河北省某矿区地球物理特征及其成矿远景分析

2021-11-30姜敬敬

中国金属通报 2021年6期

关键词：白云岩矽卡岩垂体

姜敬敬

（河北省地质工程勘查院，河北保定 071051）

1 地质背景

工作区位于山西断裂隆起与中韩准平台洋山平台褶皱带的交界处，位于乌伦沟—山黄旗深断裂带的东南侧。

1.1 地层

工作区出露地层主要有：中太古界陈庄岩群（Ar2C）、蓟县系雾迷山组（Jxw）、第四系（Q）。

中太古界陈庄岩群（Ar2C）：分布于工作区东部，由条带状混合岩化黑云斜长片麻岩、角闪黑云斜长片麻岩夹斜长角闪岩、角闪岩组成。

蓟县系雾迷山组（Jxw）：主要为一套浅海相碳酸盐岩建造，呈顶垂体产出，分布于矿区中部。由雾迷山组一段（Jxw1）、二段（Jxw2）组成，由于受火成岩侵入的影响，它通常会经历接触热变质作用和变质作用变化，形成大理石或大理石的石化、牛角石化，矽卡岩化等变化，以及铁，铜和锌的矿化和矿化。

雾迷山组一段（Jxw1）：分布于矿区中部，岩性为灰白-白色厚层状含燧石条带白云岩，均已大理岩化，大部分具蛇纹石化，局部变质为大理岩。主要特征是含有较多的燧石条带、燧石结核和团块，并夹有1～2层不稳定的燧石层，局部还夹有粉红色厚层状白云岩，本段直接与石英二长岩接触，常形成矿体顶板。

雾迷山组二段（Jxw2）：分布于矿区中东部，岩性为厚-巨厚层状、燧石条带状大理岩化白云岩、大理岩、蛇纹化白云岩，条带宽均小于2cm。

第四系（Q）：分布于沟谷和山坡下部，为卵石、砾石、亚粘土等松散沉积物，厚度小于10m。

1.2 构造

该地区的雾迷山组白云岩保留在洋山早期火成岩的表面。除了断层与东南部的太古代富平群的片麻岩接触外，其余三个侧面都被洋山时代早期的火成岩所包围，形成了垂体的典型结构。

1.2.1 褶皱构造

整个顶叶垂体是一条倒西南背斜的背斜。背斜轴指向东北，从北向东北转向。沿轴向侵入的是石英蒙脱石斑岩。东北，东南坡。断层，岩层的入射角从西向东平缓，通常为45°～80°。东南的地层表现变化很大，倒背斜的倾角末端靠近南部接触带的西边缘。倾斜角变陡，高达50°～75°，一系列复杂背斜形成在倒背斜的正常翼上，但是规模很小，方向与主褶皱方向一致，并且彼此平行。

1.2.2 断裂构造

该区域的断层结构由一系列高角度断层（F1，F2，F3，F4）表示，这些断层大致平行于东北，主要是前成矿断层和主要断层的次生断层。断层控制矿体的形成；岩石和堤坝的侵入；第二个是矿化后的裂缝，早期的裂缝又活跃了，破坏了矿体的完整性。

F1断层：为成矿前断裂，位于矿区中部，纵贯矿区，呈北20°东延伸，南东倾斜，倾角70°～80°，为右旋平移正断层，沿断裂有较大规模的石英二长斑岩脉侵入，贯通整个顶垂体，与围岩接触部位常形成磁铁矿化。

F2断层：位于14、18勘探线之间，走向北北东，倾向南东东，倾角约70°，延伸1500余m，沿断裂带有煌斑岩侵入。

F3断层：位于14勘探线南部，为成矿后呈脉前断层，规模不大，延伸约600m，继承早期断裂，对矿体（18线）有一定破坏作用。

F4断层：为成矿前断裂，位于工作区段东南部，白云岩顶垂体与坊里片麻岩接触部位，为高角度逆冲断层，走向北东，倾向南东，倾角60°～75°，延长1000余m。上盘为黑云斜长片麻岩，下盘为白云岩，断层带西侧地层较为破碎，伴随着次生断层和断裂带以及反向断层，形成了一个断层带，沿着该断层带周期性地存在磁铁矿，这对矿化具有一定的控制作用。

1.2.3 接触带构造

白云岩的垂体上部与石英蒙脱石或中等粒度的花岗岩接触，形成了该区域接触带的宽阔而复杂的结构，这是该区域的主要控矿结构。根据接触带的不同部分，将山区分为北部接触带，西部接触带，南部接触带，东部接触带和下部接触带。底部接触带为本次工作重点。工作区涉及北接触带、东接触带、底部接触带。

北接触带：分布于勘探区段外围65线以北地段，大部分的垂体顶叶腺与中细粒度的花岗岩接触，而仅部分与石英蒙脱石接触。接触面通常向南倾斜10°至54°，分布高度在950m以上。磁铁矿，黄铜矿和含铜磁铁矿的零星黄铜矿体在接触区内局部暴露，形成了乌回岭小规模矿体。

东接触带：南半部为F4断层控制，向北东沿接触带有中细粒花岗岩侵入，并形成牛头峪零散分布的磁铁矿，构成牛头峪矿段。

底接触带：这是火成岩侵入与白云岩垂体下表面（口袋底部）接触的部分，其分布范围广，分布和形态变化大。它通常以西北高而东南低的不规则波传播。向东南倾斜20°～40°，南东边缘陡峭甚至倒转。2号线的垂直深度为112m～306m，2号线向西。皮带逐渐变小。对于表面开放的城市，第18条线以东区域的接触区的垂直深度大于400m，而北部的接触区则逐渐变浅。直到Uhuilin暴露在表面。在勘探区（第49-41行），火成岩侵入的下部接触区由于岩石分支，岩舌或岩石露头的局部存在而更加复杂，从而促进了储层中矿体的形成。ZK5706附近底接触带围岩被岩体呈岩枝、岩舌状穿插侵入，从第6勘探线上看，ZK5706附近底接触带处于岩凹部位，因此形成了较为厚大的铁铜矿体；ZK6102附近底接触带围岩被岩体呈岩舌状侵入，形成了较为厚大的铁、铜矿体。岩体呈岩枝、岩舌状穿插侵入围岩、或是形成岩凹，对形成矿体提供了有利条件。

1.3 岩浆岩

矿区内岩浆岩广泛分布，于北、西和南部呈“半岛状”包围白云岩顶垂体，仅东部为陈庄岩群黑云斜长片麻岩呈高角度逆断层与白云岩接触。主要有燕山早期中细粒黑云母闪长岩（δ53（1-1））、石英二长岩（ηο53（1-1））、斑状二长花岗岩（πηγ53（1-2））和燕山晚期的中粗粒钾长花岗岩（Kγ53（3-3））、中细粒花岗岩（γc53（3-3））及各种脉岩。空间上成矿作用与石英二长岩关系密切，并构成南接触带岩浆岩主体。其它岩体除中细粒花岗岩和成矿作用有关外，其余均与成矿关系不大。

石英二长岩（ηο53（1-1））：灰～浅肉红色，从自晶型到半自晶型中细粒度结构，双长结构或花岗岩结构，岩体的边缘是细粒度的花岗岩结构，其粒径通常为0.5mm～3mm，内部为岩石质量可以大于5mm。主要矿物成分是钾长石（条纹长石，微长石，微斜长石）、斜长石、石英、伴生矿物（磁铁矿，蝶粉和少量磷灰石），它们通常以包裹体的形式分布在长石和深色矿物中。

中细粒花岗岩（γc53（3-3））：肉红色，粒度为0.2mm～2mm的细粒度花岗岩结构。主要成分：钾长石（长石），斜长石（长石），石英，次生黑云母，角闪石和相关矿物，主要是磁矿、少量的蝶粉、磷灰石、锆石、有时金红石。

1.4 蚀变作用及矿化

工工作区的变化有两种类型：第一是岩浆上升和侵入过程中，雾迷山组周围岩石中白云岩上部的热接触变质，并伴有自身热量。第二个是岩浆之后的岩浆侵入。高温气化～岩浆期后的热液和残余热液，然后沿接触带气化～热液产生内部和外部的蚀变带，并伴随交代作用而矿化。矿床中的白云石大理石或大理石白云石，周长石大理石白云石和水镁石大理石白云石是热接触变质作用的产物。碱性变质岩，热液蚀变的岩石以及铁，铜，锌等金属元素的硫化物和氧化物的组合代表了岩浆后期的高温气化～岩浆阶段之后的热液活动和残余的热液活动，水热交换的结果。

蚀变带可分为热变质作用形成的内矽卡岩带，外矽卡岩带和大理石带。内矽卡岩带是由于接触交代作用而由中细粒度的花岗岩和石英蒙脱石形成的热液蚀变带，主要发育为露头石。外部矽卡岩带的交替主要由透辉石和橄榄石（蛇纹石）组成。综合该区域热液蚀变带的分布特征，从内接触带到外接触带依次划分如下：

中细粒花岗岩、石英二长岩→钾长石化花岗岩，钠长石化石英二长岩。钠长石化带宽1m～2m，钾长石化带宽4m～42m。→绿帘石岩带→透辉石矽卡岩带→橄榄石（蛇纹石）矽卡岩带→大理岩带→大理岩化（或水镁石大理岩化）白云岩带。

在内部和外部矽卡岩带或蛇纹大理石白云岩中都可以看到亚氯酸盐，黄铁矿的矿化，碳化等。这些是成矿后期或成矿后的中低温热液。改变后的矿物，主要是脉状、沿裂缝充填或变质矽卡岩，以及早期形成的磁铁矿、黄铜矿、闪锌矿等。

2 地球物理特征

本区磁法普查工作成果显示，白云岩顶垂体中部有一低缓异常沿山脊走向分布，磁场强度约500γ。

本区钻孔进行了磁、激电测井工作，异常叙述如下：

井中磁三分量测井显示，ZK5706南侧310m～330m之间有磁性体存在。

ZK6106孔深252m处ΔZ、ηS异常为厚度0.91m含磁铁矽卡岩引起。孔底控制范围内无极化体、磁性体存在。推断该钻孔孔深167m南侧有一高磁化体前缘部分存在。

ZK69-2激电测井在280m处有明显异常，极化率达10.74%。地井方式测井：r0曲线在整孔上没有明显高极化率异常。方位曲线南、北方位在115m有矿化异常；三方位在175m～185m有相对较大的极化率异常；北方位在205m、235m～285m有异常反应；南方位在215m、245m、285m、305～315m有异常反应，表明在上述深度有极化体的赋存。磁三分量测井,△Z曲线没有明显异常，矢量在控制井段内指向杂乱没有明显规律。推断孔底及孔旁控制范围内不存在有意义磁性体。该孔存在的激电异常，有待验证。

ZK6906激电测井结果，极化率曲线呈锯齿、跳跃状，表明矿化不均匀。在165m～170m（其中170m的极化率高达56.1%）、185m、205m、215m、285m～300m、310m、345m、370m～380m有明显的极化率异常。视电阻率曲线在130m～150m段为跳变状，150m以下视电阻率曲线变化平稳连续，呈低阻特征。推断370m～380m异常为多金属矿化引起，其它各处异常均属铁多金属矿化所致。地井方式测井结果，r0曲线在240m、310m、370m～390m有低缓极化率异常，孔底没有明显极化率异常显示。方位曲线在240m～310m及370m～390m与r0曲线异常形态及幅度基本一致。但西方位极化率曲线于井深310m～335m呈现明显的极化率异常，极化率数值高达17.4%，推断钻孔310m～335m西方位多金属矿化相对较好。磁三分量测井结果，△Z曲线在180m处有明显磁异常跳变，在205m、223m～225m有次级磁异常反映。井深290m～300m段则呈弱磁异常显示，孔底无明显磁异常表现。矢量在控制井段内基本向南向下，矢量角度的变化，是地层中磁性不均匀分布所致。推断本孔所见△Z磁异常弱磁性体引起，钻孔底部控制范围内不存在有意义磁性体。