沉积变质岩型矿床——内蒙古霍各乞铜多金属矿床

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第1个回答 2020-01-20

霍各乞铜多金属矿床位于内蒙古狼山地区南部，属乌拉特后旗管辖，为狼山有色金属成矿带一处大型矿床，其东南尚有东升庙、炭窑口大型铜多金属矿床。

一、区域背景

矿区位于华北地台北缘，内蒙古地轴西端边缘坳陷带中狼山有色金属成矿带。由于区域构造位置特殊，区域内地层出露较齐全，岩浆活动频繁，构造复杂，矿产丰富。

区域重力异常基本呈北东向展布（图7.1），重力高、低异常由SE→NW相间排列，场值变化在（-170～-136）×10^-5m·s^-2之间。区域磁场平稳，场值在0～-100nT范围内变化。

小比例尺水化学测量方法试验，在霍各乞地区有明显的 Cu、Ag、Zn、、pH等组合异常。

二、成矿环境

1.地层

太古宇五台群（乌拉山群）结晶片岩、片麻岩、混合花岗岩构成结晶基底，其上覆盖为元古宇狼山群（成矿带东段定名为渣尔泰群）地槽型浅变质沉积岩系。上述地层分布在狼山南北两侧，沿内蒙古地轴呈狭长带状分布。石炭系—二叠系砂页岩层、侏罗系—白垩系绿色、紫红色砂砾层零星分布，不整合于狼山群之上。

狼山群为直接容矿岩石，自下而上划分为四组：Pt₁由片岩、片麻岩、黑云母石英片岩和二云母石英片岩组成，具明显混合岩化；Pt₂为主要含矿层，按岩性自下而上分为白云岩-灰岩亚组、灰岩板岩片岩亚组、白云岩亚组及炭质千枚状片岩亚组；Pt₃主要由中厚层石英岩组成；Pt₄由黑云母石英片岩、二云母石英片岩及炭质板岩组成。矿赋存于狼山群炭质—细碎屑沉积建造中，区域变质程度相当绿片岩相。含矿地层剖面如下：

图7.1 内蒙古狼山-渣尔泰山铜多金属成矿带西段及地球物理背景

顶板：云母石英片岩。

中国主要大型有色、贵金属矿床综合信息找矿模型

底板：千枚岩层（千枚岩、黑云母石英片岩）。

2.构造

区内褶皱、断裂构造发育，整个成矿带由以狼山群为核部，狼山群第一、二岩性组分布于两翼的复式背斜组成；其两翼又发育有二级褶皱构造。

3.岩浆岩

区内岩浆活动强烈，岩浆岩分布面积约占二分之一。其中加里东期侵入岩有斜长角闪岩、角闪辉石岩等；海西期狼山花岗岩呈岩基大面积出露。

4.区域地球化学

（1）区域地层中微量元素的含量。由狼山成矿带不同时代地层微量元素含量对比表（表7.1）可见如下内容。

①二叠系地层中以Ba、V、Ga、Ti含量最高；石炭系灰岩以Mo、Pb、Hg含量最高；Zn、Ni、Cr、Co以狼山群（未分组）岩层中的含量最高，Cu、Ag则分别以狼山群第三和第一岩性组含量最高。

表7.1 狼山成矿带区域地层成矿背景值表

②狼山群第二岩性组为含矿岩组，Pb、Zn、Mn、Mo、Ag、Ni、Co含量均大于区域和狼山群的平均含量，其中Pb、Zn、Mo、Mn的含量又高于第一、三岩组。

③狼山群不同类型岩石中Cu、Pb、Zn的含量为：灰岩＞石英岩＞板岩、千枚岩、片岩，即与区内岩石的矿化的强弱一致。

（2）岩浆岩中的微量元素含量。矿区花岗岩中富含Mo、Cr、Co、F等元素；斜长角闪岩与基性岩相比，则富Mo、Pb，贫Ba、V、Mn；次闪辉长岩与基性岩相比，富Mo、Pb，贫Cu、Mn、Ba、Ni、V。

（3）区域地球化学异常特征。1∶20万区域化探显示，霍各乞矿区有明显的，范围较大的Cu、Pb、Zn、Ni、Mn、Co等元素组合异常（图7.2）。

5.区域地球物理

区域重力场反映，霍各乞矿区位于北东向重力梯级带上偏重力高一侧（图7.2），其南、东侧显示为局部重力低；北西侧为局部重力高异常。重力低与北东向分布的大面积出露的花岗岩（σ=（2.55～2.61）×10³kg/m³）岩体对应。

在航磁ΔT 异常图上，矿区位于大范围平静负磁场（0～-100nT）中，似等轴状的南正北负异常的变换部位，其正、负极值约±600nT；化极后负异常略向北移。平静磁场为弱磁性地层和花岗岩岩体的反映，磁异常与狼山群中含矿地层有关。

图7.2（a）霍各乞矿床区域地球物理-地球化学场剖析图，（b）化探方法试验研究区1∶10万水系沉积物测量异常剖析图

三、矿床地质特征

霍各乞矿区由一、二、三号铜多金属矿床组成（图7.3）。一号矿床为主体，以铜为主；二、三号矿床分别以铅锌、铁为主，规模较小，品位较低。

1.矿体组合分布及产状

矿体主要赋存于第二岩组（白云岩、炭质片岩夹灰岩）中第二岩性段的上部，矿层约长1500m，平均厚90m，走向70°～80°，倾角约70°；矿体均呈层状、似层状，形态较规整；与含矿岩层整合一致，并随围岩产状变化形成协调一致的褶曲或波状起伏。矿体产状较陡，倾角一般大于60°或呈直立、倒转。

主要铜矿体3个，铅锌矿体24个，铁矿体12个。其铜矿体特征见表7.2。

表7.2 霍各乞一号矿床主要铜矿体特征简表

2.矿石构造及主要矿物组合

矿石构造以浸染状、条带状为主，次为块状、细脉状、网脉状。矿石自然组合较明显地受岩性控制，条带状炭质石英岩主要形成黄铜矿-黄铁矿型组合；块状石英岩为黄铜-磁黄铁矿型组合；泥灰岩为方铅矿-磁黄铁矿型组合；炭质板岩为方铅矿-铁闪锌矿-磁黄铁矿型组合。

矿石矿物主要有：黄铜矿、黄铁矿、磁黄铁矿、磁铁矿、方铅矿、闪锌矿，次为毒砂、赤铁矿等。脉石矿物主要有石英、方解石、阳起石、铁闪石、透辉石、绢云母、绿泥石等，另有少量红柱石、电气石、石榴子石等。

3.矿化阶段及分带性

当沉积盆地形成后，在火山喷气作用形成的高温气成热液上升过程中，携带来自地壳深处的有用物质，同时捕获老地层中有用成分使其在沉积物中聚集、封存及迁移富集；成岩成矿后，又经历了区域变质作用及多期次构造、岩浆侵入。

矿化分带从顶板→底板依次为：铜→铅锌铁→铜→铅锌。

4.蚀变类型及分带

蚀变作用在矿区分布不均匀，含铅锌矿的炭质板岩热液蚀变很弱。区内主要围岩蚀变为透辉石透闪石化。与矿化有关的蚀变主要有如下类型。

硅化：与矿化关系最密切的有两种：①不规则脉状，其脉壁或脉端有黄铜矿分布；②团块状，黄铜矿呈浸染状、斑杂状分布于石英颗粒间。

透辉石-铁闪石化：是伴生磁铁矿化的主要蚀变类型。

黑云母化-绢云母化：黑云母化发育于距含矿层较远的层位中；绢云母化较普遍发育于含矿层内。

5.氧化带

氧化带的深度及产物依含矿层岩性不同而有所区别。条带状炭质石英岩：氧化带矿物以褐铁矿、孔雀石、夕孔雀石为主，平均深约48m。块状石英岩：以褐铁矿为主，一般深约21m。炭质板岩：氧化带矿物有褐铁矿、黄钾铁矾、铅铁矾，深度约达40m。

6.主要控矿因素

受同沉积断裂控制的断陷盆地，控制了含矿建造的分布；近南北向构造发育，又将盆地分成一些次级盆地、洼地，并直接控制了矿床的分布。

含矿建造的古地理环境，制约了矿体的分布；矿石建造较明显地受岩性控制。

区域变质作用、构造活动、岩浆岩侵入，对矿体进行了不同程度的改造。

四、矿区地球物理特征

1.岩矿石物理性质

根据矿区（一号矿床）岩矿石物性（表7.3）及区域物性资料分析如下。

表7.3 霍各乞矿区（一号矿床）岩矿石物性参数统计表

（1）密度：比较复杂。除铅矿石、铁矿石及透辉石岩为高密度，透闪石岩密度较低外；铜矿石与围岩密度接近，且数值较高。因矿围岩即直接容矿岩石，故呈较高密度（＞2.90×10³kg·m^-3），亦即层控矿床之特征反映。

（2）磁性：不均匀，一般属中—高磁性。铁、铅矿石及透闪石岩磁性最强，次为高磁性的铜矿石和透辉石岩；石英岩及各种片岩因矿化、变质作用影响，具中—高磁性。

另据狼山—渣尔泰有色金属成矿带东段资料，渣尔泰群岩石属弱磁性；若磁性增强则与矿化活动相关，因而为磁法圈定含矿岩层提供了物性前提。

（3）电性：矿石和炭质板岩（或含炭质岩石）较其他岩石的电阻率低 1～2 个级次。由于区内矿石自然组合明显受岩性控制，如炭质石英岩和炭质板岩分别形成黄铜矿-黄铁矿和方铅矿-铁闪锌矿-磁黄铁矿组合，故以电法圈定含矿岩层乃至矿层均具一定前提。

2.物性模型

依据矿区岩矿石物性和一号矿床Ⅴ线地质剖面转换的概括物性模型（参见图7.9），其相应物性体特征列于表7.4。

表7.4 霍各乞矿区物性模型参数特征归纳表

3.地球物理异常

（1）矿区异常特征。磁异常（图7.3）：航磁ΔT（1∶5万）异常似等轴状，负异常以半环状围绕于正异常的北西侧；正、负异常极值分别大于2800nT、小于-800nT；背景为平稳的负磁场。

地磁ΔZ异常：由多个北负南正、南缓北陡的局部异常组成环带状，环直径约2.2km（图7.3中缺二号矿床ΔZ资料，环带异常未全部展现）。一号矿异常（见图7.4）位于南部，西弱东强、规模最大；三号矿异常位环带东南，为区内最强（＞10000nT）的异常；二号矿异常在北面，异常极值最高（ΔZ_max达52700nT，ΔZ_min约-4000nT）。

图7.3 霍各乞矿区磁异常平面图

自电异常：与磁异常形态相似，对应各矿床的异常等值线均呈北稀、南密的分布特征。因炭质板岩形成的自然电场的影响，异常的宽度较大。其中，一号矿床自电异常最强，ΔU一般为-200～-300mV；二号矿床ΔU一般＜-150mV，最低-300mV；三号矿床东段有异常显示，ΔU一般为-250mV左右，西段反映不明显。

图7.4 霍各乞一号矿床物探平面图

（2）一号矿床区异常特征。

①平面异常特征（图7.4）。磁异常：ΔZ磁异常呈近东西向带状分布，与含矿层对应较好。异常长约1400m，两端窄（60～80m），中间宽，最宽处大于300m；东强西弱。东段一般大于10000nT，ΔZ_max＞20000nT；西段一般2000～4000nT，南缓北陡，北侧出现不连续的负异常，强度一般为-200～-1000nT。区内含矿岩层大多分布在ΔZ为2000nT等值线圈闭内或近旁，等值线北疏南密分布，反映其向南倾斜的产状特征。

自电异常：形态与磁异常相似，宽度较大。ΔU一般-200～-300mV，最强处-420mV。除含矿层外，尚有炭质板岩形成的自电异常的叠加。自电异常中心一般与含铜石英宽大或分布密集部位对应；且多处在ΔZ500nT等值线之外，与含铜石英岩分布部位大体对应。

②剖面异常特征。矿床西段：以Ⅴ线综合剖面为例（图7.5）。

图7.5 一号矿床Ⅴ线综合剖面图

磁异常：ΔZ曲线宽缓，北翼略陡；异常宽度与含矿层对应，极大值ΔZ_max≈2000nT，偏向矿层底部（即向北偏移）。

自电异常：宽度与磁异常相当，亦呈北陡南缓，ΔU_min≈-400mV，且更偏向北（与炭质板岩中的铅锌矿层处于含矿层的底部有关）。

联合剖面：大、小极距均有低阻正交点，畸离带明显，ρ_S均值小于100Ω·m；大极距低阻带较宽，与含矿层对应良好，为含矿层中多个矿体的综合反映。

矿床东段：以ⅩⅦ线综合剖面为例（图7.6）。

磁异常：ΔZ曲线尖锐，北陡南缓，极大值落在含矿层中部，ΔZ_max≈3800nT。

自电异常：ΔU曲线宽缓，南翼上升极缓，ΔU_min≈-230mV，位置与磁异常对应，很好地反映了含矿层。

图7.6 一号矿床ⅩⅦ线综合剖面图

联合剖面：有宽阔的低阻带，ρ_S＜100Ω·m的带宽约260m，其北界相当于含矿层顶部位置，南界与矿层底板的板岩对应，正交点与含矿层的底界对应。由于一号矿床东段底板为低阻的炭质板岩，联合剖面的低阻带为矿带与炭质板岩的综合反映，炭质板岩上视电阻率更低，与物性结果一致。

五、矿区地球化学特征

1.含矿岩石微量元素的含量特征

矿区一号矿床的主体含矿岩层各主要岩矿石微量元素含量见表7.5。

①岩石中：Cu元素主要富含于（炭质）条带状石英岩中，平均含量高达2909×10^-6，为其他岩性的7～35倍；黑云母石英片岩中含量最低。Hg、Au元素在（炭质）条带状石英岩中含量亦高于其他岩石；Mn在透辉、透闪石英岩中含量较高；Pb、Zn、Ba、B、Ag、Be等以炭质板岩中含量相对较高。

按主要指示元素相对区域背景值的浓集系数大小排序为：Ag（223）＞Cu（135）＞Pb（5）＞Zn（3.3）＞Mn（3.2）＞Co（1.5）。

②矿石中（一号矿床）：主要元素有Cu、Pb、Zn、Au、Ag、Mn、Cd、Ba、Mo等。

2.地球化学异常特征

明显的受含矿岩层层位和岩性的控制，含矿层内矿体的侧向异常十分发育，在上、下盘围岩中，形成了一定宽度的异常。

（1）岩石测量。Cu、Pb、Ag、Zn异常呈东西向带状分布（图7.7），其中Cu、Pb、Ag的中、内带异常对应于矿体的赋存部位；Cu、Pb、Ag、Zn外带异常与矿化带范围相当。V、Ga、B、Cr、Ni的低值区或负异常与矿化带的范围大致对应；矿化带上V、Ti、Ba呈负异常，其外围显示为外带异常。

（2）钻孔岩石地球化学异常剖面。钻孔岩石地球化学异常具有明显的分带特征：Cu、Pb、Zn、Ag、Au等在赋矿部位或矿化带有明显的中、内带异常（图7.8），且浓度梯度大；上、下盘的Cu、Pb、Zn外带异常范围比矿体大1～2倍；Mo异常仅在赋矿部位有中带异常的显示；V、Ti、Cr、F为负异常，或在局部赋矿部位的外围出现外带异常。

3.赋矿部位异常特征及判别指标

①出现Cu、Pb、Zn、Ag中、内带异常，并伴有Hg、Mn、Cd、（Mo、Sn）中、外带异常，和V、Ni、Cr、Ga、B及条带状Ti、F等元素的弱或负异常；

②赋矿部位及矿化类型的判别指标见表7.6。

4.地球化学异常模型

霍各乞矿床具有较典型的沉积变质型矿床的地球化学异常特点，根据矿区含矿岩层及赋矿部位的异常特征，概括其地球化学原生异常模型见图7.9b。

六、地质-地球物理-地球化学找矿模型

1.霍各乞铜多金属矿床地质-地球物理-地球化学找矿标志归纳于表7.7

2.霍各乞铜多金属矿床地质-地球物理-地球化学模型见图7.9

表7.5 霍各乞矿区一号矿床含矿岩层中主要岩性微量元素含量统计表