黑龙江嫩江-黑河地区铜金多金属找矿新进展及勘查方向

2022-07-14刘宝山程招勋李成禄张春鹏杨宏智韩仁萍

地质与资源 2022年3期

刘宝山，程招勋，邵军，李成禄，张春鹏，杨宏智，韩仁萍

1.中国地质调查局沈阳地质调查中心，辽宁沈阳 110034；2.黑龙江省自然资源调查院，黑龙江哈尔滨 150036

0 前言

黑龙江嫩江-黑河地区是一个至少经历了古亚洲洋、鄂霍次克洋构造域演化和古太平洋板块的俯冲叠加复合构造区［1-2］，位于大兴安岭东乌珠穆沁旗-嫩江铜钼铅锌金钨锡铬Ⅲ级成矿带北东段，成矿物质丰富，具有多期构造-岩浆叠加复合成矿的特点，是重要的铜、金、钼等金属成矿区域.研究区内主要发育与古生代多宝山岛弧和科洛-新开岭构造杂岩带有关的金铜矿床，如：位于多宝山岛弧带多宝山矿集区内的早奥陶世超大型多宝山和铜山斑岩型铜矿床、大型浅成低温热液争光金矿床［3-10］；科洛-新开岭构造杂岩带上发育中生代大中型三合屯、科洛河、永新、三道湾子等金矿床［11-13］.随着近几年黑龙江省地质矿产局1 ∶5 万矿产地质调查及自然资源部整装勘查工作的大力开展，科技部国家重点研发计划“典型矿集区三维地质结构与矿体定位”的实施，区域找矿又取得了重大突破，先后发现了二道坎银矿、大新屯锑金矿、孟德河金矿、三五八金矿点、宝泉铜矿、望娘山钨钼矿点等，尤其是在铜山矿区深部取得重大找矿突破.梳理区域地质找矿成果，发现嫩江-黑河地区不仅是古生代大型斑岩铜金矿的成矿空间，而且更是中生代金铜矿的重要成矿区域.

本次研究从区域成矿地质背景着手，结合近几年的铜金矿勘查重大新发现、新进展和新成果，探讨岩浆与金铜成矿作用，指出找矿勘查方向，为即将开展的战略性矿产勘查部署提供参考.

1 成矿地质背景

研究区位于嫩江-黑河成矿带上，构造单元划分为多宝山岛弧、科洛-新开岭构造杂岩带、塔溪岩浆弧等3 个次级构造单元（图1）.多宝山岛弧总体呈北东向带状展布，为扎兰屯-多宝山岛弧带北东段，主要由下奥陶统多宝山组高镁安山岩、英安岩及其碎屑岩组成，夹少许海相沉积岩，为典型岛弧火山岩建造.岩石普遍遭受低绿片岩相区域热动力变质作用，岩石中褐铁矿化、黄铁矿化、黄铜矿化、碳酸盐化、硅化、绿帘石化、孔雀石化等矿化蚀变发育，为区域主要的铜金矿源层.另外，下奥陶统铜山组、上奥陶统裸河组、爱辉组及下志留统黄花沟组、上志留—中泥盆统泥鳅河组等地层，为多宝山岛弧弧前弧后盆地的重要物质组成，同时也是区域上的金铜等物源层，如多宝山铜矿、铜山铜矿、争光金矿、二道坎银矿、三矿沟铁铜矿等多与构成岛弧单元的这些地层有关，这些地层多被后期的中酸性侵入岩体破坏.早奥陶世花岗闪长岩、花岗闪长斑岩、晚三叠世中酸性脉岩及早侏罗世花岗闪长岩等是主要的成矿地质体，多宝山岛弧构造演化与古亚洲洋向额尔古纳与兴安地块的联合体北西俯冲消减有关［16-18］.

图1 区域构造地质简图及研究区区域地质简图（a—据文献［14］修改；b—据文献［15］修改）Fig.1 Regional tectonic and geological sketch maps of the study area（a：modified from Reference［14］；b：modified from Reference［15］）

科洛-新开岭构造杂岩带为贺根山-黑河构造带北东段的一部分，沿嫩江—新开岭—黑河一线北东向展布，介于兴安地块与松嫩地块拼合部位［19-20］，形成于早石炭世末—晚石炭世初期［21-22］，经历了晚三叠世、早中侏罗世、早白垩世三期韧性剪切变形［20，23-24］.带内卷入的地质单元主要有新元代新开岭岩群花岗质片麻岩、变粒岩、斜长角闪岩，石炭—二叠纪糜棱岩化花岗岩，下石炭统—上二叠统宝力高庙组变英安岩、流纹岩.早侏罗世糜棱岩化花岗岩等均发生不同程度的韧性剪切变形，剪切变形作用为区域金矿的形成奠定了物质基础［13，15，25］，如带内的科洛河、三合屯、永新、孟德河和小泥鳅河等大中型金矿及多处金矿点赋矿围岩均发生了糜棱岩化，矿体沿糜棱面理分布，赋矿岩石金背景相对较高.

近几年，在嫩江-黑河成矿带开展了1∶25 万矿产远景调查及1∶5 万区域地质矿产调查，新圈定化探组合异常多达上百处，金铜异常与已发现的矿床（点）较吻合，工程查证部分异常多已发现矿化线索，有的已转化为矿产地及大中型矿床.

2 地质勘查新进展与新成果

2.1 早奥陶世铜山铜矿床实现深部找矿突破

多宝山矿集区分布着中国东北地区最重要的超大型多宝山铜矿，大型铜山铜矿、争光金矿床、二道坎银矿等，由于铜山断裂对铜山矿床的破坏，铜山矿床深部勘查一直没有取得新进展.

2017—2021 年科技部在多宝山矿集区实施了“典型矿集区三维地质结构与矿体定位”课题研究，在铜山矿区科学精确地圈定了4 处深部找矿靶区.ZK2020-8钻孔对“Ⅳ号”靶区查证时，在深部发现厚达521.59 m的铜矿体（图2），且向下延伸仍未封闭，铜平均品位0.736%，最高4.382%，经紫金矿业集团股份有限公司评估，预增铜资源量超过100×104t，实现了多宝山矿集深部找矿突破，揭开了铜山矿床规模由大型向特大型勘查的序幕.

图2 铜山铜矿床1080 勘探线见矿剖面图Fig.2 Profile along exploratory line No.1080 of Tongshan copper deposit

2.2 新发现晚三叠世二道坎大型银矿床

2016 年，黑龙江省地质调查研究总院在多宝山矿集区发现晚三叠世大型二道坎银矿床［26-27］.上志留—中泥盆统泥鳅河组以长石砂岩、细粉砂岩及含钙质粉砂质泥岩、泥质灰岩，内部产出同时异相的基性火山岩等岩石组合为特征，为该矿床的直接赋存围岩.辉绿岩脉、石英闪长岩脉、闪长玢岩脉等与矿体关系密切.矿区圈出北西西向2 条银矿体.Ⅰ号矿体走向控制长度315.86 m，东端未封闭，倾向控制最大延深114.71 m，真厚度1.41～29.48 m，倾向198°，倾角82～88°，近直立（图3），银品位为42.80×10-6～10 940.97×10-6，平均品位为557.61×10-6，同时伴生有铅锌、锰（铅＋锌平均品位为0.68%，最高达5.43%，锰平均品位为8.87%，最高达22.904%）.Ⅱ号矿体与Ⅰ号矿体产于同一北西西向构造带中，控制长度220.80 m，西端未封闭，倾向控制最大延深140.55 m，真厚度1.15～27.62 m，银品位为42.24×10-6～6 704.66×10-6，平均品位538.86×10-6，同时伴生有铅锌、锰（铅＋锌平均品位为1.69%，最高达20.01%，锰平均品位为9.11%，最达高25.412%），目前银金属量已超过1 800 t，且仍在继续向外围勘查［26,28］.

图3 二道坎银矿床328 勘探线见矿剖面示意图Fig.3 Profile of Erdaokan silver deposit along exploratory line No.328

2.3 新发现晚叠三世孟德河金矿床

2014 年黑龙江省地质调查研究总院齐齐哈尔分院首次在科洛-新开岭构造杂岩带上发现晚三叠世孟德河金矿床.新元古界—下寒武统北宽河组（Pt3-C1b）为矿体的直接赋矿围岩，岩性为绢云母糜棱片岩、绢云母石英糜棱片岩、绢云母绿泥糜棱片岩等.侵入岩主要有早石炭世花岗质糜棱岩、中侏罗世二长花岗岩和花岗闪长岩.闪长岩脉或闪长玢岩对金富集有一定的作用［15，25-28］①许国伟, 等.黑龙江省黑河市宝泉村铜多金属矿普查报告.黑龙江省第一地质勘查院, 2020..

2016 年矿区已圈出低品位矿体11 条，其中Ⅰ1矿体长度约2 km，斜厚2～16 m，最高品位6.80×10-6，最低品位1.00×10-6，平均品位1.85×10-6，总体走向北东60°，倾向150～174°，倾角30～80°之间（图4），矿床仍在勘查.

图4 孟德河金矿床23 勘探线见矿剖面示意图Fig.4 Profile along exploratory line No.23 of Mengdehe gold deposit

2.4 三合屯金矿床外围深部找矿新发现

三合屯金矿床位于科洛-新开岭构造杂岩带上，成矿时代为早白垩世［13］.矿区圈定南北2 条金矿化带，北金矿化带长约2 000 m，宽约120～200 m；南金矿化带长约1 200 m，宽约80～150 m.带内共圈定金矿体12 条，其中地表7 条，盲矿体7 条.矿体主要发育在糜棱岩带中，严格受糜棱岩面理和叠加的脆性构造裂隙控制.矿体在平面上和剖面上的总体形态是呈脉状、透镜状.脉状矿体沿走向延伸较大，一般100 m 以上，长者达350 m，厚度变化较大，2～35 m，倾向延伸400 m，估算333 级金资源量为中型，目前黑龙江自然资源调查院仍在勘查.

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2021 年中国地质调查局沈阳地质调查中心在三合屯矿区外围进行深部调查时，对大地音频电磁测深激电异常进行了1 个钻孔（ZK01）查证，圈出3 条金矿化体，其中孔深309.95～310.95 m 和314.95～315.95 m金品位分别为0.338×10-6和0.200×10-6；孔深448.15～448.53 m 发现金品位1.2×10-6的石英脉.465～470 m强硅化黄铁矿化蚀变带金含量0.1×10-6.金矿化体受北东向糜棱面理控制（图5），与已知三合屯矿床金矿体展布方向近一致.ZK01 钻孔位于三合屯矿区29 勘探线外延约300 m 处，预示三合屯矿区深部仍具有较大的找矿空间.

图5 三合屯金矿区外围ZK01 钻孔见矿剖面示意图Fig.5 Profile of borehole ZK01 in the periphery of Sanhetun goldfield

2.5 新发现早白垩世宝泉铜矿

宝泉铜矿位于孙吴县一带，是塔溪岩浆弧新发现的铜矿床，赋矿岩石为早白垩世花岗闪长岩、二长花岗岩、正长花岗岩.2020 年普查圈出铜工业矿体5 条、低品位矿体18 条，总体走向北北东至近南北向，倾向东至南东，控制长度108～597 m，延伸114～428 m，真厚度1.03～31.37 m，推断估算铜约8×104t（图6），继续勘查矿床规模有望达中大型［29］.

图6 宝泉铜矿50 勘探线见矿剖面示意图Fig.6 Profile along exploratory line No.50 of Baoquan copper deposit

3 岩浆控矿作用与铜金矿化

3.1 早奥陶世岩浆作用与铜金矿化

多宝山矿集区发育早奥陶世多宝山、铜山超大型斑岩铜矿床及浅成低温争光金矿床.多宝山组安山岩为主要矿源层，早奥陶世花岗闪长岩，英云闪长岩为主要的成矿岩体［30-31］.多宝山及铜山花岗闪长岩的成岩年龄为485～472 Ma［9-10，17-18，32-34］，争光英云闪长岩年龄为479～472 Ma［31-35］；多宝山及铜山矿床辉钼矿Re-Os年龄477～472 Ma［7，9，30，35］，争光矿床黄铁矿、方铅矿Rb-Sr 年龄477.8±3.2 Ma［13］.成岩成矿年龄的一致性，表明它们为同一岩浆构造事件的产物.结合前人研究结果，铜山和多宝山斑岩型铜矿化形成于485～472 Ma，争光浅成低温金矿化作用较晚，形成于475 Ma 左右.硫铅同位素研究表明，成矿物质主要来源于岩浆，3 个矿床构成了矿集区典型的斑岩-浅成低温热液铜金成矿系统模式，矿床形成定位于早奥陶世古亚洲洋俯冲多宝山岛弧形成过程［14，35］.

3.2 晚三叠世岩浆作用与金银铜矿化

多宝山矿集区最近新发现了晚三叠世岩浆活动，岩浆活动与矿化作用密切.多宝山奥长花岗岩及角闪辉长岩年龄分别为226.3±2.3 Ma 和224.3±1.7 Ma［36］，英云闪长岩年龄230.9±2.8 Ma［9］及223.4±2.6 Ma［16］；铜山斑状花岗岩脉中的浸染状辉钼矿模式年龄为229.4±3.5 Ma［31］；争光闪长岩年龄229.3±3.1 Ma［37］，石英二长岩226.5±1.5 Ma［10］；二道坎银矿黄铁矿Rb-Sr年龄232.9±2.3 Ma［27］，辉绿玢岩年龄234.2±2.8 Ma；科洛-新开岭杂岩带上的孟德河金矿黄铁矿Rb-Sr 年龄209.6±3.1 Ma，闪长岩年龄211.5 Ma.岩浆矿化时期大体一致，在时间和空间上紧密相关，从一定程度上说明了成矿作用与该期岩浆活动存在一定的联系.三叠纪，多宝山地区受蒙古-鄂霍次克洋南东向俯冲的影响［16，37］，区域发生大规模的岩浆活动，形成了矿区内与成矿作用紧密相关的中酸性岩脉.岩浆向上迁移过程中，成矿热液随之一起向构造破碎带等赋矿有利部位迁移富集，形成孟德河及二道坎金银矿床.多宝山及铜山矿床虽然有三叠纪铜矿化作用的叠加，但并未富集形成明显的工业矿体.

3.3 早白垩世岩浆作用与金铜矿化

中生代侏罗纪和白垩纪火山盆地叠加在科洛-新开岭构造杂岩带上，带上分布三合屯、科洛河、永新、三道湾子、四道沟、小泥鳅河、上马场等众多早白垩世大中型金矿床及矿点.这些矿床在成因上与早白垩世火山活动有关，为浅成低温热液型金矿床［15，25，37-38］.如：永新金矿产在晚石炭世—早二叠世花岗质糜棱岩中，矿体与围岩呈过渡关系，矿体与中酸性脉类等密切伴生，系统的岩石地球化学特征及成岩成矿年代结果显示，永新金矿与火山和潜火山活动关系密切［15，38］；科洛河金矿赋存在新元古代北宽河组糜棱片岩中，矿体与闪长岩、闪长玢岩脉等在时间与空间上密切相伴.永新、科洛河、三合屯等矿区不同程度地发育早白垩世龙江期、光华期、甘河期等中酸性火山岩，矿体多产生在火山岩与花岗质糜棱岩接触带附近，成矿前赋矿围岩在韧性剪切糜棱岩化过程中金可能发生了初步的迁移富集，形成局部矿化，并没有形成矿体；早白垩世火山热液活动携带成矿物质进一步叠加充填在裂隙当中，最终导致金矿床的形成［15，38-39］.而三道湾子、上马场等金矿床为典型的浅成低温火山热液型金矿床.岩浆与成矿作用形成于古太平洋俯冲回撤伸展的构造背景.

4 勘查部署建议

在详细剖析成矿地质背景的基础上，区域化探异常是浅覆盖区最为有效的直接找矿标志，从嫩江-黑河地区化探异常可以看出，金铜异常具有明显的分带性（图7）.多宝山岛弧带上铜异常浓集中心发育，科洛-新开岭构造杂岩带金异常强度高，塔溪岩浆弧金、铜异常强度相对较弱.结合区域地质条件及矿产分布，总结找矿方向如下.

图7 嫩江-黑河地区金铜地球化学异常图Fig.7 Au and Cu geochemical anomaly maps in Nenjiang-Heihe area

4.1 早奥陶世斑岩铜金找矿方向

多宝山岛弧从嫩江多宝山延伸到黑河地区，延伸近200 km.多宝山矿集区的多宝山铜矿、铜山铜矿及争光金矿为同一斑岩-浅成低温铜金成矿系统，与多宝山岛弧形成有关.岛弧的弧前、弧后盆地结构单元保存的相对完好，这也是该矿床保留至今的主要因素之一.下奥陶统多宝山组安山岩及早奥陶世花岗闪长岩为典型的找矿标志.因此，区域找矿应重点部署在早奥陶世多宝山岛弧单元分布相对齐全的区域开展铜金矿调查，如罕达气-五道沟-桦树排子一带多宝山岛弧单元的多宝山组、铜山组较发育，残留了多宝山岛弧单元的部分特征；虽然没有发现早奥陶世花岗斑岩体，但不排除岩体在深部隐伏的可能；此处地表已发现八直沟铜和378 高地等多处铜金矿点，铜金化探异常浓集中心发育，位于北东与北西两组断裂交汇处，异常与矿点分布较吻合；依据斑岩-浅成低温铜金成矿系统模型综合分析，该处具有寻找多宝山式斑岩-浅成低温铜金矿潜力.在加强多宝山岛弧带成矿作用研究时，找矿勘查工作应围绕多宝山式斑岩-浅成低温铜金成矿要素部署.另外，位于铜山矿床南东4 km 的争光金矿床，与铜山矿床一样受到了铜山断裂错断的影响.在查清铜山断裂特征的基础上，铜山矿床在断裂下盘深部新发现大于500 m 的铜矿体，暗示争光矿区深部具有相当大的富金斑岩型铜找矿潜力，因此，在加大铜山矿床深部找矿勘查的同时，也应进一步加强争光金矿床深部找矿勘查的部署，挖掘深部资源潜力，拓展深部找矿空间.

4.2 中生代金银铜找矿方向

4.2.1 晚三叠世浅成低温热液金银找矿方向

近几年，在多宝山地区发现晚三叠世的岩浆活动，也新发现了同期孟德河金矿、二道坎银矿，赋矿围岩地层为新元古代北宽河组、上志留统—中泥盆统泥鳅河组，成因上它们与晚三叠世闪长岩、闪长玢岩紧密相关，为浅成低温热液型金、银矿床，区域上的金银异常与矿床产出位置较对应.因此，在找矿勘查选区部署时，应特别注意三叠纪岩体与老地层的分布关系，对该期的成矿潜力应该有足够的重视，在下一步勘查中本着老基底地层-构造-侵入脉岩“三位一体”找矿思路开展工作.

4.2.2 早侏罗世夕卡岩铁铜钨找矿方向

嫩江-黑河成矿带夕卡岩矿床赋矿地层主要是与奥陶系多宝山组、铜山组、裸河组等沉积地层中夹杂的大理岩及中生代侏罗纪的花岗闪长岩等酸性侵入岩体有关.接触交代作用形成了关鸟河钨矿、三矿沟铁铜矿、小宝山铜矿等.因此，在下奥陶统多宝山组等地层与中生代酸性侵入岩接触部位应加强夕卡岩铜铁矿的勘查.近几年，夕卡岩型矿床在嫩江-黑河地区虽然没有新发现，但不应忽视该类型矿床的勘查，区域上该类型矿床找矿线索较多，如：沈阳地质调查中心2021 年野外调查时，在嫩江象山村早侏罗世花岗闪长岩与多宝山组接触带处圈定了铜钼异常，少量槽探查证发现了铜钼矿化体.夕卡岩型矿床的发现，对在其外围或深部寻找斑岩铜-浅成低温热型金矿床具有重要的指示意义.

4.2.3 早白垩世金铜找矿方向

科洛-新开岭构造杂岩带为嫩江-黑河构造带的一部分，杂岩带两侧以海江-罕达气和沐河-冷川断裂为界，分别与北西部的早古生代和南东部的晚古生代、中生代地质单元接触.众多金矿床分布在杂岩带内，与金异常浓集中心及展布方向基本一致.北东方向上展布的三合屯、科洛河、永新、小泥鳅河、五道沟等金矿床靠近杂岩带西侧依次分布，赋矿围岩先期经历了韧性剪切的金元素富集，后期火山热液叠加最终成矿，矿床成因类型为浅成低温热液型.早白垩世前期的韧性剪切带及早白垩世期火山构造叠加地带是寻找这类金矿最有利的找矿标志，因此，金矿勘查部署应侧重二者分布特征的研究，有利于实现找矿突破.

在早白垩世期间，区域上发育大量火山-次火山岩，处于类似弧后伸展构造环境.浅成低温热液型金矿的形成与同期的火山-次火山热液关系最为密切，因此，在大面积发育火山-次火山岩地区，尤其是火山机构边部及火山断陷盆地边缘出现的中-酸性次火山岩体发育地段是寻找浅成低温热液型金及多金属矿的有利场所，如区域上的三道湾子、上马厂等金矿床就产于这种构造背景.

2020—2021 年黑龙江省第一地质勘查院在塔溪岩浆弧孙吴-宝泉一带新发现了小型斑岩铜矿，铜矿体赋存于早白垩世二长花岗岩、花岗斑岩中，含矿岩体侵入下白垩统龙江组安山岩，具有沿中心式火山机构侵入的特征，为潜火山相侵入岩.该矿床具有与同一成矿带上的龙江县后六九铜矿相似的特征.因此，针对该期铜矿的勘查部署，应特别加强充填潜火山相的花岗斑岩体的研究，工作过程中，拓宽勘查思路，应将陆相（潜）火山岩浅成低温热液型金（银）矿-斑岩型铜钼矿-夕卡岩型铁铜矿作为一个有机的构造-岩浆-成矿系统来研究，建立铜金多金属矿找矿模型，进一步实现找矿突破.