河南省大古石沟地区地质特征及铅锌矿找矿方向

张 恺 毛瑞芬 李 琛 范晓磊

（1.河南省地质矿产勘查开发局第二地质勘察院，河南郑州450000；2.河南省地质调查院，河南郑州450001；3.河南省金属矿产成矿地质过程与资源利用重点实验室，河南郑州450001）

河南省大古石沟地区铅锌矿床位于鹤壁市庙口西大古石沟—桃胡泉一带，出露于太行山隆起与华北凹陷盆地边缘的过渡部位，为太行山东麓铁铜铅锌等多金属矿成矿带的南端，是一种碳酸盐岩容矿的低温热液型矿床，是典型的台地碳酸盐岩层序中的后生矿床。铅锌矿床（化）赋存于中寒武统张夏组和上寒武统三山子组碳酸盐岩地层中，属层控矿床。从地球化学异常带及激电中梯异常带的展布方向来看，NWW向和NNE向断裂为导矿构造，与之相交的层间断裂（近水平的层间破碎带）及其古岩溶为容矿构造［1］。该矿床的大地构造背景、岩相古地理、赋矿构造、赋矿围岩、围岩蚀变、矿体特征、矿石特征、矿物组成、矿化深度、地球化学特征等均与河南省卫辉市歪脑MVT铅锌矿床［2-3］及典型的密西西比河谷型铅锌矿床相似，为典型的MVT铅锌矿床。前人曾在古石沟地区开展了1∶10万、1∶20万区域地质调查，1∶20万地球化学调查，1∶20万区域重力调查和矿产调查等工作，对区内的矿产、地质构造、基础地质问题和深部地质问题进行了详细研究，但大部分矿产调查工作以煤矿、铁矿调查为主，对铜、铅锌矿的研究较薄弱。2011年以来，通过国土资源大调查工作，本研究应用矿产地质调查、水系沉积物测量、高精度磁法测量、电法测量等工作，大致查明了区内铅锌矿的成矿地质条件。在圈定物化探异常和矿化有利地段的基础上，利用大比例尺地物化等手段，配合地表工程，开展了系统的矿产地质调查工作，综合找矿效果良好。地表共发现了矿（化）脉31条（层），铜铅锌多金属矿化体3条，含铅重晶石脉3条。初步圈定了2条工业矿体，富矿体延伸长度可达2 000 m以上，矿体总厚10～12 m，铅品位高达3.9%～10.26%。矿体远景资源量可达中小型矿床规模，具有较好的找矿潜力。本研究结合区内最新取得的地质工作成果，系统总结该区矿床地质特征，并就矿床成因以及找矿方向进行详细探讨，为该区布署后续找矿工作以及开展相关研究提供参考。

1 矿区地质特征

1.1 地层

大古石沟矿区地层区划属华北地层大区、晋冀鲁豫地层区、山西地层分区、太行山地层小区［4］，主要出露寒武—奥陶纪地层（图1）。寒武—奥陶纪地层中普遍发育有石膏假晶，尤其在中上奥陶统马家沟组中发育膏溶角砾岩，为海相蒸发岩，局部发育有烃源岩，为含油气地层。在中寒武统张夏组地层内发育近水平的层间顺层破碎带，构成含矿角砾岩带，是矿区铅锌矿的主要赋矿层位；三山子组内层间顺层破碎带发育喀斯特古岩溶，也是矿区铜铅锌矿化的主要赋矿层位。

1.2 构造

矿区内断裂构造发育，主要为NNE向和NWW向断裂及近水平层间顺层破碎带。在断裂带中多充填含铅重晶石脉和方铅矿脉。NNE向、NWW向断裂和近水平的层间顺层破碎带（喀斯特古岩溶）控制着矿区内主要的铅锌等矿产，其复合部位常形成品位高、厚度大的铅锌多金属矿体。区内断裂构造主要有对寺窑断层、下纣王殿断层和二谷堆断层。其中，对寺窑断层规模最大，长约10 km，破碎带宽数十米到百余米不等，走向35°～40°，倾向NW，倾角65°～85°。

1.3 岩浆岩

矿区岩浆岩不发育，仅在矿区南侧见有少量的燕山期闪长岩及闪长玢岩，在其北侧见有零星的苦橄玢岩等。燕山期闪长岩多沿馒头组与张夏组接触部位呈岩席状或岩床状侵入，部分地段呈小岩席状顺层侵入到张夏组层间顺层破碎带中。但岩体接触带或附近未见铅锌矿化，说明燕山期闪长岩及闪长玢岩与铅锌成矿无明显的成因联系［5］。大古石沟铅锌矿床（MVT型矿床）附近可能并不存在同成矿期的局部高地热梯度场［6-7］。

2 矿区地球物理及地球化学特征

2.1 矿区地球物理特征

在林州市—辉县市航磁△T化极异常平面图上，矿区位于豫北济源—辉县市—封丘升高正磁场区内的林县—辉县市—济源弧形异常带上，且因断裂作用，走向近SN向的正磁异常被错断转为NE向。矿区周围分布有近SN向和NE向的航磁异常；1∶50 000地面高精度磁测显示，磁力线值为170～280 nT，位于贯穿南北的反“S”型异常走势的中南部。

矿区1∶10 000激电测量共圈出9个幅频率激电异常（编号为JH-1～JH-9），多为低阻高幅频率异常，视电阻率变化范围一般为562～6 328 Ω·m，视幅频率变化范围一般为1.0%～2.5%。几乎所有的铅锌矿-铜铅锌多金属矿（化）体（点）均分布在激电异常内（图1）。异常与矿化体关系密切，是成矿的有利地段。

JH-1幅频率激电异常位于矿区西部西南角，异常不封闭，视幅频率变化范围为1.0%～2.0%，视电阻率为957～6 328 Ω·m，属低阻高幅频率异常。该异常出露的地层是寒武系张夏组三段和崮山组，推测该异常由张夏组灰岩引起。该区矿化体赋存于张夏组灰岩、白云岩中，也是成矿的有利地段，推测JH-1异常与矿化体可能有一定的关系。

JH-2幅频率激电异常位于矿区西部，处于JH-1异常NNE方向，3处断层的交界部位，异常为EW走向、长1 200 m、宽近300 m的低电阻率高幅频率异常，视幅频率变化范围为1.3%～2.5%，视电阻率为562～2 397 Ω·m，属于低阻高幅频率异常。该异常出露的地层为寒武系张夏组二段、崮山组、炒米店组，奥陶系下统—寒武系上统三山子组二段，张夏组为含矿层，推测该异常与矿化体有密切关系。

JH-3幅频率激电异常位于矿区西部，地处JH-1异常东侧，异常呈圆形分布，具有低电阻率、高幅频率特征，视幅频率变化范围为1.1%～2.5%，视电阻率为1 204～1 599 Ω·m。该异常出露的地层是寒武系张夏组二段，是成矿有利地段，推测该异常与矿化体关系密切。

JH-4幅频率激电异常位于矿区西部，地处JH-2异常与JH-3异常之间，异常呈长800、宽300 m的椭圆形分布，具有中低电阻率、高幅频率特征，视幅频率变化范围为1.8%～2.1%，视电阻率为6 144～12 314 Ω·m。该异常出露地层是奥陶系下统—寒武系上统三山子组二段灰质白云岩含矿层，在异常西部分布有下对寺窑和小东沟铜铅锌多金属矿化体，为矿致异常。

JH-6幅频率激电异常呈近长1 000 m、宽300 m的NE向椭圆状分布，具有中低电阻率、高幅频率特征，视幅频率变化范围为1.1%～1.4%，视电阻率为1 550～4 523 Ω·m。该异常出露地层是奥陶系下统冶理组、中—上统马家沟组一段，推测该异常与奥陶系下统冶理组的灰质白云岩有关，在异常西部分布有普泉含铅重晶石矿脉和铅矿化体，可能为含铅矿的重晶石引起的异常。

JH-7幅频率激电异常呈近长3 000 m、宽200 m的EW向条带状分布，具有低电阻率、高幅频率特征，视幅频率变化范围为1.1%～1.3%，视电阻率为65～274 Ω·m。该异常出露地层是奥陶系下统亮甲山组、中—上统马家沟组一段和马家沟组二段，在异常内分布有驼泉含铅重晶石矿。推测该异常应为含铅矿的重晶石引起的异常。

JH-8幅频率激电异常呈圆状分布，具有中低电阻率、高幅频率特征，视幅频率变化范围为1.0%～1.7%，视电阻率为1 542～3 889 Ω·m。该异常出露地层是寒武纪张夏组二段、张夏组三段，张夏组又是区内的含矿层。异常内赋存有多层铅锌矿体，为大古石沟铅锌矿的主要矿体赋存地段，推测该异常由铅锌矿化体引起。

JH-9幅频率激电异常呈圆状分布，具有中低电阻率、高幅频率特征，视幅频率变化范围为1.0%～1.9%，视电阻率为241～593 Ω·m。该异常出露的地层是奥陶系下统—寒武系上统三山子组二段，推测该异常与灰质白云岩有关。

总体上，矿区内铅锌矿化主要赋存于中寒武统张夏组灰岩、白云岩中，部分赋存于上寒武统三山子组白云岩中，矿化多沿层间破碎带顺层产出。矿区内9个幅频率激电异常多数位于断层两侧或一侧，与铅锌矿化关系密切。其中，JH-1、JH-2、JH-3、JH-4、JH-5、JH-8幅频率激电异常主要位于寒武系张夏组含矿地层中，与成矿有密切关系，异常部位也是成矿有利部位，有一定的找矿前景。JH-6、JH-7激电异常推测由灰质白云岩引起，由于灰质白云岩与含铅重晶石矿具有相似的电性特征，故而不排除该异常与含铅重晶石矿有关。

2.2 矿区地球化学特征

矿区主要成矿元素组合以 Pb、Zn、Cu、Ag、Au、Mo、Ba为主，各元素背景值均高于区域背景值（表1）。Mo、Pb、Zn、Ag为主要异常元素，具有多处浓集中心，浓集中心伴生Zn异常。异常区内多处分散伴生 Ni、Ag、Au异常。1∶50 000化探异常 24-甲1M0、Pb、Zn、Ag、Co位于矿区南部桃胡泉—大古石沟一带，Pb-7、Ag-35异常为大古石沟和桃胡泉铅矿分布位置（图2和表2）；25-甲2Ag Zn Mo Ni Pb Ba综合异常位于矿区北部黄洞南一带，Ba-4、Pb-8元素异常是驼泉重晶石矿的分布位置。

注：Au、Hg含量单位为（×10-9）。

本研究通过1∶10 000土壤地化剖面测量，在大古石沟一带圈出一个较大的Hg、Pb、Zn、Cu异常，w（Pb）为（136～5 000）×10-6，w（Zn）为（101～5 705）×10-6，w（Hg）为（104～9 682）×10-9，w（Cu）为（112～190）×10-6。

其中8号土壤地化剖面最为明显，Hg、Pb、Zn、Cu具有连续高值出现的特点，从38号点至51号点，Hg连续出现9 682×10-9、3 580×10-9、5 092×10-9、518×10-9、254×10-9、161×10-9高值点，Zn 连续出现5705×10-6、1751×10-6、2 284×10-6、308×10-6、220×10-6、175×10-6、121×10-6、101×10-6、103×10-6、126×10-6、218×10-6、109×10-6、846×10-6高值点，Cu高值为 115×10-6，Pb 连续出现3 336×10-6、3 294×10-6、5 000×10-6、640×10-6、380×10-6、355×10-6、124×10-6、104×10-6、206×10-6、218×10-6、754×10-6、240×10-6、14×10-6高值点。高值异常为张夏组铅锌矿分布地段，为1号铅矿体分布区，Hg、Cu、Pb、Zn、Ag及Au、Sb、As均显示出较明显的正相关性。

矿区北部桃胡泉铅锌矿北侧两条相邻的地化剖面上出现的Pb高值异常点（w（Pb）为（1 608～2 128）×10-6），位于上寒武统三山子组喀斯特古岩溶部位［8］，附近具有明显的孔雀石化现象。

3 矿体地质特征及成因

3.1 矿体地质特征

大古石沟矿区地表共发现了矿（化）脉31条（层）。其中，铜铅锌多金属矿化体3条，含铅重晶石脉3条。矿体主要有2种产出形式：一种呈脉状、透镜状、囊肿状赋存于NNE向、NWW向断裂带中，一种呈层状、似层状、不规则状、透镜状、窝状等赋存于近水平的层间顺层破碎带中。在张夏组内共发现铅锌矿化层多达10余层，矿体（矿化层）赋存于叠层石灰岩内的层间顺层破碎带中，构成了含矿角砾岩带。铅锌矿化层与地层产状一致，呈层状、似层状、透镜状、条带状等近水平产出。在上寒武统三山子组二段内发现了岩溶角砾岩型铅锌矿化层2层，含铅重晶石脉1条。矿化层均沿中粗晶白云岩与纹层状白云岩之间的层间顺层破碎带产出，沿层间顺层破碎带发育喀斯特古岩溶，形成溶蚀崩塌角砾岩，铅矿床直接赋存于溶蚀崩塌角砾岩中。矿区发现有驼泉含铅重晶石-铜铅矿化点、小东沟西多金属矿化点、普泉西含铅重晶石-铅矿-多金属矿化点、下对寺窑西多金属矿化点及大古石沟铅矿等多处矿（化）体。其中，Ⅰ号、Ⅱ号铅矿体厚度较大，品位较高，均达到工业矿体水平（图1）。

Ⅰ号矿体位于中寒武统张夏组二段白云岩化叠层石灰岩与条带状鲕粒灰岩之间的层间顺层破碎带中。矿石矿物以方铅矿为主，脉石矿物为白云石、重晶石及方解石等。矿体与地层产状一致，近水平产出。矿体延伸长度可达2 000 m以上，矿床中铅矿体单层厚度为5～30 cm，局部可见10层以上，矿化层总厚度为10～12 m。矿体由西向东由探槽PM029、PM030及探槽TC10控制。探槽TC10中矿体Pb品位高达3.9%～10.26%，平均为7.08%。探槽PM029中Pb品位为2.82%～9.23%，平均为5.70%；Zn品位为0.03%～0.04%，平均为0.037%。探槽PM030中铅矿体在矿产地质调查时拣块化学样分析得出，Pb品位为0.2%～0.54%，Zn品位为0.053%～0.11%；刻线样（图3）Pb品位为8.0%～0.20%，平均为3.42%。Ⅰ号矿体北段有开采老硐，老硐中矿体刻线样分析得出Cu品位为0.084%～1.7%；Pb品位为0.067%～17.33%，平均为6.74%；Zn品位为2.81%～0.084%，平均为1.30%。

Ⅱ号矿体位于大古石沟南山梁北半山坡上，赋存于NWW向断裂带内，赋矿围岩为中寒武统张夏组叠层石灰岩和鲕粒灰岩及构造角砾岩。矿石矿物以方铅矿为主，脉石矿物为白云石、重晶石及方解石等。矿体长约1 000 m，宽约3 m，其产状与断裂带产状一致。矿体由西向东由探槽TC8及探槽TC9控制。该矿体在山梁北侧桃胡泉南一带分布有前人开采老硐。矿体在断裂带中呈不规则脉状、囊状、似层状产出，其中囊状矿体最大直径为1～2 m。脉状矿体一般延伸5～10 m，最长可达数十米，矿体形状随着断层裂隙的大小而变化。该矿体西段矿化明显，探槽化学样分析得出Pb品位为13.98%～1.93%，平均为8.00%。

3.2 矿床成因

大古石沟矿区铅矿床产于早古生代台地碳酸盐岩中，是一种碳酸盐岩容矿的低温热液型后生矿床，具有密西西河谷型（MVT）［9-14］特征。其成矿时间为燕山期，燕山运动使得太行山整体隆升，在早古生代中上寒武纪灰岩-白云岩地层中形成了一系列与地层产状一致的近水平层间顺层破碎带，构成了含矿角砾岩带，部分地段沿层间顺层破碎带形成喀斯特古岩溶。同时，燕山运动使该区形成了一系列NNE向和NWW向两组断裂，含矿热液沿断裂上升、迁移、再富集，并在断裂内和层间顺层破碎带或喀斯特古岩溶等有利的赋存空间中充填和沉淀，形成了（铜）铅锌等矿床。矿床规模与喀斯特古岩溶、层间破碎带、断层角砾岩带等古含水层厚度有直接关系［15-17］。

4 找矿方向

4.1 找矿标志

（1）地层及含矿地层体系。大古石沟MVT铅矿床（化）多赋存于中寒武统张夏组内，沿白云岩化生物礁灰岩或藻纹层状白云岩化灰岩近水平层间破碎带分布，铅锌矿化层多达10余层，铅锌矿化层与地层产状一致，呈层状、似层状、透镜状、条带状等近水平产出。其中，Ⅰ号、Ⅱ号铅矿体厚度较大，品位较高，均达到工业矿体水平。

（2）角砾岩。大古石沟铜、铅锌矿床主要赋存于中寒武统张夏组和上寒武统三山子组近水平的层间破碎带中，沿层间顺层破碎带发育构造角砾岩带和溶蚀崩塌角砾岩带，角砾岩普遍具有全岩矿化特征。因此，近水平的角砾岩带为矿区重要的找矿标志。

（3）构造。矿区矿化作用以及矿化角砾岩多是沿断裂构造，尤其是沿近水平的层间破碎带形成的，富矿体多位于多组断裂交汇部位，可形成厚度大、品位高的铅锌矿床。

（4）矿化蚀变。铅矿围岩蚀变以白云岩化、重晶石化和角砾岩化为主，零星可见一些孔雀石化和萤石矿化等，重晶石化、角砾岩化、白云岩化是主要的找矿标志。

（6）地球化学异常。矿区主要成矿元素组合以Pb、Zn、Cu、Ag、Au、Mo、Ba为主，各元素背景值均高于区域背景值。Mo、Pb、Zn、Ag为主要异常元素，具有多处浓集中心，浓集中心伴生Zn异常。化探异常是铅锌矿的直接找矿标志。

（7）激电异常。矿区激电测量共圈出了9个幅频率激电异常，多为低阻高幅频率异常，几乎所有的铅锌矿-铜铅锌多金属矿（化）体（点）均分布在激电异常内。高幅频率异常是成矿的有利地段。

4.2 成矿有利区段

结合相关成矿理论［18-20］，并根据矿区地质特征、物化探特征、含矿特征以及找矿标志，本研究划分了大古石沟、小东沟和普泉等3个成矿区段（图1）。

（1）大古石沟成矿区段（A区）。该区位于矿区南部大古石沟一带，也是矿区铅锌矿的主要集中分布区段。区内矿化集中，地质、物化探异常套合较好。该区含矿地层主要为中寒武统张夏组白云岩化灰岩，其内可见2个铅锌矿化层，矿体集中分布于层间破碎带内，铅锌矿化层多达10余层，叠层石和碳酸盐岩复合体是沉积相突变的部位，也是铅锌矿化的赋存部位。铅锌矿化层与地层产状一致，呈层状、似层状、透镜状、条带状等近水平产出。其中，Ⅰ号、Ⅱ号铅矿体厚度较大，品位较高，均达到工业矿体水平；化探综合异常与矿体套合较好，Pb、Zn、Ag异常浓集区也是矿体的分布位置。1∶10 000土壤地化剖面测量结果也可证实在大古石沟一带圈出一个较大的Hg、Pb、Zn、Cu 异常，w（Pb）为（136～5 000）×10-6，w（Zn）为（101～5 705）×10-6、w（Hg）为（104～9 682）×10-9，w（Cu）为（112～190）×10-6。高值异常为张夏组铅锌矿的分布地段，为1号铅矿体分布区；激电异常JH-8也是Ⅰ、Ⅱ号铅矿体的分布位置。经过初步估算，矿区内大古石沟一带仅Ⅰ号铅矿体的远景资源量就达中小型矿床规模。

（2）小东沟成矿区段（B区）。该区段位于矿区西部小东沟一带，主要分布有小东沟和下对寺窑铜铅锌多金属矿化点以及新24-甲1Mo、Pb、Zn、Ag、Co化探异常和JH-2、JH-4、JH-3激电异常。小东沟西多金属矿化体Cu品位为0.39%，Pb品位为0.052%，Zn品位为0.037%；下对寺窑西多金属矿化体Cu品位为0.17%，Pb品位为0.03%，Zn品位为0.14%。该区段铜铅锌矿化层主要位于NNE向或NWW向断裂带及近水平的层间溶蚀崩塌角砾岩中，赋矿围岩为上寒武统三山子组白云岩。MVT型铅矿床直接赋存于溶蚀崩塌角砾岩中，在NNE向或NWW向断裂带与层间顺层破碎带（喀斯特古岩溶层）的复合部位矿化发育最好。

（3）普泉成矿区段（C区）。该区段位于矿区北部普泉—驼泉一带，主要分布有驼泉重晶石-铜铅矿化点、湖泉沟南重晶石-铅矿化点、湖泉沟西多金属矿化体以及新25-甲2Ag、Zn、Mo、Ni、Pb、Ba化探异常和JH-6、JH-7、JH-9激电异常。驼泉重晶石-铜铅矿化点BaSO4品位为74.54%，Cu品位为0.2%，Pb品位为0.073%～0.05%；湖泉沟南重晶石-铅矿化点BaSO4品位为75.22%～77.86%，Cu品位为0.03%～0.07%，Pb品位为0.07%～3.05%；湖泉沟西多金属矿化体Cu品位为0.47%，Pb品位为0.3%，Zn品位为0.28%。该区段重晶石-铜、铅锌矿（化）主要有两种赋存形式，层状铅锌矿（化）体直接赋存于溶蚀崩塌角砾岩中；脉状重晶石-铅锌矿（化）体赋存于NNE向断裂带中，在断裂带与层间顺层破碎带（喀斯特古岩溶层）的复合部位矿化发育最好。

5 结语

结合大古石沟地区1∶50 000矿产地质调查、1∶50 000水系沉积物测量、1∶50 000高精度磁法测量和1∶50 000电法测量工作成果，对区内地球物理及地球化学特征进行了总结，并系统分析了矿体地质特征及矿床成因，结合相关成矿理论及本研究综合物化探找矿成果，圈定了大古石沟、小东沟和普泉等3个有利的成矿区段。通过对各区段成矿地质特征的分析，认为各区段成矿潜力很大，值得进一步部署找矿勘探工作以及开展相关的成矿预测研究工作。