新疆北山地区清白山铅锌矿“三位一体” 勘查找矿地质模型探讨

赵同阳 郑加行 韩琼 孙耀峰 陈晔

摘  要：新疆哈密市北山地区清白山铅锌矿位于中亚造山带南缘北山增生造山带内，受古生代古亚洲洋俯冲、消减影响，产于造山带内古老块体（蓟县纪蚀变大理岩）中的铅锌矿体受后期构造-岩浆改造明显，矿体形态复杂多样。通过对矿区大比例尺构造-岩性填图，结合光薄片鉴定成果，基于成矿地质体、成矿构造与成矿结构面、成矿作用特征标志等因素，系统分析清白山铅锌矿控矿要素，建立清白山铅锌矿“三位一体”勘查找矿预测地质模型，为后期矿区深部及外围矿产勘查工作部署提供新的数据支撑。

关键词：铅锌矿;三位一体勘查模型;清白山;北山

新疆哈密市清白山铅锌矿位于中亚造山带南缘，伴随古亚洲洋的消亡，中亚造山带作为显生宙以来陆壳增生与改造最显著造山带（图1-A）[1-6]，由一系列洋内弧、岛弧、洋岛海山、蛇绿岩套残片和少量陆块侧向增生形成[6-7]。北山构造带位于中亚造山带中西段，为中亚造山带重要组成部分，总体呈EW向延伸，自北向南由雀尔山弧、黑鹰山-旱山弧、马鬃山弧、双鹰山-花牛山弧、石板山弧，及红石山、星星峡-十板井、牛圈子-洗肠井、柳园等蛇绿混杂岩带和南侧敦煌地块组成（图1-B）[1，3，8]。清白山铅锌矿即位于双鹰山-花牛山复合岩浆弧古老基底中。赋矿地层属长城系古硐井岩群白云石大理岩中褐铁矿化白云石大理岩夹层[9-10]，矿石矿物为铁闪锌矿及少量异极矿、方铅矿，矿化岩石普遍褐铁矿化、碳酸盐化[9]。容矿地层为一套有层无序的深变质地层，后期复杂褶皱构造导致矿体形态较复杂[10]。总体而言，清白山铅锌矿研究程度较低，一是其赋矿地层时代，存在长城纪、早古生代两种观点[8-10];二是矿石矿物组合不清，制约找矿方向;三是后期构造-岩浆事件对矿体改造影响程度不明，制约找矿勘查工作部署及找矿突破。本次研究工作依托国家重点研发计划“天山-阿尔泰增生造山带大宗矿产资源基地深部探测技术示范”项目清白山铅锌矿集区资源预测专题，对清白山铅锌矿开展大比例尺构造-岩性填图、光薄片鉴定等一系列工作，基于成矿地质体、成矿构造与成矿结构面、成矿作用特征标志等因素，系统分析清白山铅锌矿控矿要素，建立清白山铅锌矿“三位一体”勘查找矿预测地质模型，以期为后期矿区深部及外围矿产勘查工作部署提供新的数据支撑。

1  区域成矿地质背景及成矿系列

1.1  区域成矿地质背景

清白山铅锌矿位于中亚造山带南缘，塔里木地块北侧，北山构造带北部地区（图1），区域上经陆壳拉张-汇聚-固结-重新活化-封闭等多阶段的地质活动过程，带内前寒武纪变质基底和早古生代盖层均有出露（图1-C）。前寒武系主要分为两套，下部为长城系古硐井岩群，为一套变质碎屑岩，主要岩性有灰-浅灰色变粒岩、角闪斜长变粒岩、斜长角闪片岩、浅粒岩、石英片岩、二云母石英片岩，变质程度达低角闪岩相。上部为蓟县系平头山岩组，为一套碳酸盐岩夹碎屑岩，主要为灰黑色石英岩、白云石大理岩、大理岩等，总体变形及变质较强，达绿片岩相。平头山岩组受红柳河断裂和三架山断裂影响，发生较强的韧性变形，并伴有局部脆性变形，主要為岩石发生碎裂岩化，见有构造角砾岩，碎斑岩及碎裂糜棱岩。下古生界为一套变质碎屑岩及硅质岩。上古生界为一套火山岩、正常碎屑岩夹火山碎屑岩建造。     研究区内侵入岩浆活动强烈，主要发生在晚志留世、中晚泥盆世、石炭纪、二叠纪，侵入岩主要由正长花岗岩、二长花岗岩、花岗闪长岩、英云闪长岩及少量辉长岩组成，火山岩以二叠纪玄武岩、安山岩为主。由此形成复杂多变的沉积-岩浆-构造-热事件，为区域铅锌、金、铜、镍、铁、锰等元素的富集提供了良好的成矿条件。前人将该地区归属为磁海-大水Fe-Mn-Au-Pb-Zn-W-Sn-Co-Cu-Ni-Pt-磷-钠硝石-盐类矿带[11]。

1.2  区域成矿系列

区域上，已发现产于蓟县系平头山组的MVT型铅锌矿（清白山）、产于下寒武统双鹰山组的沉积型钴锰、钒、磷矿（花坪钴锰矿、双塔钒矿、平台山钒矿、平台山磷矿）、产于韧性剪切带型内的金矿（清白山东）、产于侵位中三叠世侵入岩石英脉中的石英脉型钨多金属矿（聚源）等一系列矿床（点），构成北山增生造山带自洋盆打开（洋盆中的古老地块中的MVT型铅锌矿、寒武纪被动陆缘环境中的沉积型钴锰、钒、磷矿）、俯冲消减、直至闭合（韧性剪切带型金矿）及板内（三叠纪晚期石英脉型钨多金属矿）等不同构造阶段的区域成矿系列（图2），极大地丰富了北山北部地区成矿作用类型。

2  矿区地质特征

清白山地区以发育前寒武纪变质基底和后期古生代大量中酸性弧岩浆为特征，受古亚洲洋盆闭合效应影响，区域上发育的三架山断裂对矿区成岩、成矿作用控制明显[12]。清白山铅锌矿赋存于蓟县纪平头山组，含矿岩性为灰-褐灰色条带状钙质白云石大理岩。铅锌矿体断续出露长约10  km，单矿体厚1.5～59 m，矿体长50～400 m，走向约100°。矿体严格受蓟县系平头山组白云石大理岩控制，层位稳定。由于后期构造-岩浆事件叠加改造，原始沉积层序变质变形严重，原始沉积层理难以识别，多表现为片理S1，构造面理S2，且广泛发育的叠加褶皱加剧了矿体厚度的变化（图3）。

矿区褶皱较发育，轴面走向NWW向，矿区总体上处于一套复杂的复背斜系统，相对刚性的地块在长期NS向应力作用及岩浆作用下形成近EW向宽缓的背斜（1级），多期次的拉张汇聚应力作用于中浅部构造层，形成次一级褶皱系（2级），浅表部动力变形使岩层及内部韧性变形形成固流褶皱（3级）[10，12]。

矿体所在位置为区内次级褶皱系（2级）内背斜核部及南翼。矿体宏观形态位于枢纽东倾的背斜内，东部被上覆地层覆盖，西部因抬升被剥蚀。矿体微观形态为发育包络面随岩地层产状变化的层间褶皱、紧闭褶皱形成的复式褶皱。从图3可知，地表矿体（103线、55线、32线）主要位于褶皱转折端，矿体形态受构造控制作用明显。

3  “三位一體”勘查找矿地质模型

据清白山铅锌矿区地表大比例尺构造-岩性填图成果，结合探槽、钻孔中矿体展布特征及品位变化，基于成矿地质体、成矿构造与成矿结构面、成矿作用特征标志等因素，系统分析清白山铅锌矿控矿要素，建立清白山铅锌矿“三位一体”勘查找矿预测地质模型（图4）。

3.1  成矿地质体

清白山铅锌矿主要赋存于蓟县系平头山组灰-褐灰色褐铁矿化条带状钙质白云石大理岩中，围岩主要为灰白色、黄白色白云石大理岩、灰色石英片岩、灰黑色黑云母石英片岩。矿区岩浆活动发育，多发育闪长岩脉，如石英闪长岩（图5），常见切穿矿体，并发育透闪石化和绿帘石化。围岩、手标本和钻孔中都可看到明显孔洞充填，角砾岩化或围岩蚀变交代现象。围岩角砾多被方解石胶结，与后生成矿作用相符。矿体在空间上与白云岩化大理岩关系密切，白云石大理岩中，矿体多呈脉状。

清白山铅锌矿矿物组合相对简单，主要矿石矿物为闪锌矿和方铅矿，含少量黄铁矿（图6-e，f）。主要脉石矿物为白云石、方解石、透闪石、绿帘石和少量石英。据矿物组合和矿物间穿切关系，清白山成矿期次可划分为主成矿期和岩浆改造期。主成矿期以闪锌矿和方铅矿为主。岩浆改造期主要矿物组合为透闪石+绿帘石+石英+方解石，局部含方铅矿、闪锌矿及少量黄铁矿。

3.2  成矿构造与成矿结构面

3.2.1  成矿构造

矿区北部为三架山韧脆性剪切带，区内次级断裂、褶皱较发育，区内构造线方向总体呈近EW向。岩层总体产状较单一，产状10～30°∠50～60°，变质岩变形较强，产状不稳定。

成矿后多期次构造运动对容矿地层的影响，形成非常丰富的地质现象。探槽内多见无根褶皱、相似褶皱和流变褶皱、石香肠构造、‘δ、‘σ构造，矿物拉伸线线理等，岩层产状极不稳定，局部可见波长约2～5 m的密集褶皱（图6-a，b）。这些构造作用影响矿体，使矿体变得非常不规则，整体上为韧性变形形成的密集褶叠式褶皱系。矿床位置为次级褶皱系（2级）内背斜核部及南翼。矿体宏观形态为位于一枢纽东倾背斜内，东部被上覆新地层覆盖，西部因抬升被剥蚀。矿体微观形态为发育包络面随岩地层产状变化的层间褶皱、紧闭褶皱形成的复式褶皱。

3.2.2  成矿结构面

成矿结构面指成矿作用过程中赋存矿体的显性或隐性存在的岩石物理及化学性质不连续面。清白山铅锌矿成矿结构面主要有3种类型，一是大理岩与石英片岩的界面（硅钙面）（8线16号矿体、87线5号矿体）、白云石大理岩与含石墨白云石大理岩界面（32线25号隐伏矿体）。该类成矿结构面属沉积构造系统，层位稳定，沿走向延伸较大，矿体多呈似层状、薄层状展布，成矿潜力较好;二是褶皱构造转折端，轴面劈理发育地区。如55线10号矿体、32线21号矿体，该类成矿结构面主要受褶皱控制，同时轴面劈理为成矿流体提供了元素富集空间，矿体多呈透镜状、脉状分布，控矿构造属张扭性质，利于成矿;三是前两种成矿结构面的叠加，该类地段矿体品位较富，矿体规模较大，为重点找矿区域（图4）。

3.3  成矿作用特征标志

清白山铅锌矿床为区域性或陆块规模的热液流体活动产物。高盐度热卤水为成矿流体从沉积盆地排出，经含水地层，至盆地边缘进入台地碳酸盐岩地层中沉淀成矿。矿床主要分布于线性断裂带的碳酸盐岩一侧。矿体明显受地层控制，容矿岩性主要为白云岩化大理岩及与之渗透率差异较大的围岩之间。该类型铅锌矿的形成需区域性的白云岩化。矿石矿物主要为闪锌矿、方铅矿、黄铁矿、白铁矿等，脉石矿物主要为白云石、方解石、石英等。结构有粒状、交代、交代残余、胶状、包含、溶蚀、穿插、草莓状及团粒状等。构造主要有块状、角砾状、浸染状、网脉状、脉状、条带状等。

蓟县系平头山组是铅锌矿唯一含矿地层;成矿建造为碎屑岩-富镁碳酸岩建造;矿体形态以层状、似层状，透镜状为主;矿石组构以结晶粒状结构、条带状构造、层纹状构造为主;褐铁矿化白云石大理岩是寻找铅锌矿重要直接的成矿标志;三架山断裂及次级断裂为成矿元素的富集提供了重要的容矿空间;清白山矿区主要围岩蚀变有方解石化、透辉石化、硅化、白云石化、透闪石化、绿帘石化、褐铁矿化;区域地球化学以Pb，Zn，Au，Cd，Ag，Bi为主的综合异常元素组合是地球化学标志;局部高剩余重力异常是地球物理标志。

4  结论及认识

（1）基于成矿地质体、成矿构造与成矿结构面、成矿作用特征标志等因素，系统分析清白山铅锌矿控矿要素，初步建立清白山铅锌矿“三位一体”勘查找矿预测地质模型。

（2）大理岩与石英片岩的界面（硅钙面）、褶皱构造转折端为重要成矿结构面，为后期矿区深部及外围矿产勘查工作部署提供了新的支撑。

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Discussion on the "Trinity" Exploration and Prospecting Geological Model of Qingbaishan Lead-Zinc Deposit in Beishan Area， Xinjiang

Zhao Tongyang， Zheng Jiaxing， Han Qiong， Sun Yaofeng， Chen Ye

（Xinjiang Institute of Geological Survey， Urumqi， Xinjiang， 830000，China）

Abstract：The Qingbaishan lead-zinc deposit located in Beishan accretionary orogenic belt on the southern margin of the central Asian orogenic belt（CAOB）， Under the influence of the subduction of the Paleozoic Asian ocean， the lead-zinc ore bodies in the ancient block （Mesoproterozoic altered marble） in the orogenic belt were obviously transformed by the late tectono-magmatic transformation， the ore body forms are complex and varied. In this study， the results were identified by mapping of the large-scale structure and lithology of the mining area and combining with the thin section authentication， based on such factors as metallogenic geological bodies， metallotectonic and metallogenic structural surface， and metallogenic characteristics， systematic analysis of ore control elements in Qingbaishan lead-zinc deposit， the "Trinity" exploration and prospecting geological model of Qingbaishan lead-zinc deposit is established， it provides new data support for deep and peripheral mineral exploration in the later period.

Key words： Lead zinc ore; "Trinity" exploration geological model; Qingbaishan; Beishan