河南省叶县马顶山钨锰矿区地质特征及找矿远景*

申开洪 张保平 豆敬磊

(1.河南省地质科学研究所；2.河南省地质调查院；3.河南省地质博物馆)

河南省叶县马顶山地区地质勘查程度总体较低，仅20世纪80年代河南省区测队在该地区开展过1∶20万化探扫面工作[1-4]，但随着近年来国家加大对该区地质找矿工作的投入，面对新一轮的找矿形势，2009—2013年，河南省地质科学研究所的技术人员依托“舞阳鲁山地区1∶5万区域矿产调查”项目开展了矿产地质填图、1∶5万高精度磁测、1∶1土壤(岩石)剖面测量、可控源大地电磁测量、岩芯钻探等工作，加强了对该区控矿构造的综合研究，取得了一系列有价值的勘查成果，并在马顶山地区首次发现了钨锰矿床。通过对该矿床的钨锰矿石进行电子探针分析，发现钨在硬锰矿中分布均匀，硬锰矿中的钨呈离子吸附状态存在。目前，该矿床属于河南省内首例新类型钨锰矿床[5-6]，并伴生有稀土。本研究通过对矿区地质特征、物化探异常特征进行分析，并对矿区找矿远景进行探讨，为该区后续找矿勘查工作提供有益参考。

1 区域成矿地质背景

马顶山钨锰矿在大地构造上位于华北陆块南缘活动带，处于三门峡鲁山断裂带与洛南栾川断裂带之间，区域成矿地质条件十分优越。区域上受到不同时期、不同方向、不同应力的地质作用，鲁山—舞阳隆起具有基底和盖层地台型式双层结构[2-4]，形成了复杂的断裂构造格局(图1)。区域构造格局表现出研究区受构造运动、南北岩浆活动影响，蚀变现象广泛分布，以硅化、褐铁矿化、绢云母化、绿泥(帘)石化最为普遍。区域上出露的主要地层单元为熊耳群(Pt2Xn)和汝阳群(Pt2Ry)，2个地层单元均为区域上重要的含矿源层，其中，汝阳群云梦山组为区内主要的矿源层和赋矿层位。

图1 研究区及邻区地质构造略图(2010年修编，河南省地调院)

2 矿区地质特征

2.1 地 层

马顶山钨锰矿区东部被大片第四系覆盖，西部被孤石滩水库淹没，出露地层较为简单，主要为汝阳群(Pt2Ry)云梦山组(Pt2y)、白草坪组(Pt2bc)、北大尖组(Pt2bd)和第四系(Q)。根据ZK001及ZK04钻孔揭露，矿区第四系覆盖层厚度为5～65.69 m(图2)。

(1)云梦山组(Pt2y)。该岩组以肉红色、紫红色中—粗粒石英砂岩夹泥岩为主，底部为砾岩层，下部常见玄武安山岩夹层。根据岩性组合，云梦山组可划分为4个岩性段。一段底部为含灰白色厚—巨厚层状硅质砾岩与含砾粗粒石英砂岩互层，与下伏熊耳群火山岩不整合接触，中部为浅紫红色厚—中厚层状粗—中粒石英砂岩、长石石英砂岩，上部为青灰色、紫红色泥岩、粉砂质泥岩，顶部为火山岩夹层。二段自下而上均为紫红色中厚层状中粗粒石英砂岩与暗红色粉砂质泥岩互层。三段为灰红色、暗红色薄—中厚层状中粒石英砂岩、中粒长石石英砂岩(图2)。四段以浅紫红色、肉红色、灰白色薄—中层状中细—中粗粒石英砂岩，长石石英砂岩与紫红色粉砂质泥岩呈薄的互层。

图2 叶县马顶山矿区地质特征

(2)白草坪组(Pt2bc)。该岩组主体由紫红色泥岩或页岩组成，下部或上部夹薄层石英砂岩或为两者互层，地貌上常形成负地形，识别和划分标志明显。

(3)北大尖组(Pt2bd)。该岩组底部以白色或灰红色细粒石英砂岩与白草坪组泥岩分界，界面处常见十几厘米厚的海侵滞留砾岩；上部以白云岩结束为顶界，分界标志清晰。

2.2 构 造

矿区受区域性大断裂(三门峡—鲁山断裂)控制，矿区南部受栾川构造带控制明显。区内构造主要表现为燕山期浅表层次构造变形特征，以极其发育的脆性断裂构造为特征，褶皱不发育，仅局部地段显现出宽缓的背向斜构造。矿区构造总体上可大致分为NW—EW、NNE向2组断裂，将岩石切割成大小不等的断块。断层规模中等，一般比较平直，倾向不定，倾角较陡。

(1)NNE向断裂(F1)。F1断裂沿矿区孤石滩水库西南岸分布，走向7°～8°、倾向100°～75°。区内出露长度约1 km，向北部分均被水库淹没。推测其延伸长度大于10 km。F1断裂在矿区内主要表现为脆性特征，沿水库南岸可见构造角砾岩、碎裂岩化岩石、碎粉岩等。构造岩多为长石石英砂岩、泥岩，受断裂影响，岩层节理和裂隙极为发育，钨锰矿脉即产于节理裂隙中，故矿石表现为疏松、碎裂特征。

(2)NW—SE向断裂。F2断裂发育于汝阳群中，切割云梦山组二段、三段、四段及白草坪组，区内出露长度约450 m，为一正断层，产状34°∠75°，断距10～15 m，向西被孤石滩水库覆盖，仅局部可见断层特征，构造砾岩多见为石英砂岩角砾、少量泥岩。F3断裂发育于云梦山组二段中，为一正断层，产状76°∠72°，出露长度为100 m，向西被孤石滩水库覆盖，可见构造砾岩多为石英砂岩、泥岩。F4断裂发育于汝阳群云梦山组二段中，产状67°∠72°～75°，为一倾向SE的正断层，切割地层及矿脉均有小的位移，断距不大于10 m，断裂带中可见构造角砾岩，主要由石英砂岩、少量泥岩组成，该断裂出露长度约430 m，向NW延入孤石滩水库。F5断裂出露于云梦山组一、二段之间，断裂北侧出露云梦山组一段长石石英砂岩，南侧为云梦山组一段顶部灰绿色安山岩，产状为17°∠42°，为一逆断层，区内出露长度约200 m。

3 矿区物化探异常特征

矿区出露的地层为中元古界汝阳群云梦山组，主要岩性为石英砂岩夹泥岩。根据1∶5万地面高磁资料，马顶山磁异常(编号为WCY-10D)面积较小，约3.66 km2，强度一般，异常呈椭圆状，有1个正极值点，△T值一般为-90～100 nT，最高为110 nT，推测该异常之下有隐伏花岗岩体存在，根据目前发现的钨锰矿床，推测钨锰矿床与下伏花岗岩体关系十分密切[7]。该异常区为矿区最有利的成矿地段，为矿致异常，具有重要的找矿意义[8]。

矿区现有的地球化学资料仅有河南区测队开展1∶20万平顶山幅区域地质矿产调查工作时所圈定的化探异常[1](图3)，其中，与矿区有关的异常编号为59-丙2和61-丁。59-丙2异常元素主要为W、Sb、Ti，61-丁异常主要为Mn、Ni、Fe、V、Zn、W。马顶山钨锰矿区主要位于59-丙2异常内，该异常位于马顶山北部，为一丙类异常，异常形态为半椭圆形，面积约16 km2。异常出露地层位为汝阳群、洛峪群，异常不完整，东北由于被大片第四系覆盖未封闭，呈NE—SW带状展布。异常元素组合为W-Sb-As，其中，w(W)一般为(4～7)×10-6，最高值为7.4×10-6，平均为5.97×10-6；w(Sb)一般为(0.94～1.09)×10-6，最高值为1.1×10-6，平均为1.03×10-6；w(As)一般为(10.97～13.96)×10-6，最高值为14.2×10-6，平均为13.1×10-6，其余元素异常强度较低。

图3 马顶山一带1∶20万地球化学异常分布

本研究在前期1∶20万化探异常和1∶5万高磁异常的基础上，在马顶山地区开展1∶5万区域地质矿产调查工作时[4]，进行了1∶1万土壤地球化学测量，主要分析了W、Mn、Sb、As、Bi、Hg、Cu、Pb、Zn、Ag、Au等元素。其中，w(W)最高为136.2×10-6，多数样品w(W)为(30～80)×10-6；w(Mn)最高为10.1×10-6，多数样品w(Mn)为(1～6)×10-6，进一步证明了1∶20万平顶山幅区域地质矿产调查工作所圈定的化探异常的可靠性及良好成矿元素套合的找矿远景，最终在马顶山以北59-丙2异常(以W异常为主)及61-丁异常(以Mn异常为主)的组合部位首次发现了钨锰矿脉(带)。

4 矿床地质特征

4.1 矿体特征

目前，通过地表勘查发现了1条矿体，编号为Ⅰ#(图2)。该矿体地表出露长度为420 m，平均厚度为5.47 m，最厚达5.6 m；矿体倾向约85°，倾角为35°～65°，平均倾角为50°；矿体品位WO3为0.20%～1.04%，平均为0.60%；Mn为6.66%～25.81%，平均为16.01%；矿体厚度变化系数为63.26%，厚度较稳定，品位变化系数为47.75%。矿体主要产于云梦山组底部石英砂岩节理(裂隙)中，节理宽度不等(1～10 cm)，产状为315°∠80°、125°∠12°。

4.2 矿石特征

矿石结构致密，呈块状构造、疏松碎裂构造，硬锰矿多沿矿石裂隙呈充填状分布，具有网脉状胶结结构，褐铁矿、硬锰矿呈网脉状分布于碎屑物粒间，部分硬锰矿呈同心环状胶结结构。矿石裂隙发育，应为次生富集的钨锰矿，根据光薄片、电子探针鉴定结果，矿石中的主要金属矿物为含钨硬锰矿、褐铁矿、软锰矿，脉石矿物主要为石英、云母、少量的磷灰石、方解石和黏土矿物。

矿区矿石主要可分为2种。一种为含钨硬锰矿石，黑色，弱磁性，通过电子探针分析，可以确定硬锰矿中的钨呈离子吸附状态存在。含钨硬锰矿主要呈网脉状、不规则状分布于脉石矿物粒间，粒度一般为0.05～3 mm，硬锰矿中均含有WO3，含量为3.2%～4.2%[5]。另一种为钡硬锰矿石，根据该矿中硬锰矿的电子探针分析结果可知，钡硬锰矿主要呈网脉状、不规则状、结核状、葡萄状分布于脉石矿物粒间，由于矿物形成后发生脱水，光学显微镜下经常见到因失去结构水而产生的收缩裂纹，钡硬锰矿粒度主要为0.1～2 mm。

硬锰矿中的稀土元素呈离子吸附状态存在，硬锰矿中均含有W，w(WO3)为2.96%～5.03%，平均为3.31%，稀土元素Eu2O3含量相对稳定，一般为0.33%～0.624%，平均为0.48%。矿石扫描分析结果显示，W以及稀土元素Eu均富集于硬锰矿中，且均匀分布，未发现钨和稀土元素的独立矿物。

5 找矿远景

马顶山钨锰矿位于华北陆块南缘活动带，成矿地质条件十分优越，矿体的出露位置与物化探异常十分套合，1∶1万高磁异常反演推测矿区深部可能存在隐伏花岗岩体。目前发现的钨锰矿石特征表明，赋矿岩石节理和裂隙极为发育，钨锰矿(脉)主要产于节理裂隙中，推测岩石中钨锰矿的成矿物质可能来源于下伏岩体，钨锰矿床的形成与下伏花岗岩体关系十分密切[7-8]，深部可能存在一定规模的矿体。建议在已有地质成果的基础上，对矿体延伸方向进行深部工程验证，该矿床有望达到中—大型规模。矿区找矿方向为：①矿体主要受NE—SW向断裂F1控制，断裂倾向NE，受该断裂影响，形成的大小不等、密集程度不同的节理带，也为主要的赋矿空间和找矿标志，矿区开展后续工作时应着重仔细观察岩石的新鲜节理(裂隙面)；②矿区内现有2处化探异常59-丙2、61-丁，其中在59-丙2异常内已经找到钨锰矿体，根据在59-丙2异常内取得的找矿成果,预测在59-丙2异常16 km2范围内可能还存在钨锰矿(化)体，建议矿区下一步勘查工作应兼顾61-丁异常；③根据矿区磁异常反演推测深部可能存在隐伏花岗岩体，并且极有可能在岩体外接触带上存在原生钨锰矿体，建议在矿体延伸方向进行深部工程验证。