银洞坡金矿地球物理和地球化学特征及找矿标志

2014-12-25葛天兴

科技视界 2014年21期

葛天兴

（河南省地质矿产勘查开发局第三地质矿产调查院，河南信阳 464000）

河南省桐柏县银洞坡金矿床为二十世纪九十年代探明的一处特大型热液型矿床，区域上位于秦岭造山带东段北秦岭褶皱带中，构造线多呈北西西向延伸。该矿床目前正在开采中，为了进一步探明深部资源，扩大矿床规模，河南省地质勘查基金于2011年设立了“河南省桐柏县银洞坡金矿深部及外围预查”项目。此文旨在总结该矿床地球物理特征、地球化学特征及物化探找矿评价标志，以期进一步的地质勘查工作借鉴。

1 地质特征

1.1 区域地质背景

桐柏地区处于扬子陆块和华北陆块的结合部位，秦岭造山带东段核部。以龟—梅断裂为界，以北为北秦岭地层区，以南为南秦岭地层区。北秦岭地层区出露地层主要有秦岭岩群、蔡家凹岩组、二郎坪群和歪头山组；南秦岭地层区主要出露有龟山岩组、南湾组等。龟山岩组、秦岭岩群、蔡家凹岩组和歪头山组为Au、Ag 多金属矿的赋矿层位，二郎坪群为Cu、Zn 多金属矿的赋矿层位。区内构造主要表现为构造岩片和边界断裂的北西西向相间排列。具区域性、分划性、与成矿关系最为密切的边界断裂主要有桐－商断裂、龟－梅断裂、大河断裂等（图1）。区内岩浆活动频繁，从元古宙到新生代有多次活动，本区与成矿有关系的主要为中生代岩浆岩，如老湾花岗岩、梁湾花岗岩等。唐河常湾-东塔院铜镍矿分布于南阳盆地边缘，铜镍矿床主要与扬子陆块北缘周庵超镁铁质岩体有关。金属矿产主要分布在边界断裂两侧的构造岩片内，它们具有集群成带分布特点，其生成分布受地层、岩浆岩、构造的多重控制。

1.2 矿区地质特征

银洞坡金矿床位于桐柏县北部，属桐柏―大别山北坡金银成矿带北亚带，呈北西―南东向狭长带状展布。西部有破山银矿，中部为银洞坡金矿（图2）。

矿床出露主要地层为上元古界歪头山岩组中部及第四系，岩性岩性以二云变粒岩、白云变粒岩、二云石英片岩、绢云石英片岩、炭质绢云石英片岩、二云变粒岩、白云变粒岩为主，矿床控矿构造以朱庄背斜（形）为主干构造，与背斜（形）伴生的脆性共轭逆冲剪切带、韧—脆性层间剪切带及派生的羽裂、拖曳褶曲和旁侧左行、或右行的脆张性断裂是矿床内的主要容矿构造。此外在背斜轴部和两翼还发育一系列成矿后期的逆冲断层、平移正断层。矿体的空间分布严格受歪头山岩组中部含矿层第二、三岩性段（Pt3W22、Pt3W23）和赋矿构造双重因素控制。在矿床东段主要工业矿体呈鞍状、似层状，分布在Pt3W22的厚层炭质绢云石英片岩内，及朱庄背斜（形）转折端，倾伏端的虚脱部位中。赋矿岩石为硅化碎裂炭质绢云石英片岩和变粒岩。矿体顶底板多为变粒岩，次为绢云石英片岩。

围岩蚀变主要有硅化、绢云母化、碳酸盐化、褐铁矿化和黄钾铁矾化等。此外，在整个矿床中绿泥石化、绿帘石化、高岭土化蚀变均很发育，但与矿化无明显的相关性。

矿石结构：主要有自形—半自形晶粒结构，他形结构、交代熔蚀结构，包括粒状结构、交代熔蚀结构及交代残余结构、固溶体分离结构、压碎结构、碎斑结构、揉皱结构等。

矿石构造：主要有浸染状构造、脉状—网脉状构造、块状构造、角砾状构造、皱纹状、蜂窝状、皮壳状等类型。

矿石中的金以自然金和金银硫化物为主，含微量针碲金银矿。

图2 围山城金银矿带地质略图

2 地球物理特征

2.1 区域地球物理特征

2.1.1 物性特征

本区地（岩）层和岩浆岩物性参数值见表1、表2。

表1 桐柏地区地（岩）层物性参数统计表

表2 桐柏地区岩浆岩物性参数统计表

由表可知：①地层中磁性、电性和岩石密度参数值，以桐柏山杂岩和龟山岩组最高，秦岭岩群、歪头山组、二郎坪群次之，新生界最低。②岩浆岩从超基性－基性－中性－酸性岩的磁性和岩石密度值依次由高到低，电阻率值由低到高，极化率值由高到低；碱性岩磁性、电性、密度均表现为低值。③根据区域地（岩）层物性特征，反映出三个磁性、密度界面：桐柏山杂岩与其北的南秦岭地层之间，二郎坪群与新元古界之间，以及其它地层与新生界之间。由于这些界面的物性差异，区域磁场、重力场呈带状，并受构造及岩浆岩侵位控制。

图3 桐柏地区布格重力异常平面图

2.1.2 重力异常特征

1∶25 万布格重力异常平面图（图3）上，桐柏地区处于区域重力高值区。刘山岩铜锌多金属成矿带分布在二郎坪群中，原岩为一套海相喷发的基性火山岩和火山碎屑沉积岩，岩石密度大，表现为区域重力高值区。围山城金银多金属成矿带表现为重力低值区，该重力低值区在西部包括了桃园花岗岩体、梁湾花岗岩体、破山大型银矿、银洞坡大型金矿，向东延伸至朱庄以东。推测深部应有与桃园及梁湾岩体类似的低密度酸性岩体。

2.1.3 航磁异常特征

桐柏地区在1∶25 万航磁△T 平面异常图（图4），各个构造地层地体之间的聚合带多表现为北西向线状延伸的梯度带，表明各构造地层地体由于地层、岩石组合的物性差异，控制区域磁场和磁异常与区域地（岩）层走向一致，呈北西向条带状分布。最大值大800nT，最小值为-402nT。刘山岩铜锌多金属成矿带分布在二郎山－吴城正磁场异常带上，南北宽约4 千米，东西长40 及80 千米，对应地层为二郎坪群的刘山岩岩组、张家大庄岩组和大栗树岩组。围山城金银多金属成矿带处在二郎山－吴城正磁场带北东侧的负磁异常区中，东西长40 千米，南北宽约3 千米，对应地层为歪头山组，其磁化强度较上覆的二郎坪群低出一个数量级。区内金银多金属矿化与中酸性侵入岩，特别是燕山期花岗岩关系密切，但花岗岩的磁性变化较大，从较强到较弱均有，与金银矿化关系密切的岩体（SⅠ型）具有一定的磁性。

在1∶5 万航磁异常图上，工作区北部围山城金银多金属成矿带为低值或负值异常区，南侧的带状负值异常带，是由二郎坪岩群张家大庄岩组内含铁石英岩引起的正磁异常带的伴生负异常。张家大庄岩组南倾，地磁场磁化方向北倾，其北侧应伴生负异常。推测可能有隐伏的酸性岩体引起。工作区南部老和尚帽金银铜多金属成矿带表现为低的正值场，场值一般在100nT±。其北东侧以大河断裂为界，对应刘山岩岩组为二郎山－吴城正磁异常带；南西侧以松扒断裂为界，对应老湾花岗岩体为老湾负磁异常带；边界断裂对应的航磁等值线均为100nT±。在本区低的正值场中平行发育二条正磁异常带，异常最高值均为400nT。其中北带对应秦岭岩群中柳树庄超基性岩带，从伴生负异常特征来看，该磁性岩带由向北缓倾的无根超基性岩块组成，推测南带为秦岭岩群中角闪质岩石或隐伏超基性岩带组成，磁性体延伸稳定，倾角近于直立。南、北正磁异常带之间的0 值线对应桐树庄—老虎洞沟构造岩浆岩带及地球化学异常带。

图4 桐柏地区航空磁测ΔT 等值线平面图

区内重力异常梯级带与航磁不同分区界线或0 值线，对应地球化学异常带或构造—岩浆岩带的展布，初步发现银多金属矿床（点）分布在重力鼻状突起旁侧的凹陷部位，反映构造及酸性岩浆岩发育部位对成矿的有利控制。

2.2 矿区地球物理异常特征

2.2.1 岩（矿）石电性参数特征

银洞坡金矿床矿石为含金属硫化物、氧化物及金银矿物的炭质绢云石英片岩、硅化绢云石英片岩及硅化变粒岩。矿石与围岩呈渐变过渡关系。金属硫化物含量5～16%，以黄铁矿、方铅矿、闪锌矿为主，其次是黄铜矿等。上述与金属硫化物的密切共生关系使矿石具有明显的低阻、高极化特征，如表3 所示，矿石（原生）极化率平均值达21.9%。最高达65.4%；电阻率平均值仅为20 欧姆·米。而围岩除石墨化绢云石英片岩外，极化率平均值＜2%，电阻率平均值达300～5000 欧姆·米；大理岩电阻率最高，达2248 欧姆·米。矿石与围岩存在明显的电性差异，相差10 倍以上。钻孔中根据测井曲线统计求得的岩矿石电阻率值以及ZK1/W6 孔测井曲线（表3、表4、表5）也反映了相同的电性特征。矿层上观测到的低视电阻率与高自然电位异常，视极化率均大于100 欧姆·米。但当硅化强，金属硫化呈浸染状时，电阻率大大增高。

表3 银洞坡金矿区岩矿石电性参数统计表

表4 银洞坡金矿区钻孔中岩矿层电阻率测定结果统计表

表5 银洞坡金矿区高炭质岩石电性统计表

炭质绢云石英片岩是矿区的主要容矿岩石。岩矿石电性测定结果表明（见表3、4、5）：含矿岩石与一般含炭岩石的电性特征不同，属中等电阻（ρ=507 欧姆·米）。弱极化（η=2%），且与矿区其它不含炭岩石无明显电性差异。

2.2.2 矿区激电异常特征

图5 银洞坡金矿区物探、地质综合平面图

两种不同极距联合剖面结果（图6）反映出明显的视极化率反交点与视电阻率正交点。视极化率反交点西南侧所夹面积大于北东侧，表明矿脉群总体向南西倾。中梯ηS异常峰值、联合剖面（ηSA、ηSB）反交点位置与浅部或出露矿脉群顶部部位基本吻合。

为推断矿体产状，利用0 线剖面中三个钻孔资料，对视极化率异常进行了类磁选择法计算，这种计算方法原则上要求围岩与矿体导电性相同，而矿区矿体电阻率低于围岩，电流密度也高，使极化率增强。故在计算中适当提高了矿石极化率值，即剩余极化率取50%，围岩极化率取1.7%。假定矿体为深部变缓的两个倾向南西的厚层状矿体，计算曲线与实测曲线基本一致（图6）。从而推断矿体深部变缓，延伸较大，钻探已证实。

图6 银洞坡金矿0 线物探、地质综合剖面图

3 地球化学异常特征

本矿床由数十条密集产出的矿体组成，每个矿体均伴有原生地球化学异常，两者同受构造破碎带、背形褶皱和地层岩性的控制。综合大量成果图与研究结果认为，本矿床原生地球化学异常特点主要是：异常在三度空间，主要分布在上元古界歪头山岩组中部第二岩性段（Pt3W22）和第三岩性段（Pt3W23）内，并与炭质绢云石英片岩、二云石英片岩及变粒岩为主的岩石组合密切相关，异常呈北西—南东向展布。矿异常在地表、各中段及剖面上均呈带状平行排列；单个异常形状较规整，规模大，主要成矿元素的异常强度高，浓集中心清晰，浓度梯度变化明显，异常元素组分较复杂，多种元素异常紧密套合，且具有一定的组份分带。

本次以155 米中段异常图将异常由北向南划分为以Au、Ag、Pb、Zn 为主的三个矿异常，编号分别为Ⅰ矿异常（1号矿体异常编号）、Ⅱ矿异常（2号矿体异常编号）Ⅲ矿异常（3号矿体异常编号）。通过对这三个主要矿体的异常剖析，进而总结矿床异常特征。

3.1 异常元素组合

确定异常元素组合的主要依据为：

（1）直观判别：从异常图直观清楚的反映出与Au 元素异常在空间上密切相伴、成因上具内在联系的异常元素主要有Ag、Pb、Zn、Cd、As、Sb，次为Cu、Co、Ni、Mn、Mo；

本次问卷调查随机发放，共收回答卷159份。其中，对自己当前学习状态“非常满意”的学生只有4.4%，表示“满意”的占22.01%，大多数同学表示“感觉一般”，占了53.46%；关于自主学习的情况：每天都会上自习的学生占25.79%，从不上自习的学生也达到了16.35%，而其中占比最高的选项是“视心情、身体状况、有无其他安排而定”，达到31.45%。

（2）相关分析结果：0―W18 线Ⅰ矿异常的73 个样品和Ⅱ矿异常的83 个样品，通过电算求得元素相关矩阵列于表6、7、8。

表中表明：在Ⅰ矿异常内，Au、Ag、Cu、Pb、Zn 相互之间皆有显著正相关；As 与Au、Ag、Pb、Sb，Sb 与Au、Ag、Zn、Cd，Cd 与Au、Ag、Cu、Pb、Zn，Co 与Ni 分别呈显著正相关；Co 与Cd，Mn 与Co、Ni 分别呈弱的正相关。

在Ⅱ矿异常内，Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Cd、As、Sb 相互之间皆呈显著正相关；Co 与Cu、Pb、Ni、Mn、As，Ni 与Cu、Cd、Mn、As 分别呈显著正相关；Zn 与Ni，Cd 与Mn 分别呈弱的正相关。

在Ⅲ矿异常内，Ag、Cu、Pb、Zn、Cd、Sb 相互之间均显著正相关；Au与Pb、AS，Co 与As、Ni，Ni 与As，Mn 与Sb 分别呈显著正相关；Mn 与Co、Ni 之间呈弱的正相关；Mo 与其它元素不相关。

表6 Ⅰ矿异常元素相关矩阵表

表7 Ⅱ矿异常元素相关矩阵表

表8 Ⅲ矿异常元素相关矩阵表

（3）概率统计结果：

Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ三个矿异常内元素异常样品数随机抽查的概率统计结果列于表9。

表9 银洞坡金矿床W0―W22 线Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ矿异常样品数抽查概率统计表

在Au 异常范围内随机抽取一定数量的Au 异常样点，统计其它元素伴随出现的异常点数及其概率。以出现概率大于0.5 者作为Au的主要组合元素，统计结果表明三个矿异常的主要元素组合为Au、Ag、Pb、Zn、Cd、As、Sb，而Cu、Mo、Mn 仅在Ⅲ矿异常中出现的概率大于0.5。

从地球化学异常图特征可以看出，Au、Ag 异常密切相伴，形态类似，Au 异常与Ag、Pb、Zn、Cd 异常相互套合，Cu、Mo、Ni、Co 等异常仅在Au 异常内部分出现。相关分析结果表明，Au 与Ag、As、Co 相关，Ag与Pb、Zn、Cd 相关，Cu 与Pb、Zn、Mo 相关，Ni 与Pb、Co 相关。这种相关关系与金矿石、载金矿物的地球化学特征一致，即金主要与黄铁矿化有关，其次与含银的方铅矿、闪锌矿有关；Cu、Ni、Co、Mo 含量增加，金矿化反而减弱。矿床地球化学异常的主要元素组合为Au、Ag、Pb、Zn、Cd，其次为Cu、Co、Mo。

3.2 异常分布、形态、规模

银洞坡金矿床内原生地球化学异常的分布、形态明显呈带型特征。异常走向（或纵向）为北西―南东。三个主要矿异常的分布、形态、规模特点是：异常皆分布于歪头山岩组中部，与以炭质绢云石英片岩、（绢）二云石英片岩及（白）二云变粒岩为主的岩石组合密切相关，异常总体分布态势与构造位置相一致，反映出多重构造控矿的基本特点；主要组合元素Au、Ag、Pb、Zn、Cd、As、Sb 异常呈带型，形态较规整，规模大，连续性强，且彼此套合性好；次要组合元素Cu、Mo、Co、Ni、Mn，异常呈带状、线状或透镜状，规模较小，连续性相对较差，且多分布于矿体内及其旁侧。

3.3 异常强度及浓度分带

组成矿体原生异常的各元素不仅具有一定的分布范围，而且在异常内呈现有规律的浓度变化，由浓集中心至边缘浓度逐渐递减。元素异常浓度的高低与矿体的贫富及其距矿体远近密切相关。

元素异常浓度分带，按照anT 的原则（其中a 取2―5 之间的数值，T 为异常下限，n 等于0―2），划分为反映不同矿化程度的外、中、内带三个含量级别，以利研究原生晕内部结构。矿床各元素异常浓度分带列于表10。

表10 元素背景、异常下限及浓度分带表

由地球化学异常图可知，主要成晕元素均具有一定宽度的清晰浓度分带，并且围绕矿体呈环带状依次分布。成矿元素Au 的内带直接指示矿体及强矿化位置，中带反映近矿围岩蚀变和矿化部位，外带则显示弱矿化或元素异常浓度波及范围。Ag、Pb、Zn、Cd、As、Sb，六种元素的各浓度带与主元素Au 的浓度分带大致互为对应，但各带范围略有不同，彼此呈不同程度叠合或上、下，左右紧密相邻。

对比表6、7、8 中三个矿异常元素在不同标高的异常平均含量、峰值与整个异常的平均值，可以看出三个矿异常各元素的含量变化趋势、浓集部位及相对剥蚀程度，主要归纳如下四点：

（1）主成矿元素Au 在Ⅱ矿异常中峰值最高，Ⅲ矿异常次之，Ⅰ矿异常最低，而异常平均含量则在Ⅰ矿异常最低。这一特点与三个矿异常的赋存层位及矿体围岩性质的不同相对应。

（2）三个矿异常的主要组合元素在115 米、75 米和35 米标高的异常平均含量皆高于155 米标高，说明三个矿异常剥蚀程度相对较浅。但不同矿异常内，各元素的异常峰值及平均含量又处于不同位置，其变化特征也不相同。Ⅰ矿异常中Au、Pb、Cd、Sb 主要在下部富集，Ag、Zn、As 在中下部富集；Ⅱ矿异常中Au、Zn、Sb 在中上部富集，Ag、Pb、Cd 的浓集部位则在中部，As 在中下部富集；Ⅲ矿异常内Au、Ag、As 趋于中上部富集，Pb、Sb 在中部含量较高，Zn 与Cd 在中下部浓集。

（3）Cu 的异常平均值、峰值在三个矿异常中均富集于中部，其上下异常衬值在2.68—3.32 之间，反映了Cu 异常含量变化较稳定。

（4）三个矿异常的次要组合元素Mo、Co、Ni、Mn 中除Mo 在Ⅲ矿异常的35 米标高骤然增高和Ni 在Ⅱ矿异常的75 米标高有一定增加外，各元素异常含量由上至下变化幅度很小，各元素的衬值极差值均小于1。

综上所述，矿异常中主要组合元素的浓度分带不仅从量上反映异常组分的强度特点，而且其含量变化趋势将有利于异常组份分带的确定。相对于主要组合元素，而次要组合元素的含量变化特征则不明显。