山西有色金屬區域成礦規律

張 宏，史志宏

（中國建筑材料工業地質勘查中心山西總隊，山西 太原 030031）

山西有色金屬礦產的成礦期較長，從早前寒武紀到晚古生代和中生代，銅、鉬、鈷主要形成于早前寒武紀和中生代，而鋁則僅形成于晚古生代；在空間上幾乎遍及全省，主要分布在晉冀陸塊的山西斷隆、鄂爾多斯陸塊的東緣、華北陸塊南緣的北西段，以及華北陸塊北緣東段的燕遼裂谷西部，僅華北陸塊北緣西段成礦條件較差，目前只有銅、鉛、鋅的礦化存在。

山西有色金屬的成礦作用及其演化影響其區域分布特征，不同礦種及其成因類型也有明顯差異。

1 沉積型鋁土礦床的成礦作用

1.1 物質來源

寒武紀至奧陶紀，在淺海環境下形成了海相碳酸鹽巖生物化學沉積建造。

志留紀至早石炭紀，由于全區地殼上升，形成了奧陶紀石灰巖的大面積剝蝕與古紅土-鈣紅土風化殼，為晚古生代沉積型鋁土礦床的形成提供了物質來源。

中石炭世至二疊紀山西地殼下沉，遭受海侵，隨著海水開始入侵→加深→變淺→退出的海進海退過程，它們在礦床組合上發生演變。

1.2 成礦環境

（1）淺海相成礦環境：因古陸大型坳陷而形成的淺海環境，特別是當淺海區內有一系列凸起和凹下的地貌分區時對成礦更為有利，這是海侵過程中所產生的成礦環境。成礦物質取材于古紅土-鈣紅土風化殼的不斷改造，少有遠源物質摻合，礦床形成于局限的海灣瀉湖、濱岸盆地及潮坪等環境。礦體產狀平緩，層位穩定，厚度均勻，規模大，礦石以致密塊狀和豆鮞狀為主，少有碎屑狀礦石；

（2）海陸交替相成礦環境：是當海侵進行到高峰期時所產生的成礦環境，礦體多產于近海湖沼、三角洲分流間灣及三角洲平原湖沼相環境。含礦層中有薄煤層或炭質頁夾層，礦體產狀及厚度變化大，層位不穩定，規模以中、小型為主，礦石多為碎屑狀結構。成礦物質來源除古紅土-鈣紅土風化殼之外，尚有陸源碎屑物質加入。

在鋁土礦形成過程中，氣候因素起著重要作用，一般認為，炎熱而適當潮濕的氣候條件有利于成礦。石千峰組紅層沉積時，已是華北古構造和古地貌條件發生巨大變革的初始，開始海退，全區成陸，從此結束了晚古生代海陸交互相與沉積作用有關的硫、鐵、鋁土礦、粘土礦和煤成礦系列的全部形成過程。

1.3 成礦過程

由鋁硅酸鹽轉化為鋁土礦的地球化學特點表明，成礦作用可以概括為2個階段：一是富鋁、富鐵和脫硅的古紅土-鈣紅土風化殼階段；二是富鋁、脫鐵、脫硅或富鋁、留鐵、脫硅的沉積陸解階段。

1.3.1 古紅土-鈣紅土風化殼階段

奧陶系碳酸鹽巖長期遭受風化剝蝕，在炎熱潮濕的氣候條件下，因地下水的作用K，Na，Ca，Mg和Si大量流失，Fe，Al，Ti相對富集并在原地殘留下來，形成古紅土-鈣紅土風化殼。

經排Si、去Fe、富Al作用這個長期過程，在鋁土礦物不斷聚集的同時，F2+被帶出或被氧化轉為F3+滯留。在干旱季節，當由風化殼中滲入的酸性水介質在深部進行上述作用時，帶出的F2+也可由毛細管作用升至上部，再轉化為F3+。因此，在古紅土-鈣紅土化階段，不僅是脫硅富鋁，同時也是一個富鐵的作用過程。

1.3.2 沉積陸解階段

是指成礦母體在表生作用下，由大氣降水排雜（即去硅排鐵）成礦的過程。其實質是鋁硅酸鹽礦物在水的作用下，K+，Na+，Ca2+，Mg2+以離子狀態被帶出，硅、鋁等以硅氧或鋁氧形式呈分子狀態或膠體形式被溶解，鐵或以Fe2+離子或以Fe（OH）3膠體被溶解，礦物晶格遭到破壞，部分元素或組分又重新組合成新礦物的過程。

2 變質型多金屬礦床的成礦作用

2.1 含礦母巖

與變質作用相關的多金屬礦床主要分布在中條山區，成礦物質與涑水構造片體、絳縣構造片體、中條構造片體的形成與演化密切相關。

涑水雜巖是古陸核東側緊鄰的褶皺剪切增生構造片體，由變質較深并經混合巖化的沉積-火山巖系組成。內源和外源的銅、鐵、金等成礦物質在各種地質作用下達到初始聚集，同時有很少的硅鐵建造形成，構成了之后不同成礦層次成礦作用的初始礦源。

絳縣群為本區結晶基底之上第一個沉積-火山巖地層單元。絳縣早期近陸沉積具復理石韻律特征的泥質-半泥質沉積巖系，伴有陸源含銅沉積，形成以橫嶺關礦床式為代表的較典型的陸緣同生沉積銅礦床。同生沉積礦石特征在廟圪瘩-東溝銅礦床中表現得尤明顯。正因為無后來基性侵入雜巖體等成礦作用的影響，所以含銅品位最低；中晚期也是最大的斷陷時期，形成富鉀質雙峰態火山巖系和富鈉的細碧巖-細碧質火山碎屑沉積建造，以及與其分別相關的銅礦峪式與落家河式銅礦床。此時，是中條山銅礦成礦的鼎盛時期，而且成礦物質以內源為主。

中條構造片體以界牌梁石英巖組和沿此部位的剝離斷層為底界面，增生于絳縣構造片體之東。變形強度減弱，表現為連續性較好的同斜褶皺和半開闊的歪斜褶皺。多數小型褶皺為在大型褶皺控制下由層間滑動產生的被動式剪切滑褶。折劈理在少數地段可見層理的置換，而且，這類置換很少出現巖性組以上的大型換位。

2.2 成礦作用

中條山地區前長城系地殼的演化歷史是以稷王山麻粒巖相巖石為古陸核，不同時代的構造片體（褶皺剪切系）為增生邊緣，逐漸向東拓展的一個發展過程。隨著地殼成熟度不斷提高，導致了前長城紀既有內在聯系，又有顯著區別的成礦演化過程。含礦建造：含碳的泥質-半泥質巖→富鉀雙峰態火山巖和富鈉細碧巖-細碧質火山碎屑巖→熱水沉積-炭泥質沉積巖；礦床類型：陸源淺海正常沉積→火山熱液交代→熱水沉積→熱液礦脈；礦床規模：中小型→特大型→大型→小型。這個演化過程從絳縣期開始，至西陽河期結束，大約經歷了1000Ma的地史時期。

3 巖漿熱液型多金屬礦床的成礦作用

巖漿熱液型多金屬礦床形成于中生代，主要與燕山期中酸性火山-次火山巖漿活動及其構造斷裂有著密切的關系，而且主要分布在五臺山東部及靈丘地區。受火山機構性質、構造發育程度影響，以及容礦、控礦的圍巖性質不同，成礦及地質特征存在較大差異。以下是山西礦床分布情況：

表1 山西有色金屬礦床分布情況

通過表1中有色金屬的分布情況可以看出火山構造區的成礦特征，多以金、銀、銅為主。雖然這幾種金屬的成礦特征差別較大，但是也存在許多共同之處，構成了山西多金屬、金銀礦化的成礦特征。有色金屬的成礦作用具有多期性，主要表現在各成礦區的礦化多階段發育。有色金屬成礦與火山構造密切相關，由于火山作用長期性和火山巖相的多樣性，導致礦床的成因類型比較復雜。山西的礦化分帶性較明顯，火山頸的上部是鐵礦，下部是多金屬礦。而次火山巖體邊部是由磁鐵礦和赤鐵礦組合而成的，巖體的外圍是由黃銅礦和黃鐵礦結合而成的，根據上述描述可以發現各礦物生成順序與礦區分布規律具有極大相似性。

山西省中生代的巖漿活動與成礦關系十分復雜，所呈現的成礦規律也有所不同。中生代的礦種多以有色金屬為主，這部分多金屬成礦作用主要發育在晉東北地區。火山巖石系列主要與Au、Ag、多金屬的成礦有關，它們都是深源地質作用的產物。

此外，在這個地殼發展階段中,構造運動微弱,局部地區因基底斷裂產生較小的繼承性活動,引發古生代沉積蓋層寬緩褶皺,除鄰近某些斷層與柱狀陷落體附近之外,所有礦層的傾角平緩，礦體形成、分布、規模、質量變化等顯然以巖相古地理條件為主控因素。

4 結語

通過分析山西省地區的地層、構造特別是對基地緞帶、巖漿巖的特征及其有色金屬成礦的關系，探討區域重力異常、有色金屬元素水系沉積物、地球化學異常的分布特征，分析出了該地區的有色金屬礦床的成礦規律、找礦標志以及今后的找礦方向。

基底斷裂成礦帶等區域內是今后尋找多金屬礦的主攻方向，找礦區的成礦帶值得重點工作。山西地區基底斷裂帶成礦地質條件極為優越，礦產豐富，礦床規模大，是尋找金屬礦床主要區域，其品位高，規模大，較好的找礦前景，建議開設該區域的多金屬礦評價工作。