围山城金银多金属成矿带银洞坡金矿成因分析

2014-04-23沈建海戚鋆茜河南省地质矿产勘查开发局测绘地理信息院河南郑州450006

长江大学学报(自科版) 2014年8期

沈建海，戚鋆茜（河南省地质矿产勘查开发局测绘地理信息院，河南郑州 450006）

1 成矿地质条件

围山城金银多金属成矿带位于秦岭造山带核部的北秦岭构造带，其构造格架是印支－燕山晚山期碰撞造山形成的双侧造山带之北亚带的一部分，具有多期碰撞造山的地球动力学背景，其空间展布受碰撞挤压导致的大陆俯冲所控制。在碰撞造山运动晚期，挤压体制向伸展体制的转换为围山城金银多金属成矿的形成提供了储矿空间。

银洞坡金矿床矿体的空间分布严格受含矿岩系及赋矿构造双重控制。北西向展布的朱庄背斜构成了矿带的构造骨架，背斜核部为新元古界歪头山组中－浅变质的火山碎屑－沉积岩系，两翼为古古生界二郎坪群变质细碧－角斑岩系，与歪头山组呈韧性剪切带接触。矿区东段赋存有燕山期萤石矿，北侧分布有加里东期闪长岩和海西早期桃园斜长花岗岩体（K-Ar年龄370Ma），燕山晚期梁湾二长花岗岩体（KAr年龄111～117Ma）截切了桃园岩体和矿带的西延部分，因而金银多金属矿均分布在燕山期花岗岩体的外侧或推断隐伏岩体的上方。歪头山组主要由（炭质）绢云石英片岩、变粒岩、斜长角闪岩及大理岩组成，分上、中、下3部分，矿源层控矿特征明显，其中上部有破山大型银矿，下部有银洞岭和魏沟银铅矿，银洞坡金矿体赋存于中部的硅化、绢云母化碎裂变粒岩、碎裂绢云石英片岩、构造角砾岩中。多期构造变形叠加的朱庄背斜和相伴的逆冲断裂组成的复合构造体系控制了矿体的定位，矿体呈似层状、脉状产出，在背斜转折端的虚脱部位矿体厚大，向2翼渐薄（见图1）。常见的与独立金银矿物共生矿物组合为黄铁矿、方铅矿、闪锌矿、黄铜矿和石英等典型中温热液组合，金主要赋存于方铅矿、黄铁矿、闪锌矿及石英的裂隙和晶隙中。

图1 银洞坡金矿区矿体分布示意图

2 成矿物质特征

2.1 流体包裹体特征

银洞坡金矿主成矿期网脉状石英脉中存在Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ型等3种不同类型流体包裹体，为富含CO2的低盐度（（3～6.5）×10－6）、偏酸性（pH值为6.75）的NaCl—H2O—CO2体系，流体包裹体捕获压力为66～120MPa，其主要源自循环演化的大气降水［1］。石英流体包裹体均一温度、黄铁矿爆裂温度及硫同位素平衡温度均集中在200～250℃。成矿环境为中温、中低压、低盐度和偏酸性的还原环境，成矿流体类型为硫酸盐型卤水，成矿流体以大气降水及中～晚期成岩作用的建造水、绿片岩相变质热液为主，并叠加有岩浆期后热液等多种流体混合演化而成［2］。因此，成矿流体具有多源性。

2.2 同位素特征

1）氢氧同位素氢氧同位素组成范围如下：δD在－49‰～－71‰，δ18O为－9.7‰～4.0‰，δD值大都落在该区中生代大气降水的范围内，其循环和沉淀都是在造山带构造抬升而使容矿的变质岩和花岗岩类进入上部地壳脆性域或脆－韧性过渡域后发生的［3］。银洞坡金矿早期成矿流体是变质水，随着成矿作用的演化，成矿流体从早期的变质水为主逐渐转变为以晚期的大气降水为主［4］。

2）铅同位素该同位素组成范围变化较大，但矿体和围岩的铅同位素组成相近，多数样品集中在造山带和地幔演化线之间，少数分布在地幔线与下地壳线之间，具有混源的特点，表明矿石铅可能主要来自于歪头山组。

3）硫同位素矿体及矿化围岩中硫化物δ34S组成范围变化较小（－0.32‰～5.21‰），塔式分布特征显著，具有深源硫特征。δ34S的峰值与围岩歪头山组火山岩硫相一致，只是歪头山岩组的δ34S变化范围较大，指示歪头山组地层是矿石硫的主要来源。黄铁矿、闪锌矿、方铅矿对δ34S的富集程度依次降低，具有许多热液矿床共生硫化物的硫同位素成分共同存在的规律性，其原因可能是该成矿热液系统的硫同位素在矿源层原生沉积时由海底火山物质或喷流热液带入，经历了成岩、变质的漫长演化过程。此外，矿石硫与燕山期云煌岩硫相似，表明燕山期梁湾岩体活动可能提供了部分成矿物质。

2.3 稀土元素特征

银洞坡金矿矿石中稀土元素总量不大，其中石英含量最低，硫化物含量最高。从稀土元（铕）素特征值来看，银洞坡金矿矿石中硫化物与梁湾花岗岩的稀土元素配分模式完全相同，不具明显的Eu异常；与桃园岩体具明显负Eu异常有别，表明矿石与梁湾花岗岩的亲源关系更为接近。

2.4 地球化学特征

矿带歪头山组中、上部Au、Ag、Pb和Zn等元素含量高于其他地质体数倍至数十倍，呈Au、Ag、Pb和Zn等多金属矿化特点，尤以硅化的炭质绢云石英片岩的Au、Ag、Pb富集程度最高。自围岩向矿体元素水平分带为 As-Cd-Pb-Ag-Au-Zn-Cu-Ni-Co-Mo，从矿体上部向下部元素垂直分带为 As－Cd-Zn-Au-Ag-Pb-Cu-Ni-Co-Mo，指示矿化温度由矿体内向围岩、从矿体下部向上部逐渐降低，表明该矿床不可能是单一的变质热液成因，其成矿流体是在温压梯度、化学势梯度及差异应力梯度的共同驱动下从深部向浅部运移。

2.5 矿源层的形成

银洞坡金矿的形成主要取决于成矿元素在原岩中的原始浓度。在半封闭海湾海底火山喷发喷气热液作用下，在巨厚的歪头山组中、上部的碳硅泥岩建造中富集了大量的Au、Ag、Pb、Zn、As、S、Fe和SiO2等物质，这为围山城火山－炭硅泥建造金银多金属成矿系统矿床的形成提供了巨量的成矿物质［5］。

加里东期的中温中压区域变质作用可能持续到海西早期（K-Ar年龄400～370Ma），变质作用中的变质水携带少量成矿物质发生近程迁移。根据变质岩类具大量的黑云母、白云母和相当数量的角闪石等含水矿物的特征判断，该成矿带未能形成大量变质水，但变质作用使成矿物质从原始矿源层中近程迁移而初步富集则是可能的。此外，燕山晚期的热液活动叠加，促使成矿物质进一步富集。

3 矿床成因探讨

银洞坡金矿受矿源层和朱庄背斜构造体系的双重控制作用明显，矿体形态基本和背斜形态一致，随着背斜南东向仰起而撒开、向北西向倾伏而收敛，在转折端、倾伏端的虚脱部位常形成鞍状厚大矿体，位于断坡的矿体与岩层有较大的夹角，深部随背斜的平缓而变薄，甚至于尖灭。在平面和剖面上呈平行排列，具多层套叠现象，所有的矿体均赋存于朱庄背斜转折端的虚脱空间和各种脆性－脆韧性剪切带中的蚀变构造岩中。

多源性、丰富的成矿物质是矿床形成的基础。作为矿源层的歪头山组变质火山－沉积建造经历了沉积、成岩作用的矿源层的形成阶段、加里东～海西期变质热液活动促使成矿物质初步富集阶段和燕山期花岗岩体上侵热液的叠加富集阶段，从而为金矿床的形成提供了保障。梁湾岩体及派生的云煌岩（KAr年龄134Ma）中局部含矿，显示以梁湾岩体为代表的燕山期岩浆活动也提供了部分成矿物质。

来源丰富的成矿流体为成矿元素的活化、迁移、聚集和定位提供了重要载体。从歪头山组沉积时的喷流沉积、沉积成岩的同生水，到加里东～海西期的变质水和中生代构造－岩浆作用的岩浆水以及沿导矿构造深部对流循环的表生水，均对成矿作出了重要贡献。

在漫长的地质历史时期，不同时代构造热事件驱动下的成矿流体稳定地向同一空间迁移、沉淀是必不可少的。银洞坡金矿床形成于中生代［6］，中生代燕山运动促成了金矿的成熟期的到来［7］。在印支～燕山期，南秦岭地体沿松扒－大河缝合线向北的陆内俯冲过程中，俯冲壳楔内不稳定组份将依熔点由低到高的顺序发生熔融，形成携带大量成矿物质的深源热水流体向上迁移。在燕山晚期，源自于南秦岭构造块体部分熔融而生成的以梁湾岩体［8］为代表的岩浆岩体上侵就位，这为成矿提供了热能、流体和部分物源。在燕山期构造－岩浆热事件中，碰撞造山晚期由挤压体制向伸展体制转换阶段的隆起抬升，将深部形成的韧性剪切带带入近地表浅部构造层韧脆、脆性变形域内，塑性变形转换为脆性变形并扩容，为浅源（大气降水）溶液的深对流循环提供了良好的通道。在造山作用过程中的岩浆热和造山作用产生的剪切热及伸展构造形成的高地热梯度、高热流构造环境驱动下，具有NaCl-H2O-CO2体系的岩浆热水流体携带部分成矿物质与深部对流循环的大气降水混合，通过水岩交换，进一步汲取并携带矿源层中的成矿物质向低能的构造有利部位迁移、沉淀，导致成矿物质的局部充填、交代和富集，最终形成了围山城金银多金属矿带的金矿床。