陕西洛南县水草坪金矿成矿地质特征及找矿远景评价

张龙军，王兴兴，李 硕，马 平，钟文明，黎 昕，顾霜霜

（1.湖北国土资源职业学院，湖北 武汉 430090；2.武汉市光谷豹澥第一小学，湖北 武汉 430206）

陕西省洛南县水草坪金矿位于小秦岭成矿带西段，小河断裂附近。小秦岭为中国第二大金矿田，仅次于胶东金矿，前人工作主要集中于小秦岭金矿带北段，即小河断裂以北，而对于小秦岭成矿带的西南段的研究很少，现今为止仅仅发现有中小型葫芦沟金矿。工作区研究程度较低，仅仅开展过普查、部分详查工作，基础研究工作相对薄弱，成矿规律认识不清，严重制约着找矿工作的进一步开展。本文在对工作区成矿地质背景、成矿地质特征研究的基础上，结合原生晕样品测试分析，通过聚类分析，确定指示元素，通过MapGIS软件，利用化探数据圈定成矿靶区，为矿山的下一步工作提供指导依据。

1 区域地质背景

小秦岭金矿田位于华北克拉通南缘，属于秦岭造山带边缘组成部分，呈东西向展布，西起华山，东至灵宝朱阳盆地，东西长约135km，南北宽约 70km，北以太要断裂为界，南以小河断裂为界。

区域地层主要为上太古宙太华群中深变质火山-沉积岩系，太要断裂以北主要为新生界第四系现代沉积物,小河断裂以南主要为中元古宙长城系高山河组浅变质沉积岩,包括硅质岩、白云岩等。高山河组变质石英砂岩以角度不整合超覆于太华群位之上。小秦岭地区地层自下而上为：大月坪组、板石山组、洞沟组、三关庙组、秦仓沟组、桃峪组。岩石岩性主要有斜长角闪岩类、斜长片麻岩类、混合岩类等。

小秦岭地区经历了多期构造变形作用，断裂，褶皱发育。构造以东西向为主，北西、北东、南北向次之。

2 成矿地质特征

2.1 矿区地质概况

水草坪金矿位于小秦岭金矿集中区南带西段、大月坪—金罗斑复式背斜西部倾没端南翼，矿区面积约为11平方公里。矿体形态和产状主要受一系列韧脆性断裂控制，平面上呈平行等距排列，矿体分为北东向和东西向两组矿脉。

2.1.1 地层

矿区出露地层主要为太华群上基底系和高山河组及第四系沉积物，岩石普遍遭受过不同程度的混合化作用，岩性变化较大，构造形态复杂。主要出露岩性有条带状混合岩、混合岩化片麻岩、斜长片麻岩、斜长角闪岩、石英砂岩及第四系沉积物。

2.1.2 构造

矿区位于太月坪——金罗斑复式背斜西部末端南翼，属北东向太子坪——上坪断裂与东西向朱家沟断裂交汇的三角地带。

矿区内发育一系列的韧脆性剪切带和滑脱构造带，含金石英脉充填于断裂构造带中。断裂分为近东西向滑脱构造带和北东向韧脆性剪切带，其中北东向断裂最发育。北东向断裂走向40°～60°，南倾。该组断裂控制着北东向长英质含金矿脉的分布，断裂沿倾向和走向延生较大，断裂面沿走向和倾向呈现舒缓波状延伸,具有分支复合现象，断裂带中角砾岩发育，充填着长英质含金矿脉。近东西向滑脱构造走向115°，南倾，倾向呈波状起伏的压扭构造，倾角约为50°～80°，该组断裂主要沿着高山河组地层与太华群地层接触带发育，近东西向断裂控制着近东西向含金石英碎裂岩的分布，为主要的容矿构造。

2.2 矿石特征

2.2.1 矿石类型

水草坪金矿矿石大致可以分为两类：石英脉型和构造碎裂岩型，其中构造碎裂岩型金矿组成成分较简单。石英脉型金矿矿石矿物组成较复杂，矿石矿物主要有黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿及少量自然金，脉石矿物主要有石英、钾长石、绢云母、黑云母、绿泥石、碳酸盐岩，不同成矿阶段的矿石矿物共生组合、矿石结构构造存在着较大的差异。

2.2.2 矿石结构、构造

（1）矿石结构：根据矿石矿物颗粒的形态、大小及其空间关系或者是矿物颗粒与矿物集合体的相互关系，将水草坪金矿床矿石划分为自形-半自形粒状结构、它形结构、包含结构及交代结构。

自形-半自形粒状结构:早阶段黄铁矿主要呈现为中粗粒自形-半自形结构。

它形粒状结构：黄铜矿和黄铁矿呈他形粒状分布于多金属硫化物矿石中或者呈它形粒状结构状包裹于其他几种金属矿物中。

包含结构：黄铁矿和黄铜矿呈它形粒状包裹于辉钼矿中。

碎裂结构：较早期形成的黄铁矿遭受后期作用构造变形，其中在矿物颗粒中充填着较多的裂隙，而裂隙大多数情况下被石英充填，少数情况下充填着金属硫化物细脉。

交代残余结构：后期形成的它形黄铜矿交代溶蚀早期形成的自形黄铁矿颗粒。

（2）矿石构造：根据主要矿石矿物集合体的排列方式，将矿石构造划分为：条带状构造、浸染状构造、细脉浸染状、蜂窝状构造。

条带状构造：含矿热液沿着构造裂隙充填。

浸染状构造：为研究区主要矿石构造黄铁矿、黄铜矿和辉钼矿呈自形、半自形或者是它形粒状分布于石英脉或者是构造蚀变岩中。

细脉-浸染状构造：黄铁矿、黄铜矿及辉钼矿呈现细脉沿着石英脉或者是构造蚀变岩裂隙充填，有时候沿着不同方向交叉裂隙充填，构成网脉状,同时一部分呈浸染状分布。

蜂窝状构造：在表生作用下，黄铁矿等多金属硫化物被溶解、迁移而呈蜂窝状构造。

2.3 围岩蚀变

矿区围岩蚀变强烈，主要蚀变类型为硅化、钾化、黄铁矿化、碳酸岩化及绢云母化，另见少量绿泥石化和绿帘石化。其中与矿化有关的蚀变主要有硅化、钾化、黄铁矿化、碳酸岩化及绢云母化。

（1）硅化：水草坪金矿硅化现象普遍，贯穿于热液活动的始终，与金矿化关系密切，主要发育在断裂带两侧的围岩及断裂带中，主要形成石英脉及细脉浸染状石英，硅化后围岩致密坚硬，常常与绢云母化及钾化共生。

（2）钾化：水草坪金矿钾化现象主要发育于太华群地层中，贯穿于整个岩浆热液活动，与金矿化关系密切，主要发育在太华群地层断裂带及断裂带两侧的围岩中，主要形成钾长石脉及细粒钾长石，钾化与硅化现象共生出现。

（3）黄铁矿化：矿区黄铁矿现象普遍，主要发育在矿脉及矿脉两侧的围岩中，贯穿于整个成矿阶段，与金矿化关系密切，黄铁矿是金矿的主要载金矿物。早期黄铁矿呈自形-半自形集合体产出，中晚期为细粒浸染状产出，常常与硅化、钾化现象共生。

3 化探异常特征与远景评价

矿区化探数据丰富，本文选取Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Bi、Hg、Co、Ni、V、Mn、W、Sn、Mo共16种与成矿关系密切的元素。运用SPSS软件，进行相关分析与聚类分析，从中提取指示元素。

相关分析与聚类分析：第一步是数据对数化，由于异常值对聚类的结果影响比较大，不符合聚类分析的连续性变化要求，因此先对数据进行对数转换，第二步进行聚类，从而得出金与其他元素的相关性，聚类分析结果如表1。

表1 水草坪金矿床与金元素相关系数排序

从表1可以看出，Sb、Ag、W与Au相关性较好，均在0.6以上。Hg、Bi、Mn、Pb、Mo、Cu、As相关性一般，分布在0.4～0.6之间。而Ni、Zn、Co、V、Sn，相关性最差，均在0.4以下。W与Sb、Ag对比，相关系数略低，故再做出聚类分析，找出指示金元素的最佳元素。

如图1，在完成元素R型聚类分析后，元素相关性可以分为两类：一类为Au、Sb、Ag、W、Hg、Mo、As、Bi、Zn、Mn、Cu、Pb，另一类为Co、V、Ni、Sn。前一类与成矿关系密切，多为亲硫元素，其中既有W、Mo、Bi等高温成矿元素，也有Sb、Ag、Zn、Cu、Pb等中低温元素，说明从高温到中低温成矿阶段均有Au的富集作。后一类均为高温元素，与成矿关系比较疏远，在热液矿床中多为尾晕元素，在成矿前期富集。

图1 R型聚类分析图

根据元素的亲疏关系，前一类元素又可以分为三类：Au、Sb、Ag、W、Hg为一类，元素组合基本为前缘晕组合元素，Mo、As、Bi为一类，为近矿元素，反映了多金属硫化物成矿阶段Zn、Mn、Cu、Pb为另一类，为尾晕元素组合。而Au、Sb、Ag相关性最高，推断为指示元素，Sb、Ag主要产于低温热液矿床，表明Au主要富集于低温成矿环境。

根据聚类分析结果可知：矿区Au的指示元素为Sb、Ag，次要指示元素为W、Hg、Mo、As、Bi、Zn、Mn、Cu、Pb，围岩指示元素为Co、V、Ni、Sn。故在进行找矿远景评价时，主要考虑 Sb、Ag 的异常特征。

总体来说在矿区南部，异常与北东向的断裂关系密切，矿区北部异常区偏离断裂带，异常中心多在花岗岩岩体附近，说明在矿区南部主成矿元素的异常受断裂控制明显，而在矿区北部异常则受岩体控制。

通过以上分析对矿区内找矿标志总结如下：

（1）太华群地层含金丰度值较高，在该地层内出现Au、Ag、Pb、Zn、Cu化探异常是寻找石英脉型和蚀变型金矿的有利靶区。

（2）含金石英脉、蚀变带受构造带控制。矿区内地表或深部出现蚀变构造带时，是直接找矿标志之一。

（3）近北东向断裂构造带是本区含矿性较好的控矿构造，是矿区最有找矿前景的一组断裂。

（4）地表发现褐铁矿化铁帽、挤压构造蚀变岩，深部出现硅化、钾长石化、黄铁矿化等蚀变组合时，是直接的找矿标志。

4 结论

通过对陕西省洛南县驾鹿乡水草坪金矿床区域成矿地质背景及地质特征进行分析，得出以下结论：

（1）水草坪金矿地处小秦岭西段驾鹿矿田西南侧，矿脉主要发育于燕山期混合花岗岩与太古界变质岩的接触带附近，矿脉沿断裂呈等间距分布，并与北东向次级断裂产状相似。矿区下部矿脉主产于石英脉中，主要发育在构造破碎带中，矿脉周边主要为碎裂石英岩，碎裂石英砂岩，结合矿区内地质特征与查询资料，可以初步矿区成矿类型以蚀变岩型金矿为主，石英脉型金矿次之。

（2）矿区内构造发育，其中东西向、近东西向断裂构造、北东向断裂构造为主要的控矿构造；北西西向断裂是主要的控矿构造，北东向断裂与其次级构造是主要的导矿、容矿构造。太子坪—上坪断裂及其次级断裂为中心的“断裂束”是主要的成矿部位。

（3）结合矿区化探数据与矿区成矿地质特征，成矿远景区为片麻岩和花岗岩接触带的石英砂岩地层，以北东向太子坪—上坪断裂与北西西向断裂交汇部为中心，北东向的次级构造为主要成矿有利地段。