豫西嵩縣下蒿坪金礦地質特征及礦床成因探討

方 榮，楊 森，英亞歌，徐 剛，門道改

(1.河南省有色金屬地質礦產局第三地質大隊，河南 鄭州 450016；2. 河南省有色金屬礦產探測工程技術研究中心，河南 鄭州 450016；3.河南省有色金屬地質礦產局第五地質大隊，河南 鄭州 450016)

0 引言

豫西嵩縣是河南省乃至全國重要的金礦資源基地，其黃金產量長期位列全國十強縣、河南省第二位。經地質隊、高校及研究院所多年在此開展地質勘查和科研工作，獲得較多的地質成果。諸多學者對區域成礦背景、構造及巖漿巖與成礦的關系等方面進行了較為深入的研究[1-8]。該地區屬于全國16個重要成礦區帶之一，成礦地質條件良好，金礦床類型較多，既有破碎帶蝕變巖型，又有石英脈型和隱爆角礫巖型金礦床。近年來又新發現了一批金、鉬、螢石等礦床，顯示出巨大的找礦潛力。

下蒿坪金礦位于嵩縣南部，與廟嶺、前河、店房等大中型金礦床毗鄰，由于發現較晚、規模較小，研究程度相對較低。田恪強等[9]最早介紹了下蒿坪礦床的地質特征，認為該礦床受圍巖地層、斷裂構造以及巖漿活動等條件的控制。龐緒成等[10]對該礦床黃鐵礦樣品進行了Rb-Sr同位素定年，提出下蒿坪礦床形成于燕山晚期。本文在野外實踐的基礎上，總結了下蒿坪金礦床的成礦地質特征，對礦床成因進行了初步分析，并提出了該礦床的成礦模式。

1 區域地質背景

下蒿坪金礦床位于華北克拉通南緣的崤山—熊耳山—外方山多金屬成礦帶上，馬超營深大斷裂帶從礦區南部經過(圖1)。外方山地區在古元古代之前為獨立的地體，古元古代末期同小秦嶺、崤山及熊耳山三個地體拼合形成華熊聯合地體，成為華北克拉通的一部分[11]。早中生代以后，華熊地體因位于克拉通的邊緣而參與了秦嶺造山帶的構造演化，成為秦嶺造山帶后陸逆沖斷褶帶的重要地質構造單元[12]。區域內出露地層從下至上可分為三個構造層：新太古界太華群變質巖、中元古界熊耳群火山巖及官道口群濱—淺海相沉積巖、中新生代碎屑沉積巖[13]。其中克拉通的結晶基底為太華群變質巖，蓋層為熊耳群火山巖和官道口群碎屑巖，中新生代沉積巖分布于斷陷盆地內(圖1)。

圖1 嵩縣西南部區域地質圖

該區經歷了長期、復雜、強烈的構造變動。區域褶皺構造不很發育，主要以斷裂構造為主，不同期次、不同方向的斷裂構造廣泛發育。外方山地區南部的馬超營斷裂長度近200 km，寬數十至數百米，延深30～40 km[14]，是切入地殼硅鋁層的區域深大斷裂。馬超營斷裂由多條近平行的斷裂組成，走向為NWW280°～295°，地表產狀多為北傾，傾角50°～80°。區域地球物理探測資料顯示，該斷裂深部傾角變緩，具有向北犁式俯沖的特點[1，11]。斷裂帶中發育糜棱巖、碎裂巖、角礫巖、構造透鏡體、斷層泥等，具張性—壓性—張性—壓扭性多期活動特點[2]。多期次的斷裂活動伴有多期次的熱液蝕變，致使有色及貴金屬礦化普遍。該斷裂帶及兩側的次級斷裂中已經發現一大批大中型礦床。

區域內巖漿活動十分強烈。區域南部大面積出露中生代巖漿巖，產出形式以巖基為主，少部分為巖脈。主要巖體為合峪斑狀黑云二長花崗巖體(圖1)，其與區內金、鉬、銀、鎢、鉛、鋅、螢石等礦床的形成關系密切。該巖體侵入于欒川群、熊耳群和伏牛山花崗巖中，與圍巖接觸面產狀較陡，傾角為55°～85°。巖體圍巖近接觸帶常有程度不一的蝕變，主要有鉀長石化、絹云母化、綠泥石化等，局部角巖化。SHRIMP 和 LA-ICP-MS 鋯石 U-Pb 測試結果表明合峪復式巖體形成時間為148.2～127.2 Ma[13-15]。

2 礦區地質特征

2.1 地層

礦區出露地層為中元古界長城系熊耳群雞蛋坪組，巖性以流紋斑巖、英安質流紋巖等酸性火山巖為主，局部見安山巖及大理巖夾層(圖2)。流紋斑巖和英安質流紋巖間呈漸變過渡關系，無明顯界線。流紋斑巖一般呈灰色、淺肉紅色，斑狀結構，塊狀構造?；|為顯微嵌晶結構、顯微文象結構。斑晶含量為5%～37%，主要成分為鉀長石，其次為石英及斜長石，有時含少量的蝕變黑云母等?；|由微晶質的石英、鉀長石、絹云母等組成。英安質流紋巖在礦區零星出露，巖石大多呈青灰色，斑狀結構，塊狀構造。斑晶含量5%～20%，主要成分為更長石和鉀長石等?；|具顯微文象結構及微粒狀結構，主要礦物成分為鉀長石、石英，另有少量黑云母、絹云母等鱗片狀礦物集合體。安山巖僅出露于礦區東部邊緣，大理巖主要分布在礦區西部邊緣[20]。

圖2 下嵩坪礦區地質簡圖

2.2 構造

礦區內斷裂構造十分普遍，褶皺不很發育。主要控礦斷裂構造為NWW向產出的燒瓦窯斷裂，而容礦構造有三組，即產出于礦區西北部的店房附近的破火山口構造、礦區東北部的近SN向次級斷裂和中南部的NWW向次級斷裂。燒瓦窯斷裂整體向北傾，局部南傾，為一壓扭性、陡傾角產出的規模較大的斷裂構造帶，屬區域性馬超營斷裂構造帶一部分。

破火山口構造位于下蒿坪礦區西北部的店房金礦周邊約1 km范圍內，為一系列環狀、放射狀構造，包括K1、K11、K12、K2、K3共5條含金礦(化)飾變破碎帶及其附近的一些次級構造。這些礦(化)飾變破碎帶和構造雖然規模大小不等、走向產狀不一，但礦化蝕變情況相似，地表主要表現為褐鐵礦化，深部為硅化、黃鐵礦化、方鉛礦化等。NWW向次級斷裂構造包括K4、K5、K7、K13、K20等多條含金、銀、鉛、鋅礦化蝕變帶。這組礦化蝕變構造帶呈近平行、近等距有規律地分布，并呈現出沿走向延伸比較長、沿傾向切割深的特點。近SN向礦化蝕變帶主要位于礦區的東北部，包括K6號含金礦(化)體等，一般規模較小[20]。

2.3 巖漿巖

下蒿坪礦區巖漿巖主要為燕山晚期合峪花崗巖巖體，其次是零星出露的熊耳期石英斑巖、晉寧期閃長巖脈、海西期正長巖脈、燕山晚期的花崗斑巖脈等。多期次的巖漿熱液活動與區內多金屬礦床的形成關系密切，其為成礦提供了充分的熱量和成礦元素。而燕山晚期合峪花崗巖及其角礫巖與礦區內金礦成礦直接相關。

燕山晚期合峪巖體在區內產出規模較大，產出形式主要為巖基，在礦區內出露約3 km2，位于礦區西南角。該巖體呈巖舌狀產出，是一個先后三次疊加侵入的復式巖體，巖性為斑狀黑云母二長花崗巖，呈灰白色—肉紅色，斑狀結構，塊狀構造。

隱爆角礫巖(B)平面上呈橢圓形，長軸北西向，最大長度700 m；短軸NE向，最大寬度360 m，面積0.16 km2。該角礫巖體在立體空間上呈向南傾斜的漏斗狀。角礫巖體南西側接觸面及北東側接觸面大部分南傾，傾角50°～80°，南西側深部鉆孔揭示巖體傾角近直立；西北端向東傾，東南部被覆蓋。角礫成分比較復雜，有安山巖、粉砂質泥巖、石英巖、流紋巖等。主要角礫粒徑在1～5 mm之間，呈次棱角狀至滾圓狀。角礫巖體與圍巖的接觸關系，大部分地段呈漸變過渡關系，局部地段呈侵入接觸關系。

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爆破角礫巖(Br)東西長650 m，南北寬400 m，出露面積0.23 km2，平面上呈西窄東寬的梨形，空間上呈向SEE方向傾斜的漏斗狀。爆破角礫巖體與圍巖呈侵入接觸關系，界線較為清晰。爆破角礫巖一般呈灰色或灰綠色，角礫狀結構，塊狀構造。角礫成分主要有流紋巖、英安巖，次為安山巖、大理巖。膠結物以巖屑、晶屑為主，其次為方解石、絹云母、褐鐵礦、高嶺土等。角礫含量變化較大，一般20%～60%。角礫粒徑一般1～25 cm，局部可達2 m。角礫形態不規則。蝕變作用主要有硅化、碳酸鹽化、綠泥石化、絹云母化等[20]。

3 礦床地質特征

3.1 金礦體特征

礦區已發現含礦構造蝕變破帶20多條，其中有探礦工程控制的礦脈15條。K1、K2、K11、K9、K3、K12 礦脈分布于店房西北約350 m處，多數沿隱爆角礫巖呈環帶狀分布；K8分布于燒瓦窯南約100 m處，K10分布于和尚庵北約100 m處，并沿斷裂構造呈帶狀分布；K13、K20分布于銀鹿坪南約300 m處。

根據勘查情況，礦脈分東西兩區，受明顯不同構造系統控制。東區礦脈明顯受燒瓦窯斷裂的次級構造控制，結合區域礦產分布特點，可以明確燒瓦窯斷裂(南傾，傾角70°～80°)為導礦構造，次級斷裂(北傾，傾角80°～90°)為儲礦構造(圖3)。西區礦脈受產于燒瓦窯斷裂中的店房隱爆角礫巖體所產生的一系列環狀、放射狀構造控制，隱爆角礫巖巖體中心位于店房金礦，下蒿坪礦區位于隱爆巖體邊部。

圖3 礦區1307號勘探線剖面圖

東西兩區的礦化情況也具有不同特點。東區K21-1為石英脈型鉛銀礦、K5為構造蝕變巖型金礦，其余礦脈為構造蝕變巖型鉛鋅銀礦，總體傾向328°～350°(個別反傾，傾向145°～175°，如K18、K13-2礦脈)，傾角72°～90°。西區以金礦為主，由地表向深部具有金品位從高到低、鉛鋅銀品位從低到高的特點。

下蒿坪礦區礦脈(礦化體)出露長度50～1000 m，控制斜深大于200 m。礦體呈脈狀、豆夾狀、透鏡狀等，具有分支復合、膨大收縮等特點。礦體連續性較差，品位變化較大。圍巖蝕變以硅化、褐鐵礦化為主。主要礦體基本情況見表1。

表1 下蒿坪礦區主要礦體特征

3.2 礦石及礦物特征

4 礦床成因探討

龐緒成等[10]對下蒿坪礦床內的4件黃鐵礦樣品進行了Rb-Sr同位素測年，獲得的等時線年齡值為(129.2±45) Ma。這一年齡與周珂等[18]在礦區外圍測得的Re-Os等時線年齡(131.2±1.4)Ma相近，說明下蒿坪礦床的成礦時代為晚中生代。毛景文等[17]對華北克拉通南緣中生代花崗巖開展了較多的SHRIMP鋯石U-Pb定年，結果為(158±3) Ma～(108±2) Ma，代表晚中生代華北克拉通南緣發生了巨量巖漿活動。下蒿坪金礦成礦年齡與礦區南部的合峪復式巖體侵位時間148.2～127.2 Ma[15-17]相吻合，依據礦體產出與角礫巖體密切相關的地質現象，認為下蒿坪礦床是受晚中生代巖漿活動所控制的熱液礦床。通過區域成礦地質背景分析和礦床地質特征的總結研究，提出了該礦床的成礦模式(圖4)，并將下蒿坪金礦的成礦過程歸納如下：

圖4 下蒿坪礦床成礦模式示意圖

晚中生代華北克拉通南緣爆發了大規模的巖漿活動，位于外方山南部地區的合峪復式巖體，經歷了近20 Ma的長期侵位。合峪巖體侵位末期，在其周邊外圍形成了一系列的淺成—超淺成小侵入體，礦區內的爆破(隱爆)角礫巖和中酸性巖脈就在這個時期形成。巖漿活動后期形成的富含各種揮發份和礦物質的熱液，在合適的環境和位置逐漸沉淀富集而形成礦床。高溫含礦元素首先在巖體內部及周邊的某些部位富集，在礦區周邊及區域上形成眾多的含鉬小斑巖體及鉬礦床。沿燒瓦窯斷裂上侵的超淺成巖漿熱液，在近地表由于遇到了較大的開放空間，溫壓條件急劇變化，發生強烈爆炸形成爆破(隱爆)角礫巖及金礦床，如在下蒿坪及附近店房形成了爆破角礫巖型金礦床；另一部分含礦熱液，繼續向低壓區流動，由于溫、壓等物理化學條件的變化，成礦物質沉淀形成脈狀及構造蝕變巖型金銀鉛鋅礦床。

5 結論

本文總結了豫西嵩縣下蒿坪金礦的地質特征，并分析了礦床成因，獲得主要認識如下：

1)下蒿坪金礦床賦存在中元古界熊耳群雞蛋坪組中酸性噴出巖中，礦床形成時間與礦區南部的合峪巖體侵位時間相吻合，成礦作用與華北地塊南緣晚中生代巨量巖漿活動密切相關。

2)礦區斷裂構造發育，NWW向斷裂及角礫巖體周圍的環狀放射狀斷裂是主要的金礦控礦因素，金礦化與隱爆角礫巖和爆破角礫巖密切相關，燒瓦窯斷裂的NEE向次級構造控制石英脈型鉛銀礦、構造蝕變巖型金礦、鉛鋅銀礦的產出。

3)礦區西北部角礫巖體周圍環狀構造及放射狀構造是進一步尋找金礦的區域，遠離角礫巖體的NEE向次級斷裂是進一步尋找銀鉛鋅礦床的主要方向。