豫西八宝山矿区斑岩型铜钼矿床的发现及其意义
王亚伟1,2，史保堂1,2，刘晓毅1,2，梁家乐1,2，冷小明1,2，司荣军3
1 河南省地质矿产勘查开发局第一地质矿产调查院
2 河南省金银多金属成矿系列与深部预测重点实验室
3 河南理工大学资源环境学院
第一作者：王亚伟，硕士，工程师，主要从事金属矿产勘查工作。
豫西八宝山铁矿区是一个以矽卡岩型铁矿而闻名的老矿区，近期勘查在铁矿体侧向边部新发现了斑岩型铜钼矿床，资源量达中型规模，实现了该区域斑岩型矿床的找矿突破。本文在河南省财政地质勘查项目(豫国土资发〔2018〕22号)资助下，对比典型斑岩型铜钼矿床特征，论证了新发现铜钼矿床的成矿岩体特征、矿体形态、矿石结构特征、矿床热液蚀变及分带特征，确认了斑岩型矿床类型。作者有近6年矿区勘查工作经历，较详细论述了斑岩型铜钼矿床的发现过程，总结了找矿经验，为类似矿区找矿勘查工作提供了重要参考和借鉴。斑岩型铜(钼)矿床是世界上最为重要的铜、钼矿来源，因其巨大的经济价值及重要的学术意义而备受大家重视。20世纪70年代以来，国内外众多学者已在斑岩铜矿的全球空间分布特征、成矿物质来源、控矿因素等诸多方面进行大量研究，经几十年的系统研究，已建成一套比较完善的成矿理论和成矿模型。斑岩铜矿床与其他内生矿床相比较，在成矿岩体特征、蚀变特征、矿石特征等方面有其独特特征。八宝山矿区位于河南省卢氏县潘河乡，是河南省重要的矽卡岩型铁矿床，属老矿区，自20世纪60年代秦岭区测队、豫07队、豫地质四队等多家地勘单位已对本区开展过地质勘查工作(河南省地质局地质四队，1977①)，提交了一个中型铁矿床，目前处于开采阶段。以往勘查工作重点是矽卡岩型铁矿床，未能重视岩体内的勘查工作。近十几年来，也有不少学者对八宝山岩体成岩年龄、物质来源、矿床成因方面进行过研究，提出矿区深部可能存在斑岩型铜钼矿床，但缺乏直接证据。近期完成的“河南省卢氏县八宝山矿区深部及外围铁铜多金属矿普查”项目(河南省地质矿产勘查开发局第一地质矿产调查院，2020②)，取得了斑岩型铜钼矿床的找矿突破，提交1个中型铜钼矿床(铜金属量10.9万吨，Cu平均品位0.51%；钼金属量4767吨，Mo平均品位0.089%)，证实了本矿区斑岩型铜钼矿床的存在。本文在前人工作的基础上，依据笔者在本区近6年的勘查工作经历，论述斑岩型铜钼矿床的发现过程及矿床类型的确定依据，总结找矿经验，以期为类似矿区的勘查工作提供指导和借鉴。研究区大地构造属华北陆块南缘卢氏—栾川陆缘褶断带，南侧紧邻东秦岭造山带，属小秦岭—豫西金钼铜多金属成矿带。出露地层为中元古界官道口群、新元古界栾川群及下古生界陶湾群，为一套碳酸盐岩-碎屑岩建造。区内岩浆、断裂构造活动强烈，区域性断裂构造以近东西向和北北东向最为发育，两组不同方向断裂相交形成棋盘式构造框架。区内岩浆岩分布严格受构造控制，在上述两组断裂交会部位常发育燕山期中酸性小岩体，其空间展布具有明显的方向性、等距性(图1)。区域内小岩体多数成矿，如银家沟大型硫铁矿床、夜长坪大型钼钨矿床、曲里小型铁锌矿床、后瑶峪小型钼矿床等，形成杜关—夜长坪成矿远景区，研究区位于该成矿远景区东部的曲里—杜关岩浆岩成矿亚带，该成矿亚带向北东方向可延伸至崤山东部金银多金属成矿带，如中和银多金属矿床、申家窑金矿床。另外，本区位于区域大断裂——黑沟断裂附近，黑沟断裂两侧分布大量矿产地，如卢氏南阳山锂铍铌钽稀有金属矿床、王庄锑矿床、橡子庙沟铁矿床，成矿条件优越。图1 区域构造-岩浆岩纲要图
a—大地构造简图；b—研究区位置图
1—燕山期酸性岩体及名称；2—燕山期闪长岩体及名称；3—断层 4—研究区位置
矿区出露地层主要为中元古界官道口群，为一套滨—浅海相碳酸盐岩夹碎屑岩沉积建造，中低级区域变质。其中杜关组(Pt2d)、冯家湾组(Pt2f)为八宝山岩体围岩，岩性为钙质白云岩、燧石条带白云岩及厚层状白云岩，整体呈近东西向展布，靠近岩体部位发生强烈矽卡岩化。区内断裂构造十分发育，按方向分为近东西向、北北东向、北北西向、近南北向及北东向5组。其中近东西向断裂规模最大，产状较陡(倾角60°～80°)，切割深度较大(>500 m)，常见花岗岩脉局部充填，对区内岩体和矿化蚀变带的展布方向具有控制作用。其余4组断裂规模较小，影响范围仅限于浅部50～100 m范围，破矿影响极小。1—第四系；2—中元古界冯家湾组；3—中元古界杜关组；4—黑云二长花岗斑岩(中心相)；5—正长花岗斑岩(边缘相)；6—褐铁矿；7—北-Ⅲ铜钼矿体；8—断裂；9—岩相界线；10—地质界线；11—勘探线及编号
研究区出露岩体为八宝山岩体，该岩体地表出露形态似一条头东尾西的鱼形(图2)，东西长约2 km，南北宽约0.7 km，面积约1.05 km2；岩体与围岩接触带倾向岩体方向，剖面呈上缓下陡的喇叭状，深部产状近直立。成岩年龄为(146±2) Ma(曾令君等，2013a)，属晚侏罗世燕山早期。分为中心相黑云二长花岗斑岩和边缘相正长花岗斑岩两个岩相，岩体与围岩接触部位发生强烈矽卡岩化。中心相：岩性为黑云二长花岗斑岩，分布在岩体中间部位，呈灰—浅灰色(图3a)，斑状结构，基质为微粒结构，块状构造。斑晶含量40%～65%，主要造岩矿物为自形板状正长石、斜长石，其次为熔蚀状石英、黑云母(图3c)。长石斑晶构成1～4 cm巨晶，其余斑晶粒径2～6 mm。基质含量35%～60%，粒径<0.2 mm，成分与斑晶相似。地表岩石高岭土化强，风化剥蚀呈负地形。边缘相：岩性为正长花岗斑岩，硅化、钾化较强，分布在岩体周边，形成一个环状带。呈浅灰、浅肉红色(图3b)，斑状结构，基质为微粒结构，块状构造。斑晶含量10%～35%，主要为自形板状正长石、熔蚀状石英(图3d)，粒径1～2 cm。基质含量65%～90%，粒径<0.2 mm。岩石相对致密完整，地表呈正地形。a—黑云二长花岗斑岩宏观照；b—正长花岗斑岩宏观照；c—黑云二长花岗斑岩微观照；d—正长花岗斑岩微观照
Q—石英；Or—正长石；Pl—斜长石；Bt—黑云母
区内共发现矿种8个(铜、钼、铁、硫、铅、锌、银、金)，圈出矿体16条，根据成矿元素组合及矿体分布空间特征，由内而外可分为3类矿体(图4)：第一类为分布在岩体边缘相的斑岩型铜钼矿体，矿体呈脉状、透镜状，局部呈囊状，规模较大，该类矿体为近期普查新发现，详情见后文；第二类为矽卡岩型铁铜矿体，是最早发现的典型的矽卡岩型矿体，其分布受矽卡岩带控制，矿体呈脉状、透镜状，规模较大，如南-Ⅱ号矿体长1258 m，最大斜深1378 m，最大厚度24.65 m，平均厚5.94 m，平均品位TFe为42.5%、Cu为0.55%、S为15.25%；第三类为分布在岩体围岩内的铅锌银矿体，其分布受断裂构造控制，矿体呈脉状，局部呈透镜状，规模较小，南-Ⅻ号矿体规模最大，矿体长476 m，最大斜深276 m，最大厚度6.56 m，平均厚4.79 m，平均品位Pb为3.59%、Zn为5.86%、Ag为70.85×10-6。1—热液型铅锌矿体分带；2—斑岩型铜钼矿体分带；3—矽卡岩型铁铜矿体分带；4—斑岩型铜钼矿体及编号；5—岩相界线；6—勘探线及编号
斑岩型矿床是指与中—酸性浅成—超浅成侵入岩(斑岩)有关的低品位、大规模、细脉浸染状岩浆热液矿床，在成矿岩体特征、矿体特征、矿石结构及热液蚀变等方面具有其独特性，后文将从这4个方面将八宝山岩体边缘相铜钼矿体与典型斑岩型矿体进行对比，以论证本区斑岩型矿体的存在。斑岩型Cu-Mo矿成矿岩体主要为二长花岗斑岩或花岗闪长斑岩，岩体地表出露面积一般小于1.5 km2，并且多数成矿岩体为多期岩浆演化，即为复式岩体。八宝山岩体为酸性浅成斑岩体，出露面积1.05 km2，为复式岩体(中心相为黑云二长花岗斑岩、边缘相为正长斑岩)，其特征符合斑岩型Cu-Mo矿成矿地质体的基本特征。斑岩型原生矿体形态取决于多种因素，包括矿化和非矿化斑岩体的相对位置、赋矿蚀变带形态及成矿构造类型等，平面常表现为成矿环带，剖面形态常为平行脉状、透镜状及不规则状，在矿化富集部位常表现为厚大囊状矿体形态。本研究发现多个铜、钼矿体主要赋存在岩体边缘相，平面上表现为不规则椭圆形成矿环带(图3)。其中北-Ⅲ、南-Ⅴ矿体规模较大，其剖面矿体形态表现出厚大囊状斑岩型矿体特征。a—北矿带2线剖面图；b—南矿带55线剖面图
1—矽卡岩型铁矿体；2—矽卡岩型铜矿体；3—铜钼矿体；4—矽卡岩带；5—岩相界线；6—坑道及编号；7—钻孔及编号
北-Ⅲ矿体出露在岩体北部55线至4线(图2)，矿体走向长985 m，最大斜深913 m，整体倾向岩体内侧。平面上呈弧形，2线部位向北东向凸起；剖面呈上厚下薄不规则形态，650 m标高以上呈厚大囊状(图5a)，向下分支呈多条脉状，深部厚度变薄。矿囊走向长约580 m，倾向斜深约200 m、最大厚度为109.87 m。Cu平均品位0.46%，Mo平均品位0.072%。南-Ⅴ矿体分布在岩体南部在55线附近，矿体走向长782 m，最大斜深997 m。438 m标高处呈囊状或厚大透镜体状，矿囊厚约73 m，由9条平行矿层组，单矿层厚2.1～10.3 m(图5b)。Cu平均品位0.56%，Mo平均品位0.071%。区内斑岩体内铜钼矿的矿石构造主要为网脉状和细脉浸染状，脉体宽度多在毫米级，另外在岩体接触带部位发现水压致裂裂隙构造，显示了斑岩型矿床的矿石构造特征。网脉状构造：由不同方向细脉交叉呈网状(图6a)，网脉宽度多为2～3 mm。细粒黄铁矿、黄铜矿、辉钼矿沿细脉分布，裂隙内金属矿物多具硅质胶结。具网脉状矿石构造的矿体多分布在岩体北部(北-Ⅲ矿体)，矿体上部以铜矿为主，下部以钼矿为主，矿体规模大，矿化较均匀，单矿体厚度可达100余米，近地表矿石已氧化，但其网脉状构造依然可辨(图6b)。细脉浸染状构造：由多条含矿细脉组成，细脉宽度多为2～5 mm，少数脉体宽度可达 20 mm，金属矿物一部分沿裂隙呈细脉状分布，一部分呈浸染状分布在细脉两侧(图6c、图6d)。具细脉浸染状矿石构造的矿体多分布在岩体南部。水压致裂裂隙构造：水压致裂裂隙常发育于成矿花岗斑岩及其外接触带围岩中，是岩浆-流体作用的产物，为斑岩型钼矿床内常见的成矿结构面。在八宝山岩体南边缘部位发育的裂隙走向多垂直岩体轴向，即显示出从岩体内部向外呈放射状，沿岩体接触界带具有面状分布特征，显示为水压致裂裂隙构造；裂隙内多充填钼矿化石英细脉，形成细脉浸染型矿石(图6c)。a—网脉状矿石构造；b—网脉状矿石构造(氧化矿)；c—细脉浸染状矿石构造；d—细脉浸染状矿石构造(镜下)
斑岩型矿床具有其特有的蚀变组合及其分带模式，俗称“大白菜模式”。由内到外依次为石英内核、Ca-Na蚀变带、钾化带、绢英岩化带、泥化带、矽卡岩化带或青磐岩化带。本区矿床蚀变同样具有斑岩型矿床蚀变分带特征，由内而外为绢英岩化带、泥化带、矽卡岩化带(图7)。与斑岩型矿床典型蚀变模式相比，缺少石英内核、Ca-Na蚀变带及钾化带，绢英岩化带、泥化带、矽卡岩化带均存在。可能是由于勘探深度不够，石英内核、Ca-Na蚀变带及钾化带隐伏在深部未能揭露。八宝山矿区蚀变分带特征如下：a—研究区矿床蚀变剖面示意图；b—斑岩型Cu-Mo矿床蚀变剖面示意图(据叶天竺等修改，2017)；c—硅化、绢云母化花岗岩；d—高岭土；e—矽卡岩1—石英核；2—Ca-Na蚀变带；3—钾化带；4—绢英岩化带；5—泥化、矽卡岩化带；6—矿化组合及分布位置；7—斑岩体(1)绢英岩化带：带内蚀变主要为绢云母化和硅化，沿裂隙充填呈细脉状，同时伴有黄铁矿化、黄铜矿化及辉钼矿化，为成矿期蚀变(图7a、c)。边缘相正长花岗斑岩蚀变明显强于中心相二长花岗斑岩，推测可能是由于成矿热液沿岩体边缘及岩相界线向上运移，且岩体边缘裂隙较发育所致。(2)泥化带：该蚀变带位于近接触带附近，主要发生黏土化(高岭土和蒙脱石)，为成矿期后的晚期蚀变。泥化带内局部高岭土化非常强烈，可形成高岭土矿(图7d)；带内金属矿化非常弱，工作中发现斑岩型铜钼矿体延伸至泥化带常发生突然尖灭。(3)矽卡岩带：早期蚀变为矽卡岩化，表现为石榴子石-透辉石化，成矿期蚀变表现为退矽卡岩化，生成大量含水矽卡岩矿物(绿泥石、绿帘石及阳起石等)(图7e)，同时伴有大量的磁铁矿、黄铁矿及黄铜矿生成。通过上述对比分析，本矿区新发现的铜钼矿在成矿岩体特征、矿体特征、矿石结构及热液蚀变特征方面，均呈现出典型斑岩型矿床所具有的特征(表1)，佐证了本区岩体边缘相的铜钼矿矿床类型属斑岩型矿床类型。八宝山矿区自20世纪70年代首次提交中型矽卡岩型铁矿床以来，期间亦经历过多次找矿工作，均未取得突破。近期普查工作新发现1个中型斑岩型铜钼矿床，取得了八宝山老矿区找矿突破，以下将对此次找矿突破所取得的找矿经验进行总结。笔者在收集分析以往钻孔资料中发现，钻孔样品主要布设矽卡岩带及其附近，岩体内样品非常少，说明以往忽视了岩体内的找矿工作。同时在普查工作中发现，八宝山岩体边缘相正长花岗斑岩内发育大量黄铁矿化硅质细脉，通过野外观察及样品检查，发现此类蚀变岩具有铜钼矿(化)。以上发现引起了地质工作者对岩体内部找矿工作的重视，从而转变了原有的找矿思路，拓宽了找矿空间。老矿区往往已有较多学者对其地质特征进行研究，并形成固定的认识。现在我们若完全沿用原有的地质认识和找矿思路，很难实现老矿区的找矿突破。因而，在老矿区的找矿工作中，我们要打破原有找矿思想桎梏，客观、真实分析各种地质现象，尤其不可忽视前人所忽视的找矿信息，拓宽找矿思路，扩大找矿空间。本次普查正式转变了原有只在矽卡岩带内找矿的思路，加强了岩体内的找矿工作，从而发现了岩体内的斑岩型铜钼，实现了本区的找矿突破。在新的找矿思路指导下，工作中发现八宝山岩体内存在铜钼矿体、岩体接触带存在矽卡岩型铁铜矿、岩体外围存在热液型铅锌银矿。在上述发现的基础上，提出本区存在斑岩型-矽卡岩型矿床的设想，利用新的找矿理论，建立理想成矿模型，进而指导勘查工作。斑岩型成矿体系演化过程中，由于围岩条件和构造条件的差异，在成矿体系不同部位形成不同类型的矿床。本次普查所建成矿模型同样具有分带性，由内而外包括3个矿床分带(图4)：其一为产于岩体边缘相的斑岩型铜钼矿床分带，其二为产于接触带上的矽卡岩型铁铜硫矿床分带，其三为岩体外围热液型铅锌银矿床分带。根据不同矿床分带的空间分布、成矿特征，选择找矿靶区及找矿方法。因此，在充分收集、综合分析、认真研究已有地质资料的基础上，利用先进科学的找矿理论做指导，建立矿区最为科学的成矿模型。以成矿模型做指导，能够为找矿工作者提供更为清晰的找矿思路，使其在找矿工作中做到有的放矢、事半功倍。由于八宝山岩体边缘相正长花岗斑岩黄铁矿化非常普遍，Cu、Mo品位较低，肉眼极难辨认是否含矿。为了防止出现丢矿现象，笔者采用化探样与化学样相结合的采样方法：首先对所有钻孔、坑道系统采集分析化探样，然后根据化探异常显示，确定化学样采样位置及分析元素，确保不漏矿。如北矿带55线钻孔ZK5518，前期在边缘相正长花岗斑岩内只发现大量黄铁矿化，但肉眼难辨是否有铜钼矿化，钻孔原生晕显示孔深20～280 m处Cu、Mo异常特别明显，进而对该段进行采样分析，结果发现3层铜钼矿，单层矿厚8～24 m(图8)。经统计，岩体内多数铜钼矿体均是依据上述采样方法发现，从而实现了岩体内铜、钼矿的找矿突破。由此可见，此类利用化探样确定基本分析样的采样位置及测试元素的采样方法，在多金属矿化、低品位矿床勘查工作中十分有效，可确保大储量、低品位矿产不遗漏。图8 北矿带ZK5518钻孔化探异常图(据河南省地质矿产勘查开发局第一地质矿产调查院，2020②修改)
(1)斑岩型矿床类型的确定。八宝山矿区新发现的铜钼矿在成矿岩体特征、矿体特征、矿石结构及热液蚀变特征方面，均呈现出典型斑岩型矿床所具有的特征，佐证了八宝山岩体边缘相的铜钼矿床属斑岩型矿床类型。(2)老矿区找矿经验总结。本文通过对八宝山矿区找矿突破的工作总结，得出3条在老矿区勘查的找矿经验：第一条是勇于转变找矿思路，打破原有找矿思想桎梏，拓宽找矿思路，扩大找矿空间；第二条是重视成矿模型的建立，建立科学的成矿模型，为找矿工作者提供更为清晰的找矿思路，工作中做到有的放矢；第三条是优选样品采集、测试方法，利用化探样确定基本分析样的采样位置及测试元素的采样方法，在多金属矿化、低品位矿床勘查工作中十分有效，可确保大储量、低品位矿产不遗漏。(3)区域找矿意义。八宝山矿区斑岩型铜钼矿的发现，进一步佐证了本区域小岩体具有形成斑岩型矿床的潜力，为周边小岩体的地质勘查提供了新的找矿思路；本文总结的老矿区找矿经验，对其周边小岩体斑岩型矿床矿的寻找具有重要的借鉴意义，同时对实现区域性找矿突破也具有一定的指导意义。① 河南省地质局地质四队. 1977. 河南省卢氏县八宝山矿区铁铜矿勘探地质报告[R].② 河南省地质矿产勘查开发局第一地质矿产调查院. 2020. 河南省卢氏县八宝山矿区深部及外围铁铜多金属矿普查报告[R].原文来源：王亚伟，史保堂，刘晓毅，梁家乐，冷小明，司荣军. 2023. 豫西八宝山矿区斑岩型铜钼矿床的发现及其意义[J]. 矿产勘查，14(3)：407-415.
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