陕西旬阳砂硐沟汞锑矿含矿构造特征及成矿物质来源探讨

赵新科，曹林杰，申玉科，李伟松，马云峰，刘亚莉，王晓虎，孙健，刘利民

(1.陕西地矿第一地质队，陕南安康 725000;

2.陕西省矿产资源勘查与综合利用重点实验室;陕西安康 710054; 3.中国地质科学院地质力学研究所，北京 100081)

陕西旬阳砂硐沟汞锑矿含矿构造特征及成矿物质来源探讨

赵新科1，2，曹林杰1，申玉科3，李伟松2，马云峰1，刘亚莉1，王晓虎3，孙健1，刘利民1

(1.陕西地矿第一地质队，陕南安康 725000;

2.陕西省矿产资源勘查与综合利用重点实验室;陕西安康 710054; 3.中国地质科学院地质力学研究所，北京 100081)

陕西旬阳砂硐沟汞锑矿富集区汞锑含矿体受褶皱构造(背斜)和断裂构造的联合控制。通过对控(含)矿构造、富矿空间的构造次序以及结构面组合特征等的详细研究，对初步建立的“背斜+一刀”的成矿模式进行了完善。成矿流体、稀土分析等综合研究显示成矿物质可能来源于地壳深部。已有的勘查工程及找矿成果表明，本矿集区具有较大的找矿潜力。

含矿构造特征;成矿模式;构造组合;砂硐沟汞锑矿

旬阳地区汞锑矿带位于秦岭—中亚汞锑矿带、山阳—旬阳汞锑成矿亚带的南带，属于公馆—郧西汞锑矿带的主体部分［1～3］，区域构造复杂，成矿地质条件好。除早期在公馆—迴龙一带发现的2个(特)大型汞锑矿床和老虎荡—马鞍寨、砂硐沟等矿化富集区［4～8］外，近几年区域找矿效果明显，在面积约670 km2的范围内，已发现汞锑矿床(化)点25处，汞、锑、钨、金等化探、重砂异常多处。砂硐沟地区地处褶皱与断裂构造的叠加复合部位，化探、重砂异常强，在野外地质测量工作的基础上，已施工7个钻孔ZK3801、ZK4201、ZK4601、ZK4602、ZK5001、ZK5402、ZK5801，钻孔穿过3号矿化带或3、2号两个矿化带，在每个钻孔岩芯中都见到达工业品位的矿体，显示深部具有良好的找矿潜力［9］。本文通过控(含)矿构造、富矿空间构造次序以及结构面组合特征等的详细研究，对初步建立的“背斜+一刀”的成矿模式进行了完善。

1 区域地质概况

该矿区所处大地构造位置为秦岭造山带东段南部，南秦岭—大别山构造带中部的南秦岭褶皱带，属留凤关—金鸡岭褶皱亚带［10］。南羊山向斜、砂硐沟—西岔河背斜和大羊山向斜(田家山向斜)组成的区域性近东西向展布的羊山复向斜和南羊山断裂(为旬阳北部汞锑矿化集中区发育的主干断裂构造)构成区内的基本构造格架［11］;区内主要出露志留系、泥盆系。该区是秦岭成矿带有色贵金属的主要集矿区［2］，已发现汞、锑、金、铅、锌、银、钨、铜、铁、锰等10种金属矿产和重晶石、水晶、煤、白云岩、石灰岩、明钒石、黄铁矿等7种非金属矿产。以区域性的南羊山断裂(F3)为界，北部有著名的公馆、青铜沟(特)大型汞锑矿床和惠家沟、小河金矿床等，本次研究并开展勘查评价的砂硐沟汞锑矿集区位于该区域性断裂以南(向南约5 km)的地带(见图1)。

图1 区域地质略图［12］Fig.1 A regional geologicalmap of the Shadonggou deposit

2 矿床地质特征

2.1 主要赋矿层位特征

砂硐沟地区地表出露地层主要为上泥盆统及上石炭纪地层。该区地层间以整合接触为主，局部为断裂接触。岩性组合特征较复杂(见表1)，其中含矿地层主要为杨岭沟组、落驾河组、南羊山组等。

2.2 含矿构造地质特征

2.2.1 褶皱构造控矿

砂硐沟汞矿床主要受砂硐沟短轴背斜和砂硐沟—马家槽与矿硐粱间的送驾园断层(F11)控制，含矿蚀变带主要发育于背斜构造的南翼(见图2)。成矿物质的富集主要受次级褶皱和低级节理裂隙构造以及构造形态和岩层产状变化控制。该矿区以含矿构造划分出Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ等不同的含矿蚀变带。

褶皱对矿化的控制作用主要表现在圈闭性、裂隙构造发育性以及通过构造裂隙和断裂构造等可形成虚脱空间运移并储存成矿物质［13］。例如在转折端部位常形成虚脱空间，生成马鞍形矿体［8］，图3所示C17等老硐都在主背斜和次级褶皱的轴部分布。

表1 东甘沟—砂硐沟地层发育层序Table 1 The stratigraphic sequence of Donggangou-Shadonggou

图2 层间断裂两侧矿化赋存特征示意图Fig.2 Themineralization occurrence characteristics on both sides of interlayer fracture of the Shadonggou

2.2.2 断裂构造控矿

该区断裂以东西向(F12)和北西西向(F11)断裂构造为主，形成断裂构造网络。F11为主断层，断裂构造带宽20～50 m，总体产状185°—190°∠78°—88°，断层延伸长度2.0～2.8 km;东西向断裂以F12为代表，区域上延伸达13.6 km以上，总体走向265°—275°，倾向南，倾角在60°—80°之间。

图3 砂硐沟西侧剖面示意图Fig.3 Cross-section of the west side of the Shadonggou deposit

在砂硐沟背斜轴部及其两翼，沿F11断裂构造带控制的层间断层或两侧蚀变强烈，原生汞矿化普遍(见图4)。矿化富集主要发育于断层破碎带(见图5)、断层交汇处(见图6)、断层面弯曲处(见图7)。从含矿性分析，北西西向断裂(F11)构造带的含矿性最好，为成矿期断裂构造。在剖面上，沿层间滑动断层结构面发生膝折(应力变换)的部位，蚀变强烈，矿化富集(见图7、图8);在Ⅲ含矿蚀变带内的层间滑动断层将含矿体划分为两部分，且沿该蚀变带硅化、方解石化强，表明其对成矿的导矿作用(见图6)。

图4 断裂下盘矿化赋存特征示意图Fig.4 Themineralization occurrence characteristics of the down block of fault

图5 层间断裂两侧矿化赋存特征示意图Fig.5 Themineralization occurrence characteristics of the interlaminar fracture on both sides

2.2.3 节理裂隙与成矿

图6 层间滑动总体控矿示意图Fig.6 The ore-controlling sketchmap of interformational sliding

图7 矿化体与层间滑动倾角变化关系示意图Fig.7 The relationship between the ore body and inter sliding angle

图8 矿化体与层间滑动平面形态示意图Fig.8 Plane diagram of the ore body and interformational sliding

图9 矿化裂隙近垂直层理Fig.9 Vertical stratification ofmineralized fractures

通过地表、采硐节理矿化观察，结合节理裂隙的统计资料表明，成矿物质的产出和富集与节理裂隙关系极为密切(见图9、图10)，砂硐沟发育的3条含矿蚀变带都是在节理裂隙密集带内，而且辰砂和辉锑矿也基本上发育于裂隙中。其中产状为260°—297°∠60°—80°、260°—297°∠10°—30°和335°—351°∠33°—55°的节理裂隙含矿性较好，105°∠5°—30°节理裂隙含矿性次之，其余含矿性较差。

同时根据汞矿化在脉体中的产出部位和形态不同，总结出以下5种情况:①汞矿化呈浸染状产于两条脉体交汇处和脉体产状由陡变缓处;②汞矿化呈浸染状产于似缝合线或与围岩的界限上;③汞矿化呈浸染状产于脉体的膨大部分以及脉体的尖灭和收缩部分;④汞矿化呈单颗粒晶体和集合体产于石英晶洞或者石英晶洞中所充填的白云石颗粒间;⑤汞矿化呈细脉状充填在围岩和脉体中的裂隙内［5，14］。

2.3 含矿体围岩蚀变特征

含矿体的围岩蚀变属构造活动与热液运移相互耦合作用的结果［15］，比较常见的蚀变有硅化、矽卡岩化、泥化、青磐岩化、绢云母化和钾长石化等。

砂硐沟矿区围岩蚀变主要沿砂硐沟短轴背斜的转折端及南翼分布，该部位也是断裂构造相对发育的地方，多条蚀变带呈北西西向展布，因沉积地层岩性差异而表现为不同的蚀变强度。总体上，砂硐沟矿集区蚀变带规模较大，地表出露东西长可达2 km，宽度多在10～100 m，最宽处近200m。在岩层裂隙密集的部位，蚀变作用强烈，而且蚀变类型多样，主要为白云石化、方解石化和硅化，其次为黄铁矿化，另有少量的角砾岩化、重晶石化和赭石化等。

蚀变作用与构造活动密切相关，主要表现为:

①受褶皱、断裂构造控制明显，强度不一且不均匀。在砂硐沟短轴背斜轴部及其南翼地层，基本均发生蚀变现象，在背斜轴部和近断层两侧蚀变最强烈;北翼地层除小范围蚀变微弱，大都没有发生蚀变现象。

②围岩蚀变因所处构造部位不同而具差异性。背斜轴部以白云岩化、硅化为主，伴随方解石化、黄铁矿化和少量重晶石化;南翼以方解石化、硅化为主，伴随有黄铁矿化、白云石化;北翼近轴部地段有弱的方解石化。

③受构造活动控制，围岩蚀变具有叠加和多期活动特点。经野外观察和矿相资料归纳研究认为，早期以白云岩化为主，方解石化次之;硅化发生于晚期，且与汞锑矿化关系最密切。

④角砾化沿构造线局部分布。

⑤围岩蚀变表现为两种方式。一种是新生成的矿物呈细粒、隐晶质散布于围岩中，以交代形式出现;另一种为新生成的矿物充填于节理裂隙中，呈脉状、网脉状与围岩之间有明显的交代现象，与成矿关系最为密切［16］。

2.4 成矿构造的期次划分

结合该勘查区探矿工程与含矿体组构特征等，本文将旬阳县砂硐沟汞锑矿矿集区成矿构造归纳划分为3个期次(见表2)。由表2可见，该矿集区主要成矿构造期应属第2期(D2)，即与砂硐沟背斜构造相配套的北西西向走向断裂是成矿物质运移的主要导矿构造。含矿构造蚀变带的联合剖面图(见图11)亦可充分印证这一结论。

3 成矿物质来源探讨

3.1 含矿构造带地球化学特征

砂硐沟背斜核部及转折端部位，Au、Sb、As、Ag等矿化元素沿构造带及构造的复合部位含量相对较高，尤其在导矿构造F11(见图12)中。在不同的构造部位，成矿元素的含量常呈现出不一致性;整体上矿化较好的部位处于断裂构造带内，向两侧则矿化减弱(见图13、图14)。

表2 旬阳县砂硐沟汞锑矿区成矿构造期次划分Table 2 Metallogenic tectonic stages of the Shadonggou mercury-antimony deposit in Xunyang

图11 旬阳县砂硐沟汞锑矿集区含矿构造蚀变带联合剖面图Fig.11 Joint profile for the belts of alteration in the Shadonggou Hg-Sb ore filed in Xunyang

图12 F11断层带主要微量元素含量曲线图Fig.12 Diagram of trace elements in the F11fault

图13 50号勘探线剖面Fig.13 Cross section for the Line 50

图14 50线剖面矿化元素含量分布图Fig.14 Distribution of themineral elements in the Line 50

元素的相关性分析表明，Sb和Hg的相关系数达0.979，Au和As的相关系数为0.885，说明这两组元素表现为强的正相关性，而其他元素之间的相关性不太明显。

3.2 稀土元素

稀土元素在矿床学中主要作为成矿过程中热液和成矿物质来源的示踪剂［17～18］，如成矿物质的搬运方式、不同成矿阶段热液的性质、热液搬运的途径、围岩蚀变等［17～18］。砂硐沟汞锑矿点稀土元素样品主要采集于50号探槽，测试结果见表3。从矿化蚀变岩石、围岩的稀土数据分析，该区稀土元素主要呈现以下几个特征:

①ΣREE(稀土元素总量)差别较大，最小为13.51×10－6，最大可达244.35×10－6，平均值63.79×10－6，含方解石脉等较多的岩石相对其他岩石稀土元素的总量较低。

②ΣLREE(轻稀土元素总量)为11.70×10－6～197.43×10－6，平均值50.09×10－6。

③ΣHREE(重稀土元素总量)为3.08×10－6～46.92×10－6，平均为13.71×10－6。

④ΣLREE/ΣLREE介于2.12～5.78之间，平均为3.71，均呈现轻稀土富集的右倾型式。

⑤La/Sm介于3.30～9.55之间，平均为5.63;Gd/Yb介于1.75～4.11之间，平均为2.92，轻重稀土元素分馏明显。钙质千枚岩、含砂质灰岩具有负的Eu异常(见图15)。

表3 稀土元素分析结果Table 3 Compositions and characteristics of rare earth elements 10－6

图15 砂硐沟5号勘探线稀土元素含量曲线Fig.15 Compositions of rare earth elements in the Line 50 in Shadonggou

3.3 成矿物质来源探讨

3.3.1 流体包裹体岩相学特征

本次研究选取成矿期即D2期的石英中包裹体为研究对象，首先将用于研究的样品磨制成厚0.125～0.130 mm的包裹体片，在显微镜上进行流体包裹体岩相学观察，鉴定出与成矿同期的流体包裹体，圈出适合测温的有代表性的原生包裹体［19～21］。通过流体包裹体岩相学观察发现，包裹体总体颗粒较小，形态上有圆形、椭圆形、不规则形状等，粒度一般小于15μm，个别可到20μm，气液两相为主。

3.3.2 流体包裹体测温及盐度、成矿深度估算

在砂硐沟分析样品中选取石英流体包裹体21个，测得砂硐沟矿区包裹体均一温度范围137.7～206.5℃，平均170.5℃;冰点温度介于－25.2～－2.2℃，平均值－8.9℃。部分样品冰点温度低于－21.2℃，同时也未见石盐子晶，结合流体包裹体群分析结果推断其流体体系以H2O-NaCl-CaCl2、H2O-NaCl-MgCl2体系为主。所以当冰点温度高于－21.2℃时，用简单盐水体系计算盐度;冰点温度低于－21.2℃时用文献［12］转引的池国祥经验公式计算盐度。计算得出砂硐沟矿区盐度w(NaCl质量分数)在3.71%～25.7%之间，平均值12.1%。

利用流体包裹体均一温度估算成矿压力和深度时要考虑流体压力。压力(P)估算采用邵洁涟［22］的经验公式，即P=P0×T/T0(其中P0=219+2620S，T0=374+920S;T为流体包裹体均一温度，℃;S为流体包裹体盐度;T0为初始温度，℃;P0为初始压力，Kb)。成矿深度(H)估算采用文献［12］转引的Sheperd的经验公式，即P=2.7×0.0981H。计算结果显示砂硐沟矿区成矿深度介于1431～2157 m，平均深度1756 m。

3.3.3 成矿物质来源讨论

利用在砂硐沟矿集区Ⅱ号含矿蚀变带TC50所采集的样品的稀土元素含量，采用地球岩石La/Lb-!REE图解［18，23～24］，对该矿区所采集的样品数据进行投图(见图16)，由图示结果可以看出，样品主要落于钙质泥岩沉积区，与本次研究工作区的地质事件相吻合。

图16 地球岩石的La/Yb-!REE图解［12］Fig.16 Diagram for La/Yb-!REE of rocks

4 结论

砂硐沟矿集区汞锑含矿体主要赋存于断裂、节理裂隙或层间断层、顺层劈理等构造密集区。本次研究工作对在旬阳北部汞锑矿田所总结的汞锑矿“背斜+一刀”的构造控矿模式进一步予以厘定，“背斜”即为砂硐沟背斜，“一刀”即为与砂硐沟背斜轴线近于平行的走向断层(F11)及其组合。

砂硐沟汞锑矿集区所探(查)明的工业矿体主要赋存于碳酸盐岩地层及其岩性组合中，且按照“背斜+一刀”的成矿构造模式成生富集，远离或发育不完整的该成矿构造组合中一般没有具一定规模的汞锑工业矿体赋存。

砂硐沟两侧具有较大规模的矿化蚀变带，最宽处可达上百米，矿化影响范围较大，深部具有较好的成矿前景。砂硐沟背斜的南翼具有较好的矿化蚀变信息，是找矿重点区域。断裂及挤压碎裂岩带是成矿物质运移的通道和富集与沉淀的场所，重点在断裂及挤压破碎带部位进行找矿。成矿物质来源于深部地层，深部具有找矿的巨大潜力。同时，已施工的钻孔资料揭示深部黄铁矿化和硅化较强且具有分带性的雏形(局部发育汞锑矿化)，表明深部的成矿潜力较大。

构造、蚀变、矿化的有机结合是成矿作用的内在机制。旬阳北部砂硐沟矿集区在成矿作用过程中应具有统一的构造应力场、大地构造背景和构造格架;统一的蚀变矿化类型和围岩地质条件。因此，该区的汞锑多金属找矿应以背斜构造为格架，以灰岩、白云质灰岩等脆性岩层为容矿岩性组合。

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THE ORE STRUCTURAL FEATURES AND THE ORE-FORM ING
MATERIAL SOURCE OF THE SHADONGGOU MERCURY
ANTIMONY DEPOSIT IN XUNYANG，SHAANXI

ZHAO Xin-ke1，2，CAO Lin-jie1，SHEN Yu-ke3，LIWei-song2，MA Yun-feng1，LIU Ya-li1，WANG Xiao-hu3，SUN Jian1，LIU Li-min1

(1.The No.1 Geological Team，Bureau of Geology and Mineral Resourcesof Shaanxi，Ankang 725000，Shaanxi，China;
2.Shaanxi Key Laboratory of Exploration and Comprehensive Utilization of Mineral Resources，Xi’an 710054，China; 3.Institute of Geomechanis，CAGS，Beijing 100081，China)

The mercury antimony ore body of the Shadonggou ore field in Xunyang，Shaanxi is controlled jointly by the fold structure(anticline)and fracture structure．Through studying the ore controlling structures，the tectonic sequence of the ore-rich space and the combination characteristics of structural plane，the metallogenic model of"anticline+one knife"has been established and completed．The ore-forming fluid and rare earth analysis show that themetallogenicmaterialmay be from the deep crust．The existing exploration engineering and prospecting results show that this ore concentration area has great prospecting potential．

the ore structure characteristics;metallogenic model;structure assemblage;the Shadonggou mercury antimony deposit

P618.6

A

1006-6616(2016)02-0199-13

2015-10-27

中国地质调查局地质调查项目(12120113096100);陕西省地勘基金项目(61200901020)

赵新科(1966-)，男，教授级高工，从事矿产资源勘查研究与技术管理工作。E-mail:1013213435@qq.com