河南省鲁山县草店金矿床地质特征及成因初探

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 450016)(2.河南省有色金属矿产探测工程技术研究中心，河南 郑州 450016)

0 引 言

草店金矿床位于河南省鲁山县熊背乡境内。矿区地理坐标为东经112°44′42″～112°48′00″，北纬33°39′00″～33°41′30″。矿区分为西沟、王沟、康家沟及黑阴寺4个矿段，面积14.07 km2。2000年以后，河南省区测队、河南有色金属勘查总院和河南有色地矿局二大队，先后在该区展开地质工作，勘查程度不断提高，资源量不断增加，成为东秦岭东段及马超营断裂东端重要的金矿床。2010年办理采矿证，保有资源量金金属量近5 t，金平均品位3.65 g/t，另伴生有银、铜、铅、锌等，目前生产规模6万t/a。由于该矿床地处成矿部位独特，成因复杂，引起不少地质工作者的关注。前人对其矿床成因、成矿时代、成矿流体、矿物学特征等进行了研究[1-11]，取得了一批研究成果，但对成矿特征综合分析不够，且对控矿构造研究较为薄弱。本文在前人研究的基础上，结合笔者自己对草店金矿区野外地质调查成果，对构造、地层等控矿因素进行了系统研究，并通过全面总结该矿床地质特征，对其成因作进一步探讨，以期为本地区金矿找矿突破提供一些帮助。

1 地质背景

草店金矿区大地构造位置属华北陆块南缘外方山(鲁山)断隆[12-14]，南与北秦岭褶皱带相邻(见图1A)，成矿区划属熊耳山—外方山金成矿带东端[15]。

区域地层具有双层结构[1]，基底地层为太古宇太华群，主要出露于研究区南部栾川—确山—固始断裂的北侧，呈条带状沿NWW向展布，与区域构造线的方向基本一致，出露长度达115 km。该群岩石类型为中基性火山-沉积中深变质岩系，总厚度大于3 000 m[16]，岩石内混合岩化现象普遍。盖层由老至新主要有中元古界熊耳群、汝阳群及新生界第四系等，与下伏地层太华群为断层或不整合接触。其中作为第一盖层的熊耳群岩石类型主要为一套陆相中性火山熔岩及少量碎屑岩，主要分布于区域性马超营深大断裂的北侧，南侧仅有零星出露。此群自下而上、由老至新可分为大古石组、许山组、鸡蛋坪组及马家河组等，其中许山组为金矿的主要赋矿地层，与成矿关系密切。

图1 草店金矿区区域地质略图(据文献[7]改编)

区域断裂构造发育，主要有位居研究区南侧沿NWW-SEE向产出的栾川—确山—固始断裂(见图1A)及纵贯研究区呈NW—SE向分布的下汤—拐河韧性剪切带。其中栾川—确山—固始断裂为区域性深大断裂，具有长期活动的特点，起着控岩和导矿的作用，而下汤—拐河韧性剪切带及其次一级构造则分别控制了金矿化范围和金矿体的产出。受不同期次、不同方向应力影响，区内形成了复杂的断裂构造形迹，剪切带内由韧脆性变形变质作用所形成的糜棱岩带、碎裂岩带及蚀变破碎带特别发育，与金的矿化关系密切(如宿王店、韩沟金矿等)。

区域岩浆活动强烈，岩浆岩分布广泛，成岩时代主要为晋宁期和燕山期。晋宁期晚期侵入岩(γ23)，属龙池幔片麻状花岗岩体东延部分，为伏牛山花岗岩基一部分，由于受燕山晚期花岗岩挤占、分割，使岩体形态不规则，总体呈近东西向展布，与区域构造线方向一致，岩石类型为片麻状花岗岩，灰白色，稍带肉红色，普遍具片麻状构造，片麻理产状较陡，走向近东西。燕山期岩浆活动最为强烈，燕山期晚期侵入岩(γ53-1)，矿区西南角有少量分布，矿区东侧则有大面积出露(见图1B)，其岩性为中、粗粒似斑状黑云母花岗岩和花岗斑岩脉，与该矿床成矿关系极为密切[17-19]。

区域上金属矿产较多，主要有坡根、槐树庄、宿王店、二道沟、石虎沟及韩沟金矿以及马庄铅锌矿和银洞沟铅矿等[20]。

2 矿区地质特征

2.1 地 层

矿区出露地层由老至新为中元古界熊耳群许山组(Pt2xx)及新生界第四系(Q)等(见图2)。其中许山组为一套陆相火山岩系，主要呈NW向分布于矿区的中东部，其次在银洞沟的北西侧有零星出露。岩石种类主要有变安山岩、变安山玢岩等，其次为黑云母石英片岩、绿泥石片岩及二云石英片岩等变质岩石，其中变安山岩为区内主要的赋矿岩石。因受构造应力和区域变质作用的影响，矿区内岩石片理化强烈，显示出韧性剪切变形的特征。

2.2 构 造

矿区内断裂构造十分发育，规模较大的有沿NW—SE向纵贯全区的下汤—拐河韧性剪切带(见图1B)，区内出露长15 km，宽约4 km，带内岩石片理极为发育，见有构造片岩、糜棱岩、构造片理化碎裂岩及碎裂岩等，显示韧脆性变形特征。受该剪切断层的影响，矿区内尚发育有NW、NWW、NE、近EW及近SN向等5组次级脆性断裂(见图2)，均表现为蚀变构造破碎带，目前矿区已圈定的11个金矿体均分别产于这些破碎带内。其中，NW及NWW向断裂为矿区的主要控矿断裂，数量较多，且含矿性较好，两组断裂内圈出规模较大的金矿体各4个(NW向如产于王沟矿段的Au-1及产于康家沟矿段的Au-10等，NWW向如产于西沟矿段的Au-9-2及Au-7-2等)，其余3组断裂数量较少，含矿性亦较弱，仅圈出规模较小的金矿体3个(如Au-20-1等)。矿区王沟、西沟、康家沟及黑阴寺4个矿段共圈出此类蚀变构造破碎带27条，编号分别为HP1～HP27。其中王沟矿段4条(HP1～HP4)，西沟矿段5条(HP5～HP9)，康家沟矿段17条(HP10～HP17、HP19～HP27)，黑阴寺1条(HP18)。

图2 草店金矿区地质简图(据文献[7]改编)

其中王沟和黑阴寺矿段的蚀变构造破碎带均产于中元古界熊耳群许山组暗灰色杏仁状安山岩中，而西沟和康家沟矿段的蚀变构造破碎带则均分布于晋宁期晚期片麻状花岗岩内。总体而言，多数破碎带产状沿走向和倾向变化较大，产状较缓，倾角仅为10°～35°(如HP1、HP7等)，只有个别破碎带产状较陡，倾角可达45°以上(如HP19)；破碎带在地表的出露形态各异，有不规则环状、不规则曲线状及空心环状等型式；破碎带规模长一般为200～400 m，最长可达900 m(HP24)，厚0.5～3.0 m；构造带内岩石较为破碎，片理化发育，蚀变和矿化明显，岩石呈碎片和碎块状，普遍具有硅化、绢云母化、黄铁矿化、褐铁矿化、碳酸盐化，个别破碎带内可见绿泥石化、绿帘石化(HP9)、钾化(HP18)、黄铜矿化及方铅矿化(如HP20)等蚀变矿化。其中硅化表现为石英呈细脉状及团块状分布，褐铁矿化以薄膜状、土状沿岩石片理面、裂隙面和蜂窝表面浸染，而黄铁矿则主要以星点状、浸染状出现。以上27条蚀变构造破碎带分别控制了区内4个矿段金的矿化范围以及11个金矿体的空间分布和产出位置(见图2)，为区内重要的容矿构造。

2.3 岩浆岩

矿区内岩浆活动强烈，主要有晋宁期晚期和燕山期晚期第一次侵入花岗岩等2期。

晋宁期晚期侵入岩(γ23)，为伏牛山复式花岗岩基之龙池幔片麻状花岗岩体东延部分[7]，由于受燕山期晚期第一次侵入花岗岩侵位挤占、分割，使岩体形态不规则，总体呈近NW向展布，与区域构造线方向一致。岩石为灰白色、肉红色、片麻状构造，片麻理产状较陡，走向近EW向。

燕山期晚期第一次侵入岩(γ53-1)，其K-Ar年龄为105 Ma[14]，在矿区西南部和东北角出露(见图2)，矿区外围则大面积展布(见图1B)，为伏牛山复式花岗岩基的一部分[7]，该岩体的岩石类型为似斑状黑云母花岗岩，属重熔型花岗岩[14]。此外，局部可见小规模燕山末期的花岗斑岩脉，多分布在矿体的上盘。燕山期晚期第一次侵入花岗岩与成矿关系密切[14]。

3 矿床特征

3.1 矿体特征

矿区分西沟、王沟、康家沟及黑阴寺等4个矿段，共圈出蚀变构造破碎带27条，编号分别为HP1-HP27，规模长90～900 m，厚0.5～3.0 m。经对HP1、HP2、HP6、HP7、HP9、HP10、HP18及HP20等8条矿化蚀变破碎带详查，圈出金矿体11个。其中王沟2个，编号分别为Au-1、Au-2；西沟5个，编号分别为Au-6、Au-7-1、Au-7-2、Au-9-1及Au-9-2；康家沟3个，编号分别为Au-10、Au-20-1及Au-20-2；黑阴寺1个，编号为Au-18。金矿体呈脉状分别产于晋宁期片麻状花岗岩(见图2)和中元古界熊耳群许山组安山岩之构造破碎带中(见图2和图3)。矿体规模长30～390 m，宽30～140 m，厚0.5～1.55 m。从厚度变化系数的计算结果来看(见表1)，除Au-20-1及Au-20-2等2个矿体的厚度变化较大外，其余矿体的厚度较为稳定；矿石品位 Au 1.05～11.60 g/t，矿体品位变化系数一般为45%～65%，最大为138%，有用组分分布不太均匀。

图3 草店金矿区康家沟矿段HP10号蚀变构造破碎带第1横勘探线剖面图(据文献[2]改编)1-片麻状花岗岩；2-晋宁期晚期花岗岩；3-蚀变构造破碎带及编号；4-金矿体及编号；5-探槽及编号；6-平硐及编号；7-矿体产状(倾向/倾角)；8-金、银品位(g/t)/真厚度(m)

表1 草店金矿区主要矿体特征一览表

3.2 矿石质量

3.2.1 矿石组构

3.2.1.1 矿石结构

矿石结构比较复杂，多为他形、半自形、自形晶粒状结构，次为破裂压碎结构、包含结构、交代结构。

3.2.1.2 矿石构造

(1)浸染状构造：银金矿、自然金、黄铁矿(见图4B、4C)、黄铜矿(见图4A)、方铅(见图4C)矿等呈他形晶粒状不均匀分散分布于矿石之中，形成浸染状构造，为矿石的主要构造。

(2)块状构造：局部黄铁矿大于50%，石英等脉石矿物含量较小，黄铁矿聚集成集合体状分布构成块状构造(见图4A)。

3.2.2 矿石矿物成分

金属矿物有黄铜矿、方铅矿及黄铁矿，其次有斑铜矿、蓝铜矿、闪锌矿、自然金、银金矿、辉铋矿、钼铅矿、自然银、磁铁矿等，次生矿物有褐铁矿、孔雀石、铜蓝、白铅矿、泡铋矿、赤铁矿及磷氯铅矿；脉石矿物则以石英和绢云母为主，其次有绿泥石、方解石、黑云母及绿帘石等。

3.2.3 金的赋存状态

矿区内的金矿物主要为自然金和银金矿，自然金粒度细小，以0.2～0.000 5 mm大小显微金形式产。金的赋存状态以包裹金(交互连生金)及粒间金为主，裂隙金次之，单体金数量最少。可见金的存在形式详见图5。

图4 草店矿区金矿石照片A—块状构造(黄铁矿呈团块状分布，黄铜矿呈浸染状分布)；B—浸染状构造(黄铁矿呈浸染状分布)；C—浸染状构造(黄铁矿、方铅矿均呈浸染状分布)；Py—黄铁矿；Cp—黄铜矿；Gn—方铅矿；Lim—褐铁矿

3.3 矿石类型

区内矿石的自然类型，按照矿化的岩石类别和组构特征可划分为碎裂石英脉型(见图4A)、蚀变角砾岩型(见图4A)、蚀变碎裂岩型和蚀变糜棱岩型(见图4B、4C)等4类；按照矿石的氧化程度，自上而下可划分成氧化矿石、混合矿石和原生矿石等3型。其中以原生矿石为主，分布在离地表50 m以深地段；其次为混合矿石，一般位于离地表20～50 m处；氧化矿石较少，分布于20 m以浅部位。

图5 草店金矿矿石显微镜下金赋存状态(据文献[2]改编)A—铅矾包金;B—黄铁矿粒间金;C—方铅矿解理金与黄铁矿、铅矾连生金;D—方铅矿与黄铜矿粒间金;Au—自然金;Lv—铅钒;Py—黄铁矿;Cp—黄铜矿;Gn—方铅矿

3.4 矿体围岩及蚀变特征

矿区内矿体围岩主要有晋宁期晚期片麻状花岗岩及中元古界熊耳群许山沟组暗灰色杏仁状安山岩。近矿围岩蚀变主要有硅化、绢云母化、黄铁矿化、褐铁矿化及碳酸盐化，其次为绿泥石化、绿帘石、钾化，黄铜矿化及方铅矿化等。其中硅化、黄铁矿化、绢云母化，即黄铁绢英岩化与金矿化关系最为密切。围岩蚀变强烈地段，可见蚀变水平分带现象，蚀变带中心为硅化、黄铁矿化，向两侧则渐变为钾化、绢云母化、绿帘石化等。

4 矿床成因

4.1 成矿物质来源

4.1.1 矿物包裹体特征

为了探讨成矿流体的来源及矿床成因，前人[9]在棚沟矿区(即草店矿区康家沟矿段)采集金矿石石英包裹体样品4件(编号分别为2、5、6、7)，对其气相成分、液相成分、均一温度及CO2中的σ13C等进行了测定。

(1)包裹体气相成分：分析结果(见表2)表明，矿石石英包裹体气相成分除H2O外，CO2的含量亦较高，5号样的CO2摩尔百分数高达10.80%。CO2/H2O=0.04～0.12<0.5，为岩浆热液[21]。

(2)包裹体液相成分：从表3中可以看出，成矿流体以高硫、富HCO3-、Cl-及碱金属离子为特征，与国内外古老变质岩中韧性剪切带型金矿性质相似[9]。据模拟试验(王鹤年，1992)，此类流体对围岩中的成矿元素具有较强的淋滤能力，能将围岩中的Au等金属成矿元素淋滤出来，为金矿的形成提供物质基础。

表2 草店金矿包裹体气相成分表

表3 草店金矿包裹体液相成分表 mg/L

4.1.2 碳同位表特征

由以上可知，成矿流体中含有丰富的CO2。高含量的CO2来自何处，即它的成因如何，此问题的研究，对解决矿床的成因及形成机理等具有重要的意义。迄今为止，有关CO2的来源概括起来有以下3种：(1)岩石在变质过程中因脱碳酸作用释放出来的CO2，在高级变质及深熔岩中普遍存在着CO2流体；(2)地幔来源，地幔的排气作用，排出的CO2(还伴随着大离子亲石元素及U、Au等)沿着深切上地幔的断裂上移；(3)地层中的有机碳。3种来源CO2区别主要在于它们的σ13C值不一样，变质成因的CO2，其σ13C值接近于碳酸盐(≈0‰)；地幔碳，以金刚石为代表，σ13C=-2.8‰～-8.8‰；而有机碳，以富含轻碳为特征，前寒武纪地层中有机碳的σ13C=-25‰～-35‰。经质谱法测得草店金矿含金石英脉包裹体CO2的σ13CPDB=-1.99‰[9],比地幔碳稍重，比变质流体碳略轻，应是二者的混合物。

4.2 成矿物理化学条件

矿石中石英包裹体用均一法测温[9]，4件样品测量的温度分别为270.5、262.5、256、209 ℃，平均为249.5 ℃。由包裹体均一温度求出矿物形成的压力是5.5×10-7Pa，按2.5×10-7Pa/km压力梯度估算，成矿的深度相当于2 km左右。因此，推断该矿床成矿是在近地表、中低温的条件下进行的。

4.3 成矿时代

对草店金矿区花岗斑岩中矿物包裹体进行K-Ar法测定，测得花岗斑岩的年龄值是81.7 Ma[8]。根据矿床地质特征，草店金矿的形成与花岗斑岩的侵入活动有关，由此推断成矿时代为燕山晚期。

4.4 成矿机制及矿床成因

综上所述，草店金矿可能的成矿作用演化及成因如下：

(1)熊耳山—外方山(鲁山)地区是河南省重要的产金区，但作为该地区赋矿(金)层位的熊耳群至今尚无依据认为是高于地壳丰度(4.0×10-9)的“矿源层”(0.5×10-9～1.7×10-9)，这与世界上产金特富的南非、西澳地区十分相似。说明用地层和岩石中金的简单释放来解释成矿问题是令人难以置信的。从目前金矿理论的发展应充分认识到金活化转移机制的重要性，即强有力的活化转移机制也能使低于地壳丰度地层中的金发生大规模活化迁移。况且熊耳群由中性火山岩系组成，岩石(安山岩)中含有大量暗色矿物，也不乏见及金属硫化物，岩石本身气孔及杏仁体发育，为岩石中微量易释放金赋存的有利场所。考虑到金矿的形成是受多种因素控制的复杂问题，在特定的地质条件和热力学条件下，金是异常活跃的元素。在基性火山岩系提供的良好条件下，通过后期复杂控矿作用过程金是完全可以活化转移的。

(2)熊耳群含金岩系普遍经历了中—浅区域变质作用阶段，一方面为岩系中难活化难释放状态金变为变质后的易释放状态金提供条件，另一方面在区域变质过程中，金要发生重新组合配位，岩石中迁移之金则从区域变质程度较高地区，向绿片岩较低变质相中集中迁移，对金起预富集作用。特别在区域变质过程强烈的挤压作用下，演化出现的韧性剪切带含矿建造中的金，直接受到变质流体的影响发生再分配，形成“矿胚”，对金的进一步富集起着重要作用。

(3)燕山期，由于华北板块和扬子发生碰撞和陆内俯冲作用，导致早期形成的下汤—拐河等韧性剪切带再度复活发生脆-韧性剪切变形，沟通了地表与下地壳和上地幔，为重熔的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，这种具有较强淋滤能力的含矿热液在流经熊耳群或矿胚的过程中，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，促使Au等成矿物质在燕山期晚期花岗岩体的外接触带(晋宁期片麻状花岗岩及熊耳群安山岩)脆性断裂(破碎带)等有利构造空间中快速沉淀而成矿。

5 结 论

(1)草店金矿受断裂构造控制明显，下汤—拐河韧性剪切带控制了其矿化范围，次级的脆性断裂(破碎带)则控制了金矿体的具体产出空间。

(2)燕山期前，作为区域主要赋矿层位的中元古界熊耳群(许山组)陆相火山岩系因受区域变质作用的影响，使得岩石中的难释放金与赋存在岩石气孔(杏仁体)中的易释放金一同活化，之后随着变质流体由变质程度较高的深部向变质程度较低的(低绿片岩相)浅部迁移和再分配，于韧-脆性剪切带等有利空间中聚集，形成“矿胚”，对金矿的形成起到了预富集的作用。

(3)中生代燕山期，本区在板块碰撞和陆内俯冲的大地构造背景下形成了重熔花岗质岩浆和混合含矿热液。成矿流体以岩浆水为主，混合有部分变质水。燕山期的构造-岩浆活动为成矿起到了决定性的作用。成矿温度为中低温，主成矿期为燕山晚期，矿床成因类型为中低温热液矿床。