Question

天镇—阳高构造—岩浆活动带内的典型矿床

Answer 1

天镇—阳高近东西向构造-岩浆活动带内，已经初步探明的有堡子湾金矿床和六墩铅锌矿床等。此矿带受特殊地质构造单元控制，与五台—恒山台隆和燕山台褶带中的其他构造-岩浆活动带在延展方向上正交于阳高县境。这将预示着晋东北地区存在有不同时期、不同构造和不同岩浆活动相关的二次成矿作用的叠加，或者说中生代岩浆热液成矿时代从海西末期开始，经印支期一直延续到燕山末期。

（一）堡子湾金矿床

堡子湾金矿床位于阴山与太行次级断块接界部位近东西向大同-阳原基底硅镁层断裂构造活动带内，受演生次一级大吴窑-胡窑近东西向张性断裂控制。其是在一个长期隆起区中，与浅成—超浅成中酸性—酸性次火山复合杂岩体岩浆热液活动密切相关的隐爆角砾岩型金矿床。围岩为中太古代集宁群葛胡窑组深变质岩组，这是一套中深—深变质的上地壳岩和花岗质岩石建造；区内中生代岩浆活动发育，其中有青尖坡-羊爪沟-大岔沟石英二长（斑）岩带、七对沟二云母花岗岩岩株、和花岗斑岩体、马牙山石英斑岩小岩株和九对沟花岗斑岩，以及与之相伴随的次火山岩。矿区内除基性岩脉比较发育之外，还有二长花岗岩、石英二长（斑）岩、正长石英斑岩、石英斑岩及闪长玢岩等。堡子湾隐爆角砾岩体发育在石英二长岩体上部，分3种类型，由二长花岗岩为主要成分的隐爆角砾岩；以太古宇麻粒岩为主要成分的震碎与坍塌角砾岩；隐爆后期形成的热液注入角砾岩。堡子湾隐爆角砾岩体主要是由隐爆角砾岩和震碎角砾岩组成。与五台山-恒山台隆中的隐爆角砾岩体形状不同，五台山-恒山台隆区的隐爆角砾岩体多呈椭圆形、规模较小，而堡子湾隐爆角砾岩体却呈近东西向不规则形态，像似沿断裂破碎带隐爆形成的，规模很大的隐爆角砾岩体南北两侧，有由震碎角砾岩构成的震碎带。

隐爆角砾岩沿大吴窑-胡窑近东西向张性断裂出露，长800～1200 m，宽90～120 m，隐爆角砾岩体走向78°，近地表倾向北，向下转向南倾，倾角较陡（图4-1）。

图4-1 堡子湾金矿床地质图

（据217地质队，1971）

1—第四系疏松沉积物；2—斜长角闪岩；3—紫苏辉长麻粒岩；4—隐爆角砾岩；5—石英斑岩；

6—变辉绿岩；7—表内金矿体及编号；8—表外金矿体

矿区主要构造以多向断裂发育为特征，其中NEE向断裂尤为发育，次为NNW和近SN向断裂。燕山期断裂除表现为对早期NEE向构造带的改造和继承性外，主要形成NW向及NNE向断裂。

金矿体主要赋存在隐伏石英二长岩体上部隐爆角砾岩内、隐爆角砾岩与围岩接触带以及石英二长花岗岩体的裂隙中，且受隐爆角砾岩体内部构造控制。其张性裂隙控制了深部脉状矿体，两组共轭裂隙交汇部位控制了矿体转弯分叉，因此，形成囊状和瘤状不规则矿体。

矿体与围岩间呈渐变过渡关系，主要矿体有3个（图4-2）。其中Ⅰ号矿体为主要金矿体，产在石英二长花岗质角砾岩中，呈极不规则脉状，断续长750 m，延伸大于300 m，地表厚2.44～49.03 m，均厚21.46 m，深部矿体厚0.95～25.29 m，均厚7.93 m。最高含金116.16×10^-6，平均7.75×10^-6。矿体有膨胀、收缩和分支复合现象。Ⅱ号矿体呈脉状，产在Ⅰ号矿体下盘，长700 m，均厚2 m，平均含Au 4.77×10^-6，向南东倾斜，倾角60°～70°。Ⅲ号矿体产在隐爆角砾岩体与围岩接触带，长115 m，均厚2.5 m，平均含Au 3.73×10^-6。伴生 Ag（30～50）×10^-6、Cu（0.3～0.5）×10^-6、Zn 0.3%、Pb 0.6%～0.7%、Mo（0.01～0.048）×10^-6。

堡子湾金矿床的矿石分氧化与原生矿石两种。氧化矿石矿物成分以褐铁矿为主。其次为赤铁矿，金属硫化物很少。脉石矿物以石英、绢云母、长石、高岭土和水白云母为主。原生矿石中的金属矿物以黄铁矿为主，约占其总量的70%以上，其次有黄铜矿、方铅矿和闪锌矿等。脉石矿物以石英和斜长石为主，其次还有少量碳酸盐矿物等。

黄铁矿是主要载金矿物，分3期形成。早期黄铁矿呈星点状散布在脉石矿物中，粒度较粗（≤0.5 mm）；中期黄铁矿呈细脉状和团块状集合体，发育压碎结构，沿裂隙常被其他金属硫化物和金银矿物充填交代，同时也见有一些金矿物呈黄铁矿的包体出现。该期黄铁矿是主成矿期，主要载金矿物；晚期黄铁矿除呈不等粒星散状与石英、碳酸盐矿物镶嵌产出外，有时还呈脉状、细脉状穿插在矿石裂隙中。

图4-2 堡子湾金矿联合剖面图

1—金矿体及编号；2—矿化体；3—麻粒岩；4—隐爆角砾岩；

5—辉绿岩；6—断层；7—推测地质界线；8—钻孔

黄铁矿、方铅矿、闪锌矿和砷黝铜矿也载金，并分多期形成。与黄铁矿、金银矿物以及脉石矿物构成复杂的共生组合。

金矿物主要为银金矿（占82%以上），其次为含银的自然金和自然银。银金矿多呈粒状、角砾状和板条状充填在褐铁矿孔洞中，粒径＜0.074 mm，平均含金 78.99%；含银的自然金占含金矿物的0.8%，多呈等轴状、乳滴状和不规则粒状包裹在褐铁矿中，粒径＜0.015 mm，含 Au 92.81%～94.98%，含 Ag 5.02%～7.19%，常与银金矿共生；自然银占1.35%，呈等粒状、球粒状、纺锤状和不规则状镶嵌在黄铜矿与砷黝铜矿表面、裂隙及附近的脉石中，粒度＜0.015～0.020 mm。

原生矿石主要呈自形—半自形、他形粒状，嵌晶包含结构、固熔体分离和熔蚀结构、交代残余结构及共结结构。浸染—稠密浸染、细脉、网脉、角砾和团块状构造等。

氧化矿石主要呈球粒、斑状、破碎、胶状、角砾、放射和交代残余结构等。角砾状、网状、蜂窝状、土状、块状、斑状和晶架（晶簇）状等构造。

根据主要矿石矿物共生组合特征分金-褐铁矿和金-银-多金属硫化物矿石类型；根据矿石结构和构造分角砾状、网脉状、浸染状、蜂窝状、稠密浸染状和团块状矿石类型。

金矿物以晶隙金为主，裂隙金和包裹金较少。主要嵌布在黄铁矿、含硫化物的石英与方铅矿中（表4-2）。

表4-2 金矿物的嵌连关系

原生矿石中金的成色多为731.3～837.7，少数为878.9～942.9，最高达976.3，平均为840.94；氧化矿中金的成色多为719.9～838.7，少数为928.1～949.8，最高为949.8，平均为819.9。

容矿岩石主要为各类隐爆角砾岩，即爆破角砾岩、震碎角砾岩和热液注入砾岩。其中爆破角砾岩为主要含矿岩石。

围岩蚀变主要有钾长石化、硅化、绢云母化、碳酸盐化、黄铁矿化、绿泥石化、高岭土化、伊利石化和明矾石化等。与成矿关系密切的热液蚀变主要为硅化、绢云母化、黄铁矿化和碳酸盐化。钾长石化和碳酸盐化分别是成矿前早期和成矿作用晚期或期后阶段的热液蚀变。泥化（如高岭土化、伊利石化及黄铁矿化等）主要是表生风化作用阶段的产物。

从矿带上部到下部分别表现为高岭土化、伊利石水云母化、（明矾石化）→碳酸盐化、硅化→绢云母化、硅化、（碳酸盐化）→硅化、绢云母化。

从围岩到矿体分别表现为钾长石化、硅化→（绿泥石化）、硅化、绢云母化→绢云母化、硅化、（碳酸盐化）。

通过大量岩石地球化学取样分析表明：由地表到深部的元素垂直分带为Hg、B、As、Sb、Ag、Pb、Cu、Au、Zn、Bi、Mo；由矿体至围岩的水平分带为Au、Ag、As、Sb、Hg、B、Cu、Pb、Zn、Bi、Mo。

矿石硫同位素组成较均一，30 个硫化物 δ³⁴S（‰）值变化于 -3.2～1.2，平均为0.26‰。其中23个黄铁矿δ³⁴S ＝ -0.6‰～1.2‰；方铅矿为-1.5‰～0.01‰；闪锌矿-1.3‰～0.9‰；黄铁矿0.3‰～0.1‰。

石英包裹体的流体氧同位素（δ³⁴O_水）变化于10.0‰～14.9‰，δD为-64‰～90‰。分析值接近泰勒（1974）的岩浆水，但又受到被同熔的地壳物质（麻粒岩）变质水的影响。

流体包裹体中的气相成分主要为H₂O及CO₂，并含有H₂、N₂、CH₄和CO。其中H₂O摩尔分数为94.953～96.895mol%，CO₂摩尔分数为2.604～4.638 mol%。表明它们具有相同的流体来源。

液相包裹体中的阳离子主要为K^＋、Na^＋，缺少Ca^2＋和Mg^2＋；阳离子以富含

和Cl^-为特征，F^-浓度低，缺

和

，属

型硫体。多数包裹体的Na^＋/K^＋值≥1，Cl^-/F^-＝2.209～28.068；

为20.3～77.5，表明成矿热液以岩浆源为主，但有部分层间（变质）水的参与。

按包裹体均一温度估算，金矿形成温度为380～108℃，并分4 个峰值区：380～340℃、300～230℃、220～160℃和150～108℃。说明成矿作用具多阶段性。根据共生硫化物的硫同位素平衡温度测算：黄铁矿-黄铜矿平衡温度为397℃，代表早期热液成矿的高温阶段；闪锌矿-方铅矿平衡温度为304℃，与主成矿期温度基本吻合；黄铁矿-闪锌矿平衡温度为249℃，是成矿晚期阶段的产物。

成矿流体的盐度w（NaCl）为中等盐度。分高、低两组：其一是矿化花岗质角砾岩体中的盐度为20%～25%，均一温度平均为231℃；其二是富矿体中的盐度为9.2%～13.2%，平均温度为 249℃。此外，晚期石英-碳酸盐脉中的盐度较低，为 2.0%～7.9%，温度为165℃。

按不同方法计算的成矿压力相差较大，从6.0～11 MPa 到14～32 MPa，平均为13MPa，其成矿深度应为0.4～0.8 km。

矿液的酸碱度pH＝4.25～4.91，负电性Eh＝0.459～0.598，还原参数R＝0.045～0.132，属于偏酸性或弱酸性、弱还原条件下的成矿环境。

堡子湾金矿床主控因素，一是印支期岩浆岩；二是围岩的高金丰度值；三是有利的构造条件。

金矿化主要富集在印支期石英二长花岗岩中。二长花岗岩属正常系列或铝过饱和系列的钙碱性花岗岩，Au、Ag丰度高出地壳值1.3～66.4 倍，w（Au）为34×10^-9，w（Ag）为2.87×10^-6，其他过渡性元素Ti、Ni、Mn、Cr、V和Co等也都高于一般花岗岩平均丰度的2～6倍。Au分布较少，证明可能曾发生过活化迁移现象；太古宙集宁群片麻岩含w（Au）为6.63×10^-9，浓集系数为1.7，为地壳丰度值的1.7～3.0倍。这不仅表明它可能是潜在矿源层，而且存在已经活化迁移的现象；侵入体和矿化与元素组合异常明显受北东东向断裂破碎带控制。显示出构造断裂对成矿岩体和矿体的控制。

裂隙发育的各类隐爆角砾岩，不仅是成矿热液聚集的有利部位，而且也有利于地表水的渗透和淋滤，是造成金矿次生富集的重要因素。

金矿化与岩浆岩及其隐爆角砾岩的密切伴生关系表明，该金矿床是在印支期中酸性浅成—超浅成侵入体和次火山岩沿构造断裂侵位或隐爆过程中，由岩浆热液型充填交代而形成的脉状金矿床。石英二长花岗岩为成矿母岩，成矿作用发生在岩体侵位与隐爆的晚期阶段。堡子湾石英二长花岗岩、青尖坡石英二长岩和七对沟花岗岩K-Ar法成岩年龄为240～257Ma，属印支期早至中期的产物。侵位在堡子湾二长花岗岩体中的花岗斑岩Rb-Sr法成岩年龄为105Ma，属燕山中期产物。因此，成矿时代应为印支期（约245Ma）。

找矿标志有：①具同熔混杂特征的中酸性浅成—超浅成石英二长（斑）岩—二长花岗岩、花岗岩和石英斑岩小型岩体（岩株）的上部、边部和隐爆角砾的部位是成矿有利部位。②与区域性北东东向构造断裂平行或近于平行的二级或更次级的断裂是控岩、控矿构造。隐爆角砾岩体的中、上部宽大部位和弧形转折部位以及围岩接触带部位、构造蚀变部位，是富集金矿的有利部位。③遥感线性构造标志，环形构造影像以及色相标志等。④地表氧化带金矿直接指示元素为 Pb、W、Sn、Cu、Mn、Cr、Co、Zn、Ni；原生矿带金矿直接指示元素为 Cu、As、Sb、Pb、Mn、Zn、Hg、Ag；矿体前缘指示元素为Hg、B、As、Sb、Pb；矿体指示元素为Au、Ag、Cu、Pb、Zn；矿体尾部出现Mo、Bi；在有Au的中带与内带异常的基矿上，如果出现Ag、Bi、Mo、Cu、Zn异常，并有Hg、As、Sb、B 弱异常或中带异常，表明矿体向下有较大延伸；Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Bi、Mo异常向下强度不变或增强，并有As、Sb、Hg、B异常，表示矿体向下可能有所延伸；在有 Au 外带或中带异常的基础上，且有前缘指示元素 Hg、B、As、Sb等中、外带异常，则指示深部可能有盲矿体存在；Au的分散流异常明显，浓集中心清晰，异常浓集强度＞50×10^-9，为金矿存在标志。北东东向分布的次生晕组合异常，且有较好的Au、Ag、As、Sb元素组合异常的地段，为成矿有利地段；⑤按激化率＞4%圈定的异常区基本与矿带分布相吻合；⑥地表氧化带金矿直接指示标志的矿物组合为褐铁矿-（赤铁矿）-高岭石-伊利水云母；在原生带中如果有黄铁矿-方铅矿-闪锌矿-石英-碳酸盐矿物组合，则其可能发现含金的黄铁矿-黄铜矿-（方铅矿）-石英组合。石英呈灰黑色细小颗粒集合体是金矿化的标志；成矿期黄铁矿呈暗黄色、细粒、半自形—他形五角十二面体及立方体，发育压碎结构者富含Au；呈细脉—网脉状、稠密浸染状产出的部位富金；黄铁矿中Au/Ag＞1 者含Au量增高，易形成工业矿体；黄铁矿热电系数α值＞ -20 μV/℃，并趋向于正值，N型与P型共存时是金的矿化标志；⑦直接指示金矿体存在的热液蚀变为黄铁矿化、硅化、绢云母化和碳酸盐化。黄铜矿等多金属矿化部位是金矿体存在的良好标志。

堡子湾金矿开采虽然已经闭坑，但有两个问题值得深思：一是含金矿隐爆角砾岩体是石英二长岩上侵过程中的动力产物，按照晋东北地区中生代岩浆热液矿床综合成矿模型，同时参考国外一些已经成熟且被广泛采用的综合成矿模型，堡子湾含金矿隐爆角砾岩根部的石英二长岩体上部内、外，是否会有同一成矿系列中其他类型矿床同时存在的可能性？二是类似义兴寨、滩上和蒿地堂等在隐爆角砾岩的根部，是否会有同一岩浆活动系列的隐伏浅成—超浅成含矿岩体？慎重对待这些问题，对在晋东北地区开展深部找矿具有重要意义。

（二）天镇县六墩铅锌矿床

中生代中酸性—酸性浅成—超浅成次火山岩浆热液型铅锌矿是晋东北地区多金属矿床中的重要矿床类型之一，分布地域局限性强，刁泉-小彦、太那水、刘庄、耿庄、南沟和堡子湾等矿床（点）均属此类型的代表性矿床（点），且常与金、银、铜、硫和铁矿等矿床（点）相共生，形成于其他中高温热液矿床末期中低温成矿阶段，并构成空间上的分带现象。这类矿床的共同特点是：

中生代中酸性浅成—超浅成侵入岩及次火山岩复合杂岩体为成矿第一要素。成矿母岩主要有花岗闪长斑岩、似斑状花岗岩-花岗斑岩、石英（长石）斑岩、花岗闪长岩和次英安斑岩等。矿床（点）集中局限在前已述及的5个构造-岩浆活动带内，断裂构造控矿迹象显著；多数成矿岩体常呈岩相复杂的复合杂岩体。多数杂岩体中伴有一个或多个典型的次火山岩相——隐爆角砾岩体（如耿庄、滩上和义兴寨矿区）。隐爆角砾岩常为直接含矿岩石。铅锌矿成矿作用均出现在岩浆活动后期中低温热液阶段，而且与偏酸性岩浆中成矿元素丰度有关。在某些早期中酸性岩浆岩中叠加后期岩浆热液形成的矿化。成矿元素多，组合形式复杂。

晋东北地区的铅锌矿床与其他多金属矿床（点）一样，分3 种类型：接触交代型（岔口、刁泉—小彦、太那水和刘庄等）；隐爆角砾岩型（蒿地堂、耿庄等）和充填交代型（正白柳沟、大元沟、镇边堡、沙岩洞、支角地和耿庄南沟等）。

六墩铅锌矿床位于大同-阳原硅镁层断裂之北，阴山次级断块南缘天镇-阳高近东西向断裂带中。区内构造活动强烈，除古老的一系列 NEE 向基底断裂、褶皱之外，后期近EW、NW和NE向断裂叠加其上。

岩浆活动频繁，主要有花岗斑岩、流纹状霏细斑岩和石英斑岩等多期次浅成—超浅成侵入体。

铅锌矿成矿与石英斑岩期后岩浆热液活动有关，呈脉状充填在斑岩体内与岩体附近断裂中，主要沿近EW向和NW向两组断裂分布，并在交汇的钝角部位相对富集。铅锌矿化分两个矿带：

Ⅰ矿带位于四墩沟与六墩沟之间。19个矿体严格受F₁断裂上盘NW向派生断裂控制。

Ⅱ矿带位于六墩沟—九墩沟—麻地沟之间。其中有14个铅锌矿体和2个银矿体。

两矿带中分别各以①、②、③号矿体规模最大。Ⅰ矿带中①、②、③号矿体分别长103～463 m，宽3.1～23.0 m，最大延深90～300 m；Ⅱ矿带中①、②、③号矿体分别长32～221 m，宽0.5～10.2 m，最大延深45～65 m。矿体呈脉状，透镜状或弯月状。含w（Pb）为0.5%～50.0%，平均为0.713%；w（Zn）为0.500%～5.77%，平均为0.75%，w（Ag）最高达590×10^-6。平均为25.67×10^-6。

矿石矿物组合有方铅矿、闪锌矿、黄铁矿及少量孔雀石、自然金、银和毒砂等。分黄铁矿-毒砂-方铅矿-闪锌矿、黄铁矿-闪锌矿和毒砂-方铅矿-闪锌矿等自然组合。

矿石以自形粒状结构为主，其次有他形粒状、致密块状和细脉浸染状等。次生结构呈蜂窝状。

围岩蚀变主要为硅化和黄铁矿化等。

在太行次级断块北缘和阴山次级断块南部，沿大同—阳原近东西向硅镁层断裂破碎带，有一系列中酸性小型侵入体。这些小型岩体及其相关的一些脉岩活动历时长久，隐爆角砾岩发育。虽然堡子湾金矿床和榆林铅锌矿床等的矿床（点）或赋存在岩体内，或赋存在接触带或赋存在围岩裂隙中等不同部位，但它们均与岩浆期后热液活动密切相关，且以裂隙充填交代成矿作用为主。矿石Pb同位素年龄值比成矿岩体年龄偏大，表明成矿物质除岩浆源之外，还有一部分成矿物质源自围岩。