遼東本溪地區化皮峪矽卡巖型多金屬礦床地質特征及區域找礦潛力分析

張哲，常英力

（遼寧省第六地質大隊有限責任公司，遼寧 大連 116200）

0 引言

化皮峪矽卡巖型多金屬礦床位于遼寧省本溪滿族自治縣小市鎮久才峪村，距本溪滿族自治縣約12 km，距小市-草河口公路6 km。行政區劃隸屬本溪縣小市鎮久才峪村管轄。研究區與鄉級公路相通，交通便利。研究區面積0.2749 km2，研究區中心點地理坐標為東經124°09′35″，北緯41°10′40″。該礦床為小型多金屬礦床，其中，鐵礦（122b+333）資源量為29.58萬噸，鉛鋅礦石（122b+333）資源量為45.3 千噸，鋅金屬量（122b+333）為3061.1 噸，鉛金屬量（122b+333）為175.1噸。該礦床開發歷史比較久遠，最早可追溯到清朝康熙—光緒年間（1662—1903年）。建國后，遼寧省冶金104隊、地礦局、第八地質大隊、遼寧省地質礦產研究院均對該礦床做了一系列的工作，但均側重于生產，對該礦床地質特征與進一步的找礦方向沒有進行詳細研究。眾多學者對太子河坳陷東部的桓仁地區矽卡巖型多金屬礦床、寬甸萬寶銅鉬多金屬礦床做了較多的研究工作（張乾，1992，1994；張承帥，2009；胡鐵軍等，2009；宋建潮等，2010；李明等，2011；冷知瑜，2013；梁帥等，2013；李玉超等，2013；張丹，2014；孫武國等，2014；毛永濤等；2017），對于太子河坳陷中部本溪地區的矽卡巖型礦床報道的很少。故本文依托遼寧省省級地質勘查項目《遼吉古元古代裂谷西段有色金屬貴金屬成礦規律及找礦方向》，采用地質填圖、區域物化探分析、巖石化學分析、槽、鉆探工程對遼東本溪地區化皮峪矽卡巖型多金屬礦床地質特征、成因進行研究，并在綜合已有資料的基礎上劃分了礦潛力區，這將對本溪地區乃至整個太子河坳陷內部的多金屬礦床的找礦工作具有一定意義。

1 區域地質背景

化皮峪矽卡巖型多金屬礦床位于柴達木-華北板塊、華北陸塊、遼東新元古代—古元古代坳陷帶、太子河新元古代—古生代陸表海盆地(坳陷)內（圖1a）。區域出露的地層主要為古生界寒武系上統鳳山組、冶里組，奧陶系下統亮甲山組、下馬家溝組、中統上馬家溝組，石炭系中統本溪組、上統太原組，二疊系下統下石盒子組、山西組、上統石千峰組、上石盒子組，中生界白堊系下統小嶺組，新生界第四系。區域內構造主要為單斜構造，總體走向40°，傾向南東，傾角一般為40°～50°。斷裂構造，走向北東40°左右，傾角較陡60°～80°之間，為壓性斷裂。區域內主要巖漿巖為早白堊世馬鹿溝二長花崗巖體，及零散分布的花崗斑巖脈、輝綠巖脈、閃長巖脈、煌斑巖脈。

圖1 化皮峪多金屬礦床大地構造位置圖（a，孫鵬慧等，2019）和礦區地質簡圖（b）

2 研究區地質特征

研究區面積較小，僅出露有古生界石炭系和新生界第四系地層。

古生界石炭系上統太原組（C3t）為灰-灰黑色砂巖、頁巖、碳質頁巖夾煤層，局部夾透鏡狀泥灰巖，本組底部含有D層鋁土頁巖，厚度82.5～138.1 m，與下伏的本溪組地層呈整合接觸。

古生界石炭系本溪組（C2b）在研究區內分為三個巖性段。古生界石炭系本溪組三段（C2b3）：呈北東向條帶狀分布研究區中部，主要巖性為青、黃綠、黃色頁巖，砂巖，灰巖透鏡體和E層鋁土質頁巖，底部夾薄煤層；古生界石炭系本溪組二段（C2b2）：呈北東向條帶狀分布在研究區中部，主要巖性為黃綠、黃、紫色頁巖，砂巖夾G、F兩層鋁土頁巖與薄煤層，Ⅳ號石墨礦體就賦存在該段地層中；古生界石炭系本溪組一段（C2b1）：呈北東向條帶狀分布研究區中部，主要巖性為灰白色、灰色大理巖、矽化大理巖，矽卡巖，化皮峪Ⅰ、Ⅱ號礦體就賦存在該段地層中。

區內本溪組地層與上伏的太原組地層呈整合接觸，與下伏的花崗巖體呈侵入接觸，層厚149～459.7 m。

新生界第四系（Q）出露在研究區東北部邊緣，分布在山前坡地及河谷中，為殘坡積、坡洪積和沖洪積物，厚0.5～2 m，巖性為粉質粘土混碎石、粉質粘土、砂、砂礫石。

區內構造主要為單斜構造，地層總體走向為北東40°，傾向南東，傾角一般為50°～70°左右。未發現斷裂及褶皺發育。

區內巖漿巖主要為燕山早期二長花崗巖（ηγ）為馬鹿溝巖體的一部分，分布在研究區西北部，其巖性主要為肉紅色、粉紅色二長花崗巖，主要由斜長石、鉀長石、石英、云母等礦物組成，粗粒結構、似斑狀結構，巖石多為塊狀構造。與圍巖均為侵入接觸，其接觸部位及附近多發生蝕變，化皮峪多金屬礦體就賦存在內接觸帶蝕變的大理巖中。巖漿巖與礦床成因有關。

3 礦床特征

3.1 礦體特征

研究區內共圈出2條礦體（圖2），其中I號礦體為鉛、鋅礦體，II號礦體為鐵、鋅礦體。其礦體特征概述如下：

I號鉛鋅礦體出露在研究區南西部，呈南西向展布，延長約400余米，延深50～60 m，呈似層狀產出（圖3c），產狀143°∠66°（圖2）。礦體真厚度變化范圍為0.82～1.78 m，平均真厚度為1.35 m。Zn品位變化范圍0.64%～12.53%，平均品位2.68%。Pb品位變化范圍0.02%～2.30%，平均品位0.38%（表1）。

表1 化皮峪多金屬礦床樣品分析結果表

圖2 化皮峪礦床地質圖

II號鐵礦體出露在研究區北東部，呈北東向展布，存在于本溪組一段蝕變帶中，呈似層狀、透鏡狀產出(圖3a)，延長約250 m，延深約50～120 m，產狀120°∠64°。鐵礦體真厚度變化范圍1.14～2.55 m，平均真厚度1.44 m。品位變化范圍TFe為19.88%～58.50%，平均品位41.03%。mFe 品位變化范圍21.00%～55.20%，平均為38.99%。伴生Zn品位變化范圍0.59%～4.94%，平均為1.7%（表1）。

3.2 礦石物質組成

鉛鋅礦礦石礦物以閃鋅礦為主，次為方鉛礦、磁鐵礦、磁黃鐵礦。主要脈石礦物為鈣鐵石榴石、鈣鋁石榴石、蛇紋石、透輝石、橄欖石、方解石、白云石、綠泥石、石英、綠簾石、透閃石等。

鐵礦石礦物以磁鐵礦為主，次為閃鋅礦、方鉛礦。主要脈石礦物為鈣鐵石榴石、鈣鋁石榴石、蛇紋石、透輝石、橄欖石、方解石、白云石、綠泥石、石英、綠簾石、透閃石等。

3.3 礦石結構構造

鉛鋅礦石和鐵礦石結構構造主要為細粒致密狀不等粒結構(圖3)，致密塊狀、浸染狀、條帶狀構造。

圖3 化皮峪多金屬礦床野外照片和顯微照片

3.4 礦石類型

鐵礦石自然類型為磁性鐵礦石，工業類型為需選礦磁鐵礦石。鉛鋅礦礦石的自然類型為方鉛礦、閃鋅礦、透輝石榴石型，工業類型為矽卡巖型金屬硫化物鉛、鋅礦石。

3.5 主要圍巖蝕變及矽卡巖

蝕變大理巖主要為蛇紋石化大理巖，蝕變程度較強且普遍存在。沿著大理巖的層理，節理裂隙發育。蛇紋石化在多金屬礦體附近最為發育，向深部逐漸減弱。蛇紋石化與成礦密切相關。

礦體附近圍巖的硅化、綠泥石化、碳酸鹽化、角巖化蝕變程度較弱，蝕變局部存在。

矽卡巖蝕變程度較弱，多賦存在二長花崗巖與大理巖接觸帶中。組成矽卡巖的主要礦物為石榴石、透輝石、透閃石、方解石、石英、符山石及綠簾石等。矽卡巖帶厚度一般在半米至數米，部分礦體賦存在透輝石榴石矽卡巖中，矽卡巖與礦床成因密切相關。

4 礦床成因

矽卡巖型礦床也稱為接觸交代型礦床。礦體主要賦存于酸性-中基性中淺成侵入巖類與碳酸鹽類巖石的接觸帶或其附近，近礦圍巖堿質交代現象顯著（趙一鳴等，1990；翟裕生等，1992）。這類礦床一般都具有典型的矽卡巖礦物組合（鈣鋁-鈣鐵榴石系列、透輝石-鈣鐵輝石系列），在成因和空間分布上，都與矽卡巖有一定的關系（朱訓，1999；李成等，2020）。礦體常成群出現，形態復雜，多呈透鏡狀、似層狀、囊狀和不規則狀等，礦石礦物成分較復雜。鐵礦石以塊狀構造為主，次為斑點狀、浸染狀和團塊狀構造。礦床規模大中小均有。據現場觀察，化皮峪多金屬礦體產于本溪組大理巖與早白堊世馬鹿溝二長花崗巖體的接觸帶內，礦體頂板為大理巖，底板為大理巖、二長花崗巖，接觸帶內矽卡巖化強烈，熱液交代作用明顯，與典型矽卡巖型礦床特征基本吻合。另外，太子河坳陷內部的矽卡巖型多金屬礦床主要有桓仁二棚甸子礦床和寬甸萬寶礦床，其中二棚甸子礦床呈層狀、似層狀分布于燕山期閃長巖與徐莊組灰巖接觸帶內（冷知瑜，2013），萬寶礦床產于古生代碳酸鹽巖地層與石柱子巖體接觸帶上的矽卡巖帶內，礦石類型為灰黑色磁鐵矽卡巖或黃褐色石榴石矽卡巖，礦體頂板為大理巖或條帶狀大理巖，底板為灰綠色強綠泥石化花崗閃長巖。結合化皮峪礦床的產出位置、礦體特征、礦石、蝕變類型均與太子河坳陷內的二棚甸子、萬寶矽卡巖型礦床基本吻合。基本可以判定其成因類型為矽卡巖型礦床。與中生代燕山期巖漿活動有關的矽卡巖礦床約占中國矽卡巖礦床總數的80%，主要分布于東部地區，包括吉黑地區、內蒙古-大興安嶺、燕遼地區、華北地臺的冀魯晉豫皖蘇、東秦嶺、長江中下游可嶺、浙閩粵東南沿海地區（王登紅等，2010；王磊等，2010；豐成友等，2012；趙一鳴等，2017）。在前人的研究中，二棚甸子、萬寶矽卡巖型礦床形成時代為燕山晚期（梁帥等，2013；孫武國等；2014），且均與早白堊世巖漿活動密切相關。而化皮峪礦床的形成與早白堊世馬鹿溝二長花崗巖關系緊密，且與二棚甸子、萬寶礦床同處于太子河坳陷內，由此可以推測化皮峪應與二棚甸子、萬寶礦床處于同一成礦時代，即燕山晚期。

該礦床形成過程如下：本溪-桓仁地區經過呂梁運動后，東西向構造線基本形成，南北凸起，形成了兩個臺塊，中部坳陷，接受了古生代及其以后的沉積，形成了一套巨厚的碳酸鹽地層，為成礦提供了先決條件（毛永濤等，2017），根據巖石化學數據分析結果，圍巖（大理巖、二長花崗巖）中TFe含量平均為7.36%，Pb含量平均為0.02%，Zn含量平均為0.14%，均高于其地殼中克拉克值，其中Pb元素高出克拉克值3倍左右，Zn元素高出克拉克值10倍左右，為成礦提供了非常有利的圍巖條件。初步可以判斷該礦床Fe、Pb、Zn等成礦物質來源于圍巖。燕山期，馬鹿溝巖體侵入到本溪組的大理巖內部，巖漿作用帶來了成礦所需要熱液，熱液進一步萃取、交代了本溪組大理巖中的Fe、Pb、Zn等成礦物質變為含礦熱液，進而在馬鹿溝巖體與大理巖的接觸帶內成礦。

綜上所述，筆者認為該礦床的形成與馬鹿溝巖體和石炭系本溪組大理巖接觸交代作用有密切關系，為矽卡巖型多金屬礦床。

5 區域找礦潛力分析

太子河坳陷一帶，寒武系、奧陶系碳酸鹽巖發育，其中的碳酸鹽巖是銅鉛鋅成礦的有利圍巖；從該成礦帶的東部到西部，發育有系列近東西向排列的燕山期中酸性侵入體。巖漿巖與圍巖接觸部位矽卡巖化發育，并伴有強烈的銅鉛鋅礦化。二棚甸子矽卡巖型大型銅鉛鋅礦床，萬寶矽卡巖型小型銅礦、黃柏峪矽卡巖型小型銅多金屬礦均分布于此成礦帶之中。成礦帶內航磁場以東西向展布的寬闊正異常及串珠狀異常為主，重力場顯示出巨大的東西向重力低異常和近南北向的橢圓型異常，主要鉛鋅礦床沿梯級帶分布。成礦帶的地球化學場以富Cu、Pb、Zn、Ag等元素為特征，異常總體呈東西向分布。成礦帶的地質及物化探異常特征顯示其是一個以銅鉛鋅為主的燕山期多金屬成礦帶，是尋找矽卡巖型，巖漿熱液型銅鉛鋅礦床的有利地段。本文綜合考慮區域成礦地質背景、物化探異常特征，將本溪橋頭鎮—草河城鎮一帶劃為矽卡巖型多金屬找礦潛力區。

該潛力區處于太子河-渾江（次級坳陷）Cu-Pb-Zn-Au-U-石膏成礦亞帶內，地質背景條件較有利，地層以張夏組灰巖為主，發育花崗閃長斑巖脈，有北西向逆斷層、變質核雜巖構造分布；礦產地分布有本溪縣黃柏峪銅礦、本溪縣套岫峪銅礦等。區內包含2個乙類綜合異常（1/20萬水系沉積物異常），元素組合主要有Cu、Pb、Zn、Au、Ag等，濃集中心吻合度較好；主成礦元素Cu平均襯值為3.32；1/20萬航磁顯示，該區呈現多個4000～5000 nT左右的高磁異常，異常封閉，形態規則，梯度變化較大，多伴生負磁異常，總體沿北東向分布?？傊?，該區找礦潛力較大，可作為下一步找礦的重點地區。另外，化皮峪礦床產于石炭系本溪組地層與早白堊世二長花崗巖的接觸帶內，這與我省公開報道過的矽卡巖型礦床有所不同。這些不同點，為我省矽卡巖型礦產勘查指明了新的方向，所以，在尋找矽卡巖型礦床的同時，還應多注意石炭系地層與中酸性巖漿巖的接觸部位。

6 結論

（1）化皮峪礦床為一小型多金屬礦床，共包括2條礦體，礦種為鐵、鉛、鋅，礦體平均厚度1.40 m，TFe平均品位為41.03%，mFe平均品位為38.99%。Zn平均品位2.19%，Pb平均品位為0.42%。

（2）化皮峪礦床的成因與燕山期馬鹿溝二長花崗巖和石炭系本溪組大理巖的接觸交代作用有密切關系，為矽卡巖型多金屬礦床。

（3）將本溪橋頭鎮-草河城鎮一帶劃為矽卡巖型多金屬找礦潛力區。此外還應多注意石炭系地層與中酸性巖漿巖的接觸部位。