內(nèi)蒙古北山地區(qū)三道明水北銅鋅礦找礦預(yù)測(cè)模型

［摘要］三道明水北銅鋅礦位于內(nèi)蒙古北山地區(qū)的額濟(jì)納旗哈日布日格德音烏拉鎮(zhèn)境內(nèi)，為內(nèi)蒙古地質(zhì)勘查有限責(zé)任公司于2020年新發(fā)現(xiàn)評(píng)價(jià)的一處中型銅鋅礦床。銅鋅礦體賦存于上奧陶統(tǒng)—下志留統(tǒng)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(zhì)蝕變巖及大陸斜坡相石英砂巖和深水硅質(zhì)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(qū)在銅鋅找礦方面的一次重大突破，本文在野外工作的基礎(chǔ)上，按照“三位一體”勘查區(qū)找礦預(yù)測(cè)理論與方法，對(duì)成礦地質(zhì)體、成礦構(gòu)造和結(jié)構(gòu)面、成礦作用特征標(biāo)志進(jìn)行歸納總結(jié)，編制礦區(qū)找礦預(yù)測(cè)信息表，建立找礦預(yù)測(cè)地質(zhì)模型，為今后該地區(qū)外圍和深部找礦預(yù)測(cè)提供地質(zhì)依據(jù)。

［關(guān)鍵詞］銅鋅礦；找礦預(yù)測(cè)地質(zhì)模型；三道明水北；內(nèi)蒙古北山地區(qū)

我國北山地區(qū)范圍包括新疆東部、甘肅西北部和內(nèi)蒙古西部[1]。北山地區(qū)是以金和鐵為主，同時(shí)又有銅、鎳、鉛-鋅-銀和鉬金屬礦化的礦化集中區(qū)[2]。北山內(nèi)蒙古地區(qū)大地構(gòu)造單元為塔里木板塊，是我國西部重要的成礦帶之一[3]，產(chǎn)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(fā)現(xiàn)評(píng)價(jià)的礦床主要有黑鷹山鐵礦、流沙山鉬礦、小狐貍山鉬礦、獨(dú)龍包鉬礦、額勒根鉬礦、交叉溝東金礦、甜水井金礦、三個(gè)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(qū)面積為28.63km2，屬于內(nèi)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(jí)）。估算資源量銅91242 t、鋅130351 t，達(dá)到中型規(guī)模。在大量野外工作的基礎(chǔ)上，參考前人對(duì)礦床地質(zhì)特征、蝕變分帶、礦床成因、成礦規(guī)律等方面的研究成果，按照“三位一體”勘查區(qū)找礦預(yù)測(cè)理論與方法，建立找礦預(yù)測(cè)地質(zhì)模型，為今后該區(qū)綜合信息預(yù)測(cè)提供依據(jù)，為深部外圍找礦勘查提供思路[7，8]。

1 礦區(qū)地質(zhì)特征

三道明水北銅鋅礦礦區(qū)位于內(nèi)蒙古額濟(jì)納旗境內(nèi)，西鄰甘肅省肅北蒙古族自治縣。大地構(gòu)造單元?jiǎng)澐謱俦鄙皆焐綆|段中部，夾持于紅柳河—牛圈子—洗腸井和岌岌臺(tái)子—石板井—小黃山蛇綠混雜巖帶之間[9]（圖1）。

礦區(qū)出露地層主要為古元古界北山巖群、上奧陶統(tǒng)—下志留統(tǒng)公婆泉組、白堊系下統(tǒng)赤金堡組及第四系全新統(tǒng)；侵入活動(dòng)自晚奧陶世至早石炭世不同程度發(fā)育，以年齡420～336 Ma的早志留世、晚泥盆世活動(dòng)最為強(qiáng)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(fù)式巖基及小的巖株產(chǎn)出。斷裂構(gòu)造以北西向及北西西向?yàn)橹?，兼有北東向和東西向斷層發(fā)育，彼此交切、錯(cuò)斷，共同構(gòu)成了區(qū)域復(fù)雜的構(gòu)造格局。

礦區(qū)內(nèi)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(tǒng)—下志留統(tǒng)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(tǒng)赤金堡組主要為泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、粉砂巖夾砂巖、礫巖；第四系全新統(tǒng)為沖洪積砂礫石、風(fēng)成砂。礦區(qū)內(nèi)巖漿巖出露規(guī)模較大，分為兩期：晚泥盆紀(jì)花崗閃長巖、花崗巖及早石炭紀(jì)正長花崗巖，NNE方向展布，與構(gòu)造方向一致，呈巖株?duì)町a(chǎn)出。礦區(qū)內(nèi)主構(gòu)造線方向?yàn)榻媳毕颍‵4、F5、F6斷層）、北北東向（F1韌性剪切帶），局部發(fā)育近東西向、北西向次一級(jí)小構(gòu)造，其中北北東向F1韌性剪切帶與Ⅰ號(hào)蝕變帶內(nèi)多條礦（化）體成礦關(guān)系密切（圖2）。

2 構(gòu)建地質(zhì)模型的理論依據(jù)和方法

采用葉天竺等創(chuàng)建的“固體礦產(chǎn)礦床模型綜合地質(zhì)信息預(yù)測(cè)技術(shù)”，以成礦系列理論和勘查區(qū)找礦預(yù)測(cè)理論為指導(dǎo)，采用礦床模型綜合地質(zhì)信息預(yù)測(cè)方法體系，以大地構(gòu)造相研究方法分析成礦地質(zhì)背景，以建造構(gòu)造分析方法研究成礦地質(zhì)構(gòu)造特征，以典型礦床研究建立成礦模型，通過礦區(qū)成礦特征研究確定成礦要素，結(jié)合物探、化探、遙感、自然重砂等多元信息分析確定預(yù)測(cè)要素。以成礦建造和構(gòu)造、成礦特征、物探、化探、遙感等信息，建立綜合信息預(yù)測(cè)模型。

3 構(gòu)建地質(zhì)模型的主要參數(shù)

3.1 預(yù)測(cè)礦種（組合）

根據(jù)礦區(qū)已發(fā)現(xiàn)礦床及實(shí)際工作情況，確定預(yù)測(cè)目標(biāo)礦種（組合）為銅、鋅、鉛。

3.2 找礦預(yù)測(cè)礦床類型

采用建造構(gòu)造分析法，按成礦地質(zhì)作用的不同進(jìn)行預(yù)測(cè)方法的分類方案[11]，將礦區(qū)的礦產(chǎn)預(yù)測(cè)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(fā)作為預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)的必要條件，海底噴發(fā)火山巖直接控制礦床的分布。

3.3 成礦地質(zhì)體

海溝噴流沉積（VMS）礦床主要是火山地質(zhì)作用的結(jié)果，火山活動(dòng)提供了成礦物質(zhì)聚集成礦的直接動(dòng)力和能量，因此該類礦床的成礦地質(zhì)體為海相火山沉積底層和相應(yīng)的火山機(jī)構(gòu)。由于時(shí)代較老且被剝蝕，以及后期巖漿、構(gòu)造作用而被破壞，火山機(jī)構(gòu)一般不復(fù)存在或較難識(shí)別。三道明水北銅鋅礦礦區(qū)的成礦地質(zhì)體為公婆泉組，由南向北出露于礦區(qū)中部，區(qū)內(nèi)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(zhì)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(zhì)碎屑巖，巖石地球化學(xué)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(huán)境[12]，屬于多峰式火山巖建造。后期經(jīng)區(qū)域變質(zhì)和動(dòng)力變質(zhì)作用形成一套（低）綠片巖相變質(zhì)巖，地表多呈片狀產(chǎn)出。礦區(qū)內(nèi)公婆泉組中黃鐵礦化絹云母石英片巖為主要賦礦巖石。對(duì)內(nèi)蒙古基東地區(qū)公婆泉組火山巖中鋯石測(cè)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(gòu)造與成礦結(jié)構(gòu)面

VMS礦床一般產(chǎn)于海底火山噴發(fā)中心附近的穹窿、火山斜坡帶，以及距火山活動(dòng)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(guān)的同生斷裂控制，屬于典型的火山成礦構(gòu)造系統(tǒng)。成礦構(gòu)造包括原生構(gòu)造和成礦構(gòu)造，三道明水北銅鋅礦礦區(qū)原生構(gòu)造受火山噴發(fā)作用控制，其巖相帶構(gòu)造現(xiàn)難以恢復(fù)，成礦后構(gòu)造主要是后期區(qū)域構(gòu)造產(chǎn)生的變質(zhì)變形造成的褶皺構(gòu)造、斷裂構(gòu)造及巖體侵入形成的接觸帶構(gòu)造等疊加。礦區(qū)主要受控于“尖山韌性剪切帶”及東西兩側(cè)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(chǎn)狀展布。

礦區(qū)成礦結(jié)構(gòu)面為火山巖與沉積巖的接觸面，礦體呈層狀產(chǎn)出，嚴(yán)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(biāo)志

3.5.1礦體特征

共圈定工業(yè)礦體8條，分布于礦區(qū)中段公婆泉組黃鐵礦化絹云母石英片巖中。北-1號(hào)銅鋅礦體為礦區(qū)規(guī)模最大的主礦體，位于礦區(qū)的北西部。沿走向控制延長1575 m，賦礦標(biāo)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(tài)簡單，呈層狀、似層狀，局部見分支復(fù)合、膨大縮小現(xiàn)象。礦體較連續(xù)，未見明顯斷層或巖脈對(duì)該礦體進(jìn)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(jié)構(gòu)相互交代鑲嵌，形成半自形、它形粒狀結(jié)構(gòu)，黃鐵礦還具有交代結(jié)構(gòu)及碎裂結(jié)構(gòu)。礦石以浸染狀構(gòu)造為主，少見塊狀構(gòu)造和細(xì)脈狀構(gòu)造。

3.5.3圍巖蝕變特征

礦體頂板普遍具較強(qiáng)的綠泥石化、硅化、弱的絹云母化，普遍發(fā)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(shù)黃鐵礦均被后期韌性剪切帶破壞。礦體底板巖石普遍發(fā)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(fā)現(xiàn)礦體地表露頭。主礦體位于AP1化探綜合異常內(nèi)，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(jí)濃度分帶，其余元素異常強(qiáng)度和規(guī)模一般。各元素相互套和，有多個(gè)較明顯的濃集中心。

磁異常特征：礦區(qū)全區(qū)進(jìn)行了1∶1萬地面高精度磁法測(cè)量工作。礦區(qū)磁場(chǎng)基本場(chǎng)T0=56200 nT，總場(chǎng)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(guān)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(qū)施工的控制北-1號(hào)礦體的鉆孔中，見大量黃鐵礦，推測(cè)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(jié)本礦床物探找礦經(jīng)驗(yàn)，極化率≥4.0%多為厚大黃鐵礦層的體現(xiàn)，而極化率3.0%～4.0%為找礦有利區(qū)間。

遙感異常：地表礦化蝕變地區(qū)鐵染異常強(qiáng)烈且套合較好，羥基異常部分套合，強(qiáng)度多為二級(jí)異常。

3.5.5礦床成因探討

董珍和高樹起通過研究均認(rèn)為三道明水北銅鋅礦成因類型應(yīng)屬于VMS疊加熱液改造型礦床。董珍認(rèn)為成礦分為噴流沉積成礦階段（成礦物質(zhì)的初步富集）和后期改造成礦階段（礦質(zhì)進(jìn)一步富集形成工業(yè)礦體）兩個(gè)期次。高樹起認(rèn)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(qū)動(dòng)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(yù)測(cè)模型

在全面分析和總結(jié)與典型礦床有關(guān)的物探、化探、遙感資料的基礎(chǔ)上，編制了典型礦床找礦預(yù)測(cè)要素信息表（表1）和預(yù)測(cè)模型圖（圖3）。

5 找礦標(biāo)志

（1）地質(zhì)體標(biāo)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(zhì)體是尋找同類礦床地層標(biāo)志。

（2）構(gòu)造標(biāo)志：加里東期—華力西期韌性剪切帶構(gòu)造影響為礦質(zhì)的活化遷移富集提供了動(dòng)力條件，因此尋找成礦構(gòu)造是尋找此類礦床的關(guān)鍵。

（3）控礦位置：礦床成礦物質(zhì)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(gòu)造薄弱面是該類礦床的重要找礦標(biāo)志。

（4）圍巖蝕變：礦床礦體的形成與上盤圍巖強(qiáng)烈的黃鐵礦化、綠泥石化等中低溫蝕變關(guān)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(duì)礦區(qū)1∶2.5萬水系異常的查證，發(fā)現(xiàn)找礦靶區(qū)，在通過系統(tǒng)地質(zhì)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(fā)激化法為該區(qū)找礦提供了重要線索。

6 結(jié)論

（1）三道明水北銅鋅礦的發(fā)現(xiàn)和對(duì)其成礦地質(zhì)條件總結(jié)，說明該區(qū)具有尋找噴流—沉積型銅鋅金等多金屬礦潛力。本次研究內(nèi)容對(duì)該區(qū)下一步找礦工作具有指導(dǎo)意義：在其外圍圈定類似地質(zhì)背景的找礦遠(yuǎn)景區(qū)，通過多手段多方法異常查證，進(jìn)一步縮小找礦靶區(qū)，對(duì)找礦目標(biāo)體開展工程驗(yàn)證，樣品測(cè)試圈定礦體，最終實(shí)現(xiàn)找礦新突破。

（2）本次通過總結(jié)礦床特征，按照“三位一體”建立找礦預(yù)測(cè)模型，總結(jié)地質(zhì)、物探、化探綜合找礦標(biāo)志，為三道明水探礦權(quán)南部及區(qū)域外圍找礦提供思路，為今后該地區(qū)勘查工作部署提供依據(jù)。

致謝：本研究在該礦床多年勘查找礦工作的基礎(chǔ)上進(jìn)行，該礦床的發(fā)現(xiàn)得益于鹿建華、王海寬、何會(huì)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(nèi)蒙古地質(zhì)勘查有限責(zé)任公司正高級(jí)工程師李泊洋、王忠及評(píng)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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