河南省西峡县梅子沟金多金属矿地质特征及成矿机制初探

2022-07-28门道改

中国锰业 2022年3期

门道改

(1.河南省有色金属地质矿产局第三地质大队，河南郑州 450018；2.河南省有色金属矿产探测工程技术研究中心，河南郑州 450018)

0 前言

梅子沟金多金属矿床位于河南省南阳市西峡县二郎坪镇境内，矿区地理坐标：东经111°36′57″～11°38′08″；北纬33°33′30″～33°34′30″。

梅子沟金多金属矿床发现于20世纪90年代初，2016年提交勘探报告，圈出6条矿化蚀变带和15个金矿体，获(331)+(332)+(333)类资源量金金属量超2 t，金平均品位4.7 g/t，另伴生有银、铜、铅、锌等，目前还没有开发。该矿床与产于二郎坪地体同一构造地层单元的高庄金矿、蒿坪金矿、上庵银金矿、银洞沟银金矿、万沟金矿等组成北秦岭金矿集中区，具有相似的地质背景和成矿条件。但由于梅子沟金多金属矿床发现时间较晚，目前规模偏小，其关注度低，研究文章很少。在分析和总结区域地质背景及矿床地质特征的基础上，对梅子沟金矿的成矿机制和矿床成因进行了初步探讨，以期为今后区内的找矿工作提供一些帮助。

1 区域地质背景

梅子沟金矿区大地构造位置属秦岭造山带、北秦岭构造亚带东段[1-8]，成矿区划属伏牛山南坡金成矿带。

秦岭造山带夹持于华北板块和扬子板块之间，以商丹缝合带为界[3]，北与栾川-确山-固始断裂带为界。在北秦岭造山带内部，发育主体南西倾向的朱阳关-夏馆深大断裂带[3]。中生代燕山期，由于华板块和扬子板块碰撞，导致二郎坪群沿该断裂带发生A型俯冲，造成秦岭群部分逆冲推覆于二郎坪群之上[3]，梅子沟金矿的形成与此大地构造背景关系密切。

区域上自南而北出露的地层主要有中元古界宽坪群、下古生界二郎坪群及古元古界秦岭群等。其中二郎坪群出露于区域的中部，北与宽坪群以瓦穴子-乔端断裂相接，南与秦岭群以朱阳关-夏馆断裂为界。二郎坪群为金矿的主要赋矿层位，岩石组合主要为海相火山喷发沉积的细碧一角斑岩系，为区域已知金矿的主要赋矿层位。该岩群自下而上可分为大庙组(Pz1d)、火神庙组(Pz1h)及小寨组(Pz1x)[9]。其中大庙组主要为碎屑岩、火山碎屑岩、硅质岩夹碳酸盐岩；火神庙组以细碧岩为主，夹角斑岩、石英角斑岩和少量火山碎屑岩；小寨组为碎屑岩夹火山碎屑岩。二郎坪群普遍遭受了绿片岩相至低角闪岩相的区域动力热液变质作用，变质程度由西向东有增高之趋势[9]。

区域上断裂构造较为发育，主要有位于研究区南侧的朱阳关-夏馆断裂及红石崖-蒿坪-梅子沟-大黄沟脆韧性剪切带。其中朱阳关-夏馆断裂为区域性深大断裂，它呈NWW向展布于朱阳关、军马河及夏馆一线，延伸长约350 km，为一巨型的韧性剪切带，具有长期活动的特点，经历了韧性、脆-韧性及脆性等复杂的变形过程，对区内金多金属矿产的形成起着主导的作用。红石崖-蒿坪-梅子沟-大黄沟韧性剪切带则沿近NWW向发育于二郎坪群火神庙组与大庙组地层的接触部位(见图1)，带内发育有摩棱岩带与碎裂岩带，显示出韧、脆性剪切变形特征，梅子沟金矿产于其中。

1.第四系；2.下古生界二郎坪群大庙组；3.下古生界二郎坪火神庙组；4.燕山期晚期第二次侵入花岗岩；5.燕山期晚期第一次侵入花岗岩；6.加期东期中期第二次侵入斜长花岗岩；7.韧性剪切带；8.性质不明断层；9.平移断层；10.地层产状；11.金矿(床)点；12.研究区

区域岩浆活动频繁，主要有加里东期、海西期以及燕山期等三期活动。其中以燕山期岩浆侵入活动最为强烈，区域的北部有大面积的花岗岩出露，代表性岩体有红石窑岩体、二郎坪岩体及满子营岩体等，与成矿关系密切。

区域上金矿床主要有高庄、朱堡堰岭、蒿坪及大庙等金矿床(点)。

2 矿区地质特征

2.1 地层

矿区出露地层由老到新依次有下古生界二郎坪岩群大庙组(Pz1d)、火神庙组(Pz1h)及新生界第四系(Q)等(见图1)。

1)大庙组：分布于矿区的中部及北部，为一套浅变质岩系，原岩属基性-酸性火山岩-陆源碎屑岩组合，岩性主要有碳硅质板岩、石英角斑岩、变质凝灰岩及大理岩等，其中碳硅质板岩为区内的主要赋矿岩石。

2)火神庙组：出露于矿区的南部，呈北西向展布，为一套海相火山喷发形成的沉积变质岩系，岩性主要有变细碧岩、变细碧凝灰岩、角斑岩及石英角斑岩等。

2.2 构造

矿区内断裂构造较为发育，主要有横穿矿区的红石崖-蒿坪-梅子沟-大黄沟韧性剪切带及脆性层间破碎带。该剪切带自蒿坪至梅子沟延长达5 km以上，宽数米至数十米不等[2]，剪切带内发育有众多石英脉及蚀变破碎带，局部可见摩棱岩带，显示出韧、脆性变形特征。层间断层按其走向可分为NWW向、NW向及近EW向等3组，表现为被石英脉充填的张性断裂或蚀变破碎带，破碎带内岩石破碎，片理化发育，岩石呈碎片状及碎块状，局部可见构造角砾，断层规模长10～1 000 m，宽0.1～4.0 m。其中NWW向断裂与成矿关系密切，区内所发现的15个金矿体中有14个产于其中。

2.3 岩浆岩

3 矿床地质特征

3.1 矿体特征

3.1.1 矿(化)带特征

矿区内共发现矿化蚀变带6条，编号分别为F2、F3、F4、F7、F8及F9。其中，F2和F7蚀变带蚀变和矿化较强，其特征如下：

F2矿(化)带：表现为构造蚀变破碎带，发育于矿区中部大庙组变质凝灰岩、炭质板岩及大理岩内，走向为NWW向，规模较大，长1 600 m，厚0.40～2.00 m，倾向SW，倾角65°～85°。带内岩石破碎，片理化发育，岩石呈碎块和碎片状，并普遍具有硅化及褐铁矿等蚀变，石英呈团块状及细脉状展布，而褐铁矿则以土状和蜂窝状分布于以上岩石裂隙之中。该矿(化)带内共圈出金多金属矿体14个，为区内主要的含矿构造破碎带。

F7矿(化)带：亦表现为构造蚀变破碎带，以NW向分布于矿区西北部大庙组变质凝灰岩及炭质板岩内，长235 m，厚0.32～0.49 m，倾向SE，倾角61°～65°。带内岩石破碎，片理化明显，硅化及褐铁矿化较强，局部可见星点状黄铁矿化。该矿(化)带内圈出金多金属矿体1个，编号为K10。

3.1.2 矿体特征

经1∶2 000地形地质测量、槽探、坑探、钻探及取样分析，于F2和F7等2条矿化构造蚀变带内圈出金矿体15个，前者14个，编号为K1、K2、K2-1～K2-3、K3～K9、K11、K12;后者1个,编号为K10。各矿体呈似层状、脉状及透镜状产于大庙组碳硅质板岩和大庙组变质凝灰岩的接触部位偏碳硅质板岩一侧蚀变破碎带之中，近接触带变质凝灰蚀变破碎带仅有矿化(见图2)，矿体均严格受断裂构造的控制。矿体产状175°～230°∠37°～73°，多数矿体产状较陡，倾角在45°以上(如K5～K9等)，仅有个别矿体产状较缓，如K2-2矿体局部倾角为10°。矿体规模一般为长40～100 m，最长达360 m(K1)，厚一般为0.5～2 m，最厚可达14.49 m(K2-2)。

1.第四系；2.下古生界二郎坪群大庙组；3.变质凝灰岩；4.碳硅质板岩；5.石英脉；6.矿化体；7.金矿体及编号；8.矿体产状(倾向/倾角)；9.探槽位置及编号；10.沿脉坑道位置及编号；11.穿脉坑道位置及编号；12.钻孔位置及编号

矿体为以金为主的铜铅锌多金属矿体，其中主矿体K1矿石矿体矿石品位极值Au为0.06～17.10 g/t、Ag为5.00～87.35 g/t，w(Cu)为0.02%～0.74%、w(Pb)为0.43%～8.37%、w(Zn)为0.01%～2.64%；平均品位Au为4.10 g/t、Ag为28.29 g/t、w(Cu)为0.39%、w(Pb)为1.72%、w(Zn)为0.60%；金综品位0.79～17.66 g/t、金综合平均品位7.18 g/t；全矿区矿体金综合品位一般为3.04～10.22 g/t，最高可达16.44 g/t。多数矿体矿化连续性较好，一般无夹石，具有一定的勘查和开发潜力。

3.2 矿石质量

3.2.1 矿石矿物成分

矿区金属矿物主要有银金矿、自然金、黄铁矿、方铅矿、黄铜矿、闪锌矿及磁黄铁矿等；脉石矿物主要有石英、方解石及绢云母等。

3.2.2 矿石组构

1)矿石结构：依据光片鉴定结果，梅子沟金矿床矿石的结构主要有固溶体分解结构、他形晶粒状结构、聚粒状结构、碎裂结构、自形晶粒状结构、填隙结构、包含结构及交代残余结构等。

2)矿石构造：矿石构造主要有稀疏浸染状构造、稠密浸染状构造、细脉状构造、网脉状构造及条带状构造等。①稀疏浸染状构造：黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿等呈他形晶粒，以散粒状分散分布于矿石之中。②稠密浸染状构造：黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、黄铁矿等以散粒状或聚粒状不均匀分布于矿石之中。③细脉状构造：部分黄铜矿、闪锌矿、方铅矿组成宽窄不等的细脉穿插于矿石之中；或黄铜矿、方铅矿与石英脉一起混杂呈不规则断续脉状分布。④网脉状构造：多金属硫化物石英细脉在矿石中呈网脉状分布。⑤条带状构造：矿石矿物与脉石矿物呈条带状相间分布。

3.3 矿石类型

1)自然类型

依据矿石的氧化程度，区内矿石可分为氧化矿石、混合矿石及原生矿石等3类。其中，以原生矿石为主，占区内总矿石量的85%以上，氧化矿石和混合矿石含量较少，二者的总量仅占矿石总量的15%。依据采矿坑道的观察结果，氧化矿石多分布在地表以下1.50 m，而混合矿石则主要产于地表以下1.50～3.00 m区域。

依据矿化方式，矿石的自然类型可划分为构造蚀变岩型及石英脉型等2种，以蚀变岩型为主。

2)工业类型

自然类型主要按有用矿石元素的组合特征划分：铜铅锌金矿石，铜铅锌金银矿石，金银铜铅锌矿石。

3.4 围岩蚀变特征

近矿围岩蚀变主要有硅化、绢云母化、方解石化、钾化、绿泥石化、黄铁矿及褐铁矿化等[6]。其中硅化、黄铁矿化及褐铁矿化等与金矿化关系最为密切。

4 控矿因素及矿床成因

4.1 控矿因素

1)地层及岩性因素

二郎坪大庙组及火神庙组地层金元素丰度平均值分别为24.1×10-9、16.5×10-9，是其克拉克值的4～6倍[7]。因此，可以认为大庙组和火神组地层为区内金的矿源层。而矿体则主要产于大庙组的变质凝灰岩及碳硅质板岩之中，以后者为主。

2)构造因素

从前述可知，区内发育有朱阳关-夏馆断裂、红石崖-蒿坪-梅子沟-大黄沟韧性剪切带及层间断裂等三级构造，这些规模大小不一、级别不同的断裂构造共同构成了区内成矿的构造探制系统。其中朱阳关-夏馆断裂为长期活动的大型剪切带[9]。该剪切带内发育有摩棱岩带和碎裂岩带，具有韧性和脆性变形特征。其中韧性变形是地壳深层次断裂活动的标志[9]。因此推断，朱阳关-夏馆韧性剪切带是深部含矿热液向上运输的主要通道，为导矿构造；红石崖-蒿坪-梅子沟-大黄沟韧性剪切带深部可能与朱阳关-夏馆区域性深大断裂相通，为配矿和储矿构造，该剪切带控制了金多金属的矿化范围；层间脆性断裂，尤其是沿NWW向产出的破碎带则直接控制了区内金多金属矿体的具体空间产出。

3)岩浆岩因素

1.二郎坪群小寨组；2.二郎坪群火神庙组；3.二郎坪群大庙组；4.燕山晚期第三次侵入花岗岩；5.燕山期晚期第二次侵入花岗岩；6.燕山晚期第一次侵入花岗岩；7.加里东期斜长花岗岩；8.加里东晚期闪长岩；9.地质界线；10.断层；11.以Mo-W-Bi-Be为主的异常；12.以Au-Pb-Ag-As-Sb为主的异常；13.热液流动及含矿流体扩散方向；14.金矿床(点)

物探航磁成果清晰反映出从地表向深部8个岩体逐渐合并归一，且侵入中心向北东方向偏移，表明多个岩体在深部为一完整的大岩基，侵入方向由北东向南西，其南部边缘有可能形成一个岩浆侵入超覆区。在这一巨大的岩浆活动区表现出明显的热液活动和矿化侧向分带现象，依据矿化元素组合可分为内带、中带和外带等3个带。

1)内带：主要发育在岩浆活动最晚期活动中心，即物探推测岩体根部带附近，广泛发育元素组合为Be-W-Cu-Ag-Mo-Bi等与酸性侵入岩有关的高温热液元素组合异常，相应形成了一些钼、钨矿化。

2)中带：为岩浆活动带南部边缘，即岩体侵入超覆区外围之黑烟镇-草湖峪-牡珠流一带，呈带状、半环状围绕岩体，发育以金为主的中低温热液多金属元素异常，元素组合为Au-Pb-Ag-Zn-Sb，而梅子沟金矿和高庄金矿等金矿床恰好位于此带中。

3)外带：为距岩体较远的朱阳关-夏馆断裂带，总体受该期岩浆热液的影响较小，以发育中低温元素异常为特征，相应形成金、锑矿化带。

综上所述，区内金多金属矿产的形成和分布空间明显受到了燕山期花岗岩的控制，燕山期晚期的岩浆侵入和热液活动，为成矿提供了巨大的热能和部分成矿物质，与成矿关系密切。

4.2 矿床成因

1)氢、氧同位素特征

梅子沟金矿区原属于蒿坪金矿区的一部分，后因矿权设置将蒿坪金矿拆分成蒿坪和梅子沟2个矿权。因此，本次研究采用原蒿坪金矿2件矿石样品中石英的氢、氧同位素测试结果对梅子沟矿床的成矿物质来源和成因加以探讨。据王学明等[7]研究，XHK-1及XH-6石英样品的δDV-SMOW值分别为-70.5‰、-69.1‰，δ18OV-SMOW值分别为15.3‰、13.4‰，按均一温度换算的成矿流体δ18OH2O值分别为7.8‰、5.9‰，将其投到δ18O-δD图解上(见图4)，XHK-1号样落到岩浆水和变质水的交叉区域，而XH-6号样则落入变质水区域之内。据此可以推断，梅子沟金矿的成矿流体以变质水为主，混合有岩浆水。

1.MW为变质水；2.MCW为岩浆水

2)成矿机制

区内可能的成矿机制为：①早古生代，地壳拉张[5]海底火山喷发，金、银等成矿物质随岩浆由上地幔进入地壳，形成初始矿源层-二郎坪群(大庙组)。②加里东晚期-海西期，因受构造(韧性剪切带)变动、区域变质及岩浆活动的影响，使已有矿源层的金发生活化、迁移、再分配，在裂隙扩容带中局部富集，形成矿胚或矿化。③燕山期，由于华北板块和扬子发生碰撞和秦岭群A型俯冲[10-16]，导致早期形成的朱阳关-夏馆等韧性剪切带再度复活发生脆-韧性剪切变形[5]，沟通了地表与下地壳和上地幔，为花岗质岩浆和含矿流体的运移形成了通道，同时高渗透性的容矿岩石也为含矿热液的流动提供了有利的空间。含矿的深部流体(混有变质水的岩浆水)沿构造带上升与下渗的大气降水混合构成热液循环系统。随着对流循环的进行，含矿热液在流经矿源层(二郎坪群地层)或矿胚的过程中，不断地从其中萃取成矿物质，使热液中的矿质不断增加。最终，当富含成矿物质的热液运移至近地表时，由于温度和压力的急剧下降，Au等成矿物质在脆性断裂(破碎带)等有利构造空间中快速沉淀而成矿。