豫西洛宁县老里湾银矿和嵩县中营铅矿地质特征及找矿方向*

2018-03-15简新玲余郑生万海泉张志辉钟江文

现代矿业 2018年1期

简新玲彭翼李华余郑生万海泉张志辉钟江文罗雪

(1.河南省金属矿产成矿地质过程与资源利用重点实验室；2.河南省航空物探遥感中心；3.河南省地质调查院；4.河南省国土资源开发投资管理中心；5.河南省有色金属地质矿产局)

豫西地区是我国重要的金、钼钨、银铅锌矿集区，矿产勘查程度非常高。新近完成勘探的洛宁县老里湾银矿和嵩县中营铅矿分别为处于岩体内、外的大型斑岩型矿床，新增了矿集区银、铅矿成矿类型。在工作程度较高的矿集区发现新的大型矿床、新的成矿类型，突显了两矿床的重要意义。本研究着重对两矿床的地质特征、成因进行分析，并对找矿方向进行讨论，为在该区进一步实现找矿突破提供有益参考。

1 区域成矿地质背景

豫西崤山—熊耳山地区处于华北陆块南缘，地质构造格架表现为轴迹NE走向的褶皱。自背斜核部向周围主要出露古元古代太华杂岩(TTG片麻岩和极少量变质表壳岩包体)、长城系熊耳群陆相火山岩系、汝阳群或高山河组海相碎屑岩系，组成了区域北西部的崤山穹隆和东南部的熊耳山穹隆(图1)。在熊耳山等穹隆的核部侵位晚侏罗世—早白垩世花岗岩基，并且沿熊耳群与太华杂岩的角度不整合面发育韧—脆性正断层，因此也称为热穹隆。穹隆之间为晚白垩世—新生代山间箕状沉积盆地，崤山西侧与小秦岭之间称为三门峡盆地，崤山与熊耳山之间为卢氏、洛宁盆地，熊耳山与外方山之间为潭头、嵩县盆地。

区域中生代岩浆岩体呈NW、NE走向交织分布，分为中三叠世、晚侏罗世和早白垩世3个成岩时代。中三叠世岩浆岩见于嵩县南部的磨沟正长岩体，LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为(245.5±8.0)Ma[1]。晚侏罗世岩浆岩为分布于熊耳山的五丈山(万村)二长花岗岩体，SHRIMP锆石U-Pb年龄为(156.8±1.2)Ma[2]，LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为(160.3±1.2)Ma、(161.7±2.1)Ma。早白垩世岩浆活动分为3期，中营以南合峪岩基LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄：第一期黑云母二长花岗岩、黑云母正长花岗岩分别为(143.5±1.3)Ma、(141.4±5.4)Ma，第二期角闪黑云母二长花岗岩为(136.3±1.5)Ma、(136.91±0.89)Ma，第三期黑云母二长花岗岩、斑状二长花岗岩为(113±1)～(120±1.3)Ma。熊耳山花山岩基和卢氏北部—崤山一带分布的小岩体均属于早白垩世第二期岩浆岩，其中，花山石英二长岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为(129.3±2.4)Ma[3]，黑云(角闪)二长花岗岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为(127.6±1.6)～(130.1±11)Ma[3]、SHRIMP锆石U-Pb年龄为(130.7±1.4)Ma[2]；卢氏北部柳关二长花岗斑岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为(132±1)Ma[4]；崤山龙卧沟斑状黑云母二长花岗岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为(128±1)Ma[5]。豫西晚侏罗世—早白垩世花岗岩由老至新SiO2含量逐渐增加，在SiO2-K2O组成上属高钾钙碱性系列，SiO2与TiO2、Al2O3、FeO、MnO、CaO、MgO、P2O5、Na2O、K2O的成分变异显示连续变化的同源岩浆演化特征；由早至晚Eu从弱正异常逐渐过渡至明显的负异常，暗示早期源区为下地壳并可能有幔源物质参与，晚期岩浆源区逐渐变浅，地壳逐渐伸展减薄。

图1 豫西崤山—熊耳山地区地质矿产分布

区域矿产分布以金矿聚集区为中心，向外、向上依次呈钼、银铅锌、铅锌、重晶石、萤石矿的水平分带特征。其中，岩浆热液型金矿25处，侵入角砾岩-岩浆热液型金矿1处(祁雨沟)[6]，侵入角砾岩型钼矿4处(雷门沟、大石门沟、黄水庵、鱼池岭)，斑岩型钼矿4处(沙坡岭、石窑沟、马圈、红石窑)，矽卡岩型钼矿1处(火神庙)，岩浆热液型钼矿1处(前范岭)，岩浆热液型银铅锌矿3处(中河、铁炉坪、沙沟)，岩浆热液型铅锌矿3处(后瑶峪、柳关、冷水沟)，斑岩型银铅锌矿1处(老里湾)，斑岩型铅矿1处(中营)，岩浆热液型重晶石矿2处(铧尖嘴、宫前)，岩浆热液型萤石矿1处(八道沟)。有关矿床辉钼矿Re-Os成矿年龄，大石门沟钼矿为(217.5±8.5)Ma、(158.6±4.7)Ma[7]，黄水庵钼矿为(208.4±3.6)Ma[8]，火神庙钼矿为(147.01±0.95)Ma[9]，祁雨沟金矿为(135.5±5.6)Ma[10]，石窑沟钼矿为(135.2±1.8)Ma[11]，雷门沟钼矿为(132.4±1.9)Ma[12]，鱼池岭钼矿为(131.26±1.4)Ma[13]，沙坡岭钼矿为(127.22±0.85)Ma[14]。中生代各期岩浆活动均对应有钼矿床产出，其中早白垩世第二期岩浆活动可能为金、钼、银铅锌成矿爆发时期，与早白垩世第三期岩浆活动有关的钼矿见于熊耳山东侧的外方山(东沟钼矿)和南侧的伏牛山(石门沟钼矿)，辉钼矿的Re-Os年龄分别为(116±1.7)Ma[15]、(114±3.4)Ma[16]。

2 老里湾银矿地质特征

老里湾银矿床位于洛宁县城NNW向约12 km，面积2.12 km2。河南省地质矿产勘查开发局磊鑫地质矿产有限责任公司、地球物理勘查队和第一地质勘查院等单位的科技人员先后开展了矿区普查、详查及勘探工作。最初找矿线索为局部出露的矿化露头，经钻探发现厚大矿体，遂之系统控制为大型银(铅锌)矿床。提交333以上银金属量1 961.21 t。其中，独立银矿体中Ag金属量606.29×104t；银铅锌矿体中Ag金属量1 354.92 t，共生Pb金属量10.23×104t，伴生Zn金属量5.67×104t。独立银矿石平均品位Ag为224.80×10-6，Pb为0.07%、Zn为0.08%；银铅锌矿石平均品位Ag为159.67×10-6、Pb为1.21%、Zn为0.67%。

2.1 矿区地质特征

老里湾矿区处于崤山穹隆与洛宁新生代盆地的过渡部位，矿区大面积被更新统含钙质结核黄土层覆盖，零星出露有长城系熊耳群许山组安山岩、杏仁状安山岩、流纹岩以及新近系砾岩(图2)。

老里湾矿区的赋矿花岗斑岩体侵位于许山组地层中，根据区域岩浆岩带的展布和时代，应属早白垩世第二期侵入体。岩体在地表呈长轴NW走向的椭圆状展布，出露长1 000 m，宽580 m，面积约0.5 km2。岩体总体倾向NE，倾角为65°(顶面)～85°(底面)；北西、南东两端内倾，倾角为70°～75°。新鲜岩石呈淡灰绿底色，含肉红色斑；地表风化为灰白色、土黄色。岩石呈多斑结构，基质蚀变具有显微粒状结构(图3、图4)。斑晶由正长石(15%)、蚀变斜长石(10%)、石英(12%)和少量蚀变暗色矿物(3%)组成，其中，正长石呈自形—半自形粒状，粒径为0.2～12 mm(多为1～12 mm)，具有圆化熔蚀边，晶体中含有由碳酸盐-绢云母-高岭石化组成的假象斜长石及显微柱状磷灰石包裹体；斜长石呈自形板状，均被碳酸盐-绢云母-高岭石集合体取代；石英多蚀圆状，粒径为0.2～3 mm(多为0.6～3 mm)，晶体中含有高岭石-绢云母化长石包裹体；暗色矿物(3%)呈柱状、片状，被碳酸盐-白云母取代，边缘有显微粒状磁铁矿析出。基质主要由绢云母-高岭石化微细粒斜长石、正长石和石英组成(54%)，粒径为0.02～0.2 mm，多为0.04～0.12 mm；含被白云母-碳酸盐取代的柱状暗色矿物(3%)，粒径为0.03～0.2 mm，其中包裹针状锆石；散布的白云母及集合体含量约1%；微量半自形粒状、柱状磷灰石粒径为0.02～0.2 mm。岩石裂隙的充填物含量约2%，由石英(1%)、方解石(0.5%)和闪锌矿(0.5%)等组成。

图2 洛宁县老里湾银矿区地质特征

图3 老里湾花岗斑岩(矿石)光片特征

2.2 矿体特征

矿体呈脉状、透镜状、囊状和枝叉状等形态平行分布于花岗斑岩体中下部，局部延入岩体外侧(图5)。本研究共圈定了20个矿体，总体呈NW走向，倾向NE，倾角自下部(西南部)60°～65°渐转向上部(东北部)变为30°～45°。

图4 老里湾花岗斑岩(矿石)镜下特征

主矿体(F1-1)居岩体下部，呈中上部厚大、下部枝叉状尖灭的不规则状形展布态，总体产状为60°∠60°，已控制的矿体长度495 m，最大斜深480 m；最大厚度140.10 m，最小厚度0.60 m，平均厚度10.49 m。矿体品位Ag为(1～159.67)×10-6，平均163.42×10-6；Pb为0.005%～26.25%，平均0.84%；Zn为0.002%～8.93%，平均0.51%。各元素品位在纵向上呈中部高、两侧低，横向上部高、下部低的特征；矿体厚大部位Ag、Pb、Zn品位均较高，变薄部位Ag品位低，以铅(锌)矿石为主。主矿体中银、铅、锌资源储量分别占矿床总储量的92%、91%、98%。其余19个矿体长度一般为75～100 m，个别为120，275 m；斜宽160～350 m，个别为62，115 m；厚度为0.6～21.55 m，平均1.44～21.55 m。矿体品位Ag为(8.87～100.99)×10-6，个别为160.12×10-6、345×10-6；Pb为0.02%～1.51%，13个矿体的Pb品位大于0.7%；Zn为0.01%～0.60%。

图5 老里湾银矿联合横剖面

2.3 矿石特征

矿石金属矿物主要为方铅矿(2%)、闪锌矿(2%)和黄铁矿(3%)，微量黄铜矿、硫铜银矿、辉银矿、螺状硫银矿、深红银矿、淡红银矿等；脉石矿物主要为正长石、斜长石、石英、绢云母、高岭土，少量白云石、黑云母、白云母，微量电气石、重晶石等。

矿石结构为：①自形粒状结构，黄铁矿呈五角十二面体、立方体，粒径多为0.2～3 mm；②自形—半自形粒状结构，自形、半自形方铅矿与闪锌矿、黄铁矿共生，粒径为0.2～3 mm；③半自形—他形粒状结构，灰黑色闪锌矿呈半自形，黄褐色、棕色闪锌矿呈他形粒状，粒径为0.01～10 mm；④交代结构，闪锌矿、方铅矿、黄铜矿沿不规则裂纹交代黄铁矿，自然银、螺状硫银矿、硫铜银矿交代方铅矿、闪锌矿、黄铜矿；⑤交代残余结构，部分闪锌矿、方铅矿中有黄铁矿的交代残余，方铅矿中有闪锌矿的交代残余；⑥固溶体分离结构，硫铜银矿呈固溶体嵌布于闪锌矿中，自然银呈包裹体分布于硫铜银矿内，闪锌矿中常有乳滴状黄铜矿，黝铜矿固溶体嵌布于方铅矿中。

矿石构造为：①稀疏浸染状构造，为矿石的主要构造类型，细粒铁闪锌矿-微粒黄铁矿集合体呈星点状分布于矿石中；②稠密—稀疏浸染状构造，部分硫化物集合体相对集中分布，局部逐渐集中呈斑杂状；③细脉状构造，由方铅矿、黄铁矿、棕色闪锌矿等硫化物与石英、方解石组成细脉，一般厚度小于1 mm，在矿石中稀疏平行分布。

2.4 矿化阶段及分布

根据矿石矿物组合及其穿插关系，矿化可分为早、晚两期。早期矿化发生于花岗斑岩体高岭石-绢云母化之后，于高温阶段形成了浸染状铁闪锌矿-黄铁矿矿物组合，中—低温阶段交代或出溶方铅矿和银矿物。晚期为细脉状矿化，细脉旁侧不存在与之过渡的浸染状矿化，而是穿切早期浸染状矿化。矿区矿化以中—低温铅和银矿化为主，含少量褐色闪锌矿。两期矿化在横向上叠加于花岗斑岩体中下部，与岩体高岭石-绢云母化范围一致，其中晚期矿化范围相对小于早期并趋向上部，既造成了银铅锌矿化叠加，又有银矿体、银铅锌矿体的分离。

3 中营铅矿地质特征

中营铅矿位于嵩县西南旧县镇，北东距嵩县县城约29 km，面积3.31 km2。铅矿床处于栾川县中营矿业有限公司中营金矿探矿权区北东角，具有独立的矿床自然边界，沿用原金矿区名称称之为中营铅矿。2014年，河南省有色金属地质矿产局第二地质大队的科技人员通过对局部矿化露头进行钻探揭露查明了该铅矿床。通过勘探提交333以上Pb金属量54.48万t，Pb平均品位1.17%；另估算低品位Pb金属量3.22×104t，Pb平均品位0.40%；同体共生Au金属量0.61 t，Au平均品位4.16×10-6。

3.1 矿区地质特征

中营矿区处于潭头晚白垩世—新生代盆地南缘，南侧为早垩世第二期合峪二长花岗岩基。区内仅局部出露长城系熊耳群许山组安山岩，大面积被第四系洪冲积物覆盖，覆盖层厚度为2.6～30 m(图6)。钻探揭露出矿区下部整体为隐伏斑状黑云母花岗岩(图7)，或过渡为斑状黑云母二长花岗岩体，与许山组安山岩呈侵入接触，可能为早白垩世第二期合峪二长花岗岩基向NW的倾伏部位。隐伏岩体顶面在西南部埋深较浅，最小埋深为136.49 m；北东部上湾—中湾一带为岩体顶面凹陷地带，最大埋深为499.30 m。与老里湾矿区花岗斑岩相比，两者岩石斑晶成分和大小基本一致；不同之处在于中营矿区斑状花岗岩的基质较粗，粒度为0.1～3 mm；后者蚀变较弱，仅斜长石具有绢云母—高岭土化，正长石具有轻微高岭土化，斑状花岗岩中零星见有粒状辉钼矿、黄铁矿，不同于前者普遍含铁闪锌矿。

图6 嵩县中营铅矿区地质特征

图7 中营矿区黑云母斑状花岗岩岩芯

3.2 矿体特征

中营铅矿床由1个铅矿体组成，其中局部同体共生1个金矿体。铅矿体外形总体如“V”字形山谷，内部的工业铅矿体、贫铅矿体与夹石呈枝叉状、条带状相连为1个整体(图6、图8)。矿体轴向305°，两侧与许山组安山岩呈锯齿状交错，总体接触面北东侧陡、南西侧较缓。矿体底面与隐伏岩体顶面相距5～170 m，大致居于隐伏岩体低凹处。已控制的矿体水平面积0.44 km2，但所形成的勘探基线与矿体轴向有27°交角，并且矿体边界大部分未控制。基本控制的矿体中段长1 330 m，顶面宽约900 m；北西段走向长900 m的范围内仅有4个钻孔大致控制了矿体西南边界，矿体主体延伸部位因延伸出探矿权范围而未被完全控制；矿体东南延伸地段也因探矿权的限制而未被控制。垂向上一般有4～12个矿体单层，最多达30层；一般单层厚3～28 m，最大厚度为107.4 m。单孔矿体铅直累计厚度1.5～393.44 m，107个见矿钻孔平均累计见矿厚度达192.28 m。矿体中夹石厚度4～35 m，岩性为安山岩及蚀变安山岩。矿体厚度与品位变化成正比，单样最高Pb品位为22.34%，单层最高Pb品位为5.92%，单孔Pb平均品位为0.31%～1.23%。Ag与Pb的相关系数为0.807，单样最高Ag品位为96.84×10-6，单孔平均Ag品位为(1.03～22.66)×10-6，矿区平均Ag品位为8.80×10-6。Au与Pb的相关系数为0.032，单孔平均Au品位为(0.03～7.59)×10-6，矿区平均Au品位为 0.74×10-6。同体共生金矿体处于铅矿体北东缘，走向340°，倾向70°，倾角为78°～81°。金矿体长200 m，垂向延深169 m，厚度为2.96～6.41 m，平均厚5.65 m。Au品位为(3.96～5.43)×10-6，平均2.96×10-6。

图8 中营铅矿联合纵剖面

3.3 矿石特征

矿石主要金属矿物为方铅矿(3%)、黄铁矿(0.5%)、闪锌矿(0.1%)和赤(褐)铁矿(1%)，微量黄铜矿、磁铁矿、辉钼矿、银金矿、辉银矿。脉石矿物主要为霓辉石、碳酸盐、石英、角闪石，少量斜长石、正长石、重晶石、萤石、黑云母、绢云母、黏土矿物等。

方铅矿、闪锌矿和部分黄铁矿呈他形粒状结构，其中，方铅矿粒径为0.01～5 mm，灰色闪锌矿和黄铁矿粒径为0.01～1 mm；部分黄铁矿呈自形、半自形立方体，少量被黄铜矿、方铅矿交代；黄铜矿主要以固溶体分解物的形式被包裹于闪锌矿中。

矿石构造为细脉状构造、细脉侵染状构造。按照穿插关系，细脉的矿物组合依次为正长石、石英-正长石-黄铁矿-(辉钼矿)-(方铅矿)、石英-正长石-萤石-黄铁矿-(闪锌矿)、石英-黄铁矿、石英-黄铁矿-辉钼矿-黄铜矿-闪锌矿-方铅矿、石英-方铅矿-银金矿、方解石-石英-(萤石)-(重晶石)。

3.4 矿化阶段及分布

自隐伏岩体向外的蚀变与矿化可分为早晚两期。早期为围岩蚀变期，发育岩体与围岩接触带附近的钾化带和外侧围岩的青磐岩化带。早期阶段蚀变为岩体外接触带的正长石化，表现为岩体上部0～60 m范围内的大量正长石、正长石-石英细脉穿插，脉体厚度一般为1～10 cm；向上为安山岩的黑云母化。晚期阶段蚀变为岩体内外接触带的绢云母-高岭石化，暗色矿物、斜长石不同程度地被绢云母交代；向上为青磐岩化带，安山岩中暗色矿物不同程度地被绿泥石、绿帘石和方解石取代。早期阶段蚀变伴生萤石矿化和微弱的辉钼矿等矿化，晚期阶段蚀变主要伴生黄铁矿化。

矿区成矿期可分为3个阶段：早期阶段先后有石英-黄铁矿-辉钼矿及黄铜矿-闪锌矿-方铅矿矿物组合，矿化极其微弱；中期阶段形成石英-方铅矿-银金矿矿物组合，为主成矿阶段；晚期阶段主要为细脉状碳酸盐化，伴生少量萤石、重晶石。

4 矿床成因

老里湾银矿和中营铅矿均与花岗(斑)岩体紧密相关，均呈细脉状、浸染状矿化，是一对处于岩体内、外的斑岩型矿床。含矿岩体的共同标志为斜长石斑晶和基质存在绢云母-高岭石化。

根据透岩浆流体成矿理论[17-18]，岩浆系统和成矿流体系统是两个独立的地质系统，它们具有类似的起源；流体的注入可以有效降低岩浆的黏度和密度，将大幅增加岩浆的浮力，促进岩浆上升侵位；熔浆-流体流的解耦必然导致大量流体向上运移。

老里湾矿区的赋矿岩体具有多斑斑状结构。据罗照华等[19]的研究，多斑斑状结构是由岩浆在深处或挥发分含量较高的环境中经历了较长时间结晶后突然上升或失去挥发分所致。含矿流体的突然大规模注入可以用于解释多斑斑状结构，是大部分成矿金属仍保留于侵入体内的可靠标志。

中营铅矿下伏岩体呈似斑状结构，周围萤石矿化表明岩体富含挥发分而有充分的结晶。岩体中斜长石的绢云母-高岭石化以及上覆地层的青磐岩化，表明有流体注入岩体，并透过尚未冷却的岩体成矿于岩体上方。有意义的是，中和岩浆热液型银铅锌矿、老里湾斑岩型银矿、中营湾斑岩型铅矿以及位于合峪岩基南东侧的嵩县土地庙沟岩浆热液型银铅锌矿均分布于NNW走向的直线上，暗示NNW走向的岩浆岩带及其深部构造对银铅锌矿床的控制作用较明显。

关于成矿物质来源，开放体系下的熔融试验分析表明，石英闪长岩的熔融首先从含水矿物的脱水熔融开始，矿物消失的先后顺序为角闪石、黑云母、斜长石、石英，残余固相趋于超酸性[20]，进一步表明，花岗岩浆源区的最终残余物质为SiO2熔体和金属物质，即成矿物质起源于岩浆源区，也解释了为何花岗岩体及其周围总是分布石英脉并存在金属矿化。

5 找矿方向

根据对老里湾银矿和中营铅矿地质特征的分析，可以总结出2个重要的找矿方向。一是金矿集区外缘的半覆盖区，如在小秦岭金矿田南侧小河地区存在明显的1∶20万水系沉积物Mo-Ag-Pb-Zn等综合异常，为寻找银铅锌矿的远景区，就在本研究完成之际发现了具有大型远景的董家埝银矿；二是金矿集区外缘的中—新生代山间盆地，区域矿床由内向外依次为金、钼、银铅锌、铅锌、重晶石、萤石矿的水平分带特征反映了剥蚀状况，垂向分带为相同顺序，有关盆地保存了居高位的矿床，即豫西金矿集区外缘的三门峡、卢氏、洛宁、潭头和嵩县盆地边缘为重要的找矿区域。

目前在该类成矿远景区进一步圈定找矿靶区尚缺乏确切的综合信息，关键是由于覆盖的原因，已完成的1∶20万、1∶5万水系沉积物地球化学测量和多目标土壤地球化学测量未能圈定出有找矿意义的异常。盆地基底为熊耳群火山岩，受区域重力低场和火山岩跳跃磁场的影响，有关重力、磁测成矿预测要素的总结难度较大。中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所的相关技术人员在东天山成矿带浅覆盖区1∶25万基础地质调查修测工作中，采用浅钻(<50 m)化探(土壤和岩石)测量方法取得了突出的效果。因此在上述盆地边缘开展钻探化探测量是有效的区域化探方法，考虑成本因素可将取样深度控制在100～200 m，也可选择具有一定穿透能力的物化探方法，如在崤山西北黄土覆盖区的试验表明[21]，低频电磁法-气体地球化学测量为经济、快捷和有效的区域找矿方法组合，进一步的异常查证定位可采用大功率IP面积测量方法和CSAMT-SIP剖面测量方法。