辽宁省建昌县南部金矿成矿条件及找矿方向

摘 要:辽宁省建昌县南部地区属于金(银)铜矿化集中区。本区除温杖子-大石沟金矿(中型)外,近年来又相继发现三道盘金矿、马鞍山铜金矿、乔杖子金铜矿等小型金(铜)矿。温杖子-大石沟金矿是在采矿山。多年来,浅部矿体已开采殆尽。为了扩大矿山资源储量,延长矿山服务年限,矿山在正常生产的同时,不断进行生产探矿,发现矿体在深部尚有很大延深,而且尚未尖灭。深部矿体金、银、铜品位较高,局部含铅锌,矿床尚有较大资源潜力。

关键词:金矿 成矿条件 找矿方向

中图分类号:P62文献标识码:A文章编号:1007-3973 (2010) 07-099-03

1区域地质背景

矿区位于华北地台(Ⅰ)燕山沉降带(Ⅱ)东段,山海关台拱(Ⅲ)与辽西坳陷褶断束(Ⅲ)之衔接部位,区内变质岩系基底和沉积盖层发育。断裂构造发育,岩浆活动频繁,形成了一系列长轴近东西向展布的火成岩体和陆相火山岩系。断裂、岩浆岩活动的多样化,为本区提供了必要的热源和矿质。

1.1基底变质岩系和沉积盖层

1.1.1基底变质岩系

基底变质岩系时代属太古代,具有复杂的岩性并遭受强烈改造。变质岩系的岩石类型有大理岩、黑云斜长片麻岩、斜长角闪片麻岩和磁铁石英岩;基底变质岩系中有各种岩墙穿插,这些岩墙主要为辉绿岩、正长斑岩、流纹岩、碱性流纹岩、霓霞正长斑岩。

变质岩系总体上呈残留体或残留顶盖,位于花岗岩之上。变质岩系与花岗岩的接触关系呈渐变过渡关系。

变质岩系普遍受到改造,大部已形成改造型花岗岩。变质岩系虽然遭受强烈改造,但仍残留有典型的片麻岩、斜长角闪岩和磁铁石英岩。

变质岩被改造为花岗岩,经过了逐渐的而又连续不断的局部熔融、不断的局部重结晶过程。同时变质岩系遭受了糜棱岩化作用。

1.1.2沉积盖层

形成于北东向的沉积构造环境。形成了3个亚盖层,即中、上元古界盖层、下古生界盖层和侏罗-白垩系盖层。

第一亚层中、上元古界

自下而上包括长城系、蓟县系、青白口系,总体上由碎屑岩-碳酸岩-碎屑岩构成一个大的沉积旋回。

长城系:自下而上包括常州沟组、串岭沟组、团山子组、大红峪组、高于庄组,以陆相-浅海相碎屑沉积为主,具底砾岩,顶部为白云岩,代表一个大的沉积韵律组合。

蓟县系:自下而上包括杨庄组、雾迷山组、洪水庄组、铁岭组。以浅海相碳酸盐岩沉积为主,夹泥质沉积。代表一个大的沉积韵律组合。

青白口系:自下而上包括下马岭组、景儿峪组,为浅海相沉积,由砂岩、页岩、石灰岩组成。

第二亚层下古生界

包括寒武系和下奥陶统,分布与中、上元古界相随,并且走向一致,但与中元古界之间常以逆掩断层为界。

寒武系根据化石和岩性分3个统8个组。下统以紫红色页岩为主夹少量灰岩;中统以厚层鲕状灰岩为主;上统主要由不纯薄层灰岩及竹叶状灰岩组成。

下奥陶统为泥质条带灰岩、白云质灰岩、含燧石结核结晶灰岩和白云岩夹竹叶状灰岩,厚度大于200m。

第三亚层侏罗-白垩系

工作区附近出露有中侏罗统蓝旗组、上侏罗统土城子组、白垩系义县组、九佛堂组。

中侏罗统蓝旗组岩性以中、基性火山岩为主,系辽西地区中侏罗世最广泛的一次火山喷溢,岩性岩相变化大。在温杖子金矿区蓝旗组成层性和韵律性较好,为向北倾斜的单斜层,倾向350～10€埃憬?0～15€?有5个火山喷发-沉积旋回,每一旋回底部为黑色、深灰色致密块状玄武岩、安山玄武岩、安山质角砾角砾熔岩,中部为安山岩,顶部为灰白色凝灰熔岩和紫红色凝灰质砂岩、粉砂岩。最下面的一个喷发-沉积旋回的底部具有厚层的角砾熔岩、火山集块岩、火山角砾岩。

上侏罗统土城子组为陆相河流相沉积,平行不整合于蓝旗组之上,厚度384～2623m。底部为灰白色黄褐色复成分砾岩、紫红色泥质粉砂岩,砂岩和泥岩或页岩夹砂砾岩。

白垩系义县组:岩性以杂色安山岩、英安岩、流纹岩为主,夹有玄武岩、凝灰岩、凝灰砂岩、集块岩和角砾岩,岩性复杂,变化较大。工作区义县组底部为砾岩,砾石成分有花岗岩、花岗闪长岩、片麻岩、角闪片麻岩、砂岩、石英岩、和白云岩(这些砾石为滚圆状),安山岩、流纹岩、英安岩、火山角砾熔岩、凝灰岩(这些砾石形状为角砾状)。

白垩系九佛堂组:属湖沼相沉积碎屑岩建造。岩石为灰绿色页岩、凝灰质长石石英砂岩、粗砂岩、巨厚层灰白色流纹质凝灰砾岩,夹晶屑凝灰岩、流纹岩、油页岩、泥灰岩和煤线,富含动植物化石。

1.2侵入岩

工作区的侵入岩十分发育,分布广,岩石类型复杂,期次多。可将侵入岩划分为5期:即晋宁早期、晋宁晚期、加里东期、燕山早期、燕山晚期。主要岩石类型有辉石岩、辉长岩、辉石闪长岩、花岗闪长岩、石英闪长岩、闪长斑岩、二长花岗岩、斑状钾长花岗岩、细粒花岗岩、石英二长岩。

研究区内花岗岩类分属两种不同成因类型:一种为原地交代重熔交代结晶而形成的陆壳改造型花岗岩(S型花岗岩),如马家窝铺南沟。陆壳改造型花岗岩通常都是多旋回、多阶段复式岩体。另一种为深部上地幔或下地壳岩浆上升与地壳成分混熔而形成的同熔型花岗岩(I型花岗岩),如王家窝铺岩体、广菜沟、金矿隐伏岩体、三道盘岩体等。工作区内燕山早期和晚期侵入花岗岩均属同熔型花岗岩。

金矿成矿与同熔型花岗岩关系密切。同熔型花岗岩金的含量比地壳改造型花岗岩高出几倍至几十倍。工作区内金矿点、矿化点、矿体绝大部分与燕山期花岗岩有关。

金矿区内脉岩分布广泛,脉岩分布与断裂构造关系极为密切。脉岩成分复杂,与金矿成矿最密切的是中基性、基性脉岩。一般中基性、基性脉岩来自深部。区内中基性脉岩与金矿化具有深部的同源性。中基性脉岩含金量均普遍高出背景值,尤其基性岩脉玄武岩含金高达250ppb,闪长斑岩金含量为126ppb.

1.3火山岩和次火山岩

工作区内火山活动频繁,主要以中生代燕山旋回为主。

火山岩分布严格受构造控制,呈NE和EW向分布。火山喷发形式中侏罗纪以裂隙式溢流为主,白垩纪以中心式喷发为主,溢流次之。中侏罗世蓝旗期火山岩岩性以安山岩为主,有少量玄武岩和玄武安山岩;义县期火山岩以安山岩为主。中侏罗世蓝旗组火山岩为钙碱质系列高钾钙碱组合;早白垩世义县期火山岩为碱性岩石。可以认为工作区火山岩在挤压作用有关的大陆边缘活动带构造环境下形成的。

1.4构造地质特征

本区长期处于山海关隆起与辽西坳陷的接壤部位。东面的山海关隆起从元古代开始到现今一直为北东向隆起区,花岗岩类岩基广泛出露,韧性剪切带发育。辽西的朝阳、建昌地区为北西向坳陷区。坳陷区构造的最大特征是自元古代以来在发展上具有明显的继承性和阶段性。自北西向南东的逆掩断层形成NE向线状山脉;中、新生代,NE和NWW向两条深大断裂进一步发育,形成区域性的两条构造-岩浆岩带,沿这两条带不但有岩浆的侵入,而且有串珠状排列的岩浆底辟和火山机构。

1.5深大断裂

(1)锡林浩特-明水地幔断裂带

该断裂带在内蒙古锡林浩特、阿巴嘎旗一带,宽约150Km,向南东经承德、赤峰、喀喇沁旗,至绥中县明水、永安一带,长约800Km, NWW走向。建昌县为锡林浩特-明水地幔断裂带通过区。在岩浆活动方面有明显反应:白庙子杂岩体呈NWW向延长,在木锨沟有辉长岩侵入,在三道盘至明水一带,沿该断裂带岩墙与岩脉发育,并呈NWW向走向,其岩性有玄武岩、辉绿岩、正长斑岩、闪长玢岩、花岗斑岩;永安火山机构、青山台子火山机构、九搂山火山机构群、牛马山火山机构、碱厂沟火山机构等均与NWW向地幔断裂带有关。

锡林浩特-明水地幔断裂带在地表可以追踪到一系列的NWW向断裂,本区小鞍断裂(Ⅱ号断裂带)西起李家庄东至木锨沟;三道盘断裂(Ⅲ号断裂带)西起老岭沟东至大面山;南大线断裂(Ⅳ号断裂带);大石沟断裂(Ⅳ号断裂带)西起桦树沟东至明水。三道盘断裂带宽约800m,由8条平行的NWW向断裂组成,各断裂间发育了密集的次级劈理。在小鞍与三道盘断裂之间的石盆断裂具有明显拉张作用。该地幔断裂带对贵重矿产形成具有重要控制作用。

(2)阜新-滦县地幔断裂带

该断裂带北起阜新,向南经义县、杨家杖子、八家子、滦县。该断裂带岩浆岩发育,呈北东向排列的大小岩体几乎相连接。NE向断裂在地表主要发育于太古代变质岩系和中元古代地层中,并以北东向断裂束的形式发育,在中生代地层中局部也发育有NE向断裂带。阜新-滦县地幔断裂带形成于早元古代或太古代末期,强烈活动于燕山期。它形成后长期控制了冀北辽西地区的大地构造发展格局和古地理。断裂带以东的山海关古陆自元古代以来为长期的隆起区,以西的朝阳、建昌则为坳陷区,并且在元古代、早古生代、中生代的三次大规模的坳陷沉积,其范围不变。在区域上具有明显的控矿作用。

2构造对金成矿的决定性作用

2.1深大断裂控制金成矿带

深大断裂带是构造-岩浆-成矿作用带。

深大断裂带因其规模大、深度大,使其具有长期性、阶段性和继承性的发展演化历史。深大断裂带是岩浆活动的通道,对岩浆有着明显的控制作用。它往往是一条规模巨大的复杂的岩浆岩带。岩浆岩带中金矿集中,形成金矿带。

深大断裂带一般是板块或陆块的边界线,以及板块内部的裂陷槽带,控制着不同岩相古地理的分界,是内生金属矿产,尤其是贵金属矿产的重要成矿带。世界的主要金矿床大多赋存在深大断裂带及其附近。

建昌县南部为锡林浩特-明水地幔断裂带与阜新-滦县地幔断裂交汇处,形成了NE和NWW向两条构造-岩浆岩-金多金属成矿带。在NE向断裂带上,分布有阜新金矿、水泉金矿、杨家杖子钼矿、八家子铅锌矿、小黑沟银矿等;在北西向断裂带上则有温杖子金矿、小黑沟银矿、老达杖子银矿、碾子沟金矿、落金洼金矿等。建昌南部地区金矿受NE和NW两个方向深大断裂构造的控制。

2.2NNW向脆性断裂控矿金矿体的分布

NWW向断裂在建昌县南部沿锡林浩特-明水地幔断裂带特别发育,在成矿上具有重要作用,它既是导矿构造,又是储矿构造。温杖子金矿金成矿作用除受花岗闪长岩与围岩侵入接触带控制,还受到了区域性NWW向断裂的控制。

2.3NWW向断裂

温杖子矿区附近4条NWW向断裂具有明显的控矿作用。这条断裂由北向南依次为大南岭断裂、小鞍断裂、三道盘断裂、南大线-大石沟断裂(编号分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ),为导矿断裂。这4条断裂,近等间距(间距1.0～1.2Km)平行排列,NWW向展布,南北向平行排列,系金矿成矿热液的导矿构造。

Ⅰ号断裂带西起大南岭经二道河子北向SEE延伸,长大于8.5Km;Ⅱ号断裂带西起碱厂沟北,经东沟、小鞍、杜杖子、木锨沟向SEE延伸,长11 Km;Ⅲ号断裂带主要分布在马家窝铺、三道盘、大秋沟及东岔沟以西地段,全长7.5Km;Ⅳ号断裂带西起桦树沟,经大石头沟及东大顶南向SEE延伸,全长4Km.

各断裂带均由3条以上断裂组成,总体走向285～290€埃阆騍W(唯Ⅰ号断裂向北倾),倾角陡,70～80€埃?00～500m不等。单一断裂分枝现象明显,断层角砾发育,具多期活动特点,表现为切割岩体,而后又被后期岩脉充填。在各断裂带间形成了方向各异的次一级断裂,尤以近EW向断裂最为发育。

在NNW向断裂通过之处,只要在低序次断裂发育部位,都形成了金矿化的富集地段。

属NWW向断裂扭动产生的低序次断裂,较集中分布在矿区的中南部,如南大线、小安、大秋沟、东大顶以北,花岗闪长岩与火山岩接触带附近,往往成群成组出现,在断裂密集处形成规模不等的硅化体、断裂破碎带。该组断裂是本区主要容矿构造。

南大线断裂带(Ⅳ号断裂带),西起大石沟下屯经南大山鞍部向NEE延至南大线北麓48号勘探线。该断裂带由102、111、101等3条断裂组成,东段为1条,向西撒开呈扫帚状分布。

102号脉是本区主要的容矿断裂,长2300m,宽1～7m,呈80～90€胺较蛘共迹琒E倾,倾角67～82€啊8枚狭殉适婊翰ㄗ矗哂蟹种Ω春虾团虼笫账跸窒螅鹱戳严斗⒂6狭驯谏辖胶托鼻悴梁鄯⒂6喜隳唷⑾杆榱蜒液投喜憬抢曳⒂F湫灾试缙谖判裕砥谖剐浴?

低序次断裂和分枝断裂控制块段和矿体的分布

温杖子金矿由于NWW向主要断裂的右旋扭动,出现EW向低序次断裂,与主干断裂形成“入”字型构造,较大的张扭性空间由于扩容作用最有利于成矿。含金矿液由较大的导矿断裂上升,在低序次断裂和分枝断裂中,金沉淀而形成矿体。断裂扩容的位置发生在断裂交汇处、断面倾角变化处、断裂走向弯曲处、断裂分枝复合处。

不同性质的断裂控矿作用不同。

控矿较好的为压扭性质的陡倾断裂,如大石沟、三道盘、小鞍、色林子、二道盒子。

南大线矿区的102、111和101三条含金破碎带受控于NEE向的三条断裂。这三条断裂是一条较大的扭裂带,呈现分枝复合、尖灭再现的现象,甚至呈网脉状,在分枝或复合处矿化较好,矿体较宽。

矿床属破碎蚀变岩型金矿床。金矿体产出在近东西向低序次压扭性内的破碎蚀变岩中,矿体均呈脉状、似脉状、透镜状产出,赋存在压扭性蚀变破碎带中。矿体具膨大收缩和分枝复合现象。主要蚀变有硅化、钾化、黄铁矿化、青盘岩化及碳酸盐化。

矿石矿物有自然金、银金矿、银黝铜矿、黑硫银锡矿、含硫铋铅银矿、黄铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、赤铁矿、辉铜矿、斑铜矿、菱铁矿、辉铋铅矿、褐铁矿、铜蓝、孔雀石。脉石矿物有石英、长石、绢云母、叶腊石、绿泥石、绿帘石、重晶石、方解石、高岭土。

矿床中金赋存在黄铁矿、石英及其它金属硫化物等载体矿物中,故以载体矿物的特征及分布关系划分矿石的结构、构造。

矿石的主要构造类型有:浸染状构造、细脉状及网脉状构造、条带状构造、团块状构造、斑杂状构造等。

3找矿方向

3.1以控矿构造为导向,就矿找矿

深大断裂控制金成矿带。辽西地区金矿受NE和NW两个方向深大断裂构造的控制,这正是建昌县南部金矿远景之所在。深大断裂带控制金和有色金属成矿带,多期次侵入形成的花岗岩杂岩体,多期次形成的而非分异的同心环状侵入体,多种斑岩与多种岩墙、火山机构或火山口群及其喷发的或隐爆的角砾岩,规模大的复杂的长期活动的断裂,以及来自深部的矿物。深大断裂带是寻找金多金属矿的重要位置,是需要集中力量进行研究和找矿勘探的关键地段。温杖子金矿金成矿作用除受花岗闪长岩与围岩侵入接触带控制,还受到了区域性NWW向断裂的控制。

根据控矿构造的分布并结合区域物化探资料,划分出如下找矿前景区:大石头沟、西岔沟、三道盘、小鞍沟、盘山岭等金矿点。

3.1.1南大线金矿-大石头沟-大洼-桦树沟找矿远景区

该远景区有中型金矿1个(金泰金矿),小型金矿1个(红旗金矿)。大洼具有工业品位金矿脉。桦树沟一带有金矿点。导矿构造、赋矿构造发育;物化探异常分布广泛,并有多处浓集中心。资源潜力大,找矿前景好。

3.1.2三道盘金矿找矿远景区

包括三道盘、小鞍、石盆三处。现已构成小型矿床。该区具有多期次侵入的杂岩体。NWW向三道盘断裂带(第Ⅲ断裂带)从该区通过。有8条NWW向断裂,在其间发育有EW向低序次储矿构造。大秋沟NW向侵入的闪长斑岩体普遍具有黄铁绢英岩化。岩脉、岩墙发育。化探异常分布普遍。在花岗闪长岩与蓝旗组火山岩接触处有金的化探异常。虽然做了一些探矿工作,但研究程度不高,仍有很大找矿潜力。

3.1.3东岔沟-西岔沟-碱厂沟找矿远景区

该远景区属于青山台子火山机构向南西方向裂开后,分出的重要分支火山机构,由西岔沟,经老岭沟到NE的碱厂沟,串珠状分布有三个次级火山机构,其规模向NE依次变大。每个火山机构都为一个矿化中心,并且三个火山机构又联合构成一个北东向矿化带。该矿化带规模较大。在西岔沟已经发现并采空的金矿体,金品位高达233ppm,这种矿体绝非仅此一处,深部可能存在更好的矿体。

3.2瞄准“第二矿带”空间,继续找矿

“第二矿带”就是地质技术人员说的“攻深找盲”,指的是深度在500—2000米范围内,这个空间里仍然有大量的矿产资源。新中国成立以来,由于地质理论、技术及找矿成本等多种原因,我国地质找矿基本工作范围在地下500米以内。500米以下就是有矿也没有做相关地质工作,这些矿山无疑存在深部第二找矿空间,而且找矿空间仍然很大。

1990年勘查单位进行温杖子金矿黄金勘查承包时规定的勘查深度为500m标高,相当于400m深。因此,500m标高以下矿体延深情况不清。近年来的采矿实践证明,500m标高以下矿体并未尖灭。同样,大石沟金矿沿走向、沿倾斜的控制程度都不够,特别是大石沟深部除金外,银、铜矿化也很发育。两矿山交界处19～47线间480m距离内缺乏控制。这说明,矿山深部存在第二矿带空间。

2009年,温杖子金矿在510m中段坑内,大石沟金矿在620m中段坑内,施工钻孔16个,总进尺4190m,新增矿石量653千吨,金金属量7080千克,银金属量(333)181386千克,铜金属量(333)12650吨,铅金属量(333)8111吨,锌金属量(333)4230吨,使储量翻了一番。