汝阳南部一带是河南省重要的钼、铅锌(铜)多金属成矿区之一,已发现有汝阳西灶沟、王坪西沟等中型铅锌矿床,近几年又发现了汝阳东沟特大型钼矿床、竹园沟中型钼矿床。竹园沟矿床钼平均品位0.10%,估算钼金属量9.59万t。以往主要对该区区域成矿背景、赋矿地层分布规律、(控矿)断裂构造特征^[1,2]及太山庙花岗岩体与成矿关系^[3,4]等进行了研究,取得了一系列成果,但对研究区重磁异常、化探异常特征及其与(含钼)侵入岩体的关系研究不足。笔者对该区物、化探资料进行了分析研究,总结了该矿床的物、化探异常特征,旨在为今后在东秦岭—大别钼成矿带上寻找同类型矿床提供参考。

研究区位于华北地块南缘与秦岭褶皱系的衔接部位,东秦岭—大别山钼成矿带的北缘。区内断裂构造十分发育,有近EW向、NW向及NE向3组断裂,控制着本区铅锌、钼及铜多金属矿化。岩浆岩广泛分布,为中元古代熊耳期中基性、中酸性喷发火山岩,中元古代晚期石英二(闪)长岩、中生代燕山晚期花岗岩等,其中早白垩世晚期^[5]太山庙复式花岗岩体、东沟下铺花岗斑岩体与钼矿关系密切。在竹园沟钼矿床外围,太山庙花岗岩体接触带还分布有沙坪、椿树坑、菠菜沟、松门沟等钼矿点(图1)。

区域上太山庙复式花岗岩体分布于汝阳县付店乡太山庙一带,呈岩基产出,面积约190 km²,依据接触关系可分为三期侵入的花岗岩。第一期为中粗粒正长花岗岩(ξ γ53-1),第二期为细中粒正长花岗岩(ξ γ53-2),第三期为正长花岗斑岩(ξγ π53-3)^[6]。这三期花岗岩矿物组成上基本相似,但结构上差异明显,分别为中粗粒结构、细中粒结构、斑状结构。

矿体产出在太山庙岩体第三期侵入的正长花岗斑岩(ξγ π53-3)与第一期侵入的中粗粒斑状正长花岗岩(ξ γ53-1)内接触带附近(图2)。正长花岗斑岩岩体边缘极不平整,呈港湾状侵入前期岩体中。依据钻孔工程揭示及控制发现正长花岗斑岩体直接控制着竹园沟钼矿体的空间展布规模和产出形态。正长花岗斑岩中矿体估算钼金属量占资源总量的 99.5%^[7]。

区域岩石密度参数统计结果表明,与成矿关系密切的花岗岩体密度较低,但与围岩之间存在有 0.03×10³~0.25×10³ kg/m³的差值,且分布规模较大,往往引起重力低异常。因此,利用重力资料推断 (含钼)花岗岩侵入体是可行方法之一。

与钼矿化有关的太山庙花岗岩体具有低缓重力负异常,靳村—付店—竹园沟东一带形成的环形梯级带与太山庙岩体边界基本一致,布格重力异常值在-86×10^-5~-78×10^-5 ms^-2之间(图3)。竹园沟东一带出现重力异常的梯级带,其异常值大体在-86×10^-5~-76×10^-5 ms^-2之间,汝阳东沟、竹园沟钼矿均位于该带之内。竹园沟位于重力负异常梯级带内侧,重力等值线相对变稀的部位,与东沟钼矿类似,都处于等值线相对变稀、变宽的部位。

太山庙复式花岗岩体在1∶5万航磁平面图(图4)表现为大面积的平缓低值区,磁异常强度0~-400 nT。磁异常为一半环状,大部分为-200γ的平静负磁场,其分布与花岗岩的范围基本吻合,在岩体北、北东、东面外围接触带附近被串珠状磁正异常环绕,在局部正异常地段为花岗岩多次侵入活动的复合部位。该异常强度低,分布范围广。根据航磁ΔT异常化极、延拓,区域负场中心东移,至上延5 km时,中心东移至岩体内接触带竹园沟附近,为燕山晚期侵入的花岗(斑)岩,岩体明显东北隐伏^[8]。

3.2.1 重砂异常分布特点

据1∶5万重砂测量结果,围绕太山庙花岗岩体圈出了锡石、萤石、独居石及铅、铜组4个重砂异常(图5),竹园沟位于独居石及铅、铜组异常之间,在异常区内及外围发现了小面积、强度高的辉钼矿异常。重砂异常呈“半环带状”,中心部位在付店幅西南角。独居石异常面积70 km²,以独居石为主,伴生矿物有钍石、锆石、白钨矿。锡石异常面积8 km²,位于独居石异常中心部位,以高温热液矿物锡石为主,异常矿物组合为泡铋矿、辉钼矿及萤石等。太山庙岩体的外围形成了铅组、铜组矿物组合。太山庙岩体中心向外围呈现了由高温—中温热液的成矿作用序列。

3.2.2 重砂异常特征的认识及找矿效果

锡石、萤石、白钨矿、辉钼矿等高温热液矿物组合在太山庙花岗岩体内较为发育,花岗岩体内的锡石重砂异常范围内,已发现大西沟锡石矿点^[9],由于该区投入不足,没有获得找矿突破。独居石重砂异常含量具有在太山庙岩体边缘低,中间高的趋势,12个高含量点都在岩体的内部,异常中伴生矿物有钍石、锆石、白钨矿,异常由花岗岩中的副矿物形成,强度高、面积大,但至今仍未对该异常进行工作。

由于辉钼矿单矿物呈六角板状、鳞片状、粒状等,粒径一般0.1~0.7 mm,个别大于1 mm,在地表附近,易风化流失,很难保存,加上其矿物密度小,难以在淘砂过程中将其淘洗出来,因此采样点见到辉钼矿含量低或没有,所以区内没有发现辉钼矿重砂矿物异常。

虽然找钼效果不理想,但高温重砂矿物组合特征仍可作为间接寻找钼矿床的矿物标志。

3.3.1 1∶5万水系沉积物测量

本区开展1∶5万水系沉积物测量^[10],采样密度平均5.3个样/km²,在水系转弯内侧、转石后、沙嘴前缘、陡坎下方及水坑洼陷处等采样,留取-60目物质60~80 g。单点样品由河南省地矿局第二地质矿产调查队测试Mo、Pb、Cu 等12项指标。结果表明,围绕太山庙花岗岩体外接触带形成Pb、Zn、Au、Mo、Ag、As综合异常,而内接触带边缘则形成Mo、Pb、(Au)综合异常(图5),圈出了豫付-HS-10-乙₃(关帝庙)Mo、Pb异常,异常元素以Mo、Pb 为主,面积约19 km²。Mo异常形态呈“哑铃”状,面积 11.42 km²,最高含量17.4×10^-6,平均含量2.46×10^-6,衬值0.49,异常规模28.09×10^-6/km²;Pb异常形态呈“瘤状”,未封闭(南端延出图幅外),面积2.66 km²,最高含量150×10^-6,平均含量32.80×10^-6,衬值0.44,异常规模87.25×10^-6/km²;Ag、Au最高含量分别为3.0×10^-6、13.8×10^-9。Mo异常的东南端与Pb异常重合,两元素异常规模大,变化平缓且套合好,异常为钼、铅矿化引起,异常范围内NE向断裂发育,岩石破碎强烈,具硅化、钾化等蚀变,可见辉钼矿、方铅矿及萤石矿化点,反映了高—中温热液矿化特征。

3.3.2 1∶1万土壤地球化学测量

根据 1∶5万水系沉积物测量结果,为进一步缩小找矿范围,开展了1∶1万土壤地球化学测量,采样网度为100 m×40 m,在C层采样,留取-60目物质60 g。样品由河南省地矿局第二地质矿产调查队测试Mo、Pb、Zn、Cu等7项指标。在竹园沟宋家庄圈出1-乙₃-Mo、Ag、(Cu、Zn)异常,面积0.45 km²,形态似“椭圆状”,长轴方向呈NE向展布,与区域断裂构造线方向一致。异常元素以Mo、Ag 为主,伴有少量Cu、Zn。Mo含量一般11.00×10^-6,最高56×10^-6,平均2.93×10^-6,衬值0.42,规模为1.32×10^-6/km²;Ag含量一般1.2×10^-6,最高3.18×10^-6,平均0.26×10^-6,衬值0.32,规模为0.12×10^-6/km²。Mo、Ag异常重叠性好,Mo浓集中心明显,分带性好。伴生元素Cu最高66×10^-6,Pb最高350×10^-6,Zn最高1 710×10^-6。该异常面积大,元素组合简单,但Mo形成Ⅱ级异常。

在竹园沟东沟一带圈出2-乙₃-Mo、Cu、 Pb、Zn、Ag异常,面积0.51 km²,形态似“帽状”,近南北向展布,元素组合为Mo、Cu、Pb、Zn、Ag。主要元素Mo含量一般28×10^-6,最高501×10^-6,平均 2.93×10^-6,衬值0.42,规模为1.49×10^-6/km。Cu含量一般5.5×10^-6,最高258×10^-6。Pb含量一般450×10^-6,最高800×10^-6。Zn含量一般800×10^-6,最高1 431×10^-6。Ag含量一般1.20×10^-6,最高25.10×10^-6。Mo、Zn、Cu、Ag浓集中心明显,分带性好,浓度梯度大,Mo、Ag达Ⅱ级异常,Cu、Zn达Ⅱ级异常,Pb达Ⅰ级异常,异常元素组合复杂,重叠性好,5种元素水平分带较明显。

上述两异常受花岗斑岩及断裂构造的控制,为高—中温热液矿化引起。因钼矿化产在大花岗岩基的后期构造带中,则认为属于构造蚀变带型竹园沟式钼矿床^[11]。且异常在1∶5万水系沉积物所圈定的Mo、Pb异常范围内,依据地球化学特征推断该Mo异常为矿致异常。经过钻探验证,在宋家庄一带发现了工业钼矿体,其分布位置与化探圈定Mo的异常范围基本吻合(图6)。

区域重磁异常特征不能直接找矿,但是能为寻找隐伏矿、含矿构造及深部找矿等提供重要信息^[12]。重磁异常是确定找矿靶区首选依据之一。

竹园沟矿区位于重力梯级带的一侧,重力负值相对较大,且等值线相对变宽变稀的部位,由太山庙岩体中心—竹园沟—(东)至花岗岩接触带外侧,重力等值线表现为不等距的宽—较宽—密的变化。由图4可以看出,太山庙花岗岩体为负磁场区,其边界与磁异常零等值线基本吻合,在岩体的接触带外侧则形成环形正磁场区,由许多串珠状正磁异常构成。竹园沟钼矿则位于低磁异常范围内,异常等值线较宽,与邻区东沟钼矿床所处磁负异常位置相似。

综合物探重磁异常可知:重力低异常区、磁低异常范围内部是寻找本区钼矿的重要地段,与陕西金堆城矿集区钼矿床(点)分布在重力低异常区,并与重磁负异常相关^[13]类似。

1∶5万水系沉积物测量圈出了以Mo、Pb为主的豫付-HS-10-乙₃异常,是本区找钼的前提条件,竹园沟钼矿区在该异常范围之内。元素组合为Mo、Pb,异常强度低、变化平缓,浓集中心不明显,但异常套合好,为辉钼矿化、方铅矿化引起。燕山晚期花岗岩岩体内存在不同期次侵入接触及热液活动,且燕山期后NE向构造带发育,岩石具硅化、钾长石化等蚀变,可见辉钼矿化、萤石矿化、方铅矿化等,反映了中—高温热液蚀变矿化的特点。

1988年在豫付-HS-10-乙₃异常内通过1∶1万土壤地球化学测量,在宋家庄圈出了1-乙₃-Mo、Ag、(Cu、Zn)异常,Mo、Ag异常套合好,Mo浓集中心明显,分带清楚,异常强度较高,且Ag高达Ⅰ级异常。异常查证发现辉钼矿化受断裂构造的控制,断裂破碎带长达1 km,宽10 m左右,断裂带内及其两侧辉钼矿矿化强烈,呈细脉状、网脉状及薄膜状沿裂隙分布,Mo品位0.034%~0.22%,进一步缩小了找矿靶区的范围。

2004~2011年河南省地勘二院完成了竹园沟钼矿床的普查—勘探工作,补做了1∶1万土壤地球化学测量、少量1∶2 000岩石原生晕剖面测量,选择Mo异常中心地段施工了探槽、坑道、钻孔进行验证,发现了钼矿体。据竹园沟矿区岩(矿)石光谱全分析与岩(矿)石化学分析对比,当岩石中Mo含量达400×10^-6时相应为矿石。圈定的钼矿体基本在1∶1万土壤地球化学测量圈定的Mo异常范围内,说明利用地球化学异常找矿效果好。

1) 重力、磁法测量是寻找与钼矿化有关的岩体的重要手段,可以利用重磁测量成果推断寻找花岗(斑)岩体或同一岩体内不同期次的侵入体。在岩体出露或隐伏区,重力梯级带附近的低重力异常及磁场的零等值线附近可能是花岗(斑)岩体界线。燕山晚期花岗斑岩体对寻找钼矿床尤其重要。

2) 1∶5万重砂、化探异常的套合程度是选择找矿靶区的关键。套合程度好可视为矿异常;套合不好可采用大比例尺土壤测量或其他手段开展工作,寻找异常中心部位,循序渐进,逐步缩小范围开展工作。

3) 不同比例尺的地球化学测量对于寻找该区钼矿尤其重要。1∶5万水系沉积物测量效果较好,首先对Mo、Mo-Pb等异常进行查证,选择成矿有利地段开展 1∶1万土壤地球化学测量,对Mo、Ag(Cu、Zn),Mo、Cu、Pb、Zn、Ag等元素组合异常重点开展工作。当w(Mo)>28×10^-6时视为矿异常,可进行钻孔验证工作。

4) 竹园沟钼矿位于东秦岭—大别钼成矿带上,在大面积出露的燕山晚期花岗(斑)岩体内,花岗斑岩为含矿的母岩,是本区寻找斑岩型钼矿的前提。首先依据小比例尺物化探资料,系统分析研究其找矿部位,其次结合地质条件和成矿规律,选择成矿有利地段开展大比例尺物化探、地质工作,最后施工验证、控制矿(化)体,循序渐进方能获得突破。

5) 燕山晚期花岗(斑)岩体内竹园沟钼矿床的发现,是在东秦岭—大别钼成矿带上找钼取得的新进展,为本区找钼提供了新的思路及参考。