辽宁桓仁多金属成矿带成矿特征及综合信息找矿模型

2013-01-12时建民周永恒鲍庆中

地质与资源 2013年1期

时建民，周永恒，鲍庆中，柴璐

（沈阳地质矿产研究所，辽宁沈阳110034）

桓仁成矿带是我国辽宁省的一条重要的多金属成矿带，位于辽宁省东部，跨宽甸、桓仁两县.带内成矿条件优越，自上世纪80年代以来，成矿带内相继发现具有工业价值的以钼矿为主的矿产地十余处，其中以东北沟大型钼矿及万宝源钼矿最为突出.钼矿已经成为桓仁地区继铜矿、铅锌矿之后的又一重要矿产资源.桓仁地区目前已发现可利用的矿产种类较多，有铅锌、铜、钼、金、铁、钇、铌、石棉、黏土等百余处矿产地.其中 Cu、Pb、Zn、Mo矿成因联系紧密，分布广，规模大，是成矿带内当前和今后找矿的主要矿产.

综合信息找矿模型的建立具有阶段性，因为模型的基础是地质信息和工作程度［1-2］.随着工作程度的提高，信息源和量的改变会影响到模型.随着近些年1∶5万区调矿产地质、1∶5万高精度航磁、1∶5万化探重砂工作的陆续开展，该成矿带开展大比例尺矿产资源评价工作的条件已经成熟.本文通过对桓仁地区多金属成矿特征和成矿模式的总结研究，建立综合信息找矿模型［3］，为桓仁成矿带 Cu、Pb、Zn、Mo 矿预测打下定量评价模型的转换基础.

1 区域地质背景

1.1 地层

桓仁成矿带位于华北地台北缘东段太子河-浑江台陷，Ⅳ级大地构造单元属于桓仁凸起［4］.

区内地层主要有古元古界辽河群，新元古界青白口系，下古生界寒武系、奥陶系，中生界白垩系及新生界第四系（图1）.

古元古界主要分布在区内南部，地层呈东西向展布，角度不整合于鞍山岩群之上.出露有里尔峪组、高家峪组、大石桥组、盖县组，为一套中酸性火山岩建造、碎屑-黏土-碳酸盐沉积岩建造，变质相为低角闪岩相、低—高绿片岩相.

青白口系呈微角度不整合于辽河群之上，出露有永宁组、钓鱼台组、南芬组，为含碳酸盐的碎屑岩-黏土岩建造，变质相为低绿片岩相.

下古生界主要为寒武系和奥陶系，分布于中部台陷区，平行不整合于青白口系之上，为一套滨海、浅海相的碎屑岩-黏土岩-碳酸盐建造.古生界寒武系灰岩是本区夕卡岩型铜铅锌矿的有利围岩，其控矿层位为中寒武系徐庄组及张夏组底部碎屑岩与碳酸盐岩交界部位.

中生界主要为白垩系小岭组，分布于中部台陷区，以火山沉积不整合于白垩系前的不同地质体上，是由火山碎屑岩-熔岩组成的火山沉积建造.受次火山岩浆的侵入，含矿岩浆热液在局部地段发生了不同程度的矿化蚀变现象.

1.2 构造

桓仁成矿带经历了多期次的构造作用，其中辽河运动、印支运动及燕山运动主导了本区的构造形成，对本区内生矿产的形成具有重要意义.辽河期构造层由辽河群地台基底构成，以深层韧性变形为主，主体构造方向为东西向.燕辽—早印支期构造层由青白口系和下古生界构成，主要表现为以抬升或下降运动为主的地壳动荡，运动方向受基底构造影响，属继承性活动，因此也为东西向.晚印支—燕山期构造层由小岭组火山复陆屑建造和一系列中酸性侵入体构成.本区自中生代初期受滨太平洋构造活动影响而进入了大陆边缘活动带的发展阶段.地壳运动特征是隆升抬起，缺失同期沉积建造，构造运动方向为北北东向.

1.3 岩浆岩

区内侵入岩以白垩世中酸性侵入岩为主，主要为闪长岩及花岗闪长岩.脉岩有花岗斑岩、石英闪长斑岩、闪长玢岩等.

2 矿床成因类型及特征

桓仁地区在中生代伴随早白垩世的岩浆活动形成一系列有色金属矿产，包括万宝铜矿、东北沟钼矿、万宝源钼矿、二棚甸子铅锌矿等大中型矿床.

区域多金属矿具有由东南的Cu、Mo矿向西北的Pb、Zn多金属矿演化的趋势.总体可以归为3种成因类型❶❷罗守文，王文清，邵会文. 万宝铜矿成矿机理与找矿方向研究报告.辽宁省冶金地质勘探公司. 辽宁省宽甸县万宝铜钼矿产区第一期地质勘探报告书.：

1）接触交代型矿床，多形成铜铅锌矿，以万宝铜矿、二棚甸子铅锌矿为代表.该类型矿床的特点是受接触带构造控制明显，多位于早白垩世的闪长岩、花岗闪长岩与灰岩的接触部位，矿体形态稳定，以似层状和脉状为主，蚀变明显，表现为大理岩化、夕卡岩化较为发育.

2）斑岩型，多形成钼矿，以东北沟钼矿和万宝源钼矿为代表.从物质来源上看，斑岩型钼矿与早白垩世的花岗闪长岩关系密切；从分布上看，斑岩型钼矿均分布于酸性、中酸性浅成、超浅成侵入岩及爆破角砾岩筒中，矿体多呈脉状、浸染状.

3）热液充填交代型，多形成 Cu、Pb、Zn、Au 矿床，但规模小，主要分布于太平哨断裂两侧的次级断裂或白垩世侵入岩周围的构造破碎带和构造裂隙中.

根据已知的勘探成果将3个成因类型有色金属矿产的矿床特征列于表1.

3 区域控矿（找矿）条件

3.1 矿产与地层的关系

区内夕卡岩型Cu、Pb、Zn矿与寒武系的关系最为密切.其中寒武系中的灰岩、泥灰岩是夕卡岩型Cu、Pb、Zn矿的容矿层位，而灰岩与碎屑岩的薄层互层带、条带状大理岩层间裂隙是最有利的成矿场所.

3.2 矿产与构造的关系

区内多金属矿的形成、演化、定位严格受构造控制，并逐级逐次制约着多金属成矿区、矿床（体）的分布.其控制既有直接的又有间接的.

间接控制作用是通过控制其他控矿条件实现的.研究表明，区内侵入岩主要受3条北东向深大断裂构造控制，进而形成3个成矿带：庄-桓断裂控制北部岩体及以Pb、Zn为主的多金属矿的分布；太平哨断裂则控制中部晚白垩世的脉岩及热液充填交代型Cu、Pb、Zn矿床；鸭绿江断裂控制南部部分岩体及以铜、钼为主的矿床分布.不同方向的构造交汇部位往往是岩体就位的有利构造位置，区内岩体多就位于北东向深大断裂与其次级断裂的交汇部位.

直接控制作用表现在控制多金属矿的空间展布及分布（图2）.可以看出不同方向断裂构造交汇部位是矿化的有利部位和密集区.就矿床（体）而言，闪长岩、花岗闪长岩与寒武系碳酸盐层的接触带是夕卡岩型Cu、Pb、Zn矿体的主要控矿构造；酸性、中酸性浅成、超浅成侵入岩、爆破角砾岩筒控制着Mo多金属矿体的分布；热液充填交代型小矿床主要受主干断裂的北西、北东向次级断裂及断裂周围岩层的层间裂隙、层间破碎带控制.

表1 各个成因类型矿产的矿床特征Table1 Characteristicsof depositsby genetical types

图2 桓仁成矿带重磁解释断裂岩体图Fig.2 Faultsand intrusive rocks interpreted by gravity andmagnetic survey in Huanrenmetallogenic belt 1—实测及解译推断岩石圈断裂（lithospheric fault）；2—实测及解译推断壳断裂（crustal fault）；3—实测及解译推断白垩纪侵入岩（Cretaceous intrusive rock）；矿产地图例同图1

3.3 矿产与岩浆岩的关系

成矿带内的白垩纪中酸性侵入岩是区内多金属矿成矿的重要控矿因素.表现为，岩浆活动为多金属矿的成矿提供了热源及主要成矿物质，中酸性侵入岩的产状与分布对多金属矿的分布也具有直接影响［5］.

根据区调及勘探资料，区内中酸性岩体与多金属矿在空间位置上表现为有规律的相变，从岩体内部向外、从深部到浅部表现为热液活动从高温到低温，矿化从Cu-Mo、Cu-Fe到Cu-Pb-Zn矿化组合的演变规律.

3.4 矿产与物探的关系

根据对已知各类矿产与布格重力异常分布统计：Cu、Pb、Zn矿床（点）大部分分布在重力低值区、重力异常梯级带及过渡带上，部分分布在异常等值线扭曲部位.因此，重力低值区、异常梯级带、异常过渡带及异常等值线扭曲部位是寻找铜、铅锌矿的最有利部位.

成矿带内铜、铅锌矿具有弱磁性.夕卡岩型铜、铅锌矿主要分布在100～900 nT区间，而热液型铜、铅锌矿主要分布在0～200 nT区间，钼矿主要分布在由闪长岩、花岗闪长岩形成的正缓场区中的相对磁力低值区.如：1∶5万高精度航磁ΔT等值线图，石柱子花岗闪长岩体存在8个相对磁力低值区，目前已发现5个含钼矿斑岩体（见图3B）.

3.5 矿产与化探的关系

辽宁省桓仁-宽甸地区水系沉积物资料表明，成矿带内具有工业价值的大、中、小型铜、铅、锌、钼矿均位于地球化学高背景区内，不同元素的高背景相互叠加区与多矿种矿床对应关系较好.高背景区的各元素异常表现为规模大、强度高、浓集中心突出，如石柱子异常区（图3C）、二棚甸子异常区.

通过分析辽宁省桓仁-宽甸地区重砂资料得出，重砂异常密集区与已知矿化的集中区对应关系较好.重砂矿物组合对寻找具有一定规模的矿床有良好的指示作用.

图3 石柱子地区多金属综合区域场图Fig.3 Regionalcomprehensivemap of the polymetal field inShizhuziareaA—石柱子岩体矿产分布图（mineral distribution in Shizhuzi intrusion）；B—高精度航磁平面等值线图（isopleth of high-precision aeromagnetic survey）；C—地球化学组合异常图（combined geochemical anomalies）；1—预测爆破角砾岩筒位置（据汪世飞）（predicted explosive breccia pipe）；2—相对航磁低值点（relative low value point）；矿产地图例同图1

4 区域成矿模式

受太平洋板块俯冲作用的影响，早白垩世早期地幔熔融物质沿岩石圈断裂上侵形成广泛的喷发活动，火山热源淋滤、萃取基底地层中的Pb、Zn、Cu，沿断裂充填交代形成脉状Pb、Zn、Cu矿体.部分岩浆在中深部就位于断裂的交汇部位，与寒武纪灰岩发生强烈的接触交代作用，形成夕卡岩体，同时大量的磁铁矿及部分黄铁矿在具有格挡部位沉淀形成磁铁矿体或铁铜矿体.中低温阶段，Pb、Zn大量沉淀于外接触带夕卡岩中形成Pb、Zn矿体，部分Pb、Zn进入灰岩裂隙形成远离接触带的小规模Pb、Zn矿化.早白垩世中期，大规模的酸性岩浆活动，成矿作用较差，仅个别岩体的边缘接触带有接触交代型Pb、Zn矿化.早白垩世末期，深源岩浆气液在地壳浅部聚集，在剪切断裂作用下，上侵形成酸性、中酸性次火山岩浅成侵入体及爆破角砾岩筒，气液运移含矿物质形成斑岩型Mo、Cu、Au矿（化）体，并伴有强烈的蚀变作用.桓仁成矿带区域成矿模式如图4所示.

图4 桓仁成矿带区域成矿模式图Fig.4 Metallogenicmodelof the Huanrenmetallogenic belt1—夕卡岩型磁铁矿点（skarn typemagnetiteore）；2—夕卡岩型铜（多金属）矿（skarn type Cu/polymetal）；3—石英脉中热液型钼矿（hydrothermal Mo in quartz vein）；4—斑岩型钼矿，伴生铜、银（porphyry type Mo,accompanied by Cu and Ag）；5—热液脉型、裂隙充填型铜矿点（hydrothermalvein typeand fracture filling typeCu）；6—热液脉型、裂隙充填（交代）型铅锌矿（hydrothermalvein typeand fracture filling type Pb-Zn）；Pt1 lh—古元古代辽河群；Qn-Z—新元古代青白口-震旦系；Pz—古生代寒武-奥陶系；K1 xl—侏罗系上统小岭组

5 综合信息找矿模型

在桓仁多金属成矿带中有工业价值的矿床类型主要为夕卡岩型铜、铅锌矿及斑岩型钼矿.本文根据桓仁-宽甸地区的区域地质背景、矿床地质特征、地球物理特征、地球化学特征等建立桓仁成矿带铜、铅锌、钼矿成矿系列综合信息找矿模型.

1）地层标志：寒武系灰岩与早白垩世中酸性侵入岩的接触带及灰岩裂隙、早白垩世中酸性侵入岩中的寒武系灰岩捕掳体是铜、铅锌成矿的有利部位.其中徐庄组成矿条件最好，张夏组次之.

2）构造标志：北东向深大断裂与北西、东西向断裂的交汇处控制岩体的产状与分布；北西、东西向次级断裂两侧的剪切裂隙是矿液上升的通道和矿体就位的场所；接触带构造、层间破碎带控制夕卡岩型铜及铅锌矿体的空间展布；北北西、北北东向次级断裂及其交汇处控制浅成、超浅成侵入岩和爆破角砾岩筒及钼矿的分布.

3）岩浆岩：古元古代地层为夕卡岩型铜、铅锌矿的形成提供物源；白垩纪花岗闪长岩、闪长岩为铜、铅锌、钼矿的形成提供热源和直接物源；花岗斑岩岩枝群与夕卡岩型铜矿的形成最为密切；中酸性脉岩群与夕卡岩型铅锌矿的形成最为密切；酸性、中酸性浅成、超浅成侵入岩、爆破角砾岩筒是钼矿体赋存的直接围岩.

4）蚀变：铜、铅锌矿的主要蚀变类型有大理岩化、夕卡岩化和绿泥石化.钼矿的主要蚀变类型为钾化、硅化、绢云母化、石英化.

5）地球物理：重力低值区、异常梯级带、异常过渡带及异常等值线扭曲部位是寻找铜、铅锌矿的有利部位.重力低或重力低边缘梯级带上、正缓场区中的相对磁力低值区或串珠状异常带上是寻找钼矿的有利部位；成矿带内铜、铅锌矿具有弱磁性，夕卡岩型铜、铅锌矿主要分布在100～900 nT区间，而热液型铜、铅锌矿主要分布在0～200 nT区间.

6）地球化学：铜矿致矿组合异常有Cu、Mo、Au、Ag，Cu、Zn、As等多元素组合异常；黄铜矿、白钨矿重砂矿物组合.铅锌矿致矿组合异常有 Pb、Zn、Cu、Ag、Mo、As，Zn、Mo、As，Zn、Au 等多元素组合异常；重砂矿物组合有铅族、铜族、锌族，铅族，金、白钨矿、铅族组合.钼矿致矿组含有 Mo、Cu、Au、Ag 等多元素组合异常；辉钼矿、黄铜矿重砂矿物组合.