大興安嶺中段矽卡巖型銅鉛鋅多金屬礦找礦預(yù)測(cè)模型

馬文坡

摘 要：大興安嶺中段矽卡巖型礦床分布在大興安嶺中段華力西、燕山期鐵、鋅、鎢、金、鉛三級(jí)成礦帶，博克圖-朝不楞鎢、鐵、鋅、鉛四級(jí)成礦帶，空間上，這些礦床、礦點(diǎn)呈NE向帶狀集中分布。時(shí)間上，主要表現(xiàn)為加里東、華力西和燕山三個(gè)成礦期；其形成與巖漿活動(dòng)有關(guān)、并受奧陶系-二疊系碳酸鹽巖控型礦床。本文根據(jù)成礦地質(zhì)體、成礦構(gòu)造和成礦結(jié)構(gòu)面、成礦作用特征標(biāo)志等研究，以二道河礦區(qū)為例，初步建立大興安嶺中段矽卡巖型銅鉛鋅多金屬找礦預(yù)測(cè)模型。

關(guān)鍵詞：大興安嶺中段；矽卡巖型銅鉛鋅多金屬礦；礦床；找礦模型

中圖分類號(hào)：P618.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）15-0161-03

0 引言

矽卡巖型礦床是指在中酸性-中基性侵入巖類與碳酸鹽巖的接觸帶上或其附近，由含礦氣水溶液交代作用而形成的礦床。

從大興安嶺中段來看，矽卡巖型礦床主要分布在大興安嶺中段華力西、燕山期鐵、鋅、鎢、金、鉛三級(jí)成礦帶的博克圖-朝不楞鎢、鐵、鋅、鉛四級(jí)成礦帶（見圖1）。空間上，這些礦床、礦（化）點(diǎn)呈NE向帶狀集中分布。時(shí)間上，主要表現(xiàn)為加里東、華力西和燕山三個(gè)成礦期；其形成與巖漿活動(dòng)有關(guān)，并受奧陶系-二疊系碳酸鹽巖控型礦床。本文采用多學(xué)科相結(jié)合的研究方式，以“成礦地質(zhì)體-成礦結(jié)構(gòu)面-成礦作用特征標(biāo)志”的找礦預(yù)測(cè)理論體系為指導(dǎo)，在對(duì)二道河礦區(qū)開展全方位解剖的基礎(chǔ)上，深入研究矽卡巖型銅鉛鋅礦床的成礦地質(zhì)背景、金屬富集機(jī)制、控礦地質(zhì)條件和時(shí)空分布規(guī)律，通過上述綜合研究，建立找礦預(yù)測(cè)地質(zhì)模型。

1 地質(zhì)特征

1.1 構(gòu)造背景

大興安嶺中段大地構(gòu)造位置地處西伯利亞板塊東南大陸邊緣大興安嶺中段二連-賀根山-阿榮旗縫合帶兩側(cè)。

二道河礦區(qū)大地構(gòu)造位置位于西伯利亞板塊（Ⅰ級(jí)）之西伯利亞東南陸緣增生帶（Ⅱ級(jí)）的東烏旗—扎蘭屯火山型被動(dòng)陸緣之上。古生代時(shí)期屬地槽活動(dòng)帶，中生代以來受太平洋板塊與歐亞板塊的擠壓俯沖作用，疊加了火山噴發(fā)作用，其產(chǎn)物隸屬大興安嶺中生代火山巖區(qū)。研究區(qū)構(gòu)造較復(fù)雜，經(jīng)歷了加里東旋回、華力西旋回、燕山旋回及喜山旋回的構(gòu)造作用與改造，鑄就了現(xiàn)今構(gòu)造格局。主構(gòu)造線主體呈北東向，褶皺和斷裂較發(fā)育，同時(shí)沿層間斷裂及成礦后期斷裂充填了中性-中酸性脈巖。細(xì)粒石英閃長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)巖正是沿著層間破碎帶上侵就位，含礦熱液交代富鈣質(zhì)巖石使有益元素沉淀富集而形成矽卡巖型銅鉛鋅多金屬礦床。

1.2 礦床地質(zhì)特征

1.2.1 控礦構(gòu)造

大興安嶺中段（以二道河礦區(qū)為例），最有利的賦礦地層為多寶山組（見圖2）?？傮w呈北東向條帶狀展布，巖石類型主要為海相中性、中酸性火山巖，下部偶夾大理巖。

（1）成礦前構(gòu)造。該期構(gòu)造主要指中晚奧陶系多寶山組巖層的褶皺及層間破碎帶。褶皺樞紐呈北東向，為較緊閉的中常褶皺，局部為尖棱褶皺，變質(zhì)粉砂巖、板巖褶皺往往較緊閉，而層間破碎帶往往位于能干性較強(qiáng)的長(zhǎng)石石英砂巖、大理巖或二者接觸面。后期的細(xì)粒閃長(zhǎng)巖、石英閃長(zhǎng)巖即沿此界面上侵，繼而導(dǎo)致含礦質(zhì)的熱液交代圍巖且沉淀成礦。

（2）成礦期構(gòu)造。成礦期構(gòu)造實(shí)際上是物性差異較大的巖性界面及能干巖層的層間破碎帶，如大理巖與長(zhǎng)石石英砂巖、變質(zhì)粉砂巖界面、火山碎屑巖與碳酸質(zhì)巖層接觸面以及大理巖、砂巖中的層間破碎帶。

這些巖層先期已發(fā)生褶皺而呈陡傾斜狀態(tài)。巖漿和含礦熱液正是沿此裂面運(yùn)移交代圍巖而形成矽卡巖型礦床。因此礦體、閃長(zhǎng)巖體及圍巖巖層產(chǎn)狀三者總體協(xié)調(diào)一致，顯示出生成的內(nèi)在關(guān)系。

（3）成礦后構(gòu)造。該期褶皺構(gòu)造指一系列北北東向逆斷層，這些斷層構(gòu)造形成時(shí)期應(yīng)為燕山中期，其走向北東20-30°，傾向北西，傾角60-70°，這些斷裂主要控制了地質(zhì)體的展布，一些脈體沿此裂隙灌入，并對(duì)礦體產(chǎn)生了限制和破壞作用，宏觀上看，礦體北東向延伸穩(wěn)定，表明該研究區(qū)北西向斷裂不發(fā)育。工作區(qū)侏羅系上統(tǒng)滿克頭鄂博組則是礦體生成后的覆蓋層，為一上疊式中生代火山巖盆地。

1.2.2 容礦巖石

矽卡巖類礦物組合是巖漿巖與碳酸鹽巖接觸帶交代而成，如果圍巖中含有雜質(zhì)則更加有利于成礦，純凈的碳酸鹽巖不利于接觸交代作用的進(jìn)行。二道河礦區(qū)的容礦巖石主要為多寶山組大理巖。

1.2.3 蝕變及礦化分帶

矽卡巖型銅鉛鋅多金屬礦床外接觸帶的蝕變通常以矽卡巖化、角巖化為主，而內(nèi)接觸帶主要為巖體的絹云母化、硅化、綠泥石化等。礦體主要以似層狀、透鏡狀、囊狀產(chǎn)于外接觸帶中，在遠(yuǎn)離接觸帶的碳酸鹽巖中可見脈狀礦化，而內(nèi)接觸帶的礦化主要為細(xì)脈狀、侵染狀礦化。

矽卡巖型銅鉛鋅多金屬礦床是由氣液中個(gè)組分活動(dòng)性不同、擴(kuò)散能力強(qiáng)弱不一，在接觸交代作用進(jìn)行的過程中，活動(dòng)性越大的組分越易隨氣液遷移，而達(dá)到反應(yīng)帶的邊緣，惰性組分也參與反應(yīng)，但多滯留在原地附近或遷移不遠(yuǎn)，因而形成礦化蝕變分帶現(xiàn)象。這種蝕變分帶，在深成巖體附近產(chǎn)出塊狀石榴子石矽卡巖，且隨著遠(yuǎn)離接觸帶輝石含量增加，最后以大理巖接觸帶出現(xiàn)符山石或硅灰石為結(jié)束標(biāo)志。

二道河礦區(qū)由內(nèi)帶閃長(zhǎng)巖至外帶大理巖蝕變礦化分帶為：（1）硅化細(xì)粒閃長(zhǎng)巖-輝鉬礦化帶，組成礦石的主要金屬礦物為輝鉬礦、黃鐵礦；（2）石榴子石矽卡巖化閃長(zhǎng)巖-銅礦石帶，組成礦石的主要金屬礦物黃銅礦、黃鐵礦；（3）金云母透輝石矽卡巖-銅鐵礦石帶，組成礦石的的主要金屬礦物為黃銅礦、斑銅礦、磁鐵礦，該帶是主礦石帶；（4）透輝石矽卡巖化大理巖-鉛鋅礦石帶，主要金屬礦物為閃鋅礦、方鉛礦等。

1.2.4 礦體形態(tài)及產(chǎn)出位置

矽卡巖型銅鉛鋅多金屬礦床礦體最大富集地段為巖漿流動(dòng)前緣的凹陷部位，礦體也常富集于巖層界面與侵入體交切的部位和多次斷裂活動(dòng)與接觸帶相復(fù)合的部位。礦體一般沿巖體與圍巖的接觸帶成群或成帶分布，主要產(chǎn)在外接觸帶的蝕變碳酸鹽巖中，少數(shù)產(chǎn)于內(nèi)接觸帶侵入體中，一般產(chǎn)在距接觸面100-200m的范圍內(nèi)。礦體產(chǎn)狀、形態(tài)均較復(fù)雜，連續(xù)性差，常呈似層狀、透鏡狀、柱狀、脈狀等。

1.2.5 成礦期和成礦階段主要特征

矽卡巖型銅鉛鋅多金屬礦床的形成經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的地質(zhì)作用過程，具有明顯的多期次多階段性。其成礦過程綜合起來可分為2個(gè)成礦期和5個(gè)成礦階段：

（1）矽卡巖期：

這個(gè)時(shí)期主要形成各種硅酸鹽礦物，沒有石英出現(xiàn)，主體形成期也稱石榴子石-透輝石期。該成礦期又分為3個(gè)成礦階段：

1）早期矽卡巖階段（無礦階段）：800-500度高溫條件SiO2與Fe結(jié)合成各種硅酸鹽，如硅灰石、透輝石（見圖3）、鈣鐵輝石、方柱石等。發(fā)生于高溫的超臨界條件下，矽卡巖礦物不含水份，未構(gòu)成礦質(zhì)沉淀。2）晚期矽卡巖階段（磁鐵礦階段）：形成溫度漸低，約500-400度，形成的礦物沿早期矽卡巖破裂裂隙充填交代，主要礦物有陽起石、透閃石、綠簾石等，其特征為帶狀或復(fù)雜鏈狀構(gòu)造的含水硅酸鹽類礦物，又稱退化蝕變階段。此階段過后，矽卡巖主體已基本形成，矽卡巖類礦物的大規(guī)模結(jié)晶活動(dòng)已趨結(jié)束。3）氧化物階段：形成溫度400-300度之間，是矽卡巖期和石英-硫化物期過渡階段。此階段形成長(zhǎng)石類礦物，如正長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石，云母類礦物如金云母、白云母及少量黑云母，另外還有少量石英、螢石、綠簾石等，礦石礦物有白鎢礦、赤鐵礦及少量磁鐵礦，后期有少量硫化物形成，如輝鉬礦、磁黃鐵礦、毒砂等。

（2）石英硫化物期：溫度大大降低，SiO2不再和Ca、Mg、Al、Fe等結(jié)合形成矽卡巖類礦物。因活潑型減弱，故獨(dú)立形成大量的石英。熱液中含有大量金屬組分結(jié)合成大量金屬硫化物，還有方解石（見圖4）、綠泥石。這個(gè)時(shí)期又可分為兩個(gè)階段：

1）早期硫化物階段：溫度下降至300-200度，中溫?zé)嵋弘A段，形成的主要脈石礦物有綠泥石、綠簾石、絹云母、石英和螢石，金屬礦物主要由黃銅礦、黃鐵礦等，所形成的硫化物中以鐵銅硫化物為主，故稱“鐵銅硫化物階段”。

2）晚期硫化物階段：溫度下降至200度以下，水的作用十分明顯，交代早期礦物，生產(chǎn)大量綠泥石、絹云母、石英，尤其碳酸鹽礦物明顯增多，金屬礦物主要為方鉛礦、閃鋅礦、黃鐵礦和黃銅礦。它代表了主成礦期的熱液活動(dòng)。

2 結(jié)論

2.1 礦床成因

矽卡巖型銅鉛鋅多金屬礦床的形成是一個(gè)復(fù)雜的巖漿作用過程，巖漿上升遷移就位過程中，在巖漿分異出的氣熱液與碳酸鹽巖圍巖發(fā)生接觸交代作用形成各種矽卡巖，之后巖漿殘余含礦熱液沿著構(gòu)造薄弱帶充填、滲濾、擴(kuò)散，與矽卡巖發(fā)生交代作用，形成退化矽卡巖，并伴隨硫化物的沉淀，從而形成矽卡巖型礦床。

2.2 找礦標(biāo)志

2.2.1 礦化標(biāo)志

原生露頭標(biāo)志以蜂窩狀褐鐵礦鐵帽為主，礦體及附近地表的鉛釩、白鉛礦、褐鐵礦、孔雀石、銅藍(lán)等次生氧化物為直接找礦標(biāo)志。

2.2.2 巖石化學(xué)找礦標(biāo)志

大興安嶺中段矽卡巖型銅鉛鋅多金屬礦床巖體化學(xué)成分與同等酸度的同類巖漿相比較，K、Na總量偏高，Mg、Fe、Ca含量偏低，巖體含銅量高。

2.2.3 圍巖蝕變找礦標(biāo)志

區(qū)域圍巖多有蝕變，外接觸帶蝕變以矽卡巖化、角巖化為主，內(nèi)接觸帶主要為絹云母化、硅化、綠泥石化等，有的存在鐵帽。

從矽卡巖內(nèi)帶至外帶，可能存在石榴子石-輝石-符山石、硅灰石的礦化蝕變分帶特征。而且石榴子石可能存在顏色分帶，從毗鄰深成巖體的深紅褐色到遠(yuǎn)端的綠色、黃色變化。硫化物礦物及金屬比例相對(duì)于成因巖體可能也存在著系統(tǒng)的分帶特征。一般來說，黃鐵礦和黃銅礦在深成巖體附近較多，隨著遠(yuǎn)離巖體黃銅礦含量增加，最后在大理巖接觸帶的硅灰石帶可能出現(xiàn)斑銅礦。

2.3 三位一體成礦預(yù)測(cè)模型

大興安嶺中段矽卡巖型銅鉛鋅多金屬礦三位一體成礦預(yù)測(cè)模型（見圖5）。

2.3.1 成礦地質(zhì)體：閃長(zhǎng)巖

2.3.2 成礦構(gòu)造及成礦結(jié)構(gòu)面

成礦構(gòu)造：北東向斷裂構(gòu)造、捕虜體構(gòu)造、接觸帶構(gòu)造、層間破碎帶。

成礦結(jié)構(gòu)面：捕虜體界面、侵入體接觸面、層間構(gòu)造面。

2.3.3 二元結(jié)構(gòu)模型

淺部為圍巖層間破碎帶，深部為侵入巖接觸帶及捕虜體接觸帶。

2.3.4 成礦作用特征標(biāo)志

成礦早階段：鈣鋁榴石、透輝石、綠簾石、次閃石、透閃石。

成礦主階段：綠泥石、石英、方解石、絹云母。

成礦晚階段：方解石、石膏、石英。

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