矿区圈定了2条钼矿体、4条铅锌矿体以及2条铜矿体。钼矿体位于矿区中部, 铅锌矿体位于矿区北部, 距钼矿体800~1 500 m, 铜矿体在东部与钼矿体边部重叠, 赋矿地层为泥盆系南湾组(图2)。铅锌矿体赋存于北部NW向构造蚀变带中; 中部地表脉状钼矿体大多沿近EW向构造蚀变带出露, 向深部逐渐汇合, 归结于一个厚大的主体隐伏钼矿体。矿体沿走向长 1 600 m, 南北宽320~1 020 m, 延深800 m, 垂直厚度一般为340~500 m, 最大处677.5 m。矿体以花岗斑岩和南湾组为主, 主要赋存在其外接触带。矿体平面展布方向约130° , 呈两端窄、中部宽的椭圆形, 空间形态为厚大的圆柱状, 矿体边部常出现锯齿状分枝。铅锌矿化赋存在隐伏钼矿体上部及外侧, 呈脉状发育, 规模不大、连续性差且矿化强度不高, 多为低品位矿化。围岩蚀变包括硅化、钾长石化、黄铁矿化和青磐岩化, 并具有明显的围岩蚀变分带^[1]。

图2

Fig.2

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	图2 千鹅冲钼矿矿区地质略图 1.泥盆系南湾组; 2.震旦系— 下奥陶统肖家庙岩组; 3.花岗斑岩脉; 4.闪长玢岩脉; 5.断裂带; 6.断层; 7.钼矿体; 8.铅锌矿体; 9.铜矿体Fig.2 Geological sketch of Qian’ echong molybdenum mine

千鹅冲隐伏花岗斑岩在地表无出露, 仅由钻孔在深部进行控制, 其顶部标高为-751.29~-512.71 m(图3), 钻孔控制隐伏岩体面积约0.262 km², 岩体呈NW向展布, 长1 300 m, 宽200~570 m, 平均宽350 m, 岩体侵入宽度越大, 矿化强度越高。岩体与围岩呈侵入接触, 局部有震碎现象。岩体顶部发育弱钼矿化, 矿化强度低于围岩中的矿体。在接触带附近具有较强的硅化、钾长石化及黄铁矿化蚀变。岩体与边部矿体的垂向距离最大达900 m。

图3

Fig.3

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	图3 隐伏花岗岩体分布示意图Fig.3 Distribution diagram of concealed granite

2.3.1 主量元素

在千鹅冲矿区已施工的钻孔ZK005和ZK403(图3)分别采集花岗岩样品QE-QF1、QE-QF2及QE-QF3。主量元素测试由河南省地矿三院岩矿测试中心完成, 采用X射线荧光光谱分析仪分析, 分析精度优于5%; 微量元素测试由宜昌地质科学研究所完成, 分析仪器为电感耦合等离子体质谱仪, 测试误差小于5%, 测试结果见表1。

表1

Tab.1

表1(Tab.1)

表1 千鹅冲矿区主量元素、微量元素及稀土元素分析结果 Tab.1 Content of major, trace elements and REE in Qian’ echong mining area 岩石类型 样品编号 主量元素含量/% SiO2 TiO2 Al2O3 Fe2O3 FeO CaO MgO MnO K2O Na2O P2O5 烧失量 细粒花岗岩 QE-QF1 72.60 0.19 14.11 0.80 0.84 1.10 0.34 0.06 4.93 3.92 0.07 0.74 细粒花岗岩 QE-QF2 73.67 0.15 13.95 0.70 0.71 0.87 0.29 0.05 5.30 3.61 0.05 0.86 中粒花岗岩 QE-QF3 75.05 0.16 13.13 0.86 0.81 0.75 0.28 0.07 4.82 3.59 0.05 0.94 岩石类型 样品编号 微量元素含量/10-6 Ni Co Rb Sr Zr Nb Ba Hf Ta Th U 细粒花岗岩 QE-QF1 2.99 2.83 182.13 239.40 180.58 10.63 1 285.00 5.42 1.05 23.90 3.83 细粒花岗岩 QE-QF2 2.84 2.46 217.63 177.17 148.26 13.61 952.50 4.81 1.33 23.95 5.19 中粒花岗岩 QE-QF3 2.80 2.69 295.36 90.13 162.29 27.93 298.25 6.22 3.03 38.99 16.07 岩石类型 样品编号 稀土元素含量/10-6 La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Y 细粒花岗岩 QE-QF1 61.75 103.42 10.25 33.38 4.29 0.80 3.49 0.39 1.46 0.32 0.65 0.12 0.66 0.10 7.18 细粒花岗岩 QE-QF2 46.57 78.27 7.86 25.34 3.48 0.65 2.79 0.33 1.24 0.30 0.62 0.12 0.73 0.12 6.68 中粒花岗岩 QE-QF3 38.31 64.87 6.42 20.07 2.86 0.43 2.45 0.35 1.62 0.38 0.96 0.21 1.43 0.26 10.66

表1 千鹅冲矿区主量元素、微量元素及稀土元素分析结果 Tab.1 Content of major, trace elements and REE in Qian’ echong mining area

主量元素分析结果(表1)显示, 千鹅冲成矿花岗岩高硅、超酸、富碱; w(K₂O/Na₂O)=1.26~1.47, 表明岩石富钾贫钠; 里特曼指数σ 为 2.21~2.65, 指示岩石为钙碱性; A/CNK值介于1.02~1.05, 平均1.04, 属弱过铝型。在全碱-硅图解(图4)上, 千鹅冲成矿花岗岩投点落在亚碱性花岗岩区域内; 在SiO₂-K₂O图解(图4)上投点落于高钾钙碱性系列。

图4

Fig.4

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	图4 千鹅冲矿区成矿花岗岩全碱-硅图解(左)和SiO2-K2O图解(右)Fig.4 Total alkali silica (left) and SiO2-K2O (right) diagram of metallogenic granite in Qian’ echong mining area

2.3.2 微量元素与稀土元素

千鹅冲矿区3个花岗岩样品的微量元素蛛网图(图5)表明, 千鹅冲花岗岩富集大离子亲石元素Rb、Th和K, 弱亏损Ba、Nb、Ta、Y和Yb, S, Yb含量较低。微量元素蛛网向右倾斜, 其特征与Pearce等^[7]建立的碰撞后花岗岩相似。

图5

Fig.5

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	图5 千鹅冲矿区成矿花岗岩微量元素蛛网图Fig.5 Spider diagram of trace elements of metallogenic granite in Qian’ echong mining area

根据稀土元素配分曲线(图6)可知, 样品的稀土分配模式为轻稀土强烈分馏、中稀土强分馏、负Eu异常中等的右倾型。

图6

Fig.6

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	图6 千鹅冲矿区成矿花岗岩体稀土元素配分曲线[8]Fig.6 REE distribution curve of metallogenic granite in Qian’ echong mining area[8]

千鹅冲侵入岩主要为隐伏的花岗斑岩, 其锆石U-Pb加权平均年龄为(128.8± 2.6) Ma, 辉钼矿Re-Os加权平均年龄为(127.82± 0.87) Ma^[2], 两者的成岩成矿应为同一地质事件的产物。

早白垩世, 东秦岭— 大别山造山带由近EW向转变为近SN向体制, 之后在区域伸展体制下的岩石圈减薄时期, 来自软流圈的小批量的岩浆沿地幔薄弱带上侵, 注入到加厚的下地壳, 形成含一定幔源组分的新生下地壳^[9], 下地壳受热发生部分熔融, 形成富含钼铅锌成矿元素的岩浆源, 沿深大断裂及其次级构造向上运移, 侵入到地壳浅部, 启动了中生代大别山地区钼多金属成矿系统。

2.5.1 控矿构造

铅锌矿主要赋存在NW向构造蚀变带中, 铜矿及地表脉状钼矿体主要赋存于近EW向的构造带中(图2), 2组方向的构造相互穿插, 使脆性的围岩破碎产生裂隙和节理, 这些裂隙和节理中大部分充填有金属硫化物, 硫化物中含有辉钼矿、方铅矿、闪锌矿等^[1]。

总体上, 桐— 商断裂的次级构造及其派生的裂隙控制了矿体的产出, 起到了容矿、储矿的作用。

2.5.2 成矿围岩

为查明围岩物理性质对成矿流体的影响, 本研究从钻孔中矿体顶底板的围岩中采集了22个样品。样品测试由河南省岩石矿物测试中心完成, 分析了抗压强度和抗拉强度。斑岩型矿床在不同围岩中都可以成矿, 但对围岩的物理化学性质有要求。从岩石抗压强度与抗拉强度的比值得出脆性系数(表2), 可以看出片岩类岩石较花岗斑岩的脆性系数高出近一倍, 而脆性系数越大, 岩石越脆, 受压后越易形成节理和裂隙。

表2

Tab.4

表2(Tab.4)

表2 样品脆性系数 Tab.4 Brittleness coefficients of the samples 岩石名称 样品数量/个 平均脆性系数B 黑云石英片岩 5 12.5 绿帘黑云石英片岩 10 12.8 绿帘黑云片岩 4 10.0 花岗斑岩 3 6.8

表2 样品脆性系数 Tab.4 Brittleness coefficients of the samples

区内赋矿岩石为南湾组黑云石英片岩、绿帘黑云石英片岩、绿帘黑云片岩等, 普遍为鳞片粒状结构, 片状构造; 岩石以黑云母、石英含量高且粒度较粗为特征。组成岩石的矿物粒径一般为 0.02~0.1 mm, 岩石总体化学性质不活泼, 孔隙度不大, 脆性强, 受岩浆上侵挤压易碎, 产生大量节理和裂隙, 增加了成矿流体运移的通道, 成矿物质可以在这些裂隙和节理中以石英-钾长石细脉、石英-金属硫化物细脉形式运移、沉淀成矿, 从而形成巨大的筒状钼矿体。

千鹅冲成矿花岗岩为过铝质花岗岩系列, CIPW标准矿物刚玉介于1.20~2.13, 且具有S型花岗岩的典型矿物组合。在SiO₂-Zr判别图解(图7)上, 千鹅冲成矿花岗岩投影均落到S型花岗岩区域, 说明其具有S型花岗岩特征。

图7

Fig.7

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	图7 千鹅冲成矿花岗岩SiO2-Zr判别图解[10]Fig.7 SiO2-Zr discriminant diagram of Qian’ echong metallogenic granite[10]

岩体亏损HREE和Y, 表明源区可能有石榴石存在^[11]; 岩体样品HREE具较平坦的分布, (Ho/Yb)_N平均比值为1.13(表1), 两者相近, 指示角闪石可能是重要的残留相^[12]。岩浆贫Sr, 具中等负Eu异常, 可能与斜长石的结晶分异有关。因此推测千鹅冲矿区花岗岩岩浆岩可能由含斜长石-角闪石-石榴石-辉石的高压麻粒岩在较高的压力下部分熔融形成^[9]。依据张旗等^[13]的Yb-Sr图解, 千鹅冲花岗岩投影落入喜马拉雅型区域(图8), 说明花岗岩物质来源为斜长石-辉石-角闪石-石榴石, 源区深度大于40 km。

图8

Fig.8

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	图8 千鹅冲成矿花岗岩的Yb-Sr图解(左)[13]和(Y+Nb)-Rb图解(右)Fig.8 Yb-Sr (left) and (Y+Nb)-Rb (right) diagram of Qian'echong metallogenic granite

一般认为中国东部在约130 Ma发生了大规模的地壳拆沉作用, 与千鹅冲成矿花岗岩的成岩成矿年龄一致, 期间壳幔发生物质交换, 地幔物质涌入下地壳发生部分熔融^{[2, 14, 15, 16, 17]}。在(Y+Nb)-Rb图解(图8)上, 千鹅冲成矿花岗岩投在后碰撞花岗岩区域, 因此本区花岗岩形成于发生拆沉作用后, 减薄地壳物质部分熔融的后碰撞构造环境。

三叠纪以前, 秦岭— 大别山区主要为近EW向构造体系, 三叠纪末期, 华北地块与杨子板块碰撞造山, 大别山区高压麻粒大别杂岩重熔形成岩浆岩。侏罗纪晚期, 太平洋板块向西俯冲进入中国东部板块, 在早白垩世, 整个中国东部板块区域构造体制发生转变, 发生大规模拆沉作用, 由近NW向转变为NE向构造体制, 形成了大量NE向构造, 与早期近NW向构造组成了大别山区格子状构造^[18]。早期冷凝的岩浆岩在区域构造应力作用下受热重新活化形成花岗质岩浆岩, 沿格子状构造体系向上运移侵位, 在含矿岩浆岩向上侵入过程中受到多种地质作用影响, 岩浆开始冷凝结晶, 后期含矿热液在岩体的顶部和围岩裂隙中沉淀成矿^[18]。由于千鹅冲钼铅锌矿床围岩的岩石脆性较强, 在早期受构造及岩浆侵位影响, 使岩石中产生大量的节理和裂隙, 含矿流体在其中迁移、沉淀成矿, 由于成矿元素晶格的差异, 铅锌矿化多在距离钼矿体外侧500~3 000 m 的范围内形成脉状矿体(图9)。

图9

Fig.9

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	图9 千鹅冲钼矿床成岩成矿模式 1.花岗质岩浆; 2.钼矿体; 3.应力方向; 4.深大断裂; 5.围岩中裂隙; 6.铅锌矿体Fig.9 Diagenetic and metallogenic model of Qian’ echong molybdenum deposit