河南省内乡县板厂铜多金属矿矿床成因及成矿模式探讨

雷 淮

(河南省地质矿产勘查开发局第一地质勘查院，河南 南阳 473003)

1 区域成矿背景

河南省内乡县板厂铜多金属矿床位于华北板块与扬子板块接合部位，秦岭多金属成矿带东段，朱阳关-夏馆断裂带中部(图1)。经研究表明：朱阳关-夏馆断裂带为一深达上地幔的超壳断裂(刘国范，2003)，属东秦岭板内增生带的界线断裂；其北侧为下古生界二郎坪群(Pz1)裂谷型蛇绿岩建造，南侧为中元古界秦岭群(Pt2)深度结晶杂岩和陆源碎屑-碳酸盐岩沉积。该断裂带为一个继承性构造岩浆和热液活动带，沿断裂分布有带状或脉状加里东期基性岩(γδ33)及燕山期深源中酸性侵入岩(γ53)。受后期构造的影响，不同程度地遭受了糜棱岩化或碎裂岩化，被改造成各类构造岩。

研究表明：中元古界秦岭群雁岭沟组(Pt2y)厚层碳酸盐岩、形成于弧后裂谷盆地环境下的下古生界二郎坪群火神庙组(Pz1h)变细碧岩、变细碧玢岩、变细碧质凝灰岩、变石英角斑岩夹薄层大理岩中，主要成矿元素的丰度均高于地壳丰度几十倍，甚至上百倍，是区内铜多金属矿重要的矿源层，控制了区内一系列中-低温矿床的产出，如镇平祁子堂微细浸染型金矿、河南庄金矿、板厂铜多金属矿等。

朱阳关-夏馆断裂带，不但控制了区域上各个构造单元不同的沉积建造、岩浆活动和变质作用，同时还控制了多金属矿产空间分布。

区内岩浆活动强烈，从加里东期的中基性侵入岩到燕山期的酸性侵入岩均有出露。区域上多期次的岩浆活动，为矿质的活化、迁移、富集创造了热动力条件，尤其是燕山期岩浆活动对铜、金、银、铅、锌等多金属的成矿具普遍的控制作用。

矿区地质特征： 矿区位于黄花幔岩体南侧之朱阳关-夏馆断裂带上，出露地层主要为中元古界秦岭群雁岭沟组(Pt2y)和新生界第四系(Q)。区内断裂构造发育，岩浆岩分布广泛(图1)。

图1 板厂铜多金属矿区地质图(据河南省地质调查院，2001)Q-第四系；Pz1d-二郎坪群大庙组；Pt1y-秦岭群雁岭沟组；Pt1sh秦岭群石槽沟组；Mb-白云石大理岩；Gn-黑云角闪斜长片麻岩；γπ-花岗斑岩；γ4-片麻状花岗岩；Sb-爆破角砾岩；K1-矿脉及编号；ZK208-钻孔及编号

2.1 地层

2.1.1 中元古界秦岭群雁岭沟组(Pt2y)

根据岩石组合可分为上、中、下三个岩性段。

上段(Pt2y3)：分布于矿区的南部。主要岩性为黑云斜长片麻岩、斜长角闪片麻岩、白云石大理岩。

中段(Pt2y2)：分布于矿区的中部，岩性为白云石大理岩、含石墨大理岩、蛇纹石化透辉石大理岩、碎裂大理岩。矿体赋存于该段的构造蚀变带与花岗斑岩的内外接触带中。

下部岩性段(Pt2y1)：分布于矿区北部，岩性为白云石大理岩、白云质大理岩、含石墨大理岩夹黑云斜长片麻岩。

2.1.2 第四系(Q)

分布于河谷及山前沟谷内。主要岩性为砂砾石层、残坡积物、亚砂土、亚黏土及黏土。

2.2 构造

矿区位于小水-老虎山背斜南翼，区内断裂构造发育,主要有北西西向、北西向及近南北向三组。以北西西向断裂相对发育，主要有F1、F7及包含K1、K2矿脉的F4、F3，走向长度一般大于1000m，为区域性朱阳关-夏馆断裂带的次级断裂，总体走向290°，倾向南，倾角55°～75°，具多期次活动的特征。主要构造岩有角砾岩、碎裂岩、碎裂岩化岩石、糜棱岩、糜棱片岩、糜棱岩化大理岩及构造片岩等。带内发育有程度不同的矿化蚀变现象，为区内主要控矿构造。

2.3 岩浆岩

区内岩浆活动频繁，从基性岩到酸性岩均有出露，其岩性主要有斜长角闪岩(变中基性侵入岩)、细粒花岗岩、似斑状花岗岩(花岗斑岩)等。其中似斑状花岗岩(花岗斑岩)：地表未出露，仅在个别钻孔中见到，大部分为高岭石化碎裂岩或碎斑岩，并发育程度不同的黄铜矿化、黄铁矿化，为区内主要的含矿岩石。

上述岩性的岩石特征及岩石化学成分，见表1、表2。

3 矿床地质特征

3.1 矿体的形态、产状及规模

根据以往勘查工程揭露，在矿区内圈出K1-1、K2-1、K2-2三个铜多金属矿体。

3.1.1 K1-1矿体

呈不规则脉状沿构造蚀变带产出。工程控制矿体长度1200m，最大斜深360m；矿体厚度最大11.24m，最小0.73m，平均4.22m。矿体总体走向110°～120°，倾向南，倾角为60°～75°。矿石品位：铜最高品位2.06×10-2，最低品位0.32×10-2，平均品位0.73×10-2；银最高品位为60×10-6，最低品位6.97×10-6，平均品位42.09×10-6；铅最高品位1.36×10-2，最低品位0.09×10-2，平均品位为0.33×10-2；锌品位平均品位0.18×10-2。

3.1.2 K2-1矿体

分布在116线至44线间，矿体长约1070m，目前控制矿体最大标高640m，最低标高580m。矿体最大5.47m，最小0.85m，平均厚度3.13m；总体走向290°，倾向200°，倾角60°～73°。矿石品位：单工程中铜最高0.49×10-2，最低0.30×10-2，平均0.36×10-2；银最高37.30×10-6，最低4.63×10-6，平均13.40×10-6；铅最高0.32×10-2，最低0.19×10-2，平均0.25×10-2；锌最高0.31×10-2，最低0.05×10-2，平均0.10×10-2。

3.1.3 K2-2矿体

工程控制矿体长度750m，控制斜深35～175m，矿体厚度最大7.50m，最小1.04m，平均厚度3.19m。矿体总体走向290°，倾向200°，倾角65°～75°。矿石品位：铜最高1.04×10-2，最低0.36×10-2，平均0.71×10-2；银最高125.86×10-6，最低23.34×10-6，平均69.88×10-6；铅最高1.05×10-2，最低0.13×10-2，平均0.66×10-2；锌最高0.67×10-2，最低0.03×10-2，平均0.24×10-2。

表1 岩石特征一览表

表2 XLFXL侵入岩各类岩石化学成分一览表

3.2 矿石质量特征

3.2.1 矿石的矿物成分

矿石中金属矿物有黄铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿、斑铜矿、方铅矿、闪锌矿等。

脉石矿物与矿石类型密切相关。蚀变大理岩型矿石以方解石、白云石为主，石英、蛇纹石、透辉石、绿帘石等次之。花岗岩型矿石以钾长石、斜长石、石英为主，较少量绢云母、高岭石。

3.2.2 矿石的化学成分

矿石的化学成分见表3。

从表3中可以看出，不同矿石类型，化学成分有较大差异：

花岗岩类型的矿石，SiO2含量较高，在(49.65～51.21)×10-2之间， Al2O3、K2O、S、Ag、Sb、W、Mo含量较高，而CaO、MgO及Na2O、Au、As含量偏低。

蚀变岩类型的矿石，SiO2含量较低，在(38.03～38.58)×10-2之间，Al2O3、S、Ag、Sb、W、Mo、Bi含量较低，TiO2、CaO、MgO及Na2O、Au、As明显较高。而Cu、Pb、Zn在各种矿石类型中含量均较高。由此说明，围岩成分对矿石的化学成分影响较大。

3.2.3 矿石的结构构造

板厂银多金属矿床的矿石类型，有蚀变大理岩型和花岗斑岩型两种，主要矿石结构有压碎结构、交代结构、半自形以及它形粒状结构等，主要构造有浸染状构造、角砾状构造、块状构造等(图2)。

3.3 金属矿物生成顺序

根据矿石中金属矿物的共生组合、嵌布形式、蚀变交代作用等特征，主要金属矿物的生成顺序为：

粗粒自形粒状黄铁矿→磁黄铁矿→细粒他形黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿→黄铜矿→褐铁矿、孔雀石、铜兰。

3.4 蚀变及矿化特征

围岩蚀变主要有硅化、钾(长石)化、绿泥石化、绢云母化等，地表有褐铁矿化、 孔雀石。主要矿化有黄铁矿化、黄铜矿化、斑铜矿化、方铅矿化、闪锌矿化等。据河南省地质调查院(2001)研究，矿区内大量呈带状分布的花岗斑岩脉(岩体)的内外接触带中均有Cu、Pb、Zn、Ag、W、Mo、Bi异常，局部可见矿化蚀变。通常钾化强，含矿性也相对较好。

表3 矿石化学全分析成分一览表

图2 板厂矿石蚀变和结构构造图(CCP-黄铜矿，Py-黄铁矿)

图3 板厂铜多金属矿床流体主要包裹体图(据地勘一院，2010)

4 成矿流体

据地勘一院(2010)研究成果表明，该矿床包裹体比较丰富，形态各异，多数<10μm，个别可达20μm(图3)。各种类型的矿石中，均可以发现包裹体。气液两相的盐水溶液包裹体在各类样品中普遍存在，如富矿石块状硫化物石英中的负晶形原生盐水溶液包裹体，大理岩、花岗岩型矿石中的不规则盐水包裹体。此外，在大理岩中还发现了CO2的三相包裹体及含子晶的包裹体，前者可能是由于大理岩本身富C所致，后者可能是由于较高盐度的成矿流体所致。强矿化的花岗岩型矿石样品中也存在含子晶的包裹体，这说明成矿流体的盐度相对较高，而高盐度的成矿流体能携带的成矿物质的量较多，因此更利于成矿。另外，次生包裹体广泛发育，尤其是大理岩中，但个体较小。石英中个别较大，包裹体的均一温度介于260℃～280℃，个别大于500℃仍然没有均一的包裹体，可能是花岗岩形成时捕获的包裹体，推测矿床形成于中温-中低温条件下。激光拉曼光谱测试表明：包裹体成分以盐水溶液为主，含有少量C2H6、Cl-等成分，这些成分的拉曼峰值均被寄主矿物方解石的峰或者包裹体片上树脂的峰一定程度的掩盖。

5 岩石地球化学研究

据地勘一院豫西南湍源银多金属地球化学异常区成矿特征与找矿预测研究报告，矿区西段K1矿脉的大理岩、花岗(斑)岩、煌斑岩类、矿石样品的稀土元素及微量元素特征如下：

5.1 稀土元素

稀土元素分配模式见图4。从图4中可以看出,二郎坪群地层(DM1,3,4)的稀土总量(ΣREE=258～834)相对最高，轻重稀土分异较明显(LREE/HREE=9～12)，负Eu 异常；而秦岭群石槽沟组地层的稀土总量比二郎坪群偏低(ΣREE=71～162)，重稀土相对富集，负Eu 异常；雁岭沟组大理岩的稀土总量最低(ΣREE=7～20)，轻重稀土分异不明显，这是由于其原岩石化学沉积环境导致的；样品BC-30 显示的明显正Eu 异常，是由于该样品有一定的矿化；BC-14 为含石墨的白云质大理岩，石墨的存在说明形成于还原环境下，故Eu 负异常不明显。对于花岗岩型矿石而言，无矿化的细粒花岗岩稀土元素总量相对较高(ΣREE=6～76)，而矿化花岗岩的相对较低(ΣREE=2～4)，这说明了大气降水参与了成矿作用，因为大气降水-热液体系的作用导致了稀土元素的淋失(赵振华，1997)，印证了矿床的浅成特征。矿石样品BC-42的正Eu异常，是由于(还原条件下的)矿化导致的，而花岗岩样品BC-28 的正Eu异常，是由于斜长石斑晶较多导致的。脉岩整体上稀土元素分异不明显，Eu异常变化显著，认为是由于矿化程度不同所致。

图4 板厂矿区地层、矿石、脉岩的稀土元素分配模式

5.2 微量元素

板厂矿区的花岗斑岩Rb、Th 元素特别富集(图5)，符合火山弧花岗岩的特征(Zhenhua Zhao and Lingdi Zhou，1997)。地层和矿区后期的煌斑岩样品明显亏损Hf(图5)，而Rb、Th 略有富集，雁岭沟组大理岩的U 明显富集，这与其为化学沉积岩相吻合。此外，板厂地层、大理岩、花岗斑岩和煌斑岩的微量元素研究表明，成矿元素Cu在花岗斑岩和煌斑岩中含量较高(表4)，表明Cu可能来源于岩浆；而Pb、Zn在花岗斑岩和大理岩中含量较高，因此推测Pb、Zn可能来自岩浆和秦岭群雁岭沟组大理岩。因此，综合以上分析表明，成矿流体应该来源于深部岩浆房，在上移的过程中萃取了围岩(大理岩)中的Pb、Zn等成矿元素，最终形成板厂铜多金属矿床。

图5 板厂矿区地县、矿石、脉岩的稀土元素分配模式样品说明

表4 板厂地层、岩体主要成矿元素Cu、Pb、Zn含量 (单位ppm，数据来源：地勘一院)

数据来源：地勘一院。

6 结论

6.1 矿床成因

6.1.1 控矿因素

区内广泛分布的中元古界秦岭群雁岭沟组(Pt2y)白云石大理岩、透辉(闪)石大理岩、蛇纹石化大理岩中，Cu、Ag、Pb、Zn等元素丰度值高出区域地壳平均丰度的数十倍，是该区重要的矿源层。

板厂铜多金属矿床位于黄花幔花岗岩体南侧400～500m，黄花幔花岗岩体属地壳重熔型岩浆岩，其中Cu、Ag、Pb、Zn等元素丰度分别为(14.00～59.00)×10-6、(0.08～0.10)×10-6、(23～35)×10-6、(43～123)×10-6，丰度值较高，为区内成矿提供了充分的物质条件及热动力条件，与多金属矿成矿关系密切。矿区内的花岗岩脉Cu、Ag、Pb、Zn丰度分别为(30.15～72.00)×10-6、(57.60～62.35)×10-9、 (59.40～64.40)×10-6、(51.20～56.20)×10-6，均高出地壳平均丰度数十倍，可直接构成矿体，在成矿期构造叠加部位矿石品位变富。

综上所述，中元古界秦岭群是区内主要矿源层，地壳内部的岩浆热液在沿着早期断裂上升运移过程中，萃取地层中的含矿物质形成含矿热液，在构造有利部位富集成矿。

6.1.2 成因类型

根据河南省地质研究所硫同位素资料，矿区内黄铁矿δ34S为1.0×10-3、黄铜矿δ34S为1.10×10-3、方铅矿δ34S为-0.90×10-3，不同矿物之间δ34S没有明显差异，与陨石硫δS34值比较接近，说明具较高的均一化。

在同一矿带上，西邻的矿区内所做包体测温(据河南省地质研究所，1985)结果(爆裂法)为：黄铁矿210℃；黄铜矿210℃；方铅矿250℃，说明主成矿温度在210℃～250℃之间。由此说明,成矿物质主要来自地壳深部，成矿温度具有中-低温岩浆热液特征。主成矿期在中低温阶段，矿床成因与构造、花岗(斑)岩脉有关。

综上所述，板厂铜多金属矿床的成因，应属岩浆期后中-低温热液矿床。

6.2 成矿模式

古生代以来，秦岭地区处于挤压构造阶段，富含成矿元素的中酸性岩浆沿朱阳关-夏馆断裂侵入，同时由于挤压作用，导致秦岭群雁岭沟组地层下俯，由岩浆分异后的高盐度成矿流体在上移过程中萃取地层中的成矿元素，在较浅的部位沉淀成矿(图6)。

图6 板厂铜银多金属成矿模式简化图

[1] 刘国范，马庚杰，刘伟芳.河南内乡板厂铜多金属矿床成矿地质特征及找矿前景[J].华南地质与矿产，2007(1):30-34.

[2] 赵振华.微量原素地球化学原理[M].北京:科学出版社,1997.

[3] 卢欣祥，于在平，冯有利，等. 东秦岭深源浅成型花岗岩的成矿作用及地质构造背景[J]. 2002，21(2): 168-178.

[4] 王志光，刘新东，张振邦，等.东秦岭二郎坪地体银多金属矿床成矿环境与找矿前景[J]. 中国地质，2001,28(7):32-36.

[5] Zhenhua Zhao , Lingdi Zhou. REE geochemistry of some alkali-rich intrusive rocks in China[J]. Science in China, 1997,40(2): 145-158.

[6] 河南省地质矿产勘查开发局第一地质勘查院.豫西南湍源银多金属地球化学异常区成矿特征与找矿预测研究报告[R].2010.

[7] 河南省地质调查院.朱阳关-夏馆断裂带铜多金属矿调查[R]. 2001.

[8] 河南省地质调查院.河南省内乡内板厂铜多金属矿区地质及工程布置图[R].2001.

[9] 河南地质研究所.河南省金矿类型和成矿条件研究[R].1985.

[10] 河南省地质矿产勘查开发局第一地质勘查院.河南省内乡县板厂矿区(东段)银多金属矿普查报告[R].2005.