內蒙古關東溝銅多金屬礦地質特征及找礦標志

王玉平，李海洋，吳文彬，丁志剛，陳麗芳，劉宇

(遼寧省地質礦產研究院有限責任公司，遼寧 沈陽 110032)

0 引言

關東溝銅多金屬礦床位于內蒙古赤峰地區東部，地處華北克拉通北緣、蒙古—鄂霍次克造山帶的溫都爾廟—翁牛特旗褶皺帶內，該帶經歷了多期強烈的構造—巖漿活動、多期變質作用以及多種不同類型的火山—沉積作用，形成了豐富的礦產資源，是我國重要的有色金屬成礦帶之一(李碧樂等，2010；孫珍軍等，2016；王玉平等，2019)。

前人在區域上對金、鉬等礦床研究程度目前已較為深入(孫燕等，2013；陳井勝等，2016；孫珍軍等，2016；吳文彬等，2020)，但對銅多金屬礦床研究程度較低(李偉，2019；張寶印和馮勇達，2020)。關東溝銅多金屬礦床為遼寧省地質礦產研究院有限責任公司近年來新發現礦床，目前已在礦區開展了地球化學測量、地質測量、大比例尺地、物、化綜合剖面及槽探工程等綜合工作，本文在總結礦床地質特征的基礎上，對該礦床找礦標志進行了討論，以期為該地區銅多金屬找礦工作提供借鑒。

1 區域地質背景

研究區位于內蒙古自治區赤峰市敖漢旗境內，大地構造位置屬華北板塊北緣中段，或屬興蒙復合造山帶的前鋒帶(吳繼紅，2017)(圖1a)。本區古生代受西伯利亞板塊與華北板塊相互作用，表現為近EW向展布的古生代造山帶，地殼變形相對強烈；中生代受太平洋板塊向歐亞板塊俯沖作用影響，本區進入了濱太平洋大陸邊緣構造發展階段，尤其是印支—燕山期，區域上發生了強烈的構造巖漿活動，本區接受了晚侏羅世—早白堊世火山巖堆積和巖漿侵入并伴隨局部多金屬成礦作用；新生代本區地殼活動相對穩定，以升降作用為主，在山間平原及溝谷接受了沖洪積黏土、亞砂土及砂礫石堆積，但新近紀由于部分古斷裂的再活化，基性巖漿沿裂隙向上運移并噴出地表。

圖1 研究區區域大地構造位置圖(a)(據陳井勝等，2016)、地質簡圖(b)1—第四系；2—上白堊統孫家灣組；3—上侏羅統瑪尼圖組；4—上侏羅統滿克頭鄂博組；5—中二疊統于家北溝組；6—中二疊統額里圖組；7—下石炭統石咀子組；8—下元古界明安山巖群；9—晚侏羅世黑云母花崗巖；10—晚侏羅世花崗巖；11—中三疊世花崗閃長巖；12—早三疊世石英閃長巖；13—早三疊世花崗巖；14—早三疊世二長花崗巖；15—早三疊世花崗斑巖；16—正斷層；17—逆斷層；18—平移斷層；19—角度不整合線；20—金礦點；21—銅礦點；22—鉛鋅礦點；23—地名；24—研究區

1.1 地層

研究區出露的地層自下而上為下元古界明安山巖群(Pt1Ma)，下石炭統石咀子組(C1s)，中二疊統額里圖組(P2e)、于家北溝組(P2y)，上侏羅統滿克頭鄂博組(J3m)、瑪尼吐組(J3mn)，第四系(Q)(圖1b)。其中，二疊系為主要賦礦層位(張作倫等，2008；東野脈興等，2014；彭斌等，2016)，整體呈EW-NE展布。額里圖組下段巖性主要為安山巖、流紋巖及火山角礫巖等中酸性火山巖，上段為長石石英砂巖、粉砂巖等；于家北溝組下段巖性為長石石英砂巖夾條帶狀大理巖、含礫砂巖等，中段為大理巖化灰巖、含砂大理巖等，上段為長石石英砂巖、石英砂巖、粉砂巖等。

1.2 巖漿巖

1.3 構造

研究區地質構造較復雜，主要經歷了古老結晶基底的形成與演化、古亞洲洋的消減和中新生代的太平洋板塊俯沖，構造巖漿活動十分強烈(Wu et al.,2007；劉建明等，2004)。赤峰—開原深大斷裂從研究區南側通過。區內斷裂以EW向、NW向和NE向最為發育，次為近SN向，控制著區域內撰山子金礦、庫里吐鉬銅礦和白馬石溝銅礦等已知礦床的產出。

2 礦區地質特征

2.1 地層

圖2 關東溝多金屬礦區地質簡圖1—上更新統烏爾吉組；2—中二疊統額里圖組二段；3—中二疊統額里圖組一段；4—石英脈；5—流紋巖；6—安山巖；7—安山質角礫凝灰巖；8—礦體；9—綠簾石化；10—高嶺土化；11—硅化；12—孔雀石化；13—褐鐵礦化；14—黃鐵礦化；15—巖相界線；16—正斷層17—平移斷層；18—性質不明構造

2.2 侵入巖

晚侏羅世黑云母花崗巖(J3γβ)在研究區以北小面積分布，侵入額里圖組一段(P2e1)，接觸部位發育硅化、綠泥石化、高嶺土化等蝕變。區內脈巖發育，主要以酸性脈巖為主，走向NE或近SN向，長幾十米到100 m不等，寬約1～2 m，主要分布在額里圖組一段(P2e1)火山巖中。

2.3 構造

區內構造發育以NE、NW向為主。兩條NE向構造分布在礦區東部，錯動額里圖組一段、二段，多條NW向構造發育在額里圖組一段內，寬約2 m，控制了區內蝕變帶及礦體的分布，為主要的導礦、容礦構造。

2.4 地球化學、地球物理特征

通過地球化學測量，在研究區內圈定出綜合異常HS-7乙1(圖3)，異常長軸呈NE向，不規則形狀，主要由8個單元素異常組成，Cu、Ag為主要成礦元素，異常面積2.68 km2，其中Cu、Ag、Pb、W、As、Sb元素異常各1個，Bi元素異常2個。Cu-4異常規模最大，具異常濃度內帶，NAP值為5.63，在銅元素異常規模排序中第三，極大值171×10-6，襯度7.44；Ag-7異常面積0.59 km2，極大值270×10-9，襯度3，NAP值1.77，具異常濃度中帶。

圖3 研究區HS-7化探異常剖析圖1—第四系；2—中二疊統于家北溝組；3—中二疊統額里圖組；4—元素異常強度一級(異常濃度外帶)5—元素異常強度二級(異常濃度中帶)；6—元素異常強度三級(異常濃度內帶)

礦區1∶2.5萬航磁異常表現為△T曲線不規則，梯度陡，峰值尖，強度幾百至幾千nT，該異常包含南、北兩條呈NW向展布的正異常帶和一條NE向展布的正異常帶組成的局部異常。

在研究區內共部署5條1∶5千地、物、化綜合剖面，走向EW，與NE、NW向主構造呈大角度斜交，整體從數據分析及剖面圖來看，地球化學：在中性火山巖內構造發育地段，尤其含礦構造內，土壤異常表現出主成礦Cu元素出現多個高值，分布點位較集中，最大值107×10-6，同時Ag、Pb等中低溫元素表現活躍，與Cu元素呈正相關，對尋找銅礦具有一定的指示意義；地球物理：剖面整體磁場強度跳動劇烈，磁性體分布不均勻，空間上在含礦構造附近，視電阻率(ρs)、視極化率(ηs)曲線均表現為低阻高極化特征(圖4)。

圖4 1∶5000綜合剖面圖(GZP1)1—上更新統烏爾吉組；2—中二疊統額里圖組二段；3—中二疊統額里圖組一段；4—亞黏土；5—長石石英砂巖；6—流紋質角礫熔結凝灰巖；7—流紋質角礫凝灰巖；8—安山巖；9—角閃安山巖；10—安山質晶屑凝灰巖；11—安山質角礫凝灰巖

3 礦床地質特征

3.1 礦體特征

區內圈定出銅多金屬礦體2條，二者近似平行展布，均賦存于NW向構造裂隙中(圖5a)，相隔880 m。通過地表工程揭露北側礦體，長約100 m，厚4 m，走向320°，傾向NE，傾角67°，Cu平均品位1.71%、最高2.94%，Ag平均品位16.30×10-6、最高34.10×10-6；南側礦體，長約120 m，厚13 m，走向300°～325°，傾向SW，傾角65°～71°，Cu平均品位0.56%，最高品位1.52%，Ag平均品位28.90×10-6，最高94.30×10-6(表1)。

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表1 礦體樣品分析結果表

3.2 礦石特征

(1)礦石結構構造：主要為自形—半自形粒狀結構、他形粒狀結構、交代結構和固溶體分離結構，礦石構造主要有浸染狀構造、致密塊狀構造等。

(2)礦石礦物成分：金屬礦物有黃銅礦、斑銅礦及氧化次生礦物藍銅礦、孔雀石、褐鐵礦等。其中黃銅礦含量約1%，呈他形，黃色，粒狀及葉片狀，與斑銅礦呈固溶體分離結構，沿顆粒邊緣孔雀石化或蝕變為藍銅礦，粒度0.05～0.10 mm；斑銅礦含量約1%，呈他形粒狀，淺玫瑰棕色，粒度0.02～0.10 mm(圖5b)；在礦石中未見獨立銀礦物，礦相鑒定發現黃銅礦中常含有自然銀、螺狀硫銀礦等銀的獨立礦物包裹體，表明銀以類質同象或亞顯微狀分散在硫化物中。脈石礦物為石英、斜長石、綠簾石、陽起石、綠泥石等。

3.3 圍巖蝕變特征

圍巖蝕變具明顯的分帶性，在靠近礦體附近發育硅化、孔雀石化、綠簾石化、褐鐵礦化等(圖5c)，遠離礦體蝕變類型為綠簾石化、綠泥石化等，通過地表工程控制，蝕變帶最長可達數百米。蝕變巖呈變余斑狀結構，巖石主要由變余斑晶(10%)和基質(90%)組成，變余斑晶呈半自形晶、片狀，已完全綠泥石化，粒徑為0.5～1.5 mm；基質具顯微晶質結構，具強烈綠簾石化，杏仁體呈不規則狀，已完全硅化，粒徑為2～5 mm(圖5d)。

圖5 礦體及圍巖野外照片(a)，礦石鏡下照片(b)，蝕變圍巖野外照片(c)，蝕變圍巖鏡下照片(d)礦物縮寫：Cp—黃銅礦；Bn—斑銅礦；Mal—孔雀石；Si—硅化；Lm—褐鐵礦；Chl—綠泥石

3.4 礦床成因類型及找礦標志

本區礦體主要賦存于額里圖組中性火山巖的蝕變帶中，嚴格受構造斷裂制約，以充填形式成礦，近礦圍巖蝕變主要有硅化、孔雀石化、綠簾石化、褐鐵礦化等中低溫熱液蝕變組合特征，礦化元素組合為Cu、Ag、Pb、Zn，因此確定本礦床的成因類型為中低溫熱液脈型銅多金屬礦床。

找礦標志包括①巖石學標志：中二疊統額里圖組安山巖為主要的賦礦圍巖；②蝕變標志：巖體中具有典型的中—低溫熱液蝕變特征，主要有綠簾石化、高嶺土化、褐鐵礦化、硅化、孔雀石化；③構造標志：NW向構造為導礦、容礦構造；④土壤地球化學異常標志：Cu、Ag、Pb、As等中低溫元素組合，具異常強度大、套合性較好等特點；⑤地球物理異常標志：激電中梯測量表現低阻高極化異常，高精度磁法測量表現磁場強度不穩定。

4 討論

區內出露地層為二疊系，巖性包含中酸性火山巖、粉砂巖、砂巖等，是區內有利的賦礦巖系。筆者通過區域資料對比發現(表2)，銅礦體多產于二疊系，如在赤峰饅頭溝二疊系第Ⅴ旋回粉砂質板巖中發現8層含銅層，黃家營子銅礦東區在二疊系凝灰質板巖內發現2層礦體(張作倫等，2009；東野脈興等，2014)。

二疊系地層是銅多金屬礦床的有利賦礦圍巖，主要表現為兩個方面：(1)火山巖和富含火山物質的碎屑巖中具有成礦物質初始富集特點，其中成礦元素Cu、Pb、Zn、Ag、Sn均具有較高的豐度值，具初始富集特征，這些初始富集的成礦元素主要來自火山強烈活動，前人通過水系沉積物地球化學特征分析發現區內Cu、Au等元素在二疊系額里圖組和于家北溝組較為富集；(2)相較于滲透性差的板巖和滲透性過高的粗砂巖，區內碎屑巖適度的滲透性是控礦的重要因素，為成礦流體的遷移和富集提供優越空間條件(楊國富，1996；范書義等，1997；王玉平等，2019)。

二疊紀地層是成礦的物質基礎，是產出大量銅多金屬礦的內在因素，而燕山期巖漿侵入是成礦關鍵(楊國富，1996；范書義等，1997)。區內的小型燕山期酸性侵入巖體與礦化有著密切關系，對成礦最為有利(張喜周和張振邦，2003；李光明等，2007；孫豐月和王力，2008)，該時期成礦構造背景為古亞洲洋構造域向環太平洋構造域構造體制大轉換時期，這期熱液礦化與該構造背景下形成的I型或殼?；旌闲突◢弾r有關(毛景文等，2005)。在晚燕山期華北克拉通北緣發生大規模的軟流圈地幔上涌，引發的底板墊托作用引發了大規模的巖漿侵入和火山噴發，伴隨著大范圍的區域巨量金屬堆積成礦作用，形成了華北克拉通北緣Au-Cu-Mo-W-Fe等多金屬元素的大規模成礦事件(王豐翔等，2016)。

赤峰—開原深大斷裂從研究區南部通過，由于受到地幔熱物質和構造應力的影響，不同層次不同深度的韌性或脆性斷裂系統發生一系列活化，并溝通了深部含礦巖漿—流體與地表構造體系，隨著富礦的混源巖漿沿著薄軟地段上侵定位，形成一系列富含Au-Ag、Cu-Pb-Zn等的礦床(王豐翔等，2016)。超巖石圈斷裂帶控制了華北克拉通金礦床的分布特征，其派生演化的次級斷裂及更次一級斷裂控制了礦體的分布，是重要的容礦構造(孫珍軍，2016)，區內眾多的NE、NW向構造控制了礦脈的分布。

綜上，巖漿熱液型礦床的空間分布受有利的賦礦層位(二疊系)、燕山期小型侵入體(晚侏羅世黑云母花崗巖)及斷裂構造(赤峰—開原深大斷裂次級的NE、NW向構造)三位一體的共同控制。由于巖漿活動，地殼或地幔深部的銅活化并通過熱液水循環導向地殼淺部，形成含銅熱液；由于燕山期的構造運動，產生一系列NE、NW向斷裂，構成了區內的主要控礦構造；成礦氣水熱液向NW向斷裂充填、冷卻，有益組分沉淀，形成穩定的脈型銅礦床。

5 結論

(1)通過地、物、化等多種工作手段，在研究區內發現2條以綠簾石化、綠泥石化、硅化為主的蝕變帶，并圈定出2條銅礦體，長50～120 m，厚4.1～12.5 m，Cu品位0.3%～2.94%，Ag品位34.1×10-6～94.3×10-6。

(2)關東溝銅多金屬礦床產于二疊系中酸性火山巖中，受斷裂構造控制，根據礦石礦物組成及圍巖蝕變特征，認為關東溝銅多金屬礦床為中低溫熱液脈型礦床。

(3)通過對關東溝銅多金屬礦床地質特征的研究，認為有利的賦礦層位、燕山期小型侵入體及深大斷裂派生的次級斷裂，三者條件共同控制著赤峰地區銅多金屬礦床的產出。