河南桐柏银洞坡金矿区地质特征与成矿机理研究

赵洪涛

(河南省地质矿产勘查开发局第一地质勘查院，河南 郑州　450001)

1　地　层

矿区内主要出露地层为歪头山组中部，在东段的东部边缘有歪头山组下部第九岩性段(大理岩)出露。歪头山组下部第九岩性段(Pt3w19)分布于矿区东南部，出露不全，厚度大于30 m。岩性为厚层状大理岩，局部相变为石英大理岩、角闪大理岩。歪头山组中部(Pt3w2)第二岩性段(Pt3w22)为矿区主要含矿层位(即中含矿层)，分布于银洞坡、大高尖到粉扒东山，沿朱庄背斜轴部及两翼展布。其岩性从下至上分为3层：第1层(Pt3w22-1)以二云石英片岩、绢云石英片岩为主，夹炭质绢云石英片岩、二云变粒岩。当炭质含量增高时，形成炭质绢云石英片岩。云母石英片岩原岩为泥质粉砂岩或泥质细砂岩。第2层(Pt3w22-2)以绢云石英片岩、炭质绢云石英片岩为主，夹二云石英片岩、白云变粒岩，其原岩为泥质粉砂岩夹细砂岩，具典型的变余粒序层理，由变余粒序层理判定地层层序正常。第3层(Pt3w22-3)以白云变粒岩及二云变粒岩为主，夹二云及绢云石英片岩。根据野外和岩心观察，在黑云变粒岩中变余粒序层理发育，其下界面为突变，上界面为渐变，显示正粒序，即地层层序正常。该层的厚度、岩性沿纵横向变化都较大[1]。

2　构　造

2.1　朱庄背斜

这是银洞坡金矿区的一级控矿构造，是一个以顺层流劈理(S0-1)为变形面的片理斜歪倾伏背形。其东部仰起撒开，西部倾伏收敛，两翼不对称，枢纽波状起伏。背斜枢纽总体倾伏北西300(°)左右，倾伏角13(°)～25(°)，轴面为一复杂的曲面，但总体倾向为176(°)～230(°)，倾角70(°)～80(°)。背斜(形)转折端的形态因组成岩石的物理力学性质不同而各异，在较刚性的厚层状变粒岩中呈现宽缓的半月形或箱状，在较塑性的各类片岩中则呈尖棱状或紧闭箱状，一般为浑圆状。矿体赋存在背斜转折端附近的硅化碎裂岩化绢云石英片岩、炭质绢云石英片岩和变粒岩中，矿体在转折端呈鞍状展布，并沿枢纽倾伏方向延伸。矿体形态由深部至浅部，地表则分别表现为宽缓的半月形、紧闭箱状和尖棱状。塑性赋矿岩石—炭质绢云石英片岩夹于刚性变粒岩中，在背斜的形成过程中，由于弯滑—弯流褶皱作用，炭质绢云石英片岩在转折端加厚并形成膨大部位，在翼部逐渐变薄，甚至尖灭；刚性赋矿层—变粒岩沿早期片理面发生同心弯曲变形，造成转折端的鞍状虚脱空间[2]。因此，轴部的低压疏张带是成矿的有利空间。在成矿期为含矿热液充填、交代，形成鞍状矿体。

2.2　断层

通过对矿区详细的大比例尺地质测量，发现在矿区内除与朱庄背斜(形)相伴生的北西向断裂构造外，其余方向的断层均不发育，且规模都很小。

1)共轭逆冲剪切带，朱庄背斜(形)在形成过程中，一组共轭剪节理随着递进变形演化为共轭逆冲剪切带，控制了银洞坡金矿床各矿体的定位与分布。在破碎带内挤压构造透镜体发育。

2)顺层剪切带，由于朱庄背斜(形)是一个无劈理同心褶皱，因此总体延深不大，向深部很快平缓消失。与此同时，两翼伴生的共轭逆冲剪切带也相应地尖灭或转换为顺层剪切带。

3)北东向断裂带，北东向断裂为左平移正断层，其规模较小，一般破碎为左平移正断层，其规模较小，一般破碎带宽0.5～2 m，高角度陡倾。切割切不深，断距甚微(0.5～2 m)，虽切穿矿体，因其远离主矿体，对矿区内的主要矿体基本无影响。

4)纵张断裂，位于背斜轴部稍偏北翼，这是矿区东段的F1断裂之西沿，该断层为脆性破碎带，是朱庄背斜(形)形成过程中伴生的纵张断裂，后期又受到左平移置换。

3　围岩蚀变

在银洞坡金矿区内由于热液作用和表生作用，岩石受到不同程度的蚀变，与矿化有关的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，在整个矿带内绿泥石化、绿帘石化、高岭土化均很发育，但与矿化无明显的相关性。多金属硫化物矿化主要表现为黄铁矿化、方铅矿化、闪锌矿化[3]。

矿体的顶底板围岩都有程度不同的蚀变作用，蚀变与矿化关系十分密切。蚀变带与矿体相伴，近矿强，远矿弱，并与构造带相一致。一般说，蚀变与矿化成正相关，蚀变越强，矿化越好；蚀变弱，矿化就差；单一的蚀变含矿性较差，多种蚀变叠加是各种成矿元素的富矿的标志。在蚀变带里，成矿元索和伴生元素均有不同程度的富集，尤其是在硅化蚀变带中富集程度更高。

由于受控矿构造分支复合的影响及矿化、蚀变强度影响，矿体中有时出现夹石，夹石为绢云石英片岩、硅化炭质绢云石英片岩，在矿体中中呈薄层状，一般含金0.2～1 g/t，含铅0.2%～0.5%。本矿床中夹石真厚度小于2 m，均被圈入矿体中，夹石真厚度大于2 m的，从矿体中剔除。总体上本矿夹石的延伸与厚度一般不大，对矿体完整性没有大的影响。

4　矿床成因

4.1　控矿因素分析

1)矿源层

稳定同位素研究结果表明，成矿物质具“深源”为主的多源性，Pb、S、C同位素均指示成矿物质来源非常复杂，单凭含矿建造歪头山组是满足不了的，至少部分物质是由侧向的秦岭群(下地壳)、下古生界基性海相火山岩(幔源)提供[4]。由于成矿物质主要源自变质岩系，主体呈“深源”特征，故认为是成矿热液携带来自复杂源区的成矿物质，沿导矿构造运移的过程中，在矿区下部发生了不同程度的均一化，均一化后的含矿热液在差异应力梯度、温压梯度、化学势梯度的驱动下，迁移到浅部的有利储积空间沉淀。在此过程中，热液与赋矿围岩的水岩交换作用又萃取了围岩的部分成矿物质，从而造成成矿物质“深源为主，来源复杂”的特征。

2)水源

根据对主成矿期网脉状石英脉中流体包裹体研究，成矿热液主要源自大气降水，是在碰撞造山晚期，挤压体制向仲展体制转换阶段，大气降水沿导矿构造深部对流循环，通过水岩交换萃取围岩的成矿物质演化而成的。这一特征排除了含矿热液由“大气降水+岩浆水+变质水混合来源”的可能性。

从地质角度分析，成矿作用发生于燕山晚期，而区域变质作用发生在加里东期，二者相差几亿年。在变形强烈的造山带，这个期间又经历了多次碰撞造山运动，要封闭保持如此久远的变质热液，显然是困难的，但这不排除在成矿早期，俯冲壳楔分熔产生的深源热液参于了成矿作用。燕山晚期侵位的S型花岗岩(梁湾岩体)，从时间和空间上看，参于成矿作用的可能性是有的。但根据氢氧同位测定，正常岩浆水δD‰为-40～-85，δ18O‰为5.5～9.5，而S型花岗岩的δO‰为10～13，这显然与主成矿期的F1测定结果有明显差异。因此，梁湾岩体的岩浆水即使参于了成矿作用，也是微不足道的。

3)热源

由于银洞坡金矿床定位于桃园、梁湾岩体的外接触带，前人认为成矿热主要源自这些侵入体是可以理解的。前面我们已经论证了含矿热液为深部对流循环的大气降水,曾经历了较长距离的迁移，显然简单的岩浆热难以提供足够的热源。银洞坡金矿床形成于印支—燕山晚期碰撞造山的构造环境，造山作用过程中产生的剪切热及伸展构造形成的高地热梯度和高热流构造环境，才是金矿化的主要热源，而花岗岩提供的岩浆热只是改变了局部热状态[5]。

4)容矿空间

银洞坡金矿床，矿体形态基本与朱庄背斜(形)形态一致，在平面和剖面上呈平行排列，具多层套叠现象，前人据此定义为层控矿矿。现代成矿理论认为，“所有的金矿化均与多尺度剪切带阵列有关”。控制金矿化地球动力学背景的陆内俯冲带是一级剪切带，与之有成生联系的二级、三级剪切带，则为含矿热液的深部对流循环提供了通道，而金矿床、金矿体则赋存于更次一级的韧脆性、脆性剪切带中。详细的构造解析证实，这些含矿的脆性断裂均为朱庄斜歪倾伏背斜(形)形成时所伴生的共轭逆冲剪切带及顺层剪切带[6]。由于这些断裂的断坪部分与地层产状平行，同时邻断裂劈理对地层的强置换，因而导致矿体呈层状、似层状在平面和剖面上平行地层展布。由于碎裂流动，矿体沿走向、倾向常有穿层、膨缩及尖灭现象，尤其是在断坡部分，矿体与地层有较大的夹角，其顶底板岩性也随之有较大变化。同样，朱背斜(形)轴部的低压疏张带也是共轭逆冲断裂的交汇带，更是成矿的有利空间，故在转折端、倾伏端的虚脱部位常形成鞍状厚大矿体。

4.2　成矿机制

矿区南部的龟梅断裂(松扒韧性剪切带)是一条印支—燕山期的陆内俯冲带，它控制了金矿化形成的地球动力学背景及围山城金银矿带、梁湾花岗岩带的产出。南秦岭复合地体相当于俯冲壳楔(Ⅰ)，龟山组则相当于区域构造混杂岩带(Ⅱ)，而北秦岭复合地体则相当于超叠壳楔(Ⅲ)。当俯冲壳楔向北发生陆内俯冲时，形成携带大量成矿物质的深源热液向上迁移，使浅变质的歪头山组富炭岩系发生初始矿化。到燕山晚期，由挤压体制向仲展体制转换阶段，早期形成的各种断裂构造抬升到较浅的构造层次，塑性变形转换为脆性变形并扩容，为浅源(大气降水)溶液的深部对流循环提供了良好的通道。同时，伸展体制下的构造剥离使地壳减薄，地幔上隆，这不仅带来了深源成矿物质，而且导致高的地热梯度和高热流构造环境，为浅源溶液的深部对流循环提供了足够的能量。在上盘总体向北滑移的过程中，由于边界条件的改变(梁湾花岗岩带的阻挡)，诱发了局部挤压应力场。歪头山组以早期的褶叠层为变形体，顺层面理(S0-1)为变形面，形成不对称斜歪片褶(降向指示了总体运移方向)，并在两翼派生了共轭逆冲剪切带。通过水岩交换萃取大量成矿物质的深部对流循环热液，在差异应力、地热锑度及化学势梯度的共同驱动下，沿脆性断裂从深部的高温压封闭环境向浅部的低温压开放环境运移，由于通道中压力的骤减，促使含矿流体在二相界面附近发生沸腾。强烈的不混溶作用及炭的还原吸附，使包括金在内的金属硫化物失稳沉淀，形成工业矿床。

4.3　矿床成因类型及成矿模式

综前所述，我们认为银洞坡金矿床形成于燕山晚期，矿质来源于区域上广泛发育的各种变质岩系，成矿热主要源自碰撞造山过程中产生的各种构造热，水源为深部对流循环的大气降水，容矿空间为朱庄背斜(形)及伴生的共轭逆冲剪切带、顺层剪切带。因此该矿床的成因类型可定义为变质岩来源大气降水热液金矿床。

5　找矿标志

5.1　直接标志

1)铁帽、矿化露头：本矿床由于含有较多的黄铁矿，容易形成铁帽，在一些矿化露头上还可以发现铅锌的次生矿物，有时也可以见到星散状方铅矿、闪锌矿。

2)古采冶遗迹：矿区内有古采坑、老硐多处，炉渣时有所见，废矿堆也有多处遗留。

5.2　间接标志

1)矿源层：矿源层中碳质绢云石英片岩为找矿的间接标志，矿源层厚大处或由窄变宽部位具挤压破碎带发育地段对找矿有利。

2)背斜构造的鞍状虚脱部位与层间挤压破碎带：这些地段一般是容矿空间发育，碳质绢云石英片岩与变粒岩之间由于力学性质差异，前者容易产生塑性流动和背斜轴部出现鞍状虚脱，对成矿有利。同时与背斜共生的北西向断裂若产于碳质绢云石英片岩中也对成矿有利。

3)围岩蚀变：硅化、绢云母化，碳酸盐化以及次生蚀变褐铁矿化、黄钾铁矾化等常与矿化伴生。尤其是强烈硅化并叠加其他蚀变与矿化关系密切。

6　结　论

矿区内主要出露地层为歪头山组中部，朱庄背斜是矿区的一级控矿构造，银洞坡金矿床不仅仅受背斜轴部构造(层间破碎带)和地层的双重控制，深部矿体直接受高角度的挤压破碎带控制,具有多期次成矿、多种构造控矿的特征。矿床的成因类型为变质岩来源大气降水热液金矿床。矿区内矿脉较多，矿区找矿条件较好，建议矿山在生产勘探过程中，加强地质勘探工作，扩大矿区远景资源。