河南省西峡县南沟矿区锑（金）矿床成因及成矿规律研究

刘莎莎郭振林李志重申鹏良(华北地质勘查局综合普查大队　燕郊065201河北省地矿局探矿技术研究院　燕郊065201)



河南省西峡县南沟矿区锑（金）矿床成因及成矿规律研究

刘莎莎②郭振林①李志重①申鹏良①
(①华北地质勘查局综合普查大队燕郊065201②河北省地矿局探矿技术研究院燕郊065201)

摘要该区位于秦岭造山带北秦岭构造带内，长期遭受构造运动的影响，地层发生变质作用，构造发育，岩浆活动频繁，矿点分布普遍。秦岭造山带呈东西向横贯中国大陆中部，是华北板块与扬子板块俯冲碰撞而成的复合型大型造山带。造山带北以鲁山断裂为界向北逆冲推覆于华北陆块之上，南以勉略-巴山-襄广断裂带为界，向南逆冲于南侧的扬子陆块之上，剖面上总体呈现为沿南北边界向外逆冲的扇形特征。

关键词地质特征成矿规律地球化学锑金矿

本区矿床成因为与岩浆有关的中低温热液矿床。矿床的形成与加里东期岩体有密切相关。已发现的矿体均位于北西向构造蚀变带中，体现了断裂构造对成矿的控制。

1　区域地质背景

本区以变质地层为主，中新生界地层仅零星分布于朱夏断裂以南及西北部。自老至新为古元古界秦岭岩群，中-新元古界峡河岩群、宽坪岩群，下古生界二郎坪群，上古生界及中生界地层。

区域处于扬子板块与华北板块长期活动地带，长期地处在古生代和新生代南北挤压之中，形成以北西向延伸的断裂，褶皱不发育。

通过区域的有瓦穴子-乔端、朱-夏以及与之近平行的一系列断裂。

本区属五里川-寺庄信阳构造，该带位于河南西卢氏宫坡-瓦穴子-鸭河口-信阳明港一带，走向NWW，延绵近千公里。长期以来瓦穴子-乔端断裂带一直被认为是宽坪群和二郎坪群的地质界线。该带位于北秦岭中部，其走向与北部的洛南-栾川断裂带及南部的商丹缝合带近于平行。瓦穴子-乔端断裂带南侧的二郎坪群蛇绿岩具有弧后小洋盆的特点，是早古生代末古商丹洋洋壳向华北板块之下俯冲消减过程中发育于活动大陆边缘北侧弧后小洋盆中的岩石。而北侧的宽坪群则为被动陆缘的裂谷洋盆，是华北陆块南缘大陆裂解作用的产物。瓦穴子-乔端断裂带位于二郎坪群与宽坪群之间，由数条互相平行的规模不等，产状一致的韧性、脆韧性剪切带组成。各断层产状基本一致：走向NW，倾向NE，倾角多变，一般为20°~80°。断裂带西可延至陕西商州，向东延伸到南召县东部没入南阳盆地。断裂带西段商州以北的宽坪群内部，发育有北秦岭宽坪变质地体的韧性剪切体系。断裂带东段表现为大型基性糜棱岩和基性超糜棱岩带，宽度超过两百米，剪切带倾向北，倾角近直立。

朱阳关-夏馆断裂带位于秦岭造山带的中部，是早古生代二郎坪弧后盆地南缘的边界断裂，一直被认为是二郎坪弧后盆地与秦岭古岛弧的分界线，至今仍保存大量二者汇聚时期的构造变形和结晶岩石。该断裂带西起朱阳关、五里川，往东消失在南阳盆地，走向为NW-SE，倾向SSW-SW，倾角30°~80°。它斜交商丹断裂带和瓦乔断裂带。朱阳关-夏馆断裂带由多条平行或分支复合的断裂组合构成，构造变形带宽达2~3 km，属多期活动，由韧性、韧-脆性、脆性变形组成并伴有走滑性质的巨型构造带。断裂带内主要发育长英质糜棱岩、构造片岩、构造片麻岩和一部分大理岩。断裂带内岩层产状基本倾向S，见倾向拉伸线理、斜向拉伸线理、水平拉伸线理和水平皱纹线理。其运动学性质是近南北向逆冲推覆兼左行平移。其北侧的二郎坪弧后盆地向秦岭群下俯冲，南面秦岭群则相对向二郎坪群上逆冲推覆。

红石岩-梅子沟-水洞岭韧性剪切变质带从该区域穿过，分布在火神庙组和大庙组地层之间，出露宽度约450 m，局部宽度较大，其总体走向与岩层走向大体一致，带中常有不规则石英脉充填，自中心向两侧依次出现碎裂化石英脉、初糜棱岩及糜棱岩带，时有平卧褶曲和无根褶皱小构造现象出现。

造岩浆岩带，岩浆活动频繁，以海西期花岗岩为主体，其次是加里东期，燕山期花岗岩及加里东期基性-超基性-中性岩。

图1　秦岭构造简图

2　矿区地质概况

矿区出露地层为古元古界秦岭群石槽沟组（Pt1s）及第四系。元古界秦岭群石槽沟组为一套以角闪岩相变质为主的中深变质岩系，岩性主要为黑云斜长（钾长）片（麻）岩、（矽线）石榴黑云（二云）斜长（钾长）片麻岩夹斜长角闪岩等。第四系（Q）由浮土、碎石、腐植质及残坡积物等组成。

区内主要的控矿容矿构造，地表有较明显的破碎蚀变带。整个破碎带及两侧附近岩石普遍遭受不同程度的热液蚀变。地层总体走向为南东-北西向，因受区域构造的影响，区内层间断裂、小型紧密褶皱发育，矿化体多与这类构造有关。因靠近朱-夏大断裂，次级断裂发育，断层性质多为压扭性，具韧性剪切特征，常具糜棱岩化、碎裂岩化等。同时，存在有成矿后性质不明断裂，横切地层和前期近东西向断裂。对含矿构造蚀变带有一定的破坏作用。

岩浆岩主要分布在矿区北部，与矿化关系密切，为加里东期花岗岩（γ3），斜长花岗岩及花岗斑岩等，在区内广泛分布，规模大小不一。

3　矿体地质概况

矿体均赋存于构造蚀变破碎带中，围岩为蚀变花岗岩。构造控矿明显，破碎带内岩石蚀变较强，发育有碳酸盐化、硅化等，部分地段可见到矿体旁侧分布有岩脉，且花岗斑岩中亦有一定的矿化。

4　地球化学特征

4.1微量元素

矿区矿体微量元素含量见表1，计算的相关微量元素参数值见表2。

表1　矿区矿体微量元素含量表　10-6

表2　矿区矿体微量元素参数值

从表1可以看出，矿体Nb/Ta比值为6.60~8.75，平均值为7.68，低于地壳的平均值（12.22），Zr/Hf比值为31.15~32.22，平均值为31.69，低于中国东部上地壳平均值（36.72），反映了矿体形成时发生了较明显的Nb/Ta、Zr/Hf分馏。Rb/Sr比值为1.21~2.92，平均值为2.07，明显高于中国东部（0.31）及全球（0.32）上地壳的平均值，Rb/Nb比值为29.00~90.30，平均值为59.65，明显高于中国东部（6.8）上地壳的平均值，显示了矿体具有高成熟度的地壳的特征。

片麻岩微量元素比值蛛网曲线见图2。从图2中可以看出，片麻岩中主要富集Rb、Th、U、K等大离子亲石元素，亏损高场强元素Ba、Nb、Sr、P、Ti。

图2　矿区矿体微量元素原始地幔比值蛛网图

4.2稀土元素

矿区矿体样品的稀土元素含量见表3，稀土元素参数值见表4。

从表3中可以看出，矿区两件矿体样品稀土元素总量ΣREE在272.77×10-6~336.56×10-6之间，轻稀土含量（ΣLREE）在325.40×10-6~261.72×10-6之间，重稀土含量（ΣRREE）在11.16×10-6~11.05×10-6之间，各样品稀土元素总量、轻稀土总量、重稀土总量变化较小。ΣLREE/ΣRREE=29.16~23.69>1，反映了矿体中轻重稀土分馏明显。轻稀土分馏度LaN/SmN=4.96~ 4.79，平均值为4.88，＞1，显示了矿石中轻稀土分馏较好。重稀土分馏度GdN/YbN=8.74~16.97，平均值为12.86，表明重稀土分馏较好。样品中δCe为0.98~ 0.94，微弱负异常。δEu为0.11~0.17，明显的负异常。稀土元素分布模式图3，稀土元素曲线向右倾斜，样品Ce、Eu亏损，说明矿体的形成与重熔花岗岩岩浆热液关系密切。

图3　矿区矿体稀土元素球粒陨石标准化图

5　矿床成因分析及控矿因素分析

矿区锑矿体主要产在花岗岩体中构造裂隙中，呈脉状产出，通过分析认为：

（1）矿区加里东期花岗岩分异较彻底，硫、锶同位素以及稀土元素特征均表明，花岗岩为成矿提供了物质来源，也提供了热源；

（2）本区氢氧同位素组成具有大气降水与深部岩浆流体混合特点,反映了在成矿晚阶段成矿流体来源的复杂性；

表3　矿区矿体稀土元素分析结果　10-6

表4　矿区矿体稀土元素参数

（3）流体包裹体研究认为，矿区成矿温度为中-低温，成矿深度为中深环境，成矿流体兼具岩浆热液与地下热卤水热液特征，体现了混合流体特征；

（4）矿体形态主要呈脉状，赋存在花岗岩体中的构造蚀变裂隙中，为典型的热液充填形成的。矿体围岩出现典型的热液蚀变现象，矿石构造主要有放射状构造、稀疏浸染状构造、条带状构造、块状构造、脉状构造、细脉状构造、蜂窝状构造、角砾状构造等。

综合成矿物质来源、矿体产出形式、流体包裹体特征以及矿石结构构造等特征分析，认为本区矿床成因为与岩浆热液有关、混合地下热卤水的中低温热液型矿床。

尽管本区矿体在空间与地层没有直接的关系，矿体主要围岩为蚀变花岗岩。但是从上文分析可知，地层对成矿的控制作用可以体现在以下两方面：地层、花岗岩、矿体三者具有同源关系，分析认为，本区花岗岩很有可能是地层经花岗岩化经重熔作用形成的，花岗岩对地层具有继承性。而矿体热液与花岗岩期后热液有关，因此，矿体对地层具有一定的继承性，即地层可能间接的提供了物质来源。

另一方面，本区流体来源为岩浆热液与地下热卤水的混合热液，而地下热卤水势必会携带地层中的部分成矿物质，对成矿做出一定的贡献。

断裂构造是本矿形成的最直接，最重要的控矿因素，是矿床定位的最主要因素。

矿区内近南北向断裂是容矿（储矿）构造，直接控制了本矿床矿体的定位。矿山具工业价值的矿体均产于该断裂中。

矿液之所以能在断裂中充填成矿，固然有多方面的原因，但其中一个重要原因是断裂的产生，使之成为低压区，矿液通过不同的通道向低压区聚集。另一个方面，矿液本身又具有一定的能量，它们在构造应力驱使下，具矢量特征，当这种具矢能量的流体沿一定方向运移时，便对运移通道产生压裂作用，使岩石进一步破裂，即“热液致裂”。如果这种具矢能量的流体沿封闭的断裂或裂隙运移，使对断裂或裂隙壁产生压强，使之张裂成具一定空间和一定宽度的裂缝。断裂裂开的宽度与流体对断裂壁产生的压力（垂直脉壁的压力）有关。断裂在各点裂开的宽度由下式表达：

μΔU1/2(1-V)=Δσ1(a22-x22i)2

式中：μ为弹性模量（不同的岩石μ不同）;ΔU1为裂隙张开宽度（矿脉的厚度）;V为泊松比（材料常数）; Δσ1为张应力（垂直脉壁的拉力）;a2为断裂的半长（脉的半长）;x2i为断裂上测量点的位置（< a2）。

由上式可知，当Δσ1一定即张应力相同，断裂裂开的宽度即矿床脉的厚度与断裂（或矿脉）的上各点的位置有关，当x2i=0时，也就是在断裂（或矿脉）的中点，裂开的宽度即脉幅最大。

按上述公式，矿脉在中间一段，脉幅应最宽，往两端逐渐变薄，直至尖灭，这与本矿床矿体的变化是十分吻合的，如Ⅱ号脉，中矿脉厚度大，矿化连续品位富，而两端则逐渐变薄，就单个矿体而言，往往也是中间后，两端薄，并逐渐尖灭。

本区花岗岩与成矿关系密切。空间上，本区矿体大多数产于花岗岩体中，花岗岩体中的构造裂隙最终定位了矿体的赋存部位。

本区与成矿关系密切的为加里东期花岗岩，铷锶定年为462±88 Ma，岩体的岩石化学、地球化学特征均反映了本区花岗岩与我国华南地壳重熔型花岗岩特征相当。从硫、锶同位素特征以及稀土元素特征可知，本矿区矿床的成矿物质主要来源于重熔岩浆。岩浆期后热液携带主要的锑成矿金属元素，充填于岩体早期形成的裂隙内沉淀形成矿体。与此同时，岩浆-热液并为矿质的活化和运移提供了动力。

6　成矿规律及找矿方向

6.1成矿规律

⑴矿区内工业矿体，无一例外的产在近南北向的断裂中。剖面上，由缓变陡处，由陡变缓处往往是富矿体，厚大矿体产出部位。

⑵断裂带内透镜状矿体的中间部位即为富矿体，厚大矿体产出处，两个矿体的首尾重叠处往往是无矿部位。

⑶断裂多次活动，晚期石英脉发育，羽状断裂发育处形成富厚矿体。

⑷矿体厚大部位，品位高的部位，往往是断裂交汇部位或断裂膨大部位。

6.2成矿方向

⑴本区矿脉受断裂构造控制，所以断裂构造可作为间接找矿标志。NWW向韧性剪切带及其两侧发育的与之平行的次级断裂和近NE向断裂构造是宏观性的构造找矿标志；

⑵区内围岩蚀变主要有黄铁矿化、绢云母化、硅化，三者往往紧密共生，构成含矿蚀变构造带。其中碎裂蚀变岩化是围岩蚀变的特殊类型，反映了动力揉搓和热液蚀变双重作用的存在，是重要的找矿标志之一；

⑶褐铁矿化是本区另一重要的找矿标志。经褐铁矿化后岩石呈红褐色，由于铁质是矿液良好的捕载体，因而本矿区南矿（化）带此标志十分明显；

⑷老硐及民采是本区重要的直接找矿标志；

⑸物、化探异常为区内重要的间接找矿标志。

参考文献

[1]张国林,姚金炎,谷湘平.中国主要类型锑矿床矿物包裹体地质地球化学[J].地质与勘探,1999,35(6):4-8.

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[3]胡祥昭，郭旻，侯冠华.河南省西峡县南沟矿区锑（金）矿床成因及成矿规律研究报告[R]中南大学地球科学与信息物理学院.2010.

收稿：2015-01-19

DOI:10.16206/j.cnki.65-1136/tg.2015.02.018