0 引言

在河北省当前正在系统地开展的1:5万地球化学测量基础工作中,河北省地质调查院对张家口市崇礼区北部一带4个1:5万图幅进行了地球化学测量,分析元素为《地球化学普查规范(1:50 000)》(DZ/T 0011-2015)中规定的16种必测元素,其中以Au、Ag、Cu、Pb、Zn、W、Mo为主攻矿种。运用基础性的化探工作为全省的找矿突破提供依据,对成矿前景较好的异常区尤其是未开展过勘查工作的空白区进行初步研究,确定找矿类型及成矿模型,为勘查工作部署提供技术支撑,是本轮区域化探工作的目的和要求。在崇礼北部化探扫面圈定的综合异常中,小西湾异常较为突出,且未开展过勘查与研究工作,随即对此异常进行了查证。将该异常范围内古生代二长花岗岩和中生代石英斑岩作为整体的研究对象,称作小西湾侵入岩,并以其地质、物化探资料为基础,对该区成矿条件进行了综合性分析与研究。

1 区域地质概况

工作区位于中朝准地台(Ⅰ₂)内蒙地轴( Ⅱ21)沽源陷断束( Ⅲ22),涉及大滩中断凹( Ⅳ23)、红旗营子台穹( Ⅳ24)2个Ⅳ级构造单元,大地构造位置见图1。沽源—北深大断裂、尚义—赤城深大断裂紧邻工区西北部及南部分布,二者的次级断裂在区内分布广泛。

1.1 地层

工区内广泛分布太古界变质岩和中生界火山岩(图2)。新太古界主要为红旗营子群太平庄岩组变质岩,分布在工区南部及中西部,岩性为一套中级变质和轻微混合岩化作用的黑云(角闪)斜长变粒岩、斜长角闪岩。中生界主要为中侏罗世后城组砂砾岩及早白垩世张家口组火山岩。张家口组在区内出露最为广泛,分布于工区的中部、东部、北部及西北部部分地区,主要岩性为粗安岩、石英粗面岩、流纹岩、火山碎屑岩;后城组分布在工作区中西部偏北,主要为砂质砾岩、砂岩、砾岩夹粉砂岩。

1.2 构造

区内断裂构造比较发育,规模悬珠,性质各异,主要为NE、NEE、NW向3组,其中NE向断裂为尚义—赤城深断裂、沽源—张北大断裂次级构造,并处于沽源超级火山沉积盆地的边缘。断裂多表现为正断层,产状较陡。断裂具多次活动特点,相互截断或水平错移,张性断裂带内发育断层角砾岩。

1.3 岩浆岩

元古代侵入岩主要分布在工区西南部,位于红旗营子群地层北侧,主要为变质闪长岩、变质二长花岗岩。海西晚期侵入岩主要分布在工区中西部和西北角范围内,主要为二长花岗岩、斑状花岗岩、花岗闪长岩。燕山期侵入体主要呈岩株或不规则状零星分散于工区内,主要有潜流纹岩、石英正长岩、花岗斑岩、花岗二长岩、石英斑岩等。

2 成矿背景

2.1 地质背景

本区主要出露岩性为晚二叠世二长花岗岩及后期石英斑岩。

二长花岗岩大面积出露,呈灰白色,中细—中粗粒花岗结构,块状构造,主要由石英、钾长石和斜长石组成,暗色矿物为黑云母,含量较少。岩石普遍高岭土化、褐铁矿化,局部碳酸盐化,其中褐铁矿化沿岩石节理发育尤其明显,局部岩石呈褐色,节理面呈黑色;硅化细脉稀疏发育。岩石风化深度大于2 m,与石英斑岩接触带的地表岩石经敲击易于碎裂或粉碎。

区内有3处出露石英斑岩,岩体呈灰白色,斑状结构,块状构造,斑晶成分主要为石英,局部含钾长石,基质由细晶质至隐晶质的长英质矿物组成。最大出露面积约0.1 km²。与二长花岗岩接触面一带褐铁矿化强烈,岩石呈灰黑色,细脉状及星散状铁-锌矿化在接触带发育较强,远离接触带处石英斑岩中矿化明显减弱,岩石呈灰白色,岩石碎裂处发育弱高岭土化。

研究区内出露一条规模较小的逆断裂F1,发育在接触带石英斑岩一侧,说明此断裂为石英斑岩侵入之后形成。断裂走向近SN,倾角近于垂直,断裂带内为碎裂岩,具强烈褐铁矿化、高岭土化。另外在石英斑岩及二长花岗岩中发育多条岩石破碎带,走向与F1接近,破碎带规模不大。发育一条蚀变带,产状与F1接近,宽度大约40 m,蚀变带原岩为二长花岗岩,褐铁矿化、高岭土化强烈,岩石粉碎,局部残留黑色的褐铁矿富集块体,推测为一局部小断裂。

2.2 化探异常背景

在1:5万地球化学测量圈定的综合异常中,本研究区处于AS33乙类异常范围内。异常元素为Mo、W、Zn、Cd、Pb、Ag、Bi、Sn,用衬度异常量法^[1]计算主成矿元素为Mo、Zn、Pb,其中Mo、Zn、W具有三级浓度分带,8种异常元素浓集中心对应一致,位于白垩系石英斑岩出露处及其与二叠系二长花岗岩接触带,与斑岩侵入体套合程度高。Mo最高值 100.27×10^-6,W最高值31.86×10^-6,Zn最高值840×10^-6。异常剖析图及异常参数见图3及表1。

异常查证时,部署了3条1:1万地质、土壤及激电中梯综合剖面测量,点线间距200 m×20 m,并选择P33-1线激电异常较高地段布置了激电测深。土壤测量分析了Au、Ag、Cu、Pb、Zn、W、Mo、As、Sb、Cd。3条剖面均出现了土壤异常,且位置比较一致,异常段相连形成走向NE的宽大异常带,异常元素为Zn、Mo、Pb、W,以Zn、Mo强异常为主,异常明显分布在石英斑岩与二长花岗岩接触带附近,反映了异常与石英斑岩侵入关系密切。其中P33-1线异常宽度最大,以Zn、Mo含量出现高于10倍异常下限的峰值计算,宽度断续可达800 m。P33-2剖面中极值最高,Zn极大值达到5 603×10^-6,Mo极大值达到1 150×10^-6,反映了Zn和Mo局部强烈富集、矿化,达到了边界或工业品位。P33-1土壤、地质综合剖面见图4。图中Mo异常峰值分布在中部,两侧分布Zn峰值异常,反映了高温元素居中,中低温元素在外围分布的典型热液型矿化元素分布特征。

2.3 激电测量背景

激电测深剖面视极化率值在0.86%~5.76%之间,背景值约为1%,低背景分布在远离石英斑岩的围岩中(图5)。其中1 240~1 900点区段为高背景段,η_s值普遍在2.2%以上;1 240~1 660点之间有多个小规模的局部异常,异常极大值达到3%左右;1 680~1 920点段为主异常区,宽240 m左右,极大值5.76%,异常强度高、梯度大,在1 800点部位有拗陷,呈现双峰异常的形态,表现出地下极化体有分布不均匀的现象;在1 240点、1 480点及1 680~1 920 点段处,中、高视极化率和低视电阻率反映了网脉状、致密块状的金属硫化物矿化体,在1 420点处中视极化率、高视电阻率反映了浸染状弱矿化体及石英斑岩的影响^[2-3]。

激电测深异常以2.20%圈定,与石英斑岩出露位置套合较好,呈近直立状,向NW向略倾(图5)。异常顶端宽230 m左右,深部稍窄,最窄处宽160 m左右,在深度为210 m、350 m、500 m处有3个局部异常中心,表现出深部的矿化连续,规模稳定,但强度不均匀。等值线断面图显示极化体的顶板埋深在20~50 m之间,而且由南东至北西埋深逐渐增大,极化体中心顶板埋深约30 m左右。

3 成矿条件分析

3.1 区域整体成矿因素

在区域上,本区地处两个Ⅳ构造单元交界处,沽源超级火山盆地边缘,为区域构造及局部断裂带相对强烈、频繁的活动区,研究区周围NW向、近SN向断裂发育明显,同时南距尚义—赤城大断裂十余千米,其EW向次级构造在本区南西部位出露,这些深大断裂的次级构造及火山盆地断裂密集发育,推测隐伏断裂延伸并在本研究区相互汇交,控制了燕山晚期的岩浆及热液活动^[4-5]。构造条件为本区提供了良好的岩浆侵入及热液活动通道,并在局部断裂附近形成了岩浆固结及热液沉淀的空间。本区出露的海西期二长花岗岩及燕山期石英斑岩和花岗岩均受区域构造及局部断裂的导控,致使岩浆热液活动的频繁发育,从而为成矿作用提供了有利条件^[6]。

3.2 局部成矿条件分析

3.2.1 地质条件

研究区内局部小断裂、破碎带的发育,以及上覆二长花岗岩中节理的普遍发育,为后期含矿热液提供了良好的沉淀场所,而矿化蚀变带的相间分布及岩石节理面明显的褐铁矿化现象正反映了热液沿局部构造侵入从而发生了矿化蚀变作用。

石英斑岩呈细晶或隐晶,岩石致密,晶隙细小且空间有限,除破碎带粉碎以外,其他部位节理间距一般在20 cm以上;而二长花岗岩矿物成分为粗粒且岩石节理发育,节理呈现多组且产状无规律。二者相比,粗粒花岗岩更有利于含矿热液沿节理面和晶粒间隙侵入并沉淀^[6],而含矿热液与石英斑岩接触

带以热液浸入斑岩及沿裂隙侵入沉淀为主,从而形成了上覆粗粒二长花岗岩在广泛接触带上矿化蚀变强烈,石英斑岩仅在岩体接触带附近发育铁锌矿化及石英细脉填充,而斑岩体内部的矿化蚀变肉眼难以发现。由此分析认为,本区矿化体赋存位置以外接触带二长花岗岩为主,以内接触带的石英斑岩“表层”为辅,从而表现出围绕接触带形成的“脉状或钟状”矿化体。

3.2.2 物探条件

在本区电法测量工作中,针对二长花岗岩及石英斑岩共计采集了29件标本进行电性参数测量,参数见表2。

由标本电性参数可以看出,地表基岩包括矿化明显的矿化基岩,视极化率均小于2.75%,不足以引起激电剖面测量中5.76%的极大值以及连续240 m大于3%的主异常段,结合高极化率对应中低电阻率的情况,推测在浅地表及深部赋存有铁、锌、钼、铅硫化物含量丰富,矿化强烈的矿化体。根据激电测深结果(图5)看出,大于3%的异常宽90~120 m,垂直向下延伸超过400 m而未封闭,规模稳定,推测深部矿化连续而且稳定,矿化规模巨大。

3.2.3 化探条件

本区高温元素Mo、W、Bi、Sn与中低温元素Pb、Zn、Ag在同一层位富集,反映了本区的岩浆、热液活动呈多期性^[7-11],对深部成矿元素的带出与再沉淀过程也表现出多次性,不同温度不同规模热液活动多期多次的累加富集,为相关元素富集达到工业品位提供了有利条件。各异常元素浓集中心套合较好,非分散性分布,反映出引起异常的地质目标单一,异常源明确且位置集中,找矿方向明确。根据矿化是由热液活动引起,认为本区目标即为:围绕局部小断裂及岩体接触带,寻找热液型多金属矿床。

Mo、Zn的土壤剖面样品异常值高达工业品位,说明热液流体富含成矿元素,在有利部位富集,土壤次生晕异常已经高达边界品位,推测在基岩矿化带中元素含量更高。3条土壤剖面异常相连且向北侧仍有延伸趋势,总长度大于400 m,异常规模大,矿化资源潜力大。

3.3 讨论

斑岩体接触带外带的二长花岗岩风化粉碎强烈,推测其成因是随着石英斑岩的侵入,巨大的上侵压力导致上覆二长花岗岩发生脆断碎裂,以释放岩浆汽液,缓解上侵压力。斑岩侵入后,区内发育了局部断裂运动,导致岩石裂隙进一步发展。断裂后,含矿热液沿断裂以及两种岩体接触面的间隙活动上侵,形成近接触带的“全岩矿化、全岩蚀变”,从而形成了规模较大的化探异常。这在接触带附近全岩褐铁矿化可见一斑。同时,热液侵入通道主要以断裂构造和岩体接触面为中心,恰形成了化探异常以岩体接触带为中心,浓集中心一致的现象。

同时,石英斑岩基质为细晶质、隐晶质,说明斑岩侵位时温度降低很快,基质成分不能充分结晶,反映了石英斑岩顶部已接近地表,为浅成—超浅成酸性岩体,而浅成—超浅成酸性岩体对形成多金属矿床非常有利。

激电测深异常的形态为长条形或长板状,而非椭球状分布,接近于断裂带中形成的矿化蚀变晕和元素异常晕的分布形态,由此推测测深异常延伸带可能为陡倾的局部断裂。燕山期石英斑岩呈不规则状岩株侵入,之后发生局部构造运动,在此处形成一小型陡倾断裂,受构造运动影响,石英斑岩裂隙大量发育。后期热液活动时,含矿热液沿此局部断裂带以及石英斑岩与二长花岗岩的接触面上升,携带成矿离子的流体浸入石英斑岩裂隙及粗粒二长花岗岩的粒间晶隙和节理中,析出结晶,形成热液通道及二长花岗岩近接触带处高含量的金属硫化物沉淀带。

测深异常存在3个高值中心,间距100 m左右,推测形成3个高值中心的原因是热液活动发育多次,携带成矿元素种类不同,流体温度及规模不同,导致元素析出结晶的位置不同,矿化晕的交错叠加形成了平直的长板状硫化物富集带和3个成矿富集中心。

4 矿化机制研究

通过对本研究区区域及区内地质、物化探资料的分析,认为本研究区成矿地质条件优越,物化探异常反应明显,矿化的地质本质和物化探表象位置套合一致,成矿潜力比较大。

通过综合分析^[12],认为本区构造运动及成矿活动经历了以下过程:① 二叠纪粗粒二长花岗岩沿张北—沽源大断裂上侵,之后经历区域性的构造运动及长期的风化剥蚀,出露于地表;② 燕山期石英斑岩上侵,接近地表,快速冷凝形成隐晶质斑岩,呈浅成相,上覆二长花岗岩受岩浆侵入压力形成丰富无规律的裂隙,之后发育了局部小型断裂构造,沿断裂带两侧岩体发生了错断、碎裂;③ 后期含矿热液活动分期次沿断裂破碎带及岩性接触面上升,热液流体在岩石裂隙及粗粒晶粒间隙中析出沉淀^[13-17],形成强烈的锌、钼、铁矿化,并发生明显蚀变作用^[18];④ 历经亿万年的物理、化学风化及地表剥蚀,高岭土化^[19-20]及褐铁矿化逐步明显,岩石风化粉碎。推测矿化机制及模式见图6。

5 结论

通过1:5万化探异常查证,在本区石英斑岩侵入体及其周边开展了大比例尺的地质、物探、化探测量,并从这3个角度分析了本区的成矿条件,推测了岩浆侵入、局部构造运动及热液活动的过程。综合分析认为,本区具有形成浅成中高温热液型锌钼矿床的成矿潜力^[6,13],矿体沿局部断裂破碎带呈脉状分布,或沿石英斑岩与二长花岗岩接触面分布,呈近似钟状。在后期勘查工作中,应着重在断裂破碎带及岩性接触带处布置探矿工程,并根据中高温元素的析出结晶顺序,寻找深部的高温元素矿体。

致谢:论文修改编辑过程中,审稿老师及编辑部老师提出了诸多宝贵意见,并亲自给予修改,使得本文逐步完善,在此,向各位老师表示衷心的感谢!

(本文编辑:蒋实)

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参考文献

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