内蒙古边家大院铅锌银矿地质特征和控矿因素

2014-10-10包乃柱达朝元孙引强

东华理工大学学报(自然科学版) 2014年2期

王宇，蔡彤，包乃柱，黎伟，聂涛，达朝元，孙引强

(1.核工业二四三大队，内蒙古赤峰 024000;2.核工业二○八大队，内蒙古包头 014010)

边家大院铅锌银矿是近年新发现的隐伏中型脉状铅锌银矿床，2009—2012年进行了地质勘查工作，2013年开始投入矿山建设。本文根据地质勘探成果对矿床地质特征进行了论述，并总结了控矿因素。

1 区域地质背景

区域上边家大院铅锌银矿位于大兴安岭中南段火山岩带的黄岗梁子-甘珠尔庙多金属成矿带南部。大兴安岭中南段火山岩带的基底主要由古生界地层构成，其中又以二叠系最为发育;该区下二叠统为中性火山岩建造、复理石建造，具岛弧型沉积特征，上二叠统与下二叠统为连续沉积，呈北东向展布，为陆相砂页岩建造。本区中生代火山岩非常发育，自晚三叠世至早白垩世火山活动不断，其中晚侏罗世火山喷发旋回是本区火山活动最为强烈的时期，形成了大量的中酸性火山岩，它们构成了大兴安岭中南段火山岩带的主体。区内构造以断裂为主，按走向划分主要有北东向、北西向和东西向，其中以北东向为主;这几组断裂长期活动，相互制约，既控制了火山岩带、火山盆地边界，也控制了多金属矿床的空间展布(图1)。区内岩浆侵入活动频繁，种类较多，从加里东期、海西期、印支期、燕山期到新生代各个时期均有活动，其中又以燕山期最为强烈，尤其是燕山期晚期浅-超浅成小岩株、岩枝、岩脉等与多金属成矿密切相关(申伍军等，2012)①王玉往.2001.中国矿物资源探查研究中心项目成果报告-大井矿床地质及找矿预测[R].。

2 矿床地质

2.1 基本特征

2.1.1 地层

矿床范围内出露地层简单，只有下二叠统哲斯组中段(P1Z2)、上段(P1Z3)和第四系(图2)。哲斯组中段广泛出露，被闪长岩、石英二长斑岩、石英斑岩侵位，北东部与哲斯组上段呈断层接触;地层总体走向北东30°～60°，倾向北西，倾角40°～60°;岩性由灰色-深灰色-黑色板岩、变质粉砂岩、变质细砂岩互层组成;该岩段是本区地层的主体，也是边家大院铅锌银矿主要的赋矿围岩之一。

图1 黄岗梁子-甘珠尔庙区域地质-矿产简图Fig.1 Geological-Mineral sketch of the Huanggangliangzi-Ganzhuermiao deposit

哲斯组上段分布于矿床北东部，地层总体走向北东，倾向南东，倾角60°～80°，局部倾角变化较大，常有反倾的现象;岩性由灰色-绿灰色-紫灰色绢云母板岩、粉砂质钙质板岩、变质粉砂岩、变质细砂岩互层组成;该岩组在本区有多金属矿化显示，但一般都达不到工业要求。

2.1.2 构造

矿床地处林西复向斜的南东翼，哲斯组中、上段总体上表现为单斜构造。

断裂构造较为发育，按走向划分有北西向、北东向和近东西向。其中北西向构造(F1，F3)规模较大，是构造格架的主体;尤其是F1断裂，矿床范围内出露长度2 000 m，两侧被第四系覆盖，走向295°～300°，倾向南西，倾角50°～80°，该断裂长期活动，控制了闪长岩、石英二长斑岩的侵位，导通了矿床西部隐伏石英斑岩体(热源中心)与容矿构造之间的联系，是本矿床重要的导矿构造。由于F1、F3长期活动(走滑、平移、旋转，压扭、张性转换等)，在两条断裂构造之间哲斯组中段砂板岩中形成了一系列次级北东、北西、近南北向构造，这些次级构造单个规模一般不大，多呈雁列、斜列或平行展布，它们是本矿床脉状铅锌银矿体的主要容矿构造。

2.1.3 侵入岩

矿床范围内发育一系列岩脉、隐伏岩脉(体)，未见规模较大的深成岩体。地表出露的闪长岩和石英二长斑岩，在矿床中部沿F1断裂构成了一个北西向的“岩脉带”(图2)。

图2 边家大院矿床地质略图Fig.2 simplified geological map of the Bianjiadayuan deposit

根据钻孔揭露，在矿床北东部和西部发育隐伏的“岩脉群”和隐伏的石英斑岩脉(体)。北东部隐伏的“岩脉群”分布于近F3断裂下盘一侧(图3)，闪长岩脉和石英二长斑岩脉侵位于哲斯组中段，它们与地表中部出露的“岩脉带”平面上大致平行展布，间距700 m左右，矿床范围内主要的脉状铅锌银矿体大多产于它们之间;剖面上“岩脉群”倾向北，倾角40°～60°，闪长岩形成时间稍早，石英二长斑岩形成时间稍晚，这两种脉体沿早期断裂-裂隙系统侵位充填，多金属矿脉主要产出于“岩脉群”的顶部靠下盘一侧，倾角较缓，局部地段有矿体切穿“岩脉群”的现象(图4)，有的脉体本身就是矿体。

图3 隐伏“脉岩群”700 m标高水平断面图Fig.3 Horizontal section of elevation

图4 C-Cˊ剖面图Fig.4 Geological section of C-C ˊ

西部隐伏石英斑岩脉(体)走向近东西，长度大于1 200 m，宽400～500 m，侧伏现象较为明显(向西侧伏，侧伏倾角约35°);该隐伏岩体是本矿床成矿的热源中心，也是成矿流体的来源，在石英斑岩脉(体)顶部有锡、钼、铜矿(化)体。在石英斑岩体上盘见隐爆角砾岩，呈带(筒)状，走向北东70°，长度大于1 000 m，宽200 m左右，整体向南西250°方向侧伏，侧伏倾角10～20°;剖面上呈不对称的“V”字形，顶部被剥蚀，隐爆角砾岩中有铅、锌、银矿(化)体(图5)。

2.2 矿体特征

边家大院矿床平面上成矿元素具有明显的分带性，自西向东有斑岩型锡(钼、铜)矿化→隐爆角砾岩型锌(铅、银)矿化→脉状充填型银(铅、锌)矿化①王宇.2012.内蒙古自治区林西县边家大院铅锌银矿勘探报告[R].。

2.2.1 斑岩型锡(钼、铜)矿化

产于西部隐伏石英斑岩脉(体)的顶部，严格受斑岩体控制，矿(化)体呈似层状、脉状产出(图5)，单个矿体长几十米到200 m，延伸几十米到100 m，厚度2.00 ～34.70 m，品位锡 0.10% ～0.41%，钼0.014% ～0.036%，铜矿化不均匀;含矿斑岩蚀变强烈，主要为粘土化、黄铁绢英岩化等。

矿石具有它形粒状结构、半自形粒状结构，胶状结构、固溶体分离结构、填隙结构等;细脉状构造(图8A)、微细脉－细粒浸染状构造(图8B)、晶洞构造等。

金属矿物主要有毒砂、黄铁矿、方铅矿、闪锌矿、磁黄铁矿、黄铜矿、辉钼矿、锡石;脉石矿物有石英、绢云母、绿泥石、高岭土等。

2.2.2 隐爆角砾岩型锌(铅、银)矿化

产于西部隐伏石英斑岩脉(体)上盘的隐爆角砾岩中。已圈出4条大的矿化体，其中最大的一条矿体沿走向长 820 m，宽50～100 m，最大厚度77.94 m，平均厚度 17.96 m，平均品位铅 0.71%、锌1.16%、银35.7 ×10－6;其它3 条都为低品位矿体(图5)。

图5 B-Bˊ剖面图Fig.5 Geological section of B-B ˊ

矿石具角砾状构造(图8C，D)。角砾成分主要为板岩和石英斑岩，分布无序，大小不一，多呈棱角状，少量呈次棱角状，大多可拼接。胶结物有2种:一种是微晶石英、绿帘石、绿泥石、方解石，另一种是具显微粒状-细粒结构的钾长石、石英;两种胶结物中均见多金属矿化，属两个世代产物。

金属矿物有毒砂、方铅矿、闪锌矿、黄铜矿，均分布在胶结物内;脉石矿物有微晶石英、绿帘石、绿泥石、方解石等。

2.2.3 脉状充填型银(铅、锌)矿化

是本矿床最主要的工业类型。矿体都产于F1、F3断裂构造之间，由多条矿脉或脉群组成(图6，7)，共圈定百余条矿体，均为隐伏矿体。根据矿体的规模大小、空间展布形态以及所占资源储量的比例等，将它们划分为三类:主要矿体、次主要矿体和次要矿体。其中1号为主矿体(占矿床总矿石量的22%)，75，6，69，22，105，93，61 号矿体为次主要矿体，其它均为次要矿体。

这些矿体大多数为铅、锌、银共生，夹持在F1与F3之间;分布范围北西-南东长1 000 m，南西-北东宽700 m，展布面积约0.70 km2。单个矿体沿走向长10～602 m，沿倾向延伸15～458 m;矿体厚度0.87 ～ 8.99 m，平均 3.05 m，厚度变化系数63.50%;平均品位铅2.31%、变化系数128.35%，锌2.12%、变化系数109.07%，银 167.7 ×10－6，变化系数129.48%。矿体埋深44～467 m，赋矿标高428～894 m，多数赋存在550～840 m标高范围内。

平面上矿体呈“W”形、“V”形、弧形、脉形等，沿北东、近南北、北西向复合断裂带充填(图6)，总体上倾向北东-东-南东。

剖面上矿体的“W”、“M”形态特征更为明显，呈不规则脉状、复脉状产出。矿体倾角0～42°，大多数在10～20°之间，但变化较大;同一条矿体，沿倾向的剖面上有时呈“台阶”状变化(图7)，有时近水平或反倾。平面和剖面上多具舒缓波状，常见尖灭再现现象。

图6 794 m标高水平断面图Fig.6 Horizontal section of elevation at 794 m

图7 A-Aˊ剖面图Fig.7 Geological section of A-A ˊ

矿石结构包括自形-半自形粒状结构、它形粒状结构、固溶体分离结构、包含结构、交代残余结构、碎裂结构、揉皱结构、骸晶结构、鲕状结构等;矿石构造主要有块状构造(图8E，F)、脉状构造(图8G)、网脉状构造(图8H)、细脉浸染状构造(图8I)、角砾状构造、晶洞构造等。

矿石矿物种类较多，金属矿物组合较为复杂，除不同期次、不同成因的矿物相互叠加外，还有一些银矿物和含银矿物，成矿的物理条件、化学条件变化均较大。矿石金属矿物主要有闪锌矿、方铅矿、黄铁矿、磁黄铁矿，次要矿物有黄铜矿、硫锑铅矿、毒砂;微量矿物有银黝铜矿、辉银矿、深红银矿、硫锑铜银矿;表生矿物有褐铁矿、铅黄、孔雀石等。脉石矿物主要有石英、碳酸盐、长石、云母;其次有高岭土、绿泥石、绿帘石等;另外，矿石中有时还有一些含量不等、大小不一的围岩角砾。

2.3 成矿期次

根据矿石的组构、矿物成分、晶体形态、嵌布方式、矿物生成顺序、共生组合以及相互穿插、胶结、包裹、交代关系等，将矿床的成矿作用划分为2个成矿期，即内生期(热液成矿期)和表生期。其中内生期又划分出4个成矿阶段。

(1)锡石(辉钼矿)-毒砂-石英阶段。以形成自形程度较高的毒砂、黄铁矿为特点，并普遍发育压碎结构，晶体裂纹常被后期方铅矿、闪锌矿等交代或充填，石英为乳白色。

(2)磁黄铁矿-黄铁矿-石英阶段。以大规模磁黄铁矿出现为特征，并与黄铁矿相互伴生，金属矿物多为半自形-它形，石英为烟灰色。

(3)铅锌-碳酸盐阶段。是本区脉状铅、锌、银的主矿化期，硫化物通常互相伴生或共生，不同矿化部位体现为不同矿物之间存在先后交代关系，但总体而言这些硫化物基本属于该阶段的矿物;根据矿物的生成顺序、相互穿插关系等，还可以进一步划分出早-中-晚三个亚阶段:①早亚阶段以自形程度较高的闪锌矿为主(图8G)，方铅矿较少或无，与闪锌矿共生的还有少量黄铜矿、碳酸盐等;②中亚阶段以形成自形程度较高的方铅矿为特征(图8E)，与之共生的还有闪锌矿、黄铜矿、磁黄铁矿、黄铁矿、碳酸盐等;③晚亚阶段以形成粉末状、致密块状方铅矿为主(图8F)，有时具胶状结构，以脉体形式穿插前期块状方铅矿-闪锌矿矿石。以上中-晚亚阶段也是含银矿物大量形成的时期，包括银黝铜矿、辉银矿、深红银矿、硫锑铜银矿等(图8J、K、L)。

(4)晚期碳酸盐阶段:晚期碳酸盐成分以方解石为主，一般较纯净，白色，呈脉状、细脉状产出，有时穿插早期形成的矿石。

2.4 围岩蚀变

矿体围岩有两种，即砂板岩和闪长岩，矿体两侧围岩蚀变总体上发育范围、强度都不大，含矿热液与围岩相互作用强度微弱。

矿体产于砂板岩中的，围岩蚀变一般可见10～20 cm的褪色带，最小只有几毫米，最大达3～5 m;蚀变类型也较为简单，主要是硅化、黄铁矿化、碳酸盐化呈细粒浸染状或微细脉浸染状交代砂板岩，使岩石颜色呈不均匀的白色、灰白色，原岩结构、构造大多可清晰辨认。围岩蚀变宽度、强度一般是上盘大、强，下盘则相反。

闪长岩中的蚀变更弱，一般只有2～5 cm的蚀变带，最小只有几毫米，最大0.5～1 m;蚀变类型主要是长石的高岭土化、绢云母化、碳酸盐化，暗色矿物的绿泥石化、绿帘石化等。接触带由于有早期接触交代蚀变叠加，蚀变较强，范围相对较大，类型也相对复杂。

3 控矿因素

(1)隐伏的石英斑岩脉(体)是本矿床成矿热源中心，也是成矿流体的主要来源。从矿床西部的斑岩型矿化、隐爆角砾岩型矿化到中东部脉状充填矿化，成矿温度逐渐降低，平面上成矿元素组合也具有明显的分带性;多元素、多类型、多成因的矿化特点，已经构成了一个完整的成矿系列，因此可以确定隐伏的石英斑岩脉(体)是本矿床成矿热源中心，也是成矿流体的主要来源。根据区域研究成果，成矿流体与斑岩来自同一岩浆源，是低盐度、低密度、快速流动、富含成矿元素的汽水溶液，上升过程中还不断萃取围岩中的成矿元素，当上升到断裂破碎带时，多形成脉状充填型矿体，且矿脉两侧围岩蚀变较窄(卢树东等，2004;邹国庆，2006;张同林等，2001;李德东等，2012)。

另外，隐爆角砾岩作为次火山岩作用的一种产物，是次火山岩携带了大量的挥发分组分，在近地表时骤然减压的产物，矿化隐爆角砾岩的存在是次火山热液矿床重要标志和证据;本矿床矿石中常见的固溶体分离结构，反映了成矿时温度、压力变化均较大;矿石中的晶洞构造、胶状构造等均是浅成环境的标志(黄崇轲，2001;刘家军等，2010)。

(2)矿体严格受低次序构造控制，以脉状充填形式产于其中。矿床范围内的F1断裂，它沟通了成矿热中心与容矿构造之间的联系，是主要的控矿、导矿构造。由于F1、F3长期活动，加之所处构造位置(林西复背斜的翼部)，在特定的部位形成了一系列次级北东、北西、近南北向构造，为后期脉岩侵入、成矿提供了前提;这些次级构造单个规模一般不大，但通过交接复合，可形成具有一定规模的弧形含矿构造(1号主矿体)。而这样的特定部位往往是断裂-裂隙系统形成较为有利的区间，如哲斯组砂板岩经区域变质程度高(地层由原来的“柔性”逐渐向“脆性、刚性”转变);脉岩与砂板岩侵入内外接触带(薄弱部位);不同岩组接触带(哲斯组中、上段);构造和“岩脉群”夹持部位(F1－F3)等。

(3)矿体与岩脉、岩脉群密切相关。从平面上看，矿床中部地表出露的“脉岩带”与北东部隐伏的“脉岩群”大致平行展布，间距500～600 m，主要的脉状铅锌银矿体大多产于它们之间。这些脉体(侵入岩)侵位于先期形成的断裂-裂隙系统中，可以用来恢复早期构造格架(李德东等，2012)，脉状铅锌银矿体则形成于脉体侵位时形成的构造空间，并有矿体切穿脉体的现象。