西峽-內鄉古生代構造-深成花崗巖帶的構造位置屬於北秦嶺構造帶的壹部分,其地質特征與板廠-秋樹灣中生代斑巖-爆破角礫巖成礦序列壹致。
這裏廣泛分布著古生代加裏東期深成花崗巖,如五朵山、漂池、安吉坪、白虎嶺、西莊河、穿心多、半山坪等二長花崗巖,黑雲母花崗巖、英雲閃長巖、奧陶紀花崗巖等,它們構成了大小不壹的巖體。它們大多是地殼重熔形成的,是加裏東期揚子板塊向華北板塊俯沖的結果,從而出現了俯沖碰撞花崗巖。前者為M型花崗巖如英雲閃長巖、奧陶紀花崗巖(如半山坪、西莊河、白虎嶺、穿心多);後者為淺成深成S型花崗巖,如五朵山、漂池等,其同位素年齡為402 ~ 573 Ma (39Ar/40Ar法、Rb-Sr法、K-Ar法,呂新祥,1986)。
加裏東期花崗巖體及其內外接觸帶蘊藏著大量的金及多金屬礦床和礦點,其中五朵山花崗巖體產出數量最多,規模較大,包括大石窯、徐窯溝、七潭、紮板石溝、大南溝和小正南溝、螞蟻溝、棉簽坳和杏樹坪,巖體外接觸帶還有夏家溝和周莊。成礦元素主要是金和銅,許多礦點可視為銅金礦床。礦化受貫穿巖體的北北西向(約330°)韌性剪切帶控制。
二、成礦條件
這壹成礦亞系列的重要特征是大多數礦床或礦體產於加裏東期深成花崗巖中。壹般認為是與花崗巖有關的金礦體,但從其地質地球化學及成巖成礦時代分析,主要控礦條件如下。
深成花崗巖
1.花崗巖與成礦的關系
花崗巖在這裏不是源巖,而是寄主巖。金礦床處於成巖作用後的裂隙中。因為花崗巖是同質堅硬的。這些裂縫相當直,而且切得很深。同時,花崗巖壹般來源於深部,其接觸帶和斷裂(韌性剪切帶)可作為溝通深部成礦流體的通道。成礦的物理化學條件資料也證明,主要成礦期是雨水和地下水的交匯,而不是巖漿期後的溶解。當然,也有可能是深部成礦流體在運移過程中發生淋濾,使圍巖(花崗巖)中的成礦物質進入成礦流體。但目前尚未發現花崗巖中的成礦物質加入到礦體中導致元素* * *軛異常的情況,即離開礦體的正值區域後出現低於正常值的負值,然後出現正常場。同位素數據也未能提供礦體與花崗巖的成因關系(兩者是不同的)。
2.含礦巖體特征
本區含礦巖體為五朵山巖體。
(1)五朵山巖體地質特征
五朵山巖體分布在內鄉、鎮平、南召、南陽四縣交界處,出露面積1420km2。是由寺莊、黃龍廟-寺樹、木戶頂組成的復式巖體。巖石類型主要為中細粒黑雲母二長花崗巖、中細粒黑雲母二長花崗巖(包括白雲母)、中粒黑雲母二長花崗巖和斑狀黑雲母二長花崗巖。巖石年齡:黑雲母40Ar-39Ar年齡為448Ma,全巖Rb-Sr年齡為392Ma。黑雲母K-Ar年齡為414Ma(呂新祥,1988)。
(2)巖體的巖石化學特征
巖體的巖石化學成分和參數見表2-2。由表可知,巖體的Rietmann指數σ為1.99 ~ 2.17,屬於鈣堿性系列花崗巖,鋁指數(A/CNK)為1.02 ~ 1.09,為鋁過飽和巖石,相當於S型花崗巖。
表2-2五朵山花崗巖巖石化學及主要參數表
河南省主要礦產成礦作用及礦床成礦系列
(3)稀土元素的特征
五朵山花崗巖體的稀土元素特征和模式見表2-3和圖2-9。巖體中稀土總量為138.69×10-6 ~ 287.74×10-6(平均215.5×10-6),與大陸地殼重熔花崗巖相似(250×10-6) Eu為0.29 ~ 0.5,也與大陸地殼重熔花崗巖壹致(La/Yb)N為3.42 ~ 28.15(平均14.71),略高於大陸地殼重熔花崗巖。稀土模型曲線是右偏的。Eu虧損明顯,具有介於I型和S型花崗巖之間的過渡稀土元素模式特征。該巖體中黑雲母斜長片麻巖的熔融殘留物,∑ REE = 371.47× 10-6,(La/Yb) n = 24.51,EU = 0.81,均高於五朵山花崗巖的相應值。說明殘留體比花崗巖(熔融體)更富含稀土元素。由於殘體富含斜長石,Eu相對花崗巖富集。這也表明花崗巖(即熔融的)不僅具有繼承性,而且具有新生可變性。
圖2-9五朵山巖體稀土分布類型
(據魯心祥1990)
1-黑雲母斜長片巖;2-角閃石黑雲母斜長片麻巖;3-烏雲較長的花崗巖;4—中細粒黑雲母二長花崗巖;5-中粒黑雲母二長花崗巖;6—中細粒黑雲母二長花崗巖
五朵山花崗巖山脊花崗巖標準化模型如圖2-10所示。由圖可知,該巖體的脊狀花崗巖標準化模式與皮爾斯(1984)碰撞花崗巖脊狀花崗巖壹致。表明該巖體形成於巨大的華東華北板塊和揚子板塊的碰撞構造環境,屬於碰撞花崗巖。
(4)花崗巖成因系列。
全巖氧同位素δ180的9個樣品平均值為12 438+0 ‰,相當於華南S型花崗巖。鍶同位素(87Sr/86Sr)初始比值i=0.7085,相當於澳大利亞蘭基蘭活動帶的S型花崗巖(B.W .沙佩爾,A.J .懷特,1974)。稀土元素Eu為0.29 ~ 0.50,也相當於改造型或S型花崗巖。巖體南部接觸帶混合巖化交代作用明顯,與圍巖無明顯的侵入接觸關系。特征性的半自生粒狀花崗巖結構、斑狀結構和塊狀結構表明巖體為原地和半原地花崗巖。因此,根據巖體淺源深位的特征,其成因系列屬於淺成深成花崗巖(呂新祥,1988)。
表2-3五朵山巖體稀土元素特征參數表/10-6
圖2-10五朵山巖體山脊花崗巖標準化模型
(據魯心祥1990)
1-同碰撞花崗巖;2-五朵山花崗巖
(2)韌性剪切帶
非常明顯,礦化受不同規模的韌性剪切帶控制。所有金礦床都產於花崗巖中的韌脆性剪切帶。遠離剪切帶的金礦化突然減弱,但很快下降到元素背景值水平(圖2-11)。這種構造帶不僅可以產於花崗巖中,而且可以穿過花崗巖與圍巖的邊界而進入圍巖中,具有明顯的分層性和穿時性。
圖2-徐窯溝金礦含金量曲線+01
(據魯心祥1992)
1-中細粒二長花崗巖;2-綠泥石化中的碳酸鹽巖和絹雲母化花崗巖;3-應時脈沖;4-金礦體;
答:812沿脈隧穿脈150m;B:812沿脈隧穿脈200mC:872沿礦脈隧道500米穿刺礦脈。
(3)較老的基性火成巖有利於成礦。
因為秦嶺下地殼和基性火成巖含金豐度高。因此,深部流體可能含金較高,對成礦有有利影響。
三。徐窯溝礦床特征
(1)礦區地質
徐窯溝金礦床是北秦嶺構造巖漿巖帶中五朵山花崗巖東段的大型金礦床。礦區出露地層為元谷峪-下古生界二郎坪火山巖,巖性以基性熔巖為主,屬大陸拉斑玄武巖。研究表明,二郎坪火山巖屬於秦嶺蛇綠巖片(張國威,1989;付,1989;孫勇,1994)。巖漿巖主要為加裏東期五多山二長花崗巖,也是徐窯溝金礦的容礦巖石。
礦區內的主要斷裂構造可分為兩組:壹組為走向NW325,傾向ne,傾角57 ~ 75°,主要為三條,出露長度260 ~ 1700 m,寬度2 ~ 4.8 m,具有多期活動的特點。早期為脆性張裂,主要充填應時脈,為礦山早期熱液活動脈。張扭中期,應時脈斷裂形成條帶狀角礫巖,並伴有多次黃鐵礦和多金屬的熱液活動,是主要的成礦階段。後期以壓扭性為主,常使前期充填的礦脈、構造巖和礦體交錯,對礦體有壹定的破壞作用。1號斷層(帶)最大,走向長1700m,寬0.4 ~ 4.8 m,是礦區的主要控礦構造。另壹組為北東向斷裂構造,走向50° ~ 70°,傾角35° ~ 64°,長120 ~ 340 m,寬。
㈡礦床地質學
1.礦體特征
礦區出露的四個礦體均位於1礦脈中:ⅰ、ⅳ號礦體位於1礦脈西北端外接觸帶的斜長角閃巖中,ⅱ號礦體位於1礦脈中段,ⅲ號礦體位於1礦脈東南段。ⅱ-ⅲ礦體均位於內接觸帶的花崗巖中(圖2-12)。礦體總體走向365,438+05 ~ 330,傾角63 ~ 68,控礦標高954 ~ 644米,礦體呈透鏡狀,脈狀。ⅰ號礦體長95米,厚0.4~4.8米,平均厚2.06米,賦存於破碎的應時礦脈及下盤碎裂蝕變巖中,品位2.00×10-6~59.41×10-6,平均11。ⅱ號礦體長245米,厚0.4~3.55米,平均厚65438±0米..最大揭露標高954m,最大工程控制標高632m,垂直深度322m。金礦賦存於破碎的應時脈及上下壁的花崗巖碎裂蝕變巖中,平均金品位為14.53×10-6。ⅲ號礦體長95m,厚0.45~2.05m,平均0.9m,平均品位8.22×10-6,最大揭露標高985m,最大工程控制標高725m,垂深260m。礦石也產於破碎的應時脈和碎裂蝕變花崗巖中,黃銅礦、鏡鐵礦和黃鐵礦富集在富礦部位。ⅳ號礦體賦存於斷裂的應時礦脈中,礦脈厚度0.3~2.5m,平均品位6.97×10-6,最大揭露標高828m,最大控制標高663m,垂深165m。碳化部位,礦化減弱。
圖2-12徐窯溝金礦地質圖
(據308隊1986)
1-二郎坪群火山巖;2-五朵山中細粒黑雲母花崗巖;3-花崗巖脈;4-蝕變構造破碎帶;5-金礦體;6斷層韌性剪切帶;7-地質界線;8—出現
2.成礦期圍巖蝕變與礦脈活動
礦化前有堿化和早期碳酸鹽化,礦化中有矽化、綠泥石化、絹雲母化、鏡鐵礦化、黃鐵礦化、黃銅礦和鉛鋅礦化,礦化後有高嶺土化和晚期碳酸鹽化。成礦前階段的礦脈活動主要為灰白色應時礦脈,含少量結晶黃鐵礦。成礦階段沒有熱液脈體活動的疊加,很難形成工業成礦,但金工業成礦往往與其空間分布壹致,可稱為成礦的先導階段。成礦期熱液脈主要有黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦、方鉛礦等多金屬硫化物細脈、鏡鐵礦、碳酸鹽細脈等。這些礦化熱液脈大多充填在早期塊狀應時脈和蝕變巖裂隙中,形成條帶狀、網狀和浸染狀金礦。黃鐵礦與金礦化關系密切,其次為黃銅礦、鏡鐵礦、菱鐵礦(或碳酸鐵)、閃鋅礦和方鉛礦。金礦體在成礦過程中嚴格受熱液脈活動控制(圖2-12)。
3.金的賦存和富集位置
金以自然金和銀金礦的形式存在於礦石中,自然金占64.48%,銀金礦占35.52%,粒度為0.037 ~ 0.01 mm和0.01 ~ 0.005 mm的金礦物占96.74%。有粒狀、麥粒狀、葉狀、針狀四種,主要以包裹金、粒間金、裂隙金的形式存在。黃金的純度為840 ~ 860。金礦床的主要富集部位是構造分支的復合部位和與多金屬硫化物和鏡鐵礦密切相關的矽化、黃鐵礦化和綠泥石化強烈部位。
(3)金礦形成的物理和化學條件
1.礦物流體包裹體的特征及形成溫度
(1)流體包裹體特征
成礦早期,包裹體形態復雜,氣液比和包裹體大小變化較大。脫氣流體包括在體外,還有液相含鈷包裹體、含巖鹽的子體包裹體和氣相包裹體。氣液比可以在5%到70%之間變化,表現出填充度的巨大差異。包裹體大小從1μm到50 μ m不等,中晚期以氣液兩相包裹體為主,少量純液體包裹體,未發現氣體包裹體、含液態CO2的三相包裹體和含石鹽晶體的包裹體。
(2)成礦溫度
早期黃鐵礦-應時(脈)階段的均壹溫度為320 ~ 400℃,反映了早期黃鐵礦-應時脈形成於高溫熱液環境。同壹應時樣品的爆裂溫度為155 ~ 170℃,遠低於均質溫度。原因可能是包裹體的氣相組成,尤其是CO2含量較高,爆裂溫度可低於均壹溫度(何誌立,1982),不具備地質意義。
在主成礦期的金-應時-黃鐵礦階段,均壹溫度範圍為180 ~ 280℃,與金生成的主要硫化物黃鐵礦的爆炸溫度為250℃,與均壹溫度壹致。
在成礦晚期的黃鐵礦-方解石-應時脈階段,應時的均壹溫度為130 ~ 200°C,該階段應時和黃鐵礦的爆炸溫度為170 ~ 210°C,接近均壹溫度。
2.礦物流體包裹體成分
徐窯溝金礦三個成礦階段的礦物包裹體成分和參數見表2-4、2-5和2-6。從表中可以看出,成礦中前期液相成分為Na+> K+> Ca2+> Mg2+,中後期為Ca2+> Mg2+> Na+> K+,成礦各階段均為Cl-> F-。從成礦早期到晚期,Mg2 ++和Ca2 ++離子大量增加,F-/Cl-比值增大。從礦化早期到晚期,Na+、Cl-離子、鹽度、CO2/H2O比、Na+/K+和Na+/Ca2 ++ Mg2+比值明顯降低。這與成礦早期包裹體的復雜相壹致,包括液態CO2包裹體和含石鹽的礦物包裹體。在成礦中後期,隨著礦物沈澱,加入了Ca2 ++和Mg2 ++離子,這與該階段形成更多碳酸鹽相壹致。由於黃鐵礦的幹擾,礦物包裹體中的S2-和HS-含量無法分析。但在成礦期形成了大量的硫化物,說明成礦溶液中壹定有大量的HS-和S2-存在。
徐窯溝金礦礦物流體包裹體測定結果見表2-4。
研究礦物包裹體的組成及其物理化學條件是研究成礦元素遷移沈澱的重要途徑。金主要以Au+的形式存在於熱液中,Au+離子半徑大,極化強,價鏈傾向強,因此Au+配合物的穩定性隨著配體離子半徑和極性的增加而增加。因為Cl-離子的半徑比F-離子的半徑大,所以絡合離子比絡合離子穩定得多。在較高溫度下(350 ~ 400℃),流體中壹般以絡合物為主。該區成礦早期溶液中有大量Cl-存在,推測成礦早期流體中Au以絡合物形式運移。但在成礦中後期,由於溫度降低(280 ~ 150℃),變得不穩定,而HS-絡合物在較寬的中低溫條件下穩定存在,溶液中的金主要以流體形式運移。金與大量硫化物密切伴生,也是金以這種形式運移的證據。
表2-4內鄉縣徐窯溝金礦礦物包裹體測溫結果
表2-5徐窯溝金礦包裹體成分分析結果
3.成礦溶液的氧化還原條件
由表2-5可知,徐窯溝金礦成礦早期的Eh值達到371,三個成礦階段的還原參數[r = (NCO2+NH4+NH2)/NCO2]均很低(0.09 ~ 0.16),表明成礦過程處於相對氧化環境,與礦石共生的鐵氧化物(鏡鐵礦)較多。
表2-6徐窯溝金礦礦物包裹體氣液成分參數
4.成礦流體的氫氧同位素組成
根據王明勝和宋風(1991)的實測數據(表2-7),徐窯溝金礦床應時δ180為14.73‰,根據均壹溫度和礦泉水分餾方程計算的成礦溶液為8.93‰,氫同位素D為-80%。礦化中期(主礦化期)黃鐵礦包裹體的溶解和δD分別為-9.1 ‰和-102 ‰。計算的礦化溶液δ18O為-7.15 ‰,黃鐵礦包裹體δ18O為-94.7 ‰。在成礦流體氫氧同位素組成圖(圖2-13)中,成礦早期包裹體水氧同位素較正,接近巖漿水,成礦中後期(主成礦期)流體氧同位素較負,與東秦嶺中生代雨水相似,表明主成礦期流體來源以地下水為主。各成礦階段δD值變化範圍為-80 ‰ ~-102 ‰,基本相當於東秦嶺中生代雨水。
圖2-13徐窯溝金礦成礦期熱液的氫氧同位素組成
(東秦嶺中生代雨水區,據張黎剛1985)
△1-成礦早期流體;△2—成礦中期流體;△ 3 ——成礦晚期流體
表2-7徐窯溝金礦氫氧同位素組成表
四。礦床成因及找礦模式
從上述資料分析,該類礦床屬於應時脈狀構造蝕變巖型,成礦的物理化學條件表明為中溫熱液礦床。
該類礦床明顯位於深成花崗巖的韌脆性剪切帶中,受其影響,深部成礦流體有運移通道,在與天水淺部接觸處(約3km),兩種介質相遇沈澱成礦。同位素數據清楚地證明了這壹點。花崗巖本身,由於巖漿源區較深(10 ~ 12 km),也可作為連接地殼上下的通道,有利於成礦流體的運移。其模式可能是深部成礦流體(溶液)沿花崗巖侵位的構造薄弱部位和花崗巖中的韌性剪切帶運至近地表(3km)與天水相遇。
該成礦亞帶的成礦模式如圖2-14所示。
圖2-14徐窯溝金礦成礦模式
(張壽光、魯心祥修改,1995)
1-變質火山-沈積巖系;2-加裏東期花崗巖;3-熱液蝕變;4-含礦巖體;5-剪切帶;6 ——流體運移方向,箭頭的粗細表示流體攜帶多少礦物。
A—徐窯溝型;b-高莊風格