霍明宇盧克學(xué)佀先麗戴帥軍路明亮薛亞飛姚林鋒劉丹解國愛

（1.河南省有色金屬礦產(chǎn)探測工程技術(shù)研究中心，河南鄭州 450016；2.河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第四地質(zhì)大隊，河南鄭州 450016；3.南京大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇南京 210023）

0 引言

北山地區(qū)是中亞造山帶的重要組成部分，一系列近東西向平行分布的深大斷裂和巖漿巖發(fā)育，是我國重要礦化集中區(qū)之一（聶鳳軍等，2003；趙國斌等，2013；楊岳清等，2013；靳擁護等，2020）。長期以來，眾多地質(zhì)工作者對該區(qū)地質(zhì)構(gòu)造特征和金屬非金屬礦產(chǎn)產(chǎn)出規(guī)律做了深入研究，獲得了大量的第一手?jǐn)?shù)據(jù)和地質(zhì)成果（戴霜等，2003；彭海練等，2018；許榮科等，2010；張善明等，2014；趙滿壽等，2007），但該區(qū)地處荒漠，第四系沙礫覆蓋嚴(yán)重，地質(zhì)工作程度相對偏低。

虎頭山北—湖西新村地區(qū)位于北山造山帶東段，甘蒙交界處，行政區(qū)劃隸屬內(nèi)蒙古自治區(qū)阿拉善盟額濟納旗馬鬃山蘇木和賽漢陶來蘇木管轄。區(qū)內(nèi)多為中低山及戈壁荒漠，基巖出露較差。2015—2017 年依托內(nèi)蒙古地質(zhì)勘查基金，虎頭山北幅、二十五號幅、二十九號北幅、九號半幅、七號幅、湖西新村幅等六幅1 ∶5 萬的區(qū)域礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查項目正式實施，該項目坐標(biāo)極值范圍：東經(jīng)99°45′00″～100°30′00″，北緯40°55′00″～41°30′00″，工作區(qū)面積合計1820 km2，項目共計完成1 ∶5 萬礦產(chǎn)地質(zhì)填圖978 km2，高精度磁法掃面888 km2，土壤測量494 km2，探槽施工1350 m3，結(jié)合光薄片、巖石微量元素、硅酸鹽、稀土、光譜等樣品鑒定和測試，對測區(qū)構(gòu)造、地層、侵入巖、火山巖、礦產(chǎn)進行了全面地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查，基本查明了測區(qū)地質(zhì)概況，為成礦預(yù)測提供了基礎(chǔ)地質(zhì)依據(jù)。根據(jù)該區(qū)含礦層位，構(gòu)造背景、巖漿活動等主要成礦類型，在對化（礦）點空間分布規(guī)律及成礦時間演化規(guī)律分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合物探、化探、遙感異常等成礦信息，在虎頭山北幅圈出4 個成礦遠景區(qū)，并進一步劃出4 個重點找礦靶區(qū)。新發(fā)現(xiàn)貴金屬礦產(chǎn)6 處，有色金屬礦產(chǎn)5 處，黑色金屬礦產(chǎn)3處，非金屬礦產(chǎn)2 處。其中，金多為石英脈型熱液型和構(gòu)造熱液蝕變型，Au 品位0.094×10-6～0.35×10-6；銅礦主要賦存于公婆泉組內(nèi)東西向斷層、北西向斷層與近南北向斷層交匯部位，受構(gòu)造控制，為中-低溫?zé)嵋盒?，Cu 品位0.22%～11.82%；鐵礦賦存于公婆泉組（S2-3g）砂巖內(nèi)晚期近東西向破碎帶中，礦石礦物主要為褐鐵礦，規(guī)模小，品位低；非金屬礦主要為電氣石，礦床成因類型為偉晶巖型，含量40%左右。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

北山地區(qū)大地構(gòu)造位置上處于塔里木—中朝板塊、西伯利亞板塊和哈薩克斯坦板塊交匯部位（左國朝等，1990）（圖1a），該區(qū)位于天山—興蒙造山帶（中亞造山帶在中國部分）中段，天山—興蒙構(gòu)造帶為古亞洲洋自新元古代至古生代的俯沖-匯聚作用形成的全球典型的增生造山帶（楊合群等，2006；余吉遠等，2012；牛亞卓等，2020）。北山地區(qū)東段發(fā)育一系列近EW 向的深大斷裂，自北向南，分布有梧桐大泉-紅石山-額濟納旗斷裂、沙泉子-紅尖兵山-路井?dāng)嗔?、星星峽-石板井-小黃山斷裂、玉門關(guān)-壘墩泉-鼎新斷裂，以及NE 向斷裂，自西向東分別是黑石山-狼山-北大泉斷裂、三危山斷裂、阿爾金南緣斷裂和鼎新-額濟納旗斷裂（楊建國等，2015），虎頭山北地區(qū)位于沙泉子-紅尖兵山-路井?dāng)嗔褞希▓D1b）。

圖1 研究區(qū)大地構(gòu)造位置（圖a 和b）及虎頭山北地區(qū)地質(zhì)簡圖（c）

工作區(qū)出露地層主要為古元古界北山巖群（Pt1B）、中-上志留統(tǒng)公婆泉組（S2-3g）、上志留統(tǒng)碎石山組（S3ss），下白堊統(tǒng)赤金堡組（K1ch）（圖1c）。北山巖群（Pt1B）主要巖性以黑云石英片巖、灰?guī)r、石英巖、大理巖為主，夾二云二長片麻巖、斜長角閃片麻巖，其原巖為一套碎屑巖和碳酸鹽巖巖系，形成于淺海相沉積環(huán)境，構(gòu)成了北山地區(qū)變質(zhì)結(jié)晶基底；公婆泉組（S2-3g）以中基性火山巖夾碎屑巖為特征，主要巖性為安山巖、粗安巖、凝灰?guī)r、玄武巖，夾砂巖、灰?guī)r、大理巖等；碎石山組（S3ss）以碎屑巖為主夾碳酸鹽巖建造，巖性下部灰?guī)r夾砂巖，上部砂巖、硅質(zhì)巖夾灰?guī)r、安山巖，灰?guī)r中產(chǎn)珊瑚、腕足類、三葉蟲等化石，下與公婆泉組整合接觸；赤金堡組（K1ch）主要巖性為黑色、雜色礫巖、砂巖、泥質(zhì)粉砂巖等，在該區(qū)零星分布，角度不整合于志留系公婆泉組之上。

區(qū)內(nèi)侵入巖以古生代、三疊紀(jì)、白堊紀(jì)巖漿活動最為強烈，白堊紀(jì)后期巖漿活動次之。各時代巖漿巖一般呈北西向或近東西向帶狀分布，與區(qū)域構(gòu)造線一致?；鹕綆r在古生代志留系公婆泉組中最發(fā)育（杜玉良等，2009）。

2 主要斷裂構(gòu)造特征

2.1 北西向斷裂

測區(qū)北西向斷裂以F1 斷裂為代表，從北西向帶狀航磁異常和基巖區(qū)構(gòu)造巖特征觀察，該斷裂規(guī)模較大，區(qū)域上為沙泉子-紅尖兵山-路井?dāng)嗔训慕M成部分，在路井交叉溝金礦，見構(gòu)造角礫巖，角礫巖成分主要有花崗巖、石英巖、板巖等，斷裂帶附近片巖、板巖的面理產(chǎn)狀為190o∠45o（圖2c，2d），并有糜棱巖化巖石分布，面理為190°∠45°，糜棱巖中見到不對稱的小褶皺和長石旋轉(zhuǎn)碎斑，表明剪切方向為左行剪切，交叉溝金礦產(chǎn)在此韌性剪切帶中（圖2a，2b）。

圖2 路井交叉溝F1 斷裂帶

該斷裂在虎頭山北幅內(nèi)出露于中西部，侵入巖與志留系公婆泉組接觸部位的基巖區(qū)，向東南覆于第四系戈壁之下，從帶狀航磁異常分布特征分析，異常帶基本上代表了斷層的出露位置和分布方向，呈NW—SE 向展布（圖1c，圖3）。

圖3 F1、F2 斷裂1 ∶5 萬高磁特征

F1 在虎頭山北幅經(jīng)1088 高地探槽揭露，構(gòu)造破碎帶寬約150～200 m，構(gòu)造帶內(nèi)巖石破碎，從構(gòu)造帶中心向邊部構(gòu)造巖分帶明顯，在紅色中細(xì)粒鉀長花崗巖中韌性變形明顯，定向構(gòu)造清楚（圖4a），強烈的構(gòu)造變形使塊狀巖石轉(zhuǎn)化為以片狀、纖狀礦物為主的構(gòu)造片巖，其產(chǎn)狀218°∠65°（圖4b），斷層帶內(nèi)閃長巖受到強烈的壓碎和研磨作用形成構(gòu)造碎裂巖，寬約2 m，破碎帶產(chǎn)狀為220°∠70°（圖4c）。

斷層南側(cè)為公婆泉組為安山巖、玄武安山巖、英安巖、安山質(zhì)含礫凝灰?guī)r，其內(nèi)見有晚三疊世二長花崗巖及燕山期后花崗巖脈侵入。F1 斷層帶地表出露寬達100 余米，帶內(nèi)硅化、綠泥化、綠簾石化普遍（圖5），在斷層帶兩側(cè)發(fā)現(xiàn)了多處銅、金礦（化）點。該斷裂為一重要構(gòu)造邊界，經(jīng)歷了早期左行韌性和晚期脆性多期構(gòu)造活動，是重要的礦液運移通道和容礦控礦構(gòu)造，對地層、巖漿巖的分布具有一定的控制作用、對尋找銅、金等多金屬礦產(chǎn)、成礦控礦研究具有重要意義。

圖4 F1 斷層在虎頭山北1088 高地構(gòu)造帶巖石實拍照片

圖5 1088 高地F1 斷層剖面圖

2.2 EW-NE 向斷裂

在虎頭山北中南部1081 高地出露斷層F2，呈近EW-NE 向分布于中晚志留統(tǒng)公婆泉組硅質(zhì)巖、安山巖中，區(qū)內(nèi)基巖區(qū)出露長1500 m，向東北隱伏于第四系戈壁之下（圖1c）。F2 在1081 高地附近，斷層破碎帶寬50～148 m，巖石破碎，構(gòu)造巖由紅色鐵質(zhì)碎裂巖化硅質(zhì)巖、灰色硅質(zhì)碎裂巖組成。巖石內(nèi)裂隙發(fā)育，在裂隙內(nèi)見有不規(guī)則狀、網(wǎng)狀石英細(xì)脈，硅化、褐礦化蝕變強烈。從斷面上擦痕和反階步分析，該斷層具逆-左行平移性質(zhì)（圖6）。

對出露較好的2 個點進行應(yīng)力場分析，圖6a 斷層產(chǎn)狀為172°∠70°，擦痕產(chǎn)狀W∠23°，求解構(gòu)造應(yīng)力場：σ1=230°∠10°，σ2=122°∠60°，σ3=324°∠27°。圖6b 斷層產(chǎn)狀為170°∠60°，擦痕產(chǎn)狀E∠40°，求解構(gòu)造應(yīng)力場σ1=77°∠46°，σ2=230°∠42°，σ3=332°∠15°。

圖6 F2 斷層在虎頭山北1081 高地出露

在圖幅西側(cè)1087 高地附近，NE 走向的F3 斷層左行錯斷花崗巖約150 m（圖1c），可見該區(qū)在NESW 方向的構(gòu)造應(yīng)力場作用下，形成近EW-NE 方向的左行平移斷層，此組斷層形成時間較晚，為成礦后構(gòu)造，對該區(qū)的巖體和前期礦體等起改造作用，其與F1 交匯部位也是重要的內(nèi)生破碎型礦床的容礦位置。

3 地球物理特征

根據(jù)高精度磁測磁場的強弱、磁場的總體輪廓形態(tài)，把虎頭山北幅磁場大致分成2 個級別共3 個磁場分區(qū)，依次為：高磁場1 區(qū)、2 區(qū)；平靜磁場1 區(qū)（圖3）。高磁場1 區(qū)位于圖幅北部，主要由4 處正異常和兩處負(fù)異常組成，正負(fù)異常不均勻伴生，梯度變化較大。異常變化范圍-39～963 nT，異常走向大體呈東西向展布；高磁場2 區(qū)位于圖幅西南角，正負(fù)異常伴生，梯度變化較大，異常變化范圍達-138～1074 nT，異常呈帶狀，走向明顯，大體呈北西-南東展布，區(qū)內(nèi)延伸約15.6 km。

根據(jù)磁場特征推測在測區(qū)第四系礫砂層下發(fā)育斷層2 條（圖3），NW 向（F1）和NEE 向（F2）各一條，F(xiàn)1 為沙泉子-紅尖兵山-路井?dāng)嗔言谠搮^(qū)向南東方向的延伸。在F1、F2 斷層推斷位置交匯處，異常規(guī)模顯著增強，梯度變化大，正負(fù)異常組合特征明顯，是成礦的有利地段。

4 地球化學(xué)特征

在虎頭山北幅共圈定地化綜合異常5 個，經(jīng)過分類評序，確定為乙類異常3 個（AP3、AP4、AP5）；丙類異常2 個（AP1、AP2）（圖1c）。AP1、AP2 位于虎頭山北幅北部，異常吻合程度較差，強度較低，無明顯的濃集中心，多為單點異常。AP3、AP4 和AP5位于虎頭山北幅西南部，順F1 斷裂帶自西向東依次展開，為礦致異常。

AP3 異常：異常區(qū)位于1 ∶5 萬虎頭山北幅西部，面積約8.977 km2，元素組合有Co、Zn、Cu、Be、Nb、Ni、Sn、As、La、Au、Mo、Y、Sb、W 共14 種元素，其中Ni、Co、Zn、Cu 形成有一定規(guī)模多元素組合異常帶，異常吻合程度好，面積較大，強度一般，有濃集中心，評序值為19.531。

AP4 異常：異常區(qū)位于1 ∶5 萬虎頭山北幅西南部，面積約9.188 km2，元素組合為Ni、As、Cu、Co、Y、La、Sb、Nb、W、Sn、Ag、Zn、Li、Au 共14 種元素，元素組合較全，其中Ni、Cu、Co、As 形成有一定規(guī)模元素組合異常帶。異常吻合程度較好，面積較大，強度較高，濃集中心較明顯，評序值為34.030。

AP5 異常：異常區(qū)位于1 ∶5 萬虎頭山北幅西南部，面積約20.196 km2，該異常呈不規(guī)則狀元素組合，有Ag、As、Bi、Co、Li、Mo、Cu、W、Ni、Sb、Zn、Sn、Pb、Y、La、Nb、Au 17 個元素，其中Ni、Ag、As、Bi、Co、Li、Mo、Cu、W 形成有一定規(guī)模多元素組合異常帶。濃集中心明顯，尤其是Ag、As、Co、Mo、Cu、Ni、Bi 異常吻合程度好，面積大等，強度高，濃度分帶為三級，多個濃集中心。Cumax1685×10-6，平均值808×10-6，Agmax2.56×10-6，平均值1.48×10-6，Asmax663×10-6，平均值197.643×10-6，Momax66×10-6，平均值28.125×10-6，Comax274×10-6，平均值148.6×10-6。該異常北部有金（Au）異常，有一定規(guī)模Aumax4.64×10-9，平均值3.725×10-9，該異常評序值為136.348。

5 找礦方向

在虎頭山被及鄰區(qū)6 幅圖內(nèi)共發(fā)現(xiàn)礦（化）點14 處，其中第1～12 處位于虎頭山北幅內(nèi)，第13～14處位于九號半幅內(nèi)，其中3 號為電氣石礦化點，10號、11 號、13 號為鐵礦化點，其余10 處均為銅金礦化點（圖7）。

5.1 礦床成因類型

通過對研究區(qū)內(nèi)14 處（鐵、銅金）礦化點野外調(diào)查及采樣分析，區(qū)內(nèi)銅金礦（化）體成因類型主要以熱液充填交代型為主，與北山礦帶中發(fā)育的紅石山南金礦、風(fēng)化梁北金礦等礦床成礦類型一致（彭海練等，2011；趙鵬彬等，2019），銅、金含礦體主要賦存于志留系公婆泉組、古元古界北山巖群及斷裂帶中。

金礦（化）體有1 號、2 號、4 號、5 號、6 號、14 號6 處礦點，分別賦存于古元古界北山巖群石英片巖石英巖、志留紀(jì)公婆泉組安山巖砂巖、大豁落山組硅質(zhì)巖白云質(zhì)灰?guī)r斷層破碎帶和晚石炭世花崗巖接觸帶中，礦脈走向近東西向或NWW 向，長度50～350 m，寬度1～20 m 不等。礦石類型主要為碎裂結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造，主要礦石礦物為孔雀石、黃銅礦、褐鐵礦等，脈石礦物為石英，圍巖蝕變有褐鐵礦化、硅化、綠簾石化、碳酸鹽化；Au 品位0.094×10-6～0.35×10-6不等；成礦時代均為燕山期，礦床成因類型為中-低溫?zé)嵋盒汀?/p>

圖7 虎頭山北幅成礦遠景區(qū)及找礦靶區(qū)位置示意圖

銅礦化體有7 號、8 號、9 號礦點：礦體賦存于公婆泉組內(nèi)東西向斷層、北西向斷層與近南北向斷層交匯部位，受構(gòu)造控制明顯。礦化體為硅化、碳酸鹽化或孔雀石化硅質(zhì)巖，圍巖蝕變有硅化、綠簾石化，孔雀石化，黃鐵礦化、褐鐵礦化等。礦脈長100～500 m，寬度0.2～9.4 m。礦體產(chǎn)狀182°∠89°。礦石為硅質(zhì)結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，礦石礦物：孔雀石、褐鐵礦。脈石為硅質(zhì)和碳酸鹽礦物。刻槽樣Cu 品位0.22%～11.82%。礦床成因類型為中-低溫?zé)嵋盒汀?/p>

電氣石含礦（化）體（3 號礦化點）：礦體賦存于古元古界北山巖群石英片巖、石英巖中，產(chǎn)狀直立，礦化體界線清晰，無明顯蝕變現(xiàn)象；礦化體SE120°方向延伸長度約100 m，寬約70 m，礦石類型主要為：柱粒狀變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，礦石礦物為電氣石，含量40%左右，脈石礦物：石英，磷灰石、綠泥石等，礦床成因類型為偉晶巖型。

鐵礦（化）體（10 號、11 號）：礦體賦存于公婆泉組（S2-3g）長石石英砂巖內(nèi)破碎帶中；圍巖為長石石英砂巖，圍巖蝕變：褐鐵礦化、硅化、碳酸鹽化等，礦石主要呈碎塊狀、角礫狀，礦石礦物為褐鐵礦，脈石礦物：石英，礦床成因類型為內(nèi)生破碎帶型。

5.2 礦床賦存空間規(guī)律

在虎頭山北幅共圈定的5 個地球化學(xué)綜合異常中，3 個乙類異常全部順F1 斷裂帶自西向東依次排布，4～12 號礦化點均位于該區(qū)域，3 個異常區(qū)地質(zhì)單元特征相似，南部為志留紀(jì)中上統(tǒng)公婆泉組（S2-3g），主要巖性為安山巖、安山質(zhì)角礫巖、白云質(zhì)灰?guī)r、巖屑晶屑凝灰?guī)r等，地層產(chǎn)狀220°∠35°；北部以侵入巖為主，主要巖性為：鉀長花崗巖、中粒二長花崗巖、花崗閃長巖等，呈巖株狀產(chǎn)出。礦化蝕變有褐鐵礦化，綠簾石化，孔雀石化、黃銅礦化和黃鐵礦化等。從地表探槽揭露情況來看，Cu、Au 礦化區(qū)域處于燕山期花崗巖和公婆泉組（S2-3g）接觸部位，厚度較大，蝕變強烈。通過類比，北山地區(qū)銅、金礦床與造山斷裂帶發(fā)育關(guān)系緊密（楊文海，2005），綜上可以認(rèn)為，NW 向斷裂（F1）是燕山期花崗巖體和礦液的運移通道，是重要的容礦、控礦構(gòu)造，直接控制著礦體的空間定位。在F1 斷裂帶南北兩側(cè)均有Cu、Au 礦點分布，說明沿斷裂具有較好的成礦地質(zhì)條件。

5.3 成礦時間演化規(guī)律

測區(qū)礦（化） 點位于破城山—鷹咀紅山鎢（錫）—金—鐵—銅多金屬成礦帶（Ⅳ）帶內(nèi)，從礦化產(chǎn)出位置、構(gòu)造環(huán)境、圍巖蝕變類型特征等分析，測區(qū)內(nèi)具有工業(yè)價值或找礦意義的礦（化）為銅、金礦化，通過與北山地區(qū)同類礦化對比，均為燕山期構(gòu)造巖漿活動的產(chǎn)物（高峰等，2018；戴霜等，2002）。

5.4 找礦標(biāo)志

根據(jù)區(qū)內(nèi)礦產(chǎn)種類分布特點，結(jié)合該區(qū)的工作實際情況，該區(qū)的銅、金礦主要有以下找礦標(biāo)志。

（1） 侵入巖標(biāo)志

燕山期花崗巖和銅、金礦床同期形成，銅、金礦化主要賦存于燕山期花崗巖與其它地質(zhì)體接觸帶中。

（2） 構(gòu)造標(biāo)志

該區(qū)NW 向斷裂構(gòu)造（F1）發(fā)育，斷裂帶深度、寬度大，是含礦熱液的運移通道和賦存空間，與這些斷裂構(gòu)造相伴生的次級斷裂是構(gòu)造蝕變巖型礦床發(fā)育的有利部位。

（3） 礦化蝕變標(biāo)志

該區(qū)黃銅礦化是銅、金礦的主要直接找礦標(biāo)志，近礦圍巖蝕變主要有孔雀石化、黃鐵礦化、綠簾石化和褐鐵礦化等，距礦（化）體較遠處綠簾石化發(fā)育。

（4） 地球化學(xué)找礦標(biāo)志

該區(qū)銅成礦區(qū)內(nèi)是Mo、Cu、Bi、Sb、As 元素的地球化學(xué)高背景區(qū)，Cu、As、Sb、Bi、Mo 相對集中，而低Au、Ag、Pb、Zn、W、Sn、Ni、Co 的地球化學(xué)場特征。

5.5 礦產(chǎn)預(yù)測

經(jīng)過綜合分析調(diào)查區(qū)域成礦地質(zhì)條件、考慮成礦信息濃縮程度、資源潛力大小等因素，在研究區(qū)圈定4 個成礦遠景區(qū)和4 個優(yōu)選找礦靶區(qū)（圖7）。

以上銅、金成礦遠景區(qū)內(nèi)礦化蝕變強烈，礦（化）點較多，且礦（化）體具有一定的規(guī)模，成礦地質(zhì)條件良好，找礦標(biāo)志明顯，物化探異常比良好，銅、金資源潛力較大。

6 結(jié)論

虎頭山北地區(qū)屬石板井—旱山—東七一山金、銅多金屬成礦帶，不同時代的地層、巖漿巖發(fā)育、構(gòu)造復(fù)雜，成礦地質(zhì)背景較好，具有優(yōu)越的成礦條件，是尋找銅、金多金屬礦床的有利地段。古元古界北山巖群和志留系公婆泉組是銅、金礦化的主要賦礦層位，燕山期花崗巖同期含礦熱液是礦液來源。測區(qū)F1 斷裂具早期左行韌脆性剪切變形和晚期脆性變形多期構(gòu)造活動的特征，不但控制著巖漿的來源，也是成礦熱液運移的主要通道。近EW 向斷裂、NE向斷裂，形成時間較晚，是重要的蝕變碎裂巖型礦床的容礦、控礦構(gòu)造。測區(qū)銅、金礦點主要分布于圍巖與巖體接觸蝕變帶、構(gòu)造蝕變帶內(nèi)，依據(jù)板塊構(gòu)造理論和成礦系列理論，通過區(qū)域典型礦床和測區(qū)銅、金礦床（點）的對比研究，結(jié)合物探、化探異常和遙感特征，在虎頭山北地區(qū)圈出4 個成礦遠景區(qū)，并進一步確定了4 個優(yōu)選找礦靶區(qū)。