平泉县洼子店金矿区碾子沟矿段矿床地质特征

2019-05-21王翔

中国矿业 2019年5期

王翔

(北京新兴华安智慧科技有限公司，北京 100070)

0 引言

河北平泉洼子店金矿位于河北省平泉县北东约12 km处，矿区地处燕山山脉北麓低缓山区，东南部八家山一带，为侏罗纪火山岩或侏罗纪火山和花岗闪长岩出露部位，地势陡峻，其他地段地势平缓。根据多年来矿区物化探及钻探采矿的成果分析，该矿区海拔100 m以上矿化体多呈脉状、透镜状产出，构造破碎带为矿液上升提供了较好的成矿空间，围岩与斑岩接触带上铜铅锌金(银)矿化、斑岩中的浸染状金矿化成矿，都说明本区具有寻找较大规模金矿的可能性，有必要开展系统的地质找矿工作。

1 成矿地质背景

矿区位于尚义-平泉近东西向深断裂和平坊-桑园北北东-北东向大断裂的交汇处。东西向深断裂控制了本区前中生代地史发展，北东向大断裂控制了中生代以来的地史发展特征。区内岩浆活动频繁，以太古界和燕山期活动最为强烈，太古界构造-岩浆活动，大致沿东西向发育，与迁西群上平房组变质岩系一起构成本区的基底[1]；燕山期构造-岩浆活动，总体呈北东向分布，但岩体长轴方向一般呈近东西向，例如洼子店岩体。这些多期次的构造-岩浆活动为区域内生多金属成矿提供了丰富的热源和物源。区域矿产资源丰富，品种多样，分布有金属矿产有Fe、Cu、Mo、Pb、Zn、Au、Ag等矿点数十处，成因类型多样。

2 矿区地质条件

碾子沟矿段位于花岗闪长岩体的西侧外接触带中，围岩为太古界、侏罗系地层及花岗斑岩，矿区内矿化脉明显受南北向压扭性断裂构造的控制。在岩体接触带附近略呈向西突出的弧形，形成为大致平行的五条断裂破碎带。其中矿体位于岩体西侧的近南北走向的Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ号破碎带内(图1)，产状和形态受断裂带控制。

图1 碾子沟矿段地质简图Fig.1 Generalized geologic map of NianzigouAu mining area

2.1 地层

矿区出露地层主要为太古代迁西群、侏罗系、第四系地层。①太古代迁西群角闪斜长片麻岩：受中酸性岩体侵吞，零散出露。片麻岩产状较乱，大致产状；走向NE20～85°；倾向NW倾角45～65°；角闪斜长片麻岩：浅灰色，灰绿色，粒状变晶结构，片麻状构造。主要矿物成分：角闪石，灰黑色，半自形针状、柱状，含量约20%；斜长石，灰白色，半自形它形板状、粒状，含量约为50%；石英，烟灰色，它形粒状，约为25%左右，及少量的黑云母。蚀变较强烈，见高岭土化、绿泥石化、碳酸盐化、硅化。岩石中偶见星点状黄铁矿化分布，局部构造蚀变有金矿产出[2]。②侏罗系后城组陆相安山质角砾岩：分布面积较广，与太古界地层不整合接触。安山质角砾岩：具斑状结构、基质胶结结构。斑晶主要成分为长石呈半自形板状，粒径0.5～4 mm；长石多绢云母化、碳酸盐化、高岭土化，斑晶占15%～20%。基质占80%～85%，主要为隐晶质的长石、角闪石、辉石及少量的云母构成[3]。③第四纪的洪积、冲积、坡积物等，大面积分布于河(沟)谷、阶地及山坡。岩性为砾石、砂砾、砂、亚砂、砂土、亚砂土、黏土、残坡积层等，在第四系与基岩接触部位有沙金分布。

2.2 构造

1) 褶皱构造。由于多组断裂的破坏和岩体的侵吞，褶皱构造多遭破坏，主要有矿权区北部由太古界地层形成的线形紧密摺曲和不整合于太古界线状紧密摺曲之上的侏罗系短轴平缓向斜。

2) 断裂构造。本区处于近东西向的尚义-平泉深断裂和北北东-北东向的平坊-桑园大断裂交汇处。受两组断裂交汇的影响，本区断裂有近东西向断裂、北北东-北东向断裂、北西向断裂和近南北向断裂。以近东西向断裂和近南北向断裂规模最大[4]。这些断裂具多期活动特征。

2.3 岩浆岩

区内岩浆活动强烈，主要有太古代和燕山期岩浆活动。①太古代岩浆活动表现为太古代的海相火山喷发活动和造山期的岩浆侵入活动。太古代海相火山喷出活动形成的基性火山岩，已变质为斜长角闪片麻岩、斜长角闪岩等[5]；喷流沉积岩有石英岩、磁铁石英岩等。太古代末造山期有花岗岩(已变为混合斑状花岗岩)侵入。②燕山岩浆活动表现为侏罗纪陆相火山喷发活动和造山期岩浆侵入活动。陆相火山喷发作用，形成安山岩、英安岩、流纹岩及相应的火山碎屑岩；侵入岩为花岗闪长岩，脉岩有煌斑岩脉、闪长斑岩脉、石英二长斑岩脉、长石斑岩脉、花岗斑岩脉等。多期次的岩浆活动尤其是燕山期的岩浆活动为本区金多金属矿的形成提供了大量的物源和热源。

3 地球化学特征

地幔硫，δ34S接近于0，变化范围为0±3‰，本次化验结果-0.3～1.7。碾子沟矿段及其外围有四个异常带。Ⅰ号异常带：分布于高家沟、拐子沟、下店及鹰窝沟；Ⅱ号异常带：分布于鹰窝沟及沟里一带；Ⅲ号异常带：分布于迟家营后山；Ⅳ号异常带：分布于邢营子北山一带。这四个异常带为Cu、Pb、Zn、Au、Ag综合异常，并认为Cu、Pb、Zn、Au、Ag矿化与围岩无关，而与构造有密切关系[6]。

通过对钻孔ZK1701(原编号)内矿体取样及原生晕进行相关系数聚类分析(图2)，从谱系图可以看出，岩体内异常组合主要分为两类，一类为Mo、Bi、W、Mn、Hg、Au、Cu、Ag主成矿元素;另一类为As、Sn、Be、Li、Pb、Zn、Sb。其中主成矿元素中Au、Cu的相关性较高，其次为Au、Cu、Ag和Pb、Zn及Mo、Bi。

图2 聚类分析谱系相关系数图Fig.2 Cluster analysis pedigree chart

4 地球物理特征

研究区东北部有宽约500 m，峰值1.5%的面状激电异常带；中部有长1 000 m，宽200～300 m，峰值1.5%的东西向带状异常；西部有二条分别为近南北向和北东向异常带(交汇于北矿段南)，其中南北向异常带长2 000 m，宽200～500 m，峰值2.0%，北东向异常带长约1 000 m，宽200～300 m。这四个异常带均处在中低磁异常区域，以及不同方向的构造、蚀变带上，内未见含碳地层，推断这四个异常均为金属硫化物的相对富集所致[7]。

5 矿床地质

5.1 金的矿化类型

矿区内有四种金矿化类型：太古代黑云角闪斜长片麻岩、角闪斜长片麻岩、侏罗纪火山岩(破碎蚀变安山岩、破碎安山质火山角砾岩)中的细脉浸染状金(铜)矿化；角闪斜长片麻岩、角闪斜长片麻岩与斑岩(石英斑岩、石英二长斑岩、花岗斑岩等)接触带上的脉状、透镜状、不规则状金(银)矿化；斑岩中的浸染状金矿化；地表风化残积型金矿化[8-10]。

1) 太古代片麻岩、侏罗纪火山岩中的石英细脉浸染状金矿化，产于黑云角闪斜长片麻岩或角闪斜长片麻岩、侏罗纪安山岩、安山质火山角砾岩的碎裂、破碎、蚀变带，蚀变类型主要有硅化、绿泥石化、碳酸盐化等。含金硫化物呈细脉浸染状分布于岩石裂隙，矿体与围岩呈渐变关系，依化验成果圈定矿体。此类矿化的矿体金品位贫、富不均，一般金品位较低。卧龙岗矿段为此类矿化类型。

2) 斑岩与围岩接触带的金矿化：由含金的方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、黄铁矿等组成的脉状、透镜状、团块状矿体，分布于接触带的断裂、裂隙中，矿体与围岩界线明显，围岩蚀变有硅化、碳酸盐化、绿泥石化、高岭土化等。此类矿化的矿石金、铅锌品位较高，构成较富的金多金属矿体。碾子沟矿段坑道控制部分主要为此类矿化类型。

3) 斑岩中浸染状金矿化：燕山晚期斑岩的断裂构造活动强烈地段，裂隙发育，蚀变强烈，有浸染状金矿化，其特点是矿化、蚀变呈面状分布，矿石品位中等，矿体规模大。碾子沟矿段本次钻孔控制矿体基本属于此类矿化类型。

4) 风化残积型金矿化：岩(矿)石浅灰绿色，碎屑结构，松散状构造，角砾和砂为安山质熔岩，其粒径大部分(约80%)小于2 mm，部分(约20%)2～5 mm，它们被泥质胶结，矿化层上盘为第四系黄土，下盘为破碎安山质角砾岩。矿化层中夹有未风化破碎带(破碎安山岩)，破碎带中见碳酸盐化、硅化、绿泥石化、褐铁矿化，矿石金品位较高。

5.2 矿体特征

Au-1矿体：地表未出露，由8号勘探线至11号勘探线控制，长约456 m，赋存标高306～552 m，倾向延深80～217 m，真厚度1.53～26.03 m，平均真厚度7.80 m，厚度变化系数74.56%，厚度稳定，矿体似层状。单工程品位(1.20～7.62)×10-6，矿体平均品位3.33×10-6，品位变化系数106.38%，金分布较均匀。矿体总体走向290°，倾角45°。3号勘探线、7号勘探线未见矿，0～4线之间可能有一断裂，将矿体错断，使矿体看起来比较凌乱，但产出位置比较稳定，赋存在Ⅳ号蚀变破碎带上部，因此划归成一个矿体。

Au-2矿体：地表未出露，由8号勘探线至7号勘探线控制，长约405 m，赋存标高270～511 m，倾向延深110～196 m，真厚度2.60～22.59 m，平均真厚度10.85 m，厚度变化系数111.08%，厚度变化较稳定，矿体似层状。单工程品位(1.20～7.76)×10-6，矿体平均品位3.24×10-6，品位变化系数101.26%，金分布较均匀。矿体总体走向290°，倾角35°。0～4线之间可能有一断裂，将矿体错断。矿体产出位置比较稳定，赋存在Ⅳ号蚀变破碎带下部。

Au-3矿体：地表未出露，由0号勘探线至11号勘探线控制，长约325 m，赋存标高248～549 m，倾向延深80～181 m，真厚度1.63～10.45 m，平均真厚度4.32 m，厚度变化系数53.06%，厚度稳定，矿体似层状。单工程品位(1.29～16.05)×10-6，矿体平均品位3.76×10-6，品位变化系数119.69%，金分布较均匀。矿体总体走向300°，倾角40°。矿体产出位置比较稳定，赋存在Ⅲ号蚀变破碎带上部。

Au-4矿体：地表未出露，由0号勘探线至11号勘探线控制，长约305 m，赋存标高395～520 m，倾向延深80～214 m，真厚度2.31～23.72 m，平均真厚度13.54 m，厚度变化系数55.95%，厚度稳定，矿体形态为似层状。单工程品位(1.16～9.48)×10-6，矿体平均品位5.18×10-6，品位变化系数116.71%，金分布较均匀。矿体总体走向300°，倾角45°。矿体产出位置比较稳定，赋存在Ⅲ号蚀变破碎带下部。

6 矿石特征

1) 矿石具自形-半自形-它形粒状结构、交代结构、填隙结构、碎裂结构等结构。

2) 主要矿石构造为浸染状构造，以黄铁矿为主的金属硫化物，呈星散状、稠密浸染状分布于岩体中；是矿液沿岩体和裂隙充填交代而成，分布广。与金矿化关系极密切的构造为细脉状构造，矿石中分布有多金属硫化物的细脉，为热液沿裂隙充填交代而成，脉壁较不规则，脉体形态和宽度受裂隙控制。

3) 矿石的矿物组成。①主要金属矿物：以黄铁矿为主，少量磁铁矿、赤铁矿、钛铁矿、方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、黝铜矿、斑铜矿、辉铜矿，微量自然金。次生矿物有褐铁矿、蓝辉铜矿、铜蓝等。②脉石矿物由斜长石、绿泥石、绢云母、碳酸盐、绿帘石、石英等。

4) 矿石的化学组成。分析矿石来源于钻孔ZK1701，获取了4个编号的样品，采用连续光源，吸收法，通过“输入-黑箱-输出”流程得到光谱分析结果，显示有益、有害元素含量均微少，具体结果见表1。

表1 洼子店金矿矿石光谱分析结果表Table 1 Spectral analysis results table of WazidianAu mineral (ω(B)/10-6)

5) 金的赋存状态。金物相分析，分析结果显示(中国冶金地质总局一局测试中心)，金以裸露和半裸露自然金为主，占87.84%；其次是碳酸盐包裹金、铜铅锌硫化物包裹金，各占6%，分析结果见表2。

表2 金物相分析结果Table 2 Au phase analysis results table(ω(B)/10-6)

金主要分布在破碎带的碎裂岩中，分布不均匀，硫化物生成期基本上没有金生成，金品位与黄铁矿、闪锌矿、方铅矿、黄铜矿、斑铜矿、黝铜矿等硫化物无正相关关系，金主要生成于最晚期碳酸盐阶段。

7 矿床成因

7.1 成矿物质来源

研究区位于华北地台北缘内蒙地轴及燕辽沉降带的接合部，构造处于平坊-桑园北北东-北东向大断裂交汇部位，是华北地台北缘重要金矿集中区。太古界基底角闪斜长片麻岩的金丰度值较高，基底片麻岩为矿床提供了物质来源。

7.2 成矿的物化条件

1) 温度：金主要以微细粒、裸露-半裸露为主，部分包裹于碳酸盐矿物、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿中，说明成矿温度为较低。

2) 压力：花岗斑岩、石英二长斑岩等岩性，属次火山岩、超浅成岩，成矿压力属低压条件。

7.3 构造控矿条件

区域上两组NE与NW向的扭性和与之相配套的南北向张性构造。在断裂的有利的空间，洼子店花岗闪长岩体在上升侵位的过程中，形成了一系列的原生构造裂隙，这些裂隙有的基于原始构造的基本状态或略加改造即形成为本区的导矿构造和容矿构造。金矿体赋存断裂破碎带中，压扭性断裂破碎带为矿床的形成提供了热源、热液通道、赋矿空间。围岩蚀变为绢云母化、碳酸盐化、硅化蚀变。

7.4 矿化阶段

由于矿体赋存在构造破碎带中，围岩为花岗斑岩脉、角闪斜长片麻岩，成矿热液主要来自构造活动，从围岩中萃取成矿物质。由于岩浆活动、构造运动的多期性，形成了成矿的多阶段。矿区硅化、绢云母化、碳酸盐化强烈发育。碎裂蚀变岩中Au及其成矿元素富集，蚀变后期的碳酸盐化使得Au含量进一步增加，同时石英-黄铁矿细脉的叠加，也使Au及成矿元素更加富集。伴随蚀变强度的增加，矿化作用越强，Au元素的富集与Pb、Ag、Cu等成矿元素相关性较好，成矿元素主要由成矿热液带入围岩，但在蚀变过程中。根据各矿石矿物之间的穿插、交代关系，将成矿阶段划分为以下几类。①磁铁矿-钛铁矿阶段：最早期矿化阶段，于岩浆后期结晶分异形成。②黄铁矿阶段：为矿区早期热液活动阶段产物。③硫化物阶段：黄铜矿-方铅矿-闪锌矿为主，伴生少量辉铜矿、砷黝铜矿等。本阶段形成细脉状、浸染状硫化物矿石。④碳酸盐-绢云母-石英成矿阶段：该期为压扭性构造活动期，构造热液使岩石发生蚀变并伴有金矿形成。

通过以上几个方面的分析，表明矿床为低温、低压的成矿条件，成矿热液来自构造活动，成矿物质主要来源基底片麻岩。其矿床类型为：构造蚀变岩型金矿床。