吉林省磐石市上一清金矿成矿条件分析及找矿预测

徐传波，王冰

1.吉林省勘查地球物理研究院，吉林 长春 130012；2.长春工程学院，吉林 长春 130012

0 引言

上一清研究区位于吉林省磐石市明城镇东部，通过航空物探异常查证等工作，初步查明了地质、地球物理和地球化学等成矿特征，圈定了一条褐铁矿化、磁铁矿化蚀变带，发现了1条金矿体和1条金矿化体。矿(化)体分布于花岗斑岩与结晶灰岩接触带，且与北西向正磁异常、激电中梯高阻-高极化异常、土壤Au、Cu综合异常良好套合，反映后期岩浆-热液活动含有丰富的成矿物质，岩体与碳酸盐岩地层接触带发生交代作用形成了金矿体，并引起了物化探综合异常。研究区成矿地质条件优越，找矿前景较好。

1 区域地质背景

大旺研究区地处华北板块北缘东段与兴蒙造山带东南段交汇处。古生代至早中生代期间，该区域经历了古亚洲洋构造域的演化，古太平洋构造域的演化与叠置转换，不同期次的构造岩浆活动频繁而强烈，具备了多期次、多来源和多类型的成矿特征，为内生金属成矿作用提供了有利的成矿条件。区域石炭系至三叠系地层为海相碎屑岩-碳酸盐岩-火山沉积建造，含碳酸盐岩层系具有丰富的成矿物质，为接触交代矿床形成奠定了物质基础，是金及多金属矿床的有利围岩。侏罗系地层为火山-碎屑岩沉积建造，其物质来源主要是幔源，可为金及多金属成矿提供物质来源。区域侵入岩分别有海西期、印支期及燕山期侵入岩，时代为二叠纪、三叠纪和侏罗纪，主要呈岩珠、岩脉状产出。区域黑石镇—烟筒山断裂带由多条近平行的断裂构成，金及多金属矿床宏观呈北西向沿该断裂带分布，具备显著的控岩、控矿作用，成矿条件十分有利。

2 成矿条件

2.1 地质条件

2.1.1 地层

研究区地层分布较为广泛，主要出露石炭系下—上统磨盘山组、三叠系上统四合屯组、侏罗系下统南楼山组等。

石炭系下—上统磨盘山组(C1-2m)：分布于西部，呈北西向宽缓带状展布，岩性为硅质灰岩、大理岩化灰岩、结晶灰岩等。该组地层在研究区西北侧与花岗斑岩接触带发现了铁、金矿化点，区外有上鹿砷金矿化点，反映磨盘山组可为成矿提供物质来源，亦是有利的围岩，侵入体与该组地层发生接触交代作用及构造-热液活动叠加改造可形成金及多金属矿床。

三叠系上统四合屯组(T3s)：分布于东部，总体呈北北西向，不规则带状展布，岩性为安山岩、安山质岩屑晶屑凝灰岩等。

侏罗系下统南楼山组(J1n)：主要分布于北部，总体呈环状展布，为烟筒山火山岩带的南端。岩性为安山岩、安山质岩屑晶屑凝灰岩等。南楼山组地层是区域金矿床的有利围岩，火山建造后期的次火山岩与成矿关系密切，与碳酸盐岩地层发生接触交代作用可形成矽卡岩型金矿床(如：官马金矿床)。

2.1.2 侵入岩

研究区内侵入岩规模不大，主要为中侏罗世侵入体及后期脉岩。中侏罗世花岗斑岩分布于西北部，呈北北西向，带状展布，侵入于石炭系地层中，与磨盘山组接触带发育矽卡岩化，交代作用较为强烈，具有磁铁矿化和金矿化，与成矿关系密切。中侏罗世石英闪长岩分布于中部，呈岩珠状产出。脉岩主要为闪长玢岩，分布于中部，呈北西向展布，侵入于三叠系上统四合屯组火山岩中。

2.1.3 构造

研究区内分布3条断裂构造，性质以张扭性为主，具有一定的控岩、控矿作用。

断裂构造F1：位于西北部，走向北西，长度约1.9 km，由南至北穿过磨盘山组结晶灰岩、南楼山组安山质岩屑晶屑凝灰岩及花岗斑岩，北侧延伸出研究区。该构造与北西向串珠状正磁异常对应，控制着后期岩浆-热液活动，与成矿关系密切。

断裂构造F2：位于东南部，走向北西，长度约2.0 km，由南至北穿过四合屯组安山岩和安山质火山碎屑岩、磨盘山组结晶灰岩及大理岩化灰岩，南侧延伸出研究区。该构造与正磁异常梯度带及北西向串珠状正磁异常带对应，与推断断裂构造F1为区域黑石镇—烟筒山断裂带的一部分。

断裂构造F3：位于北部，走向北西，长度约2.8 km，由南至北穿过四合屯组安山岩和安山质火山碎屑岩、南楼山组安山质岩屑晶屑凝灰岩。该构造对应串珠状正磁异常带，并断续分布闪长脉岩，具有控岩作用。

2.1.4 矿化蚀变及矿体

(1)矿化蚀变特征：研究区西北部中侏罗世花岗斑岩与石炭系下—上统磨盘山组结晶灰岩接触带发育矽卡岩化，圈定了一条褐铁矿化、磁铁矿化蚀变带(编号SbⅠ)，走向北西，长度约560 m，宽度210～300 m，面积约0.16 km2，蚀变带内的接触带附近构造裂隙较发育，裂隙里充填磁铁矿、褐铁矿、石英、绿泥石、绿帘石等矿物，构成了金属硫化物网脉。金属矿物主要有磁铁矿、黄铁矿、赤铁矿和褐铁矿。磁铁矿为它形粒状晶体，粒度一般在0.01～0.1 mm，晶体呈星点状分布，有的晶体被针状赤铁矿交代，体积分数约为1%±。赤铁矿为针状晶体，晶体沿边缘或局部交代磁铁矿，体积分数为0.1%。黄铁矿为它形粒状晶体，粒度一般在0.02～0.2 mm，主要分布在胶状褐铁矿中，呈交代残晶的形态赋存，体积分数约为0.5%±。褐铁矿为胶状晶体，晶体多呈脉状分布在岩石的裂隙里，有的晶体分布在黄铁矿残晶的周围，体积分数约为15%±。金属矿物生成顺序：磁铁矿→赤铁矿→黄铁矿→褐铁矿。脉石矿物主要有石榴石、绿泥石、绿帘石、石英和黑云母等。

(2)矿体特征：金矿(化)体位于褐铁矿化、磁铁矿化蚀变带内，在花岗斑岩与结晶灰岩接触带的内外两侧均有分布。岩石呈碎裂状结构，局部被分割成互不相连的碎块，裂隙较为发育，金属硫化物硅质细脉和网脉沿裂隙充填，破碎带即为矿体的赋存部位，矿(化)体与后期岩浆-热液活动关系密切[1]。通过槽探工程揭露，初步圈定金矿体1条，金矿化体1条，矿(化)体呈北西向展布，矿体特征简述如下：

Ⅰ-1号金矿体:地表由探槽TC401单工程控制，矿体水平宽1.0 m，矿体走向北西，Au品位12.2×10-6，元素含量变化呈突变特征，接触带产状66°∠43°。

Ⅰ-2号金矿化体：地表由探槽TC402单工程控制，矿体水平宽3.0 m，北侧未完全封闭，矿体走向北西，Au加权平均品位0.53×10-6，伴生Cu最高品位10.5×10-2，元素含量呈连续的高值，节理产状128°∠52°。

2.2 地球物理条件

2.2.1 磁异常特征

研究区地磁场态特征以平稳低缓的负磁为主(图2)，幅值范围-100～25 nT，负磁场内分布北西向展布的串珠状正磁异常带，异常梯度较陡、具有一定规模，幅值范围100～600 nT，正磁异常带与断裂构造及受断裂构造控制的侵入体关系密切。

图2 高磁剖面平面图

C1磁异常位于西北部，为负背景场中展布的北西向带状正磁异常，具有两处峰值中心，北侧伴有弱负磁，异常曲线北陡南缓，峰值400 nT。该异常处于花岗斑岩与结晶灰岩接触带附近，地表见有褐铁矿化、磁铁矿化等，工程揭露发现了矽卡岩化蚀变及金矿(化)体，推断磁异常由侵入岩与碳酸盐岩地层接触交代作用形成的含磁铁矿矽卡岩蚀变带引起。

C3磁异常位于中部，为负磁场区中孤立展布的强正磁异常，呈北西向带状展布，具两处异常中心，中部较为宽缓，等值线北陡南缓，北侧伴有负磁异常，幅值范围-500～900 nT。地表出大理岩化灰岩、结晶灰岩及石英闪长岩，推断磁异常由石英闪长岩引起。

C2、C4磁异常位于东部，总体表现为低缓背景场上展布的北西向狭长带状正磁异常，由多个串珠状正磁异常组成，多呈尖峰状，幅值范围50～500 nT。地表出露安山质火山碎屑岩及闪长玢岩，后期脉岩分布与磁异常空间位置基本吻合，推断磁异常由闪长玢岩脉引起。

通过高磁水平一次导数反演，研究区北部北西向、东西向和南北向断裂构造较发育，总体具有弧形特征，与区域依兰—伊通断裂、辉发河断裂两组构造左行走滑平移形成的吉中弧形构造格架相符[2]。区内具有控岩、控矿作用的北西向断裂构造规模较大，反演推断其深度大于500 m，倾向南西。在西北部的北西向断裂与东西向断裂交汇处分布有SbⅠ蚀变带及金矿(化)体，与化探Au、Cu异常良好套合，初步认为不同方向交汇的断裂构造为成矿提供了有利的通道和储矿场所，为成矿物质沉淀富集奠定了基础，具有寻找隐伏金矿床的潜力。

2.2.2 激电中梯特征

激电中梯剖面成果显示(图3)，东部南楼山组火山岩具有较高的激电效应，其视极化率ηs变化范围在3.0%～6.0%，总体表现为宽缓的高极化、相对低阻异常区。而西部磨盘山组碳酸盐岩则总体反映为低极化、相对高阻异常区。

图3 激电中梯异常图

剖面东部南楼山组与磨盘山组地层接触带附近，一组北西向弧形低阻、高极化率异常带,视极化率ηs异常幅值在5.5%～8.0%，局部峰值可达10.0%，异常等值线梯度陡峭。视电阻率异常形态与视极化率异常相吻合，为一组明显的弧形低阻异常带，电阻小于200 Ω·m。推断异常带为北西向断裂构造的反映。

剖面西部花岗斑岩与磨盘山组结晶灰岩接触带附近，矽卡岩化发育，地表见有磁铁矿化、金矿化转石，工程揭露发现了金矿(化)体，具有相对高阻、中-高极化率异常特征。推断异常带由接触交代作用形成的磁铁矿、金矿化蚀变引起。

穿过花岗斑岩与结晶灰岩接触带完成了一条激电测深剖面，通过测深反演断面图(图4)，初步划分为三个电性层，即浅表的低阻、低极化层，中深部的高阻、相对高极化率异常区及低阻、高极化率异常区。

图4 激电测深反演断面图

剖面224至244点表现为中深部的相对高阻、高极化率异常，其视极化率为4%～5%，幅值波动较小。异常地表对应花岗斑岩与结晶灰岩接触带，伴有化探Au、Cu异常和正磁异常，圈定了矿化蚀变带及金矿(化)体，岩石中金属硫化物较发育，而矽卡岩化、硅化表现为高阻异常特征。综合分析认为，受断裂构造控制的岩体侵入至碳酸盐岩地层，接触交代作用形成了矽卡岩化带，导致金属硫化物富集形成了矿(化)体，所以引起了激电中梯异常，深部推断的矽卡岩化带具备了金矿找矿潜力[3]。

剖面272点至286点表现为低阻、高极化异常，在测深断面图上反映明显，呈近直立的带状异常，视极化率异常最大值近20%，等值线密集梯度较陡，推断低阻、高极化激电异常为断裂构造的反映。

2.3 地球化学条件

2.3.1 地球化学参数

研究区内元素变异系数初步划分为两组。大于1.0的有Au：1.20、As：1.21、Sb：1.49元素，该组为低温前缘元素组合，在地质体中的分布、分配不均匀，离散程度大，分异性强，易于活动迁移形成强异常，为成矿元素，具有较大的找矿意义；变异系数小于0.5的有Ag：0.42、Cu：0.36、Pb：0.28、Zn：0.19元素，该组为中-低温元素组合，元素分布、分配较均匀，离散程度小，分异性弱，可形成弱异常或小规模异常。

元素富集系数大于1.0的有As：3.42、Sb：6.72元素，反映元素集中，指示地质体内可能存在含矿地层或岩体，为成矿提供物质来源，可以形成元素的地球化学异常(高背景)区，分布于成矿地质条件有利地段，具有较好的找矿前景。元素富集系数在0.7～1.0之间的有Au：0.91、Pb：0.0.85、Cu：0.83、Ag：0.82, 反映元素相对集中，为成矿提供部分物质来源，可以形成元素的地球化学异常(高背景)区，具备有利的成矿地质条件，找矿前景良好。区内元素富集系数小于0.7的有Zn：0.68，反映元素分散，多为分散矿化元素或弱异常(低背景)元素，找矿前景不大。

表1 地球化学特征一览表

2.3.2 化探异常特征

化探异常Ht5位于研究区西北部，呈椭圆形展布，走向北西，面积约0.32 km2，异常主要由Au、Cu、Zn、Ag、As、Sb六种元素组成，以Au、Cu为主，元素之间良好套合，具有一定强度。Au、Cu元素可划分为外、中、内带，元素含量特征为Au平均值1.91×10-9、最高值43.59×10-9；Cu平均值19.95×10-6、最高值184.80×10-6；其他Zn、Ag、As、Sb等4种元素仅现外带，Zn平均值58.68×10-6、最高值92.10×10-6；Ag平均值0.10×10-6、最高值0.26×10-6；As平均值17.18×10-6、最高值64.92×10-6；Sb平均值3.62×10-6、最高值18.11×10-6。异常内出露石炭系下-上统磨盘山组结晶灰岩及中侏罗世花岗斑岩，接触带发育矽卡岩化，地表普遍见有褐铁矿化花岗斑岩及铁帽转石。褐铁矿化、磁铁矿化蚀变带位于化探异常中心，北西向正磁异常带穿过化探异常，具有高阻、高极化激电中梯异常特征。Au异常浓集中心通过工程揭露发现了1条金矿体和1条金矿化体，Au最高品位12.2×10-6、Cu最高品位10.5×10-2。综合分析认为，化探异常为矿致异常，中侏罗世花岗斑岩侵入碳酸盐岩地层发生接触交代成矿作用，成矿物质在接触带有利部位富集形成了金矿体，具备了矽卡岩型或岩浆热液型金矿床的找矿前景[4]，找矿潜力较大。

图5 化探异常Ht5剖析图

3 找矿预测

通过分析上一清金矿的地质、地球物理、地球化学成矿条件，综合研究赋矿岩系、矿化蚀变、矿体等特征，提取高精度地磁测量、激电中梯测量、土壤地球化学测量等综合成矿信息，在研究区内初步圈定了一处找矿靶区(见图1)，简述如下：

图1 上一清研究区地质图

①号找矿靶区:出露地层主要为石炭系下—上统磨盘山组结晶灰岩，侵入岩为中侏罗世花岗斑岩，北西向断裂构造穿过靶区。岩体与碳酸盐岩地层接触带交代作用显著，金属硫化物较为发育，初步圈定了褐铁矿化、磁铁矿化蚀变带。岩石受构造-岩浆-热液活动影响，裂隙较发育，金属硫化物硅质细脉和网脉沿裂隙充填，金矿(化)体赋存于金属硫化物脉内，在接触带的内外两侧均有分布。正磁异常呈北西向走向穿过矿化蚀变带，具有两处峰值中心，应为北西向断裂构造的反映，通过小波多尺度分解，推断深部具有隐伏岩体，中心埋深约140 m，与成矿关系密切。激电中梯表现为北西向高阻、高极化率异常带，金矿体即位于该带内，通过对称四极测深反演，高阻高极化异常在深部仍具有一定规模，推断为隐伏矽卡岩化带的反映[5]，与隐伏金矿关系密切。化探异常Ht5位于靶区中心，与矿化蚀变带良好套合，以Au、Cu为主，在异常浓集中心处发现了金矿(化)体，呈北西向展布，Au最高品位12.2×10-6、Cu最高品位10.5×10-2。该找矿靶区工作程度较低，但找矿前景较为广阔，尤其在寻找深部隐伏金矿床方面，具备了较大的找矿潜力。下一步工作应以山地工程揭露和钻探验证控制为主，首先按合理工程间距沿矿体走向进行控制，兼顾地面化探异常高值地段工程验证；其次对矿体深部延伸方向进行钻探控制，对与金矿关系密切的高阻、高极化激电异常进行验证。预期达到发现隐伏矽卡岩型或岩浆热液型金矿体，扩大矿床规模的目的。