深断裂带与多金属矿地质特征及矿床成因

王 东

（河北省地矿局第三地质大队，河北张家口075000）

尚义—赤城深断裂最初形成于太古代晚期，是古蒙古洋板块与华北陆核碰撞焊结的一条古缝合线。其后在元古代晚期、古生代晚期、中生代早期、中生代中晚期、新生代早期均有大规模活动，至今其活动又有加剧的表现，实为一条活断层。其直接证据就是对应于各时期的岩浆侵入、火山喷发、成矿作用及地震活动。

1 深断裂地质特征

1.1 地质特征

尚义—赤城深断裂张家口段全长200余公里，近表层主要由密集的平行排列的高角度逆断层、旁侧逆掩断层、平移断层、韧性剪切带组成，倾向北或南。它是本区一级控岩控矿构造，形成于元古代早期至今在活动的深断裂，控制着燕山台褶带与内蒙地轴的不同演化史。经历了多期韧性剪切变形，多阶段脆性活动，并派生出一系列NW向次级大断裂构造，同时深断裂两侧分布着不同时代地层、不同种类岩浆岩体和内外生矿产，实属一条复杂的控岩控矿构造。

1.2 重力特征

在1∶100万重力图上存在一条较明显的重力梯度带，从重力场推断解释图上分析，沿此深断裂存在一条东西向重磁场特征线。莫霍面深度在41.8～43.0km，断深以北莫霍面深度向北逐渐加深，而断裂以南逐渐变浅。由此推断该断裂为一条深切上地幔的深断裂，且断裂深部北倾特征明显。

1.3 深断裂的控矿作用

自太古代晚期形成以来，尚义—赤城深断裂对本区内的岩石、地层、矿产生成与发展起着明显的控制作用。如中太古代的“鞍山式”铁矿、晚太古代含磷、铁、贵金属矿、中元古代早期的“宣龙式”赤铁矿、古生代早期的岩浆型磷磁铁矿、古生代晚期的热液型金矿、中生代铅、锌、银多金属热液型矿床、火山热液型多金属矿，中生代含煤盆地的生成等无一不与深断裂的活动有关。

2 深断裂与铅、锌、银多金属矿的关系

本区仅以铅锌矿为主，次有少数铜矿、钼矿和镁矿，其它种类矿产目前尚未发现有工业利用价值的产地。主要分布于尚义—赤城深裂带两侧，其生成时代多与燕山期岩浆活动关系密切。

2.1 成矿地质背景

2.1.1 内蒙地轴铅、锌、银多金属矿床

内蒙地轴铅、锌、银多金属矿床绝大多数分布于太古界红旗营子群地层中，部分变质岩中微量元素（Pb、Zn、Ag）含量一般高于岩石中平均含量，有的高出克拉克值的几倍、几十倍甚至几百倍。通过对该层位系统的成矿微量元素样品测试成果，表明普遍具有高含量的成矿元素（见表1）。太古界红旗营子群大同营组（太平庄组）是潜在矿源层，主要岩性是角闪斜长变粒岩、黑云斜长变粒岩（片麻岩）。

分布于红旗营子群中的铅、锌、银多金属矿有：康保的兰城子、冯家洼、三百顷、前阿明代、牛家营矿床（点）、沽源闫巨沟矿区，张北蔡家营、二八地、石头囫囵矿区、赤城县青羊沟、苍上堡、水泉沟等矿区。有大型矿床1处，小型矿床4处，探明储量占全市探明总储量的90%以上。均属兰城子—蔡家营—青羊沟集中区。

该类矿床多呈北北西—北西向带状分布，与区域变质岩产状基本一致，层控特征明显，规模大、矿化稳定，在本区占有重要地位。

2.1.2 燕山台褶带内的铅、锌、银多金属矿床

该区沿尚义—赤城深断裂呈东西向狭长条状分布，位于内蒙古地轴的南部边缘，有银沙背、三道沟、葵花村、老王沟等矿区，为小型矿床或一般矿点，其中仅三道沟矿区有上表资源储量。属银沙背—三道沟—葵花村集中区。

燕山期台褶带内的铅、锌、银多金属矿床，分布于各岩体周边，受控于岩体构造或断裂、裂隙带控制，多与燕山期岩浆旋回中的中—酸性岩浆岩成因联系密切。多年来对区内24个岩体的成矿微量元素进行了系统的测试，其结果见表2。

从表2中看出各岩体中成矿元素Cu、Pb、Zn、Ag的含量情况。Pb（13.1～117.7）×10-6，在24个岩体中有21个（占87%）高于地壳背景值。燕山期第二、三旋回及第三旋回的中深—深成岩体的Pb含量略高于或低于地壳背景值。而第三旋回的多数浅成—超浅成岩体含量普遍较高，尤其是蔡家营的石英斑岩、花岗斑岩、青羊沟花岗斑岩、口前的花岗斑岩、辛坊花岗闪长岩更是高达（60～117）×10-6。这与以上相关矿区的成矿作用是密切相关的。

Zn：（21.9～200）×10-6，有16个岩体高于地壳背景值，以燕山期第三旋回的浅成—超浅成岩体为主，尤其是蔡家营花岗岩、石英斑岩、青羊沟钾长花岗斑岩、塌崖山流纹斑岩，辛坊花岗闪长岩等岩体含Zn在（118～370）×10-6之间，这与上述各岩体所在矿区的铅锌银多金属成矿和富集非常吻合,其它岩体含量偏低。

Cu：区内岩体微量Cu含量普遍偏低，大多低于地壳背景值。这与区内至今很少发现具有工业价值的铜矿床，也可能具有一定的因果关系。

Ag：区内多数岩体微量银含量，多高于地壳背景值，尤其是第三旋回一些浅成—超浅成岩体如相广花岗斑岩，黑山寺、口前花岗斑岩，塌崖山流纹斑岩，青羊沟钾长花岗斑岩等含量（0.43～0.72）×10-6。这一潜在背景，形成了蔡家营、青羊沟等铅锌银多金属矿床。

表1 主要矿区新太古界红旗营子群成矿元素含量表

2.2 蔡家营铅锌银多金属矿

2.2.1 矿区地质概况

蔡家营矿区位于华北地台北缘中段，即内蒙地轴（Ⅱ2）中部的蔡家营凸起（Ⅴ）东部边缘，与小厂凹陷毗邻。

（1）地层：矿区出露地层较简单，有晚太古界红旗营子群第二组上部以及中生界侏罗系白旗组、张家口组。

红旗营子群包括有矽线石斜长变粒岩、黑云斜长变粒岩、黑云角闪斜长变粒岩及角闪斜长变粒岩等4个岩性层。

侏罗系白旗组分2段：

一段：底部为黑色凝灰质火山角砾岩及含砂砾岩，中部为灰黑夹灰绿色、紫色砂质页岩、板状粉砂岩；上部为灰白色石英细砂岩，厚150m。

二段：黑灰、深绿色玄武岩、气孔安山岩、安山玄武岩。

张家口组分3段，矿区仅出露2段。岩性主要为流纹质晶屑凝灰岩、流纹岩、粗面岩、石英粗面岩，厚399m。

（2）构造：矿区的构造比较复杂，它位于区域性大型倒转复式向斜的北翼。在此基础上又叠加了一系列近南北向的基底褶皱，同时产生了一系列断裂构造。

主要褶皱构造有东山背斜、中心背斜和西山背斜，轴向均为近南北向。

断裂构造发育可分为成矿前断裂和成矿后断裂2类：

矿区内分布于北部F17断裂与分布于南部的F45断层为2条较大规模的控矿断裂构造，均为北东走向，矿区内延长4500m，外围仍有延伸。在上述2大断裂构造的框架内，由于构造应力场的作用，其间产生了北北东向和北西西向2组羽状共轭断裂群，是矿区的容矿构造，它们严格地控制了矿区内Ⅰ-Ⅴ矿带的产出。

以F47为代表的北北西向断裂是成矿后断裂，对矿体有不同程度的破坏。

（3）岩浆岩：区内无大的侵入岩体，仅有呈超浅成的花岗斑岩和石英斑岩，矿区内以石英斑岩为主，并分早中晚三期侵入，早期石英斑岩受矿化蚀变影响，具绢云母化、黄铁矿化，局部矿化作用较强，偶尔可构成多金属工业矿体。中期成矿期石英斑岩与矿化作用相互交换，有一定的蚀变和矿化，但很少形成工业矿体；晚期石英斑岩很少有蚀变现象。早、中期石英斑岩形态多不规则，产状也不稳定，晚期石英斑岩多呈较规则的脉状。石英斑岩的规模一般延长40～500m，宽度2～50m，总体产状以北北西为主。

表2 张家口地区燕山期岩体成矿元素含量表

（4）围岩蚀变：主要有绿泥石化、绢云母化、硅化、阳起石化、绿帘石化、高岭土化、碳酸盐化等。

2.2.2 矿床地质特征

根据矿脉带的空间分布及产状，矿区内共划分5个矿带即Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ矿带。

Ⅰ矿带位于矿区中部偏北，是以北西及北西西向为主的矿脉群，由3条矿脉组成。矿脉延长100～150m，厚1～10m。矿石品位较低，Pb0.1%～0.8%，Zn0.2%～2.5%。

Ⅱ矿带位于矿区中部偏南，是以北北东向为主的矿脉群，矿带延长1200m，宽400m，地表仅有少量露头，大部被第四系覆盖。由3个矿体组成，延长400～1200m，厚度3～20余米，延深400m以上。该矿带具有较好的成矿远景，仅次于Ⅲ、Ⅴ矿带，矿石品位Pb0.64%，Zn2.91%，Au0.23g/t，Ag22.89g/t。

Ⅳ矿带位于矿区南部，由6条矿脉组成，延长100～200m，宽0.5～3m。矿脉的产状较乱，有东西向、北北东向、北西西向。矿脉中矿石品位：Pb0.5%～1%，Zn0.5%～2%，矿化不连续。

Ⅴ矿带位于矿区西部，地表无露头，矿带延长1800m，宽500～800m，由20余个大小不等的盲矿体组成。单个矿体最长800m，一般200～400m，厚度1～20m，矿体延深200～500m。矿体产状为北西西走向，倾向南西，倾角较陡。该矿带的铅锌、银矿都可达到中型以上规模。矿石平均品位：Pb1.23%，Zn1.96%，Au0.4g/t，Ag53.42g/t。

2.2.3 Ⅲ矿带地质特征

位于矿区的东北部，是矿区规模最大，勘查程度最高，探明资源储量占全矿区70%以上。

2.2.3.1 矿带规模、形态、产状

矿带东西向延长1400m，南北向分布宽度500～1200m，延深500m以上，有238个矿体，101个参加储量估算，矿体延长100～621m，厚度1～45.36m，矿体平均厚度1.22～14.44m。

矿体形态大多为规则和不规则的脉状、透镜状，局部为囊状，常具分枝复合现象。

矿带总体产状为走向北西西，倾向南南西，倾角60°～70°。

2.2.3.2 矿石矿物成分结构构造及矿石类型

矿床的矿石成分组成比较复杂，矿石矿物达30余种，常见的有闪锌矿、黄铁矿、方铅矿、毒砂、白铁矿、黄铜矿、赤铁矿、菱铁矿、自然金、银金矿、深红银矿、自然银等。主要脉石矿物有石英、方解石、绿泥石、绢云母、阳起石、绿帘石、长石、萤石等。

矿石结构有自形晶结构、乳滴状结构、交代格状结构、交代环带结构、骸晶结构、交代残余结构、交代脉状结构、压碎结构、揉皱结构等。

矿石构造有充填脉状构造、晶洞构造、块状构造、稠密或稀疏浸染状构造、团块、斑杂状构造、角砾状构造等。

2.2.3.3 矿石化学成分

Ⅲ矿带是一个以锌为主的矿带，伴生有铅、银、金、硫、砷、镉等多种有益伴生组分。其中除锌、富锌、银可圈定独立矿体外，其它仅作伴生有益组分。

锌品位及其变化：矿体含锌品位，最低为0.5%，最高为43.92%，一般为2%～8%，金矿带平均为4.26%，品位变化系数为89.96%，沿走向变化较稳定，沿倾向变化稍大。当含锌较高的部位可圈定独立的富锌矿体（＞7%），富锌矿体延长一般为200～400m，个别达600m，单个矿体最大厚度5.54m，最小为0.62m，一般为1～4m。平均含Zn品位为7.08%～12.63%，含Pb 0.09%～0.68%，个别达2.05%，含Ag23.7～74.6g/t。富矿体占Ⅲ矿带矿体总储量的50%以上。

铅品位及其变化：一般铅品位为0.05%～0.4%，最高为15%，全矿带平均品位为0.24%。

银品位及其变化：一般银品位为5～50g/t，最高品位为1013.4g/t，全矿带平均品位24.58g/t。

金品位及其变化：Ⅲ矿带含金不太普遍而且比较分散，一般含金品位为0.1～0.6g/t，最高为11.45g/t，全矿带含金平均品位为0.51g/t。

2.2.4 矿石类型

根据矿区的围岩蚀变矿化作用及矿化特征，其矿石类型可分为绿泥石—闪锌矿型和绢云母—多金属型2类：

（1）绿泥石—闪锌矿型：矿石多为黑绿—灰绿色，以绿泥石化为主、绢云母化次之，金属矿物以闪锌矿（褐红色）、铁闪锌矿（黑色）和黄铁矿为主，次为毒砂、白铁矿，偶见方铅矿；矿石组构以团块状、团斑状、粗粒密集浸染状为主；化学成分以含Zn高为特征，其它金属含量皆低，一般Pb/Zn为1/18～1/100，最低为1/231。

（2）绢云母—多金属型：矿石蚀变非常强烈，以绢云母化为主，金属矿物多而复杂，主要有方铅矿、闪锌矿、黄铁矿；矿石组构也较复杂，主要为团块状、团斑状、网脉状；矿石化学组分含量Pb、Ag较高，Zn不如前一类型高，偶含Cu，Pb/Zn在 1/0.5～1/4之间，最高可达24/1。

上述2类矿石类型分布状况：矿区西部以绢云母—多金属型为主，东部以绿泥石—闪锌矿型为主。

2.2.5 矿床成因及成矿时代

从前面宏观地质特征和大量微观测试成果的全面分析，充分表明本区晚太古界红旗营子群这套原岩为中基性火山岩—沉积岩建造的中深变质岩系与本区铅锌矿床的空间分布和成矿物质来源都有着密切的联系，可以认为它是一个潜在矿源层。区内有着多期次强烈的构造变动，形成了北东向F45、F17两条区域大断层为主干并派生出2组北西西向及北北东向共轭断裂带，构成区内的控岩、控矿及容矿的构造体系。燕山期岩浆活动，在地壳深处局部高温、高压下产生了重熔岩浆沿着断裂构造上升侵入，形成了众多火山机构和大量的超浅成岩体。上升的岩浆不仅带来大量的成矿组分，而且它形成的热流体的对流循环，促使变质岩中的成矿组分活化、迁移。2股含矿热液汇合起来，沿着控矿、导矿和容矿断裂构造，在适宜的温压和还原环境下沉淀、富集成矿。鲜明的显示了地层、构造和岩浆活动这个三位一体的成矿模式。其成因类型应属于具有层控性质的次火山热液多金属矿床。成矿时代为燕山晚期（晚侏罗世），同位素年龄（K-Ar）界于区内花岗斑岩、石英斑岩的成岩起始141Ma和终止119Ma之间。