对小秦岭小河岩体南缘董家埝银矿地质特征及成因的初步认识

2019-03-21马晓熙卫建征

资源环境与工程 2019年1期

马晓熙, 卫建征, 周勉, 赵征, 李勋

(1.河南省地矿局第二地质矿产调查院,河南郑州 450001; 2.浙江省测绘大队,浙江杭州 310030; 3.河南省地矿局第四地质矿产调查院,河南郑州 450000; 4.河南省地矿局第四地质勘查院,河南郑州 450000)

豫西小秦岭地区是中国金银等贵金属矿产集中区之一,目前在小秦岭小河岩体的北缘已探明了杨寨峪、枪马、苍珠等金矿,而在小河岩体南缘由于受多种条件因素的制约,地质找矿工作没有取得较大突破。近年来河南省地矿局第二地质矿产调查院对小河岩体南缘地区以往地质资料进行综合分析,结合野外踏勘情况,发现小河岩体与地层接触的构造薄弱部位具有较好的找矿潜力,是寻找金银多金属矿产的理想靶区。2015年开展预查工作,通过地、物、化等工作手段,新发现董家埝银矿具有较好的找矿前景,通过剖析该矿点,对在该区进一步的找矿工作具有指导意义。

1 区域地质背景

董家埝银矿区位于灵宝市西南朱阳镇西约10 km处,以董家埝为中心,西起黄家凹村,东至张吉口,北起堂上村,南至赵家庄。大地构造位置位于华北克拉通南缘与东秦岭造山带北缘结合部位,小秦岭金、银、铜、铅、锌等多金属成矿带东段,小河韧性剪切断裂南侧。区内地层具有基底和盖层二元结构。基底由太古界太华群构成,盖层由下向上为中元古界熊耳群、高山河群、官道口群、新元古界震旦系、早古生界寒武系、新生界古近系和第四系(图1)。小秦岭地区经历了多期变形变质作用,地质构造复杂,断裂和褶皱发育,总体可归结为“一核、二界、三拆离”,即变质杂岩核体、南北边界断裂、界面拆离(滑脱)构造[1]。自北向南发育一系列规模巨大的近东西向断裂构造,北东、北西向次之,主要有太要韧性剪切断裂、小河韧性剪切断裂、马超营断裂、铁炉子—黑沟—栾川断裂带等[2]。这些区域性断裂控制了区内金银多金属矿床的空间分布。

区内岩浆活动频繁,规模较大的有中生代华山、老牛山、文峪花、娘娘山花岗岩体,古元古代桂家峪花岗岩体及中元古代的小河花岗岩体。

小河花岗岩体分布于小河区域韧性剪切带南侧,呈东西向带状展布,出露长度约25 km,宽约3～6 km。东、西部与太华群呈侵入接触,西南部中元古界高山河组石英砂岩覆盖其上。可划分为中心相和边缘相:边缘相主要为细粒黑云二长花岗岩,分布面积小,具块状构造、片麻状构造,含较多捕虏体;中心相以中—细粒黑云二长花岗岩为主,分布面积广,为小河岩体主体,具有斑状结构,块状构造。董家埝矿区位于小河花岗岩体东南边部。

图2 董家埝矿区地层与构造简图Fig.2 Stratigraphic and structural sketch of Dongjianian mining area1.第四系;2.寒武系碳酸盐岩;3.龙家园组;4.高山河组;5.太古界太华群;6.小河二长花岗岩;7.石英脉;8.闪长岩脉;9.地层界线;10.河流;11.断层编号及产状。

图1 小秦岭地区区域地质及矿床分布简图(引自谭满堂,2013;郭保健,2006)修改Fig.1 Regional geology and deposits distribution in Xiaoqinling Area1.第四系沉积物;2.寒武系碳酸岩;3.下元古界变质岩;4.中元古官道口群;5.熊耳群火山岩;6.太华群片麻岩类;7.中生代花岗岩;8.中元古代花岗岩;9.断裂;10.韧性剪切断裂;11.拆离断层;12.银矿;13.金矿;1 4.钼矿;15.工作区。

2 矿区地质特征

2.1 地层与构造

矿区地层属华北地层区豫西—豫东南分区—卢氏—明港小区,具有明显的基底和盖层二元结构。区内出露的基底地层为太古界太华群,盖层为中元古界长城纪高山河群、蓟县纪官道口群龙家园组、早古生界寒武系朱砂洞组、馒头组及分布于河谷、冲沟及局部山坡的第四系堆积物。

矿区内构造较为简单,以断裂为主,褶皱不发育。主要断裂有北东东向(F1、F2)、近南北向(F3)、北西向(F4)等,且多呈陡倾斜状。其中F1断裂构造为较大规模的含矿断裂,倾向160°～170°,倾角60°～78°,延伸约6 km,出露宽度2～70 m,董寨以西段断裂带较窄,带宽2～10 m,自董寨向北东断裂带渐宽,最宽可达70 m,下盘小河岩体,上盘为太华群深变质片麻岩及管道口群石英砂岩。带内岩性为多为硅化碎裂岩,少量构造角砾岩,破碎带顶板见50～80 cm厚的断层泥,断层泥由泥质和少量石英角砾组成,带内蚀变强烈,发育硅化、绢云母化、绿泥石化及少量褐铁矿化,局部可见翠绿色铬云母化。

F1构造特征、带内岩性显示其演化可以分为成矿前的压扭性构造运动和成矿期的张性构造运动两个大的阶段,钻孔ZK0001、ZK1301中断层泥、碎裂岩的出现及部分围岩定向拉伸现象,证明成矿前经历压扭性构造运动,后期的伸展扩张运动形成继承接触带的断裂构造,上盘管道口群地层沿断面下降,下盘小河岩体相对上升,形成高角度正断层,该断裂破碎带提供了较好的容矿空间及通道,脉状或细脉状银矿(化)体的形成与后期的张性构造密切相关(图2)。

2.2 岩浆岩

岩浆岩分布于矿区北部,F1断裂带北侧,为小河花岗岩体,岩性主要为中—细粒黑云二长花岗岩。东、西部与太华群呈侵入接触,西南部高山河组石英砂岩不整合覆盖其上。小河花岗岩侵入晚太古代中深变质岩系,并穿切早元古代花岗伟晶岩(1957 Ma U-Pb 法)[3];有资料表明小河岩体顶面为剥蚀面,面上堆积有底砾岩,岩性为花岗质碎屑岩、砂砾岩,砾岩向上逐渐过渡为厚度很大的细粒石英砂岩,据此证实高山河群不整合覆盖在小河岩体之上[4];高山河群的蠕形动物化石的产出时代在14亿年以前[5];再结合前人在小河岩体中获得锆石U-Pb法同位素年龄值为999～1 463 Ma[6]。据此推断,小河岩体同位素年龄采用1 463 Ma较为合适,归属中元古代早期,相当于熊耳期。

2.3 围岩蚀变

区内蚀变多见于F1断裂带内及其附近,通过对探槽标本及钻孔内岩性的研究,矿化蚀变有如下特征:

(1) 矿化蚀变具有明显的分带性,从外到内划分三个蚀变带:①绿泥石—绢云母化带;②石英—碳酸盐—绢云母—银铅锌矿化带;③硅化—银铅锌矿化带(矿化最强部位)。

(2) 硅化在区内广泛发育,分为全岩硅化和脉状硅化两种类型,后者对前者有切割现象,从多期次的硅化蚀变现象中可以看到,脉状硅化与银矿化关系更为密切;绢云母化在区内发育较强,呈细粒鳞片状;碳酸盐化在矿区地表发育,以铁白云石为主,多呈细脉状充填于矿体的裂隙中。

(3) 方铅矿化和闪锌矿化为本区与银矿化密切相关的矿化类型,通过化验结果显示:银矿化强度和方铅矿化、闪锌矿化强度大致呈正比关系。

2.4 地球化学特征

矿区土壤地球化学测量分析结果显示,区内银、砷、锑、铅、钨、铋的平均含量不仅高于克拉克值,还高于区域背景值,呈高背景特征。其中Ag、Au、W呈强富集、极强分异特征,且相关元素扣合较好,圈定了有找矿价值的化探综合异常两处,现以张吉口北的1-甲3 Ag、Au、Sb、Zn、Pb、As、Co、Cu、Mo、Bi综合异常为例,介绍如下。

圈定的张吉口北的1-甲3 Ag、Au、Sb、Zn、Pb、As、Co、Cu、Mo、Bi综合异常,大致呈椭圆状近东西向展布,长约1 000 m,宽约350 m,面积约0.3 km2,其中Ag为主要异常元素,Sb、Pb、Au、Zn为主要伴生元素,最高异常值分别为:Ag>20×10-6、Sb 54.5×10-6、Pb 842×10-6、Au 22.3×10-9、Zn 2 349.5×10-6,均具有清晰的三级浓度分带,和较强的浓集中心,其异常面积大、强度高。异常的组成元素主要为前缘、中部元素,异常强度高、浓集中心明显、套合关系好,且展布范围与F1构造蚀变带的北东段分布位置相吻合[7]。

3 矿床地质特征

3.1 矿体特征

矿(化)体产出于F1构造破碎带,位于圈定出的张吉口北的1-甲3 Ag、Au、Sb、Zn、Pb、As、Co、Cu、Mo、Bi综合异常内,矿化以银为主,伴生少量铅锌矿化。矿脉K1与F1构造带走向及倾向基本一致,为陡倾斜银矿体。在K1矿脉中发现边界品位以上的矿体1个。

Ⅰ号矿体:矿体赋存于K1矿脉中,西起红疙瘩山北东侧,向西延伸约100 m,矿体形态比较简单,呈陡倾斜较规则脉状产出,具分枝复合现象,其倾向155°～165°,倾角64°～77°,地表出露长度约15 m,矿体赋存顶板标高970 m左右,沿倾向控制最大斜深约300 m。地表由探槽控制,中深部由钻孔控制。主要矿化为银矿化,伴生少量铅锌矿化,银矿化不均匀,局部富集,银品位最高3 000.0×10-6(ZK0001),Pb品位最高2.93%(ZK0001)。由于K1矿脉产状与山坡产状较一致,顺坡出露的矿体清晰但风化剥蚀严重,银元素贫化流失现象明显。

3.2 矿石类型及矿物组合

矿石类型依氧化程度可分为氧化、混合和原生矿石3种。前两种矿石主要位于地表附近的氧化次生富集带内,区内矿石主要以原生矿石产出。

矿石中金属矿物主要有方铅矿、闪锌矿和银矿物,其次为黄铁矿等,次生金属矿物有褐铁矿等,非金属矿物有:石英、斜长石、钾长石、绢云母、绿泥石等。

矿石中有用组分为银、铅、锌。银矿物以单质银及银的化合物和络合物形式存在。化验结果显示:银矿化强度和方铅矿化、闪锌矿化强度大致呈正比关系,铅锌的含量越高,银品位越高,方铅矿和铅锌矿可能为银的主要载体矿物;银矿石中铅的金属量通常高于锌的金属量,Pb/Zn比值均值1.91;银矿石Ag/Au比值很高,最高达26 000/1,平均3 500/1,通常不出现Au的富集。样品化验分析结果及对比情况见表1。

表1 银矿石样品化验分析结果及对比表Table 1 Analysis results and comparison table of silver ore samples

注：Ag、Au的单位为10-6;Pb、Zn的单位为10-2。

3.3 矿石化学成分

根据区内矿石化学全分析及组合分析结果,构成矿石的基本成分为SiO2、Al2O3、Fe2O3、FeO、CaO、MgO、MnO、TiO2、K2O、NaO、P2O5,成矿元素以Ag为主,伴生有用组分为Pb、Zn等。

3.4 矿石结构构造

矿石中常见的结构有自形—半自形晶粒状结构,它形粒状结构,斑状结构,共生边结构,碎裂结构等,常见的构造有脉状—网脉状构造、细脉浸染状构造等,地表可见树枝状构造。

4 矿床类型及成因

4.1 矿床类型

综合董家埝银矿床的地质特征及区域地质背景研究认为,本矿床主要有以下几个特点:①K1矿脉产于断裂构造带(F1)内,断裂具有多期活动性,早期为压性断裂,成矿不明显,中期张性构造形成正断层,矿化蚀变带的产状、形态和规模明显受近东西向的断裂控制,与区域上伸展构造有关;②矿化蚀变以铅锌矿化、硅化、绢云母化为主,绿泥石化、绿帘石化次之;③矿体以脉状、似层状产出,多为细脉状构造;④Ag、Pb、Zn多金属共生,Ag/Au比值很高,不出现Au的富集;⑤硫化物以方铅矿和闪锌矿为主,Pb/Zn比值均值1.91;⑥矿脉赋存于古老的太古代太华群深变质岩或中元古代管道口群地层及其附近。这与热液脉状银—铅—锌矿床[8]具有十分相似的特征,因此,将其成矿类型归为受构造控制的热液充填型脉状银矿床。

4.2 矿床成因浅析

在华北克拉通南缘,小秦岭东段,马超营断裂带以北,分布有沙沟、蒿坪沟、铁炉坪等银矿床。沙沟银铅锌矿床为薄脉型陡倾斜多金属硫化物矿床,银铅矿脉赋存于构造蚀变带中,矿体产状严格受构造蚀变带控制。矿区内含矿构造破碎带分布于太华群变质岩中。沙沟矿区蚀变岩中的绢云母和铬云母40Ar/39Ar坪年龄为145.0±1.1 Ma和147.0±1.5 Ma,相应的等时线年龄为145.2±2.5 Ma 和147.6±2.3 Ma,表明沙沟银铅锌矿的成矿时代为侏罗纪与白垩纪的转折时期[9]。

铁炉坪矿床容矿构造分为成矿前的韧性剪切运动和成矿期的脆性构造运动两个大的阶段,其银矿脉属于构造扩容断裂系统控矿,矿区的绢云母40Ar/39Ar 年龄测定,获得其年龄为134.6±1.2 Ma,相应的等时线年龄为135.3±2.4 Ma。铁炉坪矿床属于典型的浅成热液型脉状银多金属矿床[10]。

蒿坪沟黑云母花岗斑岩定年结果显示蒿坪沟银多金属矿床的形成年龄为 130.5±1.1 Ma[11]。矿区内张扭性断裂为矿体的富集提供了有利的空间,该区矿体的分布、产状与该断裂方向一致,矿体产出形态为脉状或网脉状,太古代太华群地层为该区金银铅矿产的矿源层[12]。

上述可知,沙沟、蒿坪沟、铁炉坪银—铅—锌矿床的形成均与中生代燕山期岩浆活动密切相关,成矿作用形成于晚中生代,矿体的产状、分布严格受断裂带控制,成矿物质来源与太华群地层密切相关,矿床类型属于热液脉状银—铅—锌矿床。

董家埝银矿床与沙沟、蒿坪沟、铁炉坪等银多金属矿床具有较高的相似度,如:成矿地质背景均位于小秦岭东段地区大规模的断裂带附近,矿体大多产出于太古代太华群或者中元古代熊耳群、管道口群地层;控矿因素均为断裂构造控矿,且成矿期构造多为张性或张扭性构造;矿体产出形态均为细脉状或脉状。

依此可以类比推断:董家埝银矿床的成矿模式为在区域伸展扩张背景下,燕山期中酸性岩浆岩的侵入,在构造薄弱处及附近形成浅成相花岗岩类小岩体,为地层中成矿物质的富集提供热源并可能携带重金属富含挥发分的岩浆热液,则沿伸展构造系统向上运移,并在浅部和下渗的大气降水系统相遇、混合,使热液体系的物理化学条件产生重大变化,形成成矿热液[13];F1断裂破碎带为断裂带继承接触带,具有较好的容矿空间,含矿热液沿该张性断裂构造运移并沉淀形成脉状银等多金属矿体。其成矿年代属于中生代,形成机制与深部中生代隐伏岩体有关,成矿模型见图3。

5 找矿标志

(1) 构造破碎带:银矿床赋存于断裂破碎带内,断裂构造是控矿容矿的场所,特别是多期活动的构造,更容易成为成矿的最有利部位。因此,构造是找矿的主要标志之一。

(2) 矿化蚀变:出现与矿化密切相关的烟灰色硅化、绢云母化、受风化淋滤后的铅锌矿化(矿石中多有黑色树枝片状或颗粒状物质),多指示着矿(化)体的存在。

(3) 地球化学标志:区内主要化探异常展布范围与F1构造蚀变带分布位置大致吻合,异常元素套合关系较好,以银为主,铅、锌为主要伴生元素,其异常面积大、强度高,因此化探异常可作为找矿的间接标志。

(4) 民采坑:在矿区地表的含矿蚀变破碎带上铅锌矿化或褐铁矿化明显,民采坑是矿(化)体存在的直接标志。

图3 中生代岩浆活动与董家埝热液脉状Ag-Pb-Zn矿床成矿模型简图Fig.3 Mesozoic magmatic activity and metallogenic model of Dongjianian hydrothermal vein Ag-Pb-Zn deposit1.下地壳;2.中生代隐伏岩体;3.二长花岗岩;4.太古界太华群；5.高山河组；6.龙家园组;7.F1断裂构造带;8.上下盘运动方向;9.不整合接触;10.岩浆热液活动;11.银矿体。