河南省西峡县寨子沟金矿控矿因素及成因分析

薛 艳，陈英男，陈建立，张文涛，郭 鹏，李贞岐

(1.河南省地质矿产勘查开发局 第一地质勘查院，河南 郑州 450000；2.桂林理工大学 地球科学学院，广西 桂林 541004； 3.河南省煤炭地质勘察研究总院，河南 郑州 450000)

研究区西峡县寨子沟金矿位于河南省西峡县北6 km的五里桥乡石龙堰村寨子沟，大地构造位置为扬子板块与华北板块拼合带部位，即商丹断裂带之河南境内南阳盆地以西段，又称西官庄—镇平断裂。商丹断裂带是一条规模巨大、多层次、长期活动的构造边界，其作为划分中国华北与扬子两大构造体系的界限断裂，历来是国内外地质学家研究的热点地区[1-2]。沿该断裂带过研究区向西，进入陕西境内，以及南阳盆地东侧(称松扒断裂)，甚至再向东至信阳市境内，均分布有一系列大型金矿床，如陕西沙梁子金矿、南阳桐柏老湾金矿和新县凉亭金矿等矿，中小型矿床矿点众多，研究成果亦较多[3-6]。但对于研究区所处的商丹断裂西官庄至镇平段的工作开展较少，研究成果亦更少。以往工作往往局限于区域找矿潜力评价和找矿靶区圈定，未从整个成矿带的角度入手进行对比研究，对成矿带的控矿因素和成矿物质来源及成矿机理等方面进行深入研究。尚未有关于该地区成矿物质来源、成矿流体特征的研究。开展西峡寨子沟金矿地球化学特征的研究，对于研究西官庄断裂金矿赋存规律具有重要意义[7-8]。

1 区域地质背景

研究区位于商丹断裂带，西官庄至镇平段，即秦岭造山带东段，在长期、复杂的地质演化过程中，经历了多期、多阶段的造山运动，造就了丰富的矿产资源，形成了一条的重要的贵金属成矿带。关于研究区，前人开展的工作仅限于20世纪90年代在西峡县寨子沟—重杀沟一带开展过地表调查评价工作，发现了雷子寺沟、寨子沟和重杀沟3个金矿点等找矿线索，随后民采盛行，一直未系统开展过矿产勘查工作[9-10]。在前期已发现的雷子寺沟、寨子沟、重杀沟等多个金矿点之外，近几年开展的勘查项目沿该断裂带在研究区内圈出了多个铜金矿脉；该断裂带上金矿床(点)具成群、成带的分布特征，主要表现为含金石英脉型及构造蚀变岩型金矿，该成矿带金矿化均产出于韧性剪切带中，说明金多金属成矿与韧性剪切活动之间具有密切的关系[11-13]。

1.1 地质特征

研究区主要出露的地层有断裂带北侧古元古界秦岭岩群、中—新元古界峡河岩群寨根岩组(Pt2-3z)、界牌岩组(Pt2-3j)；断裂带上及南侧的中—新元古界龟山岩组(Pt2-3g)、泥盆系、新生界白垩系及第四系(Q)。商丹断裂在研究区内总体走向为北西，受多次构造运动影响，断裂带两侧广泛发育着次一级的断裂构造，矿脉多产出于该类构造或受该类构造控制。受商丹断裂带晚期脆性活动影响，龟山岩组南部边缘几十米范围内绢云石英片岩普遍具有碎裂岩、碎裂岩化特征，越接近盆地边缘，该特征越明显。研究区地质构造如图1所示。

图1 研究区地质构造略图(据狮子坪等幅1∶5万区调报告改编)Fig.1 Brief map of geological structure of studying areas(according to 1∶50 000 regional survey report of Shiziping County and so on)

1.2 矿床地质特征

寨子沟金矿产于龟山岩组与峡河岩群寨根岩组间的韧性剪切带内，二者为断层接触，主要岩性有黑云石英片岩夹白云质大理岩。层间断裂及韧性剪切带十分发育。北东500 m有晋宁期二长花岗岩出露。含金石英脉长500 m，厚0.5～0.6 m，矿体厚度、产状及矿化强度沿走向、倾向比较稳定，但近地表已被采空。金属矿物有黄铁矿、自然金及少量褐铁矿、方铅矿；非金属矿物为石英及少量黑云母等。自然金呈不规则粒状，大者粒径0.5～1.0mm，含Au为5～20g/t、最高40 g/t，伴生微量Cu、Pb、Zn、As、Sb等元素。围岩蚀变有硅化、黄铁矿化、黑云母等。

研究区近年又在寨子沟一带圈出一批矿脉，显示出较好的找矿前景。矿脉多出露于商丹断裂带内及南侧龟山岩组地层中，呈北西西向带状产出。矿脉主要为碎裂岩—碎裂岩化岩石，发育黄铁矿化、褐铁矿化、碳酸盐化蚀变，金属矿化主要为黄铜矿化、孔雀石化。矿脉围岩主要为碎粒岩、构造角砾岩、构造碎裂岩，发育褐铁矿化、碳酸盐化蚀变。矿脉断续出露长度160 m，宽3～8 m；走向285°～295°，陡北倾，倾角为70°～85°，局部陡南倾，Au品位一般为0.40～2.26 g/t，最高5.01 g/t。矿脉岩性主要为弱碎裂岩化绢云石英片岩，发育褐铁矿化、碳酸盐化蚀变，金属矿化主要为黄铜矿化、孔雀石化。矿脉围岩为碎裂岩化岩石，岩石弱破碎，发育碳酸盐化蚀变。此次研究主要在该类金矿脉和铜金矿脉及围岩和顶底板进行了采样分析。

2 地球化学特征

本文在进行系统野外调查采样的基础上，对研究区主要矿脉及其围岩进行系统的稀土和微量地球化学分析，探讨成矿过程中的地球化学行为，试图揭示成矿物质来源等方向的信息。该研究对于商丹断裂其他段的成矿规律对比研究、挖掘该区未来找矿潜力具有重要的指导意义。

本次用于微量和稀土元素测试的样品，分别采集了区内主要铜金矿脉、金矿脉及其顶底板样品作地球化学分析。样品总数8件，铜金矿脉(KG02QY2)，赋存于碎裂岩中，顶底板岩性为绢云石英片岩(KG01QY2、KG03QY2)。铜金矿化带主要岩性为孔雀石化绢云石英片岩。金矿脉(CSG03QY2)具褐铁矿化，矿脉顶底板围岩为碎裂岩化、高岭土化绢云石英片岩、绢云石英片岩(CSG03QY1、CSG03QY2、CSG03QY4、CSG03QY5)。样品测试采用电感耦合等离子发射光谱仪。将以上8个样品的部分微量元素(表1)进行原始地幔标准化后绘制蛛网图。

表1 研究区微量元素检测结果Tab.1 Test results of trace elements in study area

2.1 微量元素地球化学特征

微量元素原始地幔标准化蛛网图如图2所示。

图2 微量元素原始地幔标准化蛛网图Fig.2 Spider diagram of primitive mantle trace element

从图2中可看出，比较铜金矿脉和其围岩绢云石英片岩的微量元素蛛网图曲线形态高度一致，都表现出Ba、K、Pb、Sm富集，进一步说明围岩与矿脉两者之间可能具有一定的成因联系。其中，Ba、K富集显示该区域构造活动比较强烈；Ba、K、 Pb、Sm等大离子亲石元素富集，高场强元素(Th、U、Zr)亏损，系大陆地壳深熔作用的产物，显示具有一定的壳源成因[14-16]。

2.2 稀土元素地球化学特征

虽然稀土元素在地质演化过程中会发生分馏和后期改造，而使得相同物源的地质体的稀土元素分布曲线特征存在一定的差异，但是在一定范围中并不影响判断成矿物质来源。稀土元素在低级变质作用、风化作用和热液蚀变作用中保持相对不活泼性，可作为水—岩作用及成矿流体来源的示踪剂。因此，可利用不同的地质体的稀土元素特征参数和曲线及热液矿物的稀土元素特征参数和曲线的相似性来探讨和判断成矿物质的来源[17-19]。

由样品稀土元素测试数据对球粒陨石(Tayloretal，1985)标准化作稀土元素配分曲线(表2，图3)。从研究区矿脉及顶底板稀土特征分析认为：

表2 研究区稀土元素计算Tab.2 Calculation result of rare earth elements in study area

图3 研究区稀土元素球粒陨石标准化配分曲线Fig.3 Chondrite-normalized REE patterns in study area

(1)研究区稀土总量有一定规律性，顶底板围岩稀土总量明显偏高，矿脉本身稀土总量明显低于顶底板围岩，矿脉及顶底板稀土配分曲线趋势基本一致，呈左高右低，整体右倾的趋势。曲线反映出轻稀土富集且分馏明显，分布较陡，重稀土分布平坦，分馏不明显。(La/Yb)N比值较稳定可靠，是反映REE分馏的重要参数之一，该区样品该比值均大于1。以上均表明富集轻稀土LREE。其成因可能与造山期的中基性浅成岩浆作用有关，说明在浅变质作用过程中，围岩和地层岩石中成矿元素均来自同一源区或赋矿地层受到后期变质成因流体的影响。岩浆活动可能为成矿作用提供了成矿物质的来源的变质流体[15]。

(2)Ce与Eu在稀土元素中属易变价元素，对环境氧化还原条件变化反应灵敏，通常表现为Ce与Eu的异常行为。该区石英脉中δCe值均集中于0.85～1.20，Ce整体上呈现无异常或弱负异常；稀土元素中铕Eu是具有重要意义的变价元素，Eu异常可以作为氧化还原条件的指示剂[14]。研究区样品Eu整体呈现明显的负异常，反映成矿环境为较强的还原环境，结合研究区地质背景，该特征预示着可能在成矿作用后期，由于构造抬升之后的流体的加入改变了原始成矿流体的性质[15]，反映出成矿流体主要来源于深部。

(3)其他一些微量元素之间的比值对成矿条件有一定的指示意义。由于Y-Ho、Zr-Hf及Nb-Ta具有相近的离子半径及相等的电子价态。因此，两两之间的元素对比值在同一热液体系中比值稳定。但当体系受到外界干扰时，这些元素就会出现明显的差异，体现为不同样品的同一元素对比值会发生较大的变化。国内外诸多学者对成矿流体和现代海底热液的Ho和Y展开了较多的研究，认为原始球粒陨石中Y/Ho值为28。在研究区Y/Ho比值相对集中，均介于25.11～29.66，暗示成矿流体可能为深部岩浆热液。同时由于矿脉均受控于脆韧性剪切带，可推测岩浆活动为成矿作用提供了成矿物质的来源的变质流体，成矿的变质流体以剪切带作为活动通道，沿剪切带上升时，与围岩发生了反应，形成了典型的蚀变组合。

3 控矿因素分析

3.1 构造因素

研究区所处的商丹断裂是一条影响巨大的区域性断裂，受多期次构造活动影响，在主断裂带两侧的地层中广泛发育着次一级脆性构造破碎带[11]。该脆性构造在区内与成矿关系密切，矿床所处的龟山岩组与峡河岩群接触部位，主要表现为构造角砾岩或碎裂岩，且蚀变越发育部位，构造破碎程度越高，后期发现的矿脉亦明显受控于该类次级脆性断裂，沿构造带断续充填含金石英脉，与主断裂带和次级断裂带基本一致，呈北西西向顺层产出，具尖灭再现现象。可见主断裂两侧的次级脆性脆性断裂是研究区主要的构造控矿因素，该类脆性构造是该区域金矿的主要产出位置，控制了成矿物质的富集和最终定位。

3.2 地层因素

研究区寨子沟金矿及周边矿脉均赋存于龟山岩组或龟山岩组与峡河岩群接触部位，矿体围岩蚀变有硅化、黄铁矿化、褐铁矿化、碳酸盐化等蚀变，金属矿化主要为黄铜矿化、孔雀石化。该类硅化、金属矿化及与成矿密切相关的热液蚀变现象说明该地区的成矿物质来源与周围地层密切相关。根据易志强等对该断裂带不同地质体微量元素特征值统计结果分析认为，商丹断裂西官庄至镇平段两侧的地层中，Au、W呈极强分异分布。另一方面，微量和稀土元素地球化学特征显示，围岩与矿脉两者之间可能具有一定的成因联系。综合分析认为，该地区成矿作用与龟山岩组地层有密切关系。推测赋矿地层受到后期变质成因流体的影响，在变质过程中，流体萃取了周围岩体中的成矿元素。

3.3 岩浆岩因素

区内广泛存在的硅化与黄铁矿化、褐铁矿化、碳酸盐化等蚀变现象以及微量与稀土元素特征显示，该区的金成矿与区域构造岩浆活动关系密切。说明除围岩和变质流体有一定贡献以外，岩浆活动亦为该区矿床的形成提供了重要的成矿物质来源。

3.4 对比分析

商丹断裂带在南阳盆地以东发现的老湾金矿带，近年来找矿成果显著，金矿达特大型规模。两者属同一大地构造背景，即商丹断裂(桐柏境内称松扒断裂)。前人研究认为，松扒、老湾断裂及其衍生的脆—韧性构造带是老湾金矿的主要构造控矿因素，龟山岩组为该带金矿的主要赋矿地层，为矿床的形成提供了部分物质来源[20-21]。通过对大地构造背景、控矿因素、赋矿地层、矿化蚀变等条件对比分析认为，该区域具有寻找同类型蚀变岩型金矿的良好前景，未来仍有较大找矿潜力。

4 结论

研究区成矿作用主要受商丹断裂两侧次级脆性断裂的控制，含金石英脉和近矿围岩的稀土和微量元素特征表明该矿形成于相对还原的环境。研究区围岩和地层岩石中成矿元素均来自同一源区或赋矿地层受到后期变质成因流体的影响，成矿物质来源具多源性，主要包括岩浆作用和深部变质热液流体。控制研究区成矿的主要因素包括主断裂两侧的次级脆性断裂的构造控制作用、赋存地层龟山岩组以及岩浆岩提供成矿物质作用。

参考文献(References)：

[1] 张国伟，郭安林，刘福田，等.秦岭造山带的三维结构及其动力学分析[J].中国科学(D辑)，1996(26)：1-6.

Zhang Guowei，Guo Anlin，Liu Futian et al.Three-dimensional structure and dynamic analysis of the Qinling orogenic belt[J].Chinese Science(D album)，1996(26)：1-6.

[2] 张国伟.秦岭造山带的形成及其演化[M].西安：西北大学出版社，1988.

[3] 王全庆．商南地区商丹断裂带特征[J].西安地质学院学报，1993，15(增刊)：38-45．

Wang Quanqing.Structural characteristics and evolution of Shangdan Fault Zone[J].Journal of Xi′an College of Geology，1993，15(S)：38-45.

[4] 陈建立，陈金铎，魏从玲，等.河南省桐柏县老湾金矿深部及外围普查报告[R].郑州：河南省地矿局第一地质勘查院，2020.

[5] 李连涛，张兴超，史亮.光山凉亭—薄刀岭银金矿床地质地球化学特征[J].华南地质与矿产，2008(3)：7-15.

Li liantao，Zhang Xingchao，Shi liang.Geological and geochemical characteristics of the Liangting-Bodaoling Silver-Gold Deposit，Guangshan County[J].Geology and Mineral Resources of South China，2008(3)：7-15.

[6] 陈良，戴立军，王铁军，等.河南省老湾金矿床地球化学特征及矿床成因[J].现代地质，2009(2)：277-284.

Chen Liang，Dai Lijun，Wang Tiejun，et al.Geochemical characteristics and genesis of the Laowan Gold Deposit in Henan Province[J].Geoscience，2009(2)：277-284.

[7] 郝立波.地球化学原理[M].北京：地质出版社，2004.

[8] 罗铭玖，黎世美，卢欣祥.河南省主要矿床的成矿作用及矿床成矿系列[M].北京：地质出版社，2000.

[9] 易志强，赖群生，郭贤培，等.河南省西峡县西官庄—镇平县金多金属矿预查报告[R].郑州.河南省地矿局第一地质勘查院，2018.

[10] 付少英，廖诗进，黄俊亚，等.狮子坪幅、朱阳关幅、寨根幅、西坪幅、丁河幅1∶5万地质矿产调查报告[R].郑州：河南省地矿局地质调查院，2015.

[11] 易志强，郭贤培，文景，等.东秦岭西官庄—镇平断裂带两侧金矿成矿地质特征及找矿潜力[J].金属矿山，2018(11)：112-118.

Yi Zhiqiang，Guo Xianpei，Wen Jing，et al.Geological characteristics and prospecting potential analysis of gold deposits on both sides of Xiguanzhuang-Zhenping Fault Zone in East Qinling[J].Metal Mine，2018(11)：112-118.

[12] 侯满堂，王小平.商丹板块对接带韧性剪切带型金矿地质特征及找矿标志[J].陕西地质，2009，27(2)：1-11.

Hou Mantang，Wang Xiaoping.Geological features and prospecting indicators of gold ores in the docking ductile shearing zone between Shangnan and Danfeng plates[J].Geology of Shaanxi，2009，27(2)：1-11.

[13] 李加好，宋传中，任升莲，等.秦岭商丹构造带商南段岩石变形与变质条件探讨[J].地质论评，2011，57(5)：641-649.

Li Jiahao，Song Chuanzhong，Ren Shenglian，et al.Discussion on the deformation and metamorphic conditions of rocks on the Shangnan Part of The Shangnan-Danfeng Tectonic Belt，Qinling orogen[J].Geological Review，2011，57(5)，641-649.

[14] 赵振华.微量元素地球化学原理[M].北京：科学出版社，1997.

[15] 陈振亚，陈原林，顾尚义.江南造山带西南缘坑头金矿稀土和微量元素地球化学特征及其意义[J].矿产勘查，2019，10(3)：567-574.

Chen Zhenya，Chen Yuanlin，Gu Shangyi.Geochemical characteristics and significance of REE and trace elements compositions of Kengtou gold deposit in southwestern margin of Jiangnan orogenic belt[J].Mineral Exploration，2019，10(3)：567-574.

[16] 宋昊，张成江，李佑国，等.三江中段铜多金属矿床流体成矿作用：微量元素地球化学证据[J].岩石学报，2016，32(3)：804-814.

Song Hao，Zhang Chengjiang，Li Youguo，et al.Geochemical constraints of trace elements on ore-forming fluids in the copper polymetallic deposits in the middle Sanjiang Belts[J].Acta Petrologica Sinica，2016，32(3)：804-814.

[17] 王鹤年，张景荣，戴爱华.广东河台糜棱岩带蚀变岩型金矿床的地球化学研究[J].矿床地质，1989，8(2)：61-70.

Wang Henian，Zhang Jingrong，Dai Aihua.Geochemistry of the Hetai Gold Deposit in the Altered Mylonite Zone [J].Mineral Deposit，1989，8(2)：61-70.

[18] 贾三石，付建飞，王恩德，等.湘西五强溪金矿稀土—微量元素地球化学特征及其成因指示[J].稀土，2017，38(4)：95-104.

Jia Sanshi，Fu Jianfei，Wang Ende，et al.Rare earth-trace element geochemistry and genesis directions of Wuqiangxi Gold Mineralization Concentrated Area in Western Hunan Province[J].Rare Earth，2017，38(4)：95-104.

[19] 顾雪祥，刘建明，Oskar Schulz，等.湖南沃溪金—锑—钨矿床成因的稀土元素地球化学证据[J].地球化学，2005，34(5)：428-442.

Gu Xuexiang，Liu Jianming，Oskar Schulz，et al.REE geochemical evidence for the genesis of the Woxi Au-Sb-W deposit，Hunan Province[J].Geochemical，2005，34(5)：428-442.

[20] 陈建立.老湾花岗岩体与金成矿关系新认识及其找矿意义[J].地质找矿论丛，2018，33(3)：351-359.

Chen Jianli.New understanding of the Laowan granite body-Au mineralization relation and the significance to ore-search breakthrough[J].Contributions to Geology and Mineral Resources Research，2018，33(3)：351-359.

[21] 陈建立，郭鹏，陈英男，等.豫西南老湾金矿原生晕地球化学特征及深部成矿预测[J].金属矿山，2019(7)：124-134.

Chen Jianli，Guo Peng，Chen Yingnan，et al.Geochemical characteristics of primary Halo and deep metallogenic prediction of Laowan Gold Deposit in Southwestern Henan Province[J].Metal Mine，2019(7)：124-134.