河南省南召縣喬端地區銅礦床地質特征及礦床成因

陳春景，王巧玲，喬海霞，楊水旺，余智慧，尚凱凱，韓姍姍

(1.河南省有色金屬礦產探測工程技術研究中心， 河南 鄭州 450016； 2.河南省有色金屬地質礦產局第七地質大隊， 河南 鄭州 450016)

0 引言

河南省南召縣喬端地區是河南省銅礦發育的有利成礦地區之一(王志光等，2007①；涂恩照等，2009；趙景武等，2011；李建領等，2015；熊靚輝等，2019；張玉明和張保平，2020)。喬端地區地理坐標范圍為東經112°00′00″～112°20′00″、北緯 33°25′00″～33°40′00″，產于該地區及外圍的古火山構造洼地內與火神廟組酸性火山巖(石英角斑凝灰巖)有關的塊狀硫化物型銅礦床，已發現有水洞嶺銅鋅礦床(胡偉等②，2013)、南坪銅礦床、二道嶺銅礦床、三勝銅鉛鋅礦床、廟嶺銅鋅礦點等，這些銅礦床(點)的分布受區域性構造及含礦巖系控制的特點十分明顯。筆者對喬端地區近年來完成的多個銅礦地質勘查報告第一手地質資料開展了較翔實的系統研究，在本文中總結了喬端地區銅礦床的地質特征，提出了銅礦礦床成因及找礦標志。本次研究成果可為喬端地區及外圍進一步尋找同類型銅礦床提供參考。

1 區域地質概況

研究區大地構造位置處于秦嶺造山帶北秦嶺構造亞帶二郎坪構造地體(翟江偉和胡偉，2017；張志娜等，2020；李俊鋒和胡偉，2021)，為秦嶺造山帶的一個三級構造單元(徐志剛等，2008)。區內巖漿活動頻繁，構造活動劇烈，銅等有色及貴金屬礦床成礦條件十分有利(圖1)。

圖1 河南省南召縣喬端地區區域地質簡圖(據陳旺等，2007③修改)1—第四系全新統；2—上侏羅—下白堊統；3—上三疊統太山廟組；4—下古生界火神廟—大廟組；5—下古生界小寨組；6—中元古界寬坪群；7—太古界太華群；8—燕山晚期第二階段花崗巖；9—燕山晚期花崗巖；10—燕山晚期二長花崗巖；11—海西早期第二階段花崗巖；12—海西早期第一階段花崗巖；13—加里東中期第二階段花崗巖；14—加里東中期第二階段斜長花崗巖；15—加里東中期第一階段閃長巖；16—新元古代變石英正長斑巖；17—斷層；18—地質界線；19—不整合接觸地質界線；20—二道嶺銅礦位置；21—南坪銅礦位置

區域地層主要出露太古界太華群、中元古界寬坪群、下古生界二郎坪群火神廟—大廟組及小寨組、上三疊統太山廟組、上侏羅—下白堊統、第四系全新統。太古界太華群分布于區域北東部，為本區最古老地層，主要巖性有黑云斜長混合巖、角閃斜長片麻巖、角閃二長混合片麻巖等。下古生界二郎坪群分布于區域中部，是本區域主要的出露地層。該套地層自下而上分為小寨組、火神廟組和大廟組，巖性主要為碳質絹云片巖、含碳質絹云石英片巖、石英角斑凝灰巖、細碧巖、角斑巖、條紋大理巖、含礫大理巖等。上三疊統太山廟組、上侏羅—下白堊統、第四系全新統小面積分布于區域中部(賴群生等，2008；王昊等，2008；徐兆文等，2013)。

區域發育一系列一定規模的北西西向區域斷裂帶，自北而南分別是欒川斷裂、瓦穴子斷裂、朱夏斷裂、商丹斷裂，這些區域構造帶控制了區域金、銀、銅等金屬礦產的空間分布。其中瓦穴子斷裂(瓦穴子—喬端韌性剪切帶)和朱夏斷裂(朱陽關—夏館韌性剪切帶)是北秦嶺構造亞帶寬坪群、二郎坪群和秦嶺群的界限斷裂，也是兩條重要的控巖控礦構造(郭賓鋒和秦戰營，2018；羅明偉等，2018)。

區域巖漿活動頻繁，巖石種類齊全。侵入巖在時空上表現為多期巖漿侵入活動，且分布廣泛。加里東期侵入巖主要分布在區域中部，出露的巖體主要有南河店閃長巖、兩河口斜長花崗巖、石門石英閃長巖等巖體。海西期侵入巖主要分布在區域南部，為五朵山花崗巖體，巖性為等粒黑云母花崗巖和似斑狀黑云母花崗巖。燕山期侵入巖主要分布在區域北部、中部，以酸性為主，巖體規模大小不等，規模較大的有二郎坪花崗巖體、黃花幔黑云母花崗巖體、伏牛山花崗巖體、天寶寨斜長花崗巖體等。另外，區域還出露一些時代不明的中基性—酸性巖脈，多沿斷裂構造帶分布(曹紀虎，2012；陳昭和蘇晶晶，2012)。

2 銅礦床地質特征

2.1 南坪銅礦床地質特征

2.1.1 礦區地質特征

該礦區地層主要為下古生界二郎坪群火神廟組海相火山巖系，在礦區北部外圍有大面積分布的小寨組。第四系殘坡積物、沖洪積層等多出現于溝谷中(圖2)。

圖2 南坪銅礦床地質簡圖(據張曉永等，2010④修改)1—第四系；2—小寨組絹云石英片巖；3—小寨組藍閃石片巖；4—火神廟組碳硅質板巖；5—火神廟組石英鈉長斑巖；6—火神廟組石英角斑巖；7—火神廟組石英角斑質凝灰巖；8—火神廟組角斑巖；9—火神廟組細碧巖；10—火神廟組輝綠巖；11—火神廟組硅質巖；12—火神廟組蝕變閃長巖；13—火神廟組熔結角礫巖；14—黑云母花崗巖；15—斷層；16—地質界線；17—銅礦體及編號；18—勘探線及編號

小寨組巖性主要為絹云石英片巖(Sch)，局部為紅柱片巖、藍閃片巖(Ph)。

火神廟組為礦區主要出露地層，巖性主要有石英鈉長斑巖(lht1)、石英角斑巖(lht2)、石英角斑質凝灰巖(lht3)、碳硅質板巖(C-Si)、角斑巖(Kt)、細碧巖(bm)、輝綠巖(nm)、硅質巖(Si)、蝕變閃長巖(d)、熔結角礫巖(j)等。

石英鈉長斑巖、石英角斑巖、石英角斑質凝灰巖是礦區最主要的酸性火山巖巖石類型，其中石英角斑質凝灰巖為礦區銅礦體主要的賦礦巖石。主火山活動期后，區內還出現較多熱水沉積巖，如細碧巖、碳硅質板巖等。細碧巖主要出現于銅礦體的上部，可作為主要的找礦標志。碳硅質板巖形成于火山活動后期，分布相對較廣。

石英角斑質凝灰巖：在礦區大面積分布，為礦區火山巖主要巖石類型之一。巖石呈灰白—淺褐色，凝灰結構、晶屑巖屑結構，片狀、塊狀構造。晶屑巖屑含量8%～20%，主要為石英角斑巖巖屑，偶見細碧巖、角斑巖巖屑。晶屑主要是鈉長石、石英，石英晶屑較粗大。填隙物為顯微晶質的鈉長石、絹云母、石英、綠泥石等。還有微量的綠簾石、角閃石、榍石、磷灰石、黃鐵礦、褐鐵礦及火山灰等。褐鐵礦化、黃鐵礦化、絹云母化普遍，局部可見硅化、重晶石化。礦區銅礦體主要賦存于該套巖石內。

礦區內構造較為復雜，與成礦有關的構造主要有加里東期古火山構造、控礦的褶皺構造及成礦期后的斷裂構造。古火山構造是影響礦區內銅礦床成礦的最主要構造類型之一，在本礦區存在比較多的古火山構造，如南坪、白陰溝等都有可能存在古火山活動中心。褶皺在礦區內十分發育，多為近于直立的緊閉倒轉褶皺構造，在褶皺構造的翼部及轉折端還存在一些柔流構造，易形成銅礦富礦體或富礦段的虛脫空間。在礦區內成礦期后斷裂構造主要有兩組，呈北西向的斷裂構造與區域構造線基本一致，呈北東向的斷裂構造斜切地層，這兩組成礦期后斷裂構造均不十分發育，規模一般也不大，對銅礦體破壞不大。

本區出露的巖漿巖主要為海西期黑云母花崗巖，呈較大型巖株分布于礦區南部，與二郎坪群火神廟組地層呈侵入接觸，接觸帶常見硅化、黃鐵礦化、綠泥石化、綠簾石化等蝕變現象。

礦區內共發現銅礦體6條，產出于二郎坪群火神廟組石英鈉長斑巖、石英角斑質凝灰巖、細碧巖中，礦體產狀與地層產狀基本一致。銅礦體長度123.9～203.4 m，厚度0.71～4.65m，編號為K1～K6，銅礦體特征見表1，其中K2、K4為礦區的主要銅礦體(張曉永等，2010④)。

表1 南坪銅礦床各銅礦體特征

2.1.2 礦體特征

K2銅礦體產于礦區東坡根一帶，礦體賦存標高475～387 m，埋深0～88 m。出露海拔標高最高 475 m，最低454 m。呈透鏡狀產出，走向303°～308°，傾向南西，傾角61°～67°。地表出露長度為192.5 m，控制斜深81.4 m。礦體厚度1.43～2.21 m，平均1.90 m，厚度變化系數為24.7%。單樣銅最低品位0.39%，最高1.07%，平均0.69%，品位變化系數21.3%(圖3a)。

圖3 南坪銅礦床201號(a)、401號(b)勘探線地質剖面圖(據張曉永等，2010④修改)1—火神廟組石英鈉長斑巖；2—火神廟組石英角斑巖；3—火神廟組石英角斑質凝灰巖；4—火神廟組細碧巖；5—銅礦體及編號；6—產狀；7—鉆孔及編號；8—探槽及編號

K4銅礦體產于礦區林場北部，礦體賦存標高625～536 m，埋深0～89 m。出露海拔標高最高625 m，最低604 m。呈透鏡狀產出，走向290°～296°，傾向南西，傾角61°～68°。礦體地表出露長度為203.4 m，控制斜深84.2 m。礦體厚度1.64～4.60 m，平均3.18 m，厚度變化系數為19.1%。單樣銅最低品位0.42%，最高1.40%，平均0.70%，品位變化系數23.1%(圖3b)。

2.1.3 礦石特征

礦物組成：礦區內銅礦石主要金屬礦物為黃銅礦、黃鐵礦等，脈石礦物常見石英、絹云母、重晶石、黑云母、角閃石等，次生礦物主要為孔雀石。

黃銅礦為礦石中的主要含銅礦物，常與黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦共生，黃銅礦多呈不均勻浸染狀分布，或者出現固融體分離結構，局部富集呈塊狀。石英為主要脈石礦物，呈灰白色、乳白色和煙灰色，塊狀構造，他形粒狀結構。褐鐵礦為次生的金屬氧化物，多呈他形粒狀分布，可見黃鐵礦的骸晶殘留或褐鐵礦交代溶蝕黃鐵礦的現象。

礦石化學成分：礦區內銅礦石基本地質樣礦石的化學成分中，成巖元素以硅、鋁、鐵為主，含量大于1.0%，成礦元素主要為銅，其它金、銀、鉛、鋅等元素在礦石中含量均不高。金含量0.037×10-6，銀含量0.54×10-6，鋅含量為0.13%，硫含量0.36%。

礦石結構、構造：礦石結構常見自形晶結構、半自形晶結構，其中自形晶結構為本礦區礦石主要結構類型之一；礦石構造主要為塊狀構造、稠密浸染狀構造和星點狀構造，其中塊狀構造是礦區最重要礦石構造之一。稠密浸染狀構造常由黃銅礦等主要金屬礦物組成，也是礦區重要礦石構造之一。

礦石類型：礦區內礦體深部礦石以原生硫化物礦石為主，按工業類型可分為致密塊狀礦石和細脈浸染狀礦石兩類。按礦石的氧化程度可分為原生礦石、混合礦石、氧化礦石三類。

礦體圍巖和夾石：賦礦圍巖主要為二郎坪群火神廟組石英鈉長斑巖、火神廟組石英角斑質凝灰巖等。

圍巖蝕變：近礦圍巖蝕變主要有硅化、黃鐵礦化、絹云母化、綠泥石化、碳酸鹽化等，蝕變寬度5～10 m不等。

2.2 二道嶺銅礦床地質特征

2.2.1 礦區地質特征

該礦區地層主要為下古生界二郎坪群火神廟組，在礦區北東部外圍有大面積小寨組分布，在礦區西南部有小面積大廟組出露，第四系多出現于村鎮、溝谷中(圖4)。

圖4 二道嶺銅礦床地質簡圖(據陳旺等，2007③修改)1—第四系；2—下古生界小寨組；3—下古生界火神廟組；4—下古生界大廟組；5—志留紀斜長花崗巖；6—志留紀閃長巖；7—花崗斑巖；8—斷層及產狀；9—地質界線；10—銅礦體及編號；11—勘探線及編號

小寨組(Pz1x)：巖性主要為絹云石英片巖、碳質絹云母片巖、變粒巖、黑云石英片巖、變長石石英砂巖及黑云片巖等?；鹕駨R組(Pz1h)：為礦區主要出露地層，巖性主要為石英角斑質凝灰巖、細碧質角礫熔巖、石英鈉長斑巖、角斑巖、集塊熔巖、細碧巖、角斑凝灰巖、石英角斑巖、含碳硅質斑巖、熔結角礫巖和含火山角礫石英角斑巖等。大廟組(Pz1d)：巖性主要為含礫大理巖、絹云石英片巖、斜長角閃片巖、硅質板巖、石英角斑巖、條紋大理巖、石英角斑凝灰巖及黑云石英片巖等。

礦區內構造褶皺較為復雜、斷層簡單，本區加里東期古火山地層常出現近東西走向的緊閉倒轉褶皺及柔流褶皺。這種強烈的褶皺作用可以使火山巖層發生變質變形，也可以使最初出現的海底火山熱液沉積礦床進一步變富，同時使原始礦層被拉斷，隨地層一起褶皺變形，從而在褶皺樞紐、轉折端、虛脫部位形成富礦體和富礦段。從實際情況來看，本區大多數銅鋅礦體都產于這些構造部位。地質填圖發現，二道嶺、白陰溝等地方都有可能存在古火山構造和古火山活動中心，古火山構造是影響礦區內銅礦床成礦的最主要構造類型之一。在礦區內成礦期后斷裂構造不十分發育，礦區南部外圍存在多條北東向斷層，斜切地層、巖體，具一定規模。

本區出露的巖漿巖主要為志留紀斜長花崗巖、閃長巖，呈較大型巖株出露于礦區南部；少量花崗斑巖，呈脈狀局部出露。志留紀斜長花崗巖、閃長巖巖體與二郎坪群大廟組、火神廟組地層呈侵入接觸，沿二者接觸帶可見硅化、綠簾石化及綠泥石化等蝕變現象。

礦區內共發現銅礦體5條，均產出于二郎坪群火神廟組海相火山沉積巖系中，礦體產狀與地層產狀基本一致。銅礦體長度112.5～193.6 m，厚度0.50～3.50 m，編號為K1～K5，銅礦體特征見表2，其中K2、K5為礦區的主要銅礦體(陳旺等，2007③)。

表2 二道嶺銅礦床各銅礦體特征

2.2.2 礦體特征

K2銅礦體產于礦區杜家莊一帶，礦體賦存標高504～402 m，埋深0～102 m。出露海拔標高最高504 m，最低482 m。礦體呈透鏡狀產出，走向303°～314°，傾向北東，傾角61°～69°。地表出露長度為112.5 m，控制斜深106.4 m。礦體厚度 0.71～2.03 m，平均1.56 m，厚度變化系數為26%。單樣銅最低品位0.21%，最高2.09%，平均0.76%，品位變化系數33%(圖5a)。

K5銅礦體產于礦區小白陰溝附近，礦體賦存標高520～401 m，埋深0～119 m。出露海拔標高最高520 m，最低468 m。礦體呈透鏡狀產出，走向 313°～317°，傾向北東，傾角62°～67°。地表出露長度為123.3 m，控制斜深110.5 m。礦體厚度 0.50～3.50 m，平均2.01 m，厚度變化系數為37%。單樣銅最低品位0.29%，最高2.06%，平均0.66%，品位變化系數31%(圖5b)。

圖5 二道嶺銅礦床200號(a)、500號(b)勘探線地質剖面圖(據陳旺等，2007③修改)1—火神廟組細碧質角礫熔巖；2—礦體及編號；3—產狀；4—探槽及編號；5—沿脈平硐及編號

2.2.3 礦石特征

礦物組成：銅礦石主要金屬礦物為黃銅礦、閃鋅礦、黃鐵礦等，脈石礦物常見石英、絹云母、黑云母、角閃石及重晶石等。

礦石化學成分：成巖元素以硅、鋁、鐵為主，成礦元素主要為銅、金、銀、鉛、鋅等，在礦石中含量均不高。

礦石結構、構造：礦石結構常見自形晶結構和半自形晶結構；礦石構造主要為塊狀構造和稠密浸染狀構造。

礦石類型：按工業類型可分為致密塊狀礦石和細脈浸染狀礦石兩類。按礦石的氧化程度可分為原生礦石、混合礦石、氧化礦石三類。

礦體圍巖和夾石：賦礦圍巖主要為二郎坪群火神廟組細碧巖等。

圍巖蝕變：近礦圍巖蝕變主要有硅化、黃鐵礦化、絹云母化、綠泥石化、碳酸鹽化等。

3 礦床成因及找礦標志

3.1 礦床成因

根據喬端地區銅礦床產出的區域地質構造條件、銅礦床的基本地質特征(施林道，2013)，加以分析：

(1)大地構造。該區銅礦床產出于區域重要的控巖控礦構造瓦穴子斷裂和朱夏斷裂之間，且位于秦嶺造山帶北秦嶺構造亞帶加里東期二郎坪弧后盆地中。這種大地構造環境易于發生大規模海底火山噴發，出現巨厚的海相火山巖建造，從而有利于海底火山熱液活動而形成塊狀硫化物銅鋅礦床(甕紀昌等，2003；王令全等，2011；徐剛等，2012；崔華瑞等，2016；郭賓鋒和秦戰營，2018)。

(2)地層巖相。該區銅礦床產出于下古生界二郎坪群火神廟組海相火山巖系石英角斑凝灰巖中，賦礦圍巖具連續分異特點且酸性火山巖厚度較大。銅礦體產出明顯受火山巖地層層位的制約，礦體形態隨火山巖層褶皺變形而變形。部分礦體具有粒序層理等沉積巖石的基本特點，銅礦體多具成層、透鏡體狀產出，礦體產狀變化隨火山巖地層產狀變化而變化。

銅礦體附近存在大量火山角礫巖、火山集塊巖等近火山口相的火山巖石，也說明礦床形成于古火山活動中心附近。

(3)巖漿活動。區域巖漿活動頻繁，巖石種類齊全。加里東期至燕山期巖漿均有侵入，巖漿侵入、熱液活動等地質事件的發生，為銅礦體的富集成礦提供了成礦物質來源和熱動力條件。

(4)圍巖蝕變。該區銅礦床蝕變發育，常見硅化、黃鐵礦化、絹云母化、綠泥石化、碳酸鹽化等，幾種蝕變疊加在一起，構成礦化圍巖的特征蝕變，自蝕變帶中心向兩側蝕變逐漸減弱。

上述地質特征充分說明南坪銅礦床、二道嶺銅礦床等喬端地區銅礦床為盆地海相火山巖系中的海底火山熱液沉積的塊狀硫化物型銅礦床。

3.2 找礦標志

(1)喬端地區銅礦體主要賦存于火神廟組石英角斑質凝灰巖等酸性火山巖中，此類酸性火山巖是找礦的重要地層巖性標志。

(2)喬端地區塊狀硫化物礦床大多產出于火山活動中心的附近，伴隨有大量火山角礫巖、火山集塊巖等近火山口相巖石存在，找到了這些近火山口相巖石，也就接近找到了塊狀硫化物銅鋅礦床。

(3)成層產出的碧玉巖和各類硅質巖石常出現于銅礦體附近，銅礦體圍巖蝕變常見硅化、黃鐵礦化、絹云母化等特征，可以作為找礦的重要間接標志。

4 結論

喬端地區南坪銅礦床、二道嶺銅礦床中銅礦體分布較多且密集，礦體產于下古生界二郎坪群火神廟組海相火山巖系石英角斑質凝灰巖等酸性火山巖中，受斷裂控制不明顯，圍巖具顯著的熱液蝕變，碧玉巖和各類硅質巖石多成層產出于銅礦體附近，屬海底火山熱液活動而形成塊狀硫化物銅鋅礦床。

綜合研究認為，南召縣西部喬端—洞街—水洞嶺一帶具有形成類似南坪銅礦床、二道嶺銅礦床的有利成礦地質條件，該地帶位于瓦穴子斷裂和朱夏斷裂之間的古火山構造洼地內，巖漿活動頻繁，大面積分布火神廟組酸性熔巖(石英角斑凝灰巖)，已發現十余處銅、鉛鋅礦床(點)，可圈定為形成塊狀硫化物型銅鋅礦床(點)的成礦遠景區，喬端地區及外圍具有尋找銅礦的較好找礦前景。

注 釋

① 王志光，向世紅，劉新東，張振邦，趙金洲. 2007. 河南省內鄉—南召地區銀鉛鋅礦評價報告[R]. 鄭州：河南省有色金屬地質礦產局.

② 胡偉，陳寧，趙景武，喻廣軍，秦戰營.2013.河南省南召鑫地礦業有限公司水洞嶺銅鋅礦生產勘探報告[R]. 鄭州：河南省有色金屬地質礦產局第三地質大隊.

③ 陳旺，郭甲一，申扎根，成靜亮. 2007. 河南省南召縣二道嶺礦區銅礦詳查報告[R]. 鄭州：河南省有色金屬地質勘查總院.

④ 張曉永，郭甲一，申扎根，成靜亮，王小高. 2010. 河南省南召縣南坪礦區銅礦詳查報告[R]. 鄭州：河南省有色金屬地質勘查總院.