豫西黄沟金多金属矿床成矿规律与立体模型研究

赵彦巧,胡利芳,郭凯旋,张进宇

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

0 引 言

河南省黄沟金多金属矿床位于熊耳山东段南坡，熊耳山地区是东秦岭造山带重要的有色金属及贵金属成矿区，其北坡分布有上宫、虎沟、青岗坪、小池沟、吉家洼等金矿；铁炉坪、蒿坪沟、沙沟、月亮沟等大中型银铅多金属矿床；南坡有著名的祁雨沟、大公峪、小公峪、康山等大中型金矿；同时还有一系列大型钼矿床。密集分布的矿床使之成为我国重要的金银及有色金属成矿带，是继小秦岭之后河南省第二大黄金产地和河南省重要的有色金属产地。现有研究成果主要是对矿床地质特征[1-5]、控矿因素[1,4]、找矿潜力[2]、矿床成因[3]、找矿标志[5]、地球化学特征[6]、成矿预测[7]等进行的深入研究与探讨。本文拟研究黄沟金多金属矿床的成矿规律与构建立体模型。

1 区域地质

豫西黄沟金多金属矿床位于华北地台南缘—华山—熊耳山台隆中段—熊耳山隆断区中部，龙脖—花山背斜南翼近轴部，花园—上宫断裂东南侧，花山似斑状黑云母二长花岗岩岩体的南侧[8-9]。隶属熊耳山金、银多金属矿工作区地层分区，华北地层区熊耳山小区。

区内古老变质岩系发育，构造-岩浆活动频繁强烈，金、银、铅、锌多金属矿床(点)较多，具备良好的成矿地质条件和找矿前景。区域内出露地层主要为太古宇太华群和中元古界熊耳群，少量新生界古近系、新近系和第四系分布在洛宁山前断裂北侧卢氏—洛宁盆地和现代沟谷中[7](见图1)。

图1 熊耳山地区地质略图(据参考文献[4]修绘)1—太华群；2—熊耳群；3—官道口群；4—中元古界；5—新生界；6—不整合线；7—断裂；8—花岗岩；9—花岗斑岩；10—闪长岩；11—拆离断层；12—金矿床；13—银-铅(金)矿床

2 矿床地质

矿区内出露地层主要为中元古界熊耳群许山组安山岩及少量第四系残坡积物和冲积物。矿区西北、北侧出露4个较小的花岗斑岩体，多呈椭圆状分布，其中1个呈条带状。矿区范围内断裂十分发育，主要含矿断裂为NW、NE和近SN向，其中规模较大的为F1、F2、S1和S2。

2.1 矿体和矿石特征

目前，矿区内共发现11条金银矿化体，主要为构造蚀变岩型，局部硅化较强，其产状严格受断裂控制，走向为 NW、NE 和近 SN 向，倾角不大(见图2)。这些矿脉主要由含金多金属硫化物石英脉、构造碎裂岩和构造角砾岩组成，形态较简单。规模较大的为S1、S2。

矿区矿石结构主要有他形粒状结构、自形—半自形粒状结构、碎裂结构、交代假象结构、交代结构等；矿石构造主要有浸染-稠密浸染状构造、细脉-脉状构造、块状-团块状构造、角砾状构造等。按主要矿物组合特征，其矿石工业类型有石英-褐铁矿(黄铁矿)型[图3(a)]、石英-(褐铁矿)-金属硫化物型[图3(b)、(c)]和褐铁矿-绢云绿泥石型[图3(d)]，前两类矿石金银矿化较好，以他们为主。

2.2 矿石矿物学特征

镜下观察矿石中主要金属矿物有自然金[图4(a)、(b)]、褐铁矿[图4(c)、(d)]、磁铁矿[图4(e)]，次要金属矿物有赤铁矿、黄铁矿，含微量黄铜矿、闪锌矿、钛铁矿。结合以往核实报告及本次的组合分析报告，达到伴生有用组份评价要求的有Ag和S。

图2 黄沟矿区地质构造简图1—中元古界熊耳群许山组；2—太华群(未分)；3—石英脉；4—侵入岩脉；5—实测地质界线；6—实测正断层；7—构造角砾岩带；8—构造蚀变带；9—矿区范围

图3 黄沟金多金属矿床矿石样品特征

图4 显微镜镜下矿石

3 成矿阶段划分

根据矿脉之间的穿插关系、矿物共生组合和矿石组构，厘定了主要矿石矿物和脉石矿物的生成顺序，可将黄沟金矿的热液成矿过程划分为4个阶段：早阶段以钾化-硅化少硫化物为特征，中阶段以石英-褐铁矿(细粒黄铁矿)为特征，中晚阶段以石英-多金属硫化物-金为特征，晚阶段以碳酸盐化(方解石)为特征。

(1)早阶段[图5(a)]：以钾化-硅化少硫化物为特征，形成肉红色钾长石和灰白色石英，呈块状构造，金属矿物少量。

(2)中阶段[图5(b)]：以石英-褐铁矿(细粒黄铁矿)为特征，形成乳白色团块状、条带状石英，金属矿物以褐铁矿为主，该阶段金矿化明显，自然金产于褐铁矿裂隙中。

(3)中晚阶段[图5(c)]：以石英-多金属硫化物-金为特征，是金矿化的主要阶段，此阶段的石英多呈灰色油脂光泽，呈脉状切穿早期石英；金属硫化物大多呈浸染状产出于脉状石英中，主要有方铅矿、黄铁矿、闪锌矿等，自然金多集中在脉状石英、金属硫化物中。

(4)晚阶段[图5(d)]：以碳酸盐化(方解石)为特征，方解石呈细脉状沿蚀变带裂隙产出，金属矿物较少，矿化差。

图5 矿区内矿脉之间的穿插关系

4 成矿规律

4.1 产出特征

熊耳山地区金、银多金属矿床成矿系列的各矿床类型之间在时间、空间、物质、成因上是相互联系的，其产出具有4个特点：(1)共生性：不同矿种的矿床大致具共生关系。(2)分带性：不同矿种或不同类型矿床在空间上有序排列。(3)过渡性：矿种或类型的递变式过渡现象。以熊耳山地区构造蚀变岩型矿床最为典型，上宫矿床以金为主，铁炉坪矿床以银铅为主，蒿坪沟矿床的矿种组合则介于二者之间的过渡状态，属金银铅共生矿床；青岗坪式的层间破碎带型与上宫式的陡倾切层破碎带型金矿床，二者同属构造蚀变岩型，但前者主要受层间滑动断裂控制，实际是后者的特殊情况。因此，两种类型矿化也表现出某些渐变过渡的规律，陡倾矿脉一般厚而贫，层状矿脉则呈薄而富的特点。(4)互补性：矿种与类型之间的不平衡组合(或分配)关系，往往具有此多彼少或此强彼弱的特点。

4.2 富集规律

宏观上，熊耳山区与太古宙绿岩带、燕山期花岗岩有成因联系的内生金、银、铅矿床构成了一个统一的成矿系列，这些金、银、铅矿床在空间分布上表现出明显的规律性；微观上，区内典型矿床黄沟金多金属矿床矿化富集同样具有明显的规律性，两者存在整体与局部、包容与被包容的关系。现将探讨结果阐述如下：

(1)断裂构造是区内直接的储矿构造。本区控矿断裂无论在走向上还是倾向上，均具舒缓波状的变化特征，这种产状变化相应又引起断裂形态上的膨缩变化和矿化的强弱变化，从而控制了矿化富集段的产出部位。

(2)构造的交汇及分枝复合部位。此部位往往可以看到矿化加厚、品位增高的矿化富集现象。

(3)金品位的变化与硅化、钾化、黄铁矿(褐铁矿)化、方铅矿化关系密切。蚀变强度愈大，金品位愈高。

5 立体模型

目前，随着各矿山的信息化普及，及其相关支持技术(如三维数据模型、数据 3D 可视化、数据分析和挖掘技术)的发展和日益成熟，三维地质建模及可视化[10-14]已在空间数据集成显示、成矿地质条件分析、预测要素的优化组合和资源量的定量估算上体现出较为明显的优势，传统的二维平面预测正在向大比例尺三维空间立体预测转变。

本次使用3Dmine进行三维地质建模，开展中深部成矿预测。本次共收集录入钻孔23个、坑道6个、槽探51个，数据信息41 797个。钻探是最为常见的工程数据，所涉及到的工程数据主要包括工程的空间位置信息、品位信息、岩性信息等。

黄沟金矿区全区11条矿脉共圈出工业矿体7个(见图6)，分布于矿区中北部大勺子沟、中部石板沟、阳坡根及南部东黄沟，严格受NW、近SN向产状平缓的压扭性断裂构造控制。矿体形状以脉状、透镜状为主。矿体沿走向和倾向均变化较大，矿体长度25～230 m，控制斜深20～130 m，厚度0.1～1.03 m，平均厚度较薄，分枝复合、膨大狭缩特点明显，其形态产状与构造蚀变带密切相关。

图6 黄沟矿体三维地质模型

6 结 论

(1)熊耳山地区金银多金属矿床成矿系列的各矿床类型之间在时间、空间、物质、成因上是相互联系的，其产出具有共生性、分带性、过渡性、互补性4个特点。

(2)黄沟金多金属矿床主要为构造蚀变岩型，局部硅化较强。其产状严格受断裂控制，走向为 NW、NE 和近 SN 向，倾角不大，形态较简单。

(3)按主要矿物组合特征划分矿石工业类型，黄沟矿床可分为石英-褐铁矿(黄铁矿)型、石英-(褐铁矿)-金属硫化物型和褐铁矿-绢云绿泥石型。前两类矿石金银矿化较好，是主要工业类型。

(4)从成矿物质、构造、岩浆活动3个方面分析了黄沟金多金属矿床的控矿因素，可知：①成矿物质来自深部地幔，具有多源性特征。根据前辈研究成果可知：黄沟矿区金矿化与基底太华群片麻岩和(或)盖层熊耳群安山岩在一定程度上具有成因上的联系[6-7,15]。②断裂构造是内生金属矿床最为重要的控矿因素之一。黄沟矿区控矿构造主要为近SN向和NW向。通过前期工作，认为黄沟矿区构造控矿作用也应具备较好的找矿前景。③黄沟金矿金矿体产于岩体附近，矿化和蚀变受岩体的热梯度控制。燕山期岩浆侵入活动为金成矿提供了热力条件，驱动地层中矿质活化迁移，其本身携带了一定成矿元素经运移富集成矿，即成矿物质的活化、迁移、富集是通过岩浆演化而实现的。

(5)黄沟金多金属矿床在空间分布上表现出明显的规律性。富集规律为：①断裂构造控制了金多金属矿床的矿化富集部位；②在构造的交汇及分枝复合部位，可见矿化加厚、品位增高的矿化富集现象；③金品位的变化与硅化、钾化、黄铁矿(褐铁矿)化、方铅矿化关系密切，且蚀变强度愈大，金品位愈高。