河南九仗沟金矿地质特征及成因机制探讨

朱随洲，储照波，金 刚，许永兴，徐 建

(1. 山东正元地质资源勘查有限责任公司，山东 济南 250101； 2. 中国冶金地质总局山东正元地质勘查院，山东 济南 250101)

河南省黄金资源储量位居全国第二位，主要分布在嵩县、桐柏、灵宝和洛宁等地[1-3]。

九仗沟金矿位于河南省嵩县城南25 km处，前期1∶5万水系沉积物测量、1∶5万区域地质调查和围绕M1含金构造蚀变破碎带进行的普查、详查和勘探等工作，发现多条蚀变带，新发现多个金矿床(点)，找矿前景较好[4-6]。在河南省嵩县金矿勘查和研究的基础上，通过对九仗沟金矿矿区地质特征和矿床特征的分析，探讨矿床成因机制和找矿方向，为外方山银金多金属成矿带提供基础地质资料和勘查找矿思路。

1 区域地质背景

研究区位于华北地台华熊台隆外方山断隆区西北部大庄-中胡背斜北翼，马超营断裂带(东西向)北侧[2]，褶皱构造不发育，地层呈单斜产出，断裂构造发育，岩浆活动强烈。不同时期方向的应力作用，形成了研究区复杂的断裂构造格局，发育有北北东向、北西向、北东向和东西向4组断裂组合。万岭断层是区内重要的控岩和控矿断裂，断裂带宽500～600 m，由3个次级构造破碎带组成，断面波状弯曲，破碎带宽80～100 m，走向20°～30°，内部碎裂岩、构造角砾岩和蚀变岩发育，并发育多组滑动构造面，显示多期活动的特点。地层自老至新主要为太古宇太华岩群中高级变质岩；中元古界长城系熊耳群火山碎屑岩和火山岩，蓟县系高山河群海相碎屑岩；新元古界青白口系管道口群台地相碳酸盐岩；中生界上白垩统秋扒组河流-湖泊相碎屑岩；新生界古近系湖泊相碎屑岩和第四系冲洪物和残积物。岩浆岩以熊耳期火山岩和燕山期花岗岩为主，前者构成本区的成矿围岩，后者对该区金的成矿起明显控制作用，矿产以金为主，伴生有铜、铅、锌和银等；非金属矿产主要有陶土矿、石墨、萤石等[4-6]。

2 矿区地质特征

九仗沟金矿位于熊耳山与外方山的接合部位，地势西高东低、北高南低，整体为一产状平缓、倾向北东的单斜构造(见图1)。

2.1 地层

区内主要出露中元古界长城系熊耳群鸡蛋坪组(Chj)及第四系(Qh)。前者矿区主要出露上段层位，主要为灰绿、深灰色流纹质英安岩，灰绿色流纹英安岩和深灰色英安岩等；长石不同程度发生蚀变现象，钾长石发生强烈钾化和高岭石化，斜长石不同程度发生绢云母化、绿泥石化、绿帘石化和碳酸盐岩化。后者主要以冲积物砂土和砾卵石与残积物黏土和黄土为主，分布于地势较低的山沟或河沟地带。

2.2 构造

区内褶皱不发育，呈一个宽缓的单斜构造产出，走向南东东(105°～115°方向)，倾向北北东(15°～25°)，倾角平缓(20°～25°)，内部发育M1含金构造蚀变破碎带，是重要的控矿和容矿构造蚀变带。

M1含金构造蚀变破碎带位于万岭断层组东侧，北部开始于阴坡，南部终止于东湾，长约6 km。区内出露长度约500 m，宽80～100 m，破碎带走向北北东(20°～30°)，倾向北西西(290°～300°)，倾角陡(50°～75°)。地表和深部钻探工程显示，破碎带呈舒缓波状延伸至深部，主要为碎裂岩、角砾岩和不同程度蚀变岩，角砾大小不一，砾径2～10 mm为主，砾间充填与角砾成分相似的小岩屑(0.2～1 mm)、硅质胶结物(隐晶-微粒石英)、铁质胶结物(黄铁矿和褐铁矿)，以及不同程度的钙质矿物(碳酸盐)等。部分角砾硅质极其强烈，原岩成分不易识别，蚀变为石英岩；原岩成分与围岩基本一致，主要为硅化英安岩、英安岩、流纹英安岩等； 破碎带内部细脉极其发育，方向不一，主要充填黄铁矿和石英脉，呈细脉穿插构造，发生强烈的围岩蚀变和矿化现象。围岩蚀变主要有硅化、绢云母化、褐铁矿化和钾化等；矿化主要有黄铁矿化、褐铁矿化和方铅矿化，并不同程度伴有金矿化。

总之，M1含金构造蚀变破碎带形成于矿化之前，为早期断裂构造，为后期含金热液提供了运移通道和富集场所；后期的多期构造活化为成矿提供了充分的热液，进而富集成矿。

2.3 岩浆岩

区内岩浆岩主要为中元古界长城系鸡蛋坪组上段火山喷出岩和火山碎屑岩，主要为英安岩、流纹质英安岩、流纹英安岩、流纹质凝灰岩和凝灰质砂岩等，并有多处石英脉零星分布。矿区外围发育有燕山期斑状二长花岗岩体(西北部五丈山地区)和斑状黑云母二长花岗岩体(南部合峪地区)，岩浆活动为金矿提供了热液来源，与区内金矿的形成关系密切。

2.4 围岩蚀变类型

区内各种蚀变是含矿热液沿M1构造破碎带运移和富集发生接触热变质和接触热交代变质的基础上产生的，主要发育的围岩蚀变有硅化、钾长石化、绿帘石化、绢云母化、高岭石化、碳酸盐化和绿泥石化等。其中，硅化、绢云母化和碳酸盐化与金矿化关系密切；硅化成矿各阶段均有发生，但强度存在较大差异；绢云母化和碳酸盐化较发育，早期与成矿关系不大，晚期与成矿关系密切。

根据围岩蚀变特征与矿化的关系，大致分为5个阶段：钾化—绢云母化—绿帘石化阶段(成矿期前)、硅化阶段(成矿早期)、硅化—黄铁矿化阶段(成矿期)、细脉状硅化—方铅矿-闪锌矿化阶段(成矿晚期)和碳酸盐化阶段(成矿期后)。成矿期前金属矿化微弱基本不含矿；成矿早期硅化强烈，但金属矿化微弱；成矿期蚀变作用强烈，形成蚀变矿物集合体，浸染状、细脉状和网脉状黄铁矿化尤其发育，是金矿的主要成矿期；成矿晚期主要形成金属硫化物方铅矿和闪锌矿，并伴生有金矿富集；成矿期后以团块状方解石为主，与成矿关系不大。

3 矿体地质特征

金矿体均赋存于M1构造蚀变岩带中，并严格受M1破碎带控制，整体呈脉状产出，围岩为流纹英安岩和英安岩，主要蚀变类型为硅化、钾化、黄铁矿化、绢云母化和碳酸盐化等。根据工程揭露，矿区内矿体由M1-Ⅰ、M1-Ⅱ、M1-Ⅲ等3个矿体组成(见图2)，其中，M1-Ⅰ为区内主矿体，矿体沿走向和倾向均呈平行或近于平行分布，本次工作在-20 m标高以下勘查矿段共发现3个金矿体，空间上均为上部矿体的深部延伸。

M1-Ⅰ矿体：为矿区内主矿体(见图3)，露天矿体，与南部金牛公司赵岭采区矿体相连，产状与M1构造蚀变带基本一致，整体走向北北东(13°)，倾向北西西，倾角陡(50°～65°)，矿体形态简单，总体呈不规则脉状，似层状，在倾向上呈舒缓波状，由探槽、坑道和钻孔控制。在-200～-100 m标高内见无矿天窗，矿体赋存标高-370～+573 m，区内控制长度约为350 m，倾向控制斜深为1 154 m，埋深为0～929 m。矿体最大厚度32.30 m，最小厚度0.57 m，平均8.29 m，变化较稳定；最高品位21.28 g/t，最低品位1.09 g/t，平均品位4.15 g/t，有用组分分布均匀。估算控制资源量矿石量910 033 t，金金属量3 696.16 kg，其中-20 m以下控制资源量矿石量121 829 t，金金属量391.50 kg，推断资源量均在-20 m以下，矿石量103 691 t，金金属量281.67 kg，占总资源量的41%。

M1-Ⅱ矿体：为区内隐伏矿体(见图3)，与M1-Ⅰ矿体为近平行分布，由坑道和钻孔控制，区内见矿标高-289～+367 m，矿体沿走向控制长度约350 m，沿倾向控制斜深为1 037 m，矿体埋深140～855 m。矿体呈不规则脉状，变化较为简单，矿体厚度最大为11.38 m，最小为1.00 m，平均厚度约4.24 m，变化较为均匀；金品位最高为8.40 g/t，最低为1.01 g/t，平均品位3.25 g/t，有用组分分布均匀。估算控制资源量矿石量885 492 t，金金属量3 276.70 kg，推断资源量均在-20 m以下，估算矿石量410 692 t，金金属量1 119.97 kg，占总资源量的50.24%。

M1-Ⅲ矿体：为区内隐伏矿体，矿体形态简单，位于M1-Ⅰ矿体上盘，上部矿体由坑道和钻孔控制，深部矿体为单孔见矿，为上部矿体的尖灭侧现，中间无工程控制，控制标高-295～+270 m，矿体走向长度40～80 m，矿体厚度最大为4.94 m，最小为1.00 m，平均厚度2.11 m。平均品位3.46 g/t，估算控制资源量矿石量10 361 t，金金属量131.87 kg，推断资源量均在-20 m以下，估算矿石量89 728 t，金金属量436.08 kg，占总资源量的19.56%。

4 矿石质量特征

4.1 矿石物质组成

经光薄片鉴定确定组成金矿石的矿物种属有20余种。主要金属矿物以自然金(银金矿，3 g/t)和黄铁矿(4%)为主，次要及微量金属矿物为褐铁矿、方铅矿、闪锌矿、辉铜矿、赤铁矿、斑铜矿、铜蓝、黄铜矿、磁铁矿、钛铁矿和锑银矿。脉石矿物以石英(47%)、钾长石(22%)、绢云母(13%)、高岭石(5%)、斜长石(4%)和白云石(4%)为主，方解石、绿泥石、白云母、白铅矿、黑云母、磷灰石和铅矾少量或微量。金与黄铁矿关系非常密切，占65.79%，与方铅矿和白云石相关的金均占5.26%，与褐铁矿相关的金占2.63%。

1)金(Au)

以自然金为主，并含有少量银金矿，呈他型粒状，以角粒状(76.32%)为主，浑圆粒状(13.16%)和长角粒状(7.89%)次之，枝叉状极少。金粒度主要为中粒金(22.35%)、微粒金(35.75%)和细粒金(41.90%)等，金颗粒数含量以微粒金(84.21%)占主导，少量不可见金为辅。金分布状态有包裹金(73.68%)、裂隙金(2.63%)、粒间金(2.63%)、单体金(21.06%)4种赋存状态，赋存于黄铁矿、方铅矿、褐铁矿、白云石等矿物中，其中黄铁矿包裹金占63.16%，且均以微粒金为主。

2)黄铁矿(FeS2)

区内主要金属矿物，占矿物总量的4%，主要载金矿物，可见金中65.79%与黄铁矿存在较为密切的关系，部分不可见金赋存于黄铁矿的颗粒间隙内。黄铁矿大部分呈他形粒状、碎裂状，少部分为立方体晶形，个别呈五角十二面体及两者之聚形，区内以浸染状不均匀分散分布的散粒状和聚粒状为主，颗粒大小不一，大颗粒可达0.8～1.2 mm，个别达1.3 mm×2.2 mm，常呈碎裂状，中等颗粒粒径0.1～0.5 mm，一般粒径0.01～0.1 mm，小颗粒粒径0.003～0.01 mm。碎裂状充填于裂隙中，并伴生有方铅矿和褐铁矿细脉，偶见自然金；黄铁矿受应力破碎作用常呈碎裂状，尤其大颗粒裂隙发育，沿其裂隙有时充填有细脉状方铅矿或褐铁矿，偶尔充填自然金。黄铁矿包裹自然金(可见金和不可见金)，为该金矿自然金赋存状态的主要形式。

3)褐铁矿(Fe2O3·nH2O)

褐铁矿为次生矿物，主要呈他形粒状或棉絮状交代黄铁矿2种类型，且后者局部见褐铁矿包裹金。

4)方铅矿(PbS)

常与黄铁矿、闪锌矿连生，呈他形粒状或碎裂状，于自然金关系密切，并见有包裹黄铁矿的现象。

4.2 矿石化学成分

矿石化学全分析、组合分析及岩石光谱测试结果表明区内主要矿石及其含量为：w(SiO2)=67.44%、w(Al2O3)=8.91%、w(S)=1.8%、w(Ag)=0.001 3%，主要成矿元素Au为3 g/t，伴生有用组分w(Mo)为0.001 8%，另还有Ag、S等，有害组分w(As)为0.000 18%～0.001 88%。

区内英安岩w(SiO2)为65.70%～66.94%，低于矿石中w(SiO2)，表明硅化作用强烈，后期有硅质成分加入。

4.3 矿石结构与构造

区内主要矿石结构有他形晶粒结构、碎裂结构、包含结构、交代结构、聚粒状结构和自形晶粒状结构等。其中，以他形晶粒结构为主，自然金、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、部分黄铁矿等常呈他形晶粒状，不均匀分散或零星分布于矿石之中。主要矿石构造有角砾状构造、细脉浸状构造、浸染状构造、脉状-网脉状构造和蜂窝状构造。其中，以浸染状构造为主，自然金、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿以及部分黄铁矿等呈他形晶粒，以散粒状或聚粒状不均匀分散分布于矿石之中。此外，地表或近地表矿石在表生作用下，原生的硫化物发生氧化、迁移、流失后形成蜂窝状构造。

4.4 矿石类型

区内金矿石按照氧化程度来划分为原生硫化物型金矿石和氧化型矿石。

1)氧化型矿石：主要分布在+395 m标高以上，矿石呈灰黄或紫黄色，多具蜂窝状构造，硫化物发生氧化后，其氧化物及金、石英残存。氧化矿石品位一般为0.50～1.05 g/t。矿石氧化后易浸出回收。

2)原生型矿石：在矿区内占据绝对主导地位，按照矿石的矿物组成和结构构造特征细分为浸染状金矿石、细脉-浸染状金矿石、脉状-网脉状金矿石3种。

浸染状金矿石含矿性最好，金品位一般3～7 g/t，主要以自形-半自形和他形细粒-微细粒状为主，主要由石英、绢云母和黄铁矿组成，颜色呈灰、暗灰色，是区内最重要的矿石类型。细脉-浸染状金矿石含矿性中等，金品位一般2～5 g/t，主要以半自形和他形细粒状结构，细脉状和浸染状构造，主要由石英、绢云母、黄铁矿及高岭石组成，颜色呈灰或者暗红色，是区内重要的矿石类型。脉状-网脉状金矿石含矿性一般，金品位为1～3 g/t，自形-半自形和细-中粒结构，脉状和网脉状构造，主要由石英、钾长石、绢云母和黄铁矿组成，并伴生有方铅矿和闪锌矿等，颜色呈灰色、浅灰色或者暗红色。

总之，矿石中金属矿物以硫化物为主，黄铁矿占矿物总量的4%，可回收的有用矿物为自然金。因此，矿石工业类型属贫硫化物金矿石。

5 矿床成因及找矿标志

5.1 矿床成因

目前已有很多研究者对研究本区金多金属矿床成矿物质来源开展过研究工作[2,7-9]，基本认为本区金矿主要是上地幔-下地壳岩浆热液流体活动作用的结果。

区内围岩主要为中元古界长城系熊耳群鸡蛋坪组上段英安岩，形成于大陆边缘陆内张裂环境，熔浆主要来自上地幔或下地壳，具有较高的金地质背景。马超营断裂构造带贯穿矿区，3个断裂破碎带组合发生过晚海西期、印支-燕山期和新生代多期复合活动，特别在燕山期构造-岩浆热事件过程中，成矿热液沿着马超营断裂发生运移和富集，并促进岩石中金的富集和活化，沿构造破碎带的间隙内，发生热液交代和热变质作用，发生硅化、钾化、黄铁矿化、绢云母化和褐铁矿化等，在有利的场所产生了金元素富集成矿，形成受岩浆热液作用的构造蚀变岩型中低温热液金矿床。

5.2 成矿模式

矿区位于熊耳山地区，发育太古宇太华岩群中高级变质岩和中元古界长城系熊耳群火山岩，为金矿的富集提供了物质来源，金背景值高达107.2×10-6，但并不是金全部的来源。燕山期板块挤压俯冲作用，促使部分下地壳或上地幔部分熔融的花岗质岩浆(富含Au等多种亲硫元素)沿马超营断裂构造带发生上升侵入，带来丰度的新成矿物质，发生大规模的岩浆侵入。热液带来的金和多金属元素在断裂带附近富集，同时热接触和热变质等多期构造活动促使周边围岩金高丰度值背景岩石发生活化和转移，沿裂隙下渗，与成矿初期热液发生活化，物理化学条件的骤变，在破碎带内碎裂岩和角砾岩中有利于位置富集成矿[2,5]。

九仗沟金矿赋存于M1构造蚀变碎裂岩和角砾岩内，深部破碎带与马超营深大断裂相连通，燕山期和新生代成矿流体沿断裂带发生运移和富集，且不断萃取中元古界长城系熊耳群鸡蛋坪组上段英安岩的金元素，发生了强烈的热液接触和热液变质蚀变作用与不同期次的成矿矿化作用，在破碎带的转折端或转折膨大处富集形成较厚的金矿床[8]。总之，九仗沟金矿成矿时代属燕山晚期[10]，成因类型为岩浆热液蚀变形成的构造蚀变岩型中低温金矿床。

5.3 找矿标志

1)构造标志：金矿床严格受M1构造断裂带控制，并赋存于断裂破碎带内碎裂岩、角砾岩和蚀变岩中，尤以构造带转折膨大部位厚度最厚。因此，构造是区内最重要的找矿标志，构造转折端、转折膨大处和多期活动叠加部位是最有利的成矿场所。

2)蚀变矿化标志：含矿断裂带具有明显的蚀变和矿化现象，围岩蚀变是区内重要的找矿标志；硅化强烈地段，石英岩不易风化，形成的正地貌；钾化、黄铁矿、褐铁矿和绢云母化等发育地区可作为直接的找矿标志。

3)岩浆岩标志：燕山期斑状二长花岗岩和斑状黑云母二长花岗岩体为金矿提供了热液来源，岩体周缘也是重要的找矿靶区。

4)其他标志：民采洞是重要的找矿线索。

6 结 论

1)九仗沟金矿位于外方山银金多金属成矿带，M1含金构造蚀变破碎带中，共圈定金矿体3个，发育硅化、钾化、绢云母化和碳酸盐化等，为典型的受岩浆热液作用形成的构造蚀变岩型中低温热液金矿床。

2)矿体形态较简单，呈不规则脉状和似层状，矿体产状与M1构造蚀变带一致。主矿体真厚度0.57～32.30 m，为厚度较稳定矿体；金品位1.09 ～21.28 g/t，平均品位4.15 g/t，为均匀矿体；金主要以自然金形式赋存，主要为包裹金和单体金赋存于黄铁矿、方铅矿和褐铁矿等矿物中，与其存在密切的关系。

3)M1断裂构造带既是成矿热液的运移通道，也是控矿和容矿场所。多期活动断裂和断裂构造带转折膨大部位是成矿的最有利部位，强烈的硅化、钾长石化、黄铁矿化、铅锌矿化等蚀变和矿化现象，正地貌、五仗山岩体周边和民采洞均可作为良好的找矿标志。