山西有色金属区域成矿规律

2018-11-20史志宏

世界有色金属 2018年17期

张宏，史志宏

（中国建筑材料工业地质勘查中心山西总队，山西太原 030031）

山西有色金属矿产的成矿期较长，从早前寒武纪到晚古生代和中生代，铜、钼、钴主要形成于早前寒武纪和中生代，而铝则仅形成于晚古生代；在空间上几乎遍及全省，主要分布在晋冀陆块的山西断隆、鄂尔多斯陆块的东缘、华北陆块南缘的北西段，以及华北陆块北缘东段的燕辽裂谷西部，仅华北陆块北缘西段成矿条件较差，目前只有铜、铅、锌的矿化存在。

山西有色金属的成矿作用及其演化影响其区域分布特征，不同矿种及其成因类型也有明显差异。

1 沉积型铝土矿床的成矿作用

1.1 物质来源

寒武纪至奥陶纪，在浅海环境下形成了海相碳酸盐岩生物化学沉积建造。

志留纪至早石炭纪，由于全区地壳上升，形成了奥陶纪石灰岩的大面积剥蚀与古红土-钙红土风化壳，为晚古生代沉积型铝土矿床的形成提供了物质来源。

中石炭世至二叠纪山西地壳下沉，遭受海侵，随着海水开始入侵→加深→变浅→退出的海进海退过程，它们在矿床组合上发生演变。

1.2 成矿环境

（1）浅海相成矿环境：因古陆大型坳陷而形成的浅海环境，特别是当浅海区内有一系列凸起和凹下的地貌分区时对成矿更为有利，这是海侵过程中所产生的成矿环境。成矿物质取材于古红土-钙红土风化壳的不断改造，少有远源物质掺合，矿床形成于局限的海湾泻湖、滨岸盆地及潮坪等环境。矿体产状平缓，层位稳定，厚度均匀，规模大，矿石以致密块状和豆鲕状为主，少有碎屑状矿石；

（2）海陆交替相成矿环境：是当海侵进行到高峰期时所产生的成矿环境，矿体多产于近海湖沼、三角洲分流间湾及三角洲平原湖沼相环境。含矿层中有薄煤层或炭质页夹层，矿体产状及厚度变化大，层位不稳定，规模以中、小型为主，矿石多为碎屑状结构。成矿物质来源除古红土-钙红土风化壳之外，尚有陆源碎屑物质加入。

在铝土矿形成过程中，气候因素起着重要作用，一般认为，炎热而适当潮湿的气候条件有利于成矿。石千峰组红层沉积时，已是华北古构造和古地貌条件发生巨大变革的初始，开始海退，全区成陆，从此结束了晚古生代海陆交互相与沉积作用有关的硫、铁、铝土矿、粘土矿和煤成矿系列的全部形成过程。

1.3 成矿过程

由铝硅酸盐转化为铝土矿的地球化学特点表明，成矿作用可以概括为2个阶段：一是富铝、富铁和脱硅的古红土-钙红土风化壳阶段；二是富铝、脱铁、脱硅或富铝、留铁、脱硅的沉积陆解阶段。

1.3.1 古红土-钙红土风化壳阶段

奥陶系碳酸盐岩长期遭受风化剥蚀，在炎热潮湿的气候条件下，因地下水的作用K，Na，Ca，Mg和Si大量流失，Fe，Al，Ti相对富集并在原地残留下来，形成古红土-钙红土风化壳。

经排Si、去Fe、富Al作用这个长期过程，在铝土矿物不断聚集的同时，F2+被带出或被氧化转为F3+滞留。在干旱季节，当由风化壳中渗入的酸性水介质在深部进行上述作用时，带出的F2+也可由毛细管作用升至上部，再转化为F3+。因此，在古红土-钙红土化阶段，不仅是脱硅富铝，同时也是一个富铁的作用过程。

1.3.2 沉积陆解阶段

是指成矿母体在表生作用下，由大气降水排杂（即去硅排铁）成矿的过程。其实质是铝硅酸盐矿物在水的作用下，K+，Na+，Ca2+，Mg2+以离子状态被带出，硅、铝等以硅氧或铝氧形式呈分子状态或胶体形式被溶解，铁或以Fe2+离子或以Fe（OH）3胶体被溶解，矿物晶格遭到破坏，部分元素或组分又重新组合成新矿物的过程。

2 变质型多金属矿床的成矿作用

2.1 含矿母岩

与变质作用相关的多金属矿床主要分布在中条山区，成矿物质与涑水构造片体、绛县构造片体、中条构造片体的形成与演化密切相关。

涑水杂岩是古陆核东侧紧邻的褶皱剪切增生构造片体，由变质较深并经混合岩化的沉积-火山岩系组成。内源和外源的铜、铁、金等成矿物质在各种地质作用下达到初始聚集，同时有很少的硅铁建造形成，构成了之后不同成矿层次成矿作用的初始矿源。

绛县群为本区结晶基底之上第一个沉积-火山岩地层单元。绛县早期近陆沉积具复理石韵律特征的泥质-半泥质沉积岩系，伴有陆源含铜沉积，形成以横岭关矿床式为代表的较典型的陆缘同生沉积铜矿床。同生沉积矿石特征在庙圪瘩-东沟铜矿床中表现得尤明显。正因为无后来基性侵入杂岩体等成矿作用的影响，所以含铜品位最低；中晚期也是最大的断陷时期，形成富钾质双峰态火山岩系和富钠的细碧岩-细碧质火山碎屑沉积建造，以及与其分别相关的铜矿峪式与落家河式铜矿床。此时，是中条山铜矿成矿的鼎盛时期，而且成矿物质以内源为主。

中条构造片体以界牌梁石英岩组和沿此部位的剥离断层为底界面，增生于绛县构造片体之东。变形强度减弱，表现为连续性较好的同斜褶皱和半开阔的歪斜褶皱。多数小型褶皱为在大型褶皱控制下由层间滑动产生的被动式剪切滑褶。折劈理在少数地段可见层理的置换，而且，这类置换很少出现岩性组以上的大型换位。

2.2 成矿作用

中条山地区前长城系地壳的演化历史是以稷王山麻粒岩相岩石为古陆核，不同时代的构造片体（褶皱剪切系）为增生边缘，逐渐向东拓展的一个发展过程。随着地壳成熟度不断提高，导致了前长城纪既有内在联系，又有显著区别的成矿演化过程。含矿建造：含碳的泥质-半泥质岩→富钾双峰态火山岩和富钠细碧岩-细碧质火山碎屑岩→热水沉积-炭泥质沉积岩；矿床类型：陆源浅海正常沉积→火山热液交代→热水沉积→热液矿脉；矿床规模：中小型→特大型→大型→小型。这个演化过程从绛县期开始，至西阳河期结束，大约经历了1000Ma的地史时期。

3 岩浆热液型多金属矿床的成矿作用

岩浆热液型多金属矿床形成于中生代，主要与燕山期中酸性火山-次火山岩浆活动及其构造断裂有着密切的关系，而且主要分布在五台山东部及灵丘地区。受火山机构性质、构造发育程度影响，以及容矿、控矿的围岩性质不同，成矿及地质特征存在较大差异。以下是山西矿床分布情况：

表1 山西有色金属矿床分布情况

通过表1中有色金属的分布情况可以看出火山构造区的成矿特征，多以金、银、铜为主。虽然这几种金属的成矿特征差别较大，但是也存在许多共同之处，构成了山西多金属、金银矿化的成矿特征。有色金属的成矿作用具有多期性，主要表现在各成矿区的矿化多阶段发育。有色金属成矿与火山构造密切相关，由于火山作用长期性和火山岩相的多样性，导致矿床的成因类型比较复杂。山西的矿化分带性较明显，火山颈的上部是铁矿，下部是多金属矿。而次火山岩体边部是由磁铁矿和赤铁矿组合而成的，岩体的外围是由黄铜矿和黄铁矿结合而成的，根据上述描述可以发现各矿物生成顺序与矿区分布规律具有极大相似性。

山西省中生代的岩浆活动与成矿关系十分复杂，所呈现的成矿规律也有所不同。中生代的矿种多以有色金属为主，这部分多金属成矿作用主要发育在晋东北地区。火山岩石系列主要与Au、Ag、多金属的成矿有关，它们都是深源地质作用的产物。

此外，在这个地壳发展阶段中,构造运动微弱,局部地区因基底断裂产生较小的继承性活动,引发古生代沉积盖层宽缓褶皱,除邻近某些断层与柱状陷落体附近之外,所有矿层的倾角平缓，矿体形成、分布、规模、质量变化等显然以岩相古地理条件为主控因素。