北山地区内生金属矿床成矿作用类型和分布规律

1甘肃北山花牛山金银铅锌多金属矿田深部及外围找矿的思考杨建国谢春林王兴安任秉琛（西安地质矿产研究所，陕西，西安，710054）提要:通过对矿区已有资料进行综合分析和实地调查研究，认为花牛山金银铅锌多金属矿田内存在着两种不同成因类型的系列矿床。即：（1）与火山－沉积碎屑岩－碳酸盐岩系有关的喷流沉积型金银铅锌成矿系列；（2）与花岗岩有关的金铜钨钼（锡）成矿系列。并进一步指出前者找矿方向应以顺层找矿为主，有利层位为碳酸盐岩与碎屑岩的接触带，后者为区域性大断裂与花岗岩接触带空间耦合部位。按照上述找矿思路，分别在花牛山金矿采空区外围、铅锌矿三矿区和一矿区22线以东找到新的工业矿体。结合地质及物探工作成果和化探资料，指出了今后开展矿产勘查工作的重点靶区。关键词：金银铅锌矿床；钼钨金铜矿床；成矿系列；找矿思路；新进展；花牛山；北山中图分类号：文献标识码：文章编号：地处甘、新交界部位的花牛山金银铅锌多金属矿田是北山地区唯一成型铅锌多金属矿床，成矿大地构造位置隶属于北山晚古生代造山带中部敦煌陆块北缘早古生代陆缘裂谷带中，赋矿地层主要为震旦系一套浅海相浅变质陆源碎屑岩-碳酸盐岩建造，南部出露有中基性火山－沉积碎屑岩建造夹碳酸盐建造，二者呈不规则倒“人字形”侵蚀残留“构造体”挟持于华里西－印支期众多花岗岩体之间。近东西向花西滩-花牛山区域性深大断裂成为上述两种不同类型沉积建造的分界断裂，控制着区内同生沉积期热液角砾岩体的空间产出、喷流沉积型金银铅锌矿化元素的空间分带和矿体形态与规模。1矿田勘查开发研究现状该矿床自上世纪50年代发现以来，历经长达5年的详查与补充勘探，提交C1+C2铅锌金属量27.32万吨，银金属565.25吨①，确立该矿床为一中型银铅锌矿床。上世纪80~90年代，诸单位先后在矿区及外围开展了1:5万区域地质矿产调查和普查找矿，相继发现了花西山金银矿点、花东滩钨钼矿点、花黑滩钼矿床、花牛山金矿床、花西滩铜铁锡矿点和南泉银金矿床等，先后提交C+D级铅锌金属量2.11万吨、金金属量4.10吨、银金属量300余吨、钼金属量2.43万吨②③④[1]。使该区成为一初具规模的贵重、有色和稀有金属矿集区。但自矿床发现以来，针对本矿田的专门性科研工作较少，除1985年甘肃地矿局科研所开展的“花牛山有色金属矿床及其外围找矿方向”专题研究研工作外，主要是不同时期区域地质调查与矿床勘查期间附带从事的综合研究工作，他们均从不同侧面对矿田内成矿规律进行了归纳和总结，无疑对区内开展地质找矿起到了一定的指导作用。然而，由于本矿田在区域矿产勘查综合研究，尤其是矿田内相互叠加的多个成矿系列的确立、控矿构造、矿体赋存规律、今后阶段的主攻矿种和预测定位等有关找矿能否取得突破的关键性问题仍然不够明朗，制约着区内各矿种储量一直再未有显著增长，尤其是铅锌矿50年来历经二轮外围地质找矿和矿山企业数十年来的边采边探，新增铅锌金属量不足5万吨。经过数十年开采，铅锌矿保有矿石量仅有50万吨，按现生产规模16万吨/年计算，服务年限仅①甘肃省地质局花牛山地质队，花牛山铅锌矿勘探报告，1958年。②甘肃省地矿局酒泉地质矿产调查队，花牛山金银铅锌矿普查报告，1987年。③甘肃省地矿局酒泉地质矿产调查队，花牛山金矿详查报告，1989年。④甘肃省地矿局酒泉地质矿产调查队，花黑滩钼矿详查报告，1989年。基金项目:全国危机矿山接替资源找矿专项“甘肃省安西县花牛山金银铅锌矿山矿产预测“项目(200662062)资助。作者简介：杨建国（1962—），男，陕西乾县人，本科，研究员，主要从事金属矿床地质、地球化学和区域成矿预测研究工作。联系电话：[phone]；E-mai：[e-mail]2有2.9年，已步入严重危机矿山行列。近两年，矿田内进一步找矿陷入“方向似明非明”的艰难困境。这无疑提醒我们要开拓思路，深化对矿田内成矿作用特点与成矿规律的再认识。综观以往地质矿产勘查、矿山探矿工程与研究工作，笔者认为尚存在以下几个方面的问题：（1）以“岩浆热液矽卡岩型矿床①”和“火山沉积—岩浆热液叠加改造型层控多金属矿床②”为主导的成因认识制约了以往地质找矿主要围绕印支期花岗岩体外接触带开展工作，缩小了找矿空间；(2)赋矿地层的时代及层序比较混乱，致使矿田内褶皱构造形态与控矿构造模糊不清，严重制约着区内成矿模式和成矿系列的建立，以及有利成矿部位的圈定和缺位矿体的寻找；（3）矿产勘查与开发工作局限性太大。以往地质找矿工作范围主要集中于一矿区三矿带、三矿区等少数几个矿段，工作重点在于矿段内的勘探工作，勘探深度一般不足300米，个别地段最深仅470米。但矿山开采的实际是，主开采面已有9个中段，即开采垂深已达450米，向下被晚期一花岗岩脉所截，深部矿化目前尚不明朗。近年来，笔者在北山成矿带找矿重大疑难问题研究项目和甘肃北山营毛沱地区矿产远景调查项目实施期间，通过实地考察和区域资料对比，注意到天山－北山地区存在着晚元古一古生代多个时期的热水沉积盆地，以及与之相关的热水（喷流）沉积型铁(铜)矿、锰矿和银铅锌矿床，如铅炉子铅矿床（长城系）、七角井铁矿床（蓟县纪）、彩霞山铅锌矿床（蓟县纪）、红山锰矿床（震旦纪）和马鞍桥铅锌矿床（石炭纪）等。通过对前人资料的综合分析研究，以及花牛山金银铅锌矿产成矿预测项目的实施，已清晰地揭示出花牛山金银铅锌矿田内发育着一个较为典型的喷流沉积型贵重－有色金属成矿系列，金银铅锌矿化自南而北（自古火山喷发中心－古沉积盆地）形成一个较完整的金属元素空间分带：南部（三矿区）为与中基性火山－沉积碎屑岩夹碳酸盐岩有关的脉状－似层状铜-锌（铅①甘肃省地质局花牛山地质队，花牛山铅锌矿勘探报告，1958年。②甘肃省地矿局地质科学研究所，花牛山有色金属矿床及其外围找矿方向研究报告，1984年。银）-铁矿化；中部为与沉积碎屑岩－碳酸盐岩有关的层状、似层状黄铁矿－银铅锌矿化（一、二矿区）；北部及西部为与沉积细碎屑岩夹碳酸盐有关的层状含金（钴）磁黄铁矿石（四矿区）和层控热液改造型银矿化（南泉）。赋矿最有利的空间部位是碎屑岩（或火山岩）与碳酸盐岩两种岩性的接触带附近或层间破碎带。另外，受境内外天山－北山地区与晚古生代花岗岩有关的金、钨、锡、钼等矿床产出受北东向基底构造控制和具等间距性分布规律[2][3][4]的启示，沿北东向柳园—花牛山－明水一线是一重要的与晚古生代造山期花岗岩有关的贵重－稀有多金属矿集区[5]，结合矿田内已发现多处钼、钨矿化，认为矿田内同样发育着与海西—印支期花岗岩浆活动有关的另一个贵重－稀有多金属成矿系列，其叠加于贵重－有色金属成矿系列之上，形成花牛山矿田多矿种、多个成矿系列相叠加的复杂矿床成因组合。2矿田内矿床类型及其主要特征花牛山金银铅锌矿田内存在着成因类型完全不同的两个成矿系列，即喷流沉积型金银铅锌成矿系列和岩浆热液型金钨钼（铜锡）成矿系列。各系列典型矿床及其特征如下：2.1与火山－沉积碎屑岩－碳酸盐岩系有关的喷流沉积型金银铅锌矿化代表性矿床有花牛山铅锌矿床一、二、三矿区和花牛山金矿床。2.1.1花牛山铅锌矿床根据赋矿岩系和矿化元素组合可分为两种类型：即银铅锌型（一、二矿区）和银铜锌（铅）型（三矿区）。一、二矿区矿体赋存于一套角岩化细碎屑岩－碳酸盐岩岩系中，矿体主要沿二种岩性接触带及其附近层间水平错动带产出（图2-1）。矿化岩石以泥质条带状薄层大理岩为主，次为绢云母千枚岩和变粉砂岩等。在圈定的221个矿体中，储量大于万吨3的主矿体有8个，其它矿体规模一般较小。矿体多呈似层状、次为扁豆状、透镜体状，少量为囊状、柱状等，与围岩产状基本一致。矿石矿物主要有黄铁矿、磁黄铁矿、方铅矿、闪锌矿，次有毒砂、磁铁矿、硫锰矿、白铁矿、黄铜矿、褐铁矿、赤铁矿；脉石矿物主要为方解石、锰方解石、铁白云石，次为石英、绢云母、斜长石、透闪石、阳起石、石榴石、重晶石、石膏等。矿石以块状－条带状构造为主，见有同生变形构造和脉状-网脉状构造。近矿围岩蚀变主要以铁白云石化为主，普遍见有角岩化-矽卡岩化。矿石以闪锌矿富铁、锰，低镉（Fe+Mn=12×10－2,Cd平均0.2×10－2）和方铅矿中银含量较高（平均Ag1500×10－6）为特征，矿石平均品位Pb2.26～7.30×10－2，Zn1.26～4.07×10－2，Ag68.5～248.5×10－6。图2-1花牛山银铅锌矿床一矿区二矿带8勘探线剖面示意图（据甘肃地质矿产局酒泉地调队，1987）三矿区矿体赋存于一套中基性火山岩－沉积碎屑岩夹碳酸盐岩岩系中，产于中基性火山喷发间隙期形成的硅质板岩、千枚岩及条带状薄层大理岩透镜体中，其围岩以条带状大理岩及热液角砾岩为主，其次为硅质板岩、千枚岩、玄武岩等。所圈定的46个矿体规模均较小，形态以囊状、脉状和柱状为主，个别为透镜体状，产状变化较大，受层位与断裂破碎带双重控制，既有顺层矿体，又有穿层矿体。矿石平均品位Pb3.46×10－2，Zn2.49×10－2,Ag219.0×10－6,Au0.4×10－6。矿石物质组分与组构同－、二矿区大体一致，但亦有差异，其不同在于：（1）矿石以Zn-Pb-Cu型矿石为主，矿石中铁闪锌矿占绝对优势，方铅矿含量显著减少而黄铜矿明显增加，并出现自然金和金银矿等独立金矿物；（2）铅锌矿化部位热液角砾岩发育，并伴有较强的透辉石化、硅化、萤石化、绿泥石化等热液蚀变；（3）出现沉积层状磁铁矿-黄铜矿化。2.1.2花牛山金矿床矿床位于花牛山银铅锌矿床一矿区二矿带之东延，位于印支期二长花岗岩之外接触带。矿区为一向东侧伏的次级背斜构造，由黑云长英质角岩构成核部，大理岩位于其两翼。主工业矿体呈对称状产于大理岩层下部的石英透辉石角岩中（图略），并严格受层间接触带控制。矿体呈层状、似层状或脉状，与围岩产状基本一致。矿石矿物主要为磁黄铁矿、黄铁矿、毒砂，次为黄铜矿、辉钼矿、白钨矿、辉碲铋矿、辉铋矿（自然碲）、方铅矿、闪锌矿、磁铁矿等；贵金属矿物主要为银金矿及金银矿；脉石矿物主要有石英、透辉石、阳起石、萤石、方解石、锰方解石、铁白云石、角闪石，次为绿泥石、钡沸石、重晶石（毒重石）等。矿石既具有沉积成矿期各种交代残留结构、变胶状结构和变余条带状构造等，又发育岩浆热液叠加期的交代残留与交代溶蚀结构等。围岩蚀变主要有透辉石化，阳起石化、硅化、角岩化、绢云母化等。矿石化学成分以金为主，平均品位3.6～5.6×10－6，伴生钴（0.018×10－2）、钨（0.1～0.2×10－2），其成因类型属经热变质叠加改造的喷流沉积型含金（钴）黄铁矿矿床。2.2与花岗岩有关的岩浆热液型金钼钨矿化代表性矿床有花黑滩钼矿床和花西山金银矿点。2.2.1花黑滩钼矿床矿床位于花西滩－花牛山区域大断裂带之北高程1900m1800m1700m1600m1500m1400m大理岩角岩花岗斑岩Pb-Zn-Ag矿体4侧，产于印支期花岗岩基西缘及其向西伸延岩枝的外接触带。矿体赋存于黑云长英质角岩中，受接触面产状的控制。在圈定的17个矿体中，万吨级矿体2个。3个主工业矿体呈板状或扁豆状，其余矿体多呈透镜状，控制最大延深410m，多数矿体控制垂深仅200m左右。矿石分为原生矿石和氧化矿石两类。原生矿石类型单一，主要为星散浸染状硫化矿石（占80％）。矿石金属矿物主要为辉钼矿、黄铁矿、磁铁矿，少量黄铜矿、方铅矿、毒砂、白钨矿、钼钙华、钼华、褐铁矿等；脉石矿物有石英、黑云母、长石、绢云母、铁白云石、电气石、萤石、堇青石等。矿石具半自形片状、针状微粒结构，星点浸染状与细脉浸染状构造。围岩蚀变有角岩化、硅化、黄铁矿化等，其中硅化与钼矿化关系密切。矿床Mo平均品位，氧化矿石0.073×10－2，原生矿石0.035～0.080×10－2，伴生钨、锡。成因类型属与二长花岗岩有关的长英质角岩型钼矿床。2.2.2花西山金银矿点矿点位于花西滩－花牛山近东西向大断裂带附近，沿断裂侵入有超基性岩体、华力西中期－印支期花岗岩及花岗斑岩。矿体赋存于北西和北北西向两组“X”形次级断裂破碎带中，赋矿围岩有花岗岩、花岗斑岩、超基性岩、绢云千枚岩和大理岩。矿体形态多为脉状和透镜