河北省豐寧縣牛圈子銀金礦床地質特征及控礦因素

樊 磊

(華北地質勘查局五一四地質大隊，河北 承德 067000)

1 區域地質背景

牛圈子銀金礦處于華北地臺北緣內蒙地軸的圍場拱斷束上黃旗巖漿巖亞帶的西側。區內有康?！獓鷪?、豐寧—隆化、上黃旗—烏龍溝3條區域斷裂，燕山期強烈活動的上黃旗—烏龍溝區域斷裂長期控制區內的地質發展[1](圖1)。區域基底變質巖可見元古界紅旗營子群，中生代下白堊統中酸性火山熔巖廣泛出露，不整合于元古界變質巖系及部分巖漿巖之上。元古界紅旗營子群中的Ag、Mo、Pb、Zn等成礦元素豐度較高，被認為是區域成礦的初始礦源層。Ag的豐度在紅旗營子變質巖中為0.94×10-6，其濃集系數為1.14～35，濃集克拉克值為7.05；Pb的濃集系數為1.29～14.84，濃集克拉克值為3.71；Zn的濃集系數為0.27～18.97，濃集克拉克值為3.25(表1)。紅旗營子群變質巖中Ag，Pb，Zn的濃集克拉克值均高于區內中生代火山巖、海西期—燕山期花崗巖，暗示著區域變質巖系可能是本區鉛鋅、銀礦成礦的主要物質來源[2]。

表1 區域巖石成礦元素濃集克拉克值和濃集系數Table 1 Clarke value and concentration coefficient of mineralization element of regional rock

圖1 大地構造位置示意圖Fig.1 Sketch map of tectonic location1—Ⅰ級構造單元界線及編號 2—Ⅱ級構造單元及編號 3—Ⅲ級構造單元界線及編號 4—Ⅳ級構造單元及編號

2 礦區地質特征

礦區內出露地層簡單(圖2)，僅為新生界第四系(Q)。

圖2 牛圈子銀金礦區地質簡圖Fig.2 Geological sketch map of Niuquanzi silver-gold mining area1—第四系 2—細?；◢弾r 3—碎裂細?；◢弾r 4—粗?；◢弾r 5—碎裂粗?；◢弾r 6—似斑狀花崗巖 7—隱爆角礫巖 8—硅化體 9—閃長玢巖脈 10—煌斑巖脈 11—石英脈 12—褐鐵礦化 13—綠泥石化 14—絹云母化 15—高嶺土化 16—螢石化 17—硅化 18—銀金礦體[w(Ag)≥600×10-6] 19—銀金礦體[100×10-6≤w(Ag)<600×10-6] 20—銀金礦體[40×10-6≤w(Ag)<100×10-6] 21—實測地質界線 22—漸變地質界線 23—破碎帶 24—正斷層 25—勘查線及編號

礦區構造以斷裂為主，發育4條斷層，主斷裂帶F1是由近十條規模不等、但與主干斷裂平行側列或斜交的一組斷層構成的斷裂帶，礦區內控制長度為1.2 km，走向在79線以南為0°～8°，以NEE偏轉為25°～35°，傾向SE，傾角52°～65°，露頭寬10～34 m。由壓碎角礫巖(破碎帶)與斷層泥、局部粗糜棱巖組成。斷層帶與溝谷對應，地貌特征明顯。F1斷層產狀穩定，延展深長，斷面沿走向和傾向均呈舒緩波狀。壓碎角礫巖多為豆狀磨礫巖、石英的韌性剪切，定向拉長明顯，總體表現壓扭性結構面特征。

礦區內巖漿巖主要為燕山期粗?；◢弾r及海西期細?；◢弾r，兩者均為直接賦礦圍巖。

3 礦床地質特征

3.1 礦體賦存層位

牛圈銀金礦深部共圈定鉛鋅銀多金屬礦體16條，編號Ⅲ、Ⅲ-1、Ⅲ-2、Ⅲ-3、Ⅲ-4、Ⅲ-5、Ⅲ-6、Ⅲ-7、Ⅲ-8、Ⅲ-9、Ⅲ-10、Ⅲ-11、Ⅲ-12、Ⅲ-13、Ⅲ-14、Ⅲ-15。深部鉛鋅銀多金屬礦體主要賦存于沿F1斷裂破碎帶貫入的隱爆角礫巖體及其上下盤的蝕變碎裂花崗巖中(圖3)。

圖3 牛圈子銀金礦78勘探線剖面圖Fig.3 Sectional map of exploration line No.78 in Niuquanzi silver-gold deposit1—以鉛鋅為主成礦元素礦體及編號 2—以銀為主成礦元素礦體及編號 3—金礦體及編號 4—鉆孔 5—斷層及編號 6—蝕變花崗巖 7—隱爆角礫巖 8—黃鐵礦化 9—硅化 10—綠泥石化 11—高嶺土化 12—螢石化

3.2 礦體形態、規模及產狀

產于隱爆角礫巖體及其上下盤的蝕變碎裂花崗巖中的鉛鋅銀多金屬礦體，其產狀、形態和空間分布嚴格受F1斷裂構造直接控制。礦體形態較簡單，多成似層狀、脈狀，個別呈透鏡狀，以似層狀、脈狀礦體規模較大。Ⅲ號鉛鋅多金屬礦體為深部主要礦體，其他為次要礦體和小礦體。

Ⅲ號主礦體特征：深部鉆探控制走向總長500 m，總體走向10°，傾向SE，傾角48°～55°，工程控制最大延伸610 m，賦存高程794～89 m，埋深602～1118 m。單工程控制礦體最小厚度0.93 m，最大厚度27.43 m，平均厚10.63 m，厚度變化系數為85.27%。平均品位：Pb 1.00%，Zn 1.81%，伴生品位：Ag 53.55 ×10-6，Au 0.94×10-6；品位變化系數：Ag 179.20%，Pb 178.38%，Zn 86.95%[3]。

3.3 礦石結構構造

礦石的結構按礦物形態分類主要有半自形粒狀結構、他形粒狀結構，按礦物之間的嵌布關系分類主要有交代結構、充填結構、包裹結構、乳濁狀結構等。

礦石構造主要是浸染狀構造：主要表現在閃鋅礦、方鉛礦、黃鐵礦等金屬硫化物呈粒度不均勻的集合體較分散地分布于脈石礦物中。

3.4 礦石物質組成

礦石肉眼下呈灰色、灰綠色，可見方鉛礦、閃鋅礦等金屬礦物呈星點狀或稀疏浸染狀、稠密浸染狀分布。經偏光顯微鏡鏡下鑒定和掃描電鏡分析研究查明(表2)，礦石的金屬礦物主要是閃鋅礦、方鉛礦、黃鐵礦，少量黃銅礦及微量自然鉍、銅藍、黝銅礦、毒砂、磁鐵礦、赤鐵礦、硬錳礦等。銀礦物主要發現有自然銀、深紅銀礦、脆銀礦、銀黝銅礦、硫銀鉍礦等。脈石礦物主要是石英，其次為絹云母，少量長石、綠泥石、螢石、方解石、白云石及微量磷灰石、金紅石、輝石、鋯石等。

表2 原生礦石中主要礦物含量Table 2 Main mineral content in primary ore

3.5 主要礦物的嵌布特征

3.5.1 方鉛礦

方鉛礦(PbS)微區成分的掃描電鏡能譜分析結果顯示(表3)，方鉛礦的化學成分較為穩定，平均含Pb 86.51%、S 13.49%，與它的理論化學成分較為接近。方鉛礦的X射線能譜成分圖見圖4。

圖4 方鉛礦的X射線能譜成分圖Fig.4 X-ray energy spectrum composition diagram of Galena

表3 方鉛礦的能譜微區成分分析結果Table 3 Analysis data of energy spectrum micro-zone composition of galena

方鉛礦的產出形式主要有：① 呈他形粒狀、脈狀、不規則狀充填于石英、絹云母等脈石礦物粒間或裂隙、孔洞中(圖5a)，方鉛礦的粒度較粗，最粗者粒度可大于2 mm，粒度范圍主要在0.05～0.50 mm之間，部分方鉛礦中可見包裹細粒的(0.01～0.0.05 mm)石英、絹云母、石榴石等脈石礦物，使方鉛礦的嵌布粒度統計時往細粒方向偏移；② 呈他形粒狀沿閃鋅礦或黃鐵礦的粒間、邊緣、裂隙或孔洞充填交代(圖5b)，可見兩者在形態上互相包裹，方鉛礦與它們間的接觸界線多呈港灣狀、蠶食狀等；③ 與黃銅礦接觸嵌生(圖5c)，多數情況為方鉛礦與閃鋅礦、黃銅礦三者復雜嵌生；④ 包裹呈柱狀、不規則狀的脆銀礦、深紅銀礦等(圖5d)。

圖5 方鉛礦的產出特征Fig.5 Occurrence characteristics of galena(a)方鉛礦呈他形粒狀、脈狀、不規則狀充填于石英、絹云母等脈石礦物粒間或裂隙、孔洞中；(b)方鉛礦內包裹細粒的脈石礦物及閃鋅礦；(c)方鉛礦交代包裹黃銅礦，與閃鋅礦三者復雜嵌生；(d)方鉛礦包裹他形粒狀的深紅銀礦和呈柱狀的脆銀礦。Gn—方鉛礦 G—脈石礦物 Sp—閃鋅礦 Ccp—黃銅礦 Pyr—深紅銀礦 Sth—脆銀礦

3.5.2 閃鋅礦

閃鋅礦微區成分的掃描電鏡能譜分析結果顯示(表4)，普通閃鋅礦部分含鐵，部分不含鐵，含Fe量范圍為0～7.47%，平均含鐵2.63%；鐵閃鋅礦的含Fe量范圍在10.14%～13.78%之間，平均含鐵10.25%。按普通閃鋅礦和鐵閃鋅礦礦物含量比=4∶6計算，礦石中閃鋅礦平均含Zn 60.80%、Fe 7.20%、S 32.00%。閃鋅礦的 X 射線能譜成分圖別見圖6。

圖6 閃鋅礦的X射線能譜成分圖Fig.6 X-ray energy spectrum composition diagram of sphalerite

表4 閃鋅礦的能譜微區成分分析結果Table 4 Analysis data of energy spectrum micro-zone composition of sphalerite

閃鋅礦的嵌布情況較復雜，產出形式主要有：① 呈不規則狀、他形粒狀或脈狀充填于脈石礦物粒間、裂隙、孔洞中(圖7a)，嵌布粒度不均勻，粒徑范圍在0.01～2.00 mm之間。② 與方鉛礦關系密切，被方鉛礦沿其邊緣、裂隙交代(圖7b)；③ 呈他形粒狀與黃鐵礦接觸嵌生(圖7c)；④ 與黃銅礦接觸嵌生(圖7d)，部分閃鋅礦包裹他形粒狀或乳濁狀的黃銅礦；⑤ 與礦石中的銀礦物關系密切，包裹不規則粒狀的自然銀、銀黝銅礦、脆銀礦或與深紅銀礦等接觸嵌生(圖7e)。

圖7 閃鋅礦的產出特征Fig.7 Occurrence characteristics of sphalerite(a)閃鋅礦呈不規則狀、他形粒狀分布于脈石礦物中；(b)閃鋅礦與方鉛礦復雜嵌生；(c)不規則狀的閃鋅礦沿粒狀的黃鐵礦邊緣交代；(d)閃鋅礦與不規則狀、他形粒狀的黃銅礦接觸嵌生；(e)閃鋅礦包裹不規則狀的自然銀、脆銀礦。

3.6 主要礦化類型

通過井下礦化特征、礦石結構構造對比的總結，認為礦區深部礦體主要可分為幾種類型：

1)似層狀、脈狀鉛鋅銀礦化(圖8a、8b)，其礦石礦物組合：團塊狀自形晶褐黑色鐵閃鋅礦、黃鐵礦、方鉛礦與石英、淡綠色螢石、方解石共生，特征是蝕變明顯，硅化強烈，方鉛礦中含銀礦物。

2)團塊狀鉛鋅礦化(圖8c、8e、8f)，其礦石礦物組合：團塊狀鉛鋅礦石，方鉛礦晶形良好，局部破碎呈角礫被晚期白色螢石膠結，硅化強烈。

3)硅質角礫巖中的礦化(圖8d)，黃鐵礦與細粒浸染狀閃鋅礦、方鉛礦、石英共生，硅化強烈。礦化主要發生在膠結物中，少量角礫中同樣含有硫化物。

圖8 主要礦化類型Fig.8 The main mineralization types

3.7 圍巖蝕變特征

深部蝕變特征主要為硅化、絹云母化、綠泥石化、高嶺土化和碳酸鹽化等，為一套典型的低溫熱液礦物組合。硅化是區內最主要的近礦蝕變，且與礦化關系密切。不同類型和期次的蝕變在時空上相互疊加、相互過渡，反映出熱液活動的多期性，使蝕變分帶復雜化。

根據主要蝕變巖與礦體的空間關系以及蝕變礦物組合，可將蝕變巖劃分為四個蝕變帶：硅化帶、絹云母化帶、綠泥石化-碳酸鹽化帶、鉀化帶[4]。

1)硅化帶：該蝕變帶主要在含礦硅質隱爆角礫巖和碎裂粗粒二長花崗巖巖基內產出，其中以礦體上盤最為發育。主要蝕變礦物為細晶石英以及少量絹云母和少量綠色螢石。整條蝕變帶長度為幾十米到幾百米，厚度幾米到幾十米不等，其分布范圍和產出形態與礦體大體相似。

2)絹云母化帶：蝕變原巖為隱爆貫入角礫巖和碎裂粗粒二長花崗巖，礦體下盤相對發育。蝕變礦物以絹云母為主，其次有細晶石英等。該蝕變帶無論在長度上還是寬度上均明顯大于硅化帶。

3)綠泥石化-碳酸鹽化帶：該蝕變帶主要產在粗粒二長花崗巖巖基內，寬度達百余米，蝕變礦物組合以綠泥石、方解石為主，次有石英和絹云母等。

4)鉀化帶：主要蝕變礦物為鉀長石，其次有黑云母、石英。該蝕變帶分布廣，寬度大，一直過渡和消失于花崗巖體中。

4 控礦因素

4.1 構造因素

燕山期強烈活動的上黃旗—烏龍溝區域斷裂從礦區西部外圍通過，該斷裂具有長期活動，切割深度大，控巖控礦明顯等特點。受區域斷裂影響次一級的NE向F1斷裂帶是本區的主要容礦構造，本區銀金礦體、鉛鋅多金屬礦體主要賦存于沿F1斷裂破碎帶貫入的隱爆角礫巖體及其上下盤的蝕變碎裂花崗巖中，F1斷裂帶及張裂隙帶為含礦流體提供了遷移、沉淀空間，為牛圈銀金鉛鋅礦體的形成提供了儲集場所。F1斷裂構造直接控制著隱爆角礫巖體的產狀、形態和空間分布，而角礫巖體又進一步控制銀金鉛鋅礦體的產出形態。

4.2 巖漿巖因素

深部鉛鋅銀多金屬礦體主要賦存于沿F1斷裂破碎帶貫入的隱爆角礫巖體及其上下盤的蝕變碎裂花崗巖中，礦床的直接圍巖是中粗?；◢弾r、二長花崗巖，巖石受力變形強烈，呈似片麻狀構造，但成礦元素豐度不高，說明隱爆角礫巖和碎裂花崗巖作為控礦因素主要是為礦化提供了賦礦空間。

鉆孔揭示深部的細?；◢弾r有黃鐵絹英巖化和金礦化，且與細?；◢弾r與礦體空間關系較為密切，推測細?；◢弾r可能提供部分巖漿熱液及礦源。

5 礦床成因探討

5.1 成礦物質來源

前人[1，6-8]對21件黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦的硫同位素分析結果(3.3‰～5.2‰，平均值為4.57‰)顯示，硫同位素組成與隕石硫組成略有偏差，其變化范圍窄，均一化程度高，具有塔式分布，說明硫源單一，具深源硫特征，為繼承了基底變質巖中的的硫， 反映成礦與重熔作用有關，認為硫既來源于深部巖漿流，也來源于老地層。

此外，與礦化時空關系密切細?；◢弾r可能也提供部分礦質，細?；◢弾r的Ag，Au，Pb等元素豐度依次比維氏值高13.6倍、3.6倍和4.3倍，達強富集狀態。普遍含電氣石、螢石、釷石及鉛、鉬、銅等礦物。鉆孔中可見細?；◢弾r有黃鐵絹英巖化和金礦化。在其形成和侵位過程中不但帶來熱源，同時也帶來成礦物質和流體[6]。

5.2 成礦流體來源

石英氫氧同位素測試結果表明，δ18O值為1.31%～4.15%，平均值為2.74‰，δD值為-98.7‰～-116.9‰，平均值為-106.53‰，與原始巖漿水中δ18O(6‰～9.5‰)和δD(-40‰～-80‰)相比略有偏離，有地表水混入，成礦流體屬深源混合巖漿水[7-8]。

5.3 成礦作用分析

牛圈子銀金礦處于華北地臺北緣內蒙地軸的圍場拱斷束上黃旗巖漿巖亞帶的西側，區域上經歷了海西和燕山期構造運動，形成了區域礦產密切相關的沽源超級環形構造[9]及本區的NNE向展布的上黃旗—烏龍溝斷裂帶。地下深源含礦流體沿構造薄弱區上侵運移，到淺部有大量大氣降水的加入，并在降溫(與淺部大氣降水混合)降壓過程中發生流體沸騰[10]，因元素活化遷移能力的差異等引起成礦元素先后沉淀成礦。礦化具有上銀金、下鉛鋅的垂向分帶特點，以沸騰面劃分，以上為貴金屬帶，以下為賤金屬帶[11]。牛圈子銀金礦是在同一構造巖漿成礦系統環境內，于不同構造部位形成不同類型的礦床組合，具有同源和不同賦存空間的特征。

根據上述的礦床地質特征、控礦地質因素，礦質來源、成礦作用等分析，認為本區鉛鋅銀多金屬礦屬于深源混合巖漿水中低溫熱液型礦床。