栾川县上房沟钼铁矿地质特征、矿化富集规律及找矿方向研究

曹 渊，何亚清，张 衡，王 迪，侯四周，李亚涛

(1.河南省地质矿产勘查开发局第二地质勘查院，河南 郑州450000)(2.洛阳栾川钼业集团股份有限公司，河南 洛阳 471500)

0 前 言

河南省是我国最主要的产钼大省，尤以南泥湖钼矿田最为著名[1]。通过几十年的努力，地质工作先驱者在该矿田先后发现了3个特大型和1个大型钼矿床，后续又零星发现了十多个中小型钼矿床及矿点，而上房沟钼(铁)矿床则是该钼矿田最具代表性的一个[7]。因此，对上房沟钼(铁)矿床矿床地质特征及矿化富集规律的研究，可为在栾川北部钼钨铅锌银铁铜成矿带内，乃至华北板块南缘褶皱带成矿带内找矿工作提供支撑。

1 区域成矿地质背景

上房沟钼(铁)矿床位于中朝准地台南缘豫西断隆的三川—栾川陷褶断带中，其北部为熊耳山隆褶带，南部为伏牛山隆褶带。带内地层、构造和岩浆岩均呈北西西—北西向展布(见图1)。

图1 上房沟钼铁矿床区域地质简图(据文献[1]修编)

该矿床受上房沟向斜的控制。区域上主要发育北西—北西西断裂，以成群方式出现，但各个断裂的规模不尽相同。由以南部的黑沟—栾川深大断裂对控制该陷褶断带的地质发展和区域矿产形成起着重要的作用。

出露的地层主要为上元古界栾川群白术沟组、三川组、南泥湖组及煤窑沟组。白术沟组由黑色板状炭质千枚岩、绢云石英岩夹含碳大理岩透镜体组成；三川组为一套浅海相碎屑岩及碳酸盐岩；南泥湖组为碎屑岩类火山岩及碳酸盐岩；煤窑沟组为富含生物碎屑和有机质的海陆交互相碎屑岩及碳酸盐岩。各组之间均呈整合接触。东北部有下栾川群的巡检司组硅质条带白云岩大理岩；杜关组的绢云白云石和千枚岩及大理岩和冯家湾组的硅质条带白云石大理岩夹碳质千枚岩出露。

区内岩浆岩主要有加里东构造旋回的变辉长岩类、正长斑岩及燕山期构造旋回的中酸性花岗斑岩岩体。而与成矿有关的岩体为燕山期中酸性岩浆岩。

区域内主要矿种有钼、钨、铁、铅、硫等，其中钼矿是本区主要矿产，矿床规模大、品位高，是我国钼矿的主要产地之一。

2 矿床地质特征

矿区出露的主要地层为栾川群的南泥湖组上段和煤窑沟组的沉积变质岩，构造活动强烈，与本区矿床形成密切相关的岩浆活动为燕山期花岗斑岩，具有良好的成矿地质条件(见图2)。

图2 上房沟钼铁矿床地质简图(据文献[5]修编)

2.1 地 层

矿区出露地层分别为上元古界栾川群的南泥湖组上段和煤窑沟组，二者受上房沟岩体侵入接触变质和接触交代变质作用的影响，形成广泛的各种角岩和镁质矽卡岩。前者常形成条带状钙硅酸角岩或交代变质为石榴石矽卡岩，煤窑沟组根据岩性组合特征可分为上、中、下3个岩性段，而上段又分为7个层，下段为研究区的主要矿层位之一，中段为本区主要矿化层位，上段第一、三、四层位均为矿化相对富集层位。

2.2 构 造

矿区位于三川—栾川县陷褶断带内上房沟向斜的北翼，区内次级褶皱构造仅表现为深部隐伏的孙家庄—炭窑沟倒转背斜及层内小挠曲；断裂构造强烈，主要分为北西向与北东、北北东向断裂，其中前者构造控制了区内岩体的分布特征，后者作为通道为燕山期含矿热液的运移富集提供了条件。区内变辉长岩中发育两组走向10°～ 40°及110°～115°的共轭节理，它们共同控制了变辉长岩体的钼矿化。

2.3 岩浆岩

区内岩浆岩主要有前加里东期的基性辉长岩及其岩脉；燕山期的花岗斑岩的岩体、岩墙及小岩脉。与本区钼(铁)矿化关系密切的岩浆岩为燕山期花岗斑岩。

2.4 围岩蚀变

区内的钼矿体既赋存在镁质矽卡岩中，也赋存在花岗斑岩、变辉长岩及角岩中(见图3)；而铁矿体则赋存于前者中。造成二者不同之处的主要原因为围岩的物理机械性能与成分之间的差异、成矿作用和成矿溶液等多种因素。根据蚀变与矿化之间的联系，大致分为3个阶段，围岩在成矿作用的不同阶段形成主要蚀变见表1。

图3 上房沟钼铁矿床横4线蚀变分带剖面图

表1 不同成矿作用阶段各容矿围岩的主要蚀变种类

2.5 矿体特征

2.5.1 钼矿体特征及其矿化富集规律

区内围绕花岗斑岩体内、外接触带圈定钼矿体1个，编号为Ⅰ号；另在花岗斑岩体外接触带圈定铁矿体58个，其中工业铁矿体编号为T1-T38,低品位铁矿体的编号为t1-t20。

钼矿体分布范围大，东西长约1 125 m；南北宽约825 m。整个矿体为一向南西侧伏的筒状体，侧伏角60°左右。矿体埋藏浅、延深大，顶部几近于全部出露地表，向下钻探工程控制延深已大于1 000 m。

Ⅰ号钼矿体矿体特征为：主要产出于花岗斑岩体内、外接触带内，而接触带的形态严格控制了矿体形态，总体上呈“倒置杯状体”，扣在向南西60°左右侧伏的筒状花岗斑岩体上(见图4)。岩体顶部内外接触带的矿体“杯底”部分产状平缓；由此向下所敞开的筒状“杯体”延伸部分，其水平截面呈不对称的空心椭圆形环带状：长轴为北西—南东向，南西部环带宽度较小，北东部环带宽度稍大；其他部分的环带宽度则差别不大。受岩体侵入接触面形态变化、围岩地层产状和蚀变矿化强度等因素差异影响，矿体边部多分枝尖灭；东、西两侧边部分枝尤为发育。矿体总体走向与围岩地层走向基本一致，为290°±，倾向南西，倾角60°±。

图4 上房沟钼铁矿床纵Ⅳ线地质剖面简图(据文献[5]修编)

2.5.2 铁矿体特征及其矿化富集规律

区内除钼外尚伴生有一定规模的磁铁矿，磁铁矿形成于镁矽卡岩晚期的磁铁矿阶段，属镁质矽卡岩型矿床。磁铁矿的范围仅限于外接触带的镁质矽卡岩中。铁矿体主要分布于岩体外接触带100～150 m范围内，其水平投影大体在上房南沟两侧东西长700余米，南北宽100余米的范围内，垂向分布主要在1 025 m标高以上。

由于各部位矿体强弱不一，矿体的规模和形态也不一致，矿体呈透镜状、不规则囊状、鞍状形态产出。规模大小悬殊，长度一般100～300 m，最长500 m，小者不足50 m；倾向延深100～300 m，小者仅30 m；一般厚度20～70 m，最厚大于90 m，小者仅数米至10余米，矿体中部一般厚大，向边部逐渐枝尖灭，沿走向和倾向厚度变化明显。矿体产状与岩体侵入接触带基本一致，岩体南部矿体倾向与围岩一致，岩体北部矿体倾向与岩层倾向相反，矿体走向随接触带的变化而变化，倾角一般为40°～ 60°，最陡75°，平缓部位仅20°～ 30°。缓倾斜矿体多位于岩体上盘凹陷部位；陡倾斜矿体往往分布于岩体四周。

2.6 矿石矿物

矿物组成相当繁杂，目前的已知矿物有40余种，它们在不同类型矿石中有不同含量分布，尤以蚀变碳酸盐岩(镁质矽卡岩)中矿物最繁多，含量变化也较大。根据6类主要矿物成因及其形成阶段，组成矿石的各种矿物见表2。

表2 不同矿物成因及其形成阶段的矿物组成

2.7 矿石结构、构造

区内绝大多数的磁铁矿、黄铁矿、辉钼矿和部分白钨矿都具有自形—半自形晶粒状结构。具有他形晶粒状结构的主要是白钨矿、钨钼钙矿、磁黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿等。

细脉-网脉状构造是区内分布最广、且占重要地位的矿石构造，是钼矿石的主要构造，晚期形成的白钨矿及含钨细脉及晚期黄铁矿矿石也具有这种构造。矿石中的细脉-网脉形状不规则，延续性差，一般长度不大于1 m，在接触带附近含矿细脉稠密、纵横交错而构成网脉，集中部位可形成最宽50 mm的脉状。脉状-网脉状构造可以发育在各类型矿石中。根据脉体中矿物组合不同可分为：辉钼矿石英细脉、石英辉钼矿细脉、黄铁矿辉钼矿石英细脉、辉钼矿细脉及其他如黄铁矿石英细脉等。

铁矿石具浸染状和条纹、条带状构造，由磁铁矿、透闪石及透辉石相间排列形成。

2.8 矿石类型

根据区内不同容矿围岩的特征可将矿石自然类型划分为：蚀变碳酸盐岩型、花岗斑岩型、辉长岩型和角岩型等4种自然类型。主要特征如下：

蚀变碳酸盐岩型：分布于花岗斑岩体的上盘(南侧)及东西两侧，围绕岩体分布，岩体下盘也有少量分布，是矿床的主要矿石。

花岗斑岩型：是岩体内的岩体、岩枝，是成矿母岩，岩体矿化由接触带内逐渐减弱出现无矿核，除无矿核外全部构成花岗斑岩型钼矿石。

辉长岩型：矿区北部的变辉长岩受矿化影响，组成主矿体的一部分。

角岩型：位于矿床北部，分布于变辉长岩下部。

根据矿石中钼的氧化程度(氧化率)，可划分为：氧化矿石、混合矿石及硫化物矿石。

3 矿化富集规律

上房沟钼(铁)矿是以钼为主，伴生有铁、硫、钨、铼等多种有用组分的多金属矿床。矿床产出受上房沟花岗斑岩体内、外接触带控制，矿体由分布于岩体内、外接触带的花岗斑岩、角岩、矽卡岩及蚀变白云石大理岩、变辉长岩等矿热液交代矿化蚀变岩所构成，属于与花岗斑岩有关的热液钼矿成因类型。而与钼矿相共(伴)生的铁矿则仅分布于花岗斑岩体外接触带煤窑沟组中段白云石大理岩接触变质岩-镁质矽卡岩中，属于接触交代矽卡岩型磁铁矿成因类型。在矿床形成过程中，铁矿形成于岩体侵入过程中的接触交代变质岩-镁质矽卡岩成岩晚期的磁铁矿化阶段，钼矿形成于岩浆期后热液充填交代成矿阶段；磁铁矿化作用早于辉钼矿化作用。在钼矿化阶段，磁铁矿体仅属于花岗斑岩侵入体外接触带围岩的一个组成部分，经钼矿化叠加，其大多又已成为由钼铁矿石构成、即伴生有用组分铁的钼矿体的组成部分(钼铁矿体部分)；而其中钼矿化弱、钼含量低的磁铁矿体部分，则既保留了其铁矿工业矿体固有性质，又构成了钼矿体的夹石成分。研究区内钼矿体、铁矿体深部变化特征，以期为下步找矿指明方向。

3.1 钼矿体矿化富集规律

钼的矿化富集程度与岩体产状、接触带形态及围岩性质、产状等关系密切。

在岩体上盘(南西盘)，由于岩体侵入接触面的倾向与围岩倾向基本一致，成矿过程中的矿液运移方向与岩层倾向相反，受岩层层面阻隔，矿液不易扩散，所以矿化范围窄，矿化强度大，钼品位较高，易于形成矿化富集地段。除形成细脉状、网脉状构造的矿石外，常见浸染状构造的矿石。侵入接触面形态不规则，镁质碳酸盐岩孔隙度和微裂隙发育，也是岩体上盘矿化富集的有利条件。

钼矿体分布范围、规模在不同标高上呈现出不同的变化特征(见表3)。在岩体下盘(北东盘)，虽然岩体侵入接触面的倾向与围岩倾向基本相同、但倾角不同，在成矿过程中，矿液易于顺岩层层间裂隙运移扩散，所以矿化范围大，矿化强度差，钼矿化以细脉状、脉状为主，品位一般较低；甚至于出现即使在距离岩体侵入接触带很近的矿体部位，也有贫矿石或无矿夹石分布的现象。

表3 Ⅰ号矿体在不同标高上的变化情况一览表

在岩体东西两侧，由于岩体侵入接触面的倾向与围岩走向大致相同，在成矿过程中，矿液易于沿岩层走向运移扩散，形成较宽的矿化范围。但由于外接触带外缘的热液交代作用不完全，使矿体边部多分枝状。

样品统计资料表明，在水平方向上，钼矿化南强北弱，东西两侧强、中部弱；在垂直方向上则似乎没有表现出一定的趋势性贫富变化，见图5。

图5 钼矿体品位变化曲线图

3.2 铁矿体矿化富集规律

区内铁矿形成于镁质矽卡岩期的磁铁矿阶段，在分布上受岩体侵入接触带控制，产于接触带外侧蚀变碳酸盐中。矿化范围较广，东西长700余米，南北宽100余米，以1 025 m标高以上为主，其下仅于岩体下盘局部发育，铁矿化强度随着与接触带间的距离增大而减弱。

区内磁铁矿多富集于距离岩体侵入接触带100～150 m范围内的岩体上盘或顶部围岩-镁质矽卡岩中，岩体凹陷部位或岩体顶部分枝部位是矿化富集的有利场所。在岩体南侧由于晚元古代煤窑沟组石英云母片岩的阻隔，热液易于在此聚集而形成富矿体。统计资料表明，铁矿化强度随着与接触带间的距离增大而减弱。

4 外围及深部找矿方向探讨

上房沟钼(铁)矿是以钼为主，伴生有铁、硫、钨、铼等多种有用组分的多金属矿床。矿床产出受上房沟花岗斑岩体内、外接触带控制，矿体分布于岩体内、外接触带的花岗斑岩、角岩、矽卡岩及蚀变白云石大理岩、变辉长岩等矿化蚀变岩中，属于与花岗斑岩有关的热液钼矿成因类型。而与钼矿相共(伴)生的铁矿则仅分布于花岗斑岩体外接触带煤窑沟组中段白云石大理岩接触变质岩——镁质矽卡岩中，属于接触交代矽卡岩型磁铁矿成因类型。因此燕山期侵入岩体是该区最根本的控矿条件，这是区内找矿的一个重要方向。

矿区内的钼矿化是沿着花岗斑岩体侵入接触带发生、发展的，成矿溶液在内压力的驱动下，由接触带分别向围岩、岩体内部两个方向运移扩散，钼的矿化强度则随着运移距离的不断增大而逐步减弱、乃至于最后消失。而岩体边缘的局部形态及其侵入接触面与围岩层间裂隙面间的交角大小不同等因素，决定着内外接触带不同部位的钼矿化的强度、矿化范围，也造就了矿体环带状水平截面的不规则形状。已开展的上房沟矿区的勘查成果显示，钼矿体品位厚度稳定，矿体呈厚大似层状紧密地笼罩在一个向南西60°左右方向侧伏的筒状花岗斑岩体上。由于勘查工作的限制，矿体在矿区外围南部未尖灭，向南西方向仍有矿体未控制，同时矿体仍有较大的延伸，外围南西部找矿潜力巨大，是区内找矿增储最主要的一个方向。

综上所述，结合近年来在矽卡岩型钼矿外围找矿工作的突破，对区内外围及南西部地区开展勘查工作，进行上房沟钼铁矿的远景控制，将具有良好的找矿潜力。