甘肃省肃北县北山成矿带扫子山—红石山地区找矿远景探讨

2022-10-20陈振宁

世界有色金属 2022年16期

陈振宁

（1.中国矿业大学，江苏徐州 221116；2.江苏省有色金属华东地质勘查局，江苏南京 221007）

1 区域地质背景

该区地层隶属天山—内蒙古地层区的红石山分区及塔里木地层区北山分区公婆泉小区，区域上北山地区地层发育较齐全，前寒武系构成古老的基底，古生界出露广泛，均为海相沉积，自奥陶系至二叠系有大量海底喷发火山岩，中、新生代全为陆相沉积。出露的地层主要有上古生界泥盆系、石炭系及二叠系地层；中生界侏罗系、新生界第三系、第四系地层。

区内侵入岩主要为华力西中晚期，大都呈岩基状、岩株状或岩枝状产出，近东西向分布，明显受区域构造控制。华力西中期以二长花岗岩为主，其次为闪长岩、英云闪长岩，广泛分布于区内，局部（红石山）沿深大断裂带有超基性岩（橄榄岩）侵入，基性岩大部分呈小岩株状出露于中部石炭系绿条山组地层与英云闪长岩接触带附近，出露面积均较小。石英闪长岩与花岗闪长岩及二长花岗岩接触关系如图1、图2所示。华力西晚期以酸性侵入岩类为主，主要为钾长花岗岩、黑云花岗岩等。

图1 石英闪长岩与花岗闪长岩接触关系素描

图2 石英闪长岩被二长花岗岩穿切

据中国科学院地质与地球物理研究所研究成果，北山地区大地构造演化主要分为四个阶段：前寒武纪陆壳形成、早古生代三大板块形成、晚古生代板块碰撞与拼合、晚二叠世和中—新生代陆内演化。前寒武纪陆壳形成阶段：北山海与古亚洲洋之间形成原始陆壳，北山地区地壳演化就此拉开帷幕，为后来演化奠定了基础。从区域上看，本区属三大板块结合部位，地壳运动频繁，构造变形强烈，构造变形样式复杂多样，是内生矿产聚集的有利地区。

区内自晚远古期至海西早期，发生了多次不同类型的变质作用，使古生代及其以前的地层发生了不同程度的变质。晚元古期（1000Ma～600Ma）：以区域低温动力变质作用为特征，其变质作用与构造运动同时发生，地层遭褶皱变形及强烈劈理化、片理化，形成均匀的绿片岩相变质岩系。其产物以震旦系为代表。此次变质作用形成了沉积变质型铁矿点。加里东期（550Ma～400Ma）：与晚元古期变质作用相似，为低绿片岩相为主的变质岩系。华力西期（370-230Ma）：变质作用及其产物比较复杂，不同变质地带变质作用类型也不相同。区域动力热液变质作用，尤其是超变质作用形成的混合岩化非常强烈。海西期区域热液变质及超变质作用非常强烈，在此过程中形成了一系列变质矿床。尤其是大量变质热液及混合岩化热液型铁、金、铜等矿床，但此类矿床规模一般较小。

2 金属矿产特征

北山地区现已发现的矿产资源以金、铁、铜为主，其次为铅-锌-银、钨、钼，零星有稀有金属矿化点。新中国成立以来，先后进行了20多种矿产的勘查和评价，发现各类金属矿床91处，其中，大型2处，中小型89处。具有重要工业价值的矿种主要有：①金矿床29处，代表性矿床为小西弓(中型)、460金矿（大）、南金山(中)，马庄山(中)、金窝子(中)、新金厂和老金厂(中)、扫子山金矿(小型)。②铜矿床3处，代表性矿床有公婆泉(中)、白山堂(中)和辉铜山(小)。③铜-镍矿床2处，如葫芦(小)。④铅-锌-银矿床4处，如花牛山(中)。⑤稀有金属矿床2处，如七一山(大)。⑥钨矿床4处，代表性矿床有红尖兵山和鹰嘴红山。⑦铁矿床30处，代表性矿床为黑鹰山、狼娃山、跃进山和碧玉山。⑧钒-磷-铀矿床2处，代表性矿床为方山口(钒为大型)。⑨钼矿床3处，代表性矿床为流沙山(中)和花黑滩(中)。

综合北山地区已知矿床（点）的成矿地质特征，结合前已述及的调查区地质背景，发现主要矿产与地层、岩浆岩及构造关系密切。

2.1 与地层的关系

区内的石炭系、泥盆系中、酸性火山岩及浅变质岩与成矿关系密切。如赋存于泥盆系地层中的构造蚀变岩型金矿，与石炭系白山组酸性、中酸性火山岩有关的层控型金、钨和热液型铁矿。在该区南侧主要沿扫子山—红石山东西向构造带分布；火山热液型铁矿主要产于白山组流纹岩、英安岩内，为早石炭世火山喷发期后的含矿热液沿构造裂隙交代充填而成。

2.2 与侵入岩的关系

甘肃北山地区金属矿产大多与古生代岩浆作用有较为密切关系。如红石山铬铁矿产于超基性岩体中部辉橄岩相中的纯橄岩析离体中，主要矿体都在岩浆晚期形成，成矿受纯橄榄岩析离体及其所处构造部位和原生节理控制。

2.3 与构造的关系

断裂构造提供了深处岩浆热液侵入的通道，也为金属矿产最终赋存提供了良好的空间。金属矿产与东西向深大断裂构造带关系密切，已知的金属矿点主要沿深大断裂分布，或分布于断裂带附近次级断裂附近。北山地区与古生代岩浆岩侵入活动的金属矿产有：钨、锡、钼、铜、铅、锌、铁、金、银和稀有放射性矿产，以及镍、铬、钒、钛等黑色金属矿产。晚期肉红色花岗岩与稀有放射性矿产生成较密切；在岩浆期后的褐铁矿化的细小石英脉中金矿化明显，在北山区可做寻找金矿的标志。

3 成矿特征规律与找矿潜力评价

北山地区处于西伯利亚板块、哈萨克斯板块、塔里木板块的交汇部位。地壳运动频繁，构造变形强烈，构造变形样式复杂多样，是内生矿产聚集的有利地区。

3.1 矿床（点）空间展布特征

北山地区在漫长的地质发展史中，经历了复杂的构造变动和岩浆活动，同时为成矿提供了一定的地质条件，形成了许多重要矿产，主要有：铁、铜、镍、金、钨、钼、铅、锌、锰、钒、磷、铀、重晶石、菱镁矿、白云岩及稀土等。这些矿产多沿近东西向区域性深大断裂集中分布。

骆驼峰—黑山梁—红石山断裂带和红尖兵山—狼娃山断裂带，是区内主要的区域性断裂带，也是重要的区域成矿带。对区内矿产的形成、分布、类型、特征等方面均有着非常重要的控制作用。

骆驼峰—黑山梁—红石山区域成矿断裂带中，主要的矿种有金、铜、铁及钨、铬、蛭石、高岭土等。

金（铜）矿（床）点主要集中分布在断裂带西侧的骆驼峰—黑山梁一带。与华力西期花岗岩有密切的成因联系，大多分布在岩体的内部或外接触带上的边缘附近。空间分布明显受裂隙构造控制。已发现金矿床1个，金矿点6个，铜金矿点1个，铜矿点1个，金矿化点4个。

铁矿点主要分布在骆驼峰-黑山梁—红石山断裂带的南侧，赋存于石炭系白山组磁铁石英岩中，属沉积变质型。红石山铬铁矿点成因与红石山超基性岩有关，属结晶分异型。白钨矿分布在石英脉中，产于辉长岩与二长花岗岩的接触带上，其空间分布受构造裂隙控制，属高-中温热液型。

红尖兵山—狼娃山区域成矿断裂带中，分布的矿种主要有金、铜、铁、黑钨矿、水晶等。金（铜）矿（床）点大多为含金、含铜石英脉，空间分布受次级裂隙构造控制，其成因与华力西期黑云母花岗岩、花岗闪长岩关系密切，成因类型属中温热液型。在该成矿断裂带中，共发现金（铜）矿（床）点13个，其中有狼娃山中型金矿床，另外，尚有铁矿、黑钨矿、水晶矿点分布，其中红尖兵黑钨矿为中型钨矿床，矿脉产于华力西中期二长花岗岩体内部或外接触带的流纹质凝灰熔岩中，在空间分布上受北东向裂隙构造控制，矿脉分布集中，属高温石英-黑钨矿大脉状矿床，其水晶产于规模较大的含黑钨矿的石英脉晶洞中。

北山地区铜矿，究其成因类型，主要有与火山活动有关的斑岩型铜矿和火山热液型铜矿、与中-酸性深成岩有关的矽卡岩型铜矿和岩浆期后热液型铜矿及与基性-超基性岩有关的铜镍硫化物矿床。其中，斑岩型铜矿主要分布于公婆泉和白山堂一带，前者与中晚志留世的火山活动有关，其成矿母岩为一些浅成-超浅成相的英安斑岩、石英闪长玢岩和花岗闪长斑岩；后者与晚二叠世火山活动有关，其成矿母岩为与晚二叠世方山口组同源的超浅成相流纹斑岩体。矽卡岩型铜矿分布较广，主要集中在明水-双井子、窑洞奴如-公婆泉、花牛山-大豁落山、明舒井-红柳井、大奇山和白山堂等地。热液型铜矿分布广而规模小，其与华力西中晚期中酸性深成岩关系密切。铜镍硫化物型矿床分布于黑山及大山头一带，其中大山头一带仅发现有零星矿化。

甘肃北山金矿分布极广，其成因类型主要有岩浆期后热液型、破碎带蚀变岩型、火山沉积-热液改造型和韧性剪切带型。受华力西-印支期构造岩浆作用控制，空间分布上多沿近东西向区域性深大断裂带呈断续带状分布，或在区域性深大断裂带旁成群分布。

北山钨矿，前人研究程度较低，仅有红尖兵、白峡尼山等黑钨矿床(点)。北山南带古堡泉-华窑山-白山堂钨异常带，绵延数百公里，具有很大的找钨前景。大口子东山白钨矿赋存于前长城纪敦煌岩群中，与华力西期岩浆活动有关；玉山白钨矿赋存于石炭纪干泉组之大理岩中。

3.2 成矿时间演化规律

区内的金属矿床大多和华力西中、晚期的中酸性侵入岩有关。调查区从晚古生代开始，红石山洋向北俯冲，形成泥盆-早石炭世岛弧，出现雀儿山群、白山组的岛弧型火山岩，由于板块俯冲引起强烈的地壳重熔和岩浆侵入活动，形成华力西期大规模的中酸性岩体侵位，构成壮观的构造岩浆岩带，这些岩浆岩多为岛弧钙碱性系列的侵入岩。

正是由于这些中酸性火山岩的侵入，形成了本区大多数的多金属矿床，主要的金属种类有铜、镍、金、铬、铁。早-中泥盆世之后，地壳有轻微隆升，形成早二叠世双铺塘群与泥盆纪雀儿山群之间的微角度不整合，但其间没有发生明显的变形变质事件，这种构造隆升只是华力西构造期内的一次阶段性开合构造演化。

在早石炭世晚期，大洋闭合，沟-弧体系演化结束。于晚石炭世-早二叠世，测区又局部重新拉张裂陷，形成裂陷槽及断陷盆地，并形成深大断裂，沿大断裂侵入有地壳深部的角闪石岩等超基性岩，显示地壳处于伸展拉张环境。

在经历了晚古生代的造山作用之后，地壳处于相对稳定期。新生代主要表现为地壳的差异升降，山体隆升。

4 主要矿种找矿模型

4.1 控矿地质因素分析

4.1.1 构造控矿

北山地区矿产多沿近东西向区域性深大断裂集中分布，区域性大断裂在宏观上对矿产的空间分布起着重要的控制作用，如红尖兵山-狼娃山断裂带、骆驼山-黑山梁-红石山断裂、金场沟断裂等；而某个具体矿床（点）的形成往往与其次级断裂关系密切，这种次级断裂为成矿流体的运移及有用元素的沉淀提供了良好的空间。矿床点多形成于大断裂转弯处或与次级断裂的交汇部位，如红山井铜（钼）矿位于金场沟大断裂弧形部位，新月山铜（钨）矿点位于金场沟断裂与其次级北东向断裂交汇部位。

4.1.2 地层因素

北山地区与成矿关系密切的地层有前长城纪敦煌岩群（小西弓金矿）、蓟县系平头山组（狼山铜矿化点、黑山铜镍矿）、寒武纪双鹰山组（方山口钒矿）、奥陶纪花牛山群（花牛山中型铅锌矿床、辉铜山小型铜矿床、新井铅矿床等）、志留纪公婆泉群（公婆泉铜矿）、二叠纪方山口组等，其中有的地层成为直接矿源层，如前长城纪敦煌岩群是韧性剪切带型金矿的矿源层，寒武纪双鹰山组黑色岩系中赋存了重要的钒、磷、锰及钴铂等矿产。

4.1.3 岩浆岩因素

北山地区岩浆岩极其发育，岩浆活动为成矿提供了能源、流体及成矿有用元素。与成矿关系最密切的中酸性侵入岩是晚古生代中晚期深成花岗岩类，许多矽卡岩型铜、钨、铅锌等矿产及热液型铜等多金属矿点与之有关。大山头-黑山一带的基性-超基性岩是黑山型铜镍硫化物矿床的成矿母岩。公婆泉斑岩型铜矿和白山堂斑岩型铜矿分别与志留纪和二叠纪火山岩浆活动有关。

4.2 找矿标志分析

北山地区西段的找矿重点是铜、金及多金属矿，从测区及邻区的已知铜矿类型来看主要有两种，即岩浆型铜镍矿（黄山型）和斑岩型铜矿（公婆泉型）；已知的金矿为石英脉型。根据本区的地质、地球物理及成矿特点分析，测区北部与相邻的黄山、土墩铜矿比较接近，中部与公婆泉矿区十分相似。因此本区的铜矿找矿标志和找矿模型是分别以邻区黄山铜镍矿和公婆泉铜矿为标准建立的；而金矿找矿标志是以测区内的460金矿为标准建立的。

4.2.1 岩浆型铜镍矿找矿标志

（1）地质标志。

断裂及附近地区，尤其是深断裂或距深断裂较近的分支断裂、次级断裂的交汇部位。

华力西期基性—超基性岩体，其中以辉橄岩、角闪橄榄二辉岩、辉长岩、橄榄辉长岩、辉闪橄榄岩、辉长苏长岩等岩石与铜镍矿体的关系更为密切。矿体围岩有闪长岩、辉长岩、角闪橄榄岩、辉闪橄榄岩等。

矿化蚀变发育地段。主要蚀变类型有绿泥石化、纤闪石化、蛇纹石化、滑石化、黝帘石化等。

（2）地球物理标志。

岩浆型铜镍矿有关的基性—超基性岩体与围岩之间具有一定的密度差异，当岩体具有一定规模时，可以引起较弱重力异常或处于局部重力高上。

岩浆型铜镍矿有关的基性—超基性岩体，一般都具有一定的磁性，可以引起比较明显的磁异常。

与岩浆型铜镍矿有关的基性—超基性岩体，通常放射性核素含量较低，往往形成比较明显的γ能谱低值异常。

岩浆型铜镍矿有关的基性—超基性岩矿化岩体的电阻率通常较低，有时可以引起较弱的电磁异常。

（3）地球化学标志。

Cu、Ni元素异常是寻找铜矿的最重要标志。