內(nèi)蒙古雙尖子山銀多金屬礦床大規(guī)模銅礦化的發(fā)現(xiàn)及意義

馬文文 , 江 彪*, 陳毓川, 龔慶杰, 尹占文,孫洪軍, 李志遠(yuǎn), 武利文, 左玉山, 劉 釗

1)中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院, 北京 100083;2)中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所, 自然資源部成礦作用與資源評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 100037;3)赤峰宇邦礦業(yè)有限公司, 內(nèi)蒙古赤峰 024000;4)內(nèi)蒙古自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院, 內(nèi)蒙古呼和浩特 010020

大興安嶺南段作為我國(guó)重要的有色金屬成礦帶, 發(fā)育了眾多的銀鉛鋅及錫多金屬礦床, 同時(shí)也發(fā)育有一些銅和銅多金屬礦床(圖1a)。雙尖子山銀多金屬礦床是大興安嶺成礦帶南段新近發(fā)現(xiàn)的超大型銀多金屬礦床, 位于赤峰市巴林左旗境內(nèi),大地構(gòu)造隸屬于興蒙造山帶的東部(圖1b)。研究區(qū)在前中生代受到西伯利亞板塊與華北板塊俯沖碰撞拼接構(gòu)造體系控制, 后又受到蒙古—鄂霍茨克大洋板塊對(duì)西伯利亞板塊的持續(xù)俯沖作用(Meng,2003; 毛景文等, 2013), 在經(jīng)歷一系列構(gòu)造運(yùn)動(dòng)之后, 興蒙造山帶形成了北東、北西和東西向的多期次的網(wǎng)格狀的一系列斷裂構(gòu)造, 這些斷裂為火山噴發(fā)和巖漿侵入提供了場(chǎng)所, 也為成礦提供了有利條件和空間, 使此區(qū)域的有色金屬的富集和成礦成為可能(歐陽(yáng)荷根, 2013; 吳冠斌等, 2014; 王豐翔, 2017)。研究區(qū)的區(qū)域地質(zhì)調(diào)查和找礦勘查工作自 1984年開始一直延續(xù)至今(左玉山等, 2021),從 1984年初次勘查發(fā)現(xiàn)礦點(diǎn)、礦化點(diǎn)到 2004—2006年間確定為小型礦床, 后通過(guò)物探激電中梯測(cè)量等方法再次進(jìn)行詳細(xì)勘查, 于 2010年提交的《內(nèi)蒙古自治區(qū)巴林左旗雙尖子山礦區(qū)銀鉛礦勘探報(bào)告》中指出(孫奎文等, 2010), 雙尖子山銀和鉛屬于中型規(guī)模, 伴生鋅為小型規(guī)模, 到 2013年對(duì)該礦床的勘查評(píng)價(jià)中已經(jīng)探明(231)+(232)+(233)類礦石的銀金屬量達(dá)到21 665.12 t, 鉛和鋅的金屬量分別達(dá)到 3.3 Mt和 1.1 Mt(匡永生等, 2014),成為亞洲最大的銀礦(江彪等, 2019)。早期的研究普遍認(rèn)為雙尖子山銀多金屬礦床屬于中低溫?zé)嵋旱V床, 缺少中高溫成礦階段(吳冠斌等, 2014), 后在該礦床發(fā)現(xiàn)銅錫礦化的存在, 可能具有中高溫?zé)嵋撼傻V的特征, 顯示該礦床可能具有從中高溫到低溫的有序演化過(guò)程(江彪等, 2018; 吳曉林等,2021), 前人的研究只是在鏡下或者局部發(fā)現(xiàn)了零星的銅礦化(吳曉林等, 2021), 此次在鉆孔中發(fā)現(xiàn)大規(guī)模的銅礦化, 暗示了在雙尖子山銀多金屬礦床的深部有銅的工業(yè)潛力。

圖1 大興安嶺南段區(qū)域地質(zhì)及銅和銅多金屬礦產(chǎn)分布(a, 據(jù)江彪等, 2018略作修改)與中國(guó)東北地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造單元(b)和雙尖子山銀鉛鋅礦床地質(zhì)圖(c, 據(jù)吳曉林等, 2021)Fig. 1 Regional geology and distribution of copper and copper polymetallic deposits in the southern section of Da Hinggan Mountains (a, modified from JIANG et al., 2018), geological tectonic units of northeast China (b),and geological map of the Shuangjianzishan Ag-Pb-Zn deposit (c, after WU et al., 2021)

1 礦床地質(zhì)

雙尖子山礦床分為雙尖子山礦段和興隆山礦段兩部分。礦區(qū)出露的主要地層有中二疊統(tǒng)大石寨組(P2d)的炭質(zhì)板巖、蝕變安山巖、蝕變安山質(zhì)凝灰?guī)r夾深灰色粉砂質(zhì)板巖、泥質(zhì)粉砂巖; 中侏羅統(tǒng)新民組上段(J2x1)碎屑巖、砂礫巖; 中侏羅統(tǒng)新民組下段(J2x2)碎屑凝灰?guī)r、流紋質(zhì)角礫凝灰?guī)r和凝灰質(zhì)砂礫巖; 上侏羅統(tǒng)滿克頭鄂博組(J3m)火山巖及第四系(Q)沉積物(圖1c)。隱伏的花崗巖體大部分在興隆山礦段, 以中酸性花崗巖為主。

礦區(qū)的構(gòu)造主要以興隆山斷裂構(gòu)造帶和一些斷層為主, 斷層按照走向分為北西向斷層和北東向斷層, 其中北西向斷層以張扭性為主, 北東向斷層以壓扭性為主。近平行帶狀展布的北西向斷層走向 300°～310°, 傾向以南西向?yàn)橹? 傾角為50°～76°, 西北部被上侏羅統(tǒng)滿克頭鄂博組以角度不整合覆蓋, 東部被中侏羅統(tǒng)新民組以角度不整合覆蓋。該斷裂帶發(fā)育密集的節(jié)理、裂隙和破碎,是興隆山礦段最重要的控礦和容礦構(gòu)造(李偉等,2009; 王壽成等, 2018; 權(quán)曉瑩等, 2019)。北東向斷裂帶走向 30°～50°, 傾向北西, 傾角 50°～60°, 近平行分布。該斷裂帶中破碎角礫發(fā)育, 且具有定向排列, 表現(xiàn)為壓扭性特征。北東向斷裂帶中發(fā)育銀鉛鋅礦化, 是興隆山礦段北東向礦體的主要控礦構(gòu)造(圖1a, c)。礦區(qū)的圍巖蝕變主要是硅化、絹云母化、綠泥石化和碳酸鹽化, 次為黃鐵礦化。礦區(qū)的金屬礦物主要有閃鋅礦、方鉛礦、黃鐵礦、黃銅礦, 此外還發(fā)育有硫銀錫礦、富硒硫銀錫礦、富硒方鉛礦、輝銻銀礦和硫銻銅銀礦等(江彪等,2019), 并發(fā)現(xiàn)錫石-毒砂等高溫礦物。礦石的主要構(gòu)造為脈狀、細(xì)脈狀、網(wǎng)脈狀、角礫狀和塊狀; 礦石結(jié)構(gòu)以交代結(jié)構(gòu)、交代殘余結(jié)構(gòu)、乳滴狀結(jié)構(gòu)為主。脈石礦物有石英、方解石、綠簾石、綠泥石、絹云母等。

2 銅礦化特征及產(chǎn)出規(guī)律

2021年施工的鉆孔新揭露的銅礦化主要出現(xiàn)在興隆山礦段, 根據(jù)野外調(diào)查及鉆孔編錄發(fā)現(xiàn)銅礦化在-300 m以深普遍發(fā)育, 從對(duì)幾個(gè)鉆孔(ZK2203、ZK2204、ZK0403、KZ0001)的編錄及樣品分析的結(jié)果來(lái)看, 黃銅礦主要從-300 m左右開始零星出現(xiàn)。手持式XRF的成分分析表明, 在-297 m的鉆孔樣品中呈現(xiàn)較明顯的銅(0.423%)富集特征,尤其在ZK2203的-827 m處發(fā)現(xiàn)斷續(xù)發(fā)育, 局部集中范圍近2 m的大規(guī)模銅礦化(圖2a)。

圖2 雙尖子山銀多金屬礦床中的鏡下特征Fig. 2 Microscopic features in the Shuangjianzishan silver-polymetallic deposit

富銅礦石主要以塊狀、角礫狀、細(xì)脈狀及稠密浸染狀產(chǎn)出, 金屬礦物主要為黃銅礦、黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦、毒砂, 另有鏡下可見的含銀礦物。在手標(biāo)本上黃銅礦通常以稠密浸染狀產(chǎn)出(圖2b),與石英、綠泥石及方解石緊密共生; 鏡下黃銅礦呈銅黃色, 半自形-他形集合體形式產(chǎn)出, 通常交代半自形-他形粒狀的方鉛礦、閃鋅礦及黃鐵礦(圖2c),部分方鉛礦及黃鐵礦被交代呈現(xiàn)骸晶結(jié)構(gòu)(圖2d),黃銅礦沿著邊部交代閃鋅礦; 部分黃銅礦以乳滴狀包裹體存在于閃鋅礦中(圖2e), 先成的半自形-自形粒狀的毒砂、錫石被閃鋅礦、黃銅礦和黃鐵礦包裹(圖2c, e)。通過(guò)飛納電鏡對(duì)含銅礦物的掃面結(jié)果顯示其硫含量為 27.05%、鐵含量為 24.92%、銅含量為24.38%(圖2f); 銅礦物的電子探針?lè)治鼋Y(jié)果顯示,銅含量最高是 35.175%, 最低是 34.592%, 平均是34.886%; 鐵含量最高是30.294%, 最低是29.437%,平均是 29.768%; 硫含量最高是 34.617%, 最低是34.443%, 平均是34.485%, 顯示主要的含銅礦物為黃銅礦(CuFeS2)(表1)。

表1 雙尖子山銀多金屬礦床鉆孔中黃銅礦電子探針?lè)治鼋Y(jié)果(ωB/%)Table 1 Electron probe analysis results of chalcopyrite in the borehole of Shuangjianzishan silver polymetallic deposit (ωB/%)

鉆孔ZK2203在興隆山礦段中部北部約500 m處, 22號(hào)勘探線以北東向布置(圖3a), 鉆孔ZK2204在ZK2203的北東部120 m處, 其中ZK2203的深度已經(jīng)達(dá)到 1200 m, ZK2204鉆深 680 m, 仍在施工中(圖3b)。綜合對(duì)比不同鉆孔礦化類型、特征等,可梳理出以下主要垂向上和平面上的空間變化規(guī)律:礦脈產(chǎn)狀的空間變化規(guī)律為, -400 m以淺以細(xì)脈、低傾角礦脈為主, -400— -900 m之間則過(guò)渡為脈寬較粗、傾角大或近直立的礦脈, -900 m以下的脈體近直立; 從淺到深依次呈現(xiàn)方鉛礦+黃鐵礦+閃鋅礦→方鉛礦+閃鋅礦→閃鋅礦+方鉛礦+黃銅礦的變化規(guī)律(圖3b); 平面上從西到東: 相同標(biāo)高位置,礦區(qū)西部的巖芯比東部的巖芯更發(fā)育相對(duì)高溫的Cu+Zn組合, 深部揭露的大規(guī)模銅礦化越發(fā)顯著,根據(jù)礦體的產(chǎn)出特征和分布規(guī)律, 在 ZK2203的-872 m發(fā)現(xiàn)的大規(guī)模銅礦化有望在其東部鉆孔ZK2204的深部揭露, 向西部則可能有延深方向上的發(fā)育。

圖3 雙尖子山銀鉛鋅礦區(qū)興隆山礦段22號(hào)勘探線剖面圖(a)與鉆孔ZK2203鉆孔剖面圖(b)Fig. 3 Section of No. 22 exploration line in Xinglongshan mining section of Shuangjianzishan silver-lead zinc mining area (a)and drill hole ZK2203 section (b)

3 地質(zhì)與找礦意義

大興安嶺中南段發(fā)育眾多的銅及銅多金屬礦床, 如大井銅多金屬礦床、道倫達(dá)壩銅礦、扁扁山銅礦、敖腦達(dá)壩銅多金屬礦床、敖侖花銅-鉬礦床等, 是中國(guó)重要的銅成礦區(qū), 表明區(qū)域上具有良好的銅成礦條件和找礦潛力。雙尖子山礦床曾被認(rèn)為是低溫?zé)嵋盒偷V床, 缺少中高溫成礦階段(吳冠斌等, 2014)。本次研究通過(guò)對(duì)新近施工的鉆孔探獲到的富而厚的銅工業(yè)礦體的初步研究, 發(fā)現(xiàn)空間上銅礦物在-300 m左右零星出露, -700 m以深大規(guī)模發(fā)育。礦相學(xué)研究顯示, 部分銅礦物形成晚于鉛鋅銀礦物, 也有與閃鋅礦共生的呈固溶體分離結(jié)構(gòu)的黃銅礦, 銅與鉛鋅銀可能是成礦流體幕式上涌導(dǎo)致的交互式成礦的產(chǎn)物, 兩者成礦關(guān)系尚需深入研究。銅成礦作用是雙尖子山礦床又一重要礦化類型, 甚至可能成為該礦區(qū)重要的工業(yè)類型。前人研究提出該礦床可能屬于斑巖-巖漿熱液成礦系統(tǒng), 需重視深部可能存在的斑巖型銅錫金礦體(江彪等, 2019), 新揭露的大規(guī)模的銅礦化進(jìn)一步佐證了上述可能性, 指示深部存在良好的銅找礦潛力。

值得注意的是, 礦體空間上呈現(xiàn)“上銀下銅(金)”的礦床并不少見, 如近期的玻利維亞科蘭加(Carangas)銀鉛鋅礦在鉆孔打到592 m處, 發(fā)現(xiàn)含金1.3 g/t的厚大全盲礦體, 取得了找礦突破(自然資源部, 2022); 又如那更康切爾溝銀多金屬礦床、烏奴耳銀多金屬礦床、幫布勒銀多金屬礦床(谷子成,2016; 范謝均, 2021; 鄭有業(yè)等, 2021)等, 都是在空間上呈現(xiàn)“上銀下銅(金)”的格局, 這種格局在淺成低溫?zé)嵋盒偷V床和斑巖型礦床中比較常見。綜上所述, 雙尖子山銀多金屬礦在深部發(fā)現(xiàn)大規(guī)模銅礦化,預(yù)示可能在該礦床深部有巨大的銅找礦潛力。

Acknowledgements:

This study was supported by Department of Natural Resources of Inner Monglia Autonomous Region (No. 2020YS-03), and China Geological Survey(Nos. DD20221695, DD20190379 and DD20160346).