豫西南马市坪铅锌银矿集区的矿床成因与成矿模式探讨

杨林楠，郭大鹏，郭峻源，李宁，李岚

(1.河南省有色金属矿产探测工程技术研究中心， 河南 郑州 450016；2.河南省有色金属地质矿产局第一地质大队， 河南 郑州 450016)

0 引言

马市坪铅锌银矿集区位于南召县马市坪乡，呈北西西向带状分布于栾川—维摩寺断裂南侧，自西向东依次有铅厂铅锌矿、银洞山铅锌矿、西延沟铅锌矿、杜家庄铅锌矿、马市坪铅锌矿、贯沟金矿、银山沟铅锌矿等矿床(点)(图1)。这些矿床(点)沿断裂呈带状分布于岩体外围碳酸盐地层中，在走向上呈串珠状近等距排列。以往对该区的工作和研究，主要集中于浅部的热液脉状铅锌银矿(涂恩照等，2009；程路平等，2018；牛智辉等，2019)，而对深部可能存在的岩浆热液矿床体系研究极少，与深部找矿有关的成矿模式问题尚未得到很好的解决。2019—2020年，河南省有色金属地质矿产局第一地质大队在该区开展了地质勘查和研究工作，提出了岩浆热液成矿模式，认为深部具有寻找斑岩型矿床的潜力。本文通过对马市坪铅锌银矿集区和栾川矿集区进行对比研究，对研究区成矿地质条件、典型矿床特征等展开分析，总结了控矿因素、矿床成因，建立了矿集区斑岩型钼钨矿—矽卡岩型多金属矿—脉状热液交代型铅锌银矿的找矿模型。

1 区域地质背景

研究区位于北秦岭构造带北缘栾川—维摩寺成矿带上，区域褶皱断裂构造发育，岩浆活动频繁，变质变形作用强烈，物化遥异常丰富，成矿条件十分有利，形成了诸多矿集区(图1)，如栾川钼多金属矿集区(孙社良等，2013；唐利等，2014；韩江伟等，2015；何玉良等，2020)、湍源—铁佛寺多金属矿集区(李胜利等，2012；郭大鹏等，2021)、马市坪铅锌银矿集区(燕长海和刘国印，2004；燕长海等，2005)。

出露地层自北向南依次为：太古界太华群及上元古界栾川群火山岩、碎屑岩建造，中元古界宽坪群一套碎屑岩、碳酸盐建造，下古生界二郎坪群细碧角斑岩建造及中生界碎屑岩建造。构造以北西西向主干断裂为主，包括北部的栾川—维摩寺大断裂、南部的乔端—瓦穴子断裂。次级断裂构造发育，主要有近东西向、北北东向、北东向、近南北向等，断裂构造相互交错切割，是矿液运移、赋存的良好场所。岩浆活动频繁，除少量元古代中酸性、基性岩外，主要是加里东期中性岩(少量酸性岩)，华力西期和燕山期酸性岩。

2 成矿地质条件

2.1 地质概况

2.1.1 地层

研究区地层自北向南主要有太古界太华群(Arth)结晶基底，主要分布在栾川—维摩寺断裂以北；上元古界栾川群(Pt3ln)浅变质碎屑岩—碳酸盐岩组合，分布在栾川—维摩寺断裂以南，外口—跑马岭断裂以北；上侏罗—下白垩统(J3-K1)砂岩和砾岩，分布在外口—跑马岭断裂以南；中元古界宽坪群甘罗沟组(Pt2g)，仅在南端小贯沟以南地区分布；以及沿沟谷堆积的第四系(Q)(图2)。

2.1.2 岩浆岩

2.1.3 构造

研究区内断裂构造发育，主要为NWW向的主干断裂，其次为NW向和近EW向的次级断裂，是矿体的主要赋存构造。主干断裂有：①头道河—杨树庄断裂(F1)，即栾川—维摩寺断裂，走向280°～290°，倾向北东，倾角55°～70°，局部南倾近直立(图3)。②外口—跑马岭断裂带(F2)，从区内南部通过，总体走向280°～290°，北倾，倾角一般40°～50°，少数可达60°以上(图4)。断裂破碎带一般宽约10 m，部分地段可达50 m以上。褶皱仅在该区中部和南部栾川群中发育有向斜和背斜构造。

图4 外口—跑马岭断裂构造面(F2)

2.2 物化遥特征

2.2.1 地球物理特征

通过进行激电中梯剖面测量对矿体深部进行验证，发现成矿构造带深部存在低阻高极化体，且极化率伴随矿脉埋深而递减，甚至出现分段递减的特征。说明矿化体沿倾向有分段的可能性(图5)。

图5 马市坪矿集区1000线视极化率、视电阻率剖面图

2.2.2 地球化学特征

研究区1∶5万水系沉积物地球化学测量显示，异常主要分布在铅厂、银洞山、杜家庄、贯沟、银山沟一带，呈带状略显等间距(2～3 km)展布，异常规模大、强度高、异常浓集中心和浓度分带明显(图2)。

马市坪1/1万土壤地球化学测量(据河南省有色金属地质矿产局第一地质大队，2021①)显示：

(1)银山沟铅锌矿及其两侧存在一处Pb、Au、Ag、Zn、Cu多元素组合异常HT13(表1)。异常规模大、强度高、浓集中心和浓度分带明显，与水系沉积物异常相符，具有较大的找矿潜力。

表1 银山沟HT13异常特征值一览表

(2)杜家庄—下南沟Ag、Zn、Pb、Au、Cu、Mo多元素组合异常HT2(表2)，异常元素组合复杂、强度高、规模较大、具有多个浓集中心、浓度分带明显。异常与矿脉位置相对应，找矿前景良好。

表2 杜家庄—下南沟HT2异常特征值一览表

2.2.3 遥感地质特征

矿集区遥感构造十分发育，主要表现为线性、环形和不同的褶皱构造，尤其前两种具有明显的遥感特征。线性构造在区内以北西向和北东向为主，其中北西—南东向为区内的主构造线方向。区内共发育5条环形构造，最小直径约0.7 km，最大直径约2 km(图2)。中小型环形构造往往控制着矿田与矿床分布，具有较为直接的找矿意义，线、环叠加复合部位矿化往往比较显著(刘登忠，2015)。应注意在环形构造边缘，尤其是线、环叠加复合部位找矿。

3 典型矿床

3.1 矿体特征及围岩蚀变

铅厂、银洞山铅锌矿位于马市坪铅锌银矿集区的西部。矿体受控于外口—跑马岭断裂及其次级断裂构造，赋矿围岩为栾川群白云石大理岩。矿体呈脉状、透镜状产出，矿体受构造控制，多呈NWW—SEE向延伸，产状230°～250°∠33°～66°，深部矿体局部倒转。沿倾向自上而下具有铅矿化递减、锌矿化递增的特点。矿体主要受破碎蚀变带控制，具有多期次发育的特征。围岩多具硅化、碳酸盐化蚀变。

西延沟、杜家庄、马市坪铅锌矿赋存于区内中北部杜家庄向斜两翼栾川群破碎大理岩中。矿体受控于构造破碎带，具挤压破碎特征，后期受硅化、碳酸盐化蚀变，铅锌矿呈块状、角砾状、细脉状，暗示其具多期构造成矿的特征。矿化不均匀，局部集中产出，呈透镜状、似层状、鸡窝状。单个矿体长度约50 m左右，沿构造带呈串珠状、带状分布。围岩蚀变主要有硅化、绢云母化、绿泥石化、碳酸盐化等，局部有矽卡岩化。

贯沟金矿、银山沟银铅锌矿位于区内南部地区，主要控矿构造为外口—跑马岭断裂，矿体主要赋存于其次级构造内，呈北西西向、近东西向展布。矿体靠近加里东期中浅成侵入岩，为多期次热液充填和交代成矿，矿体界线不甚明晰，矿体厚度变化较大，矿化不连续，品位变化大。闪锌矿、方铅矿呈团块状、条带状、浸染状不均匀分布。矿体围岩主要是硅质大理岩、白云质大理岩。围岩蚀变强，主要为硅化、钾化，具多期次构造蚀变叠加特征。在贯沟金矿ZK001钻孔深部发现有斑岩型钼多金属矿，钼矿含量达到边界品位以上，推断深部有斑岩体存在(图6)。另外贯沟—银山沟一带土壤地球化学异常呈面状展布，具有斑岩型矿床的特征。

图6 贯沟金矿区00线剖面图

综上，矿集区热液脉状矿体主要受构造控制，以脉状、透镜状、鸡窝状为主。矿体赋存于构造带顶底板及接触带附近的碳酸盐围岩中。构造带中铅锌矿主要呈脉状、团块状、角砾状，脉石矿物为白云石、绢云母、石英。围岩中铅锌矿呈细脉状、浸染状，主要为热液沿裂隙浸入交代，形成近矿围岩矿体。构造带具挤压破碎和片理化特征，显示具多期次构造和热液充填。矿体具厚而富、薄而贫的特征。沿构造走向或倾向形成脉状、鸡窝状、透镜状、豆荚状矿体。

3.2 矿石特征

区内各矿床(点)矿石特征较类似。矿石中金属矿物为方铅矿、闪锌矿、黄铁矿，以及少量黄铜矿、斑铜矿等，氧化矿物有褐铁矿、铅矾和孔雀石等。脉石矿物有白云石、方解石、石英、绢云母、绿泥石等。矿石按自然类型可分为致密块状矿石、角砾状矿石、细脉浸染状矿石，以及条带状矿石。矿石结构主要为自形—半自形粒状结构(图7a)、星散状结构、交代溶蚀结构、填隙结构、碎裂结构、固溶体结构。矿石构造主要为块状构造、细脉—网脉状构造、星点状构造、角砾状构造，局部见有条带状构造、稠密浸染状构造(图7b)、层纹状构造。

图7 研究区主要矿石结构图(a)及构造图(b)矿物缩写：Py—黄铁矿；Ccp—黄铜矿；Sp—闪锌矿；Gn—方铅矿

4 矿床成因

4.1 控矿因素

4.1.1 地层控矿

栾川群为一套滨—浅海相的陆源碎屑—碳酸盐岩—火山岩沉积建造，富含Ag、Pb、Zn、Cd元素,具极强的后生叠加分异性。这些成矿元素被后期构造热液萃取，在有利的成矿空间经交代作用，形成脉状矿体。矿集区内银铅锌金矿床(点)多产于栾川群煤窑沟组的白云质大理岩中，矿体多呈似层状、透镜状和脉状，分布于碎屑岩与碳酸盐岩接触带或碳酸盐岩中的层间破碎带内。因此，栾川群地层是马市坪铅锌银矿集区的有利赋矿围岩，也为区域成矿作用提供了一部分成矿物质(燕长海等，2005；张红强，2021)。

4.1.2 构造控矿

研究区断裂构造较发育，是热液脉状矿体最为重要的控矿因素。区内主要控矿构造有北西西向、北西向、近东西向构造。其中，北西西向主干断裂控制了区内各个构造单元不同的沉积建造、岩浆活动和变质作用，同时还控制了铅锌银矿产的产出和分布。而北西向、近东西向等次级断裂构造则是矿质运移、聚集、贮存的通道和空间条件，因而直接控制着矿体的空间分布形态和矿化富集程度。

4.1.3 岩浆岩控矿

与成矿作用有关的侵入岩主要为燕山期中酸性、酸性侵入岩，呈小岩株、岩枝和岩脉产出。其控矿作用体现于以下方面：

(1)侵入岩体本身有大量的成矿物质，例如，岩体中钼含量高出地壳平均含量的15倍，铜、铅含量高出地壳平均含量的2.1倍，是金属矿物的重要载体，具有直接控矿作用。与成矿关系密切的斑岩体，在有利构造侵位，在岩体内部或边部形成斑岩型钼矿床。

(2)岩浆活动能释放出大量的热能和压力，对深层地下水起到加热和集聚作用，这些热水在运移过程中萃取围岩中的成矿元素，形成新的含矿热液，与岩浆含矿热液混合，形成高浓度矿液。矿液在温度和压力作用下，沿薄弱带将成矿物质迁移到岩石的结晶孔隙、层间裂隙、节理及破碎带中，进行矿液充填和交代沉淀，并富集形成脉状热液型、似层状矽卡岩型矿体(严海麒等，2007)。

综上所述，马市坪铅锌银矿集区成矿物质来源主要为壳幔源混合岩浆和栾川群地层，构造为成矿物质的迁移和富集提供了有利场所，岩浆岩为本区成矿提供了重要的热动力，具有典型的地层、构造、岩浆岩“三位一体”的控矿特征。

4.2 矿床成因探索

矿集区位于栾川—维摩寺区域性断裂成矿带上，经历了多期次的构造运动。其次级的北东向、近东西向断裂构造呈网格状分布，且十分发育，既是矿液活动运移的通道，又是储矿的良好场所(张玉明和张保平，2020)。在区域变质作用及岩浆热液活动下，产生变质热液，并使地层中的金属元素如铜、铅、锌、金等元素活化、转移到变质热液，使其成为含矿热液。同时断裂又可使地下深处的岩浆热液沿断裂上升并带来部分成矿物质。随着物理、化学条件的改变，在适当的环境下，成矿物质逐渐结晶析出，赋存在断裂构造及附近的围岩裂隙中，形成多金属矿床。

位于同一成矿带上的栾川南泥湖特大型钼矿，具有相类似的地质特征和成矿环境。在南泥湖斑岩型钼矿外围发现了矽卡岩型和中低温热液充填型铅锌矿床，它们呈环带状分布于南泥湖钼矿外围。三者均属于燕山期岩浆期后热液充填、交代成因的多金属矿床，在时空上具有一定的内在联系，共同构成了一个与燕山期中酸性小岩体有关的成矿系列。而马市坪矿集区无论是在区域成矿背景上，还是成矿地质条件上，都与栾川南泥湖矿田相似，因此借鉴栾川南泥湖成矿模式对该区进行对比和研究，具有可行性。

5 成矿模式探讨

参照栾川地区矿床成因(李永峰等，2003；吕文德等，2006；刘国印等，2007；包志伟等，2009；瓮纪昌等，2010)，结合本区相似的成矿环境和成矿条件，认为研究区具有斑岩型钼钨矿—矽卡岩型多金属矿—脉状热液交代型铅锌矿床的岩浆热液系统成矿模式。据贯沟矿区00线剖面钻孔资料证实，斑岩体位于贯沟—银山沟一带深部，埋深约400 m，地表未见出露。斑岩体沿深断裂侵入栾川群白云石大理岩中，在内外接触带形成斑岩型或斑岩—矽卡岩型钼钨矿床，在接触带外围围岩中发育矽卡岩型多金属矿床，而在远离斑岩体的外围断裂带中发育热液脉型铅锌矿床。综合研究区的成矿地质条件、控矿因素、矿床成因等因素，参照栾川地区的成熟找矿模型，建立了马市坪铅锌银矿集区综合成矿模型(图8)。

图8 马市坪铅锌银矿集区综合成矿模型

元古代—古生代，区域地块进入杨子板块北移向华北板块俯冲、拼贴、碰撞造山的构造演化阶段(张国伟等，1995)，大量陆壳物质随俯冲板块被带入地幔，与地幔物质发生熔融、混染。同时形成NWW—NW向深大断裂及一系列复杂的中小型次级断裂构造，岩浆沿构造侵入，促使栾川群地层中Pb、Zn等成矿元素得到初步的富集。

中—新生代，由于华北板块与扬子板块强大的南北向挤压、碰撞和拉张构造运动使岩石圈减薄，软流圈上涌(高山等，1999；陈衍景，2013)，并造成区内新老构造活动加剧。燕山晚期，在陆内碰撞或逆冲推覆作用下使得下地壳增厚，在向伸展机制转换的过程中，下地壳处于强烈的减压增温条件下，产生部分熔融。同时地幔岩浆上涌，岩浆及熔融的壳源物质随着高温地壳热流上涌，携带大量成矿物质，沿着NWW向深大断裂向浅部运移，在周边次级断裂或背斜等构造薄弱部位侵位，随着温度、压力骤降，由岩浆分异作用形成株状或枝状的花岗斑岩体和斑岩型钼钨矿。剩余中酸性岩浆热液和栾川群碳酸盐类岩石接触，与围岩发生交代作用而形成矽卡岩型矿床。同时在远离岩体的外围，剩余含矿热液在运移过程中不断萃取围岩中的成矿物质加入，随着雨水的逐渐加入，压力释放，温度降低，流体物理化学条件发生骤变，最终在成矿有利部位(NWW—NW向中小型断裂构造处)富集成矿。

综上分析，马市坪铅锌银矿集区具有深部斑岩型—中深部矽卡岩型—浅部热液脉型铅锌矿的成矿模式，深部具有较大的找矿潜力。

6 结语

(1)矿床成因属于燕山期岩浆期后热液充填、交代成因的多金属矿床。在时空上具有一定的内在联系，共同构成了燕山期岩浆—热液成矿系列。

(2)建立了马市坪铅锌银矿集区综合找矿模型，即斑岩型钼钨矿—矽卡岩型多金属矿—脉状热液交代型铅锌矿床的岩浆热液系统成矿模型。

(3)贯沟—银山沟一带物化探异常呈面状发育，且在贯沟矿区钻孔中已发现有斑岩型钼矿，下部应注意在深部寻找斑岩型和矽卡岩型矿床。

注 释

① 河南省有色金属地质矿产局第一地质大队. 2021. 河南省南召县马市坪铅锌矿预查报告[R].