河北张家口金矿矿集区的成矿地质特征及找矿方法建议

2021-07-01刘鹏

中国金属通报 2021年6期

刘鹏

（河北省地矿局第九地质大队，河北邢台 054000）

张家口位于华北地区沉降地带，含金矿分布广泛。矿床主要位于变质岩层内，变质岩层中的矿物质主要为黄铁矿、褐铁矿、石英石、少量金银矿。金矿中大部分都是自然金，只有微量银金矿，可以忽略不计。张家口金矿进过多年的矿产勘查和勘矿评价，已基本查明金矿所处的岩石层。并分析该岩石层的构造，总结金矿在岩层的分布特征。张家口地区的金矿所处岩石层距离地面距离较近，岩层分布较广。地质条件在华北地区中还算优越。

开展找矿工作想要实现新的突破就要对含矿量高的岩石层按照地质特征进行划分，然后对各个地质特征的岩石层的含矿量进行对比。在找矿时对具有该地质特征的岩层着重勘探。综合传统的找矿方法对河北张家口地区的太古界变质岩层中找矿，在实际应用中确定找矿方式的优势和弊端，对于研究矿藏的成因也具有一定帮助。

1 张家口金矿矿集区成矿地质特征

1.1 赋矿地层

张家口金矿的赋矿地层位于金属元素杂乱的杂岩体，杂岩体主要出露岩石系细分为石炭系、泥盆系、志留系。含矿层位在志留系和泥盆系。杂岩体的岩体总长度在68km以上，岩体总宽度在15km左右[1]，杂岩体分为三个侵入期，入侵顺序按照地表到地下依次入侵。杂岩体岩相复杂程度随着入侵地深入的距离增大而增高。志留系由纯砂质千枚岩、千枚岩夹质变千枚岩、细沙岩三大主要部分组成。岩层主要呈现灰黑色，是由于深海半封闭海盆物质沉积形成。含硅元素和碳化硅混合物。西南部有断层，是铅物质富含最丰富的矿层。西北部由石英岩和含铁物质的灰岩、除生物尸体外的碎屑岩层组成。泥盆系中大部分岩石也都是千枚岩，含有很多大颗粒砂岩，灰色岩石层中含有白云岩和生物灰岩。岩层中钙物质含量很高，以钙质石英砂岩片为主。下层生物碎屑灰岩含量较多，局部为生物礁片岩和砂质灰岩。目前已经发在含有镁、锌、铁、等含有大量金属元素矿脉55条，矿脉呈不规则形状，大分支长300m以上，小分支70m到120m不等。规模最大的矿脉长556m、宽40m。矿藏占矿区总储量的三分之一以上。山体大断裂部分位于矿集区边缘，属于山体局部大断裂，印支期受挤压矿石复活。断裂向西扩散，形成左行走滑。该断裂逼近带来了矿区的形成，还控制了多种矿产在岩石层的分布。矿石种类不多，但是矿脉连续性很强且分布均匀。以区域变质为主，变质程度为浅变质。

1.2 矿集区构造

矿区以复式向斜体为主体构造，华北大陆板块隆起，地层为褶皱结构。经历时间可从寒武纪开始计算。侏罗纪火山喷发火山碎屑沉积为矿区盖层。太古地区已经在中生带就度过了构造体系不稳定活动阶段，中生代中时期，金矿形成与碱性岩浆的活跃程度有关，岩层后期的变形、断裂、内部岩浆活动已经完成，发育稳定。后期金矿产出，产出量受岩浆果冻制约。张家口有2个金矿矿集区。其中一个在冀北，另一个在崇北。两大金矿矿集区金矿床100多处，累积产金量高达1600多吨[2]。根据成矿原因金矿矿床可分为4类，张家口的金矿主要是热液型。

图1 矿集区构造简图

如图1所示，矿床由相连接的石英脉组成，石英脉中含硫元素，浸染状石英矿石含有颗粒。特征肉眼难以分辨，需用专业仪器进行探测筛选。含金石英脉结构简单，浸染状矿石和条带状矿石均匀的排布在岩石层中。七宝山的矿石带可分为青磐带、钾矿石带和斑岩带。近年来，专业施工队曾在七宝山金矿进行打孔勘探。深度达700m，据勘探情况来看，从深及浅为黄铜矿向铅锌矿过渡。从平面上来看，附近的铜金矿矿区较多，向远处扇形扩散探勘出的铅锌矿较多。张家口的矿区因外围低温内部高温易形成金属矿。地幔流体上涌与地表土层发生相互作用形成，在温度降低后结晶析出成矿。断裂层进过火烧后被剥离，沿泥盆系向东北方向突出散布，倾斜角在30°以下坡度较缓。该岩石层具有伸展性，变质作用相对减弱。总的来说，张家口的金矿矿集区构造具有多源性，条件适合金矿探勘。

1.3 矿床特征

七宝山矿床地表出露层为碳酸盐和碎屑岩，碎屑岩由于在地下深埋时间断，所以为浅变质碎屑岩。矿床坡度均在20°～35°之间，碳酸盐岩在顺层平缓产出，主要矿体呈透镜状，矿体平均长度可达到350m，最长矿体450m。矿体主要为黄铁矿、尘沙和少量氧化物。黄铁矿呈散状分布。颗粒较粗均在0.5mm以上，受后期变质影响一般为不规律碎裂结构。下层黄铁矿状态稳定，可连接成脉状结构，颗粒细长。区域性小断裂情况普遍，穿插分布数量密集。矿床断裂特征情况见下表：

表1 矿床断裂特征

七宝山矿床东西走向矿脉倾角平缓，岩石矿化强度弱，矿石中含有黄铁矿和毒砂，毒砂和黄铁矿成矿条件相似，常常围绕着黄铁矿周围分布。金矿体矿脉结构为镶边结构和蜂窝状结构。自然金分包裹金和裂缝金两种，金矿矿化前，可能产生岩蚀变化，开始碳酸盐化，然后经过一段时间又开始黄铁矿化，黄铁矿化程度越高金矿化程度越好。

图2 构造形态

如上图2所示，张家口古生代区域性发生大断裂，主干断裂带来复制褶皱决定了金矿的最终位置，沉积期内部结构改造形成矿体，被迁移到有助于金矿形成的空间区域，形成现代矿床概念中的工业矿体，内部结构改造而成动热环境给金矿的形成提供了温度条件[3]。含矿岩形成为后期金矿中各矿产的形成奠定了物质基础。

2 找矿方法建议

根据陆地地质构造和成矿带的地质特点，在选择成矿时要注意选择有利地区。已知的成矿地区针对成矿模式和成矿条件进项研究，以全球最大金矿带为例子，含金量高的金矿形成过程中岩浆活动和山体作用都是影响因素。最大金矿带成矿于晚中生代，矿区构造是海洋地壳和陆地地壳碰撞，由于倾角不同，海洋地壳俯冲在陆地地壳上方发生山体碰撞，过程中挤压变形，地幔流体部分上涌在岩石层发生变质。晚中生代岩层大多受太平洋板块碰撞，岩石圈变薄，原本结构被破坏形成矿床。矿床矿藏都因断裂空间得以保存，在断裂多次交汇和二次断裂过程中形成各种矿岩。

金矿成矿平均温度较高，大概在150摄氏度到300摄氏度左右，在温度中等偏下的环境中成矿，成矿条件离不开温度变化，所以金矿矿区多存在于地下水变质层。张家口成矿条件从地理环境上条件比较优越，就过去几年的金矿矿藏含量来看具有资源潜力。为此，利用金矿与热水沉降环境的关系，收集目标地区1:50000航磁的地区，利用水系沉降进行物理测试。采用GPS定位系统对符合要求的地区进行定位，进行声波地层深埋距离计算，同步进行地下地理结构检测，将各个数据汇集处理按比例建立电子图纸。

判断矿层产生断裂的具体位置，在图纸上做好标注，设计钻孔探勘的位置，位置确定要保证探勘处采矿安全，钻孔位置不能超过断裂交叉位置的上土层，钻孔间距要进行严密的计算。首先对山体进行稳定性分析，然后将钻孔设备固定在探测出的断裂层上方。钻工施工完毕后开始下套管，下管距离一般在15m左右，穿过热水沉降层。根据岩石层的断裂程度决定第二个管的下管深度。下管结束后，将钻孔全部封闭。封孔材料为高标号水泥。研究成矿规律总结成矿原因，将物理探索也钻孔探索结合起来。对于已经发现的矿脉的矿区更深部，继续摸边深入寻找。未知地区分析其矿区远景特征，大胆钻孔查看，拓展新矿区。双管齐下不放过任何重要的找矿线索，以实现张家口金矿找矿新突破。