刘会来，史青青，王 菲

(中冶一局城市安全与地下空间研究院有限公司，河北 唐山 063000)

锰和白银广泛应用于冶金、化工、电气和光伏产业等，均为我国较为紧缺矿产资源。近年来，在经济快速发展的同时找矿投入也随之增大，供需矛盾虽有所缓解，但需求仍呈增长趋势，特别是高品位锰银矿石的供求矛盾更为突出。

自上世纪50年代以来，原冶金部华北冶金地质勘探公司、山西省地矿局和中国冶金地质工程勘查总局等单位在太白维山一带开展了大量的地质找矿工作，在长城系高于庄组发现了支家地银矿、硐沟锰银矿和小青沟—流沙沟锰银矿等中大型锰银矿产多处，具有很好的找矿前景良好。

本文通过对硐沟矿区开展详查工作，基本查明了锰、银矿体的形态、产状、规模及其变化规律和锰银矿石的质量类型，并开展了矿床成因探讨，以期为后期周边地区寻找相似成因的银锰矿床提供基础地质资料。

1 区域地质背景

硐沟锰银矿床位于晋东北金、银多金属成矿区中NW向中庄铺—刘庄成矿带中段的太白维山银锰多金属矿田内，矿田与太白维山推覆体基本吻合，后者是以150(°)方向逆冲而来，逆冲之后发生了大规模的火山喷发和次火山活动，并伴随有强烈的银、锰及多金属成矿作用。

区域大地构造位置处于燕山断块涞源断隆与吕梁—太行断块的衔接部位，在燕山运动早期区域网格状构造背景下形成十分复杂的太白维山矿田构造，主要发育NW向唐河断裂、张旺沟—刘庄区域性深断裂和中野窝—东驼水逆冲—逆掩断层及其次级断裂和燕山期火山构造组成[1-3]。主要出露太古界五台超群，中、上元古界长城系、蓟县系、青白口系，古生界寒武系、奥陶系、石炭系，中生界侏罗系，新生界第四系。岩浆活动主要集中于五台期花岗岩与石英闪长岩、吕梁期辉绿岩脉和燕山期火山喷发、喷溢活动形成的各类岩浆岩和中性—中酸性的浅成或超浅成的岩浆侵入。其中，燕山期岩浆岩活动频繁而强烈，且与成矿关系最为密切。

2 矿区地质特征

硐沟矿区位于唐河深大断裂东侧，太白维山破火山口构造的北侧(见图1)。矿区断裂构造发育，矿化强烈，是锰、银矿的成矿有利区。

2.1 地层

矿区地层总体呈单斜产出，倾向SE 100(°)～120(°)为主，倾角30(°)～40(°)，主要出露中上元古界长城系高于庄组(Chg)、蓟县系雾迷山组(Jxw)、青白口系景儿峪组(Qnj)、中生界上侏罗统白旗组(J3b)及第四系(Q)。

1)高于庄组：主要分布在矿区的中西部，为一套海进系列浅海相碳酸盐岩建造地层，与上覆蓟县系雾迷山组底部的灰白色石英砂岩呈平行不整合接触，自下而上分为4段，本区内只出露第3段(Chg3)的上部和第4段(Chg4)。

第3段：厚约100 m，灰白色、浅粉红色巨厚层状白云岩，质纯，少见杂质[4]。

第4段：厚约500 m，底部为灰白色中厚层状硅质白云岩及少量燧石条带白云岩；中部为灰白色中厚层状泥晶白云岩；上部为灰白色中厚层燧石条带白云岩及少量含锰白云岩。

图1 硐沟锰银矿区域地质

2)雾迷山组：分布于矿区中部，厚约300 m，底部为灰白色石英砂岩，向上为灰白—灰色含大量燧石条带的白云岩。

3)景儿峪组：主要分布于矿区中部，出露面积较小，地层厚度变化较大，为10～100余米，灰红色燧石角砾岩。

4)白旗组：分布于矿区东部，总厚约700 m，与下伏地层呈角度不整合接触。根据岩性、岩相组合，可分为两个岩性段，下部为英安岩、安山质熔结凝灰岩、安山质火山熔岩等；上部底部为凝灰质泥岩，其上为安山质火山角砾岩、集块岩等。

5)第四系：主要分布于矿区沟谷中，主要为残坡积物及腐植土等。

2.2 构造

矿区断裂构造十分发育，主要以南北向(F17、F18、 F11断层)为主，北西向(F3断层)次之。

F17断层：位于矿区中部，走向近南北向， 倾向东，倾角55(°)～70(°)，表现为切层或顺层的破碎带，破碎带宽15～30 m，延长近400 m，断层上、下盘均为白云岩。为本区主要的控矿构造之一。

F18断层：位于矿区中部，F17断层以西约200 m，断层走向近南北向，倾向东，倾角35(°)～65(°)，一般表现为顺层或切层断裂破碎带宽约5～10 m，矿区内延长约1 000 m，断层上下盘均为白云岩，为本区最重要控矿构造。

F19断层：位于矿区西部，走向近南北，倾向东，倾角40(°)～65(°)，是山神庙—马坡矿带的主要控矿构造。

F3断层：位于矿区北东部，呈向南西凸出的孤形展布，倾向E-NE，倾角35(°)～60(°)，为逆断层，断裂带长约400 m，断层上盘为石英斑岩或凝灰岩，断层下盘为白云岩或凝灰岩，为石英斑岩和凝灰岩中银矿体的控矿构造。

2.3 岩浆岩

本区主要出露大北沟岩体和马坡岩体石英斑岩次火山岩体。其中，大北沟石英斑岩灰白—肉红色，斑状结构，块状构造，斑晶主要为粒度1～3 mm的石英及少量正长石，斑晶含量约5%～10%，在岩体的内外接触带有锰、银矿体产出，并呈现越靠近岩体矿化愈强烈，与锰、银矿的形成关系密切[5-6]。

2.4 地球物理和地球化学特征

1)地球物理特征

本区工作共采集各类岩石、矿石标本33块，进行了视极化率测定，统计和计算结果见表1，锰矿石视极化率最高达10.6%，与其他岩石有明显差异，因此，使用激发极化法找矿具有良好效果。

2)地球化学特征

在太白维山水系沉积物地球化学测量基础上，展开了约32 km2的1∶5 000土壤地球化学测量(见图2)，圈出支家地、山神庙、硐沟3个Ag、Pb、Zn等元素组合异常群。硐沟异常群位于查区南部，由4个异常组成(Ag-7、Ag-8、Ag-9和Ag-10)异常，异常群主体走向NW，呈不规则状，长700 m(西南部未封闭)，宽100～600 m。其中，Ag-7号异常位于石英斑岩，其余异常均分布于高于庄组燧石条带白云岩[7-8]。

表1 视极化率统计及计算结果

总之，矿区视极化率异常、Ag、Mn异常多与矿体或矿化体的吻合，矿化强度与异常强度呈正相关关系，是找矿的有利标志。

图2 硐沟锰银矿土壤地球化学异常平面

2.5 围岩蚀变

查区围岩蚀变普遍较弱，多发育于构造破碎带及岩体内接触带附近，主要为硅化、黄铁矿化、碳酸盐岩化等。其中，石英斑岩内接触带及岩体内构造破碎带中以硅化、黄铁矿化为主，为银矿的近矿围岩蚀变；白云岩的矿化带中以硅化、碳酸盐岩化为主，为银、锰矿的近矿围岩蚀变。

3 矿体地质特征

本次工作以银、锰为主要勘查对象，利用大比例尺地质填图、探槽、浅井、坑探和钻探工程共圈出4条锰矿体，8条锰银矿体，15条银矿体及2条介于边界品位与块段工业品位之间的银矿体(见图3)。其中主要矿体为2个锰银矿体(①MnAg矿体和②MnAg矿体)和1个银矿体(Ag矿体)。

3.1 矿体特征

矿体主要产于长城系高于庄组和蓟县系雾迷山组白云岩中及其与石英班岩的接触带部位；少量银矿体产于青白口系燧石角砾岩、侏罗系英安岩、安山岩、凝灰岩及石英斑岩体之中。银矿体与围岩界线不清，为渐变过渡关系。锰、银矿体呈似层状、透镜状或脉状产出，矿体产状严格受断层控制，倾向多为95(°)左右，倾角一般40(°)～60(°)。

图3 硐沟锰银矿第114勘探线地质及资源量估算剖面

1)①MnAg矿体：矿体分布于130线北～98线之间，产于雾迷山组白云岩中，受F18断裂破碎带控制。矿体向北延入小青沟矿区，沿走向总长大于1 300 m，区内控制延长540 m，控制延深350 m。矿体形态呈层状，走向5(°)，倾向95(°)，倾角40(°)～66(°)。最小厚度1.20 m，最大厚度9.0 m，平均厚度5.54 m，厚度变化系数42.07%，矿体赋存标高1 730～1 995 m。矿体(332+333)资源量162.74万t，占全区总资源量57.44%，共伴生银107.49 t。

2)②MnAg矿体：矿体分布于130线北～82线之间，产于雾迷山组白云岩中，106线以北受硐沟石英斑岩接触带和F3断裂破碎带控制，106线以南受F17破碎带控制。矿体走向5(°)，倾向95(°)，倾角35(°)～60(°)。矿体形态呈层状似层状，向北延入小青沟矿区，走向长大于1 000 m，控制延深290 m，最小厚度1.50 m，最大厚度18.00 m，平均厚度6.03 m，厚度变化系数87.87%，矿体赋存标高1 737～2 015 m，矿体(332+333)资源量61.42万t，占全区总资源量21.68%，共伴生银28.86 t。

3.2 矿石质量

3.2.1 矿石结构与构造

1)锰矿：锰矿体绝大多数在地表有出露，可细分为氧化锰和菱锰矿石，以氧化锰矿石为主。其中，氧化锰矿石主要呈不规则粒状结构、交代残余结构，其次为纤维鳞片状结构、自形—半自形结构，块状构造、多孔状构造、蜂窝状构造、角砾状构造、土状构造等；碳酸锰矿石主要呈自形—半自形晶结构、粒状镶嵌结构，块状构造、浸染状构造、层纹状构造等[9]。

2)银矿：银矿体仅遭受轻微氧化作用，属原生矿石，主要呈多金属硫化物银矿石状态产出。银矿石主要呈自形—半自形粒状结构、他形粒状结构、交代残留结构、交代网状结构，块状构造、角砾状构造、浸染状构造、网脉状构造等。

3.2.2 矿石矿物成分

1)锰矿石

根据岩矿鉴定、电子探针(见表2)和差热分析(见表3)等分析发现如下。

表2 硐沟矿区锰银矿石电子探针分析主要矿物结果

表3 硐沟锰银矿区差热分析结果

氧化锰矿石共有金属矿物13种，脉石矿物4种，锰矿物有六方锰矿、软锰矿、隐钾锰矿、黑锌锰矿、方铁锰矿、钡镁锰矿等；其他金属矿物有黄铁矿、褐铁矿、赤铁矿、针铁矿、方铅矿、闪锌矿、锰铅矿等；脉石矿物有：白云石、石英、方解石、钠长石等。

碳酸锰矿石主要锰矿物有软锰矿、铁菱锰矿等，其他金属矿物有黄铁矿、方铅矿、闪锌矿、锰铅矿等；脉石矿物有：白云石、石英、方解石等。

2)银矿石

银矿石金属矿物共10种，脉石矿物8种。银矿物主要有辉银矿、自然银、硫铁银矿、角银矿等，其他金属矿物主要有黄铁矿、方铅矿、闪锌矿、软锰矿、硬锰矿、褐铁矿等。脉石矿物主要有石英、白云石、斜长石、正长石、方解石、叶蜡石、绿泥石、磷灰石等。

3)矿物生成顺序

根据矿石矿物和脉石矿物的相互关系，矿石的结构、构造特征，可将硐沟银锰矿床成矿期划分为热液成矿期和表生期，热液成矿期又可分为3个成矿阶段：Ⅰ黄铁矿阶段，Ⅱ黄铁矿—多金属硫化物阶段，Ⅲ硫化物—碳酸盐阶段。

3.2.3 矿石化学成分

锰矿：矿石中有益成分主要为Mn、Ag、Pb、Zn，有害组分为S、P(见表4)。锰矿石中银含量普遍较高，Pb、Zn含量不稳定，Au的分布极不均匀，P、S含量极低。

表4 锰矿石主要化学成分

主矿体①MnAg矿体Mn最低单工程品位13.08%(其共生Ag 198.00 g/t)，最高单工程品位39.49%(其伴生Ag 15.69 g/t)，矿体平均品位23.62%(共伴生Ag 63.08g/t)，品位变化系数25.51%；主矿体②MnAg矿体Mn最高单工程品位34.99%，矿体平均品位27.49%，共伴生银品位48.38 g/t，品位变化系数58.14%。

银矿：矿体中主要有用组分有Ag、Mn、Pb、Zn(见表5)。Mn在银矿体中含量普遍较低，Pb、Zn分布较不均匀，含量也较低。主矿体Ag矿体单工程平均品位215.43～379.69 g/t，平均367.87 g/t，品位变化系数29.38%。

表5 银矿石主要化学成分

3.2.4 矿体围岩与夹石

锰矿体均赋存于白云岩与石英斑岩接触带及白云岩中断裂破碎带内，围岩与夹石均为白云岩，在①MnAg矿体114线见有2层夹石，夹石延长分别为200 m和100 m，延深为255 m和150 m，单层厚度4 m和0.57m，锰含量分别为2.44%和10.04%；②MnAg矿体在130线见有一层夹石，夹石厚度1 m，走向延长140 m，倾向延深75 m，夹石为白云岩，锰含量为6.97%。

银矿容矿岩石为白云岩，少数为凝灰岩、石英斑岩，银矿体与围岩界线肉眼不易区分，主要依样品分析结果圈定。本区银矿体中基本无夹石。

4 成因机制探讨

4.1 控矿因素

硐沟银锰矿区处于燕山断块涞源断隆与吕梁—太行断块的衔接部位，发育的南北向和北东向两组断裂形成的网格状构造，且太白维山破火山口的发生和发展起着重要的控制作用。

硐沟银锰矿床是以锰、银为主，并伴生有铅、锌的中型矿床，锰银矿体产于白云岩与火成岩内外接触带中。主要的控矿因素有：燕山期石英斑岩体的侵入既是成矿的动力条件，也是锰银矿体成矿的物质源泉；区内近SN向的断裂构造、层间破碎带及石英斑岩体接触带是成矿物质运移、富集的有利场所；高于庄组、雾迷山组白云岩是区内仅有的锰矿载体，是锰矿成矿的主要矿源层。

4.2 矿床成因机制

长城纪中后期的海侵，形成了广阔的陆表海，在此期间，沉积了高于庄组、雾迷山组的潮下海相的含锰质白云岩夹黑色白云质页岩。高于庄组、雾迷山组地层中Ag、Pb、Zn、Mn的含量远远高于各自的地壳克拉克值，特别是高于庄组二段白云岩锰含量高达23 589.40×10-6，构成该区锰矿的主要矿源层。

进入中生代，由于地幔物的膨胀和蠕动，使下地壳物质在上地幔岩浆的同熔混染下开始活动，形成壳幔混源型岩浆。这种岩浆沿北西向与北东向断裂交汇部位上侵或喷发喷溢，形成太白维山火地区各种火山岩和次火山岩。火山活动末期，次火山岩体—石英斑岩侵入。他的侵入活动对成矿具有极其重要的作用，除直接提供少量Ag、Mn物质外，更为主要的是起着热源的作用。表现为次火山岩浆在火山活动晚期沿火山构造上升，汲取矿源层中的成矿物质，形成Ag、Mn成矿热液，这种热液沿火山口构造和裂隙带上升，由于温度和压力的降低，促使矿质迅速沉淀，富集成矿。

总之，硐沟锰银矿的成因类型为沉积—岩浆热液富集型锰银矿矿床。

4.3 找矿标志

1)地层标志：高于庄组、雾迷山组白云岩分布区，是锰矿物质来源的主要层位。

2)构造标志：南北向断裂构造、层间破碎带及石英斑岩体接触带是本区重要的导矿、储矿构造。

3)次火山活动标志：中生代火山机构—特别是石英斑岩是良好的找矿标志。

4)围岩蚀变标志：硅化、黄铁矿化、方铅矿化、闪锌矿化等热液蚀变标志。

5)矿化标志：有热液型多金属矿化，黑色锰膜等。

6)物化探异常标志：成矿元素组合为Ag、Pb、Zn、Mn、Cu、As等，故上述元素异常区，常是成矿有利地段。

7)古硐、矿渣标志：古硐、矿渣一般为古人采掘所遗留，是本区主要的找矿标志之一。

5 结 论

1)硐沟矿区共圈出4条锰矿体，8条锰银矿体，15条银矿体及2条介于边界品位与块段工业品位之间的银矿体，锰矿体绝大多数在地表均有出露，以氧化锰矿石为主，菱锰矿石次之；银矿体属原生矿，主要呈多金属硫化物产出。

2)硐沟锰银矿矿体呈似层状、透镜状或脉状产出，矿体产状严格受断层控制，主要位于高于庄组和雾迷山组白云岩和燕山期大北沟石英斑岩接触带附近，南北向断裂(F18断裂)为主要控矿构造。

3)结合区域地质背景、物化探异常、矿区地质特征和矿体特征分析，硐沟锰银矿的成因类型为沉积—岩浆热液富集型锰银矿矿床。