豫西石瑶沟钼矿围岩蚀变特征及矿床成因分析

赵 征

(河南省地质矿产勘查开发局第四地质矿产调查院，河南 郑州 450000)

0 引 言

近年来，我国东秦岭地区发现了石瑶沟大型钼矿床，许多学者都对其进行了比较深入的研究，对该矿床地质特征、成矿规律、控矿条件以及找矿方向有了比较清晰的认识。但是在研究过程中，对矿体围岩蚀变特征以及矿床成因研究的还不够深入。因此，本文以区域地质背景、矿床地质特征、围岩蚀变特征、成矿液体特征为切入点进行了研究，以期更好地解释矿床成因，并为区域地质调查及矿产勘查工作提供参考借鉴。

1 区域地质背景

石窑沟钼矿床大地构造位置处于华北古板块南缘与秦岭褶皱带衔接部位的华熊地块范围内，近NE向石窑沟—焦园断裂带与EW向马超营断裂带的交汇部位[1]，隶属于东秦岭钼矿带熊耳山金及多金属成矿带狮子庙矿田[2]。该区具有基底和盖层二元结构，其中基底主要由太古宇太华岩群深变质岩系(片麻岩、角闪岩、石英片岩)组成；盖层主要由下元古界宽坪群变质岩(云母石英片岩、石英大理岩和绿片岩)、中元古界长城系熊耳群陆相中酸性火山岩(安山岩、粗面安山岩、英安岩及流纹岩)、新元古界蓟县系栾川群碳酸盐岩(白云石大理岩、碎屑岩及砂砾岩)和官道口群滨—浅海相含硅质碳酸盐岩(白云岩)组成，局部见有晚白垩系—新近系火山沉积岩及红色砂砾岩等碎屑沉积岩。详见图1。

图1 东秦岭钼矿带地质略图(据文献[3]修改)1—第四系沉积物；2—第三系(古近系和新近系)砂砾岩；3—寒武系灰岩；4—新元古界官道口群；5—新元古界栾川群白云石大理岩；6—中元古界熊耳群安山岩、英安岩；7—下元古界宽坪群云母石英片岩、石英大理岩；8—太古界太华群片麻岩、角闪岩；9—燕山期花岗岩；10—碱性花岗岩；11—地质界线；12—断裂构造；13—金矿床；14—钼矿床

该区前中生代断裂系统由自北向南逆冲推覆叠置的EW向马超营断裂和NWW向洛宁山前断裂组成。燕山期陆内造山作用，断裂系统显现NE、NNE向，主要有康山—七里坪断裂、焦园断裂带，但强度和规模较EW向断裂要弱。研究区许多金钼多金属矿床的分布都同这些断裂构造带密切相关，多分布于构造的交汇处(见图1)。如NE向的康山—七里坪断裂构造带控制着七里坪金矿床、康山金矿床、虎沟金矿床、铁炉坪Pb-Ag矿床、上宫金矿床的分布空间，近EW向的马超营断裂带控制着潭头店房金矿床、前河金矿床、石瑶沟钼矿床、红庄金矿床的分布空间，NE向石瑶沟—焦园断裂构造带控制着祁雨沟金矿床、潭头金矿床、南坪金矿床的分布空间[4]。

2 矿区地质特征

石瑶沟钼矿区出露的地层主要为中元古界熊耳群火山岩，岩性主要为安山岩、粗面安山岩、英安岩及流纹岩，地层总体倾向NNE向，倾角比较陡。该套地层岩石地球化学测量显示含金丰度比较高，是区内的主要赋矿层位[5]。矿区内的马超营区域断裂带由马超营—红庄断裂、康山—南坪断裂、铁岭—石瑶沟断裂3条断裂组成，走向近EW向，近平行带状分布，是区内主要的导矿、容矿构造，控制着区内大部分钼、金多金属矿床及成矿带的分布；石瑶沟—焦园断裂带走向NE向，也控制着区内部分多金属矿床的分布；区内还分布着近SN向和NW向的断裂(见图2)。NE向石瑶沟—焦园断裂带经历了压剪向张剪的演化，是主要的控矿构造带。近SN向断裂和NW向断裂多为压扭性断裂，本身规模比较小，但都具有一定的金矿化显示，可以作为进一步的找矿方向。矿区岩浆岩出露比较少，燕山期花岗斑岩脉出现在矿区西部的羊道沟一带，但是钻孔在矿区深部发现许多花岗斑岩及花岗斑岩脉，初步判断在矿区深部存在规模较大的花岗岩体和花岗斑岩体，并且在这些岩体之内或其与地层接触带附近具有比较明显的钼矿化，是赋矿的主要部位，具有良好的找矿前景。

图2 石瑶沟钼矿区地质简图(据文献[6]修改)图A：a—商丹断裂带；b—荣川断裂带，c—兰口峡—鲁山断裂带；d—太行山断裂带；e—南淳断裂带;图B：钼矿床：1—金堆城钼矿；2—木龙化钼矿；3—银家沟钼矿；4—夜长坪钼矿；5—上房沟钼矿；6—南泥湖钼矿；7—兰道庄钼矿；8—雷门沟钼矿；9—东沟钼矿；10—鱼池岭钼矿；11—石瑶沟钼矿；图C：K2—Elg-上白垩统-第三系；Chy—中元古界熊耳群眼窑寨组灰紫色流纹斑岩；Chp—中元古界熊耳群坡前街组安山岩、安山玄武岩及玄武岩；Chj—中元古界熊耳群焦园组流纹斑岩、英安岩、流纹岩、安山岩、英安斑岩；Chz—中元古界熊耳群张合庙组玄武安山岩、安山岩

3 矿床及围岩蚀变特征

石瑶沟钼矿床共圈定1个钼矿体，矿体赋存于NE向石瑶沟断裂带与近EW向的碎裂蚀变带交汇处的隐伏岩体的内外接触带上[3]，与燕山期花岗斑岩关系密切。根据探矿工程实际揭露和室内矿体圈定成果来看，矿体总体形态比较复杂，呈中心相连周边多孔的不规则状。目前已控制矿体长度1 050 m，平均宽度为400 m，垂厚202～1 071 m，矿体倾角由中心向周边逐渐变大，在矿体中心区倾角约为3°～5°，在矿体边缘区倾角约为7°～14°，矿体倾角局部有增大现象，但不会超过20°。矿区内的矿体中心区厚度比较大，边缘区厚度相对小，矿体中心区厚度变化系数为59%，矿体边缘区厚度变化系数为105%，矿体厚度平均变化系数为71%。矿区范围内钼的总体品位不高，多集中在0.030%～1.30%，品位变化系数为49%，平均品位0.066%，属均匀型。

本区矿石中金属矿物含量较高且种类繁多，主要为辉钼矿，次为黄铁矿、褐铁矿，偶见少量黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、白钨矿等。非金属矿物有石英、钾长石、斜长石、辉石、角闪石，次为铁白云石、绢云母、高岭石、绿泥石、绿帘石、萤石等。脉石矿物主要是石英、绿泥石、透闪石、透辉石等，其次为绢云母、白云石、钾长石、蛇纹石、角闪石、黑云母、方解石、高岭石等。矿石结构主要为晶粒状结构，矿石构造主要有浸染状、细脉浸染状、网脉状，另有块状、角砾状、晶洞构造。

矿体围岩主要为安山岩、流纹岩、粗面岩和花岗斑岩，根据原岩组构及蚀变矿物的嵌布组合特征，矿区从矿体到围岩有明显的蚀变分带现象，在近矿部位矿化蚀变主要有硅化、钾化、黄铁矿化、绢英岩化、绢云母化、褐铁矿化，而在远矿部位矿化蚀变主要有高岭石化、碳酸盐化。围岩蚀变表现为中低温热液蚀变特征，其中与钼矿化关系比较密切的有钾化、硅化[7]。主要蚀变类型和表现特征如下。

3.1 钾化蚀变

矿区普遍可见钾化蚀变，特别是在靠近富矿花岗斑岩石中钾化蚀变有向内带增强的趋势。钾化一般表现为石英-钾长石脉的发育或渗透型交代现象，在富矿带两种类型均有发育。石英-钾长石脉一般贯穿于张性裂隙中，常见矿石中的石英-辉钼矿脉切割石英-钾长石脉，见图3(a)。矿区内多期条带状矿脉的外侧都有石英-钾长石脉出现，见图3(b)。说明钾化蚀变应早于钼矿化。在矿区外围绿片岩中也常见钾长石脉沿脆性裂隙产出，并切穿绿片岩，见图3(c)。钾化蚀变导致岩石呈暗红色，并以大量的鳞片状黑云母、细粒钾长石以及绢云母交代原岩为特征[7]，见图3(d)。

图3 石瑶沟钼矿区钾化蚀变特征

3.2 石英-辉钼矿化

石英、辉钼矿相伴产出，一般表现为石英-辉钼矿脉发育，充填于张性裂隙中，可形成高品位钼矿石，见图4(a)。从一些矿石来看，石英-辉钼矿表现为多期脉动式矿化，形成对称条带状钼矿石，见图4(b)，也可见多期钼矿脉的相互穿切。

图4 石英-辉钼矿化特征

3.3 硅 化

硅化是石瑶沟矿床最普遍的蚀变类型之一，主要表现为粒间溶液的扩散交代作用形成的透入性硅质蚀变和沿裂隙流动溶液的渗滤交代作用形成的石英脉型蚀变。熊耳群火山岩原岩的石英(SiO2)含量显著增加就是透入性硅化的结果，从而可能使岩石定名偏酸性。硅化在整个成矿期均较为发育，可形成石英-钾长石脉、石英-辉钼矿脉、石英-黄铁矿脉。矿区内还可见有一期基本不含矿的纯净石英脉发育，这些纯净的石英脉多被碳酸盐脉切割，但其切割石英-辉钼矿脉、石英-黄铁矿脉(见图5)。

根据以上脉体相互穿切关系以及大量野外和室内观察，可以推断石瑶沟矿床与成矿有关脉体的形成顺序，从早到晚依次为石英-钾长石脉→条带状石英-辉钼矿脉→石英黄铁矿脉→干净石英脉→碳酸盐脉，反映了早期钾质蚀变→中期千枚岩化蚀变→晚期青磐岩化蚀变的演化规律，具有高温—低温演化的特征。

图5 硅化石英脉蚀变

根据矿区地质特征、矿体形态、矿石类型、矿石结构构造、产出矿物类型及矿物组合特点，石瑶沟钼矿的成矿期可以分为活化期、热液期和氧化期3个成矿期次，其中热液期是钼矿化的主要期次，可见赋存形式多样的钼矿物存在。通过显微镜观察，热液期划分为石英-黄铁矿-钾长石阶段、石英-多金属硫化物阶段、石英-方解石-黄铁矿3个阶段，后一阶段中，石英、方解石含量高，黄铁矿含量较少。石英包裹体均一温度范围在108～322 ℃之间，平均值在144.4～241.3 ℃之间，主要集中于162.3～209.7 ℃(见表1)，具有较好的正态分布特征，反映了矿床的形成温度较集中；成矿温度可分为200.0～255.0 ℃、155.0～200.0 ℃、120.0～155.0 ℃3个主要区间。因此，在本区的石英形成于中低温环境。

表1 石瑶沟钼矿石英包裹体均一温度测定结果统计

综上所述，本区钼矿为中低温浅成热液斑岩型矿床，并具多期多阶段矿化特点。

4 矿床成因

石瑶沟钼矿区内钼矿体呈细脉浸染型产于熊耳群火山岩中及其与隐伏岩体的内外接触带上，矿体与围岩界线不清楚，岩石节理、裂隙发育地段矿体中金属矿化较强。岩石节理、裂隙不发育地段矿体中金属矿化较弱，夹石段增多，矿体围岩主要为安山岩、流纹岩、粗面岩和花岗斑岩。

根据区域资料及前人研究成果，石瑶沟钼矿床是区域深部岩浆上涌导致地层中含矿物质的活化、萃取以及成矿物质的沉淀而形成的。关于区域深部岩浆房的存在，主要依据有深部钻孔和同位素测试数据。在钻孔深部施工过程中，发现了许多花岗斑岩及花岗斑岩脉，推测深部存在巨大的岩浆岩体，同时武警黄金第六支队测试资料显示，石瑶沟钼矿床5件辉钼矿187Os-187Re等时线年龄为135±3 Ma，模式年龄加权平均值为132±3 Ma，可以将132.3±2.9 Ma作为石瑶沟钼矿的成矿年龄[9]，这个时期正是区域燕山期花岗类岩浆形成时期；另外石瑶沟矿床的氧同位素δ18O测试结果为-16.85‰～-19.44‰，δ13C测试结果为-0.27‰～-4.97‰，表明测样品中氧可能来源于大气降水，而碳有可能来源于深部。石瑶沟、红庄、南坪、元岭4个地区的δ34S同位素均值分别为4.95‰、5.84‰、4.41‰、4.19‰，δ34S‰均为正值，变化不大，范围集中在+3～+6，呈塔式分布[8-9]，可以认为这4个地区的硫化物有大致相同的硫源，并且是与花岗斑岩、斑状花岗岩岩浆演化作用有关的深源硫。以上证据说明石瑶沟钼矿床成矿流体具有多源性，主要来自于地壳深部，可能有岩浆房存在，并提供了大量的成矿物质，但大气降水也参与了成矿作用。该区钨、钼化探异常范围大，而且成等轴状，深部矿层多，厚度大，故推测矿化与深部隐伏花岗斑岩体有关。

武警黄金第六支队对狮子庙矿田岩体含金测试结果表明，区域分布的中酸性火山岩金钼丰度比较高，是其它地质体几倍，说明该组火山岩地层也是可能的矿源层[10]。深部岩浆在构造作用的驱动下，发生底辟上侵作用，沿马超营断裂及其次级断裂构造等薄弱带向上运移，运移过程中与下渗的大气水发生混合，并同周围的火山岩沉积地层发生水-岩反应，萃取地层中的金钼等多金属元素，引起围岩蚀变[11]，在合适的温压及构造岩性条件下成矿热液发生了沉淀作用(见图5)，进而形成了石瑶沟钼矿床、红庄金矿床、元岭金矿床等。在石瑶沟钼矿区范围内，熊耳群火山岩地层经历了多期褶皱挤压和多次韧脆性变形，地层内断裂构造以及节理、片理等裂隙发育，成矿热流体就是随着燕山期岩浆沿马超营断裂、石瑶沟断裂构造和98203号碎裂蚀变带运移，并在地层中的这些断裂裂隙中发生侵位，因此在岩体内外接触带附近形成了石瑶沟钼矿床。

5 结 论

石瑶沟钼矿床矿体呈细脉浸染型产于熊耳群火山岩及其与隐伏岩体的内外接触带上，围岩主要为安山岩、流纹岩、粗面岩和花岗斑岩，矿区内围岩蚀变比较发育，其中与钼矿化关系密切的主要有钾化、硅化。钼矿床受区域断裂及蚀变带的控制，其形成过程主要是深部岩浆在底辟上侵过程中，隐伏岩体内外接触带裂隙密集，成为地下水深循环和成矿热流体扩散运移的有利通道，也成为矿质充填沉淀的主要空间，最终成矿热液在此富集成矿，石瑶沟钼矿床即由此而形成。因此，石瑶沟钼矿床的成因类型为中生代晚白垩世形成的浅成热液斑岩型钼矿床，热液期是钼矿化的主要期次。