袁小平，薛艷萍，蘇宏建，梁景利

(華北地質(zhì)勘查局五一四地質(zhì)大隊，河北 承德 067000)

0 引 言

燕遼成礦帶是華北板塊北緣主要的鉬、銅成礦帶之一，該帶是繼東秦嶺鉬礦帶之后，中國第二大鉬礦帶。按地理位置燕遼成礦帶可分為遼西和冀北兩段，冀北地區(qū)以銅、鉬礦床為主，分布有壽王墳、小寺溝等銅鉬礦床和撒岱溝門、大莊科、大草坪、大灣、賈家營等鉬礦床[1]。這些礦床涉及不同的類型，包括斑巖型、矽卡巖型和熱液型等，多分布在中生代侵入巖體附近，與燕山期巖體具有密切關(guān)系[2]。柴家溝鉬礦床位于河北省平泉縣縣城西北21 km處，所處大地構(gòu)造位置為華北板塊北緣燕山造山帶北東部，是近年來在冀北地區(qū)發(fā)現(xiàn)的又一典型的斑巖型鉬礦床。經(jīng)前期勘查工作，目前已達到中型規(guī)模，隨著勘查工作進展，有望達到大型規(guī)模。對柴家溝鉬礦床地質(zhì)特征及礦床成因的研究，不僅有助于礦區(qū)勘查，而且對區(qū)域鉬礦找礦勘查具有重要指導(dǎo)意義。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

區(qū)域出露地層較為簡單，主要有太古界遷西群上亞群、中生界白堊系大北溝組及新生界第四系。區(qū)域構(gòu)造為東西向尚義—平泉和紅石砬—大廟—娘娘廟深斷裂與北北東向平房—桑園大斷裂的復(fù)合部位附近，受其影響近東西向、北北東向、北東及北西向斷裂構(gòu)造相當發(fā)育。區(qū)域內(nèi)巖漿活動頻繁，從太古代—早元古代—中生代均有活動。太古代石英正長巖(λξ1)在區(qū)域東南和西北零星出露，早元古代閃長巖(δ2)在區(qū)域中部-南部大面積分布。海西期-燕山期巖漿巖從超基性巖到酸性巖、堿性巖均有出露。海西期王土房花崗雜巖體面積達380 km2，具有多期次活動的特點，主要為中酸性、酸性火山-侵入雜巖體，區(qū)內(nèi)包括柴家溝鉬礦床在內(nèi)地的銅、鉬、金、銀及多金屬礦床大部與其有關(guān)。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

礦區(qū)位于王土房花崗雜巖體內(nèi)部，地層不發(fā)育，僅在礦區(qū)西南柴家溝和東北鐵頭溝發(fā)育第四系。區(qū)內(nèi)主要可見F1、F2兩條斷裂構(gòu)造，是區(qū)域性東西向紅石砬—大廟—娘娘廟深斷裂與北東向平房—桑園斷裂帶共同作用的結(jié)果。

區(qū)內(nèi)巖漿巖主要由海西期花崗巖及燕山期花崗斑巖構(gòu)成，分布廣泛?；◢弾r大面積分布于勘查區(qū)內(nèi)，屬王土房雜巖體的一部分。巖石特征為黃褐色至肉紅色，中-細?；◢徑Y(jié)構(gòu)。巖石主要由鉀長石55%、石英25%、酸性斜長石15%、黑云母5%等組成。黑云母大部分被綠泥石、碳酸鹽礦物交代，多呈殘留狀。花崗斑巖分布在勘查區(qū)南部，大部分被陰坡腐植土覆蓋，地表僅見穿插于花崗巖中的細小巖枝。巖石為灰白色斑狀結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造。斑晶主要由酸性斜長石、鉀長石和少量黑云母等組成，斑晶含量約為20%。酸性斜長石有較強絹云母化和碳酸鹽化，鉀長石有較強高嶺土化和碳酸鹽化，黑云母已全部蝕變成水黑云母?；|(zhì)具微晶結(jié)構(gòu)，主要由鉀長石45%、石英25%、斜長石25%、黑云母5%，以及副礦物金屬礦物等組成。鉀長石有較強高嶺土化，斜長石大部分也絹云母化，黑云母已全部被碳酸鹽礦物交代。巖石蝕變較強，除有較強絹云母化、高嶺土化、碳酸鹽化外，還有較強硅化，見有石英脈穿插于巖石中。隱爆角礫巖分布于勘查區(qū)南側(cè)，與花崗斑巖活動有密切關(guān)系。角礫巖呈灰黑色，角礫狀結(jié)構(gòu)、班雜狀構(gòu)造。角礫主要成分為花崗巖，膠結(jié)物為硅化石英、石英和長石晶屑等?；◢弾r角礫呈棱角狀、次棱角狀。柴家溝鉬礦地質(zhì)簡圖見圖1。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

本礦床為斑巖型礦床，與燕山期花崗斑巖有密切關(guān)系，礦體主要賦存于花崗斑巖及其周圍花崗巖、隱爆角礫巖等圍巖中。

圖1 柴家溝鉬礦地質(zhì)簡圖

1—第四系；2—海西期花崗巖；3—花崗斑巖；4—隱爆角礫巖；5—勘探線；6—地質(zhì)界線；7—斷層；8—礦體；9—硅化帶；10—鉀化帶；11—高嶺土化帶

以往詳查工作在9～16線間投入了槽探、井探、坑探、鉆探等工程對鉬礦體進行了控制。本區(qū)鉬礦床屬于隱伏的盲礦體，礦體在不同地段形態(tài)各異，局部分枝現(xiàn)象明顯，品位及厚度變化較均勻，礦體厚大部分位于3～0線，由此向四側(cè)分枝，向南東、南西向有明顯延伸。共圈定了1個鉬礦體(含1個工業(yè)礦體和5個低品位礦體)， 5個共生小銅礦體。Ⅰ-1鉬礦體(工業(yè)礦體)是主要礦體，且為本區(qū)唯一個工業(yè)礦體，礦體厚大，品位穩(wěn)定。分布于9～16線，向南、向東延出界外。礦體形態(tài)為不規(guī)則厚大紡錘體，多分支，膨縮劇烈。礦化連續(xù)，產(chǎn)狀近水平?？刂崎L度約675 m，礦體厚度12.10～484.10 m，平均厚度152.40 m。礦體Mo品位0.035%～0.095%，平均品位0.064%。礦體埋藏深度2.07～116.37 m。

Ⅰ-1號礦體厚度及品位變化曲線見圖2。從圖2可以看出：Ⅰ-1號礦體品位沿水平方向(9～16線)的變化曲線較平緩，只有在礦體西部5～1線略微抬升。礦體品位沿剖面縱向變化曲線與礦石品位關(guān)聯(lián)，礦體中心礦化最強，往外礦化減弱，夾石增多變厚漸變過渡到圍巖。中心部位以Mo≥0.06%的樣品居多，兩側(cè)以0.03%≤Mo<0.06%的低品位礦石構(gòu)成“外殼”，深部以Mo<0.03%的巖石作為圍巖。初步估算資源量：Ⅰ-1號礦體(332+333)礦石量5 311萬 t，(332+333)金屬量34 204 t[3]，Mo平均品位為0.064%。

3.2 礦石特征

本區(qū)鉬礦石以原生礦石為主，自然類型主要為細脈浸染型礦石(細脈型為主)，工業(yè)類型為斑巖型，按含礦巖性可劃分為花崗巖型、花崗斑巖型、隱爆角礫巖型。

圖2 Ⅰ-1號礦體厚度及品位變化曲線圖

礦石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造主要有自形—半自形葉片狀結(jié)構(gòu)，它形葉片狀結(jié)構(gòu)，少見自形—它形晶粒狀結(jié)構(gòu)、包含結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)；構(gòu)造為星散浸染狀構(gòu)造和細脈浸染狀構(gòu)造。由于輝鉬礦的成因和石英脈密切相關(guān)，并和輝鉬礦-石英脈的賦礦圍巖有關(guān)，因此在礦石的礦物成分中，非金屬礦物以石英、長石為主，金屬礦物以輝鉬礦為主，其他礦物少見。

各類鉬礦石中，輝鉬礦呈自形—半自形葉片狀，粒度粗細不等，可見粗大的葉片狀單體或集合體，粒度一般為1.3×0.30～0.50×0.07 mm，有彎曲揉皺現(xiàn)象，這部分粗粒的輝鉬礦在富鉬礦石中含量較高，細小的輝鉬礦粒度僅為0.075×0.007～0.015×0.003 mm，多見于貧鉬的礦石中。輝鉬礦的分布極不均勻，呈細脈浸染狀或浸染狀分布，在富鉬礦石中，肉眼可見粗大的葉片狀輝鉬礦集合體，粒度可達9 mm左右，呈花瓣狀，分布也較密集。在貧鉬礦石中，肉眼基本不可見輝鉬礦，顯微鏡下可見細小葉片狀的輝鉬礦。

3.3 蝕變特征

柴家溝鉬礦蝕變主要為鉀化、黃鐵絹英巖化、硅化及高嶺土化，局部見有青盤巖化、碳酸鹽化、螢石化等蝕變。整體顯示出以花崗斑巖為中心，向外依次為鉀化—黃鐵絹英巖化—高嶺土化—青盤巖化的環(huán)帶狀蝕變分帶特點。

鉀化廣泛分布，表現(xiàn)為面型鉀化。鉀化巖石呈現(xiàn)暗紅色、紫紅色，以鉀長石、黑云母化為主。高嶺土化蝕變較為普遍，在地表大范圍分布。蝕變巖石多成灰白、淺白色，鉀長石、斜長石等礦物高嶺土化較強。黃鐵絹云巖化主要出現(xiàn)在斑巖體深部。絹云母呈細小鱗片狀主要交代長石類礦物，或與綠泥石共同組成晚期厚大石英脈的蝕變暈，發(fā)育在石英脈的兩側(cè)。青盤巖化主要表現(xiàn)為綠泥石和綠簾石化。綠泥石化在地表出現(xiàn)很少，深部局部出現(xiàn)。綠泥石主要交代斜長石、黑云母等礦物，或在各類巖石、破碎帶的裂隙面上發(fā)育。硅化和碳酸鹽化：多呈線帶狀或者斑塊狀出現(xiàn)。從實際情況看，碳酸鹽化及螢石礦化多出現(xiàn)構(gòu)造裂隙部位，其中螢石礦化多位于勘查區(qū)東部F1斷層派生的次級構(gòu)造裂隙內(nèi)，從其分布規(guī)律看，這兩種低溫礦物與成礦關(guān)系不大，屬于后期疊加的低溫熱液活動產(chǎn)物。其他幾種蝕變與成礦關(guān)系更為密切。

4 礦床成因

4.1 成礦時代

對礦區(qū)內(nèi)花崗巖和花崗斑巖取樣，進行了LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年工作。通過測試，花崗巖的206Pb/238U的加權(quán)平均年齡值(208±0.9)Ma(MSWD=0.48)，主要賦礦巖體花崗斑巖206Pb/238U的加權(quán)平均年齡值(163.9±0.9)Ma(MSWD=0.32)(見圖3和圖4)，成巖時代為燕山期[4]。

輝鉬礦Re-Os 體系形成后很難被后期地質(zhì)過程重置[5]，可精確限定成礦時代，目前被廣泛應(yīng)用。因此利用Re-Os 同位素測年法測定輝鉬礦單礦物的形成時代也即代表了本礦床的成礦時代[6]。

2種輝鉬礦樣品的Re-Os測年結(jié)果見表1，它們具有非常小的模式年齡變化范圍，在161.9～162.9 Ma之間，加權(quán)平均模式年齡為(162.4±2)Ma(測試單位為中國地質(zhì)科學(xué)院國家地質(zhì)實驗測試中心Re-Os 同位素實驗室)，這說明柴家溝斑巖鉬礦成礦年齡與花崗斑巖體成巖年齡基本一致，反映出了二者形成于統(tǒng)一的成巖成礦地質(zhì)事件，即柴家溝鉬礦形成于燕山中期[7]。

圖3 柴家溝鉬礦床花崗巖206Pb/238U 同位素等時線和年齡加權(quán)平均值

圖4 柴家溝鉬礦床花崗斑巖206Pb/238U 同位素等時線和年齡加權(quán)平均值

表1 柴家溝鉬礦中輝鉬礦Re-Os同位素數(shù)據(jù)

4.2 流體包裹體研究

主要對熱液期的硫化物多金屬階段及成礦晚期低溫熱液階段的含礦石英脈進行流體包裹體研究。其成礦流體包裹體特征顯示，成礦流體均一溫度主要在200～350 ℃之間，平均溫度為280 ℃，流體鹽度峰值為4%～8%(質(zhì)量分數(shù))NaCl，流體密度峰值則為0.80～0.92 g/cm3。利用NaCl-H2O體系的T-ρ相圖來估算成礦流體均一時氣相飽和壓力值，得到的壓力范圍在0.5～18 MPa之間，估算柴家溝鉬礦最深成礦深度為1.8 km。

4.3 成礦階段

根據(jù)對礦物組合及礦物分布情況的綜合分析，將成礦熱液期分為早、中、晚3期，其中熱液中期又分為2個成礦階段。第一階段為浸染狀硫化物階段，礦物組合為輝鉬礦、石英、黃鐵礦、磁鐵礦；第二階段為石英細脈輝鉬礦階段，其礦物組合為輝鉬礦、黃鐵礦、石英、絹云母、白云母；第三階段為石英粗脈輝鉬礦階段，其礦物組合為輝鉬礦、石英以及少量鉛鋅礦等硫化物組合；第四階段為多金屬硫化物階段，其礦物組合為黃銅礦、黃鐵礦等硫化物組合，輝鉬礦化較弱，不能形成礦體。

4.4 礦床成因類型

柴家溝鉬礦受區(qū)域性東西向紅石砬—大廟—娘娘廟深斷裂與北東向平房—桑園斷裂帶共同作用，大斷裂成為巖漿侵位和含礦熱液運移的通道[8]。輝鉬礦呈細脈—網(wǎng)脈浸染狀賦存于花崗斑巖體和外接觸帶花崗巖、隱爆角礫巖等圍巖裂隙中。鉬礦體規(guī)模大，品位低，從礦體向圍巖有鉀長石化、硅化、青磐巖化的蝕變分帶現(xiàn)象，其中硅化、鉀長石化與礦化關(guān)系密切。 綜上認為柴家溝鉬礦為典型的斑巖型鉬礦床。

燕山造山帶形成之后，巖石圈減薄，導(dǎo)致了區(qū)域上大規(guī)模的巖漿活動，其中冀北平泉地區(qū)形成了王土房雜巖體、八家山雜巖體、小寺溝雜巖體等多個巖體， 經(jīng)高度分異后，攜帶大量成礦物質(zhì)的剩余巖漿沿斷裂等通道繼續(xù)上侵，形成突出巖基的小型斑巖體。斑巖體內(nèi)外接觸帶裂隙密集，是構(gòu)造薄弱部位和相對開放的空間，為礦質(zhì)運移、沉淀提供了條件。 獨特的構(gòu)造背景、豐富的礦質(zhì)來源、強烈的流體作用、適宜的礦體定位空間等諸多因素結(jié)合，形成了柴家溝斑巖型鉬礦[9]。

5 找礦前景

物性測定結(jié)果顯示花崗斑巖極化率平均值為1.55%，電阻率平均值為17 567 Ω·m，花崗巖極化率平均值為1.14%，電阻率平均值為12 509 Ω·m。含鉬礦化花崗巖極化率平均值為3.13%，電阻率平均值為6 956 Ω·m。從物性結(jié)果看，激電可以提供良好的找礦線索。根據(jù)主要礦體厚大部位所在勘探線3線進行的激電中梯剖面測量，共獲得7處異常，其中一個異常已查明為礦致異常，推測其余異常多為花崗巖、花崗斑巖或角礫巖中金屬硫化物局部富集所引起，通過與已知礦體的激電異常類比，推斷礦區(qū)外圍存在更大的找礦潛力。

根據(jù)前人1∶20萬及1∶5萬水系沉積物測量，本區(qū)附近可見一定規(guī)模鉬異常且較高異常范圍尚位于目前勘查區(qū)南部。

目前地質(zhì)工作僅圍繞成礦花崗斑巖體北部進行，在花崗斑巖體南部地區(qū)地表仍可觀察到與區(qū)內(nèi)相同情況的蝕變分帶及較強的輝鉬礦化。

綜合上述地質(zhì)研究及找礦綜合信息顯示，柴家溝鉬礦具備發(fā)展為大型至超大型斑巖型礦床的前景。

6 主要認識

柴家溝鉬礦床屬燕山期與花崗斑巖有關(guān)的斑巖型鉬礦床，礦體主要賦存于花崗斑巖中侵入海西期花崗巖(208 Ma)中，其成巖年齡為(163.97±0.83)Ma，輝鉬礦成礦年齡為(162.4±2 )Ma，成巖成礦近于同期。

成礦流體包裹體特征顯示，成礦流體均一溫度主要在200～350 ℃之間，平均溫度為280 ℃，流體鹽度峰值為4%～8%(質(zhì)量分數(shù))NaCl，流體密度峰值則為0.80～0.92 g/cm3，表明柴家溝鉬礦成礦流體具中高溫，最大成礦壓力為18 MPa。

礦區(qū)蝕變主要為鉀化、黃鐵絹英巖化、硅化及高嶺土化，局部見有青盤巖化、碳酸鹽化、螢石化等蝕變。整體顯示出以花崗斑巖為中心，向外依次為鉀化—黃鐵絹英巖化—高嶺土化—青盤巖化的環(huán)帶狀蝕變分帶特點。

目前礦床具備較大找礦前景，且礦床周圍附近區(qū)域內(nèi)尚無典型鉬礦床，因此加強對于礦床的進一步研究具有重要意義，并應(yīng)針對礦床外圍開展高精度磁測、激電測量和化探測量圈定找礦遠景區(qū)，并最后通過探礦工程發(fā)現(xiàn)新的鉬礦床。

致謝：中國地質(zhì)大學(xué)(北京)董國臣老師對本論文進行了詳細的指導(dǎo)，并提供了重要實驗數(shù)據(jù)，同時野外項目組付出了辛苦勞動，在此表示感謝！