河南熊耳山地区金矿床的成矿模型浅析

1、河南熊耳山地区金矿的控矿因素分析李连涛, 徐公权, 王爱枝( 河南省地矿局第三地质调查队, 河南 信阳 464000)摘 要: 熊耳山地区金矿的成矿物质来源主要来自基底太华群中深成变质岩、燕山期钙碱性岩浆岩以及构造蚀变岩。矿床受燕山期岩浆岩和构造控制明显, 不同级别的构造控制着金矿的规模和展布。控矿断 裂具有明显的方向性, 断裂交汇处及断面产状变化处控制矿体或富矿体产出。文章从花岗岩特征和构造 的控矿作用方面总结该区金矿的成矿规律, 以期为进一步找矿提供借鉴。关键词: 金矿床; 成矿物质来源; 控矿因素; 熊耳山; 河南中图分类号: p 618. 51文献标识码: a文章编号: 1001-56

2、63 (2009) 02-0152- 061区域地质概况熊耳山地区位于华北地台南缘华熊台隆内的熊耳山断隆区。整个熊耳山隆起区为一个以太古界太华群为结晶基底, 中元古界熊耳群、官道口群为盖层的 大型复式褶皱。 基底太华群, 原岩为中基性火山- 沉积建造, 主体变质为角闪岩相, 部分为绿片岩相。 sm-n d 同位素年龄为 2900m a。 系由地幔局部熔融形成, 是本区乃至豫西地区金矿的主要矿源层。 盖层以中元古界长城系熊耳群为主, 次为蓟县系官道口群。 前者为以安山岩为主的钙碱性火山岩系, 系陆相火山 喷发产物; 其中部分层位构成金的衍生矿源层。 后者 为浅海相硅镁质碳酸盐建造, 为贫金矿层位

3、。 区内燕 山期酸性岩浆岩发育, 产状为岩基、岩株、岩脉; 岩石 类型主要为似斑状黑云二长花岗岩, 具多期次活动特征, 成因类型为壳幔质重熔花岗岩。r b - s r 等时线年 龄为 150m a 左右, 是形成金矿的直接因素。区内基底岩系发育深部构造层次的韧性变形变质作用, 形成近南北向的褶皱面理及不同的变质相带; 盖层区则主要 发育中浅部构造层次的韧性- 脆性变形, 褶皱宽缓,断 裂发育, 其中近 ew 向和n e 向断裂, 规模大, 长期 演化力学性质复杂, 具韧性剪切变形和脆性破裂特征, 最具控矿意义 (图 1)。图 1熊耳山地区构造及矿产地质略图f ig. 1geo lo g ica

4、 l sim p lif ied m ap show ing the st ruc2tu re and m ine ra l re so u rce s o f th e x io nge r sh an a reaq -第四系e -第三系j xg h -蓟县系官道口群c h x n -长城1断3燕山期斑状花岗岩系熊耳群a r th -太古界太华群52金矿床 ( 点) 3银、铅矿床 4钼铅 ( 钨) 矿床层成矿物质来源2地层的含金性区域资料显示, 在太华群中 w (a u ) 的背景值为1. 110- 9; 熊耳群w (a u ) 为 0. 910- 9; 官道口群龙2. 1收稿日期: 200

5、8- 09- 23 作者简介: 李连涛 ( 1966) , 男, 河南柘城人, 工程师, 长期从事区域地质矿产评价和矿区勘查工作。家园组w (a u ) 为 0. 310- 9; 第三系w (a u ) 为 2. 210- 9。 总体来看基底地层具富金的特征。a u 在各地层组中的分配 (图 2)。由图 2 看出, a u在地层内的分配亦存在自下而上含量降低、分异程度 减小的规律, 充分反映地层不整合面对a u 的富集具 控制作用, 从而形成较有规律的递变旋回。2. 2花岗岩中的a u 含量燕山期花岗岩与a u 的富集成矿关系极为密切,它不但控制着a u 及有关元素的地球化学场, 而且控1制着

6、主要a u 异常和金矿床 。花岗岩富碱高钠, 并富含a u、p b、a g、m o 等。以区内最重要的花山花岗岩体 和合峪花岗岩体为例来讨论a u 在不同岩石类型中 的背景含量, 花山黑云母花岗岩中w (a u ) 为 1. 2310- 9; 花 山 黑 云 母 角 闪 花 岗 岩 中 w (a u ) 为 0. 83 10- 9; 花山角闪花岗岩中w (a u ) 为 1. 0510- 9; 合峪 黑云母花岗岩中w (a u ) 为 0. 7110- 9。由上述可以看出, 花岗岩中a u 的含量与太华群 的含量相当接近。2. 3 断裂构造蚀变岩中的a u 含量本区金矿几乎无例外地定位于不同性

7、质、不同方 向的断裂带中, 因此, 断裂系统是控制 a u 等元素富集的决定因素。 据统计1 , 区内 70% 以上的断裂有不同程度的蚀变, 58% 以上的断裂出现了矿化。 最发育 的n e、n n e、n e e 向三组断裂矿化蚀变最强, 它们控制了区内绝大多数金矿床。n e 向的上宫断裂是蚀变矿化较强的断裂之一,其元素含量 (表1)。由表1 可见, 上宫断裂带中几乎所 有元素都有不同程度富集, 其中a u、p b、co、n i 富集最 强, 次为a g、zn、m n、c u , 只有m o、a s 与背景接近 或略具富集。图 2熊耳山地区主要地层a u 丰度图f ig. 2 c h a r

8、 t show in g th e a u ab u n dan ce o f th e m a jo r st ra ta in th e x io n ge r sh an a rea括号内数代表样品数; 黑箭头 ( 三角形) 表示算术平均值; 白箭头表示几何平均值表 1上宫断裂带微量元素含量及浓集比率表3t ab le show in g th e t race e lem en t s co n cen t an d co n cen t ra t io n ra t io s co n ta in ed in sh an ggo n g fau lt zo n et ab le 1w

9、 b 10- 6a u 1)样品数a sa gc up bznm ocon im n 5. 9 4. 8 0. 15 22 77 124 1. 01 26 67 1468 1243. 09 8. 240. 70 1. 592. 501. 38 2. 592. 41 5. 923. 88 1. 970. 92 1. 51. 53 4. 482. 31 3. 941. 95 2. 01注: 1) w (a u ) 为 10- 9; 表中横线上为该元素的平均含量, 横线下为浓集比率外) : 2r e e 130 10- 6 200 10- 6 , (l ay b ) n 岩浆岩与金矿形成的关系310

10、, 属轻金属富集型, e u 亏损不明显, e u 0. 61, 平熊耳山地区绝大部分金矿沿花山花岗岩体和合峪花岗岩体边缘呈带状分布。燕山中晚期花岗岩的侵 入, 不仅为该区金矿的形成提供了部分矿物质来源,而且为矿床的形成提供了有利的运储空间。据中晚燕 山期钙碱性岩浆岩稳定元素研究表明, 该岩系具较高的t i+ c r+ co + n i 和较低的z r+ n b 含量, 为幔源 和下壳源岩特征; 稀土元素及配分曲线 ( 除石英斑岩均 0. 85, 配分曲线向右倾较平滑; 在锶同位素演化图上, 花岗岩基落入混合型区靠近幔源一侧, 结合q -o r- a b - h 2o 相图及地温地压梯度推算岩

11、体形成温 度为: t = 720 770, p = 3108 6108p a。 通过对比, 钙碱性岩浆岩与华南同熔型岩完全一致的暗色矿物、副矿物及稀土组成等特征。 对成矿元素和挥发 分, 在中晚燕山期钙碱性岩浆岩类不同演化阶段产物豫西花山花岗岩特征及上宫金矿成矿物质来源和成矿物理化学条件. 河南地调一队, 1987 ( 内部刊物).分布的研究, 显示愈向晚期含量愈高的趋势。 结合金矿找矿时限、矿床围绕花岗 (斑) 岩体分布及矿床产出 无固定层位等, 均可证明燕山中晚期岩浆 ( 花山花岗岩早、中、晚三次侵入微金含量分别为 1. 0510- 9、0.8310- 9、1. 2310- 9 ) 具较大

12、的成矿能力, 源自花山 花岗岩基的矿物质可能在晚期聚集成矿。尤其在岩浆 作用晚期, 由于富含挥发组分和成矿组分的溶浆和沸 腾矿液急速上侵, 聚集了足够的内能, 在不整合面附近或几组断裂 (nw 向和n e 向) 交汇处发生强烈的 引爆作用并加速了成矿的进程, 形成了如祁雨沟、店房等一系列隐爆角砾岩型金矿床3 。太华群之上的不整合面对金的富集作用, 不仅在于它是一个构造减压带, 而且在上覆地层沉积之前,经历了大约 200m a 的剥蚀、夷平作用, 含金丰富的太 华群地层在漫长的风化、剥蚀过程中, 可能以古砂金或古风化壳型金矿形式发生金的富集。分析熊耳山地 区金矿成矿的特点, 笔者认为, 上述衍生

13、矿源体的存 在对成矿的控制作用是显著的。4. 2 n e 向断裂、断裂带及不整合面交汇区n e 向断裂带与马超营断裂带或区域不整合界 线的交汇区控制金矿田、金矿床的分布。在南矿带, 康山星星印金矿、红庄、元岭、南坪金矿、潭头金矿、前河金矿均产在n e 向断裂带与马超营断裂带的交汇 区。 在熊耳山西南端, n e 向的仓房三门断裂与马超营断裂带的交汇处, 发现了南沟金矿床; 在北矿带,上宫、虎沟金矿产于n e 向的七里坪星星印断裂与 不整合面的交汇区, 罗岔沟金矿产于焦园狮子庙断裂与不整合面 ( 被岩体侵入) 的交汇区, 瑶沟、祁雨沟4 金矿的构造控矿特征4. 1 深大断裂和区域性不整合面深大断

14、裂和区域性不整合面控制金矿成矿带分 布。 研究熊耳山地区已知金矿床 ( 点) 的分布不难发现: 沿马超营断裂带和熊耳群太华群不整合界线,形成了南、北两个金矿成矿带。 南矿带自西而东分布 着康山、星星印、红庄、元岭、谭头、前河、店房等金矿床 (点) ; 北矿带 分 布 着 上 宫、虎 沟、罗 岔 沟、宽 坪、瑶沟、祁雨沟等金矿床 (点)。笔者认为, 产生上述现象的 原因, 在于主成矿期前, 沿构造带已经发生了金的初始富集, 或者说形成了衍生矿源体。前已述及, 在熊耳群中含a u 丰度远低于中国和世界同类岩石的平均a u 丰度。d o sta l. j 等 (1987) 对非洲大面积晚元古代 安山

15、岩含金性研究表明, 大量金的流失是在低绿片岩相变质阶段发生的5 。熊耳群地层普遍发生了绿片岩 相变质作用, 原岩中的金大量被迁出。 区域地质研究 结果表明, 熊耳群地层的褶皱变质作用主要发生在加里东运动时期。该阶段岩石中释放出的金不外乎两个迁移方向: 一是向上迁移, 在上覆地层中聚集成矿或 衍生新的矿源体, 官道口群龙家园组底部的不整合面 附近, 应当是成矿的有利部位, 但这部分地层随熊耳山区的隆起已剥蚀殆尽; 金的另一个迁移方向是向区域内的构造减压带迁移, 而熊耳山地区历史最长、规 模最大的构造减压带为马超营断裂带和太华群之上 的不整合面。通过对马超营断裂带范围的岩石取样分析表明, 火山岩中

16、w (a u ) 平均为 210- 9 (n = 65) , 大 大高于区域上火山岩的平均含量。至于该断裂范围内次级断裂破碎蚀变岩, 金的含量就更高。 据对 284 条破 碎蚀变岩带岩石含金性测量结果, w (a u ) 大于 1010- 9 的有114 条, 占40% 。由此可见, 在长期活动的 区域性断裂内, 金确实发生了显著的富集作用。金矿也均与盆地边缘断裂和古不整合面具空间关系。根据区域资料分析, 本区n e 向断裂是和该区隆起 一盆地边缘n e 向断裂同时发育起来的, 主要为燕 山 期的活动构造, 因而有利于岩浆热液的活动。 近ew 向大断裂的活动历史长, 燕山期以压剪性活动为 主,

17、 两组活动构造的交汇区, 无疑是岩浆、热液活动的有利场所, 加之以往形成的衍生矿源体提供充足的成 矿物质, 构成了金矿成矿的有利条件。 不整合面作为一 个构造软弱面, 与n e 向断裂交汇区的成矿作用大 体与断裂交汇区相似。4. 3 n e 向断裂的等距性n e 向断裂具有等距离特征, 并控制金矿床、矿 脉群的等距分布, 金矿床等距分布特征在南矿带表现尤为显著。自西向东, 康山、元岭、潭头、店房金矿床依次相距 20km , 前河金矿床距东西两相邻金矿床均在10km 左右。 南沟金矿床位于康山金矿以西约 10km处。 根据熊耳山南段航片解译的结果可以看出, n e向线性构造密集带大体以东西 10

18、km 等距分布。 断裂构造的等距性控矿规律在熊耳山地区的一些矿田内也存在。 如康山金矿田, n e 向含金断裂群 以东西约 600m 的等距斜列, 发现有 6 个这样的含金断裂群。 瑶沟金矿床的含金断裂中, 断裂的等距性也很显著, 组与组之间距离大约为 50 80m 。4. 4控制金矿 (化) 体的断裂具有明确的方向熊耳山地区金矿床的矿体除少数直接受次火山 角砾岩控制外, 绝大多数赋存在断裂构造中。 根据对南 矿带 7 个矿床 ( 点) 的观察研究, 容矿断裂主要为n e 向和nw w 向断裂, 少数为nw 断裂。赋存在n e向断裂中的矿体一般厚度较小, 但延伸稳定, 边界清 楚, 矿石除破碎

19、蚀变岩型外, 常有含金石英脉分布其中。如康山星星印金矿床。nw w 向断裂中的矿体,规模较大, 但连续性差, 矿体边界常需要用品位来圈 定, 在与n e 向断裂交汇部位, 常形成富大矿体, 矿石类型为蚀变岩型, 如前河、红庄金矿床等。研究表明, 本区矿体的分布具有明显的优选方位, 区域内断裂中的矿化、蚀变也有明显的优选方位。通过对熊耳山南段进行含金目标体 (指可能形成金矿床的地质体) 查定, 在不同方向的断裂破碎带取样测 金, 统计结果 (见表2)。直观地显示了具显著矿化的目标体走向分布图3, n e 向组和近ew 向组占据显著的优势, 表明该两组断裂是本区金矿找矿的主要对象。轻微矿化的目标体

20、走向分布 ( 图 4)。 异常下限 ( 1010- 9 ) 大约为该区岩石金背景值的 5 倍。n e 走向的表 2含金目标体走向与含金性关系统计表t ab le 2s ta t ist ic s show in g th e re la t io n sh ip b e tw een th e t ren d o f go ld2b ea r in g o b jec t ive o rebo d ie s an d go ld po ten t ia lity走向方位0 1920 3940 5960 7980 99 100 119120 139140 159160 179目标体总数w (a

21、u ) 10010- 9 目标体数w (a u ) = 1010- 9 10010- 9 目标体数 矿化率 ( % )254952276956641325592666465412633350392728378112581322图 3显著矿化目标体走向分布图f ig. 3 d ist r ib u t io n m ap show in g th e t ren d s o f o b v io u sly m in e ra lized o b jec t ive o rebo d ie s(a u 10010- 9 )图 5目标体矿化概率走向分布图f ig. 5d ist r ib u t

22、io n m ap show in g th e t ren d s o fm in e ra liza t io n p ro b ab ility o f o b jec t ive o rebo d ie s一 组最为突出, 这反映出n e 向断裂的活动和区域金矿化作用间具有内在联系。 如果用矿化率 () 来表示 各方向组矿化目标体数与该目标组目标体总数之比,则可以得到目标体矿化概率增向分布结果 (图 5)。可以看出, 以n e 向组矿化率最高, 约占 60% , n n e 向、n e e 向依次降低。上述不同方向断裂矿化特征的差异, 是本区主成 矿期构造应力场的反映。 据研究, 豫西

23、地区在燕山期型板块俯冲作用4 , 区域构造应力场以近发生了 asn 向的挤压为主, 由此形成的n e 向断裂应以剪切活动为主。对康山金矿田的研究表明: 在金矿成矿期,近 ew 向断裂在剖面上显示逆冲作用, 在平面上显示 左行剪切特征。而n e 向断裂在成矿期早期阶段呈压图 4轻微矿化目标体走向分布图f ig. 4 d ist r ib u t io n m ap show in g th e t ren d s o f w eak m in e ra lized o b jec t ive o rebo d ie s(a u= 1010- 9 10010- 9 )剪性特征。此外, 近ew向断裂

24、一般演化历史长, 破碎带规模大, 在主成矿期以逆冲为主的活动方式下, 很难形成石英脉充填的空间, 但由于该组断裂切割较深, 在有充足的含矿热液活动情况下, 便以浸染交代方式形成规模较大的破碎蚀变岩型金矿体。n e 向断 裂形成较晚, 又以剪切活动为主, 热液活动范围集中,因而可形成规模较小的石英脉或复脉型矿体。4. 5断裂交叉或分支处断面产状变化处控制矿体或 富矿体产出断裂交叉或分支处控矿是较普遍的现象, 在康 山、元岭、红庄、瑶沟等金矿床均见有这种现象。 图 6 是康山某矿脉金的品位分布图1 , 矿体侧伏方向与分支断裂在主断裂上的侧伏大体一致。断面产状对矿化 富集的控制, 主要是在主成矿阶段

25、, 断裂活动在某些部位形成局部扩容空间。图7 是星星印金矿床某矿脉走向转弯处的矿体分布; 图 8 则表明矿体与正长岩脉的关系。 实际资料表明, 这些地段蚀变较强, 矿体增 厚, 品位增高, 最高达4610- 6。并在破碎蚀变岩矿体 中, 出现两层透镜状矿化石英脉矿石。图 8星星印正长岩脉与矿体关系图f ig. 8 m ap show ing the re la t io n sh ip be tw een syen ite reef and o rebo d ie s o ccu r red in x ingx ingy ing a rea4. 6容矿断裂在成矿期的活动性质控制矿体矿石的产出类

26、型和许多脉型金矿床一样, 熊耳山地区的脉型金矿的容矿断裂多数形成于成矿前, 少数与成矿期同时。成矿期内各阶段构造应力场的变化, 使原有断裂系统活动性质发生改变, 反映到成矿作用上, 就是不同阶 段形成不同类型的矿石矿体。例如: 康山一带, 第一成矿阶段在n n e、n e、n e e 方向的断裂中普遍形成含 金黄铁绢英岩; 第二、三成矿阶段, 在西部n n e 向陡倾断裂中形成不连续的含金黄铁矿石英脉, 而第一阶段的黄铁绢英岩常呈角砾状被石英脉胶结, 显示张剪 性的活动特征。而矿区中部n e 向陡倾断裂中则充填板状的黄铁矿石英脉, 石英脉边界平直, 黄铁矿呈条带状分布其中, 尤其沿小角度斜交石

27、英脉的剪裂面附 近, 黄铁矿分布更为集中。上述特征表明, 黄铁矿石英图 6康山某矿脉金品位等值线图f ig. 6co n to u r s o f go ld g rade s co n ta in ed insom e reef o f k an g sh an a rea( 纵投影)脉形成于断裂剪切的活动背景下。 矿区东部走向 55左右的陡倾断裂形成黄铁绢英岩, 仅在走向转弯处局部形成石英脉透镜体。反应该方向断裂本阶段以压剪 性活动为主。n e e 向断裂成矿特征与其倾角有关。如图 8 所示, 陡倾断裂组中矿石为破碎蚀变岩, 而缓倾断裂在与同向陡倾断裂交汇处形成楔状黄铁矿石英 脉富大矿体,

28、 显示陡倾组断裂在该阶段发生逆冲, 而 缓倾断裂则被动形成“入”字型虚脱空间, 断裂活动方式的差异导致成矿特征的不同。本区近ew 向陡倾断 裂内成矿一般为破碎蚀变岩型矿石。图 7星星印某矿脉 1 22 线平面图f ig. 7p lan e m ap o f n o. 1 22 p ro sp ec t in g lin e s in som e reef o f x in gx in gy in g a rea- 钾长片麻岩 - 黄铁绢英岩 - 矿化石英脉山期) 活动构造及活动强度的表现。( 4) 脉状矿体的矿石类型及矿化富集部位, 受容 矿断裂在成矿期活动性质的控制, 是成矿期内各矿区局部应

29、力场变化的反映。因而, 在一个矿区、矿田范围 内, 应根据应力场分析, 在不同方向的断裂中寻找不 同矿石类型的金矿体。5讨论熊耳山地区在成矿物质来源方面目前虽然还存在着认识上的差异, 但花岗岩体和构造对金矿成矿的 控制作用, 其规律性是显著的。 不同级别构造的不同 控矿作用可以作为不同找矿阶段进行找矿预测的标 志。对与不同级别构造的控矿机制, 目前还有待研究, 本文仅提出以下几点认识:( 1) 区域不整合面和深大断裂带主要控制矿源, 即控制金的初始富集带分布。尤其是不整合面的控矿 作用, 在本区应当引起足够的重视。 豫西地区太华群 之上的不整合面分布很广, 具体成矿部位取决于主成 矿期活动构造

30、发育情况和热液条件, 而找矿除考虑上述因素外, 还应当考虑成矿后抬升剥蚀条件。( 2)n e 向断裂带与深大断裂或不整合面的交汇 区的控矿作用, 在于这些部位有利于岩浆和热液活动, 硫同位素、氢氧同位素资料显示, 岩浆热液、大气 降水不同程度的参与了本区金矿的成矿作用。上述交汇区可能作为“热点”控制了成矿热液循环系统的上 升区。(3) 容矿断裂的方向性特征, 是本区主成矿期 (燕致谢: 本文在拟写过程中, 得到了张冠高级工程师的指导和帮助, 图表制作由史亮完成, 在此深表感谢。参考文献:1黄守民, 崔燮祥, 等. 熊耳山地区金矿地球化学异常特征 j . 河南地质, 1999 ( 1) .崔燮祥

31、等. 河南省上宫金矿床地球化学异常特征 j . 豫西地质,1992 ( 1).邵 克 中, 王 宝 德, 等. 嵩 县 西 北 地 区 金 矿 成 矿 作 用 及 成 矿 规 律 j . 河南地质, 1992 ( 3).贾承造, 施央申, 等. 东秦岭燕山期a 型板块俯冲带的研究 j .南京大学学报, 1986 ( 1).d o sta l. j , d up uy. c. go ld in la te p ro te ro zo ic ande site s f romn o r thw e ste rn a f r ica. e co nom ic geo lo gy, 1987 ( 82

32、).2345ana ly s is on the ore- con tro ll in g fa c tor s of the x ion ger shan go ld depo s it, henanl i l iao 2tao , xu go n g2qu an , w a n g a i2zh i(t h e 3rd g eolog ica l s u rv ey t eam of h enan p rov incia l g eology and m inera l r esou rces b u reau , x iny ang , h enan 464000, c h ina)a bstra c t: t h e o re2fo rm in g m a t te r so u rce s fo r th e x io n ge r sh an go ld depo sit is m a in ly com e f rom th e m e ta2m o rhp ic ro ck s o f t a ih u a g ro up , ca l