河北省承德市壽王墳銅礦床成礦規(guī)律及找礦方向研究*

周紅芳 梁景利 趙二麗 任俊霖 姚嘉琪

（華北地質(zhì)勘查局五一四地質(zhì)大隊）

壽王墳銅礦位于河北省承德市鷹手營子區(qū)壽王墳鎮(zhèn)，是冀北地區(qū)典型的矽卡巖型銅鐵礦床，具有鎂矽卡巖型和鈣矽卡巖型雙重成礦特征。經(jīng)過約60 a的采掘活動，礦山累計動用銅礦金屬量156 560 t、鐵礦資源儲量23 547.54 kt，目前主礦體已開采殆盡。礦區(qū)中心地理坐標(biāo)（1980）：東經(jīng)117°47′20″，北緯40°30′40″。本項目對區(qū)域地質(zhì)特征、礦床地質(zhì)特征和成礦地質(zhì)條件進行分析，為該區(qū)成礦規(guī)律和找礦方向提供指導(dǎo)。

1 區(qū)域成礦地質(zhì)背景

礦床位于中朝準(zhǔn)地臺（Ⅰ2）、燕山臺褶帶（Ⅱ22）的南緣，馬蘭峪復(fù)式背斜（Ⅲ27）的北翼，中生代月明山火山盆地北部邊緣，涵蓋了壽王墳破火山口的全部，處于壽王墳—小寺溝北東向銅鉬多金屬成礦帶內(nèi)?；◢忛W長雜巖體外觀呈葫蘆狀，面積約72 km2，根據(jù)礦物成分和組織結(jié)構(gòu)的差異可分出6個巖相帶，各巖性界線不明，以涌動式侵入接觸關(guān)系為主。雜巖體南部（弧形）接觸帶是火山機構(gòu)環(huán)形構(gòu)造的一部分，為本區(qū)矽卡巖型銅（鐵）礦床提供了良好的賦礦空間（圖1）［1-4］。

根據(jù)1∶5萬航磁資料，壽王墳地區(qū)圍繞雜巖體存在1個較大的磁異常場，與巖體形態(tài)基本一致，似葫蘆狀，正負(fù)異常配套（雜巖體部分為正異常場，正異常周圍出現(xiàn)負(fù)值），總面積約120 km2。區(qū)內(nèi)1∶5萬水系沉積物測量Cu、Mo、Pb、Zn、Au、Ag組合異常發(fā)育，強度高，面積大，組分多，濃集中心明顯。多年的探采活動證實冀C-59-63號磁異常與甲277—CuMoPbZnAg化探異常均由壽王墳銅礦引起。

地球物理方法是本區(qū)尋找銅鐵礦產(chǎn)的直接方法，而地球化學(xué)的找礦方法可為礦山企業(yè)尋找鉛鋅銀金等接替資源［5-7］。

2 礦床地質(zhì)特征

狹隘的壽王墳礦區(qū)則指從朝梁子溝—北灣子溝—壽王墳鎮(zhèn)—義巨號溝一帶、花崗閃長巖體內(nèi)外接觸帶覆蓋的弧形區(qū)域，面積約7 km2［3，8］。

2.1 地層

礦區(qū)內(nèi)出露地層簡單，包括元古界薊縣系霧迷山組（Jxw）、中生界侏羅紀(jì)后城組（J2h）以及新生界第四系全新統(tǒng)（Q4）。

霧迷山組（Jxw）地層是本區(qū)的主要圍巖，呈半環(huán)狀，出露于花崗閃長巖的外接觸帶上（朝梁子溝—小北溝），東西長約5 km，南北寬0.6～1 km。巖性為中—厚層狀含燧石條帶和燧石結(jié)核的白云質(zhì)灰?guī)r；巖石堅硬致密，層理清楚；燧石條帶不太發(fā)育，條帶長1.5～23 m，寬0.01～0.1 m；產(chǎn)狀多變，褶曲現(xiàn)象明顯，局部倒轉(zhuǎn)，傾向南西或北東，傾角大多在70°［9］。

后城組（J2h）地層主要產(chǎn)于燧石條帶白云質(zhì)灰?guī)r外側(cè)，與灰?guī)r大部為斷層接觸，部分不整合超復(fù)于燧石條帶白云巖之上。巖性為紫紅色礫巖夾凝灰質(zhì)砂巖，磚紅色砂礫巖；呈紫褐色，灰綠色；總體近東西走向，向北傾斜，傾角為10°～15°。

全新統(tǒng)（Q4）沖、洪積物主要沿老牛河谷兩側(cè)分布，厚1～10 m。

2.2 構(gòu)造

受大斷裂和火山機構(gòu)影響，礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造發(fā)育，接觸構(gòu)造和背斜構(gòu)造相輔相成，共同奠定了礦床構(gòu)造的總體輪廓［10］。

（1）接觸構(gòu)造?；◢忛W長巖體侵入霧迷山組燧石條帶白云質(zhì)灰?guī)r，形成了礦區(qū)最主要的接觸構(gòu)造帶?？傮w呈北西—南東向弧形展布（朝梁子溝—北灣子溝—壽王墳鎮(zhèn)—小北溝一帶），長約5 km，剖面上呈波狀，產(chǎn)狀變化較大；其中朝梁子溝—古洞溝一帶接觸帶傾向南西，傾角約70°；古洞溝—小北溝一帶接觸帶淺部近乎直立，深部轉(zhuǎn)向北東。該接觸構(gòu)造帶是本區(qū)矽卡巖型銅（鐵）礦的主要成礦、賦礦空間。

（2）背斜構(gòu)造。在北灣子溝（66線）—半截溝（6線）一線，靠近接觸構(gòu)造帶外帶區(qū)域，存在一個復(fù)式背斜構(gòu)造，長約1.5 km。背斜的軸部被花崗閃長巖不同程度侵位，形成南、北兩翼接觸帶。南翼接觸帶傾角較陡（70°），延深較大；北翼接觸帶傾角較緩（30°～60°），延深較淺（170～500 m），并由北西向東南方向側(cè)伏。北翼接觸帶亦有銅（鐵）鉬礦體賦存，是本區(qū)的第二找礦空間。

（3）斷裂構(gòu)造。主要發(fā)生于侵入體的外側(cè)，圍繞侵入體呈弧形展布，規(guī)模較小。

2.3 巖漿巖

礦區(qū)內(nèi)侵入巖發(fā)育，主要為花崗閃長巖體及脈巖?；◢忛W長巖（γδ53）主要于壽王墳鎮(zhèn)—車河梁一帶出露，呈肉紅—灰白色，中細(xì)粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物有更長石、鉀長石、角閃石、石英及黑云母和少量中長石，副礦物有榍石、鋯石、磷灰石、磁鐵礦等。硅酸巖分析結(jié)果：SiO2為61%～67%，（K2O+Na2O）為7.3%～11.2%，CaO為2.20%～3.67%，Al2O3為14.41%～17.89%，A/CNK為1.22～1.38，屬高鉀鈣堿性過鋁質(zhì)巖石，對有色金屬成礦有利。主要造礦元素Cu含量普遍高于礦區(qū)內(nèi)其他巖石，表明花崗閃長巖體是本區(qū)Cu礦體的成礦母巖［2，6，11］。趙承志［5］認(rèn)為壽王墳雜巖體的侵入時代為侏羅紀(jì)末—白堊紀(jì)初期；部分學(xué)者用K-Ar法測定壽王墳花崗閃長巖體成巖年齡為127 Ma［12-13］；張瑞斌等［14-15］用Rb-Sr法測定黃銅礦成礦年齡為111.0 Ma；張運強等［12］用鋯石U-Pb法測定花崗閃長巖成巖年齡為133.48±0.53 Ma；董朋生等［4］用鋯石U-Pb法測定成巖年齡為128+1 Ma。結(jié)合礦區(qū)巖體侵入關(guān)系及礦石礦物特征，本研究認(rèn)為成礦母巖花崗閃長巖成巖年齡屬于白堊紀(jì)早期，而成礦年齡略晚，屬白堊紀(jì)中期。

區(qū)內(nèi)脈巖主要為花崗斑巖及閃長斑（玢）巖、煌斑巖脈，其中花崗斑巖脈、閃長巖脈為成礦前產(chǎn)物，煌斑巖脈多屬成礦后期產(chǎn)物。

3 礦體地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

壽王墳礦床產(chǎn)于花崗閃長巖與燧石條帶白云巖接觸帶及外帶（200 m以內(nèi)的大理巖中）。經(jīng)多年探采活動，自東向西3.5 km接觸構(gòu)造帶內(nèi)，已基本查明了大小銅鐵礦體及鉬礦體46個，且絕大多數(shù)為盲礦體，銅、鐵密切共生。銅鐵礦體36個，鉬礦體10個，其中較大的銅鐵礦體為1、S2、9、S6、4、34號礦體，占全區(qū)儲量的80%以上。單一礦體走向延長100～600 m，垂直延深180～700 m，厚3.85～55 m；除此外尚有規(guī)模較小的礦體，但資源儲量小，約占全區(qū)儲量的20%，一般長30～50 m，垂直延深稍大于走向長度；已查明主要礦體特征見表1。

從已有資料來看，本區(qū)銅（鐵）礦床成因類型為接觸交代型，工業(yè)類型屬矽卡巖型，也有少量熱液型和裂隙充填型及斑巖型銅礦脈、鉬礦脈。銅鐵資源主要產(chǎn)于東部龍?zhí)稖稀”睖弦粠?，其次是西部北灣子溝附近。礦床資源分布特點與所控構(gòu)造的不同決定了礦體形態(tài)、產(chǎn)狀的差異：一般東部、西部呈扁豆?fàn)?、似脈狀、筒狀；中部多呈細(xì)脈狀、條帶狀；總體上部銅鐵共生，以高品位銅礦為主；下部銅礦資源減少，以鐵為主。

3.2 礦石質(zhì)量

3.2.1 礦石礦物成分

（1）金屬礦物有磁鐵礦、黃銅礦、黃鐵礦、輝鉬礦、磁黃鐵礦、斑銅礦等，次生礦物有孔雀石、藍(lán)銅礦、褐鐵礦等。

（2）非金屬礦物有透輝石、透閃石、粒矽鎂石、蛇紋石、陽起石、綠泥石、石英、方解石、絹云母、滑石等。

3.2.2 礦物組合特征

區(qū)內(nèi)矽卡巖礦物與礦石緊密伴生，矽卡巖為礦石的主要脈石。根據(jù)礦物之間關(guān)系，透輝石、鎂橄欖石被磁鐵礦、粒矽鎂石、陽起石、透閃石等交代和穿插，故認(rèn)為形成較早；而磁鐵礦、粒矽鎂石、陽起石等又被金屬硫化物絹云母、綠泥石等交代和重選沉積，因此形成時間次之；同時方解石又充填交代了上述礦物集合體和裂隙中，所以生成最晚。因此它們的生成順序是鎂矽卡巖階段—變鎂—鈣矽卡巖階段—礦化階段—碳酸鹽階段—外生階段。根據(jù)礦物生成順序可知，磁鐵礦在鎂矽卡巖階段即有生成，但不富集，而在變鎂—鈣矽卡巖階段，交代鎂鈣矽卡巖礦物，疊加在鎂矽卡巖之上，富集沉淀形成。由于鐵礦的沉淀，從而降低了溶液的溶解度，輝鉬礦、黃銅礦此刻大量沉積。又根據(jù)輝鉬礦化特點及形成時溫度條件，認(rèn)為其形成時間晚于磁鐵礦，早于黃銅礦［1，6，14］。

3.2.2 礦石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造

礦石結(jié)構(gòu)主要有自形晶結(jié)構(gòu)、半自形晶結(jié)構(gòu)、它形晶結(jié)構(gòu)、交代殘留結(jié)構(gòu)、結(jié)核狀結(jié)構(gòu)、壓碎結(jié)構(gòu)。在磁鐵礦石中，主要金屬礦物為磁鐵礦，呈細(xì)—中粒狀，少部分呈粗粒狀，粒徑達(dá)3 cm以上，脈石礦物與之鑲嵌緊密，礦石致密堅硬；主要脈石礦物為蛇紋石、粒矽鎂石、陽起石、透輝石等。鐵礦石主要分布于粒矽鎂石矽卡巖帶中形成粒矽鎂石磁鐵巖，礦體呈扁豆?fàn)?、條帶狀或斑點狀構(gòu)造。

在銅礦石中，主要金屬礦物為黃銅礦，常呈浸染狀和脈狀分布在磁鐵礦或矽卡巖中，其伴生礦物主要有磁鐵礦、磁黃鐵礦、鈉鐵礦、透輝石、透閃石、陽起石、綠泥石、絹云母等，黃銅礦呈金銅黃色，常為致密細(xì)粒狀集合體，或星散狀分布在其它礦物間，甚至偶爾可見到它的四面晶體，亦有呈乳滴狀分布在磁黃鐵礦中。粒度大小不均，最大達(dá)2 mm，最小在0.002 mm以下，并以細(xì)粒為主。黃銅礦常交代磁鐵礦、磁黃鐵礦和黃鐵礦，但個別情況下也可見到黃鐵礦交代黃銅礦現(xiàn)象。

礦石構(gòu)造主要有致密塊狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造、脈狀構(gòu)造、斑點狀構(gòu)造、團塊狀構(gòu)造。

3.3 圍巖蝕變特征

區(qū)內(nèi)圍巖蝕變集中發(fā)育于接觸構(gòu)造帶附近，包括矽卡巖化、大理巖化及角巖化等。

（1）矽卡巖化是本區(qū)銅鐵礦的直接找礦標(biāo)志。高溫的花崗閃長巖侵位于白云質(zhì)灰?guī)r，發(fā)生重熔變質(zhì)作用，形成鎂、鈣矽卡巖，并具分帶特點，由內(nèi)帶的單礦物透輝石帶，向外帶逐漸變?yōu)殒V橄欖石—粒矽鎂石帶和鎂橄欖石—白云質(zhì)大理巖帶，其中鈣矽卡巖多呈小夾層局部出現(xiàn)。近礦圍巖的礦物組合為鎂橄欖石、透輝石、石榴石、方解石和后期的退變質(zhì)礦物（綠泥石、絹云母、蛇紋石、滑石等）。銅鐵礦化主要發(fā)生于鎂質(zhì)矽卡巖形成之后、退化變質(zhì)之前。

（2）大理巖化在遠(yuǎn)離外接觸帶的區(qū)域，白云質(zhì)灰?guī)r受花崗閃長巖體侵入作用發(fā)生重結(jié)晶和褪色蝕變，形成大理巖。其一般不賦存銅鐵礦體，但對巖體及熱液蝕變有間接指示作用。

（3）角頁巖化主要發(fā)生于接觸帶中心或侵入巖體的頂部，它是由泥砂質(zhì)、灰砂質(zhì)細(xì)粒巖層經(jīng)熱變質(zhì)而成，在壽王墳礦區(qū)內(nèi)是比較常見的蝕變現(xiàn)象。角頁巖化所形成的蓋層，由于透氣差，能夠?qū)嵋撼傻V起到屏障作用，其下腹儲藏空間是本區(qū)尋找盲礦體的第三空間。

4 成礦規(guī)律及找礦方向

4.1 成礦分帶

礦區(qū)內(nèi)銅、鐵、鉬元素存在明顯的水平分帶和垂直分帶現(xiàn)象。在水平方向，靠近內(nèi)帶以鐵為主，靠近外帶以銅為主，有時出現(xiàn)獨立的小規(guī)模銅礦體，鉬多數(shù)發(fā)育于巖體以內(nèi)。在垂直方向，上部以銅為主（地表-400 m標(biāo)高以上），下部以鐵為主（南6號礦體）。

而整個壽王墳雜巖體周邊部發(fā)現(xiàn)有一系列的礦床和礦化點，如壽王墳本區(qū)接觸帶附近的矽卡巖型銅（鐵）礦床，遠(yuǎn)離接觸帶的大南溝銀鉛鋅礦，巖體內(nèi)的三道河鉬（銅）礦等，顯示出大范圍Cu、Fe、Mo、Pb、Zn、Au、Ag等多金屬成礦，均與巖體侵入有關(guān)，在空間上都分布于壽王墳破火山口附近，在成礦時間上同屬燕山期白堊紀(jì)中期，系巖漿分異演化的產(chǎn)物［16］。

4.2 成礦規(guī)律

4.2.1 成礦的必然和特定性

一處礦化現(xiàn)象的出現(xiàn)基本離不開地層—構(gòu)造—巖漿巖三因素，而壽王墳之所以形成中—大型銅（鐵）礦床，從成礦地質(zhì)條件上分析有一定的必然性。由于它處于古北口—平泉近東西向大斷裂帶與馬家溝—壽王墳北西向張扭性斷裂帶的復(fù)合部位。2組較大構(gòu)造的強烈活動產(chǎn)生壽王墳火山機構(gòu)，發(fā)生壽王墳火山噴發(fā)和后期花崗閃長雜巖體的侵入。當(dāng)花崗閃長巖漿侵入鈣鎂質(zhì)巖石，即與灰?guī)r和白云巖發(fā)生交代作用，形成大理巖、矽卡巖及構(gòu)造軟弱帶，為后期礦液活動和上升創(chuàng)造了巖石條件和構(gòu)造條件，金屬硫化物（Cu、Fe、Mo、Pb、Zn、Au、Ag等）在此條件下沉淀富集形成大—中型礦體。但本區(qū)成礦又有特定性，并不是整個花崗閃長巖與白云質(zhì)灰?guī)r的南翼接觸帶都有礦，而是礦化賦存部位是特定的，從三維礦區(qū)模型上可以清晰看出，已查明的銅鐵礦體主要產(chǎn)于巖體舌狀突出體兩側(cè)似港灣部位，即特定的大規(guī)模巖舌“臺階”附近（圖2）。

4.2.2 南翼接觸帶深部找礦

目前南翼接觸帶已查明2個巖舌“臺階”，有規(guī)律性出現(xiàn)。第一個巖舌（枝）頂出現(xiàn)在古洞溝（主要在19～47線，間距350 m）600 m標(biāo)高上下，在-50 m標(biāo)高上下出現(xiàn)第二個巖舌。據(jù)此推測南翼接觸帶第二個賦礦空間在-150～0 m標(biāo)高上下（圖2）。目前該標(biāo)高段已揭露兩處銅鐵礦段，整區(qū)同水平是主要的找礦空間。

4.2.3 北翼接觸帶下賦控礦

在接觸構(gòu)造帶西段，巖體侵位過程中造成白云質(zhì)灰?guī)r局部突起而形成復(fù)式背斜構(gòu)造。背斜呈北西—南東向與花崗閃長巖體緊密接觸，背斜的軸部為花崗閃長巖充填，總體產(chǎn)狀呈北西走向，向北東傾，傾角在65°。其中北翼接觸帶由北西向南東方向側(cè)覆，北西端54線—50線露出地表，往南東方向覆于地下，38線以東基本熔融消失。而南翼接觸帶則穩(wěn)定存在，但其傾向反轉(zhuǎn)，66線～33線傾向南西，傾角在60°～70°居多，35線～51線由直立轉(zhuǎn)向北東。據(jù)以往勘查資料，62線～40線已有工程證實北翼接觸帶局部賦存礦體，因此繼續(xù)圍繞北翼接觸帶是尋找壽王墳銅（鐵）礦第二找礦空間。

4.3 找礦方向

從成礦規(guī)律分析，不難發(fā)現(xiàn)壽王墳本區(qū)找礦還有較大潛力：

（1）壽王墳銅礦本區(qū)的找礦要遵循從已知到未知的原則，繼續(xù)追索南翼接觸帶，尤其是第二個巖舌“臺階”-150～0 m標(biāo)高矽卡巖帶和銅鐵礦化體。

（2）以背斜北翼賦礦規(guī)律為指導(dǎo)，注重98～38線北翼接觸帶，尋找小規(guī)模銅鐵盲礦體。

（3）角頁巖化有利于熱液成礦，其屏障作用易于在下腹形成較大富礦體。而礦區(qū)保有的南6號礦體和西側(cè)的34號礦體正上方地表均覆蓋有大范圍的角頁巖。因此注重角巖蓋層下賦找礦，尤其是壽王墳西部朝梁子一帶。

（4）根據(jù)化探異常及以往樣品分析，本區(qū)矽卡巖帶局部含銀金，與銅鐵同體/異體共生。因此加大對地表（含原采空區(qū)）矽卡巖帶進行調(diào)查研究，以尋找貴金屬接替資源。

（5）本區(qū)鉬礦化分布較廣，主要分布于花崗閃長巖體與白云質(zhì)灰?guī)r的內(nèi)外接觸帶中，另外在巖體內(nèi)及巖體外透輝石化—大理巖化帶白云巖、中—酸性巖脈兩側(cè)及角巖的節(jié)理裂隙中也有賦存，但規(guī)模均較小。注重巖體內(nèi)部和接觸帶內(nèi)尋找輝鉬礦或銅鉬礦，以提高礦山資源儲備。

5 結(jié) 論

（1）壽王墳銅鐵礦床是冀北地區(qū)典型的矽卡巖型礦床，受地層+構(gòu)造+巖漿活動共同作用而成礦，成巖年齡應(yīng)為白堊世早期，中期成礦；矽卡巖化是本區(qū)尋找銅鐵礦的直接標(biāo)志。

（2）礦區(qū)內(nèi)成礦元素分帶明顯，在水平方向，靠近巖體部分以鐵為主，靠近外接觸帶部分以銅為主，鉬多數(shù)發(fā)育于近接觸帶巖體內(nèi)部；在垂直方向，上部以銅為主，下部以鐵為主。

（3）南翼接觸帶仍是區(qū)內(nèi)的主要找礦空間，尤其是-150～0 m標(biāo)高第二個巖舌“臺階”處，同時兼顧北翼接觸帶、角頁巖下腹尋找盲礦體。

（4）注重矽卡巖帶中銀金貴金屬探礦、巖體內(nèi)和接觸帶內(nèi)尋找輝鉬礦或銅鉬礦，以獲得接替資源。