遼寧省北二十家子銅金礦地質(zhì)特征與成礦預(yù)測(cè)

郭曉丹，彭 虎，王林世，郭亞波，張 松，李韋雅

遼寧省地礦集團(tuán) 能源地質(zhì)有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽(yáng) 110013

0 引言

遼寧北二十家子銅金礦位于遼西建平縣西北部，處在重要的朝陽(yáng)－赤峰金礦成礦帶之上.區(qū)內(nèi)金礦發(fā)育，類型多樣，以熱液型和蝕變巖型為主［1-10］.前人在該區(qū)1∶5萬(wàn)地質(zhì)填圖工作中發(fā)現(xiàn)多個(gè)銅金礦（化）點(diǎn).本研究在區(qū)內(nèi)1∶1萬(wàn)地質(zhì)簡(jiǎn)測(cè)及1∶1萬(wàn)土壤地球化學(xué)測(cè)量工作的基礎(chǔ)上，對(duì)研究區(qū)東北部化探Ⅰ類異常區(qū)域開(kāi)展了激電中梯及測(cè)深工作，土壤地球化學(xué)異常區(qū)與物探異常區(qū)重合部位進(jìn)行槽探工程揭露，發(fā)現(xiàn)了多處Cu、Au礦化.激電中梯及激電測(cè)深顯示地表物化探異常區(qū)域深部構(gòu)造發(fā)育，找礦前景良好.

1 礦區(qū)地質(zhì)特征

研究區(qū)大地構(gòu)造位置處于華北地臺(tái)北緣，其北緊鄰興蒙造山帶.區(qū)域上出露的地層主要有古元古界寶音圖群，中生界白堊系孫家灣組及新生界第四系.寶音圖群分布廣泛，巖性為大理巖、片麻巖、淺粒巖及各類片巖組合；孫家灣組主要分布在研究區(qū)東北角，角度不整合于寶音圖群及花崗質(zhì)片麻巖之上，巖性主要為復(fù)成分礫巖.區(qū)內(nèi)構(gòu)造發(fā)育，以斷裂構(gòu)造為主，走向主要為北東向、近南北向和北西向.巖漿活動(dòng)較強(qiáng)，主要為燕山期酸性巖巖株和巖脈.脈巖以花崗斑巖、閃長(zhǎng)巖和斜長(zhǎng)花崗巖為主（圖1）.區(qū)內(nèi)銅金礦（化）點(diǎn)較多，主要沿構(gòu)造蝕變帶分布［11-15］.

圖1 研究區(qū)區(qū)域地質(zhì)圖Fig.1 Regional geological map of the study area

2 地球化學(xué)特征

土壤地球化學(xué)一直是銅金礦重要找礦手段［16-19］.通過(guò)土壤測(cè)量工作，在礦區(qū)內(nèi)共圈定3類土壤地球化學(xué)綜合異常，其中Ⅰ類異常4處，Ⅱ類異常8處，Ⅲ類異常16處（圖2、表1）.其中Ⅰ類異常為物探工作靶區(qū)，本文作詳細(xì)分析.

表1 化探綜合異常一覽表Table 1 List of comprehensive geochemical anomalies

圖2 研究區(qū)土壤地球化學(xué)綜合異常圖Fig.2 Comprehensive anomaly map of soil geochemistry in the study area

2.1 Ⅰ-1號(hào)異常區(qū)

分布在研究區(qū)北部邊緣，呈不規(guī)則形狀展布，異常區(qū)長(zhǎng)約800 m，異常面積0.098 km2.異常元素組合主要為Zn-Pb-Mo-Au-Ag，其中以Zn、Pb異常為主，局部疊加Mo、Au異常和低緩Ag異常，主要集中在北西向構(gòu)造斷裂帶的東南延伸方向和東北向硅化帶上.Zn異常值一般為60×10-6～80×10-6，最高值97×10-6；Pb異常值一般為20×10-6～25×10-6，最高值41×10-6；Mo屬中濃度異常，主要在異常區(qū)北中部和南部，異常值一般為0.8×10-6，最高值2.4×10-6；Au異常主要在異常區(qū)東部和北部，異常值一般為1.2×10-9，最高值2.5×10-9；Ag異常屬低濃度異常，主要在異常區(qū)中部，異常值一般為0.1×10-6.該異常受北西向斷裂構(gòu)造帶和北東向硅化帶控制明顯，具有較好的成礦指示作用及成礦前景.

2.2 Ⅰ-2號(hào)異常區(qū)

分布于工作區(qū)的東北部，呈北東向帶狀展布.異常帶長(zhǎng)約1.3 km，向北未封閉，寬約300～600 m，面積約0.407 km2.異常元素組合主要為Zn-Pb-Cu-Au-Mo-As-Ag，其中Zn、Pb、Cu異常強(qiáng)度較高，局部疊加Mo、Au異常和低緩As、Ag異常.異常區(qū)集中在寶音圖巖群和花崗質(zhì)片麻巖接觸帶周圍，近南北向正斷層和北東向分布的閃長(zhǎng)巖脈附近.Zn異常值一般為60×10-6～80×10-6，最高值145×10-6；Pb異常值一般為20×10-6～30×10-6，最高值66×10-6；Cu異常值一般為20×10-6～30×10-6，最高值73×10-6；Au異常屬低濃度異常，主要在寶音圖巖群和花崗巖質(zhì)片麻巖接觸帶附近，異常值一般為1.2×10-9，最高值3.2×10-9；Mo屬低濃度異常，主要在異常區(qū)北部和南部，異常值一般為0.8×10-6，最高值2.2×10-6；As異常屬低濃度異常，主要在異常區(qū)中部，異常值一般為11×10-6.異常區(qū)處于寶音圖巖群和花崗質(zhì)片麻巖接觸帶附近，同時(shí)異常區(qū)內(nèi)有近南北向正斷層（F2）和北東向分布的閃長(zhǎng)巖脈，具有較好的成礦環(huán)境.

2.3 Ⅰ-3號(hào)異常區(qū)

分布于研究區(qū)的北東部，異常區(qū)呈不規(guī)則狀展布.異常區(qū)規(guī)模較小，面積約0.068 km2.元素組合主要為Cu-Au-Mo-Pb，其中Cu、Mo元素異常分布范圍最大，為中異常強(qiáng)度，濃集中心較明顯.Cu異常值一般為20×10-6，最高值32×10-6；Au異常值一般為1.2×10-9，最高值4.5×10-9；Mo、Pb異常分布在近南北向正斷層上，屬低濃度異常，受斷層控制明顯，Mo異常值一般為0.8×10-6；Pb異常值一般為20×10-6～25×10-6，最高值40×10-6.該異常受近南北向正斷層（F2）和西側(cè)近南北向斜長(zhǎng)花崗巖脈控制明顯，異常區(qū)內(nèi)有硅化、褐鐵礦化現(xiàn)象.

2.4 Ⅰ-4號(hào)異常區(qū)

分布于研究區(qū)的中東部，呈近橢圓狀展布，異常面積約0.395 km2.元素組合主要為Cu-Pb-Sb-Ag-Zn-Mo-Au，其中Cu、Pb元素異常分布范圍最大，為中異常強(qiáng)度，濃集中心較明顯.Cu異常值一般為20×10-6～30×10-6，最高值154×10-6；Pb異常值一般為20×10-6，最高值29×10-6.Sb、Ag、Zn異常分布在近南北向正斷層上，屬低濃度異常，受斷層控制明顯.Sb異常值一般為0.8×10-6，最高值15×10-6；Ag異常值一般為0.1×10-6；Zn異常值一般為60×10-6，最高值132×10-6.Mo、Au異常屬低濃度異常，主要在異常區(qū)北部南北向正斷層和近南北向斜長(zhǎng)花崗巖附近.Mo異常值一般為0.8×10-6；Au異常值一般為1.2×10-9，最高值2.4×10-9.該異常受F2斷層構(gòu)造控制明顯，異常區(qū)內(nèi)有硅化、褐鐵礦化現(xiàn)象，對(duì)深部成礦作用有一定的指示作用.

3 地球物理特征

激電中梯及測(cè)深在銅金礦找礦中應(yīng)用廣泛［20-21］.研究區(qū)不同巖石電性參數(shù)見(jiàn)表2.在土壤地球化學(xué)顯示效果良好的區(qū)域進(jìn)行了激電中梯工作（圖2、3），對(duì)圈定的極化率異常進(jìn)行了激電測(cè)深測(cè)量，在物探工作區(qū)的深部發(fā)現(xiàn)了北東向至近南北向高電阻率異常.

表2 研究區(qū)巖石電參數(shù)統(tǒng)計(jì)表Table 2 Electrical parameters of different rocks in the study area

3.1 激電中梯

根據(jù)區(qū)內(nèi)激電中梯視電阻率和視極化率分布特征，共圈定了3個(gè)激電異常區(qū)（圖3）.

圖3 激電中梯異常等值線平面圖Fig.3 Anomaly contour map by IPintermediate gradient

Ⅰ號(hào)異常區(qū)：分布在研究區(qū)西北部，異常區(qū)長(zhǎng)度超過(guò)500 m，北部延伸到區(qū)外未見(jiàn)封閉，異常區(qū)寬度約600 m.異常表現(xiàn)為高阻中極化，電阻率和極化率異?；ハ嘀丿B，吻合較好.異常區(qū)內(nèi)包含2條高阻異常帶，呈北北東向平行展布，推測(cè)與硅化蝕變帶有關(guān).其中東部高阻異常帶被切割破壞，形成錯(cuò)斷，推測(cè)由北西向構(gòu)造引起.

Ⅱ號(hào)異常區(qū)：分布在研究區(qū)東部，整體呈低阻低極化異常，結(jié)合地質(zhì)資料推斷其主要為大理巖的物性反映，其中存在2條北北西向高阻異常帶，推測(cè)為硅化蝕變帶引起，中間被北西向構(gòu)造錯(cuò)斷，形成低阻異常帶，推測(cè)為構(gòu)造交叉致使巖石破碎充水所致.異常區(qū)中部地表出露多條石英脈，近南北向展布，并且發(fā)現(xiàn)一條含銅蝕變帶.

Ⅲ號(hào)異常區(qū)：分布在研究區(qū)的西部，寬度約300 m，長(zhǎng)度約200 m，整體呈中高阻中等極化異常，與含金礦化體的異常特征相似.異常區(qū)內(nèi)有近東西向構(gòu)造從北部通過(guò)，形成塊狀異常.

3.2 激電測(cè)深

根據(jù)地表地質(zhì)以及蝕變礦化特征，由于Ⅰ、Ⅱ號(hào)物探異常區(qū)存在4個(gè)高阻異常條帶與硅化蝕變帶吻合較好，因此在中梯面積測(cè)量的Ⅰ、Ⅱ號(hào)異常區(qū)內(nèi)選擇了2個(gè)成礦有利地段進(jìn)行了激電測(cè)深剖面測(cè)量，分別針對(duì)北東向和近南北向的硅化蝕變帶的深部含礦性進(jìn)行預(yù)測(cè)，結(jié)果顯示高電阻率在深部也顯示良好.

（1）Ⅰ號(hào)激電測(cè)深剖面異常靶區(qū)

如圖4a、5a所示，Ⅰ號(hào)剖面視電阻率在整體剖面呈現(xiàn)西高東低的趨勢(shì)，1～4號(hào)測(cè)點(diǎn)地表呈現(xiàn)中低阻低極化異常，深度為20～40 m，視電阻率為800～1 200Ωm，極化率為1%～1.4%，推測(cè)為變粒巖、片巖引起.4～6號(hào)測(cè)點(diǎn)電阻率值較高，視電阻率值為1 500～2 900Ωm，視極化率在此區(qū)域呈現(xiàn)中低極化特征，視極化率值為1.2%～2.2%.屬于高阻低極化特征，異常寬度80 m左右，形態(tài)向北西方向近直立向下，推測(cè)為硅化蝕變帶為主；東部地表40 m以上，呈現(xiàn)低阻低極化異常，視電阻率值為200～1 000Ωm，視極化率值為1%～1.4%，推測(cè)巖性以片巖、變粒巖為主，深度60 m以下，極化率深部逐步增高，推測(cè)為花崗質(zhì)片麻巖引起（表2）.

結(jié)合地表地質(zhì)情況及異常特征，劃分出2條構(gòu)造，F(xiàn)1構(gòu)造位于測(cè)點(diǎn)4號(hào)附近，傾向西，傾角約為45°；F2構(gòu)造位于6號(hào)測(cè)點(diǎn)，傾向西，傾角較陡為85°.綜合推斷2條構(gòu)造附近，深度40～120 m，點(diǎn)號(hào)2～5號(hào)之間，異常特征符合礦化體物性的區(qū)域，為成礦有利區(qū)域.

（2）Ⅱ號(hào)激電測(cè)深剖面異常靶區(qū)

如圖4b、5b所示，Ⅱ號(hào)剖面淺部（深度80 m以上）反映低阻低極化特征，根據(jù)異常特征及地質(zhì)情況分析，由片巖、變粒巖物性所致.80 m以下，6～13號(hào)點(diǎn)深部出現(xiàn)高阻中低極化率異常，推測(cè)為深部構(gòu)造形成硅化蝕變帶，1～5號(hào)點(diǎn)深部呈現(xiàn)中高阻中高極化率異常特征，推測(cè)為花崗質(zhì)片麻巖物性所致（表2）.

根據(jù)異常形態(tài)推斷Ⅱ號(hào)剖面6～13號(hào)測(cè)點(diǎn)，深度80～180 m，構(gòu)造條件對(duì)成礦有利，整體產(chǎn)狀較緩，異常規(guī)模較大，異常特征與金礦化體異常特征相符，確定為Ⅱ號(hào)靶區(qū)（如圖4）.

圖4 激電測(cè)深視電阻率剖面圖Fig.4 Profile of apparent resistivity by IPsounding

（3）Ⅲ號(hào)激電測(cè)深剖面異常靶區(qū)

如圖4c、5c所示，6～12號(hào)點(diǎn)的視極化率值在淺部出現(xiàn)低阻中高極化特征，異常值范圍為2.3%～3.4%，推測(cè)由于構(gòu)造等影響，使深部地層或斷層破碎帶呈條帶狀出現(xiàn)在淺部.根據(jù)地質(zhì)情況分析，于剖面6號(hào)點(diǎn)附近，發(fā)現(xiàn)一條硅化蝕變帶，而其位置處于大理巖與黑云角閃片麻巖的接觸部位.6號(hào)點(diǎn)深部為一條陡立高阻異常，寬度近40 m，因此高阻中等極化率特征為礦化帶的異常反映.

結(jié)合異常特征，推斷出斷裂構(gòu)造F9與F10，其中F9為傾向向西，傾角約85°；F10傾向向西，傾角約87°.推測(cè)成礦有利區(qū)域位于5～7號(hào)點(diǎn)深部，F(xiàn)9構(gòu)造為主要的控礦有利構(gòu)造，F(xiàn)9構(gòu)造的西側(cè)為重點(diǎn)研究區(qū)域.

（4）Ⅳ號(hào)激電測(cè)深剖面異常靶區(qū)

由圖4d、5d所示，Ⅳ號(hào)剖面深度0～80 m，視電阻率值為0～800Ωm，視極化率值為0.5%～1.2%，體現(xiàn)為低阻低極化率，地表異常與中梯測(cè)量結(jié)果相符，為大理巖引起.深度80 m以下，出現(xiàn)物性變化，呈中高阻中等極化特征，并伴隨有明顯構(gòu)造特征.視電阻率范圍為1 800～3 600Ωm，峰值出現(xiàn)在深部，且向下未封閉.視極化率整體異常形態(tài)與電阻率相同，伴隨深度的增加，極化率呈上升趨勢(shì)，視極化率值范圍為1.9%～2.9%.

圖5 激電測(cè)深視極化率剖面圖Fig.5 Profile of apparent polarizability by IPsounding

根據(jù)異常形態(tài)推測(cè)出4條斷裂構(gòu)造，分別為F5、F6、F7、F8，產(chǎn)狀較陡.根據(jù)異常特征分析，1～8號(hào)測(cè)點(diǎn)，深度120～180 m；9～13號(hào)測(cè)點(diǎn)，深度80～140 m，反映的物性條件與金礦化體類似，出現(xiàn)在淺部大理巖與深部巖性接觸帶，結(jié)合其構(gòu)造發(fā)育，具備成礦有利條件.

4 礦化體地質(zhì)特征

4.1 礦化特征

區(qū)內(nèi)共發(fā)現(xiàn)5條主要的硅化蝕變帶，亦有少量規(guī)模較小的蝕變帶.

1號(hào)硅化蝕變帶：出露于礦區(qū)北部的九間房西南一帶，位于中梯面積測(cè)量Ⅰ號(hào)異常區(qū)內(nèi)以及Ⅰ-1號(hào)化探異常的北部，受北西向構(gòu)造控制.圍巖為云母片巖和花崗質(zhì)片麻巖.地表延長(zhǎng)250 m，出露寬度0.50～2.80 m，走向北西，傾向215～245°，傾角66～80°，由TC6、BL2工程控制.硅化蝕變帶被北東向構(gòu)造錯(cuò)斷，斷距400 m.巖石較破碎，局部呈致密塊狀，發(fā)育較強(qiáng)的硅化、黃鐵礦化、褐鐵礦化和高嶺土化，局部地段發(fā)育金礦化，其中有3個(gè)刻槽樣有金礦化顯示，TC6-H5樣品的Au品位0.63×10-6，TC6-H6樣品的Au品位0.96×10-6，TC6-H7樣品的Au品位1.18×10-6.

2號(hào)硅化蝕變帶：出露于礦區(qū)東北部的上朝陽(yáng)溝西北一帶，位于中梯面積測(cè)量Ⅱ號(hào)異常區(qū)內(nèi)，位于Ⅰ-1、Ⅰ-2號(hào)化探異常的中間區(qū)域，受北東向構(gòu)造控制.圍巖為角閃斜長(zhǎng)片麻巖.地表延長(zhǎng)60 m，出露寬度5.77 m，走向北東，傾向310°，傾角85°，由TC3探槽控制。巖石較為破碎，原巖為角閃斜長(zhǎng)片麻巖，發(fā)育較強(qiáng)的硅化、黃鐵礦化、黃銅礦化、孔雀石化、褐鐵礦化和高嶺土化，局部地段發(fā)育銅、金礦化，其中TC3-H7樣品的Cu品位0.29%，Au品位0.47×10-6.

3號(hào)硅化蝕變帶：出露于工作區(qū)北部的蛤蟆溝東北山脊處，位于中梯面積測(cè)量Ⅰ號(hào)異常區(qū)內(nèi)以及Ⅰ-1化探異常的西南部.此處有民采舊坑，因年久失修，無(wú)法進(jìn)入.3號(hào)硅化蝕變帶受北西向構(gòu)造控制，圍巖為云母片巖.延長(zhǎng)60 m左右，寬度0.05 m，走向北東.在民采舊坑外毛石堆揀塊取樣分析Au品位8.55×10-6，Ag品位2.25×10-6.巖石發(fā)育細(xì)脈狀硅化，硅化細(xì)脈兩側(cè)發(fā)育褐鐵礦化.

4號(hào)硅化蝕變帶：出露于礦區(qū)北部的九間房西南一帶，位于中梯面積測(cè)量Ⅰ號(hào)異常區(qū)內(nèi)以及Ⅰ-1化探異常的北部，受北西向構(gòu)造控制.圍巖為云母片巖.地表延長(zhǎng)300 m，出露寬度0.80～1.00 m，走向北西，傾向235～250°，傾角70°，由TC5探槽和工作區(qū)外的民采舊坑控制.巖石較破碎，局部呈致密塊狀，發(fā)育較強(qiáng)的硅化、碳酸鹽化、褐鐵礦化和高嶺土化，局部地段發(fā)育金礦化，其中有1個(gè)刻槽樣有金礦化顯示，TC5-H5樣品Au品位0.53×10-6.

5號(hào)硅化蝕變帶：出露于礦區(qū)北部的九間房西南一帶，位于中梯面積測(cè)量Ⅰ號(hào)異常區(qū)內(nèi)以及Ⅰ-1化探異常的西部，受北東向構(gòu)造控制，圍巖為云母片巖.地表延長(zhǎng)400 m，出露寬度0.20～1.40 m，走向北東，傾向285～310°，傾角85°.巖石較破碎，局部呈致密塊狀，發(fā)育較強(qiáng)的硅化、褐鐵礦化和高嶺土化，局部地段發(fā)育金礦化，其中有1個(gè)刻槽樣有金礦化顯示，TC7-H2樣品Au品位0.56×10-6.

4.2 圍巖蝕變

古元古界寶音圖群地層和花崗質(zhì)片麻巖的接觸部位多發(fā)生硅化蝕變.蝕變帶受斷裂構(gòu)造控制明顯，呈線狀分布.主要蝕變有硅化、黃銅礦化（圖6a、c）、方黃銅礦化（圖6c）、孔雀石化（圖6d）、黃鐵礦化、褐鐵礦化（圖6a、6d）、閃鋅礦化（圖6b）、高嶺土化、綠簾石化、綠泥石化、絹云母化和碳酸鹽化.與Au、Ag有關(guān)的蝕變?yōu)楣杌ⅫS鐵礦化和褐鐵礦化［22］；與Cu有關(guān)的蝕變?yōu)楣杌?、黃銅礦化、孔雀石化和黃鐵礦化.

圖6 圍巖蝕變顯微照片F(xiàn)ig.6 Microphotographs of wall rock alteration

5 成礦預(yù)測(cè)

研究區(qū)北東部土壤地球化學(xué)顯示多處Cu、AuⅠ類異常區(qū)，激電中梯與測(cè)深也在該范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)多處物探異常區(qū)，其中高電阻率是物探異常區(qū)的重要標(biāo)志.物化探異常區(qū)通過(guò)探槽揭露主要為古元古界寶音圖群地層和花崗質(zhì)片麻巖的接觸部位，目前在物化探異常重疊區(qū)域經(jīng)探槽取樣，均發(fā)現(xiàn)了礦化顯示.礦脈主要沿?cái)嗔褬?gòu)造充填，反映斷裂既是導(dǎo)礦構(gòu)造，又是容礦構(gòu)造，因此工作區(qū)存在隱伏含礦硅化蝕變帶的可能性很大.建議選擇古元古界寶音圖群地層和花崗質(zhì)片麻巖的接觸部，尤其是北東向、近南北向和北西向三組斷裂的交匯部，進(jìn)行鉆探驗(yàn)證等地質(zhì)勘查工作.

6 結(jié)論

（1）土壤地球化學(xué)共圈定Ⅰ類異常4處，Ⅱ類異常8處，Ⅲ類異常18處，Ⅰ類異常Cu、Au元素異常顯示良好.

（2）激電中梯共顯示3處物探異常區(qū)，高電阻率是重要的物探異常標(biāo)志，異常區(qū)域與化探Ⅰ類異常重合.其中Ⅰ、Ⅱ號(hào)物探異常區(qū)存在4個(gè)高阻異常條帶與硅化蝕變帶吻合較好，探槽揭露良好的礦化顯示.

（3）古元古界寶音圖群和花崗質(zhì)片麻巖的接觸部，尤其是北東向、近南北向和北西向3組斷裂的交匯部是該區(qū)找礦重要靶區(qū).