內蒙古北山地區三道明水北銅鋅礦找礦預測模型

［摘要］三道明水北銅鋅礦位于內蒙古北山地區的額濟納旗哈日布日格德音烏拉鎮境內，為內蒙古地質勘查有限責任公司于2020年新發現評價的一處中型銅鋅礦床。銅鋅礦體賦存于上奧陶統—下志留統公婆泉組絹云母石英片巖中并受其控制，礦層與石膏巖層、長英質蝕變巖及大陸斜坡相石英砂巖和深水硅質巖相伴，與底板圍巖接觸界線清晰，屬海溝噴流沉積（VMS）加后期改造型礦床。礦床共生Cu、Zn，伴生Au、Ag、Pb、S、Cd、Ga、In、Se、Ge等多種有用有益組分。這是近年來北山地區在銅鋅找礦方面的一次重大突破，本文在野外工作的基礎上，按照“三位一體”勘查區找礦預測理論與方法，對成礦地質體、成礦構造和結構面、成礦作用特征標志進行歸納總結，編制礦區找礦預測信息表，建立找礦預測地質模型，為今后該地區外圍和深部找礦預測提供地質依據。

［關鍵詞］銅鋅礦；找礦預測地質模型；三道明水北；內蒙古北山地區

我國北山地區范圍包括新疆東部、甘肅西北部和內蒙古西部[1]。北山地區是以金和鐵為主，同時又有銅、鎳、鉛-鋅-銀和鉬金屬礦化的礦化集中區[2]。北山內蒙古地區大地構造單元為塔里木板塊，是我國西部重要的成礦帶之一[3]，產有鐵、鉻（鎳、鈦）、鉬銅、銅、鎢銻（錫）、鈮鉭銣鋰（銫、鈹）和金（銀、銻）及多金屬組合礦[4]。已發現評價的礦床主要有黑鷹山鐵礦、流沙山鉬礦、小狐貍山鉬礦、獨龍包鉬礦、額勒根鉬礦、交叉溝東金礦、甜水井金礦、三個井鉛金礦、大狐貍山南銅礦、黑鷹山南鉛鋅礦、七一山鎢鉬多金屬礦、英雄山銅鐵礦、老硐溝金鉛礦、索索井銅鉛礦及阿木烏素銻礦等[5，6]。

三道明水北銅鋅礦礦區面積為28.63km2，屬于內蒙古北山成礦帶之石板井—東七一山W-Sn-Rb-Mo-Cu-Fe-Au-Cr-螢石成礦亞帶（Ⅳ級）。估算資源量銅91242 t、鋅130351 t，達到中型規模。在大量野外工作的基礎上，參考前人對礦床地質特征、蝕變分帶、礦床成因、成礦規律等方面的研究成果，按照“三位一體”勘查區找礦預測理論與方法，建立找礦預測地質模型，為今后該區綜合信息預測提供依據，為深部外圍找礦勘查提供思路[7，8]。

1 礦區地質特征

三道明水北銅鋅礦礦區位于內蒙古額濟納旗境內，西鄰甘肅省肅北蒙古族自治縣。大地構造單元劃分屬北山造山帶東段中部，夾持于紅柳河—牛圈子—洗腸井和岌岌臺子—石板井—小黃山蛇綠混雜巖帶之間[9]（圖1）。

礦區出露地層主要為古元古界北山巖群、上奧陶統—下志留統公婆泉組、白堊系下統赤金堡組及第四系全新統；侵入活動自晚奧陶世至早石炭世不同程度發育，以年齡420～336 Ma的早志留世、晚泥盆世活動最為強烈[10]。英云閃長巖、花崗閃長巖、正長花崗巖巖體多呈較大的復式巖基及小的巖株產出。斷裂構造以北西向及北西西向為主，兼有北東向和東西向斷層發育，彼此交切、錯斷，共同構成了區域復雜的構造格局。

礦區內出露地層主要有：古元古界北山巖群，巖性為角閃斜長片麻巖、斜長角山巖組合；上奧陶統—下志留統公婆泉組，巖性主要為斜長角閃片巖、絹云母石英片巖、褐鐵礦化綠泥納長陽起片巖、納長陽起巖、納長陽起片巖，其中黃鐵礦化絹云母石英片巖為主要賦礦巖石；下白堊統赤金堡組主要為泥巖、粉砂質泥巖、粉砂巖夾砂巖、礫巖；第四系全新統為沖洪積砂礫石、風成砂。礦區內巖漿巖出露規模較大，分為兩期：晚泥盆紀花崗閃長巖、花崗巖及早石炭紀正長花崗巖，NNE方向展布，與構造方向一致，呈巖株狀產出。礦區內主構造線方向為近南北向（F4、F5、F6斷層）、北北東向（F1韌性剪切帶），局部發育近東西向、北西向次一級小構造，其中北北東向F1韌性剪切帶與Ⅰ號蝕變帶內多條礦（化）體成礦關系密切（圖2）。

2 構建地質模型的理論依據和方法

采用葉天竺等創建的“固體礦產礦床模型綜合地質信息預測技術”，以成礦系列理論和勘查區找礦預測理論為指導，采用礦床模型綜合地質信息預測方法體系，以大地構造相研究方法分析成礦地質背景，以建造構造分析方法研究成礦地質構造特征，以典型礦床研究建立成礦模型，通過礦區成礦特征研究確定成礦要素，結合物探、化探、遙感、自然重砂等多元信息分析確定預測要素。以成礦建造和構造、成礦特征、物探、化探、遙感等信息，建立綜合信息預測模型。

3 構建地質模型的主要參數

3.1 預測礦種（組合）

根據礦區已發現礦床及實際工作情況，確定預測目標礦種（組合）為銅、鋅、鉛。

3.2 找礦預測礦床類型

采用建造構造分析法，按成礦地質作用的不同進行預測方法的分類方案[11]，將礦區的礦產預測的方法類型確定為：火山巖型—海相火山巖型—海相火山噴流沉積型，海底火山噴發作為預測評價的必要條件，海底噴發火山巖直接控制礦床的分布。

3.3 成礦地質體

海溝噴流沉積（VMS）礦床主要是火山地質作用的結果，火山活動提供了成礦物質聚集成礦的直接動力和能量，因此該類礦床的成礦地質體為海相火山沉積底層和相應的火山機構。由于時代較老且被剝蝕，以及后期巖漿、構造作用而被破壞，火山機構一般不復存在或較難識別。三道明水北銅鋅礦礦區的成礦地質體為公婆泉組，由南向北出露于礦區中部，區內出露長約9 km，寬300～1500 m，呈南寬北窄。走向北東—北北東，傾向北西—西，傾角約65°，與下伏北山巖群呈角度不整合接觸。公婆泉組原巖為一套中基性火山巖—富鈣鎂泥砂質碎屑巖、碳酸鹽巖巖石組合，主要為安山巖、玄武安山巖、石英安山巖、富鈣鎂泥質碎屑巖，巖石地球化學特征顯示中基性火山巖具鈣堿性—拉斑玄武巖特征，形成于島弧環境[12]，屬于多峰式火山巖建造。后期經區域變質和動力變質作用形成一套（低）綠片巖相變質巖，地表多呈片狀產出。礦區內公婆泉組中黃鐵礦化絹云母石英片巖為主要賦礦巖石。對內蒙古基東地區公婆泉組火山巖中鋯石測定LA-ICP-MSU-Pb諧和年齡為432±25 Ma，后期受到華力西早期巖漿熱事件（320±27 Ma）和燕山期巖脈影響（157±27 Ma）[13]。

3.4 成礦構造與成礦結構面

VMS礦床一般產于海底火山噴發中心附近的穹窿、火山斜坡帶，以及距火山活動中心有一定距離的火山盆地中，礦體直接受與火山作用有關的同生斷裂控制，屬于典型的火山成礦構造系統。成礦構造包括原生構造和成礦構造，三道明水北銅鋅礦礦區原生構造受火山噴發作用控制，其巖相帶構造現難以恢復，成礦后構造主要是后期區域構造產生的變質變形造成的褶皺構造、斷裂構造及巖體侵入形成的接觸帶構造等疊加。礦區主要受控于“尖山韌性剪切帶”及東西兩側晚泥盆世花崗閃長巖、英云閃長巖侵入體，形成近南北走向的伸展正斷層，礦體同產狀展布。

礦區成礦結構面為火山巖與沉積巖的接觸面，礦體呈層狀產出，嚴格受位于公婆泉組黃鐵礦化綠泥石化納長陽起片巖（頂板）與斜長角閃片巖（底板）之間的黃鐵礦化絹云母石英片巖（賦礦巖石）控制，與底板斜長角閃片巖接觸界線清晰。

3.5 成礦作用特征標志

3.5.1礦體特征

共圈定工業礦體8條，分布于礦區中段公婆泉組黃鐵礦化絹云母石英片巖中。北-1號銅鋅礦體為礦區規模最大的主礦體，位于礦區的北西部。沿走向控制延長1575 m，賦礦標高1438～544 m，厚度0.43～20.97 m，平均厚度4.22 m。自北向南礦體走向151°～ 23°，傾向241°～ 293°，傾角20°～ 85°，總體傾角60°，屬于陡傾斜礦體。礦體形態簡單，呈層狀、似層狀，局部見分支復合、膨大縮小現象。礦體較連續，未見明顯斷層或巖脈對該礦體進行破壞。礦體成礦元素為Cu、Zn，伴生Au、Ag、Pb。Cu平均品位0.81%；Zn平均品位1.44%。

3.5.2礦石特征

礦石中礦石礦物主要有黃鐵礦（15%～50%）、黃銅礦（1%左右）、方鉛礦（少量）、閃鋅礦（1%～10%），主要礦物組合有黃鐵礦—黃銅礦、黃鐵礦—黃銅礦—閃鋅礦、黃鐵礦—黃銅礦—閃鋅礦—方鉛礦。礦石中脈石礦物主要有石英（30%～40%）、斜長石（10%～15%）、鉀長石（少量），其次為白云母、絹云母、角閃石（3%～5%），還有少量方解石、磷灰石、鋯石（少量）等。礦石中黃鐵礦、黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦等主要金屬礦物大都呈半自形、它形粒狀結構相互交代鑲嵌，形成半自形、它形粒狀結構，黃鐵礦還具有交代結構及碎裂結構。礦石以浸染狀構造為主，少見塊狀構造和細脈狀構造。

3.5.3圍巖蝕變特征

礦體頂板普遍具較強的綠泥石化、硅化、弱的絹云母化，普遍發育中粗粒半自形—它形黃鐵礦，局部可見黃鐵礦沿片理充填，多數黃鐵礦均被后期韌性剪切帶破壞。礦體底板巖石普遍發育弱片理化，局部見弱綠簾石化、硅化。

3.5.4物探、化探、遙感特征

化探異常：1∶2.5萬水系異常Bi、As、Mo、Hg、Sb、Ag、Cu、Sn、Zn、W、Pb、Au元素齊全，套合好。通過異常查證，發現礦體地表露頭。主礦體位于AP1化探綜合異常內，該異常面積4.24 km2，異常組分齊全，主要由Bi、As、Mo、Hg、Sb、Ag、Cu、Sn、Zn、W、Pb、Au元素組成，Bi、Mo、As、Ag、W具有大于四級濃度分帶，其余元素異常強度和規模一般。各元素相互套和，有多個較明顯的濃集中心。

磁異常特征：礦區全區進行了1∶1萬地面高精度磁法測量工作。礦區磁場基本場T0=56200 nT，總場值在-598.3～2101.7 nT之間變化，以ΔT=500 nT圈定磁異常范圍。與成礦關系密切的C1磁異常ΔT在500～2102 nT之間變化，最大值為2102 nT。磁異常邊部梯度變化較陡，中心梯度變化均勻，呈條帶狀，北北東—南南西向展布。長約1300 m，寬約120 m，出露華力西中期花崗閃長巖、公婆泉組鈉長陽起片巖，在該區施工的控制北-1號礦體的鉆孔中，見大量黃鐵礦，推測該異常由磁性硫化物引起。

激電異常：礦體及上盤圍巖均含大量金屬硫化物，總結本礦床物探找礦經驗，極化率≥4.0%多為厚大黃鐵礦層的體現，而極化率3.0%～4.0%為找礦有利區間。

遙感異常：地表礦化蝕變地區鐵染異常強烈且套合較好，羥基異常部分套合，強度多為二級異常。

3.5.5礦床成因探討

董珍和高樹起通過研究均認為三道明水北銅鋅礦成因類型應屬于VMS疊加熱液改造型礦床。董珍認為成礦分為噴流沉積成礦階段（成礦物質的初步富集）和后期改造成礦階段（礦質進一步富集形成工業礦體）兩個期次。高樹起認為蝕變及礦化劃分為3期，早期為VMS型礦化，中期為韌性剪切作用驅動下的熱液成礦，晚期為巖漿熱液沿張性裂隙充填成礦[14]。

4 找礦預測模型

在全面分析和總結與典型礦床有關的物探、化探、遙感資料的基礎上，編制了典型礦床找礦預測要素信息表（表1）和預測模型圖（圖3）。

5 找礦標志

（1）地質體標志：礦床礦源層為公婆泉組黃鐵礦化絹云母石英片巖及鈉長陽起片巖，因此該類地質體是尋找同類礦床地層標志。

（2）構造標志：加里東期—華力西期韌性剪切帶構造影響為礦質的活化遷移富集提供了動力條件，因此尋找成礦構造是尋找此類礦床的關鍵。

（3）控礦位置：礦床成礦物質最終在絹云母石英片巖與下盤斜長角閃片巖接觸面沉積成礦。巖性、巖相接觸面及構造薄弱面是該類礦床的重要找礦標志。

（4）圍巖蝕變：礦床礦體的形成與上盤圍巖強烈的黃鐵礦化、綠泥石化等中低溫蝕變關系密切。

（5）化探異常：化探異常查證法是快速有效的找礦方法，通過對礦區1∶2.5萬水系異常的查證，發現找礦靶區，在通過系統地質路線追索，最終尋找到礦體地表露頭。

（6）激電異常：礦床礦體及上盤圍巖均含大量金屬硫化物，因此激發激化法為該區找礦提供了重要線索。

6 結論

（1）三道明水北銅鋅礦的發現和對其成礦地質條件總結，說明該區具有尋找噴流—沉積型銅鋅金等多金屬礦潛力。本次研究內容對該區下一步找礦工作具有指導意義：在其外圍圈定類似地質背景的找礦遠景區，通過多手段多方法異常查證，進一步縮小找礦靶區，對找礦目標體開展工程驗證，樣品測試圈定礦體，最終實現找礦新突破。

（2）本次通過總結礦床特征，按照“三位一體”建立找礦預測模型，總結地質、物探、化探綜合找礦標志，為三道明水探礦權南部及區域外圍找礦提供思路，為今后該地區勘查工作部署提供依據。

致謝：本研究在該礦床多年勘查找礦工作的基礎上進行，該礦床的發現得益于鹿建華、王海寬、何會文、董和平、王磊、董珍、王曉東、高樹起、狄廷川、蘇建新、思志峰等人多年野外辛勤付出。內蒙古地質勘查有限責任公司正高級工程師李泊洋、王忠及評審專家審閱了全文并給出寶貴修改意見，在此一并表示感謝！

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