。构成明显的地层岩性控矿。炭质千枚岩、石英砂岩几乎不含矿。

次级断裂、背斜顶部层间虚脱部位与铅锌银矿化关系密切，栾川地区南泥湖、上房沟、黄背岭、石宝沟等小岩体（株）在构造上明显受北北东向与近东西向断裂联合控制。这些小岩体及其内外接触带形成了本区典型的斑岩型或斑岩—夕卡岩型钼（钨）矿床。远离小岩体的外围，分布着大量脉状铅锌银矿带，它们均受断裂控制，如冷水北沟、银洞沟，核桃岔、三道沟、银洞尖等大中型矿产地。类型有石英脉型、构造蚀变岩型等，这些铅锌矿床直接赋存于断裂带中。可见，断裂构造既控制了区内燕山期中酸性小岩体的分布，也控制了与小岩体有关的铅锌银矿床，断裂构造不仅是铅锌银成矿物质的通道，而且也是最重要的储矿场所。在斑岩顶部的放射状断裂、同生沉积断裂之中，断裂构造产状由陡变缓处、交汇处，背斜顶部层间虚脱部位，矿体均有变厚、变富的趋势。

燕山期晚期小斑岩体周围，角岩、矽卡岩带也是控制铅锌银矿体产出的有利部位。

该区铅锌银矿一般与围岩之间具有较明显的物性差异，中基性—中酸性火山岩具有中强磁、高密度、中强电阻率、低极化率的特点，石英二长岩具有中磁、中密度、中强电阻率、中低极化率的特点。燕山晚期花岗岩具有低磁、低密度、高放射性强度，而蚀变矿化岩石则呈低磁、低阻（有时为高阻）、高极化率之特点。栾川地区中梯激电异常值大于7%、近场源激电异常值大于3%的高值区常是铅锌银矿体赋存部位。而对含炭质的围岩来说，也存在高极化率异常。

土壤地球化学测量表明，规模及浓集梯度较大的Pb、Zn、Ag 元素浓集区常对应着规模较大的铅锌银矿体，有时在浅覆盖区可以利用土壤异常带寻找和连接铅锌银矿化带。岩石地球化学测量地表Pb、Zn、Ag 元素组合异常反映地表或深部有铅锌银矿体存在，其内带高值区指示有富厚矿体赋存[9]。在官道口群中的铅锌矿体往往伴有Ba 高背景或出现不规则的Ba 异常；而在斑岩体附近产出的脉状铅锌银矿体上常常出现Mo、W、Bi等高温元素异常，更多地出现高温—中温—低温元素异常分带。熊耳群火山岩中的脉状银金多金属矿体上，常有Au、Ag 伴有Sb、As 异常。

围岩蚀变具有找矿指示作用，一般铅锌银矿体近矿围岩出现硅化、绢云母化、较强的黄铁矿化，两侧有碳酸盐化（白云石化）、角砾岩化、绿泥石化分布，不同矿体或不同围岩有其围岩蚀变特点；菱铁矿、重晶石化、硅质岩等可能更多地反映热水沉积成因，矽卡岩化、角岩化是斑岩岩浆热液成矿的标志，而火山碎屑岩围岩常见硅化和绿泥石化。

该区多金属矿的成因类型为受构造控制的中低温热液充填型，其形成可大致分为以下几个阶段：

1）矿源层初步形成期：耀岭河群基性火山岩的喷发形成了耀岭河群铜丰度值较高的凝灰岩，为铜初步富集的矿源层；火山喷发晚期形成的气水热液又促使铜元素进一步富集，震旦系海相沉积期，沉积了一套含铅锌的多金属地层。

2）矿液形成期：火山喷发晚期形成的气水热液和构造热液，进一步沿构造运移，进一步活化，并萃取初始矿源层中的元素，形成含铜多金属的矿液。

3）构造成矿期：构造活动的后期，随着多期构造的叠加特别是沿震旦系地层中的顺层或微切层构造及微裂隙的形成，使热液在构造有利部位沉淀、富集，形成多金属矿（化）体[10]。

4）风化淋滤后期改造期：已形成的矿化体出露地表，经过风化淋滤，形成含铜多金属铁帽，铜、铅、锌等元素相对贫化，金银则相对富集。

[1]河南省地质矿产局.河南省区域地质志[M]，地质出版社,1989.

[2]河南省地质矿产厅.河南省岩石地层[M].武汉∶中国地质大学出版社,1997.

[3]吕文德,孙卫志,等.河南省栾川赤土店地区银铅锌成矿地质条件及找矿前景[J].前寒武纪研究进展,2002,25(3-4).

[4]郭抗衡,吕文德,孙卫志.豫西地区构造研究现状及其存在的主要问题[J],地质通报,2003,22 增刊.

[5]吕文德,孙卫志.卢氏,栾川地体铅锌矿成矿地质条件分析及找矿远景[J],矿产与地质，6/2004，vol.18no.6(sum106).

[6]河南省地质局地质三队.河南省栾川县骆驼山硫多金属矿区地质勘探报告[R].1975.

[7]河南省地质矿产局第一地质调查队.河南省栾川县南泥湖钼（钨）矿区详细普查地质报告[R].1985.