爆破角砾岩型矿化在豫西老里湾银铅锌矿区的发现及其找矿意义

丁培超，沈瑞峰，王振强，高凯，刘燕青，胡亚净

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

0 引言

老里湾银铅锌矿床位于华北克拉通南缘小秦岭—崤山—熊耳山地区[1]，该区域为中国重要的金钼银铅锌矿产集中区，以往地质调查工作主要集中在小秦岭及熊耳山一带，发现了为数众多的金及多金属矿床[2]，崤山地区除临近小秦岭发现有申家窑金矿等零星分布的矿床、矿点外，找矿成果较少。2010年以来，随着地勘基金及社会勘查资金的投入，在崤山地区东部浅覆盖区相继发现了老里湾银铅锌矿床与中河银铅锌矿床2处大型矿床，实现了崤山地区的重大找矿突破。由于矿床发现时间较晚，对其仅开展了少量的矿床地质特征、岩体成岩时代及流体包裹体等方面的研究[1-5]。2017年，笔者通过地质调查及物化探异常查证，在老里湾矿区发现了一种新的矿化类型—爆破角砾岩型。在对爆破角砾岩体的类型、分布、宏观特征、矿物成分及含矿性等调查的基础上，笔者对其成因进行探讨，认为该矿化类型的发现对后续矿区生产勘探及崤山地区区域找矿预测具有重要参考意义。

1 区域地质背景

老里湾银铅锌矿床位于崤山断隆内，北以三门峡—鲁山断裂与华北克拉通相邻，南以洛宁—卢氏断陷盆地与熊耳山断隆相隔(图1)。区域上大地构造演化总体经历了结晶基底形成(Ar3-Pt1)、板块运动(Pt3-S2)及陆内造山(Mz-Cz)3个演化阶段，形成了复杂的地层、断裂构造、岩浆活动及矿产。

区域地层具典型的“基底+盖层”二元结构，基底主要由新太古界太华岩群组成，主体岩性为中深变质的片麻岩及TTG岩系，呈穹隆状分布；盖层主要由中元古界熊耳群火山岩及中新元古界官道口群、栾川群海相碎屑岩-碳酸盐岩组成，分布在穹隆的外围[6]。区域构造总体呈近EW向及NE向，其中近EW向构造为区域的骨架构造，控制着地层的走向、岩浆岩带的分布及山脉的延展方向；NE向构造次之，控制着断陷盆地边界的轴向，并与部分金、银铅锌矿床的分布密切相关。区域侵入岩活动强烈，在崤山断隆内主体可分为新太古代及白垩纪2个活动期[7]：新太古代侵入岩以花岗岩为主体，多经中深变质作用而形成结晶基底中的片麻岩；白垩纪侵入岩多表现为花岗质小岩体，包括龙卧沟岩体、白石崖岩体、老里湾岩体、中河岩体和赵家古洞岩体等。崤山地区矿产以金矿和银铅锌矿为主，金矿主要有申家窑金矿、半宽金矿，银铅锌矿主要包括老里湾银铅锌矿、中河银铅锌矿和小妹河银矿，成矿年龄集中于135～128 Ma[2-3,5-6,8-11]，矿床类型以中低温热液型为主[12-13]。

2 矿区地质特征

老里湾银铅锌矿床位于豫西洛宁县东宋镇境内，矿区面积2.12 km2。矿床地处崤山东部浅覆盖区，矿区大面积为第四系覆盖，基岩仅在切割较深的沟谷或陡坡断续出露。地层主要为中元古界熊耳群许山组安山岩类，受区域隆起影响，地层呈单斜构造，走向NE，倾向SE，倾角约28°(图2)。

1.第四系；2.安山岩；3.杏仁状安山岩；4.斑状安山岩；5.灰白色斑状二长花岗岩；6.肉红色花岗斑岩；7.爆破角砾岩体位置及编号；8.构造带；9.断层编号及产状；10.地质界线；11.岩性界线；12.勘探线位置及编号。图2 老里湾银铅锌矿区地质图Fig.2 Geological map of Laoliwan Ag--Pb--Zn mining area

矿区断裂构造发育，以NW向为主，矿区主构造F1贯穿全区，并切穿老里湾岩体，向两端延出矿区，区内控制延长1.2 km，构造带宽10～150 m，呈北西窄南东宽的喇叭状，总体产状(40°～60°)/(50°～70°)，倾角表现出上缓下陡特征，构造带内主要充填碎裂岩和角砾岩，成分基本与围岩一致，带内可见挤压片理和挤压透镜体[14]。其他构造主要为分布在岩体南侧的F2～F6等，受覆盖影响控制延长100 m±，宽2～10 m，断裂走向呈放射状由西向东依次由49°渐变至344°，断裂北端延伸方向交汇至岩体，推断该组构造为岩体上侵而形成的次级构造。

矿区侵入岩为老里湾岩体，为矿区的成矿地质体[15]，地表出露面积约0.5 km2，据岩性特征可分为北部的灰白色斑状二长花岗岩及南部的肉红色花岗斑岩，两者无明显的界限，空间上灰白色二长花岗岩下伏于肉红色花岗斑岩，推断花岗斑岩侵入期相对较早。另在矿区发现7处爆破角砾岩体，多呈椭圆状产出，在空间上总体围绕岩体分布。

矿区已圈出银铅锌矿体20个，分布于老里湾岩体内部及其外围的断裂构造中，以隐伏矿体为主，受NW向构造控制(图3)。主矿体赋存于岩体内，占矿区矿石总量的88%以上，形态呈囊状、似层状和透镜状，矿体中金属矿物呈浸染状、网脉状和细脉状分布，呈现出斑岩型矿化特征；岩体外围构造带中矿体均呈脉状，产状总体与主构造一致，倾角自南西向北东有变缓趋势，矿体中金属矿物呈细脉状分布，具热液脉状矿化特征(1)河南孚光投资有限公司.河南省洛宁县老里湾银矿勘探报告[R]. 郑州：河南孚光投资有限公司， 2015.。

1.第四系；2.花岗岩；3.碎裂花岗岩；4.安山岩；5.钻孔位置及编号；6.银矿体；7.银铅锌矿体。图3 老里湾矿床第11勘探线剖面图Fig.3 Geological section of No.11 exploration line in Laoliwan deposit

矿区内矿化蚀变现象明显，岩体基本具全岩蚀变特征，主要蚀变类型包括绢云母化、硅化、高岭土化、绿泥石化和碳酸盐化等；赋矿地段金属矿物发育，主要包括自然银、硫铜银矿、辉银矿、方铅矿、闪锌矿、黄铁矿、黄铜矿、赤铁矿和褐铁矿等。

3 爆破角砾岩的分布及特征

3.1 爆破角砾岩的类型及分布

关于爆破角砾岩的分类，目前认识尚未统一。甄世民等[16]根据地质作用，将与火山喷发地质作用有关的爆破角砾岩细分为火山爆破角砾岩与次火山热液爆破角砾岩，将与岩浆侵入地质作用有关的爆破角砾岩细分为岩浆隐爆角砾岩与岩浆热液爆破角砾岩；叶天竺等[17]根据胶结物成分的差异，将爆破角砾岩细分为熔浆胶结爆破角砾岩、岩粉胶结爆破角砾岩与热液胶结爆破角砾岩。

矿区已圈出7个爆破角砾岩体(表1)，分布在老里湾岩体西部、南部的安山岩地层中及岩体的东部边缘。按照甄世民等[16]的地质作用划分方案共包括岩浆隐爆角砾岩与岩浆热液爆破角砾岩2种类型；按照叶天竺等[17]的胶结物成分划分方案共包括熔浆胶结爆破角砾岩、岩粉胶结爆破角砾岩与热液胶结爆破角砾岩3种类型。爆破角砾岩体形态多呈椭圆状，地表上呈环状分布在岩体内及其外围350 m范围内，且与岩体外围的断裂构造相伴生，长轴与断裂构造一致或以断裂为限。

3.2 爆破角砾岩体的宏观特征

矿区内爆破角砾岩体形态多呈椭圆状，规模大小不等，地表控制长轴12～75 m，其中①号、⑤号爆破角砾岩体赋存金银铅锌矿化。角砾岩体类型及成分差异较大(表1)，总体由不同比例的角砾和基质组成。角砾大小悬殊，粒径0.5～35 mm不等，含量约45%以上，形态呈棱角状-圆状，成分主要为安山岩角砾和花岗岩角砾。基质主体为花岗质，成分与岩体基本一致，矿化地段可见明显的热液基质，呈网脉状围绕角砾分布，基质中方铅矿和闪锌矿金属矿物明显。

表1 老里湾矿区爆破角砾岩体成分特征

岩粉指岩粉胶结爆破角砾岩[17]。

爆破角砾岩体主要宏观特征：

(1)角砾岩体的分布呈现出受花岗岩体和断裂构造控制的特征，角砾岩体产出位置多伴生有小规模的花岗岩体，或被岩体外围的断裂构造所围限。

(2)角砾岩体与围岩安山岩之间的接触界限清晰(图4)，可明辨角砾岩体的分布范围。围岩一般不发生矿化蚀变，仅在先期形成的构造裂隙中可见微弱细脉状矿化。先期侵入的半固结花岗岩体受后期爆破角砾岩体上隆影响可呈现弧形塑性变形特征(图5)。

(3)角砾岩体中角砾类型主要为花岗岩角砾和安山岩角砾，随位置不同角砾的成分、大小、形状(图6)以及角砾与基质的含量存在较大的差异(图7)。

(4)角砾岩体中角砾磨圆较为常见，呈现次圆状-圆状(图7)，推测为爆破过程中“蚀变+搅动碰撞”作用的结果，矿化地段角砾受气水热液蚀变影响可见“同心环状”蚀变圈(图8)。

(5)角砾岩中基质的物质成分特征明显，矿化地段围绕角砾的基质多为富含金属硫化物的热液基质，受风化作用影响表面呈黑色(图7-9)，无矿地段基质多为花岗质。

图4 ⑤号爆破角砾岩体与围岩安山岩接触面特征Fig.4 Feature of contact between No.5 explosive breccia and surrounding andesite

图5 花岗斑岩与②号爆破角砾岩体接触面特征Fig.5 Feature of contact between No.2 explosive breccia and granite porphyry

图6 爆破角砾岩中角砾特征Fig.6 Characteristics of breccia in explosive breccia

图7 矿化爆破角砾岩中角砾及基质特征Fig.7 Characteristics of breccia and substrate in mineralized explosive breccia

图8 矿化爆破角砾岩中角砾蚀变特征Fig.8 Alteration characteristics of breccia in mineralized explosive breccia

图9 岩芯断面中矿化爆破角砾岩特征Fig.9 Characteristics of mineralized explosive breccia in core section

3.3 爆破角砾岩型矿体特征

矿区内已圈出2条爆破角砾岩型矿体，分别赋存在①号与⑤号爆破角砾岩体中。矿体的产出严格受爆破角砾岩体分布范围控制，形态随爆破角砾岩体呈筒状、透镜状，矿化强度与含金属矿物的热液基质含量呈正比，矿体与非矿地段之间并未存在明显的界线，多为渐变过渡关系。

Ⅰ号矿体位于⑤号爆破角砾岩体中，爆破角砾岩体地表延长39 m，内部控制矿体长34 m，宽7.2 m，具连续的铅锌矿化，Pb含量集中在1.5%～4%，最高达7.90%，Zn含量集中在0.6%～3.25%，最高达5.76%，Au、Ag局部达边界品位。Ⅱ号矿体位于①号爆破角砾岩体中，爆破角砾岩体地表延长63.2 m，内部控制矿体长24 m，宽4.6 m， 具连续的铅锌矿化， Pb含量集中在0.11%～0.39%，Zn含量集中在0.37%～0.52%，Ag局部达边界品位。

3.4 矿石特征

矿石中金属矿物以菱铁矿、方铅矿和闪锌矿为主，次为黄铁矿、黄铜矿、斑铜矿、铜蓝、蓝辉铜矿和黝铜矿等；脉石矿物主要为石英、白云石及方解石，次为钾长石、钠长石、毒砂及高岭石。

金属矿物中菱铁矿(Sd)含量约85%，具交代溶蚀结构，多见被方铅矿、闪锌矿交代现象(图10a)。方铅矿(Gn)含量约5%，常交代闪锌矿、黄铁矿和菱铁矿，晶粒内常见他形粒状黄铜矿、斑铜矿及黝铜矿(图10c)。闪锌矿(Sp)含量约5%，常与其他金属硫化物共生，被方铅矿交代呈残余结构，内部可见以固溶体形式产出的黄铜矿、斑铜矿和铜蓝等(图10b-d)。黄铁矿(Py)含量约3%，多产在方铅矿或闪锌矿中，被方铅矿或闪锌矿交代(图10b)，产于闪锌矿中的黄铁矿多与毒砂共生。黄铜矿(Ccp)含量约2%，呈他形粒状产于方铅矿及闪锌矿中，或呈固溶体形式产于闪锌矿中(图10b-c)。

爆破角砾岩型矿体中金属矿物总体生成顺序为：菱铁矿→黄铁矿、毒砂→闪锌矿、斑铜矿、铜蓝、黄铜矿、黝铜矿→方铅矿→蓝辉铜矿。

Sd.菱铁矿；Gn.方铅矿；Sp.闪锌矿；Py.黄铁矿；Ccp.黄铜矿；Bn.斑铜矿；Dg.蓝辉铜矿；Td.黝铜矿；Apy.毒砂。图10 铅锌矿化爆破角砾岩光片鉴定特征Fig.10 Feature of Pb--Zn mineralized explosive breccia in polished section

爆破角砾岩型矿体的矿石结构主要为自形-半自形-他形粒状结构、填隙结构、固溶体出溶结构和交代溶蚀结构等；构造类型主要为脉状构造、角砾状构造、碎裂构造、网脉状构造和蜂窝状构造等。

3.5 围岩蚀变

赋矿围岩主要为爆破角砾岩及安山岩，围岩蚀变主体分布在角砾岩及安山岩的构造裂隙中，向外围辐射规模较小。与成矿作用关系密切的围岩蚀变主要有硅化、绢云母化、萤石化、白云石化、褪色化及高岭土化。其中，硅化、高岭土化为重要的蚀变找矿标志。

4 爆破角砾岩体的成因探讨

4.1 爆破角砾岩体的形成时代

老里湾矿区的爆破角砾岩体在空间上分布在老里湾岩体外围及边缘，呈环状与岩体紧密伴生，显示出两者具密切的成生联系。角砾岩体内角砾类型主要为安山岩角砾和花岗岩角砾，成分较为单一，而区域上并未发现其他期次的燕山晚期岩浆活动，表明爆破角砾岩体应紧随老里湾岩体的侵位而形成。野外调查及光片鉴定结果发现，爆破角砾岩体的部分花岗岩角砾中可见稀疏浸染状金属硫化物分布，与矿区主矿体内矿石特征一致，显示出爆破角砾岩的形成应略滞后于矿区主成矿期。

针对老里湾岩体及爆破角砾岩中的花岗岩角砾开展了锆石U-Pb同位素年龄测定，结果显示老里湾岩体成岩年龄为(133.8±1.1)Ma，爆破角砾岩体中花岗岩角砾成岩年龄为(136.4±2.5)Ma，与王哲等测定的老里湾岩体137～133 Ma的年龄值相近[8]，并与华北克拉通南缘大面积分布的花岗质侵入体成岩年龄一致，结合大地构造演化认为老里湾岩体为早白垩世岩石圈减薄环境下构造-岩浆-流体活动的产物[7,18-19]。

4.2 爆破角砾岩体的成因

早白垩世区域构造应力由挤压环境向伸展环境转变，导致岩石圈拆沉及软流圈物质上涌，深部含矿物质沿深切构造快速上侵至近地表。由于岩浆的上隆作用，在岩体顶部及外围形成规律性放射状裂隙[20]。上侵的岩浆由于减压、降温作用发生冷凝结晶，不断析出富含挥发分及成矿物质的流体，并逐步向岩浆体顶部富集，形成岩体顶部早期的斑岩型矿化及岩体外围断裂构造中的脉状矿化。

伴随花岗质岩浆的逐步冷却，一方面在岩浆体顶部形成低渗透性的壳状圈闭[20-21]，另一方面在岩浆体内部形成含矿流体的逐步汇集，两者共同作用导致岩浆体内压逐步增大。当内压大于静岩压力与岩石抗张强度之和时，导致上覆岩石发生破裂，流体减压气化而在岩体顶部形成爆破[21]。岩体顶壳及围岩安山岩受爆破形成角砾，并混合尚未冷凝的岩浆形成岩浆隐爆角砾岩；岩体上部及旁侧的早期断裂和裂隙受爆破作用影响重新张开或进一步扩大，膨胀的气水热液受爆破影响沿断裂快速涌入，并与构造带中的角砾发生蚀变作用从而形成热液爆破角砾岩。由于不同构造位置之间并无严格的界线，导致矿区内岩体、岩浆爆破角砾岩与热液角砾岩之间多为渐变关系。

5 找矿意义

与岩浆侵入有关的爆破角砾岩体多位于浅成侵入体的顶部，它的出现一方面预示下部具隐伏岩体产出，具备寻找与浅成侵入体相关矿产的前景；另一方面表明侵入体上侵就位后区域上整体剥蚀程度不大，矿体的形态保存相对完整，对于开展深部找矿预测工作具有重要的指示作用。如山西支家地铅锌银矿区，根据浅部爆破角砾岩的分布，在深部发现产出于次火山岩体顶部接触带的层状矿体[16]；河南祁雨沟金矿区，目前爆破角砾岩体中勘探深度已超过600 m，深部仍显示较好的矿化特征。

爆破角砾岩对于矿床矿化样式研究以及外围找矿预测具有重要的意义。老里湾矿区出现的矿化类型包括岩体顶部的斑岩型矿化、岩体外围构造带中的脉状矿化以及爆破角砾岩体中的爆破角砾岩型矿化，上述类型组合起来即为老里湾银铅锌矿床的矿化样式。崤山地区与老里湾岩体同期形成的有龙卧沟、后河、赵家古洞、小妹河和中河等数十处花岗质小岩体，通过老里湾矿区矿化样式的研究对外围找矿预测具有较大的指引作用：在上述小岩体分布区多发现有同期的热液矿床分布，如中河岩体位于中河银铅锌矿区、小妹河岩体位于小妹河银矿区、龙卧沟—后河岩体位于申家窑—半宽金矿区、蒿坪沟岩体位于沙沟—蒿坪沟银铅锌矿区等；并且不同矿区在矿化类型上与老里湾矿区亦存在相似性，如中河矿区的矿化类型主要为沿构造带分布的脉状矿化，但后续勘查工作同样在中河岩体内发现了类似老里湾矿区的斑岩型矿化。总体来说，崤山地区早白垩世花岗质岩浆活动在成矿作用及矿化类型上具有诸多可对比性，因而在矿区后续找矿工作中，通过矿化样式研究对比，对勘查工作的部署、新矿化类型的发现及扩大矿产资源量均有重要意义。

华北克拉通南缘为国内重要的金及多金属矿产集中区，分布其中的小秦岭、崤山、熊耳山及外方山等地具有相似的大地构造背景及构造演化过程。目前在小秦岭及熊耳山地区已发现大量金、钼、银铅锌矿床，矿床集中分布在穹窿核部花岗岩体外围的太华群及熊耳群地层中，矿化类型包括热液脉型、爆破角砾岩型及斑岩型，如小秦岭地区的秦岭金矿、大湖金矿、枪马金矿及熊耳山地区上宫金矿、萑香洼金矿矿化类型主要为热液脉型；熊耳山地区祁雨沟金矿矿化类型为爆破角砾岩型；雷门沟钼矿、石窑沟钼矿矿化类型为斑岩型。崤山夹持于小秦岭和熊耳山之间，老里湾爆破角砾岩型矿化的发现表明三者在成矿矿种、矿化样式和矿化系列等方面存在诸多一致性，另三者具有相同的大地构造背景及成矿峰期，总体显示出崤山地区应具备与小秦岭、熊耳山相似的找矿潜力，并且老里湾爆破角砾岩的发现及以往研究表明燕山期以来崤山地区剥蚀程度相对较浅[18]，矿体保存应相对完整，对后续区域地质矿产调查工作的部署具有参考意义。

6 结论

(1)老里湾银铅锌矿为豫西崤山地区发现的首例与岩浆侵入地质作用有关的爆破角砾岩，矿化类型包括花岗斑岩体中的斑岩型矿化、斑岩体外围构造裂隙中的热液脉状矿化以及爆破角砾岩体中的爆破角砾岩型矿化。

(2)同位素年龄测定表明老里湾岩体成岩年龄集中在137～133 Ma，与华北克拉通南缘早白垩世岩石圈减薄环境下的构造-岩浆-流体活动密切相关。