河南省方城县桃园金多金属矿地质特征及成因

2008年4月

矿产与地质

.22,No.2Vol

Apr.,2008

MINERALRESOURCESANDGEOLOGY

河南省方城县桃园金多金属矿地质特征及成因

涂恩照,张智慧,王　昊,徐　刚

(河南省有色金属地质矿产局第三地质大队,河南镇平474250)

①

摘　要:研究区位于河南省方城县,大地构造位置处于伏牛山东麓,熊背—拐河金多金属成矿带。区内构造活动强烈,岩浆活动频繁,集地层、构造和岩浆活动于一体,是金多金属矿的成矿有利地区。区内燕山期花岗岩极为发育,两侧早期存在的两条规模巨大的韧性剪切带:黄土岭—郭沟和上官庄—薄地川韧性剪切带,明显构成“一体两带”的有利成矿环境。矿区成矿热液来源于上地幔岩浆水,并混合了部分热卤水,经多期分溢、沉淀,最终在构造有利部位形成矿体。研究认为矿区分为南、北两个成矿带,各个成矿带存在不同的成矿特征及矿化富集规律。关键词:金多金属矿;矿体特征;矿床成因;桃园;河南

中图分类号:P618.51　　文献标识码:A　　文章编号:1001-5663(2008)02-0135-06

0　概述

伏牛山东麓是河南省继小秦岭、崤山、熊耳山和

外方山等之后又一重要的金多金属矿集中区,区内出露的太华群和熊耳群为含金多金属“矿源层”,大地构造处于华北陆块南缘与秦岭造山带衔接地带,地质构造演化复杂,岩浆活动频繁,构造运动强烈,为金多金属矿成矿的理想构造环境。方城县桃园金多金属矿区就位于伏牛山东麓金多金属矿集中区内,综合研究区内各种地质、物、化探资料,进一步总结该区金多金属矿床地质特征及成因,对指导下一步地质勘查,扩大矿区资源储量及未来矿山开发方案、投资规模显得尤为重要。

金多金属矿的成矿有利地区(图1)。1.1　地层

区域地层由老到新依次为:上元古界栾川群(Pt3l),中元古界官道口群(Pt2g)、熊耳群(Pt2x),中生界三叠系(T3)、白恶系(K2),新生界第四系(Q)。1.2　构造

区内自北向南发育着两条规模巨大的韧性剪切带——黄土岭—郭沟和上官庄—薄地川韧性剪切带。这两条区域性剪切带控制了区内构造蚀变带型金多金属矿点、异常的空间分布。

1.2.1　黄土岭—郭沟韧性剪切带

呈NWW290°～300°方向展布,总体表现为片理和拉伸线理陡倾的片理化带,片理总体产状倾向210°,倾角84°,拉伸线理倾向280°,倾角65°,呈剪切带构造性标志,剪切带二十公里,宽5km,是一条重要的控岩控矿构造。其北侧大面积出露的熊耳群地层,构成了向SW倾的单斜构造。

1.2.2　上官庄—薄地川韧性剪切带

该韧性剪切带是秦岭造山带与华北陆块南缘的界限断裂,位于上官庄—丹霞寺—仓房庄—薄地川一带,呈NW—SE向展布,内部呈网状结构,剪切带糜棱岩面理总体倾向193°,倾角60°±,全长十余公里,是一条重要的控岩控矿构造,其中发育一系列规模巨

1　成矿地质背景

豫西地区是我国重要的矿产地之一,伏牛山东麓地区是豫西金多金属矿成矿带自西而东等间距隆起带东侧的又一个构造隆起带,是继小秦岭、崤山、熊耳山和外方山等之后的又一个金多金属集中产地。研究区即位于华北陆块南缘与秦岭造山带接合部位、熊背—拐河金多金属矿成矿远景带,构造活动强烈,岩浆活动频繁,出露有栾川群、熊耳群和官道口群等含金多金属“矿源层”,集地层、构造和岩浆活动于一体,是

①收稿日期:2007-10-06　作者简介:涂恩照(1972-),男,1992年毕业于江西南方治金学院,获得工学学士学位。2007年毕业于中国地质大

学(北京),获工程硕士学位,主要从事地质找矿勘查工作。

135

大的金多金属矿床及银异常和一些重要的矿床,如小店乡棉花山金多金属铅锌铜锑异常、云阳沙宝店响水台铅银金多金属矿铜钨异常及维摩寺铅锌金多金属矿等。

岩浆活动的影响,被分割成南、中、北三部分。南、中两带受变质作用影响,岩石呈片状无序之特点,一般形成安山玢岩、绢云石英片岩和绢云绿泥片岩;北带变质程度微弱,岩石呈层状有序的特点,以中性火山熔岩为主,主要为安山岩、英安岩等。

2　矿床地质特征

2.1　矿体特征

区内共发现矿(化)脉19条,编号T1—T19(图2),均赋存于黄土岭—郭沟大断裂两侧的次级断裂破碎带中,赋矿围岩为龙家园组条纹状条带状白云石大理岩和葫芦套岩组安山玢岩。矿(化)脉总体走向以NWW—SEE向为主,NE向次之,以前者矿体规模较

大,一般长n×100m—n×1000m,品位较富,厚度较为稳定。

T1:位于开山寺—凉水沟一带,赋存围岩为龙家

图1　伏牛山东麓区域地质矿产略图

(河南省区调队资料)Fig.1　SimplemapofgeologyandmineralresourcesintheeastpidmontofFuniushan

Q-第四系　K2-中生界　T2-中生界三叠系　Pt2g-中元古界官

园组白云石大理岩,矿脉地表出露长度1000余m,矿

体形态较为简单,主要呈似脉状,厚度总体较稳定,倾向NE,倾角60°～86°,厚度0.68～5.0m,平均1.26m。矿体品位w(Au)为0.8×10-6～13.38×10-6,w(Ag)为2.0×10-6～78.50×10-6,平均w(Au)为3119×10-6,w(Ag)为13.25×10-6。金多金属矿物主要有自

道口群　Pt2x-中元古界熊耳群　Pt2l-上元古界栾川群　∆33-闪长

32

岩　Η2-碱性岩脉　Χ4-燕山期花岗岩　1-斑状花岗岩　2-混合

然金、黄铜矿、孔雀石、赤铁矿、磁铁矿、硬锰矿、软锰矿等;脉石矿物主要有白云石、方解石、石英等。矿石

结构主要有半自形—它形微粒、细粒、球粒状结构、碎裂压碎结构、填隙结构等;矿石构造主要有块状、蜂窝状、脉状和浸染状等。矿石类型为蚀变岩型。

T2:位于银洞洼,围岩为龙家园组白云石大理

花岗岩　3-地质界线　4-断层　5-矿点　6-研究区位置

1.3　岩浆岩

区内岩浆活动强烈频繁,岩浆岩分布广泛,岩石种类齐全,既有侵入岩,又有火山岩。

1.3.1　侵入岩

岩,严格受蚀变破碎带控制,长度约1150m,厚度0.45～0.87m,总体倾向SW,倾角55°,局部地段出现倒转。矿体品位w(Au)为0.45×10-6～5.31×10-6,平均为2.66×10-6;w(Ag)为4.00×10-6～25.50×10-6,平均为4.86×10-6。

区内侵入岩种类繁多,分布广,以酸性岩类最发育,中性岩类次之,少量基性岩,具多期活动特点。出露面积占区域总面积三分之一以上,属于伏牛山花岗岩基东延部分。燕山期侵入岩主要分布在工作区中部和东北部,主要有鸡冢岩体、交口岩体、神林岩体、四棵树岩体等。岩体主要由二长花岗岩和钾长花岗岩组成,岩石年龄在80～172Ma之间。1.3.2　喷出岩

金属矿物主要有自然金多金属、赤铁矿、方铅矿、

孔雀石、磁铁矿等;脉石矿物为白云石、方解石、高岭土、石英等。矿石类型为蚀变岩型。

T11:位于老得沟,围岩为熊耳群安山玢岩,赋存

于安山玢岩裂隙中,沿裂隙随石英脉的贯入,有强烈的黄铁矿化、绢英岩化,形成蚀变体。矿体由含金多金属石英脉和蚀变体组成。矿脉出露长度880m,矿体呈脉状,矿体产状倾向47°,倾角°。矿化以钼、铅为主,矿体品位w(Mo)为0.033×10-6～0.286×10-6,

-6-6

w(Pb)为0.99×10～2.19×10,w(Au)为1.60×

工作区喷出岩出露较广,呈NWW向带状分布,主要以中元古代—上元古代火山喷发为主。中元古代火山喷发形成了熊耳群的主体,它是秦岭玄武质洋壳俯冲在华北板块南缘下部的地幔中,经局部熔融沿深大裂隙上升喷溢而形成的产物。形成后受后期构造—136

10-6～6.06×10-6,w(Ag)为25.00×10-6～115.00×10-6,矿体的平均品位:w(Mo)为0.11×10-6,

-6-6

w(Pb)为1.56×10,w(Au)为3.78×10,w(Ag)

为70.00×10-6。矿体厚度为1.60～4.00m。

)图2　方城县桃园金多金属矿区地质平面图(据有色三队《方城县桃园金多金属矿地质普查报告》

Fig.2　GeologicalplanemapoftheTaoyuanAupolymetallicdepositinFangchengCounty

亚粘土　Pt3nSy-南泥湖组石英岩　Pt3nJs-南泥湖组石英片岩　Pt3sJs-三川组绢云石英片岩　Pt3sbs-三川Q-第四粘土、

组变石英砂岩　Pt2lMb-龙家园组条带状白云石理岩　Pt2gJs-高山河组绢云石英片岩　Pt2gsy-高山河组厚层石英岩　

5

Pt2gΑΛ-葫芦套组安山玢岩　Χ3-花岗岩　1-石英脉　2-金矿(化)脉及编号　3-地质界线　4-断层　5-韧性剪切带

　　金属矿物主要有辉钼矿、自然金、银金多金属矿、方铅矿、孔雀石、黄铁矿等;脉石矿物主要为石英,次要的有绢云母、方解石、绿泥石等。矿石结构主要有它形、半自形、自形粒状结构、碎裂压碎结构、网脉状结构;矿石构造主要有浸染状、细脉状和块状等。矿石类型为蚀变岩型。2.2　矿石矿物特征2.2.1　矿石结构与构造

裂压碎结构、填隙结构、包裹结构、交代熔蚀结构、交代残余结构等。矿石构造主要有星点状构造、浸染状构造、条带状构造、块状构造、脉状构造、细脉状构造、充填构造、蜂窝状构造、角砾状构造等。金多金属属硫化物呈星点状、浸染状、条带状、块状分布于矿石中。2.2.2　矿石矿物成分

矿床分南北两成矿带,所含矿物成分各不相同。南矿带的矿石矿物主要有自然金、自然银、金银矿、自然铜、黄铜矿、银黝铜矿、硫铜银矿、孔雀石、硅孔雀

137

矿石结构主要类型有半自形—它形粒状结构、碎

石、蓝辉铜矿、水针铁矿、针铁矿、赤铁矿、磁铁矿、硬锰矿、软锰矿等;脉石矿物主要为石英、方解石、白云石、高岭土、绢云母等;其中T17号矿脉中主要含方铅矿、闪锌矿,脉石中有绿泥石、绿帘石;北矿带的矿石矿物主要有方铅矿、闪锌矿、银金矿、辉银矿、黄铁矿、黄铜矿、白铁矿、辉钼矿等;脉石矿物主要有石英、少量云母、方解石、绿帘石、绿泥石。2.2.3　金银赋存状态

矿石中金主要以自然金、自然银及金银矿等状态存在。自然金多呈显微颗粒以裂隙金、晶隙金嵌布于黄铁矿和铁锰质矿物中,主要为以下三种赋存形式:

(1)呈固溶体分散状;

(2)呈显微游离状,自然金呈金属黄色,颗粒较细(0.034～0.185mm),多呈球粒状、不规则状、八面体状和树枝状;自然银呈银白色,比金粒更细,常与孔雀石、方解石连生;

(3)其余自然金嵌布于黄铁矿、针铁矿及石英的晶隙、粒隙、裂隙之中。2.3.4　矿石类型

内的夹石块度一般较小,对矿体的连续性影响不大。

北矿(化)带赋矿围岩为熊耳群葫芦套岩组安山玢岩,矿体与围岩界线清楚,近矿围岩蚀变主要为硅化、黄铁矿化、绢云母化、绿泥石化等。由于构成矿体主体的多金属硫化物石英脉呈单脉产出,一般不形成夹石。

3　矿床成因

3.1　成矿物质来源

矿区赋矿围岩葫芦套岩组和龙家园组地层原始金多金属的丰度均值远高于地壳金克拉克值(×10-6)(表1),是地壳丰度的3倍,说明上述地层具有明显的地球化学富金性,为金成矿的一种来源。据地球化学分析表明,熊耳群和官道口群地层Au、Pb、Zn、W、Mo等成矿元素和指示元素含量较高,经质谱法测得矿物包裹体CO2的∆13C为-1.99%～-3.12%,完全落入地幔碳的范围(∆13C为-2180%～-8.80%)。地幔碳的来源可以是直接的(排出的CO2沿着深切上地幔的断裂带上移),也可以

按矿石的岩石性质、蚀变特征、结构构造划分矿石的自然类型,主要有三种:

(1)金多金属硫化物石英脉型　褐—褐黄色,是北矿(化)带主要矿石类型,局部地段褐铁矿化较强,褐铁矿呈薄膜状沿裂隙分布,局部呈蜂窝状。

(2)蚀变岩型　是本区南矿(化)带的主要矿石类型。另外见于北矿(化)带含矿石英脉两侧围岩中,位于矿体的上下盘。表现为硅化、绢云母化、黄铁矿化。地表矿石强烈氧化,原生硫化物很难见到,主要变为褐铁矿和其它氧化物。

(3)褐铁矿化白云石大理岩型　红褐色,褐铁矿化、硅化较强,可见细小石英脉,褐铁矿呈脉状、条带状、团块状分布。位于南矿(化)带蚀变岩型矿石之中。

金多金属硫化物石英脉型矿石是构成北矿(化)带矿体的主体,主要分布在矿体的中心部位,蚀变岩型矿石分布于其两侧;南矿(化)带以蚀变岩型矿石为主要类型,褐铁矿化白云石大理岩型矿石呈不规则状分布于该类型矿石之中。2.3.5　矿体围岩及夹石

南矿(化)带赋矿围岩为官道口群龙家园组条纹状条带状白云石大理岩,矿体走向与岩层走向基本一致,矿体倾向一般为66°～86°,岩层倾角为45°～60°,两者交角较大,矿体与围岩界线明显。矿体中的夹石主要是碎裂白云石大理岩,夹石长轴与矿体平行或呈小角度相交,主要分布在矿体分支复合处。由于矿体138

是间接的(岩石在遭受构造变动时排出保留在孔隙、裂隙及包裹体内的CO2),间接来源即与熊耳群和官道口群有关,∆13C的研究结果与矿区的地质背景相吻合,矿(化)体主要赋存于熊耳群和官道口群。由此可以推测成矿流体直接来源于基底和熔融花岗岩,间接来源于熊耳群和官道口群。

表1　中元古界赋矿地层微量元素分析结果Table1　AnalyticalresultsoftraceelementsintheMesoproterozoicore2hostingstrata

10wB󰃗

地层

Au

PbZnMoNiMn

83

11

Cr

Ti

Ba2.58

Sr340305

-6

元素平均含量

葫芦套岩组11.4616龙家园组

9.58

24

501000834500

595

18

26

591.216

　　注:河南科学研究所测试,1994

3.2　矿物包裹体特征

由河南省科学研究所测定的矿区6件石英包裹

体成分分析结果(见表2、3)得知,该区石英包裹体的气相成分中,CO2󰃗～0.12;液相成分中,H2O为0.02++

(Ca2++Mg2+)为0.19～18.31,Na+󰃗Na󰃗K为2.48

-～6.93,F-󰃗Cl为0.09～0.29,据林文通(1991)研

究,金多金属矿床包裹体气相成分中,CO2󰃗H2O<

015的为岩浆热液。据范启灏等人(1983)的研究,

+++

(Ca++Mg+)>4时为典型的岩Na󰃗K<2、Na󰃗-浆热液,F-󰃗3Cl很小时,反映热卤水成因。对比表2、

分析结果,表明桃园矿区的成矿热液来源于岩浆并混合了部分热卤水。

来自变质水和岩浆水的成矿热液以高硫富--HCO3、Cl及碱金属元素为特征,此种热液中等密

切带,这种构造带除具高应变特征外,还具有相对高

的渗透性,为热液活动起了导流作用,成为热液活动的良好通道与贮存空间。剪切带两侧的岩石受到强大的剪切应力作用时,原来封存于孔隙、微裂隙内的成矿热液向剪切带内运移、聚集。随成矿作用演化,成矿流体体系逐渐开放,大气降水加入到成矿流体中。3.3　成矿物理化学环境

矿石中石英包裹体用均一法测温,6件样品测温结果分别为270.5℃、262.5℃、256℃、209℃、20315℃、192℃,平均232.3℃。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2km。因此,可

度、低盐度、中低温度,对围岩有着强烈的淋滤作用,淋滤下来的Au主要以[Au(HS-)2]-络合物形式存在于岩石的孔隙、裂隙内,此时体系封闭,络合物稳定。燕山晚期,黄土岭剪切运动开始,岩石受到剪切变形,形成了广泛发育着片理岩化、糜棱岩化的韧性剪

表2　桃园金多金属矿包裹体气相成分Table2　GaseouscompositionoftheinclusionintheoresfromTaoyuanAupolymetallicdeposit

样品

25671011

气相成分(mL󰃗100g)100g)H2O(mg󰃗53.9610.8672.5945.65118.6766.53

CO24.902.355.083.094.015.77

CO1.600.170.510.670.251.70

H2O73.4688.4295.3295.5698.0194.04

气相成分(mol󰃗%)

CO24.9310.803.763.651.874.60

CO1.610.780.380.790.121.36

CO2󰃗H2O0.050.120.040.040.020.05

　　　注:据河南科学研究所测试,1994

表3　桃园金多金属矿包裹体液相成分

Table3　LiquidcompositionoftheinclusionintheoresfromTaoyuanAupolymetallicdeposit

样号

K

25671011

液相成分分量(wB󰃗10-2)

+

Na

+

Ca

2+

Mg

2+

HCO

3-

F

-

Cl

-

SO2-456.0768.812.9530.630.863.73

F-󰃗Cl-0.160.290.230.220.090.17

Na+󰃗K+

2.482.692.302.6915.2918.31

(Ca2++Mg2+)Na+󰃗

0.190.190.430.956.934.79

0.941.140.370.390.0680.0

2.573.070.851.051.041.63

0.580.981.910.540.130.19

12.7414.930.0570.570.020.15

2.653.870.971.431.262.86

0.480.980.120.250.0430.13

2.913.410.521.160.500.78

　　注:据河南科学研究所测试,1994

以推断本矿床成矿是在中低温状态下进行的。3.4　成矿时代

根据控矿因素的分析,区内控制金多金属矿化的构造活动带主要是黄土岭-郭沟韧性剪切带,剪切带切穿早古生代花岗岩,后被早白垩世交口花岗岩体侵入,大规模花岗岩浆活动是金多金属向上迁移的主要载体。研究表明,区内金多金属矿形成在时间上主要发生在燕山期,其热能主要来自燕山期岩浆岩。据同位素测试结果,交口花岗岩体中的斑状黑云母斜长花岗岩年龄为127Ma(K—Ar法),推测金多金属矿的形成时代为127Ma左右。3.5　成矿演化过程

根据野外地质观察,按矿化类型、矿物共生组合特征及相互穿插关系,初步将区内矿化划分为三个阶段:

139

(1)石英—少硫化物阶段　相当于韧性—脆性剪(2)区内Au、Ag、Pb、Zn、Mo等元素含量丰富,

切发育阶段,为金多金属矿化的初始富集阶段,它以

发生强烈的硅化作用为特征,构成角砾状、细脉—网脉状矿石;

(2)石英—多金属硫化物阶段　为金多金属银主要成矿阶段,沿裂隙随着石英脉的贯入,伴生的方铅矿、闪锌矿、黄铁矿、黄铜矿等硫化物,沿破碎带充填、胶结,呈浸染状、团块状分布,金多金属进一步富集成矿。由于该期是在早期金多金属矿化的基础上形成的,所以矿石品位较高;

(3)石英—碳酸盐化阶段　该阶段岩石发生压扭变形,方解石脉沿裂隙及断裂带呈脉状穿入。该阶段金多金属矿化强度大大减弱。

综前所述,桃园矿区矿床成因属中低温混合热液构造蚀变岩型金多金属矿床。

构造和岩浆活动强烈,有利于多金属矿床的形成。

(3)成矿热液主要来源于上地幔岩浆水,并混合了部分热卤水,经多期分溢、沉淀,最终在构造有利部位形成矿体。

(4)矿区划分为南、北两个成矿带,各个成矿带的具有不同成矿特征及特点。参考文献:

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[5]　罗铭玖,黎世美,卢欣祥,等.河南省主要矿产的成矿作用及矿床

4　结论

通过上述对矿床的研究,取得的主要成果如下:(1)对该区地质控矿因素有了基本了解,区内燕山期花岗岩极为发育,与其两侧早期存在的两条规模巨大的韧性剪切带——黄土岭—郭沟韧性剪切带和上官庄—薄地川韧性剪切带,明显构成“一体两带”的有利成矿环境。

成矿系列[M].北京,地质出版社,2000.10.

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[9]　罗铭玖,黎世美,卢欣祥,等.河南省主要矿床的成矿系列与成矿

作用[M].北京:地质出版社,2000,812136.

GeologicalcharacteristicsandgenesisoftheTaoyuanAupolymetallic

depositinFangchengCounty,HenanProvince

TUEn2zhao,ZHANGZhi2hui,WANGHao,XUGang

(No.3GeologicalBrigadeofHenanProvincialNonferrousMetalsGeology

andMineralBureau,Zhenping,Henan474250,China)

Abstract:ThestudyingarealocatedinFangchengCountyofHenanProvincewithitstectoniclocationintheXiongbei2GuaiheAupolymetallicmineralizationbeltoneastpidmontofFuniushan.TheareaisfavorablefortheformationofAupolymetallicdepositbecauseofitsstrongtectonicactivities,frequentmagmaactivities,andtheincorporationofactivitiesofstrata,structureandmagma.TheYanshaniangranitedevelopswellinthisarea,onthebothsideofwhichtherearetwogiganticductileshearzones,thatareHuangtuling2GuogouandShangguanzhuang2Bodichuanductileshearzoneswhichobviouslyformedafavorablemetallogenic.Theore2forminghydrothermintheoreareacamefromupperenvironmentof“onebodyandtwozones”

mantlemagmaticwaterandweremixedwithsomehotbrine,thenspilledanddepositedformulti2periods,andformedorebodyinfavorabletectonicplacesatlast.Theresearchhasbelievedthattheoreareacanbeclassifiedintosouthandnorthmetallogeniczoneswitheachhavingdifferentore2formingcharacteristicsandmineralizationwithenrichmentrules.

KeyWords:Aupolymetallicdeposit,characteristicsoforebody,genesisofdeposit,Taoyuan,Henan140