内蒙古索家沟银多金属矿深部找矿预测

2022-06-06岑朝正李香资权知心张猛郜朋飞丁军召郭英伟

世界地质 2022年1期

岑朝正，李香资，权知心，张猛，郜朋飞，丁军召，郭英伟

河南省地质矿产勘查开发局第二地质勘查院，郑州 450000

0 引言

索家沟银多金属矿床位于内蒙古丰镇市东北约50 km，大地构造位置处于华北陆块北缘阴山隆起东部，临河—集宁—尚义东西向深大断裂以南，划属华北陆块北缘成矿省(Ⅱ-3)(Ⅱ-3华北陆块北缘金、银、铜、铅、锌、铁、钼、硼、石墨、滑石成矿区)乌拉山—集宁—阜新太古代、燕山期金多金属成矿带(Ⅲ10)中部大青山金银多金属成矿带，是近年来在内蒙古中南部发现的大型银多金属矿床，估算银金属量1 400 t，铅+锌金属量28万t。矿床所处的豆角山地区，大面积被新近系砂质泥岩、玄武岩覆盖，盖层厚度达百米以上，当前已控制的索家沟银多金属矿体主要赋存于玄武岩盖层之下，属于隐伏型矿床。

伴随找矿工作的进展，深部找矿已成为中国今后找矿的主攻方向，在已知矿床深部往往具有较大的找矿潜力，其中物探方法和化探方法是深部找矿当前最有利的手段[1]，笔者在矿床地质特征研究的基础上，通过对激电测深结果反演和钻孔原生晕分带研究，对深部矿体进行预测，以期为索家沟银多金属矿进一步勘查及同类型地区地质勘查工作提供技术指导。

1 成矿地质背景

研究区位于华北陆块北缘阴山隆起东部，区域出露地层由老到新有：中太古界集宁岩群黄土嘴岩组、上古生界石炭系上统栓马桩组、中生界白垩系下统左云组、侏罗系上统满克头鄂博组、新生界古近系渐新统呼尔井组和乌兰戈楚组、新近系中新统汉诺坝组及上新统宝格达乌拉组、第四系。

区域构造以NE向、NW向断裂构造为主，其次为近EW向、近SN向。不同方向断裂的交汇部位构成成矿有利部位，由区域构造派生的低序次构造是研究区主要控矿赋矿构造。

区域岩浆活动频繁，主要有中太古代辉长岩(Ar2ν)，新太古代片麻状斜长花岗岩(Ar3γ)、片麻状钾长花岗岩(Ar3kγ)等，均已达麻粒岩相变质；燕山期多发育小岩体，如豆角山石英斑岩体(K1λoπ)，燕山期的岩体在区域上与多金属成矿关系密切。

研究区地处乌拉山—大青山金银多金属成矿带，区域上金银多金属矿产极为丰富，如大青山金矿(中型)、潘家沟银矿(中型)、东伙房金矿(中型)、大苏计钼矿(大型)、李清地铅锌银矿(大型)、曹四夭钼矿(超大型)等。前人对上述已知矿床进行了详细研究，对区域成矿作用的认识起到了积极作用，加快了区域矿产勘查的进度。如对大苏计和曹四夭斑岩型钼矿床的研究，认为二者是中生代构造-岩浆活动的产物，属古大陆碰撞造山后伸展环境产出的斑岩型矿床[2-6]，加强了在该成矿带低山丘陵覆盖区寻找大型隐伏钼矿床的认知。对李清地矿床的研究，认为矿区北部中生代中酸性火山岩及由弧状、放射状断裂组成的火山机构为低温热液银多金属矿床的形成提供了条件，矿体一般位于燕山期花岗岩的外接触带中[7]，为在该成矿带上寻找银多金属矿床提供了借鉴。索家沟银多金属矿床位于大苏计和曹四夭斑岩型钼矿床之间、李清地铅锌银矿的南部，具有较好的区域成矿条件和找矿前景。

2 矿床地质特征

2.1 矿区地质

索家沟银多金属矿床出露的岩性主要为集宁岩群中太古界黄土嘴岩组浅色二辉斜长麻粒岩、晚侏罗世流纹质熔结凝灰岩、流纹质含角砾晶屑岩屑熔结凝灰岩及新生界的玄武岩、砂质泥岩。豆角山西坡侧出露早白垩世石英斑岩，NW向-近SN向的流纹斑岩脉、辉绿岩脉发育。矿区构造以NW向断裂构造为主(图1)。

Qhal.第四系全新统冲洪积物；Qpeol.第四系更新统风积物；N2b.新近系上新统宝格达乌拉组砂质泥岩；N1h.新近系中新统汉诺坝组玄武岩；J3m.侏罗系上统满克头鄂博组凝灰岩；Ar2ht.中太古界黄土嘴岩组片麻岩；K1λοπ.早白垩世石英斑岩；J3ξο.晚侏罗世中细粒石英正长岩；Ar3γ.晚太古代似斑状片麻状含石榴斜长花岗岩；λπ.流纹斑岩；βμ.辉绿岩脉；γρ.伟晶岩脉；1.实测断层；2.破碎带；3.矿化带；4.见矿钻孔；5.索家沟隐伏矿床；6.物探剖面线位置；7.褐铁矿化。图1 索家沟银多金属矿床地质简图Fig.1 Geological sketch map of Suojiagou Ag polymetallic deposit

2.2 矿床地质特征

2.2.1 矿体特征

索家沟银多金属矿床属隐伏多金属矿床，当前矿区内控制的矿体主要位于豆角山西南，地表被新生界盖层覆盖，共圈出银、铅、锌矿体36个。矿体赋存于NW向、NWW向构造破碎带及两侧强蚀变围岩中，走向280°～300°，倾向10°～30°；矿体走向延伸长200～1 100 m，宽200～550 m，厚1.02～6.72 m，埋深47～704 m，平均品位银为232.99×10-6、铅为1.57×10-2、锌为3.13×10-2，并表现出具两侧厚度薄品位低、中部厚度大品位高的特点。

2.2.2 矿石特征

矿石金属矿物以辉银矿、硫锑银矿、硫砷银矿、方铅矿、闪锌矿为主，黄铁矿、黄铜矿次之，磁黄铁矿、白铁矿微量，褐铁矿少量。脉石矿物主要有长石、石英、次生碳酸盐及微粒状石英，其次有黑云母、绿泥石等。

矿石呈半自形-他形粒状结构、自形粒状结构、交代结构、固熔体分离结构，主要构造有块状构造、浸染状构造、细脉-网脉浸染状构造、角砾状构造等。

矿石的工业类型以辉银矿、闪锌矿、方铅矿共生的硫化矿石为主，浅部为氧化矿石，二者之间有少量混合矿石。

2.2.3 围岩蚀变

矿体围岩主要为黄土嘴岩组片麻岩、麻粒岩，围岩蚀变以“线型”为主，局部具有一定的面型特征。围岩蚀变自矿化中心向两侧逐渐减弱，类型主要有硅化、绢云母化(与硅化叠加成绢英岩化)、高岭石化、碳酸盐化及绿泥石化。其中硅化和绢英岩化与成矿关系密切，碳酸盐化在各种岩性中普遍发育。由蚀变破碎带中心向两侧围岩，银、铅、锌矿化由强变弱，矿体与围岩界线不清，具体情况依据分析结果圈定。

2.3 矿床成因分析

研究区银多金属矿体主要赋存于燕山期酸性侵入岩体附近的早期构造及同期张裂隙中，在岩体上部也发育矿化，但在岩体下部尚未发现矿化。矿化对围岩的选择性不强，在各围岩地层和脉岩中均可见矿化，显示构造控矿特征。矿石矿物以闪锌矿、方铅矿、辉银矿等为主，伴生其他镉、镓、铟等稀散元素。矿石呈角砾状、块状、细脉浸染状等。与矿化有关的围岩蚀变主要为硅化、绢云母化、高岭石化、绿泥石化及碳酸盐化。综上，初步认为其成因为中低温岩浆液源充填型矿床。

2.4 控矿因素与找矿标志

2.4.1 控矿因素

区内出露的中太古界集宁岩群黄土嘴岩组(Ar2ht)为区域重要含矿层位，区域性断裂构造(开花山—豆角山北东向断裂、天宝屯—红土窑北西向断裂)控制了区域地层、岩浆岩及矿床(点)分布。不同方向断裂交汇部位和豆角山火山机构控制与成矿有关的(斑)岩体分布，同时制约矿床外缘及展布范围。区域断裂的次级构造及深部岩体上侵形成的系列张裂隙共同控制着矿床矿体的分布。

2.4.2 找矿标志

地质标志该矿床为隐伏矿床，地表被新生界覆盖，无直接矿化蚀变标志，仅在矿床西北部北西向构造内见网脉状硅化、褐铁矿化及矿区外围豆角山见铅锌矿化及褐铁矿化。

地球化学标志因矿床上部被新生界完全覆盖，前人矿调在矿区北部豆角山圈定的1∶5万银、铅、锌地球化学异常可作为间接指示标志[8]。

地球物理标志根据激电中梯剖面，银、铅、锌矿带及含硫化物矿化蚀变带表现为高极化、中低电阻异常的特点，赋矿及矿化部位视极化率值>1.3%，富矿部位极化率在2.0%以上；根据频谱激电(SIP)剖面，赋矿及矿化地段视极化率异常在4%以上，富矿部位极化率值达到20%以上。

3 物探异常深部找矿预测

由矿区岩矿石电性参数特征(表1)可见岩石与矿石极化率差异明显，除辉绿岩平均幅频率值(Fs)达到3.51%外，正常岩石包括玄武岩、石英斑岩、正长岩、片麻岩等，平均幅频率值均在2%以下，对应的电阻率值(ρs)也较低；矿石幅频率值最高，平均值为16.74%，最大值33.4%；其次是铅锌矿化构造角砾岩，幅频率平均值为4.77%，最大值29.63%。二者对应的电阻率值均较低，表现出低阻、高极化特征。上述表明,在索家沟矿床勘查中，电法是较为有效的深部找矿方法，故本文选取118线激电剖面进行解释反演及深部找矿预测(图2)。

表1 索家沟矿区岩矿石电性参数特征

1.新近系上新统宝格达乌拉组砂质泥岩；2.新近系中新统汉诺坝组玄武岩；3.侏罗系上统满克头鄂博组凝灰岩；4.中太古界黄土嘴岩组片麻岩；5.早白垩世石英斑岩；6.花岗斑岩脉；7.石英正长岩；8.细粒石英闪长岩；9.细粒闪长岩；10.断层；11.物探推断断层；12.矿区边界；13.钻孔位置及编号；14.低品位矿体；15.工业矿体；16.矿化体(异常)范围。图2 118线综合剖面图Fig.2 Comprehensive section of line 118

激电剖面反演结果表明，已控制矿体与频谱激电异常较为吻合，深部银、铅、锌产出部位具有低视电阻率、高极化率、大时间常数和小频率相关系数特征[9-10]。在3 740～4 840点区间内，激电异常(J07)在200～400 m、600～750 m发育北东倾向的高极化异常带(视极化率18%～24%)，经钻孔(ZK1、ZK014)验证，在100～400 m、600～700 m 圈出数层富铅、锌、银矿体，矿体发育部位与高极化率、低电阻率、大时间常数(或中低值)和较小频率相关系数异常特征高度吻合；而在相应中高阻带发育中酸性侵入岩脉。

根据上述激电异常标志，在118线激电剖面圈定5个极化异常区，即Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ号异常。其中Ⅰ号和Ⅱ号异常位于2 100～2 600点之间，推测极化体埋深400～900 m，具有高极化、低电阻率、大时间常数、中低相关系数的矿致异常特征；Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ号异常已由钻探工程验证，但Ⅲ号、Ⅳ号异常沿北东倾向在埋深500 m以下，存在较大的找矿空间；同时从已验证结果看，ZK1孔深不够，未对ZK014钻孔底部所见工业矿体的延深情况进行控制；另外，视极化率异常在深部(-700 m以下)未封闭，推测矿体沿倾向上仍然存在一定规模的延伸。

4 原生晕分带规律研究及深部矿体预测

4.1 原生晕分带特征

矿体原生晕分带规律研究是当前化探方法进行深部找矿的主流方法[11]，已在国内外多类型矿床深部找矿中表现出有效的指示作用。在研究区采集586件钻孔基岩样品，采用迭代法计算出各元素异常下限(表2)。可以看出，除Mo变异系数<1，其他元素的变异系数均>1，尤其是Ag、Pb、Zn、Au、W、Bi、Sn、Sb等的变异系数>3，均具明显富集成矿的地球化学标志。

表2 钻孔基岩光谱样异常下限及浓度分带

在钻孔柱状图(图3)上，以元素异常下限为基数作出含量曲线，再根据各钻孔所在剖面位置，将元素含量异常曲线放置到对应勘查线剖面上进行对比。

结果表明，在赋矿部位主要成矿元素均具明显成矿元素R型聚类分析结果(图4)表明，阈值取0.69时，元素划分为Cu-Pb-Zn-W-Ag、 Mn-Mo-Sb-Sn及As、Au、Bi组合；阈值取0.28时，Au、As与Mn-Mo-Sb-Sn组合合并，成矿元素划分为Cu-Pb-Zn-W-Ag、Mn-Mo-Sb-Sn-As-Au和Bi三组，反映出研究区多金属成矿具有多来源、多阶段成矿特征，结合已知矿体特征，认为Cu-Pb-Zn-W-Ag组合为主要成矿元素组合，反映矿体晕组成特征，Mn-Mo-Sb-Sn-As-Au组合和Bi单元素组合，分别反映矿化的前缘晕和尾晕元素组成。

图3 索家沟矿床Z08勘查线纵剖面原生晕含量曲线异常图Fig.3 Anomaly of primary halo content in vertical section of Z08 prospecting line of Suojiagou deposit

的异常特征，且异常强度与矿体品位呈正相关关系；在富矿产出部位呈明显的Au-Ag-Pb-Zn-W-Sn-As-Sb组合异常特征；而在无矿地段各元素含量基本维持在异常下限附近，无明显异常。结合地表原生晕特征，在元素分带与组合上，纵向晕与横向晕套合较好。在500 m以下，Au、Ag、Cu、Pb、Zn、W、Bi等元素呈现极强组合异常特征，与该部位矿体厚、富的特点相吻合。

图4 索家沟银多金属矿床R型聚类分析谱系图Fig.4 Pedigree map of R--type cluster analysis of Suojiagou Ag polymetallic deposit

4.2 深部预测

根据原生晕分布特征，选取规模较大的Ⅴ、Ⅹ、ⅩⅧ和ⅩⅪⅩ等矿体，采用格里戈良元素分带指数法[12]，计算元素的背景值-线金属量-标准化-分带指数[13]，对比研究成矿元素的轴向分带规律。

根据Ⅴ、Ⅹ、ⅩⅧ和ⅩⅪⅩ等矿体的分带指数计算结果(表3、4)，获得元素分带指数为：

Ⅴ号矿体(Zn-As-Mn-Sn-Cu)-(Bi-Ag-Au)-(Sb-Mo-W)-Pb

Ⅹ号矿体(Zn-Mo-W)-(Mn-As-Ag-Cu-Sn)-(Pb-Sb-Bi-Au)

ⅩⅧ号矿体(Mo-Zn-Ag-Sn)-(Pb-Sb-Au)-(As-Mn-Cu)-(Bi-W)

ⅩⅪⅩ矿体(As-Ag-Mn)-(Sb-Pb-Zn-Au)-(Sn-Mo)-(Bi-Cu-W)

利用分带指数的变异性指数及变异性指数梯度差值，进一步确定当同一截面同时出现两个以上元素分带指数最大值时，其在分带序列中的确切位置。

Ⅴ号矿体As-Mn-Sn-Zn-Cu-Bi-Ag-Au-Mo-Sb-W-Pb

Ⅹ号矿体Zn-Mo-W-Mn-Cu-Sn-Ag-As-Sb-Bi-Pb-Au

ⅩⅧ号矿体Ag-Mo-Sn-Zn-Pb-Sb-Au-As-Mn-Cu-Bi-W

ⅩⅪⅩ号矿体Mn-As-Ag-Sb-Pb-Zn-Au-Mo-Sn-Cu-W-Bi

根据矿体上述原生晕轴向分带序列，研究区浅部低温成矿元素富集，向深部高温元素富集，与多金属矿床的标准轴向分带序列(Sb，As1，Hg)-Cd-Ag-Pb-Zn-Cu-Bi-Mo-Sn-As2-W特征相一致[14-15]。矿体高低温元素叠加晕特征明显，局部具有反分带特征[16-20]，指示矿床具有多阶段成矿的特征。Mn、As处于主成矿元素Pb、Zn、Ag的上部，倾向于向上积聚，表现为矿前晕；Mo、Sb、Sn表现为近矿晕；主成矿元素Pb、Zn、Ag自矿体上部至下部稳定处于晕内带，显示为矿体晕，指示矿体继续向深部延伸，同时深部存在其他盲矿体的可能性也较大[21]；Au、Cu、Bi、W趋于向下积聚，显示为尾晕元素，指示深部具有Au、Cu找矿潜力。由ⅩⅧ、ⅩⅪⅩ矿体元素分带序列可见，矿体埋深越深，Cu、W、Bi在下部富集越趋于稳定，对寻找深部中高温铜矿体具有较好的指示作用。

表3 Ⅴ和ⅩⅪⅩ号矿体各钻孔控制中段分带指数计算结果

表4 Ⅹ和ⅩⅧ号矿体各钻孔控制中段分带指数计算结果

图5 索家沟银多金属矿床Z08勘查线指示元素浓度分带特征Fig.5 Zonation characteristics of indicator element concentration in Z08 prospecting line of Suojiagou silver polymetallic deposit

图6 花岗岩体及边部发育的网脉状铅锌矿Fig.6 Net vein lead-zinc minerals of granite plutons and their edges

Gn.方铅矿；Sph.闪锌矿；Py.黄铁矿；Cp.黄铜矿；Cc.碳酸盐。a、b.岩芯照片；c、d.镜下照片。图7 钻孔深部伴生发育的黄铁矿化、黄铜矿化Fig.7 Pyrite and chalcopyrite mineralization associated with deep drilling

根据Z08勘查线成矿元素浓度分带特征(图5)，前缘晕元素Mn位于矿床上部；矿体晕元素组合Pb、Zn、Ag向深部呈现高强度延伸；与成矿密切相关的近矿指示元素As、Sb、Sn也呈现向深部稳定延伸；深部尾晕元素组合Au、Cu、Bi、W呈现出高强度组合特征。上述元素组合显示出主成矿元素Ag、Pb、Zn向深部继续富集沉淀成矿的特征，同时具Cu、Au富集成矿的潜力，即有望在Z08勘查线剖面埋深700 m往下继续发现银铅锌多金属矿脉群及铜金矿体。

5 深部地质体矿化特征

在索家沟矿床勘查过程中，ZK083钻孔在深部560～580 m发现酸性花岗岩体(图6)，主要呈脉枝状。围绕该岩体上下，钻孔穿越控制了厚达70 m 的连续矿化蚀变带，该矿化蚀变带带内发育网脉状铅锌矿细脉(图6)，且伴随发育较强的黄铁矿化、黄铜矿化(图7)。黄铁矿为0.05～0.5 mm半自形-不规则粒状，黄铜矿为0.01～0.2 mm微粒不规则状。矿石金属矿物的组构特征显示铜矿化与铅锌矿物矿化关系具有密切的共生、穿插和包裹关系，具有同期成矿特征[22]。表明该岩体与成矿具有密切关系，深入研究该岩体的产状及分布特征，对确定后续找矿方向具有重要意义。

从Au、Cu分布情况(表5)看，由浅部I号矿体至深部XXIX号矿体，Au、Cu含量越来越明显，尤其是XXIX号矿体。浅部250 m往上Au矿化带发育相对较窄，一般<1.5 m；400 m往下深部Au矿化带变宽，矿化集中，宽度可达4.3 m，且伴随Cu矿化明显。如在ZK083钻孔深部H62号样(孔深581～582.40 m，岩体边部)化学分析，ω(Au)为0.2×10-6，ω(Cu)为0.063×10-2，铜金矿化显示明显。样品中Au、Cu矿化的集中发育对上述推断深部寻找Au、Cu矿产的可能性起到了支持性的验证作用。

根据典型斑岩成矿系统特征，由中心向外矿化分带为：无矿核部-钨(钼)矿带-铜金矿带-黄铜、黄铁过渡带-银铅锌矿带，结合当前钻孔深部揭露控制矿化及地质体情况，认为索家沟银多金属矿床具有斑岩型成矿系统类似特征[19,23]，成矿受深部斑岩体控制，原生晕变化趋势显示向深部矿体仍有很大延伸趋势。