大兴安岭中段矽卡岩型铜铅锌多金属矿找矿预测模型

2019-09-02马文坡

中国科技纵横 2019年15期

关键词：矿床

马文坡

摘要：大兴安岭中段矽卡岩型矿床分布在大兴安岭中段华力西、燕山期铁、锌、钨、金、铅三级成矿带，博克图-朝不楞钨、铁、锌、铅四级成矿带，空间上，这些矿床、矿点呈NE向带状集中分布。时间上，主要表现为加里东、华力西和燕山三个成矿期；其形成与岩浆活动有关、并受奥陶系-二叠系碳酸盐岩控型矿床。本文根据成矿地质体、成矿构造和成矿结构面、成矿作用特征标志等研究，以二道河矿区为例，初步建立大兴安岭中段矽卡岩型铜铅锌多金属找矿预测模型。

关键词：大兴安岭中段；矽卡岩型铜铅锌多金属矿；矿床；找矿模型

中图分类号：P618.2 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）15-0161-03

0 引言

矽卡岩型矿床是指在中酸性-中基性侵入岩类与碳酸盐岩的接触带上或其附近，由含矿气水溶液交代作用而形成的矿床。

从大兴安岭中段来看，矽卡岩型矿床主要分布在大兴安岭中段华力西、燕山期铁、锌、钨、金、铅三级成矿带的博克图-朝不楞钨、铁、锌、铅四级成矿带（见图1）。空间上，这些矿床、矿（化）点呈NE向带状集中分布。时间上，主要表现为加里东、华力西和燕山三个成矿期；其形成与岩浆活动有关，并受奥陶系-二叠系碳酸盐岩控型矿床。本文采用多学科相结合的研究方式，以“成矿地质体-成矿结构面-成矿作用特征标志”的找矿预测理论体系为指导，在对二道河矿区开展全方位解剖的基础上，深入研究矽卡岩型铜铅锌矿床的成矿地质背景、金属富集机制、控矿地质条件和时空分布规律，通过上述综合研究，建立找矿预测地质模型。

1 地质特征

1.1 构造背景

大兴安岭中段大地构造位置地处西伯利亚板块东南大陆边缘大兴安岭中段二连-贺根山-阿荣旗缝合带两侧。

二道河矿区大地构造位置位于西伯利亚板块（Ⅰ级）之西伯利亚东南陆缘增生带（Ⅱ级）的东乌旗—扎兰屯火山型被动陆缘之上。古生代时期属地槽活动带，中生代以来受太平洋板块与欧亚板块的挤压俯冲作用，叠加了火山喷发作用，其产物隶属大兴安岭中生代火山岩区。研究区构造较复杂，经历了加里东旋回、华力西旋回、燕山旋回及喜山旋回的构造作用与改造，铸就了现今构造格局。主构造线主体呈北东向，褶皱和断裂较发育，同时沿层间断裂及成矿后期断裂充填了中性-中酸性脉岩。细粒石英闪长岩、闪长岩正是沿着层间破碎带上侵就位，含矿热液交代富钙质岩石使有益元素沉淀富集而形成矽卡岩型铜铅锌多金属矿床。

1.2 矿床地质特征

1.2.1 控矿构造

大兴安岭中段（以二道河矿区为例），最有利的赋矿地层为多宝山组（见图2）。总体呈北东向条带状展布，岩石类型主要为海相中性、中酸性火山岩，下部偶夹大理岩。

（1）成矿前构造。该期构造主要指中晚奥陶系多宝山组岩层的褶皱及层间破碎带。褶皱枢纽呈北东向，为较紧闭的中常褶皱，局部为尖棱褶皱，变质粉砂岩、板岩褶皱往往较紧闭，而层间破碎带往往位于能干性较强的长石石英砂岩、大理岩或二者接触面。后期的细粒闪长岩、石英闪长岩即沿此界面上侵，继而导致含矿质的热液交代围岩且沉淀成矿。

（2）成矿期构造。成矿期构造实际上是物性差异较大的岩性界面及能干岩层的层间破碎带，如大理岩与长石石英砂岩、变质粉砂岩界面、火山碎屑岩与碳酸质岩层接触面以及大理岩、砂岩中的层间破碎带。

这些岩层先期已发生褶皱而呈陡倾斜状态。岩浆和含矿热液正是沿此裂面运移交代围岩而形成矽卡岩型矿床。因此矿体、闪长岩体及围岩岩层产状三者总体协调一致，显示出生成的内在关系。

（3）成矿后构造。该期褶皱构造指一系列北北东向逆断层，这些断层构造形成时期应为燕山中期，其走向北东20-30°，倾向北西，倾角60-70°，这些断裂主要控制了地质体的展布，一些脉体沿此裂隙灌入，并对矿体产生了限制和破坏作用，宏观上看，矿体北东向延伸稳定，表明该研究区北西向断裂不发育。工作区侏罗系上统满克头鄂博组则是矿体生成后的覆盖层，为一上叠式中生代火山岩盆地。

1.2.2 容矿岩石

矽卡岩类矿物组合是岩浆岩与碳酸盐岩接触带交代而成，如果围岩中含有杂质则更加有利于成矿，纯净的碳酸盐岩不利于接触交代作用的进行。二道河矿区的容矿岩石主要为多宝山组大理岩。

1.2.3 蚀变及矿化分带

矽卡岩型铜铅锌多金属矿床外接触带的蚀变通常以矽卡岩化、角岩化为主，而内接触带主要为岩体的绢云母化、硅化、绿泥石化等。矿体主要以似层状、透镜状、囊状产于外接触带中，在远离接触带的碳酸盐岩中可见脉状矿化，而内接触带的矿化主要为细脉状、侵染状矿化。

矽卡岩型铜铅锌多金属矿床是由气液中个组分活动性不同、扩散能力强弱不一，在接触交代作用进行的过程中，活动性越大的组分越易随气液迁移，而达到反应带的边缘，惰性组分也参与反应，但多滞留在原地附近或迁移不远，因而形成矿化蚀变分带现象。這种蚀变分带，在深成岩体附近产出块状石榴子石矽卡岩，且随着远离接触带辉石含量增加，最后以大理岩接触带出现符山石或硅灰石为结束标志。

二道河矿区由内带闪长岩至外带大理岩蚀变矿化分带为：（1）硅化细粒闪长岩-辉钼矿化带，组成矿石的主要金属矿物为辉钼矿、黄铁矿；（2）石榴子石矽卡岩化闪长岩-铜矿石带，组成矿石的主要金属矿物黄铜矿、黄铁矿；（3）金云母透辉石矽卡岩-铜铁矿石带，组成矿石的的主要金属矿物为黄铜矿、斑铜矿、磁铁矿，该带是主矿石带；（4）透辉石矽卡岩化大理岩-铅锌矿石带，主要金属矿物为闪锌矿、方铅矿等。

1.2.4 矿体形态及产出位置

矽卡岩型铜铅锌多金属矿床矿体最大富集地段为岩浆流动前缘的凹陷部位，矿体也常富集于岩层界面与侵入体交切的部位和多次断裂活动与接触带相复合的部位。矿体一般沿岩体与围岩的接触带成群或成带分布，主要产在外接触带的蚀变碳酸盐岩中，少数产于内接触带侵入体中，一般产在距接触面100-200m的范围内。矿体产状、形态均较复杂，连续性差，常呈似层状、透镜状、柱状、脉状等。

1.2.5 成矿期和成矿阶段主要特征

矽卡巖型铜铅锌多金属矿床的形成经历了漫长的地质作用过程，具有明显的多期次多阶段性。其成矿过程综合起来可分为2个成矿期和5个成矿阶段：

（1）矽卡岩期：

这个时期主要形成各种硅酸盐矿物，没有石英出现，主体形成期也称石榴子石-透辉石期。该成矿期又分为3个成矿阶段：

1）早期矽卡岩阶段（无矿阶段）：800-500度高温条件SiO2与Fe结合成各种硅酸盐，如硅灰石、透辉石（见图3）、钙铁辉石、方柱石等。发生于高温的超临界条件下，矽卡岩矿物不含水份，未构成矿质沉淀。2）晚期矽卡岩阶段（磁铁矿阶段）：形成温度渐低，约500-400度，形成的矿物沿早期矽卡岩破裂裂隙充填交代，主要矿物有阳起石、透闪石、绿帘石等，其特征为带状或复杂链状构造的含水硅酸盐类矿物，又称退化蚀变阶段。此阶段过后，矽卡岩主体已基本形成，矽卡岩类矿物的大规模结晶活动已趋结束。3）氧化物阶段：形成温度400-300度之间，是矽卡岩期和石英-硫化物期过渡阶段。此阶段形成长石类矿物，如正长石、斜长石，云母类矿物如金云母、白云母及少量黑云母，另外还有少量石英、萤石、绿帘石等，矿石矿物有白钨矿、赤铁矿及少量磁铁矿，后期有少量硫化物形成，如辉钼矿、磁黄铁矿、毒砂等。

（2）石英硫化物期：温度大大降低，SiO2不再和Ca、Mg、Al、Fe等结合形成矽卡岩类矿物。因活泼型减弱，故独立形成大量的石英。热液中含有大量金属组分结合成大量金属硫化物，还有方解石（见图4）、绿泥石。这个时期又可分为两个阶段：

1）早期硫化物阶段：温度下降至300-200度，中温热液阶段，形成的主要脉石矿物有绿泥石、绿帘石、绢云母、石英和萤石，金属矿物主要由黄铜矿、黄铁矿等，所形成的硫化物中以铁铜硫化物为主，故称“铁铜硫化物阶段”。

2）晚期硫化物阶段：温度下降至200度以下，水的作用十分明显，交代早期矿物，生产大量绿泥石、绢云母、石英，尤其碳酸盐矿物明显增多，金属矿物主要为方铅矿、闪锌矿、黄铁矿和黄铜矿。它代表了主成矿期的热液活动。

2 结论

2.1 矿床成因

矽卡岩型铜铅锌多金属矿床的形成是一个复杂的岩浆作用过程，岩浆上升迁移就位过程中，在岩浆分异出的气热液与碳酸盐岩围岩发生接触交代作用形成各种矽卡岩，之后岩浆残余含矿热液沿着构造薄弱带充填、渗滤、扩散，与矽卡岩发生交代作用，形成退化矽卡岩，并伴随硫化物的沉淀，从而形成矽卡岩型矿床。

2.2 找矿标志

2.2.1 矿化标志

原生露头标志以蜂窝状褐铁矿铁帽为主，矿体及附近地表的铅钒、白铅矿、褐铁矿、孔雀石、铜蓝等次生氧化物为直接找矿标志。

2.2.2 岩石化学找矿标志

大兴安岭中段矽卡岩型铜铅锌多金属矿床岩体化学成分与同等酸度的同类岩浆相比较，K、Na总量偏高，Mg、Fe、Ca含量偏低，岩体含铜量高。

2.2.3 围岩蚀变找矿标志

区域围岩多有蚀变，外接触带蚀变以矽卡岩化、角岩化为主，内接触带主要为绢云母化、硅化、绿泥石化等，有的存在铁帽。

从矽卡岩内带至外带，可能存在石榴子石-辉石-符山石、硅灰石的矿化蚀变分带特征。而且石榴子石可能存在颜色分带，从毗邻深成岩体的深红褐色到远端的绿色、黄色变化。硫化物矿物及金属比例相对于成因岩体可能也存在着系统的分带特征。一般来说，黄铁矿和黄铜矿在深成岩体附近较多，随着远离岩体黄铜矿含量增加，最后在大理岩接触带的硅灰石带可能出现斑铜矿。

2.3 三位一体成矿预测模型

大兴安岭中段矽卡岩型铜铅锌多金属矿三位一体成矿预测模型（见图5）。

2.3.1 成矿地质体：闪长岩

2.3.2 成矿构造及成矿结构面

成矿构造：北东向断裂构造、捕虏体构造、接触带构造、层间破碎带。

成矿结构面：捕虏体界面、侵入体接触面、层间构造面。

2.3.3 二元结构模型

浅部为围岩层间破碎带，深部为侵入岩接触带及捕虏体接触带。

2.3.4 成矿作用特征标志

成矿早阶段：钙铝榴石、透辉石、绿帘石、次闪石、透闪石。

成矿主阶段：绿泥石、石英、方解石、绢云母。

成矿晚阶段：方解石、石膏、石英。