河南省南召县水洞岭块状硫化物铜锌矿床模式及成矿机制.doc

1、河南省南召县水洞岭块状硫化物铜锌矿床模式及成矿机制摘要：在综合水洞岭及国内外块状硫化物矿床的研究成果的基础上，以块状硫化物既有成矿模式为指导，以水洞岭铜锌矿床为典型的火山成因块状硫化物矿床为研究对象，系统总结水洞岭矿区的区域地质资料、物化探资料、元素地球化学特征。建立了水洞岭块状硫化物型铜锌矿床矿床模型。 关健词：水洞岭；块状硫化物；铜锌矿床；矿床模型 中图分类号：O741+.2 文献标识码：A 文章编号： 1 区域地质背景 区内出露地层主要为下古生界海底火山喷发相的二郎坪群火神庙组及大庙组，主要岩性为细碧岩、角斑岩、石英角斑岩类及火山碎屑岩、碳酸岩类岩石等。 本区南部出露海西期五朵山花岗岩体

2、，东部和北部有加里东期南河店花岗闪长岩体。除此之外尚有众多小岩株、岩脉分布。 分布于南部的火神庙组地层由于受五朵山花岗岩体吞蚀而出露较窄，在岩体内残留体较多。而位于北部板山坪白土岗一带的火神庙组地层亦受花岗闪长岩体的侵蚀呈支离破碎零星分布。 区内构造形迹比较复杂，构造线总体走向近北西。由于区域构造应力影响，褶皱、断裂构造发育。在洞街青山一带十分明显，以大庙组碳酸盐岩为核部形成复式背向斜构造。近年来研究成果表明，该带以大庙组地层为主，组成的成矿带为一韧性剪切变质带的一部分。矿区位于青山向斜南东转折端部位。 1.1 地层 区内出露地层主要为下古生界二郎坪群火神庙组（Pz1h） 、大庙组（Pz1d）

3、及上三叠统太山庙组（T3t1） 。地层走向总体上为 NW-SE 向，与区域构造线一致，倾向 NE 或 SW。其岩性为细碧岩、石英角斑岩、角斑凝灰岩及石英角斑凝灰岩，角斑角砾熔岩，局部见有碳硅质板岩、千枚岩。另外还出露有辉绿玢岩、上三叠统太山庙组的长石石英砂岩、钙质石英砂岩和第四系。火山岩出露比较齐全，且分布具有一定的规律性，由边部中心，岩性从基性中酸性酸性，分异作用较为明显。 1.2 构造 区内构造形迹较为复杂，地层总体上呈一向南东突起，向北西撒开的弧形。矿区经历多次地质构造运动，褶皱、断裂构造发育，区内构造形迹比较复杂，构造线总体走向近北西。矿区位于青山向斜东南部转折端，矿体严格受层位控制，

4、围绕火山活动中心呈半环状分布，以倒转向斜的形态向深部火山活动中心延伸。洞街青山复式向斜，展布于洞街庙岭、五峰岭、青山、水洞岭一带，长 38 公里，枢纽向北西侧伏，核部地层为二郎坪群大庙组，两翼地层为二郎坪群火神庙组，其两翼产状北翼倾向 215，倾角 5580，南翼倾向 1035，倾角 6578。水洞岭块状硫化物铜锌矿床赋存于向斜仰起端部位火神庙组地层中。 1.3 岩浆岩 该区内岩浆活动频繁，主要为侵入岩，其次为火山岩。 （1）侵入岩 区内侵入岩主要有加里东期幔源型板山坪闪长岩岩体、川心垛斜长花岗岩岩体，华力西期五朵山 S 型花岗岩复式岩基，以及北部的燕山期壳源重熔型花岗岩体。 研究表明，加里东

5、期幔源型侵入杂岩体均产在二郎坪毛集加里东期华力西褶断带中，是早古生代二郎坪群似蛇绿岩套的一个组成部分，与其中的细碧角斑岩系在时间上继、空间上相连、成因上有缘，紧密共生，侵入体呈北西西向带状展布，与区域构造线方向一致，并具有明显的带状分布特征。 华力西期花岗岩主要分布于矿区南部。区内尚有辉绿玢岩岩脉零星出露。 （2）火山岩 区内火山岩主要表现为二郎坪群的变质火山侵入杂岩，是秦岭造山带发育较好的一套似蛇绿岩建造。二郎坪群火山岩的主体由喷溢相的细碧岩、细碧玢岩、角斑岩、石英角斑岩组成，以规模巨大的基性岩浆溢流为主，中酸性岩流仅在火山活动中晚期小规模间歇性喷发。少数爆发相岩石由细碧质及石英角斑质各类火

6、山碎屑岩组成，发育于火神庙组上部，表明火山活动晚期伴有强烈的爆发活动。 这套海相火山岩普遍具有多韵律、多旋回、多阶段的特点。就全区而言，大致包括 34 个喷发旋回，每一旋回中下部均以细碧岩为主（约占旋回总厚的 7080%） ，偶夹少量角斑岩、石英角斑岩。上部则为石英角斑岩及相应的凝灰岩，每一旋回分别又由 47 个喷发韵律组成。它们共同反映出火山活动纵向上演化规律，即：岩浆演化由基性酸性；火山活动方式由喷溢爆发；火山活动强度由弱强；每一旋回顶部大多存在火山间歇期，出现沉凝灰岩及凝灰质砂板岩，大理岩等海相沉积层，表明火山活动的脉动特征。 由于具有复杂组构及独特成岩环境，因而二郎坪群的变质火山侵入杂

7、岩，对本区金银、铁铜、硫、锌等矿产具有很重要控制作用。 2 水洞岭地区遥感影像特征 水洞岭火山沉积型块状硫化物 Cu-Zn 矿床，展布于青山复式向斜抑起端部位及北西西与北东向两组构造交汇处，同时有 C13 环形构造显示，遥感影像特征明显，从遥感影像（见图 1）可以分析，环形构造集中分布于矿区东部的火山岩中，有浅色调影像显示的环形构造，相当于一个火山口产出位置，四个子环组成镶嵌式破火山口构造。母环呈椭圆形，长轴方向北西向，长轴长 3500 米，短轴 2200 米，其内多子环，直径 500米左右，子环与火山角砾岩分布在空间上相吻合，为火山活动的中心位置。 图 1 南召县水洞岭地区遥感影像解译图 1

8、、大庙组；2、火神庙组；2、花岗斑岩；5、石英闪长岩； 6、环形构造及编号 7、线性构造 3 区域矿产概况 矿区周边目前共发现有色金属矿床（点）28 个，其中以铜矿床（点）12 处，块状硫化物型铜锌矿床 3 处，其中包括水洞岭铜锌矿床，小型铌钽矿床 1 处，小型锌矿床 1 处。区内有色金属及金银贵金属矿产资源的主要特点是： （1）区内以铜矿点数量最多，矿区北部铜矿点主要分布在瓦穴子-乔端断裂带南侧的二郎坪群地层中，矿点展布方向与区域构造线方向大体一致；矿区南部的铜矿点主要分布在庙岭周边，板山坪岩体中零星可见。 （2）块状硫化物型铜锌矿床（点）在区内占重要地位，典型的矿床为水洞岭中型铜锌矿床。

9、（3）矿区东部分布有少量磁铁矿矿点，数量不多， 主要产于板山坪岩体中。 4 成矿模式 4.1 传统海底块状硫化物矿床模式 传统模式(图 2)为对流核成矿模式即深部热源（岩浆房）与海水的对流循环系统：向下流入的海水不断加热并从海底火山岩中淋滤出金属以氯化物（配合物）的形式搬运，伴以含金属和二氧化硅的弱酸性卤水的产生使细碧角斑岩系发生广泛的镁质蚀变；携带金属的强还原高盐度热卤水沿构造通道上升至喷口下方，视静水压力大小产生爆发、沸腾或宁静排泄，且与浅部循环的富 SO42-氧化卤水混合反映，首先形成细脉-浸染状含铁硫化物和二氧化硅沉淀，继而贱金属卤化物交代含铁硫化物形成浸染状贱金属硫化物；在喷口处还原

10、卤水与海水中 SO42-反应生成起初为软泥状的块状、条带状硫化物矿石，喷口周围温度和 Eh-Ph 值的变化，生成底部黄矿、上部黑矿和更上部黄铁矿的金属分带；二氧化硅、硅酸盐、磁铁矿亦作为热水化学沉积物沉淀下来，由于金属硫化物的溶解度低而最先沉淀下来，向外缺贱金属补给和处于氧化环境等，因而可出现覆盖块状硫化物矿体的含铁建造。 图 2 传统海底火山块状硫化物型成矿模式 4.2 水洞岭式模式及成矿机制 水洞岭式模式即为中心式海底火山喷流沉积块状硫化物矿床成矿模式（图 3） ，是在海底火山环境或间歇，形成于热液喷流口下层状矿化，及之上喷流沉积产生的矿物堆积，呈透镜状-层状产出的矿体常为致密块状。其成矿

11、作用可以用地震泵模式（Finlow-Bates,1980）很好地解释。地震泵模式有 4 个要素：上部不透水层；中部储水层；底部次火山岩体和贯穿储水层的断裂。储集在火山碎屑岩中的原生水以充足的时间和低的水岩比产生高金属浓度的卤水，火山活动一方面提供加热卤水的热源，另一方面通过断裂活动为圈闭热卤水的释放提供动力和通道，高浓度热卤水在喷口附近的卸载同对流核成矿模式描述的海底火山喷流成矿作用。地震泵模式产生的热卤水卸载是一次性的或同火山活动的脉动，很好地解释了此类型矿床由矿石结构构造呈现的近乎一次性的成矿作用。热卤水沿断带卸载，而不是处处成矿，解释了为何符合对流核成矿条件而不成矿的现象。相对宁静溢流的

12、细碧岩为隔水层，先期爆发的角斑质火山碎屑岩是储水层；同成矿的角斑质火山活动不仅产生成矿的热-动力背景，而且其火山碎屑岩直接成为容矿围岩；这就解释了为何块状硫化物总是与具爆发属性的中酸性火山岩有关。 水洞岭矿床的矿石结构反映矿体属一次喷发形成；矿床沿区域构造线的展布除褶皱出露的因素有关外，带状展布的细脉浸染状矿化和老的脉石的分布表明存在成矿期的断层；成矿与角斑岩、石英角斑岩和火山碎屑岩关系密切。研究表明较大规模的矿产地均处于脊状火山喷发中心（粗碎屑火山碎屑岩或侵入产状的石英角斑岩）的旁侧，酸性火山碎屑岩所占比例较高，不乏卤水储集层和深部热源，并存在厚的细碧岩隔水层；不同构造环境的卤水储集层具有一

13、定的物质成分差异，因而产生不同的金属成矿类型；因为深水环境氧化程度低，所以不出现铁建造，仅出现周围重晶石层。 图 3 水洞岭式块状硫化物矿床成矿机制 1、细碧岩；2、角斑岩；3、火山碎屑（沉积）岩；4、重晶石层；5、磁黄铁矿和黄铜矿（黄矿） ；6、多金属矿（黑矿） ；7、铜锌矿；8、细脉浸染状矿；9、同火山期断层；10、对流循环海水 参考文献 1 张智慧，翟东旭，张旭，涂恩照. 河南水洞岭铜锌矿床特征、成因及找矿潜力分析J. 矿产与地质，2008，22(4)：297305. 2 杨荣勇，徐兆文，任启江，郭继春，陆现彩，河南南召水洞岭锌铜矿床的类型及成矿条件J. 中山大学学报(自然科学版)，1996，35(4)：95100. 3 河南省南召县水洞岭铜锌矿区水洞岭矿段成矿规律及深部预测研究.河南省有色属地质勘查总院，2004.