内蒙古英雄山铁铜金多金属矿地质特征与找矿标志

王小虎

关键词：英雄山；铁铜金多金属矿；地质特征；矿床成因；找矿标志

1 地层

矿区内出露的地层比较简单，主要为中元古界青白口—蓟县系圆藻山群第四岩性组、震旦系洗肠井群以及在矿区中部大面积分布的第四系冲洪积砂砾石，现由老至新分述如下。

1.1 青白口—蓟县系圆藻山群第四岩性组

勘查区内出露青白口—蓟县系圆藻山群第四岩性组，且大面积分布，矿区出露厚度在496～1 500 m，主要出露在矿区中部四周的山梁上。地层产状在矿区北部的倾向以北—北西为主，倾角为28°～35°；在矿区东部、东南部的倾向以东—南东—南为主，倾角为24°～54°，个别为64°。接近矿区中部第四纪覆盖处地层产状趋缓。从已完成施工的钻孔中可知，矿区中部第四纪覆盖层下部的地层产状趋于水平[1]。

该套地层与矿区中部隐伏的闪长岩岩体接触部位（内外接触带）往往形成有工业意义的矿体。

主要岩性有：（1）灰岩，矿区出露厚度在6～200 m，灰色、青灰色、灰白色，微晶结构，中厚层状构造。岩石主要由碳酸盐矿物组成，碳酸盐矿物呈0.060 mm以下的微晶粒状，由于不同粒级的碳酸盐各自相对集中分布以及颜色的差异，形成了颜色的层理构造。（2）含碳灰岩，矿区出露厚度在15～300 m，灰黑色、青灰色，微晶结构，薄层状构造岩石主要由碳酸盐矿物组成，方解石粒径在0.018～0.072 mm，呈近菱形的不规则粒状，镶嵌结合。方解石质量分数为80%～85%，白云石质量分数为5%，碳质、铁质质量分数共约10%。（3）含碳白云岩，矿区出露厚度为20～70 m，黑灰色、青灰色、白灰色，碎屑状结构，中厚层状构造。岩石呈大小不等的棱角状碎屑，碎屑由泥晶—微晶白云岩、微晶—粉晶白云岩、细晶白云岩等组成，其间由结晶粒状白云石充填、围绕、分离。白云石质量分数为80%～85%，方解石质量分数为5%～10%，碳质质量分数为10%。岩石中多见裂隙，裂隙中有铁—泥质物充填，矿物成分包括96%白云石、2%～3%方解石、1%尘粒状铁—泥质物。

在矿区钻孔施工过程中，13条勘查线范围内的钻孔中，即测区中部戈壁滩地表下、闪长岩体与地层接触带处的岩性为：

（1）大理岩类岩石，又可分为3种。首先，蛇纹石化（镁橄榄石）大理岩，灰白色粒状变晶结构，块状层构造。近等轴粒状及不规则近菱形粒状方解石镶嵌结合构成石基，其中散布着蛇纹石的粒状假象。方解石占75%，蛇纹石占20%～25%，含少量金属矿物。其次，压碎角砾状含灰质白云石大理岩，肉红色压碎角砾状结构，块状构造。岩石主要由碳酸盐矿物组成，被压碎成大小不等的角砾状碎屑。角砾大小悬殊，以棱角状、次棱角状为主。碎屑间由铁质物充填，沿裂隙呈细脉状。碎屑占70%，胶结物及石基占10%，泥质方解石占20%。最后，白云质方解石大理岩，不规则近菱形结晶粒状方解石镶嵌结合构成石基，其中分散着自形—半自形粒状镁白云石晶体，周边和表面常被粉尘状铁质占据而呈混浊状。方解石占75%，镁白云石占20%，铁质物等占5%。

（2）矽卡岩类岩石。此类岩石在地表未有出露，只在钻孔中见到，呈团块状，产于闪长岩岩体与大理岩的接触部位；或在矿体附近出现，但未形成矽卡岩带。矽卡岩类岩石主要包括以下3种：第一，滑石透闪石矽卡岩，浅灰绿色，柱状变晶结构，块状构造，主要由透闪石（70%～75%）、滑石（15%～20%）、金属矿物（10%）组成。透闪石呈柱状或纤维状，金属矿物呈自形—半自形粒状，呈侵染条带状产出。第二，角闪石白云母透辉石矽卡岩，黄绿色，粒状变晶结构，块状构造，主要由蛇纹石（5%）、角闪石（10%）、方解石（10%）、白云母（35%）透辉石（40%）及少量金属矿物组成。透辉石、透闪石呈半自形柱粒状，但多破碎成不规则碎块状，方解石、白云母、蛇纹石沿其破碎裂隙充填交代产出，致使部分透辉石、透闪石呈残晶状。第三，蛇纹石化镁橄榄石矽卡岩，灰绿色，粒状变晶结构，块状构造。近等轴粒状的镁橄榄石被蛇纹石和金属矿物围绕、分隔、胶结和交代。部分镁橄榄石被蛇纹石交代呈残晶或假象，金属矿物溶蚀、交代呈残留现象。镁橄榄石占40%～45%，蛇纹石占20%～25%，磁铁矿占10%～15%，黄铁矿占5%～10%，还有其他矿物。

1.2 震旦系洗肠井群

震旦系洗肠井群主要出露于勘查区西部、西南部，厚度在1 000～1 500 m，由勘查区向西延伸到勘查区外围，不整合于青白口—蓟县系地层之上，主要岩性为白云质灰岩、白云巖、白云石大理岩夹硅质岩和角砾状灰岩、变质砂岩、变质粉砂岩夹大理岩。

1.3 第四系全新统

第四系全新统呈土色、松散状，主要由砂砾石组成，沿季节性河床分布，厚度在2～25 m。

2 构造

矿区位于古硐井—盘陀山复式背斜东部转折端部位，区内褶皱构造、断裂构造均较为发育[2]。

2.1 褶皱构造

褶皱构造主要由蓟县青白口系圆藻山群岩性组成，北部地层产状倾向北东、北西，倾角为25°～35°；中部地层倾向近东，倾角为35°～45°；南部地层产状变化较大，倾向南东—南西，倾角为30°～70°，主要受断裂构造影响所致。在褶皱翼部发育有大量层间小褶皱，形成大量碎裂岩带，为矿化蚀变提供了良好的条件。

2.2 断裂构造

分布在矿区范围内的断裂构造共有13条，编号F1—F13，总体为北东向，少数为北西—南东向。断裂宽度不大，在断裂带内发育有构造角砾岩并出现糜棱岩化现象。在13条断层中，Ⅰ矿段北东方向分布着F5、F6、F11号3条断层。

F5号断层为正断层，地表有角砾岩，断层通过的地方节理较发育，岩石破碎，伴随褐铁矿矿化现象，地表长60 m，断层走向198°～18°，倾向108°，倾角30°。

F6号断层为平移断层，地表有角砾岩，断层通过的地方地质体被其错断，断层面较为平整光滑，断层周围伴随较弱的褐铁矿化现象。地表长120 m，断层走向230°～50°，倾向140°，倾角30°。

F11号断层为性质不明断层，地表有角砾岩，断层附近岩石破碎，伴有较弱的褐铁矿矿化现象。地貌呈线状特征，地表长288 m，走向313°～133°。

以上3条断层出露在Ⅰ矿段北东方向，离Ⅰ矿段矿体较近，但对矿体的形成未产生影响，同时对矿体也未产生破坏作用。

出露在Ⅰ矿段范围内的F3、F4、F7、F8、F9、F10、F12号断层对矿体的形成及破坏没有影响。

Ⅱ矿段金矿体受F1正断层控制。F1断层出露于矿区Ⅱ矿段，地貌表现为褐红色、棕黄色构造破碎带，破碎带出露地表宽2～15 m，见断层角砾岩，角砾大小为2～5 cm，角砾之间为硅质、钙质胶结。蚀变矿物主要为褐铁矿，呈蜂窝状、土状，黄钾铁矾呈团块状易污手高岭土、硅质物；断裂带两侧岩石具有强烈的片理化、劈理化及糜棱岩化现象，该断裂既为导矿构造，又为容矿构造，ⅡPbCuAu-1矿体分布于该断层中。

该断层为正断层，断层产状350°～335°∠43°～49°，矿体与断层关系密切。

F2号断层出露在Ⅱ矿段范围内，该断裂未对ⅡPbCuAu-1矿体产生破坏作用。

Ⅲ矿段金矿体受F13隐伏断层破碎带控制。该断层为隐伏断层，呈北东—南西向延伸，在沿脉坑道中观察到其长度为120 m左右，并有向两端延伸的迹象，但未有工程控制。地表没有出现与矿体有关的矿化蚀变。地貌局部表现负地形。该断层为正断层，断层产状106°∠70°～80°，近直立，断层周围岩性为灰白色白云石大理岩、灰黑色微晶灰岩。断层中的主要蚀变矿物为蜂窝状、土状褐铁矿，染手易捏碎的褐黄色—浅黄色团块状、土状黄钾铁钒，染手易碎的褐黄色—浅黄色团块土状铅矾。断层两侧岩石具有强烈的片理化、劈理化及糜棱岩化现象。该断裂既为导矿构造，又为容矿构造，ⅢAsPbAu-1隐伏矿体分布于该断层中，矿体与断层关系密切。

3 岩浆岩

3.1 侵入岩

矿区内岩浆岩不发育，在矿区钻探施工过程中发现，矿区中部戈壁滩地表下为一石炭纪（Cγδ2）椭圆形隐伏闪长岩岩体，面积约3.5 km2。本次钻探工作从钻孔中大致了解到隐伏岩体是由南向北超覆侵入，呈岩株状产出。岩体由边缘向中心的粒度变化趋势为由细粒到粗粒，说明岩体结晶分异程度高。岩石多呈浅灰色，蚀变后呈灰绿色和灰白色，呈中細—中粗粒结构，块状构造。矿物成分主要为斜长石、角闪石、黑云母、辉石，有少量石英，偶见榍石、锆石。斜长石、角闪石为半自形柱粒状、板状，辉石被包裹于角闪石中呈交代残留状，石英为他形粒状，充填于其他矿物颗粒空隙间。矿物成分为65%～70%斜长石、15%角闪石、5%黑云母、5%～8%辉石、3%左右石英，副矿物有少量磷灰石、锆石等；金属矿物为黄铁矿、褐铁矿；蚀变矿物有碳酸盐、黑云母、绿帘石、绿泥石、绢云母等。该岩体与圆藻山群第四岩性组大理岩的接触部位是形成铜、铁铜矿体的有利部位。

3.2 脉岩

矿区内脉岩不发育，主要是闪长玢岩脉、辉绿岩脉和花岗闪长斑岩脉。

（1）闪长玢岩脉：灰白色、青灰色，斑状结构，块状构造，呈脉状分布于蓟县—青白口系圆藻山群地层中，脉体走向为北西—北东，倾角50°～70°。岩脉与地层接触界限清楚，规模小，长度在40～100 m不等，厚度在2～4 m。岩石主要由斑晶斜长石（20%～25%）、黑云母（5%）、假象角闪石（5%）、石英（3%～5%）与基质中的长英矿物（87%）、云母类矿物（5%）、碳酸盐矿物（2%）组成。

（2）花岗闪长斑岩脉：灰白色（风化面褐色），斑状结构，块状构造，呈脉状分布于蓟县—青白口系圆藻山群地层中，脉体走向为北西、北北西、北东，倾角50°～60°。出露长度约为420 m，宽度在5～10 m。岩性特征：第一，斑晶，包括黑云母（2%～3%，常见暗化边现象）、角闪石（2%～3%，呈假象）、石英（3%～5%），斜长石（20%～25%）；第二，基质，包括斜长石（55%）、绿泥石（3%～5%）、石英（1%～2%）、金属矿物（3%）以及少量榍石、磷灰石。

（3）辉绿岩脉：灰绿色，灰绿结构，块状构造，呈脉状分布于蓟县—青白口系圆藻山群地层中，走向为北西—北东东，长40～60 m，厚1～2 m。岩石主要由黑云母（5%）、角闪石（15%）、辉石（20%）、斜长石（30%～35%）、石英（少量，充填于矿物间裂隙）、磷灰石（约1%，零星散布）、榍石（少量，多见于黑云母中）、金属矿物（约1%）组成。辉石、角闪石呈半自形柱粒状，辉石多产生次闪石化、黑云母化，常可见次闪石围绕辉石构成镶边；斜长石呈半自形板状，无规则排列，呈骨架状。

4 矿体特征

4.1 矿体赋存部位

矿区内Ⅰ矿段铁铜金矿体赋存于石炭纪闪长岩体与青白口—蓟县系圆藻山群地层的接触带内。铁铜金矿体工业类型为原生硫化金矿石、铜矿石、铜铁矿石及铜金矿石，需选磁铁矿石。

矿体形态属于简单型脉状、似层状水平矿体。含矿岩石主要为金属矿化闪长岩类岩石，顶底板围岩为石炭纪闪长岩及蓟县—青白口系圆藻山群的白云石大理岩。Ⅱ、Ⅲ矿段金矿体的工业类型属破碎带蚀变岩型，矿体分布于断层角砾岩中，受破碎带控制，与破碎带产状基本一致，为倾斜的似层状矿体。

含矿岩石主要为破碎的断层角砾岩，角砾成分以灰岩、大理岩为主。顶底板围岩性为蓟县—青白口系圆藻山群的微晶灰岩与白云石大理岩。

4.2 矿体地质特征

矿区Ⅰ矿段内铁铜金矿体赋存于石炭纪闪长岩体与青白口—蓟县系圆藻山地层的内外接触带内。由于矿床形成明显受岩浆分异冷凝、围岩性质、接触带构造以及交代作用强度的影响，矿体的连续性较差，常呈似层状、透镜状、脉状等。

矿体大小在30～301 m不等，Ⅰ矿段范围内共圈出连续性较好的28条铜矿体。其中，7条矿体较大，编号为ⅠCu2、ⅠCu3、ⅠCu6、ⅠCu9、ⅠCu10、ⅠCu11、ⅠCu12。还有7条铁铜矿体、1条铜金矿体、2条单金矿体、4条单铁矿体。Ⅱ矿段圈出PbCuAu矿体1条。Ⅲ矿段圈出AsPbAu矿体1条。共计44条矿体。

5 矿床成因

5.1 铜、铁矿床成因

Ⅰ矿段铜、铁矿成因类型为热液接触交代矽卡岩型。铜、铁的矿化作用过程可分为矽卡岩阶段和石英硫化物阶段。

5.1.1 矽卡岩阶段

早期阶段形成硅灰石、钙铝—钙铁石榴子石、透辉石—钙铁辉石和方柱石等矿物，组成矽卡岩的主体，是在高温的超临界条件下形成的。这一阶段除少量磁铁矿外，一般不形成有用矿物。晚期阶段形成阳起石、透闪石、绿帘石等矿物，是在接近超临界状态条件下形成的[3-4]。这一阶段形成的矿物明显交代早期形成的矿物，且磁铁矿大量出现，有时构成富集的磁铁矿体，本区磁铁矿被后期形成的黄铜矿交代，说明本区磁铁矿在这一时期形成。

5.1.2 石英硫化物阶段

石英硫化物阶段是铜、铁、金、银生成阶段，首先生成透闪石、金云母、石英等，同时矿液中的金属硫化物开始交代矽卡岩，生成黄铁矿、黄铜矿、磁铁矿，并富集生成铜矿体、磁铁矿体，金、银、铅矿化与之共生。（1）早期硫化物阶段，矽卡岩矿物被大量交代，开始形成绿泥石、绢云母等。这一阶段出现大量石英和萤石，成为形成矿石的主要脉石矿物。金属矿物主要有磁黄铁矿、黄铁矿、黄铜矿、斑铜矿、毒砂和部分輝钼矿等，金属氧化物已很少见，所以也可称为铁铜硫化物阶段，是在高—中温热液条件下形成的。根据钻孔中采集的光、薄片鉴定结果，矿物的生成顺序，部分黄铜矿以包裹体形式赋存在黄铁矿中，黄铜矿交代磁铁矿及黄铁矿这一规律，可见黄铜矿在这一时期形成。（2）晚期硫化物阶段，除交代早期形成的绿泥石和绢云母等硅酸盐矿物外，开始出现大量方解石。金属矿物主要为闪锌矿、方铅矿和磁铁矿，所以也可称之为铅锌硫化物阶段，是在中温热液条件下形成的。矽卡岩型矿床中的矽卡岩和金属氧化物是气化热液交代的产物，硫化物则是纯粹的热液作用产物。

5.2 金矿床成因

本区金矿成因主要是Ⅱ、Ⅲ号矿段Ⅱ PbCuAu-1、ⅢAsPbAu-1矿体产在微晶灰岩的破碎带中，矿化赋存在断层复合叠加部位，含矿热液贯入使早期形成的断层破碎带发生蚀变、交代、充填形成矿化。成因类型为破碎带热液贯入蚀变岩型脉状金多金属矿床。近矿围岩蚀变主要有硅化、褐铁矿化等。铜、砷、铅与之共生。

6 找矿标志

（1）Ⅰ号矿段铜矿化蚀变多为绿帘石化、绿泥石化，矿石多呈暗绿色、灰绿色，含较多硫化矿物，如细脉状、星散状黄铁矿，产于内外接触带铜铁矿中的矽卡岩为找矿标志。

（2）孔雀石化与蓝铜矿化是铜矿体直接找矿标志。

（3）Ⅱ、Ⅲ号矿段所见矿石均为氧化矿石，未见原生矿。矿石多因含大量黄钾铁钒呈黄色或酱红色。结构呈松散土状为找矿标志。

7 结论

矿区内Ⅰ矿段铁铜金矿体赋存于石炭纪闪长岩体与青白口—蓟县系圆藻山群地层的接触带内。铁铜矿体空间上由第四系所覆盖的闪长岩与地层白云石大理岩接触带控制，特别是内接触带蚀变碎裂闪长岩。Ⅱ、Ⅲ号矿段金矿体分布于断层角砾岩中，金矿体严格受断层破碎带控制。矿区成矿与地层有密切关系，与上元古界中的青白口系圆藻山群有关，岩性为灰白色白云石大理岩；成矿与岩浆活动有关，和闪长岩、花岗闪长斑岩、闪长玢岩有密切关系。矿区具有进一步工作的价值。