山西有色金屬區(qū)域成礦規(guī)律

張 宏，史志宏

（中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心山西總隊，山西 太原 030031）

山西有色金屬礦產(chǎn)的成礦期較長，從早前寒武紀到晚古生代和中生代，銅、鉬、鈷主要形成于早前寒武紀和中生代，而鋁則僅形成于晚古生代；在空間上幾乎遍及全省，主要分布在晉冀陸塊的山西斷隆、鄂爾多斯陸塊的東緣、華北陸塊南緣的北西段，以及華北陸塊北緣東段的燕遼裂谷西部，僅華北陸塊北緣西段成礦條件較差，目前只有銅、鉛、鋅的礦化存在。

山西有色金屬的成礦作用及其演化影響其區(qū)域分布特征，不同礦種及其成因類型也有明顯差異。

1 沉積型鋁土礦床的成礦作用

1.1 物質(zhì)來源

寒武紀至奧陶紀，在淺海環(huán)境下形成了海相碳酸鹽巖生物化學沉積建造。

志留紀至早石炭紀，由于全區(qū)地殼上升，形成了奧陶紀石灰?guī)r的大面積剝蝕與古紅土-鈣紅土風化殼，為晚古生代沉積型鋁土礦床的形成提供了物質(zhì)來源。

中石炭世至二疊紀山西地殼下沉，遭受海侵，隨著海水開始入侵→加深→變淺→退出的海進海退過程，它們在礦床組合上發(fā)生演變。

1.2 成礦環(huán)境

（1）淺海相成礦環(huán)境：因古陸大型坳陷而形成的淺海環(huán)境，特別是當淺海區(qū)內(nèi)有一系列凸起和凹下的地貌分區(qū)時對成礦更為有利，這是海侵過程中所產(chǎn)生的成礦環(huán)境。成礦物質(zhì)取材于古紅土-鈣紅土風化殼的不斷改造，少有遠源物質(zhì)摻合，礦床形成于局限的海灣瀉湖、濱岸盆地及潮坪等環(huán)境。礦體產(chǎn)狀平緩，層位穩(wěn)定，厚度均勻，規(guī)模大，礦石以致密塊狀和豆鮞狀為主，少有碎屑狀礦石；

（2）海陸交替相成礦環(huán)境：是當海侵進行到高峰期時所產(chǎn)生的成礦環(huán)境，礦體多產(chǎn)于近海湖沼、三角洲分流間灣及三角洲平原湖沼相環(huán)境。含礦層中有薄煤層或炭質(zhì)頁夾層，礦體產(chǎn)狀及厚度變化大，層位不穩(wěn)定，規(guī)模以中、小型為主，礦石多為碎屑狀結(jié)構(gòu)。成礦物質(zhì)來源除古紅土-鈣紅土風化殼之外，尚有陸源碎屑物質(zhì)加入。

在鋁土礦形成過程中，氣候因素起著重要作用，一般認為，炎熱而適當潮濕的氣候條件有利于成礦。石千峰組紅層沉積時，已是華北古構(gòu)造和古地貌條件發(fā)生巨大變革的初始，開始海退，全區(qū)成陸，從此結(jié)束了晚古生代海陸交互相與沉積作用有關(guān)的硫、鐵、鋁土礦、粘土礦和煤成礦系列的全部形成過程。

1.3 成礦過程

由鋁硅酸鹽轉(zhuǎn)化為鋁土礦的地球化學特點表明，成礦作用可以概括為2個階段：一是富鋁、富鐵和脫硅的古紅土-鈣紅土風化殼階段；二是富鋁、脫鐵、脫硅或富鋁、留鐵、脫硅的沉積陸解階段。

1.3.1 古紅土-鈣紅土風化殼階段

奧陶系碳酸鹽巖長期遭受風化剝蝕，在炎熱潮濕的氣候條件下，因地下水的作用K，Na，Ca，Mg和Si大量流失，F(xiàn)e，Al，Ti相對富集并在原地殘留下來，形成古紅土-鈣紅土風化殼。

經(jīng)排Si、去Fe、富Al作用這個長期過程，在鋁土礦物不斷聚集的同時，F(xiàn)2+被帶出或被氧化轉(zhuǎn)為F3+滯留。在干旱季節(jié)，當由風化殼中滲入的酸性水介質(zhì)在深部進行上述作用時，帶出的F2+也可由毛細管作用升至上部，再轉(zhuǎn)化為F3+。因此，在古紅土-鈣紅土化階段，不僅是脫硅富鋁，同時也是一個富鐵的作用過程。

1.3.2 沉積陸解階段

是指成礦母體在表生作用下，由大氣降水排雜（即去硅排鐵）成礦的過程。其實質(zhì)是鋁硅酸鹽礦物在水的作用下，K+，Na+，Ca2+，Mg2+以離子狀態(tài)被帶出，硅、鋁等以硅氧或鋁氧形式呈分子狀態(tài)或膠體形式被溶解，鐵或以Fe2+離子或以Fe（OH）3膠體被溶解，礦物晶格遭到破壞，部分元素或組分又重新組合成新礦物的過程。

2 變質(zhì)型多金屬礦床的成礦作用

2.1 含礦母巖

與變質(zhì)作用相關(guān)的多金屬礦床主要分布在中條山區(qū)，成礦物質(zhì)與涑水構(gòu)造片體、絳縣構(gòu)造片體、中條構(gòu)造片體的形成與演化密切相關(guān)。

涑水雜巖是古陸核東側(cè)緊鄰的褶皺剪切增生構(gòu)造片體，由變質(zhì)較深并經(jīng)混合巖化的沉積-火山巖系組成。內(nèi)源和外源的銅、鐵、金等成礦物質(zhì)在各種地質(zhì)作用下達到初始聚集，同時有很少的硅鐵建造形成，構(gòu)成了之后不同成礦層次成礦作用的初始礦源。

絳縣群為本區(qū)結(jié)晶基底之上第一個沉積-火山巖地層單元。絳縣早期近陸沉積具復理石韻律特征的泥質(zhì)-半泥質(zhì)沉積巖系，伴有陸源含銅沉積，形成以橫嶺關(guān)礦床式為代表的較典型的陸緣同生沉積銅礦床。同生沉積礦石特征在廟圪瘩-東溝銅礦床中表現(xiàn)得尤明顯。正因為無后來基性侵入雜巖體等成礦作用的影響，所以含銅品位最低；中晚期也是最大的斷陷時期，形成富鉀質(zhì)雙峰態(tài)火山巖系和富鈉的細碧巖-細碧質(zhì)火山碎屑沉積建造，以及與其分別相關(guān)的銅礦峪式與落家河式銅礦床。此時，是中條山銅礦成礦的鼎盛時期，而且成礦物質(zhì)以內(nèi)源為主。

中條構(gòu)造片體以界牌梁石英巖組和沿此部位的剝離斷層為底界面，增生于絳縣構(gòu)造片體之東。變形強度減弱，表現(xiàn)為連續(xù)性較好的同斜褶皺和半開闊的歪斜褶皺。多數(shù)小型褶皺為在大型褶皺控制下由層間滑動產(chǎn)生的被動式剪切滑褶。折劈理在少數(shù)地段可見層理的置換，而且，這類置換很少出現(xiàn)巖性組以上的大型換位。

2.2 成礦作用

中條山地區(qū)前長城系地殼的演化歷史是以稷王山麻粒巖相巖石為古陸核，不同時代的構(gòu)造片體（褶皺剪切系）為增生邊緣，逐漸向東拓展的一個發(fā)展過程。隨著地殼成熟度不斷提高，導致了前長城紀既有內(nèi)在聯(lián)系，又有顯著區(qū)別的成礦演化過程。含礦建造：含碳的泥質(zhì)-半泥質(zhì)巖→富鉀雙峰態(tài)火山巖和富鈉細碧巖-細碧質(zhì)火山碎屑巖→熱水沉積-炭泥質(zhì)沉積巖；礦床類型：陸源淺海正常沉積→火山熱液交代→熱水沉積→熱液礦脈；礦床規(guī)模：中小型→特大型→大型→小型。這個演化過程從絳縣期開始，至西陽河期結(jié)束，大約經(jīng)歷了1000Ma的地史時期。

3 巖漿熱液型多金屬礦床的成礦作用

巖漿熱液型多金屬礦床形成于中生代，主要與燕山期中酸性火山-次火山巖漿活動及其構(gòu)造斷裂有著密切的關(guān)系，而且主要分布在五臺山東部及靈丘地區(qū)。受火山機構(gòu)性質(zhì)、構(gòu)造發(fā)育程度影響，以及容礦、控礦的圍巖性質(zhì)不同，成礦及地質(zhì)特征存在較大差異。以下是山西礦床分布情況：

表1 山西有色金屬礦床分布情況

通過表1中有色金屬的分布情況可以看出火山構(gòu)造區(qū)的成礦特征，多以金、銀、銅為主。雖然這幾種金屬的成礦特征差別較大，但是也存在許多共同之處，構(gòu)成了山西多金屬、金銀礦化的成礦特征。有色金屬的成礦作用具有多期性，主要表現(xiàn)在各成礦區(qū)的礦化多階段發(fā)育。有色金屬成礦與火山構(gòu)造密切相關(guān)，由于火山作用長期性和火山巖相的多樣性，導致礦床的成因類型比較復雜。山西的礦化分帶性較明顯，火山頸的上部是鐵礦，下部是多金屬礦。而次火山巖體邊部是由磁鐵礦和赤鐵礦組合而成的，巖體的外圍是由黃銅礦和黃鐵礦結(jié)合而成的，根據(jù)上述描述可以發(fā)現(xiàn)各礦物生成順序與礦區(qū)分布規(guī)律具有極大相似性。

山西省中生代的巖漿活動與成礦關(guān)系十分復雜，所呈現(xiàn)的成礦規(guī)律也有所不同。中生代的礦種多以有色金屬為主，這部分多金屬成礦作用主要發(fā)育在晉東北地區(qū)?；鹕綆r石系列主要與Au、Ag、多金屬的成礦有關(guān)，它們都是深源地質(zhì)作用的產(chǎn)物。

此外，在這個地殼發(fā)展階段中,構(gòu)造運動微弱,局部地區(qū)因基底斷裂產(chǎn)生較小的繼承性活動,引發(fā)古生代沉積蓋層寬緩褶皺,除鄰近某些斷層與柱狀陷落體附近之外,所有礦層的傾角平緩，礦體形成、分布、規(guī)模、質(zhì)量變化等顯然以巖相古地理條件為主控因素。

4 結(jié)語

通過分析山西省地區(qū)的地層、構(gòu)造特別是對基地緞帶、巖漿巖的特征及其有色金屬成礦的關(guān)系，探討區(qū)域重力異常、有色金屬元素水系沉積物、地球化學異常的分布特征，分析出了該地區(qū)的有色金屬礦床的成礦規(guī)律、找礦標志以及今后的找礦方向。

基底斷裂成礦帶等區(qū)域內(nèi)是今后尋找多金屬礦的主攻方向，找礦區(qū)的成礦帶值得重點工作。山西地區(qū)基底斷裂帶成礦地質(zhì)條件極為優(yōu)越，礦產(chǎn)豐富，礦床規(guī)模大，是尋找金屬礦床主要區(qū)域，其品位高，規(guī)模大，較好的找礦前景，建議開設該區(qū)域的多金屬礦評價工作。