中条山地区铜矿床赋存特征及下一步找矿方向浅析

刘晓磊，雷 鹏

山西省中条山地区矿产资源丰富，以铜为主，另外还伴生有Au、Mo、Co等有益元素及石榴子石等非金属矿产。目前己发现铜矿床（点）几十处，如：特大型矿床（铜矿峪）、大型矿床1处（小西沟）、中型矿床（篦子沟、胡家峪、横岭关、落家河等）、小型矿床（刘庄冶、徐茂公殿、铜沟、虎坪等）,累计探明铜矿390余万吨，是我国重要的铜矿成矿区之一。根据矿床成因类型，可将本区铜矿床划分为以下几种类型：即“铜矿峪型”——变斑岩型、“胡-篦型”——变质热液叠加层控型、“横岭关型”——变质含铜页岩型、“落家河型”——变细碧岩型、“芦家坪型”——热液脉型等。本文通过对该区成矿地质背景、矿产赋存特征、区域物化探特征进行分析总结，以期为该区铜矿地质勘查工作提供参考。

1 成矿地质背景

中条山地区在大地构造上属于华北地台（Ⅰ级）豫西断隆（Ⅱ级）中条山断拱（Ⅲ）。中条山地区各种类型铜矿床由于受不同类型成矿作用影响而赋存在前长城系不同地层中，其空间分布主要受含矿建造及地层层位的控制，它们的形成与前长城系火山活动相联系, 并在区域变质过程中受到改造。

根据中条山地区的基本构造格局和地质特征以及区域地球物理场特点，邢集善、周永娴等人提出了“中条三叉裂谷”的看法，并研究了中条裂谷与铜矿床的关系，认为中条山成矿背景为大陆板块内裂谷，中条山铜矿集中区的成矿背景与太古代或元古代地壳拉张形成的三叉裂谷有关。

中条山地区构造特征表现为以褶皱构造为主，太古代和元古代地层，其褶皱变质带具有“S”型旋卷构造的特点；断裂构造次之，区内以北东向和北西向两组基底断裂为主。两者一起控制着本区含铜建造和铜矿带的分布。

2 矿床赋存特征

中条山地区已发现大多数铜矿床分布在中条山中部及北东段，区域内铜矿床赋存于上太古界绛县群和下元古界中条群地层。

2.1 地层（岩性）控矿规律

中条山地区地层对成矿起着主要控制作用。如：“铜矿峪型”铜矿床赋存于上太古界绛县群铜矿峪组地层中，主要含矿岩性为变质花岗闪长斑岩；“胡-篦型”铜矿床赋存于下元古界中条群地层中，含矿地层有余元下组、篦子沟组及余家山组，主要含矿岩性为变质绢云片岩、黑色炭质绢英片岩；“横岭关型”铜矿床赋存于上太古界绛县群横岭关组地层中，主要含矿岩性为含炭绢云片岩、绢云片岩；“落家河型”铜矿床赋存于上太古界绛县群宋家山组地层中，含矿岩性为变细碧岩。

2.2 构造控矿规律

中条山地区铜矿床除受地层控制外，其分布还受到构造的控制，构造直接控制着矿体的形态和产状。在褶皱转折段、断裂破碎带和断裂交叉复合部位可形成大而富的矿体，同时构造使矿体的空间定位预测变得更加复杂。如：铜矿峪铜矿受铜矿峪复式倒转向斜控制，形成厚大矿体；同善—落家河构造剥蚀天窗控制了落家河铜矿；芦家坪铜矿受断裂构造控制；里册峪断褶带（即里册峪复式背斜）又控制了芦义沟矿体。

2.3 矿体赋存规律

中条山地区各类铜矿床围岩蚀变比较强烈，多数变质热液脉普遍发育，显示在区域变质和热液活动作用下，使地层中的成矿物质进一步聚集，最终形成矿床。其中：“铜矿峪型”铜矿床表现为硅化、绢云母化和电气石化；“胡-篦型”铜矿床表现为绢云母化、碳酸岩化和钠长石化；“横岭关型”铜矿床表现为绢云母化和硅化；“落家河型”铜矿床表现为石墨化、绿泥石化、黄铁矿化。

3 区域地球物理特征

3.1 重力场特征

中条山地区重力值呈现东高西低，等值线北东向展布的特征，整体反映了中条山主体构造方向。重力值自东向西从-50×10-5m/S2降到-140×10-5m/S2，有两条明显的北东—南西向展布的重力异常梯级带，西侧的重力梯级带等值线较密集，梯度较大，而分布在横岭关—篦子沟—胡家峪—泗交的东侧梯级带等值线较稀疏，梯度较小。

区内除北东向展布的重力异常梯级带外，还有北西向和近南北向的次一级重力梯级带，同样也反映了北西向和近南北向构造的展布特征。如垣曲—同善重力梯级带，它反映了中条山古三岔裂谷的北西向断裂构造，在这个梯级带附近已发现落家河铜矿、宋家山铁铜矿分布。

从己发现的铜矿床、铜矿（化）点分布位置看，东侧重力异常梯级带的东面有铜矿峪、横岭关、篦子沟、胡家峪等铜矿床分布，由此可见这条北东向展布的梯级带所反映的断裂构造，应是本区铜矿的主控矿构造。该重力异常梯级带由北东向展布的四个重力高异常区组成，由北向南依次是：

（1）铜矿峪—老君殿重力高异常区，面积约100km2，该异常由两个封闭的重力高异常组成。其中一个异常中心位于铜矿峪与横岭关之间，重力异常最高值为-46.7×10-5m/s2，其东侧分布有超大型矿床（铜矿峪铜矿），西侧有中型矿床（横岭关铜矿），西南侧有中型矿床（篦子沟铜矿）；另一个异常中心位于老君殿南西方向，重力最高值为-47.1×10-5m/s2，目前发现多处铜矿（化）点。

（2）毛家湾镇重力高异常区，面积约50km2，重力异常最高值为-50.4×10-5m/s2，该异常西侧还有一个未封闭的重力高异常显示。中型矿床（胡家峪铜矿）就位于该重力高异常的西部。

（3）温峪重力高异常区，面积约60km2，重力异常最高值为-48.1×10-5m/s2。在该重力高异常区内己发现有铜、金、铅、锌矿（化）点多处。

（4）神仙岭重力高异常区，面积约l00km2，重力异常最高值为-45.7×l0-5m/s2，目前该重力高异常区内已发现铀、金矿（化）点。

综上所述，重力高异常反映了本区铜矿床分布特征。老君殿、温峪神仙岭重力高异常区应该是未来本区寻找铜矿的重要区域，找矿潜力很大，应加强该区的铜矿勘查工作。

3.2 航磁异常特征

中条山地区航磁异常比较复杂，但也有一定的规律性，且与铜矿床分布有一定的关联性。

（1）磁异常不论正负、高低，其长轴方向大都呈北东向，磁异常等值线的梯级带也大都呈北东向展布，这与该区地层总体走向和主体构造基本一致。其他方向梯级带，如北西向、近南北向等，则与北西向或南北构造相对应。

（2）中条山地区最古老的涑水杂岩表现为高磁正异常，一般为100nT～400nT，而其他地层如绛县群、中条群则表现为弱磁或负异常。

（3）在上玉坡—胡家峪—架桑区域，有一个近南北向展布的负异常带，异常强度从-50nT～350nT。已知“胡-篦型”铜矿床均产于这个负异常的内部或两侧，其中东部分布有中型矿产（篦子沟铜矿），西部分布有中型矿产（胡家峪铜矿）及桐木沟铜矿、老主滩等铜矿床。由此可见该负异常带反映了“胡-篦型”铜矿床分布情况。

而在该负异常带南部，即温峪—架桑地段，虽有较好的铜元素化探异常，并发现了多处的铜矿（化）点，但至今未找到成型的铜矿床。

（4）在后山村—黑崖底区域，有一个北东向展布的负异常带，异常强度从-150nT～-250nT。己知超大型矿床（铜矿峪铜矿）位于该负异常西南侧梯级带上。而该异常的东侧后山—黑崖底地段仅发现一些薄层铜矿体和铜矿（化）点，未有大的找矿突破。

综上所述，航磁负异常一定程度上可以反映本区铜矿床的分布特征。温峪—架桑地段、后山—黑崖底地段未来可作为本区寻找铜矿的重点区域。

4 区域地球化学特征

4.1 总体特征

中条山地区为我国铜矿产基地，但受黄土、取样介质和取样方法影响，1：20万铜地球化学异常并不典型。运城幅、侯马幅1：20万铜地球化学异常图上共圈出铜异常6个，其中4-1-2-1异常面积最大，面积约818.6km2，铜元素最大异常值1365ppm，铜金属块体总量达4185.5万吨。该异常呈“人”字型，由北东向和北西西向的两个浓集带构成。其中北东向展布的浓集带与已发现的铜矿峪铜矿、篦子沟铜矿、桐木沟铜矿、胡家峪铜矿相对应，北西西向展布的浓集带与同善天窗的发现的铜矿床、铜矿点相对应，因此，铜元素地球化学异常是本地区最直接的找矿标志之一。4-1-2-1铜异常区内目前探明的铜矿储量不足400万吨，而该异常区所计算铜的金属块体总量达4185.5万吨，总之该区仍有较大的找矿潜力。其中东北部浓集中心集中区分别是：铜矿峪浓集中心、铜峪沟浓集中心、徐茂公殿浓集中心、西沟浓集中心、南华沟浓集中心、前山浓集中心、横岭关浓集中心、同化沟浓集中心、后河浓集中心、庙疙瘩浓集中心、铜凹浓集中心、小沟浓集中心、杨家沟浓集中心、东沟浓集中心；胡—篦矿田浓集中心集中区分别是：小别沟浓集中心、北峪村浓集中心、胡家峪浓集中心、柳林浓集中心、沙坪浓集中心、岭南浓集中心、小南沟东浓集中心、小太平浓集中心、刘庄冶浓集中心、金古洞浓集中心、秦家沟浓集中心、焦家沟浓集中心、上玉坡浓集中心、年家沟浓集中心；泗交—神仙岭浓集中心集中区分别是：野庙滩浓集中心、峪凹浓集中心、水峪浓集中心、秦家村浓集中心、车庄浓集中心、柴根头浓集中心、刺捞沟浓集中心；西南段浓集中心集中区分别是：蚕房浓集中心、胡家沟浓集中心、范家窑浓集中心。

从1：5万铜元素地球化学异常看，中条山地区铜异常浓集中心有38处，经与已发现的铜矿床、矿点位置相对比，异常浓集中心基本反映了本区铜矿床、矿点的分布情况。如铜矿峪浓集中心发现了铜矿峪铜矿（大型），徐茂公殿浓集中心发现了徐茂公殿铜矿（小型），胡家峪浓集中心中心发现了胡家峪铜矿（中型）等等。

铜元素地球化学异常是寻找铜矿最有效的找矿标志之一，特别是该地区已发现的铜异常浓集中心，在排除污染的情况下，加强地质勘查，特别是做好深层取样工作，重新圈定和分析异常后，将是寻找铜矿的优选靶区。

4.2 中条地区化学元素特征

4.2.1 中条山地区重要成矿元素丰度及地球化学参数

中条山地区重要元素地球化学参数：Cu平均值34.4（x），标准离差53.8（s），变化系数156（υ%），背景平均值26.5；Au平均值1.82（x），标准离差2.29（s），变化系数126（υ%），背景平均值1.51；Pb平均值24.8（x），标准离差5.39（s），变化系数22（υ%），背景平均值24.4；Zn平均值71.2（x），标准离差25.9（s），变化系数36（υ%），背景平均值68.8；Ag平均值0.08（x），标准离差0.08（s），变化系数105（υ%），背景平均值0.07；Mo平均值0.85（x），标准离差0.49（s），变化系数117（υ%），背景平均值0.76。

注：（1）Cu、Au为整个中条山地区的统计结果，其余元素为三门峡幅的统计结果；（2）含量单位除Au为×10-9外，其余均为×10-6；（3）背景平均值指叠代剔除高值点后的平均值。

其中Cu、Au富集最强，为本区最浓集的元素。

4.2.2 元素在不同地质单元中的分配特征

中条山区域中的6个重要成矿元素在与Cu成矿关系密切，Cu在绛县群地层中丰度最高，中条群地层中次之，均远高于区域Cu丰度，反映了本区重要铜矿类型的层控性质。

4.2.3 地层元素组合特征

绛县群地层分布区，构成Fe、Co、V、Ti、Ni、Cu、Zn、Mo等元素组合，是基性火山岩及含铁、铜建造的标志，中条群地层分布区，除部分具Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Mo组分外，Cu、Au、Co元素组合则是该地层显著的特点。

4.2.4 中条山地区主要铜矿类型元素组合特征

中条山地区四种主要铜矿类型元素组合特征：胡-篦型：地层元素Mg、B、Mn、贫Zr，成矿及伴生元素Cu、Au、Co、Ag、Mo、Ni，后期叠加元素As、F、Ba；横岭关型：地层元素B、W、Fe、Co、Ni，成矿及伴生元素Cu、Ag、Co；铜矿峪型：地层元素Fe、W、Co、Ni、V、B，成矿及伴生元素Cu、Ag、Mo、Co，岩体元素La、Mo；落家河型：地层元素V、Ti、Cr、Mn、Co、Ni，成矿及伴生元素Cu、Ag、As，岩体元素Mo、As，后期叠加元素Au、As、Cu。

由此可以看出Cu、Ag、Co是四大类型铜矿床的贯通元素，它们都具有亲基性的地球化学特征，它们的成矿均与基性岩浆岩（火山岩）有关。总之，对于寻找铜矿床，Cu元素的指示作用是其它元素所不可比拟的。由于在各类矿床中都不同程度地存在着黄铁矿和黄铜矿的共生，因此像Co这样的元素虽然赋存在黄铁矿中，仍然对于黄铜矿有一定的指示作用。Ag元素可作为各种类型铜矿床的近矿指示元素。

5 找矿方向

（1）中条山地区，上太古界绛县群和下元古界中条群地层是本区的铜矿床赋存地层，结合铜元素化学异常，可作为本区寻找铜矿的主要靶区。

（2）老君殿南西一带位于铜矿峪—老君殿重力高异常区的北部，重力异常值、成矿地质条件与铜矿峪铜矿基本一致；后山地区位于铜矿峪铜矿的西部，地层、航磁异常等与铜矿峪铜矿相类似，因此老君殿南西一带和后山地区应列为寻找铜矿峪型铜矿的重要靶区。

温峪—架桑地段，从地层、重力场、航磁异常特征分析，与己知胡篦型铜矿非常类似，应列为寻找胡—篦型铜矿的重要靶区。

（3）中条山地区大面积被安山岩所覆盖，铜元素化学没有明显异常，但目前中条山地区已发现的铜矿与重力高异常区和负磁异常区有一定的关联性。因此对于安山岩覆盖区，结合本区重力场及磁异常特征，重力高异常区和负磁异常区，特别是两者相吻合的区域，应该作为安山岩覆盖区寻找铜矿的首选靶区。