河南栾川县白土铅矿床地质特征及成因

王小涛，梁新辉，常嘉毅，陈战浩，刘燕青，毛 宁，肖贺忠

(1.河南省地质矿产勘查开发局第一地质矿产调查院，河南 洛阳 471023；2. 河南省金银多金属成矿系列与深部预测重点实验室，河南 洛阳 471023；3. 洛阳坤宇矿业有限公司，河南 洛阳 471023)

1 区域地质背景

栾川县白土铅矿床位于河南省栾川县白土镇、熊耳山南麓，北侧为华熊台隆熊耳山隆断区[1]，南侧为秦岭褶皱带(图1)。区内地层总体上呈东西向展布，出露地层简单而岩类组合复杂。太华群构成结晶基底，为一套达角闪岩相的中深变质岩系，主要岩性为角闪斜长片麻岩、黑云斜长片麻岩和斜长角闪岩。熊耳群不整合于太华群结晶基底之上，时代属中元古代早期，岩性主要为安山岩、安山玄武岩、流纹岩、英安斑岩并夹有火山碎屑岩类[2]，中元古代晚期沉积了官道口群浅海相含燧石条带、条纹、团块碳酸盐岩建造，岩性以条带状白云岩为主[3]。区域岩浆活动发育，出露燕山期的花山、五丈山、合峪等重熔型花岗岩体，另外还有一些小型斑岩体及爆破角砾岩体[4]。强烈的岩浆活动，特别是燕山期中酸性岩浆的侵入，对区域成矿起到了至关重要的作用。

图1 熊耳山区域地质矿产简图(据参考文献[1]修编)Fig.1 Schematic diagram of the geological minerals in the Xiong'er Mountain area (according to reference [1])1—古近系+新近系；2—中元古界官道口群白云岩夹石英砂岩；3—中元古界熊耳群安山岩类；4—太古界太华群片麻岩；5—花岗岩；6—县城；7—断层；8—地质界线；9—不整合面；10—金矿床(点)；11—铅锌银矿；12—钼矿

区内断裂构造发育，最显著的是NWW向的马超营大断裂，东起潭头盆地东侧合峪花岗岩体附近，可能与伏牛山北缘断裂带相接，向西经马超营与卢潘河—卢氏断裂带相连，长50 km，走向270°～300°，倾向北，倾角50°～80°，其下切深度远大于10 km[5-6]。马超营断裂带在区域上形成时间早，演化历史长，控制着熊耳山地区地壳的发育、地层展布及矿床的分布，特别是在中生代该断裂演化为陆内挤压俯冲带，陆内挤压俯冲所引起的成岩成矿作用更为明显[6-8]。马超营断裂北侧发育着次一级上宫断裂、焦园断裂等北东向次级断裂，均呈现出多期次活动的特点，断裂性质呈张性、压性、压扭性，同样是该区重要的导矿、储矿构造。

区内主要的矿床类型包含构造蚀变带型(陡倾断裂带型：如上宫金矿、康山金矿、白土铅矿、铁炉坪银矿。缓倾层间拆离破碎带型：如青岗坪金矿)、隐爆角砾岩型(店房金矿)、斑岩型(雷门沟钼矿)[9-10]。各主要矿床的位置见图1。马超营断裂从东合峪岩体向西依次分布店房隐爆角砾岩型金矿、前河及红庄构造蚀变带型金矿，含矿围岩均为熊耳群火山岩，西段矿种则是以铅矿为主，围岩为碳酸盐岩的白土铅矿，因此研究白土铅矿床地质特征及其成因具有重要的意义。

2 矿区地质

2.1 地层

矿区内出露地层主要有中元古界熊耳群、官道口群(图2)。

1)中元古界熊耳群(Pt2xn)：出露地层主要有鸡蛋坪组(Pt2j)、马家河组(Pt2m)，大体上自北而南，由老至新依次分布。鸡蛋坪组分布在马超营断裂带北侧，为一套以中基性、中酸性及火山碎屑岩的岩石组合，岩性以紫红色流纹岩为主，次为灰黑色流纹岩、英安岩、石英斑岩等，另夹少量火山碎屑岩；马家河组分布于马超营断裂带南侧，主要为灰绿色、灰紫色安山岩、安山玢岩、杏仁状安山玢岩、杏仁状辉石安山玢岩等，夹少量流纹岩、英安斑岩、安山玄武玢岩等，下部常见以安山质和流纹质为主的火山碎屑岩夹凝灰质砂岩、含砂质泥板岩及偶见的薄层灰岩。

2)中元古界官道口群(Pt2gn)：区内仅出露龙家园组，沿马超营断裂带近东西向展布，为一套含叠层石镁质碳酸盐岩沉积建造，主要为隐晶质细—微粒结晶白云岩，发育硅质条纹和条带及硅质团块，厚度变化较大，50～200 m不等。按岩性特征不同可分为白云岩、硅质条带白云岩、含石英结核白云岩、硅化白云岩、热液重结晶白云岩等。

图2 栾川县白土铅矿区地质简图Fig.2 Geological map of Baitu lead mine area in Luanchuan County1—中元古界官道口群白云岩；2—中元古界熊耳群鸡蛋坪组流纹岩、英安岩；3—中元古界熊耳群马家河组安山岩；4—正长岩脉；5—辉长辉绿岩；6—断层倾向、倾角；7—铅矿脉位置；8—断层运动方向

2.2 构造

区内断裂构造发育，主要是近东西向的马超营大断裂带及带内近平行的一系列次级断裂(图2)。马超营断裂带呈近东西向横贯矿区，分为北、南两个分支断裂带，总体走向为260°～300°，呈舒缓波状延伸，断裂面北倾，倾角58°～78°。断裂带多期活动明显，表现为压—张—压扭性变化，构造破碎带和片理化带宽达数十米至数百米，破碎带中蚀变强烈，普遍发育方铅矿化、闪锌矿化、黄铁矿化、褐铁矿化、软锰矿化、硅化、碳酸盐化等。断面阶步、羽裂、小揉皱轴向及构造透镜体长轴与主断面锐夹角反映出构造经历了压—压扭—张—压扭的应力转变过程。

2.3 岩浆岩

区内岩浆岩出露较少，除大面积出露中元古代熊耳群喷发岩外，仅见有少量辉长、辉绿岩、正长岩等脉岩，规模一般较小。

辉长、辉绿岩呈不规则脉状穿插于安山岩和白云岩中，出露较少，多为钻孔揭露，根据区调资料，该区辉长、辉绿岩属华力西期。其走向近东西，个别呈北西向、北北东向、北东向。规模大小不等，常有分支现象。

正长岩脉呈脉状产于白云岩和流纹岩接合处，或穿插于流纹岩中，多为钻孔揭露，根据区调资料，该区正长岩属印支期。其走向近东西，一般脉宽1～2 m。岩石颜色为肉红色，微细粒结构，矿物成分主要为钾长石，次为后期热液形成的碳酸盐和石英，副矿物有磷灰石和钛铁矿。

3 矿体特征

区内矿体形态多为脉状、薄脉状、透镜状、豆荚状，局部地段为平行复脉状产出，具膨大狭缩、分支复合、尖灭再现等特征。矿体一般聚集在白云岩内的次级断裂中，产状与次级断裂产状一致。从地表矿化揭露情况来看，铅矿体在断裂带内分布较均匀，从顶板至底板均有矿体分布(图2)；但是从钻孔揭露情况来看，仅靠近顶板的Pb1铅矿体向深部有较稳定的延伸，而靠近底板附近极少见矿体分布。另外在铅矿体附近有异体共生的金矿体、银矿体分布，多为单工程控制的透镜状矿体。

Pb1铅矿体是矿区走向倾向延伸最长、规模最大的矿体，分布于断裂带顶板、白云岩同流纹岩的接触部位附近，矿体形态呈脉状、似层状，局部有厚大的透镜体。矿体走向长度850 m，倾斜延伸最大660 m。矿体平均倾向347°，平均倾角65°。矿体厚0.41～7.32 m，平均2.08 m，厚度变化系数92.3%，属较稳定型，工程样线铅品位(0.31～5.00)×10-2，平均1.86×10-2，品位变化系数88.5%，属较均匀型。据物相分析结果，矿体浅部以氧化矿为主，氧化深度120～312 m，深部以原生硫化矿为主。

图3 矿体剖面特征示意图Fig.3 Schematic diagram of the ore body profile1—白云岩；2—流纹岩；3—安山岩；4—断层位置；5—铅矿体；6—金矿体；7—银矿体；8—采空区位置；9—钻孔；10—矿体编号

4 矿石质量

4.1 矿石结构及构造

矿石结构主要为半自形—它形晶粒状结构、交代结构，其次为碎裂结构、胶状结构。

1)半自形—它形晶粒状结构：表现为方铅矿、黄铁矿及少量的闪锌矿、黄铜矿呈半自形—它形晶粒状分布于岩石裂隙中或构造角砾中。

论文作者总结说，似乎某些精神疾病“重新编程”了突触体。事实上，更强烈或新的突触体图可能是精神分裂症患者产生错觉和幻觉的原因。

2)交代结构：较早形成的闪锌矿被晚形成黄铁矿、黄铜矿、方铅矿等交代溶蚀而形成港湾骸晶。

3)碎裂结构：矿石中的黄铁矿等金属矿物及方解石、石英等脉石矿物受应力作用发生碎裂，后期重新被方铅矿、黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、褐铁矿、镜铁矿等金属矿物充填，或者被石英细脉、铁白云石沿裂隙充填。

4)胶状结构：褐铁矿呈胶状、脉状或团块状聚集，不均匀分布，无定形。

矿石构造以角砾状构造、网脉状构造、条带状构造为主，其次有浸染状构造、蜂窝状构造等。

1)角砾状构造：早期金属矿物或脉石矿物因受构造作用而破碎形成角砾，其裂隙又被后期矿物充填或交代的构造，分为角砾状构造和泥砾状构造两种表现形式。

2)网脉状构造：金属矿物沿早期构造活动产生的无规则无定向分布的裂隙充填形成网脉状构造，此构造在本区矿石中较为普遍。

3)条带状构造：金属矿物呈条带状，与脉石矿物近平行相间排列。

4)浸染状构造：方铅矿、黄铁矿等硫化矿物等呈不均匀浸染状及零星浸染状分布。

5)蜂窝状构造：主要见于近地表的氧化矿石，表生条件下，原生硫化物被溶解，石英等脉石矿物形成骨架，残余的褐铁矿等氧化物附着于骨架上，形成该构造。

4.2 矿石物质成分

1)矿石矿物成分

金属矿物以金属硫化物为主，含量3%～28%。以黄铁矿、方铅矿、褐铁矿(氧化矿)为主，次为闪锌矿、黄铜矿等，含极少量自然金、银金矿、磁铁矿、铜蓝、辉铜矿、镜铁矿等。脉石矿物以铁白云石、石英、方解石为主，次为绿泥石、绢云母、高岭石、重晶石、绿帘石等。副矿物有金红石、锆石、磷灰石、榍石等(表1)。

根据野外观察、矿物集合体的相互穿插关系、矿物的共生组合、结构、构造、生成顺序等特征，本区铅矿床矿化期次可分为热液期和表生期。由于构造作用或含矿流体的多次脉动形成不同矿化阶段，热液期主要划分为三个矿化阶段，局部石英—多金属硫化物阶段表现较弱。热液期包括以下三个矿化阶段：

(1)石英—黄铁矿阶段(Ⅰ)

早期为含矿流体沿构造带贯穿形成石英脉或脉石英团块，形成少量方铅矿化和星点状黄铁矿化及磁黄铁矿化，方铅矿、黄铁矿自形晶程度较高，颗粒较大，早期石英脉多呈透镜状，围岩中伴有早期硅化、钾长石化、绢云母化、铁白云石化等蚀变，但方铅矿化不发育。

表1 矿石矿物成分一览表

(2)石英—多金属硫化物阶段(Ⅱ)

此阶段为主要矿化阶段，矿区仅局部表现较弱。矿物组合为石英、黄铁矿、磁黄铁矿、闪锌矿、黄铜矿、方铅矿、自然银、银金矿等，以黄铁矿、方铅矿为主，组成细脉状—网脉状石英脉或呈不规则硅化脉状分布，形成浸染状、条带状的铅锌矿化，同时伴生银或银金矿，同时热液交代围岩石时，产生强烈硅化、铁白云石化、绢云母化。

(3)石英—铁锰碳酸盐阶段(Ⅲ)

该阶段形成的石英—铁白云石、方解石矿物多以细脉、网脉或不规则团块充填于上述两个阶段的构造裂隙中，生成结晶粗大的白云石，伴有锰矿化，分布不普遍，经硅化对它进行交代，形成石英—铁锰碳酸盐蚀变岩，与铅、银的成矿关系极弱。

2)矿石化学成分

根据矿石化学全分析及矿石组合分析可知，构成矿石的硅酸盐成分主要为SiO2、A12O3、FeO、Fe2O3、TiO2、CaO、MgO、MnO、K2O、Na2O、P2O5等，占矿石化学成分总量的83%～98%。铅矿石成矿元素以铅为主，伴生元素以金(0.09×10-6～0.72×10-6)、银(1.95×10-6～112.12×10-6)、铜(0.008%～1.36%)为主。金矿石成矿元素以金为主，伴生元素以银(2.29×10-6～155.78×10-6)为主；其次为硫(0.16%～5.55%)、锌(0.014%～0.056%)、钛(0.02%～1.54%)。有害元素主要为镉(0.009%～0.018%)，含量均甚微。

5 矿床成因探讨

白土铅矿床位于马超营大断裂西段，区域上属于古裂谷环境，具有复杂的构造演化史：嵩阳变形旋回形成了区域上的结晶基底；熊耳—栾川变形旋回裂谷形成和发展，地壳上隆破裂形成该区熊耳群双峰式偏碱性火山岩系，裂陷扩张使两裂陷之间的叠接地域一直处于沉降阶段，形成近东西向狭长的浅海相碳酸盐岩；加里东变形旋回挤压收缩褶皱造山；海西—印支变形旋回形成滑脱拆离断层；燕山变形旋回自北向南的逆冲推覆构造，后期东西向断层的逆冲剪切活动，高角度逆断层在某种程度上使马超营大断裂近地表角度变陡[11]。

矿床分布于马超营断裂带内，顶底板围岩为龙家园组白云岩。龙家园组为一层含藻类碳酸盐岩，由于生物作用，使该组白云岩铅锌银元素丰度值都较高[12]，根据化探数据分析，区内白云岩中铅的平均含量高出克拉克值3倍以上，一定意义上是该区铅矿的矿源层。但根据工程揭露，未见同白云岩地层产状近似的矿体，因此认为区内白云岩本身并不成矿，而是由于后期马超营断裂带的活动，形成了白云岩内不规则的次级断裂，燕山期区域挤压环境下，热液沿基底断裂及裂隙通道上侵，白云岩中的铅活化、迁移形成含矿热液，在有利位置富集成矿。在铅矿体附近赋存大量异体共生金、银矿体，铅矿伴生金、银而金、银矿不含铅，说明该区至少经历两期的热液成矿活动，一期形成铅矿，另一期形成金、银矿。

矿床控矿要素一个是龙家园组白云岩地层，另一个是马超营断裂及其次一级断裂，而且龙家园组白云岩地层是该区主导性的控矿要素。大量的钻孔验证，在熊耳群火山岩中也发育着一系列马超营断裂的次级断裂、裂隙、片理化带，部分断裂也显示热液蚀变的特征，但未在其中见到矿体或矿化体。而对于马超营断裂这一控矿要素，需要注意的是其顶板附近、白云岩同流纹岩的接触部位，形成一组张性角砾岩带，是含矿热液富集成矿的有利部位，在此部位也形成了矿区规模最大的Pb1矿体。

6 结论

白土铅矿床产于龙家园组白云岩内的断裂、裂隙中，古裂谷环境经复杂的构造演化形成马超营断裂带及该区近东西向的浅海相白云岩，燕山期区域挤压环境下，热液沿基底断裂及裂隙通道上侵，白云岩中的铅活化、迁移形成含矿热液，在有利位置富集成矿，总体上属于受碳酸盐岩制约的陆相火山岩型铅矿床。