摘要
支家地银铅锌矿床是晋北银多金属矿集区典型的浅成低温热液型矿床,其成矿与早白垩世陆相火山-侵入杂岩密切相关。本文通过系统野外地质调查、岩相学分析及地球化学研究,识别出矿床发育3类矿化类型:受断裂控制的脉状矿化、隐爆角砾岩型矿化及深部类斑岩型矿化,构成“脉状-隐爆角砾岩筒-类斑岩型”三位一体成矿组合。矿区垂向分带特征显著,自上而下划分为4个带:Ⅰ带(Mn(Ag)蚀变晕)、Ⅱ带(脉状矿化带,Ag-Pb-Zn)、Ⅲ带(脉状+筒状矿化带,Ag-Pb-Zn)及Ⅳ带(类斑岩型矿化带,Pb-Zn)。控矿构造以NW向F2断裂为主导,其与石英斑岩成矿地质体的时空耦合关系控制了矿体的空间分布。研究揭示了浅部脉状矿化向深部类斑岩型矿化的演化规律,提出石英斑岩接触带与断裂复合部位是深部找矿的关键靶区。该成果深化了浅成低温热液型矿床成矿理论,为区域深边部资源勘查提供了重要依据。
Abstract
The Zhijiadi Ag-Pb-Zn polymetallic deposit, a representative epithermal deposit in the northern Shanxi polymetallic ore cluster, is genetically related to Early Cretaceous continental volcanic-intrusive complexes. Based on detailed field investigations, petrographic studies, and geochemical analyses, three mineralization types are identified: fault-controlled vein-type, cryptoexplosive breccia pipe-type, and porphyry-like mineralization, forming a "vein-breccia pipe-porphyry" metallogenic assemblage. The vertical zoning of the deposit is divided into four zones: Zone I (Mn(Ag) alteration halo), Zone II (vein-type Ag-Pb-Zn mineralization), Zone III (vein + pipe-type Ag-Pb-Zn mineralization), and Zone IV (porphyry-like Pb-Zn mineralization). The NW-striking F ₂ fault system and quartz porphyry intrusions jointly control the spatial distribution of orebodies. The study reveals an evolutionary trend from shallow vein-type to deep porphyry-like mineralization, highlighting the contact zones between quartz porphyry and faults as key targets for deep exploration. This research advances the understanding of epithermal mineralization mechanisms and provides critical guidance for deep resource prospecting in similar volcanic terrains.
Keywords
0 引言
支家地银铅锌多金属矿床是晋北银多金属矿集区中最具代表性的一个矿床,其成矿与陆相火山-侵入杂岩有关,属浅成低温热液型矿床(李兆龙等,1992,1995;张北廷,1994;张北廷等 1995;杨建功,1999;李树臣和周丽霞,2008;邴颖和孟瑞发, 2009)。以往矿区的地质找矿工作集中在 600 m 以上,在近几年来,危机矿山接替资源勘查找矿工作主要聚焦在矿区深边部 600 m 以下,揭示出了若干新的成矿地质特征:在其深部发现了低 Ag 的独立 PbZn 矿体,揭示出从浅部到深部完整的矿化-蚀变分带;发现了新的含矿隐爆角砾岩筒,揭示隐爆角砾岩筒的空间分布特征;发现了(类)斑岩型PbZn矿化,揭示了脉状-爆破角砾岩筒-斑岩型“三位一体” 矿化组合。
与陆相火山-侵入杂岩有关的银多金属矿床,部分以脉状矿化为主,部分以隐爆角砾岩筒型矿化为主,局部在与成矿有关的斑岩体中也有弱的矿化显示,但三者之间的关系并不清楚。支家地矿区同时发育了脉状矿、筒状矿(隐爆角砾岩型)和类斑岩型矿化,为研究三者之间的相互关系提供了一个难得的实体案例。本文基于前人研究成果,结合最新勘查资料,通过系统的野外地质调查、岩相学分析及地球化学研究,对矿床成矿地质特征进行再梳理,重点阐明不同矿化类型的空间分布规律,建立矿床垂向分带模型。该研究不仅有助于深化浅成低温热液型矿床的成矿理论,更旨在为矿区深边部资源勘查提供理论指导与技术支撑。
1 地质背景
支家地银多金属矿床大地构造位置处于华北地台北缘、燕山断块的涞源块隆与五台块隆的过渡地带,中生代火山岩断陷盆地—太白维山破火山口内(李兆龙等,1992)。盆地基底岩系具有明显的双层结构,即太古宇变质基底岩系(五台群)和上覆的新元古界—古生界盖层沉积岩系,盆地内出露了一套中酸性火山-侵入杂岩。出露的火山岩系呈角度不整合于下伏火山盆地基底岩系之上或呈断层接触。与区内火山作用相伴的侵入岩主要包括安山玢岩、石英斑岩和花岗岩,以浅成—超浅成相为主,与其喷出相共同构成了火山-侵入杂岩系,矿区分布的这套火山岩(J3b2)(流纹岩、石英斑岩、花岗岩),其时代应属早白垩世(张会琼,2014)。太白维山火山盆地为一典型的破火山机构,由破火山口洼地、环状(弧形)断裂、放射状断裂和次火山侵入岩等构造组成。基底构造,以区域性的NE向隆起-断裂和 NW 向断裂发育为特征。NE 向断裂是区域张旺沟—刘庄深断裂的组成部分,控制了火山盆地的西北边界;NW向断层是区域唐河大断裂的组成部分,经龙裕池—太白维山穿切火山盆地基底,控制了区内次火山岩类的分带,岩体和接触带也是区内矿床最重要的控矿因素(图1;李兆龙等,1992;肖秀梅, 1992;陈津和唐跃林,1993;张北延,1994;张北延等,1995;李树臣和周利霞,2008;潘益清和康艳辉, 2009)。
2 矿床地质特征
矿区地层以中元古界长城系碳酸盐岩建造和中生界侏罗系陆相火山岩为主。碳酸盐岩建造主要为长城系高于庄组四段,地表仅在矿区北部少量出露,其岩性主要为浅灰色中厚层—厚层状遂石泥晶白云岩、含砾屑、砂屑白云岩和灰紫色白云质页岩。区内岩浆岩主要出露新太古代五台期变质石英闪长岩、燕山期次火山岩以及隐爆角砾岩,次火山岩主要为石英斑岩(肖秀梅,1992;陈津和唐跃林,1993;潘益清和康艳辉,2009;冯祝平,2010;李兵院和孟庆春,2010;覃娴瑟,2010;何雨明和杨牧, 2011;白万成和卿敏,2012①;张会琼等,2012,2016; 张会琼,2014)。区内发育3种类型构造:断裂构造、侵入接触构造、火山通道构造,支家地铅锌银矿床受次级火山口断裂构造控制,矿体主要赋存于 NW 向F2断裂破碎带及其两侧的隐爆角砾岩中,以及火山口构造外接触带的白云岩中,在两组构造的交汇部位,矿体变厚变富(图2)。矿化类型有 2类,即隐爆角砾岩型筒状矿和裂隙充填脉状矿。
2.1 成矿地质体
矿区石英斑岩为成矿关系密切的地质体。主要有脉状—珠滴状(以浅部为主)和小岩株状(主要发育在深部)2种产出特征。石英斑岩呈灰白色,斑状结构,块状构造,斑晶主要为石英和钾长石,粒径 2~3 mm,个别粒度较大。石英斑晶大部分被溶蚀,形成港湾状,浑圆状。基质主要为石英和长石。浅部石英斑岩体经常有气孔-杏仁状构造,气孔中充填有方解石、石英、黄铁矿等。其边部常发生隐爆,形成所谓石英斑岩角砾岩(λπb),石英斑岩角砾岩多为浅灰色或肉红色,块状或角砾状构造,角砾结构、碎裂结构,角砾成分主要为石英斑岩,少量燧石、白云岩,角砾含量约占 61%,角砾一般呈棱角状、次棱角状,其大小不等,其粒径一般 1~5 cm,大者 10 cm,胶结物主要为硅质,部分石英斑岩角砾岩胶结物为辉银矿、方铅矿、闪锌矿、石英及长石,可直接形成矿体,如4号矿体。
成矿与石英斑岩密切相关。空间上,无论是脉状还是筒状矿体,均产在石英斑岩岩体附近(图3)。岩体中发育硅化绢云母化及相伴的细脉浸染状Pb-Zn矿化,局部达到工业品位(张会琼等,2012),边部角砾岩化强烈,形成石英斑岩角砾岩;时间上,热液矿化紧随石英斑岩体侵位,含矿角砾岩筒中有叶腊石化黄铁矿化的石英斑岩角砾,上部带的脉状矿体也穿切石英斑岩,因此,支家地矿区石英斑岩的成岩时代可近似作为成矿时代;成矿物质演化上,矿床的蚀变分带和成矿温度显示,远离石英斑岩岩株,成矿温度变低,低温蚀变更发育,矿体中黄铁矿、闪锌矿、方铅矿等金属矿物中ΣREE含量则近深部石英斑岩株明显增高,反映了成矿流体与石英斑岩岩株的亲缘性。这种空间上紧密相伴、成岩成矿时间相近、成矿演化上的梯度分带,表明石英斑岩岩株就是矿区的成矿地质体,其对应的火山喷发相为矿区附近分布的流纹岩。石英斑岩Sr-Nd同位素等特征,显示其为成熟陆壳重熔的产物,成熟陆壳源区富集 Ag、Pb、Zn 等成矿元素,是石英斑岩质岩浆进一步演化成矿的物质基础(张会琼,2014)。
2.2 控矿构造
矿区内主要发育3条断裂构造,即F1、F2、F3断裂。F1断裂走向 NE,倾向 N,倾角 70°,为白旗组火山岩系与长城系白云岩的接触界线;F3 断裂走向 NW,倾向 NE,倾角 60°,地表延伸 900 m。F1、F3 断裂均为成矿前火山活动中形成的断裂。F2 为矿区内最为重要的断裂构造,走向 NW—SE,但 NW 端有向北拐、SE 端有向南拐的趋势,并有分叉现象。该断裂亦为成矿前断裂,但成矿期仍有活动。对石英斑岩岩枝(小岩体)、隐爆角砾岩和矿体具有明显的控制作用,是主要的控岩控矿构造。
2.3 蚀变特征
支家地矿区围岩蚀变强烈,常见蚀变类型有碳酸盐化、绢云母化、硅化、泥化、黄铁矿化、绿泥石、叶腊石化等中低温蚀变,其中与成矿关系最密切的是硅化、绢云母化和碳酸盐化。
硅化:在近矿体附近的围岩中比较常见,硅化常沿火山角砾岩的边部发育,石英垂直角砾生长,显微镜下表现为细粒石英集合体。硅化主要发生在凝灰角砾岩胶结物中,因硅化而颜色变深,但角砾本身并未发生硅化现象,同时,硅化作用也很少以石英脉的形式产出,只在断裂的局部部位观察到少量延伸仅有数十厘米的石英脉。
绢云母化:其分布范围较广,主要见于隐爆角砾岩型矿化和深部斑岩型矿化部位,在脉状矿体的两侧,特别是破碎蚀变的花岗斑岩中也较发育。
碳酸盐化:矿区普遍存在,以肉红色的铁锰碳酸岩化为主,其次为方解石化。碳酸盐化与成矿关系密切,交代赋矿岩石,并与银矿物、方铅矿、闪锌矿一起组成银多金属硫化物—铁菱锰矿细脉或团块,或出现在角砾岩型矿体中,并围绕角砾四周的裂隙展布。在围岩中发育以方解石为主的碳酸盐化。
2.4 矿体特征
支家地矿区的工业矿体主要有 Pb-Zn矿、Ag矿和Mn矿。矿床上部独立的Ag矿体已经采完,现有的 Ag矿与Pb-Zn矿伴生,是目前矿山的主要开采对象。 Mn矿在近地表时常有小规模民采,其工业价值不大。
本研究根据矿体和矿化体的产出特征,将支家地矿床矿化类型划分为 3 种:受断裂控制的脉状矿化(脉状矿)、隐爆角砾岩型矿化(筒状矿)和类斑岩型矿化(图3)。脉状矿和筒状矿是矿山的主要开采对象,类斑岩型矿化是在矿区深部新发现的矿化类型,埋深大、品位低,暂无开发价值。
1—角砾岩;2—石英斑岩;3—石英斑岩角砾岩;4—凝灰角砾岩;5—脉状矿体及编号;6—筒状矿体及编号;7—类斑岩矿体及编号;8—断层及编号;9—推测岩体界限;10—坑道;11—钻孔及编号
2.4.1 脉状矿化特征
矿区受断裂控制的脉状矿体,即沿断裂热液充填型矿体,主要分布于矿区内F2断裂及其次级断裂之中,可细分为 3类。第一类是沿 F2断裂及其上盘裂隙充填的矿体,以①号、⑤号、⑧号矿体为代表,矿化以方铅矿化和闪锌矿化为主;第二类分布在F2 断裂下盘,走向近 NNW 向的矿体,主要分布在矿区的 NW 端,定义为新①号矿体;第三类是走向与 F2 平行,倾向与之相反的矿体,以⑥号矿体为代表。第二、三类矿体的共同特点为:分布在白云岩与石英斑岩或凝灰角砾岩的接触带,矿体由数条平行矿脉组成,矿化以富黄铁矿为特征。
脉状矿主要为①号、⑤号、⑥号及⑧号矿体。矿体总体走向为115°~125°,倾向SW、NE,倾角65°~70°。位于 F2 断层上盘的矿体倾向 SW 为主,与 F2 断层的产状一致,F2断层下盘的矿体多倾向NE,两类矿体倾角接近,均为 60°~70°,NW 端的矿体走向为 NNW,倾向近于直立。在形态特征上,脉状矿体与筒状矿体有明显差别,其形态主要为脉状、似层状,主要发育细脉状、条带状、致密块状构造,热液沿裂隙充填的特征明显,主要硫化物矿化为方铅矿、闪锌矿、黄铁矿。
2.4.2 筒状矿化特征
筒状矿体具有厚度大、品位高、易开采的特点,是矿山最主要的开采对象。矿区已探明的主要矿体中②、③、④、⑨号矿体以及①号矿体的北端为筒状矿体(图4)。隐爆角砾岩筒主要由凝灰质角砾岩、石英斑岩、火山角砾岩等组成。在平面上,呈透镜状或椭圆状,其长轴NWW向,长约600 m,短轴长 150~200 m;一些小规模角砾岩筒,直径一般 20~50 m,垂直产出,总体上延深不大,一般不超过 200 m。空间上,隐爆角砾岩筒主要沿 F2 断层两侧分布,多分布在 F2 断层下盘,呈 NWW—SEE 展布,与石英斑岩关系密切,受石英斑岩与凝灰质角砾岩接触带控制,一般位于斑岩体边侧或上方。井下观察,石英斑岩角砾岩是石英斑岩的爆破碎裂相,可见到二者之间的过渡关系,其均产于侵入岩体的顶部。岩浆上侵所带来的含矿气液在顶部集中,压力增大,在顶部张性裂隙处应力释放而发生隐爆形成角砾岩筒并充填成矿。
筒状矿体主要分布在矿区中部,矿体空间上分布具有等距性,间距约为1.5线,但3号勘探线附近,邻近④号矿体没有隐爆角砾岩矿体发育,可能由于该处石英斑岩不发育。
2.4.3 类斑岩型矿化特征
根据野外地质调查以及勘探资料,本研究首次在矿床深部识别出类斑岩型矿化体。PbZn 硫化物矿化呈浸染状、细脉状(图9)产于深部石英斑岩小岩株顶部强烈角砾岩化部位,在石英斑岩体与F2断裂接触-复合部位。该类矿化发生形变,其以韧性为主(图4b),脆性断裂和裂隙发育较弱,其矿化呈密集的细脉状或网脉型产出(图9a、b),形成低品位的厚大矿体。类斑岩型矿化以 PbZn 为主,Ag 含量较低,作为伴生元素。一般矿石品位较低(Zn 0.76%,Pb 0.48%),目前尚不具备开发价值。
图41320中段支家地隐爆角砾岩型矿体照片
a—④号筒状矿体中部矿化角砾岩;b—④号筒状矿体边部震裂角砾岩裂隙充填PbZn矿化
由于该类型矿化主要产于石英斑岩岩株顶部和边侧的接触-断裂构造带内,具有与斑岩型矿化相似的细脉—浸染状矿化,主要产于岩体边侧的接触-断裂带内,而非全岩矿化。因此,本文将此类矿化命名为类斑岩型矿化。
3 矿床分带
从垂向分布来看,矿区浅部主要为脉状矿,矿区中部同时出现脉状矿和筒状矿,矿区深部则出现了类斑岩型矿化。Mn、Ag、PbZn等成矿元素也表现出有规律的变化(表1):Mn 主要出现在浅表,Ag 主要在浅部和中部、PbZn主要出现在中部和深部。同时伴随的蚀变也发生规律变化。基于支家地矿床不同深度矿化蚀变、矿石矿物组合和成矿元素组合等特征,本研究将该矿床矿化从上到下分为4个带,I标志带:Mn(Ag)蚀变晕;II脉状矿化带;III脉状+筒状矿化带;IV类斑岩型矿化带。
表1不同深度石英斑岩以及地表Mn矿中Au、Ag的含量
注:测试单位为核工业北京地质研究院分析测试中心(2013年 11月);使用仪器类型:原子吸收光谱仪(Z-2000)。
3.1 I标志带:Mn(Ag)蚀变晕
Mn 矿化蚀变主要出现在 1650 m 标高以上,大约深50 m,蚀变后的长英质凝灰角砾岩和石英斑岩露头呈灰黑色(图5),俗称“火烧皮”现象,也有学者将浅部的 Mn 矿化蚀变晕称为“锰帽”。蚀变的 Mn 矿物经薄片和电子探针鉴定主要为铁菱锰矿,呈不规则细脉和浸染状分布在凝灰质角砾岩和白云岩中(图5)。含 Ag 的铁锰碳酸盐蚀变晕是银多金属矿床的重要找矿标志。
图5标志带野外及标本照片
a—长英质凝灰角砾岩露头表面Mn矿化;b—地表废石堆石英斑岩表层Mn矿化;c—含白云岩的锰矿石
3.2 II脉状矿化带
大致位于 1650~1450 m 标高,以受断裂控制的脉状矿化为主,成矿元素组合上脉状矿化带以 Ag、 Pb 为主,Zn 次之。矿区范围内共圈出了近 10 条 AgPb(Zn)脉状矿体,其总体走向 NWW—SEE,向南陡倾,倾角 60°~70°,以①号矿体为主矿体。①号矿体矿石矿物在 1600 m 中段以上多为自然银、辉银矿;在1550中段矿体以方铅矿为主(图6),少见闪锌矿,受 F2 控制,赋存在石英斑岩角砾岩和凝灰角砾岩中。沿断裂矿化两侧蚀变宽度局限在数米内,主要为铁锰碳酸盐化,坑道内见斑块状铁锰碳酸盐化蚀变呈红色(含 Mn)或肉红色,黄铁矿化次之,显示出浅部低温蚀变的特点。
图61450中段脉状带坑道照片
a、b—受F2控制的含黄铁矿脉状矿体;c—受裂隙控制的脉状矿体
3.3 III脉状+筒状矿化带
该带大致位于 1450~1100 m 标高,以脉状矿和筒状矿体共同发育为特征,成矿元素为 Ag PbZn 组合,是矿区的主体矿化部位。
脉状矿化主要是上部脉状矿向深部的自然延深,但矿体较上带厚度变大、品位增高(图7a),还出现了 F2下盘、受深部石英斑岩小岩株接触-断裂带控制的反倾斜脉状矿体。该带最大特征是隐爆角砾岩型矿体(筒状矿体)发育(图7),集中发育 F2下盘、深部石英斑岩岩株顶部的空间部位,同时隐爆角砾岩筒发育区,花岗斑岩小岩枝(岩滴)也较发育。F2 断裂的屏蔽作用和深部成矿石英斑岩岩株的热-流体作用,是隐爆角砾岩型矿体发育在特定标高(空间)的重要基础。
图7支家地矿区1320中段脉状+筒状矿化照片
a—1320中段坑道顶部脉状矿体;b—裂隙充填PbZn矿化筒状矿体
隐爆角砾型矿体的蚀变矿化分带表现出由矿体中心向外,蚀变由强到弱,以⑫号矿体的矿化分带为例(图8),1320 中段所见⑫号矿体剖面显示由 NE 向至 SW 向依次为:(1)浸染状细脉硅化带,(2) 矿化硅化角砾带,(3)矿化角砾带,(4)矿化碎裂角砾带,(5)细脉硅化带,(6)无矿化凝灰角砾岩带, (7)浸染状细脉硅化带;各带的特点简述如下:
(1)浸染状细脉硅化带:剖面的 NE 端和 SW 端均为浸染状细脉硅化蚀变带,其角砾呈棱角状,胶结物为熔岩,蚀变只出现在胶结物中,多硅化为深灰色,该带中发育有若干裂隙,其局部见有方解石化和绢云母化。
(2)矿化硅化含矿角砾带:角砾呈棱角状,裂隙围绕角砾分布并为方铅矿充填,裂隙闭合度较高时,仅出现线状深色硅化蚀变,胶结物为碳酸盐岩 (方解石)和熔岩,熔岩胶结物多发生硅化而呈深灰色,硅化蚀变并未深入至角砾中,说明蚀变时温度较低或快速冷却。
(3)矿化角砾带:该带特征与硅化含矿角砾带相似,但角砾磨圆度增高,矿化程度较高,硅化表现不明显。
(4)矿化碎裂角砾带:该带受隐爆作用影响相对较小,角砾具有可拼性,为棱角状,角砾裂隙宽度较小,不超过数厘米,并为方铅矿充填,形成网格细脉,未见有明显的其他蚀变现象。
(5)细脉硅化带:该带特征与矿化碎裂角砾带一样,区别在于该带中出现一组走向一致深灰色线状体,为硅化沿微细裂隙分布所致。显然隐爆角砾岩型矿体的蚀变主要为硫化物蚀变(矿化)和硅化,而硅化是近矿指示蚀变。
(6)断裂热液充填型矿体的蚀变分带不明显。观察①号、⑧号、⑤号、⑥号矿体的近矿围岩薄片,发现①号矿体的近矿围岩中硅化较强,其余蚀变类型较为少见,偶见绢云母化;在①号矿体的上盘,⑧ 号矿体的近矿围岩中仍以硅化为主,但绢云母化也较为常见,也可出现方解石化;⑤号矿体也位于① 号矿体的上盘,但距①号矿体的距离大于⑧号矿体,其近矿围岩中以绢云母化为主,硅化次之,显示以①号矿体为中心,蚀变向外依次向低温蚀变类型发展。观察表明绢云母化在①号矿体外围分布较广,因此其对矿体的指示意义较弱。
(7)浸染状细脉硅化带:矿体附近的硅化往往使岩石的颜色加深到深灰色,并具有沿裂隙分布形成深色硅化条带,但石英脉并不发育。
3.4 IV类斑岩型矿化带
主要出现在标高 1100 m 以下,以 PbZn 矿化为主,Ag 含量较低,只作为伴生组分。金属矿物主要为闪锌矿、方铅矿、黄铁矿,可见少量黄铜矿,闪锌矿呈深褐色,与上部脉状带中的淡色闪锌矿有明显区别。矿化呈细脉浸染状(图9),发育在石英斑岩体顶部的角砾岩化带和岩体与F2断裂的接触-复合部位,围岩蚀变以绢云母化为主,次为硅化。
图81320中段10.5线⑫号矿体矿化分带图
1—浸染状细脉硅化带;2—矿化蚀变角砾带;3—矿化角砾带;4—断裂;5—矿化碎裂角砾带;6—细脉硅化带;7—无矿化凝灰角砾带
图9983~1100 m标高类斑岩型矿化特征
a—石英斑岩中隐蔽裂隙脉PbZn矿化;b—岩心中浸染状PbZn矿化;c—块状浸染状矿石
4 支家地银铅锌矿矿床分带模式
根据支家地银铅锌矿垂向矿化特征(表2),从上到下可将其划分为4个带(I标志带:Mn(Ag)蚀变晕;II 脉状矿化带;III 脉状+筒状矿化带;IV 类斑岩型矿化带)。
综合前人研究,基于本文矿化特征的总结,建立了支家地浅成低温热液型矿床垂向分带模式(图10):矿化类型从上到下为:地表为 Mn(Ag)矿化→ 浅部主要为脉状矿,大致位于 1650~1450 m 标高→ 中部同时出现脉状矿和筒状矿,大致位于 1450~1100 m标高→深部则出现了类斑岩型矿化,主要出现在标高 1100 m 以下。成矿元素垂向上从上到下依次为:Mn、Ag→Ag、Pb 为主,Zn 次之→Pb、Zn、Ag →Pb、Zn矿化为主,Ag含量较低,只作为伴生组份。矿床成矿元素从上到下为蚀变较弱,主要为碳酸盐化→主要为铁锰碳酸盐化,次为黄铁矿化、硅化→ 以硅化为主,次为绢云母化、碳酸盐化、黄铁矿化→ 硅化为主(图10)。
表2支家地银铅锌矿床垂向分带特征
图10支家地银铅锌矿矿床分带模式图
5 找矿指示意义
支家地矿床完整的垂向分带特征与控矿特征,为同类矿床的深边部勘查提供了重要借鉴,具体指示意义如下:
5.1 垂向分带的找矿标志
(1)地表至浅部(I-II带):以锰帽(Mn(Ag)蚀变晕)和脉状Ag(Pb)矿化为核心标志。地表“火烧皮” 现象(铁菱锰矿化蚀变)是浅部 Ag 矿化的直接露头指示,而断裂带内发育的铁锰碳酸盐化、硅化蚀变带,可作为脉状矿体(Ag-Pb-Zn 组合)的近矿标志。勘查中需重点关注F2断裂上盘及次级裂隙带,通过土壤地球化学测量(Ag、Pb异常)圈定浅部脉状矿化靶区。
(2)中深部(III 带):脉状矿与隐爆角砾岩型矿体共生,以硅化、绢云母化蚀变和石英斑岩角砾岩为关键标志。隐爆角砾岩筒常沿F2断裂下盘、石英斑岩接触带呈等距分布(间距约 1.5 线),其内部发育的浸染状硅化带、矿化角砾带是富矿体的直接赋存空间。钻探工程应优先部署于斑岩体边部与断裂复合部位,探测筒状矿体的垂向延深及侧伏规律。
(3)深部(IV 带):类斑岩型矿化以石英斑岩小岩株顶部的细脉浸染状 Pb-Zn 矿化为特征,硅化-绢云母化蚀变带与低品位厚大矿体伴生。对于已控制的脉状-筒状矿体深部,需通过高精度磁法或激电测深,圈定斑岩体空间形态,在其顶部接触带及断裂复合部位部署深孔,探索低品位、大规模 PbZn矿化体。
5.2 构造-岩体控矿的勘查模型
(1)断裂构造控矿:F2 断裂作为主控岩控矿构造,其走向转折、分支复合部位及下盘次级断裂,是脉状矿体与隐爆角砾岩筒的有利赋存空间。勘查中可利用遥感解译和坑道编录,精细刻画断裂带产状变化,结合同位素测年确定成矿期活动强度,优选成矿有利区段。
(2)石英斑岩成矿地质体:岩体的空间分布直接控制矿化类型分带。浅部脉状矿围绕斑岩脉发育,中深部筒状矿依附于斑岩体顶部隐爆构造,深部类斑岩型矿化则产于斑岩株接触带。因此,精准圈定斑岩体边界(如通过钻孔岩心编录、地球物理测井)是深部找矿的关键,岩体边部蚀变强度(硅化/ 绢云母化比例)可作为矿化富集程度的间接判据。
5.3 区域类比与找矿拓展
支家地矿床揭示的“三位一体”成矿模式,突破了传统浅成低温热液型矿床单一矿化类型的认知局限。在晋北乃至华北陆缘火山岩区,对于已发现脉状 AgPbZn 矿化的矿区,应注重深部隐爆角砾岩筒及斑岩型矿化的探索,尤其关注火山机构(如破火山口)内次火山岩与断裂的复合部位。通过构建 “地表蚀变晕—浅部脉状矿—中深部筒状矿—深部斑岩型矿化”的立体勘查模型,可显著提升深边部资源预测的效率,为危机矿山可持续开采提供理论保障。
6 结论
(1)支家地银铅锌多金属矿床是晋北银多金属矿集区典型的浅成低温热液型矿床,其成矿与早白垩世石英斑岩为代表的陆相火山-侵入杂岩密切相关,成矿物质来源于成熟陆壳重熔。矿床发育 3 种典型矿化类型:受 NW 向 F2 断裂控制的脉状矿化、隐爆角砾岩型筒状矿化及深部石英斑岩岩株接触带的类斑岩型矿化,构成“脉状-隐爆角砾岩筒-类斑岩型”三位一体成矿组合。
(2)矿区控矿构造以 F2 断裂为主导,兼具控岩与控矿双重作用,矿体主要赋存于断裂破碎带、隐爆角砾岩筒及火山口构造外接触带白云岩中。成矿地质体石英斑岩表现出浅部脉状—珠滴状、深部小岩株状的产出特征,其边部隐爆形成的石英斑岩角砾岩直接构成矿体(如④号矿体),且岩体蚀变分带(硅化-绢云母化-碳酸盐化)与成矿温度、元素迁移具有显著耦合性,印证了石英斑岩与成矿的时空及物质来源统一性。
(3)支家地矿床从上到下可划分为 4 个带:I 标志带:Mn(Ag)带,地表火烧皮;II 脉状矿化带:断裂控制的脉状矿化,AgPb(Zn);III脉状+筒状矿化带: AgPbZn带;IV 类斑岩型矿化带:石英斑岩体内外接触带,特别是与断裂复合部位是发育低品位厚大矿体的有利空间。
(4)该矿床垂向分带模式揭示了“浅部脉状— 中部筒状—深部类斑岩型”的矿化空间演化规律,石英斑岩内外接触带与断裂复合部位是深部找矿的关键靶区。研究成果不仅丰富了浅成低温热液型矿床成矿理论,对同类矿床的深边部勘查及资源潜力评价具有重要指导意义。
注释
① 白万成,卿敏.2012. 山西省灵丘县支家地铅锌银矿床总结研究报告[R]. 中国人民武装警察部队黄金地质研究所.