岑朝正，李香資，權知心，張猛，郜朋飛，丁軍召，郭英偉

河南省地質礦產勘查開發(fā)局 第二地質勘查院，鄭州 450000

0 引言

索家溝銀多金屬礦床位于內蒙古豐鎮(zhèn)市東北約50 km，大地構造位置處于華北陸塊北緣陰山隆起東部，臨河—集寧—尚義東西向深大斷裂以南，劃屬華北陸塊北緣成礦省(Ⅱ-3)(Ⅱ-3華北陸塊北緣金、銀、銅、鉛、鋅、鐵、鉬、硼、石墨、滑石成礦區(qū))烏拉山—集寧—阜新太古代、燕山期金多金屬成礦帶(Ⅲ10)中部大青山金銀多金屬成礦帶，是近年來在內蒙古中南部發(fā)現(xiàn)的大型銀多金屬礦床，估算銀金屬量1 400 t，鉛+鋅金屬量28萬t。礦床所處的豆角山地區(qū)，大面積被新近系砂質泥巖、玄武巖覆蓋，蓋層厚度達百米以上，當前已控制的索家溝銀多金屬礦體主要賦存于玄武巖蓋層之下，屬于隱伏型礦床。

伴隨找礦工作的進展，深部找礦已成為中國今后找礦的主攻方向，在已知礦床深部往往具有較大的找礦潛力，其中物探方法和化探方法是深部找礦當前最有利的手段[1]，筆者在礦床地質特征研究的基礎上，通過對激電測深結果反演和鉆孔原生暈分帶研究，對深部礦體進行預測，以期為索家溝銀多金屬礦進一步勘查及同類型地區(qū)地質勘查工作提供技術指導。

1 成礦地質背景

研究區(qū)位于華北陸塊北緣陰山隆起東部，區(qū)域出露地層由老到新有：中太古界集寧巖群黃土嘴巖組、上古生界石炭系上統(tǒng)栓馬樁組、中生界白堊系下統(tǒng)左云組、侏羅系上統(tǒng)滿克頭鄂博組、新生界古近系漸新統(tǒng)呼爾井組和烏蘭戈楚組、新近系中新統(tǒng)漢諾壩組及上新統(tǒng)寶格達烏拉組、第四系。

區(qū)域構造以NE向、NW向斷裂構造為主，其次為近EW向、近SN向。不同方向斷裂的交匯部位構成成礦有利部位，由區(qū)域構造派生的低序次構造是研究區(qū)主要控礦賦礦構造。

區(qū)域巖漿活動頻繁，主要有中太古代輝長巖(Ar2ν)，新太古代片麻狀斜長花崗巖(Ar3γ)、片麻狀鉀長花崗巖(Ar3kγ)等，均已達麻粒巖相變質；燕山期多發(fā)育小巖體，如豆角山石英斑巖體(K1λoπ)，燕山期的巖體在區(qū)域上與多金屬成礦關系密切。

研究區(qū)地處烏拉山—大青山金銀多金屬成礦帶，區(qū)域上金銀多金屬礦產極為豐富，如大青山金礦(中型)、潘家溝銀礦(中型)、東伙房金礦(中型)、大蘇計鉬礦(大型)、李清地鉛鋅銀礦(大型)、曹四夭鉬礦(超大型)等。前人對上述已知礦床進行了詳細研究，對區(qū)域成礦作用的認識起到了積極作用，加快了區(qū)域礦產勘查的進度。如對大蘇計和曹四夭斑巖型鉬礦床的研究，認為二者是中生代構造-巖漿活動的產物，屬古大陸碰撞造山后伸展環(huán)境產出的斑巖型礦床[2-6]，加強了在該成礦帶低山丘陵覆蓋區(qū)尋找大型隱伏鉬礦床的認知。對李清地礦床的研究，認為礦區(qū)北部中生代中酸性火山巖及由弧狀、放射狀斷裂組成的火山機構為低溫熱液銀多金屬礦床的形成提供了條件，礦體一般位于燕山期花崗巖的外接觸帶中[7]，為在該成礦帶上尋找銀多金屬礦床提供了借鑒。索家溝銀多金屬礦床位于大蘇計和曹四夭斑巖型鉬礦床之間、李清地鉛鋅銀礦的南部，具有較好的區(qū)域成礦條件和找礦前景。

2 礦床地質特征

2.1 礦區(qū)地質

索家溝銀多金屬礦床出露的巖性主要為集寧巖群中太古界黃土嘴巖組淺色二輝斜長麻粒巖、晚侏羅世流紋質熔結凝灰?guī)r、流紋質含角礫晶屑巖屑熔結凝灰?guī)r及新生界的玄武巖、砂質泥巖。豆角山西坡側出露早白堊世石英斑巖，NW向-近SN向的流紋斑巖脈、輝綠巖脈發(fā)育。礦區(qū)構造以NW向斷裂構造為主(圖1)。

Qhal.第四系全新統(tǒng)沖洪積物；Qpeol.第四系更新統(tǒng)風積物；N2b.新近系上新統(tǒng)寶格達烏拉組砂質泥巖；N1h.新近系中新統(tǒng)漢諾壩組玄武巖；J3m.侏羅系上統(tǒng)滿克頭鄂博組凝灰?guī)r；Ar2ht.中太古界黃土嘴巖組片麻巖；K1λοπ.早白堊世石英斑巖；J3ξο.晚侏羅世中細粒石英正長巖；Ar3γ.晚太古代似斑狀片麻狀含石榴斜長花崗巖；λπ.流紋斑巖；βμ.輝綠巖脈；γρ.偉晶巖脈；1.實測斷層；2.破碎帶；3.礦化帶；4.見礦鉆孔；5.索家溝隱伏礦床；6.物探剖面線位置；7.褐鐵礦化。圖1 索家溝銀多金屬礦床地質簡圖Fig.1 Geological sketch map of Suojiagou Ag polymetallic deposit

2.2 礦床地質特征

2.2.1 礦體特征

索家溝銀多金屬礦床屬隱伏多金屬礦床，當前礦區(qū)內控制的礦體主要位于豆角山西南，地表被新生界蓋層覆蓋，共圈出銀、鉛、鋅礦體36個。礦體賦存于NW向、NWW向構造破碎帶及兩側強蝕變圍巖中，走向280°～300°，傾向10°～30°；礦體走向延伸長200～1 100 m，寬200～550 m，厚1.02～6.72 m，埋深47～704 m，平均品位銀為232.99×10-6、鉛為1.57×10-2、鋅為3.13×10-2，并表現(xiàn)出具兩側厚度薄品位低、中部厚度大品位高的特點。

2.2.2 礦石特征

礦石金屬礦物以輝銀礦、硫銻銀礦、硫砷銀礦、方鉛礦、閃鋅礦為主，黃鐵礦、黃銅礦次之，磁黃鐵礦、白鐵礦微量，褐鐵礦少量。脈石礦物主要有長石、石英、次生碳酸鹽及微粒狀石英，其次有黑云母、綠泥石等。

礦石呈半自形-他形粒狀結構、自形粒狀結構、交代結構、固熔體分離結構，主要構造有塊狀構造、浸染狀構造、細脈-網脈浸染狀構造、角礫狀構造等。

礦石的工業(yè)類型以輝銀礦、閃鋅礦、方鉛礦共生的硫化礦石為主，淺部為氧化礦石，二者之間有少量混合礦石。

2.2.3 圍巖蝕變

礦體圍巖主要為黃土嘴巖組片麻巖、麻粒巖，圍巖蝕變以“線型”為主，局部具有一定的面型特征。圍巖蝕變自礦化中心向兩側逐漸減弱，類型主要有硅化、絹云母化(與硅化疊加成絹英巖化)、高嶺石化、碳酸鹽化及綠泥石化。其中硅化和絹英巖化與成礦關系密切，碳酸鹽化在各種巖性中普遍發(fā)育。由蝕變破碎帶中心向兩側圍巖，銀、鉛、鋅礦化由強變弱，礦體與圍巖界線不清，具體情況依據(jù)分析結果圈定。

2.3 礦床成因分析

研究區(qū)銀多金屬礦體主要賦存于燕山期酸性侵入巖體附近的早期構造及同期張裂隙中，在巖體上部也發(fā)育礦化，但在巖體下部尚未發(fā)現(xiàn)礦化。礦化對圍巖的選擇性不強，在各圍巖地層和脈巖中均可見礦化，顯示構造控礦特征。礦石礦物以閃鋅礦、方鉛礦、輝銀礦等為主，伴生其他鎘、鎵、銦等稀散元素。礦石呈角礫狀、塊狀、細脈浸染狀等。與礦化有關的圍巖蝕變主要為硅化、絹云母化、高嶺石化、綠泥石化及碳酸鹽化。綜上，初步認為其成因為中低溫巖漿液源充填型礦床。

2.4 控礦因素與找礦標志

2.4.1 控礦因素

區(qū)內出露的中太古界集寧巖群黃土嘴巖組(Ar2ht)為區(qū)域重要含礦層位，區(qū)域性斷裂構造(開花山—豆角山北東向斷裂、天寶屯—紅土窯北西向斷裂)控制了區(qū)域地層、巖漿巖及礦床(點)分布。不同方向斷裂交匯部位和豆角山火山機構控制與成礦有關的(斑)巖體分布，同時制約礦床外緣及展布范圍。區(qū)域斷裂的次級構造及深部巖體上侵形成的系列張裂隙共同控制著礦床礦體的分布。

2.4.2 找礦標志

地質標志該礦床為隱伏礦床，地表被新生界覆蓋，無直接礦化蝕變標志，僅在礦床西北部北西向構造內見網脈狀硅化、褐鐵礦化及礦區(qū)外圍豆角山見鉛鋅礦化及褐鐵礦化。

地球化學標志因礦床上部被新生界完全覆蓋，前人礦調在礦區(qū)北部豆角山圈定的1∶5萬銀、鉛、鋅地球化學異常可作為間接指示標志[8]。

地球物理標志根據(jù)激電中梯剖面，銀、鉛、鋅礦帶及含硫化物礦化蝕變帶表現(xiàn)為高極化、中低電阻異常的特點，賦礦及礦化部位視極化率值>1.3%，富礦部位極化率在2.0%以上；根據(jù)頻譜激電(SIP)剖面，賦礦及礦化地段視極化率異常在4%以上，富礦部位極化率值達到20%以上。

3 物探異常深部找礦預測

由礦區(qū)巖礦石電性參數(shù)特征(表1)可見巖石與礦石極化率差異明顯，除輝綠巖平均幅頻率值(Fs)達到3.51%外，正常巖石包括玄武巖、石英斑巖、正長巖、片麻巖等，平均幅頻率值均在2%以下，對應的電阻率值(ρs)也較低；礦石幅頻率值最高，平均值為16.74%，最大值33.4%；其次是鉛鋅礦化構造角礫巖，幅頻率平均值為4.77%，最大值29.63%。二者對應的電阻率值均較低，表現(xiàn)出低阻、高極化特征。上述表明,在索家溝礦床勘查中，電法是較為有效的深部找礦方法，故本文選取118線激電剖面進行解釋反演及深部找礦預測(圖2)。

表1 索家溝礦區(qū)巖礦石電性參數(shù)特征

1.新近系上新統(tǒng)寶格達烏拉組砂質泥巖；2.新近系中新統(tǒng)漢諾壩組玄武巖；3.侏羅系上統(tǒng)滿克頭鄂博組凝灰?guī)r；4.中太古界黃土嘴巖組片麻巖；5.早白堊世石英斑巖；6.花崗斑巖脈；7.石英正長巖；8.細粒石英閃長巖；9.細粒閃長巖；10.斷層；11.物探推斷斷層；12.礦區(qū)邊界；13.鉆孔位置及編號；14.低品位礦體；15.工業(yè)礦體；16.礦化體(異常)范圍。 圖2 118線綜合剖面圖Fig.2 Comprehensive section of line 118

激電剖面反演結果表明，已控制礦體與頻譜激電異常較為吻合，深部銀、鉛、鋅產出部位具有低視電阻率、高極化率、大時間常數(shù)和小頻率相關系數(shù)特征[9-10]。在3 740～4 840點區(qū)間內，激電異常(J07)在200～400 m、600～750 m發(fā)育北東傾向的高極化異常帶(視極化率18%～24%)，經鉆孔(ZK1、ZK014)驗證，在100～400 m、600～700 m 圈出數(shù)層富鉛、鋅、銀礦體，礦體發(fā)育部位與高極化率、低電阻率、大時間常數(shù)(或中低值)和較小頻率相關系數(shù)異常特征高度吻合；而在相應中高阻帶發(fā)育中酸性侵入巖脈。

根據(jù)上述激電異常標志，在118線激電剖面圈定5個極化異常區(qū)，即Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ號異常。其中Ⅰ號和Ⅱ號異常位于2 100～2 600點之間，推測極化體埋深400～900 m，具有高極化、低電阻率、大時間常數(shù)、中低相關系數(shù)的礦致異常特征；Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ號異常已由鉆探工程驗證，但Ⅲ號、Ⅳ號異常沿北東傾向在埋深500 m以下，存在較大的找礦空間；同時從已驗證結果看，ZK1孔深不夠，未對ZK014鉆孔底部所見工業(yè)礦體的延深情況進行控制；另外，視極化率異常在深部(-700 m以下)未封閉，推測礦體沿傾向上仍然存在一定規(guī)模的延伸。

4 原生暈分帶規(guī)律研究及深部礦體預測

4.1 原生暈分帶特征

礦體原生暈分帶規(guī)律研究是當前化探方法進行深部找礦的主流方法[11]，已在國內外多類型礦床深部找礦中表現(xiàn)出有效的指示作用。在研究區(qū)采集586件鉆孔基巖樣品，采用迭代法計算出各元素異常下限(表2)?？梢钥闯觯齅o變異系數(shù)<1，其他元素的變異系數(shù)均>1，尤其是Ag、Pb、Zn、Au、W、Bi、Sn、Sb等的變異系數(shù)>3，均具明顯富集成礦的地球化學標志。

表2 鉆孔基巖光譜樣異常下限及濃度分帶

在鉆孔柱狀圖(圖3)上，以元素異常下限為基數(shù)作出含量曲線，再根據(jù)各鉆孔所在剖面位置，將元素含量異常曲線放置到對應勘查線剖面上進行對比。

結果表明，在賦礦部位主要成礦元素均具明顯成礦元素R型聚類分析結果(圖4)表明，閾值取0.69時，元素劃分為Cu-Pb-Zn-W-Ag、 Mn-Mo-Sb-Sn及As、Au、Bi組合；閾值取0.28時，Au、As與Mn-Mo-Sb-Sn組合合并，成礦元素劃分為Cu-Pb-Zn-W-Ag、Mn-Mo-Sb-Sn-As-Au和Bi三組，反映出研究區(qū)多金屬成礦具有多來源、多階段成礦特征，結合已知礦體特征，認為Cu-Pb-Zn-W-Ag組合為主要成礦元素組合，反映礦體暈組成特征，Mn-Mo-Sb-Sn-As-Au組合和Bi單元素組合，分別反映礦化的前緣暈和尾暈元素組成。

圖3 索家溝礦床Z08勘查線縱剖面原生暈含量曲線異常圖Fig.3 Anomaly of primary halo content in vertical section of Z08 prospecting line of Suojiagou deposit

的異常特征，且異常強度與礦體品位呈正相關關系；在富礦產出部位呈明顯的Au-Ag-Pb-Zn-W-Sn-As-Sb組合異常特征；而在無礦地段各元素含量基本維持在異常下限附近，無明顯異常。結合地表原生暈特征，在元素分帶與組合上，縱向暈與橫向暈套合較好。在500 m以下，Au、Ag、Cu、Pb、Zn、W、Bi等元素呈現(xiàn)極強組合異常特征，與該部位礦體厚、富的特點相吻合。

圖4 索家溝銀多金屬礦床R型聚類分析譜系圖Fig.4 Pedigree map of R--type cluster analysis of Suojiagou Ag polymetallic deposit

4.2 深部預測

根據(jù)原生暈分布特征，選取規(guī)模較大的Ⅴ、Ⅹ、ⅩⅧ和ⅩⅪⅩ等礦體，采用格里戈良元素分帶指數(shù)法[12]，計算元素的背景值-線金屬量-標準化-分帶指數(shù)[13]，對比研究成礦元素的軸向分帶規(guī)律。

根據(jù)Ⅴ、Ⅹ、ⅩⅧ和ⅩⅪⅩ等礦體的分帶指數(shù)計算結果(表3、4)，獲得元素分帶指數(shù)為：

Ⅴ號礦體(Zn-As-Mn-Sn-Cu)-(Bi-Ag-Au)-(Sb-Mo-W)-Pb

Ⅹ號礦體(Zn-Mo-W)-(Mn-As-Ag-Cu-Sn)-(Pb-Sb-Bi-Au)

ⅩⅧ號礦體(Mo-Zn-Ag-Sn)-(Pb-Sb-Au)-(As-Mn-Cu)-(Bi-W)

ⅩⅪⅩ礦體(As-Ag-Mn)-(Sb-Pb-Zn-Au)-(Sn-Mo)-(Bi-Cu-W)

利用分帶指數(shù)的變異性指數(shù)及變異性指數(shù)梯度差值，進一步確定當同一截面同時出現(xiàn)兩個以上元素分帶指數(shù)最大值時，其在分帶序列中的確切位置。

Ⅴ號礦體As-Mn-Sn-Zn-Cu-Bi-Ag-Au-Mo-Sb-W-Pb

Ⅹ號礦體Zn-Mo-W-Mn-Cu-Sn-Ag-As-Sb-Bi-Pb-Au

ⅩⅧ號礦體Ag-Mo-Sn-Zn-Pb-Sb-Au-As-Mn-Cu-Bi-W

ⅩⅪⅩ號礦體Mn-As-Ag-Sb-Pb-Zn-Au-Mo-Sn-Cu-W-Bi

根據(jù)礦體上述原生暈軸向分帶序列，研究區(qū)淺部低溫成礦元素富集，向深部高溫元素富集，與多金屬礦床的標準軸向分帶序列(Sb，As1，Hg)-Cd-Ag-Pb-Zn-Cu-Bi-Mo-Sn-As2-W特征相一致[14-15]。礦體高低溫元素疊加暈特征明顯，局部具有反分帶特征[16-20]，指示礦床具有多階段成礦的特征。Mn、As處于主成礦元素Pb、Zn、Ag的上部，傾向于向上積聚，表現(xiàn)為礦前暈；Mo、Sb、Sn表現(xiàn)為近礦暈；主成礦元素Pb、Zn、Ag自礦體上部至下部穩(wěn)定處于暈內帶，顯示為礦體暈，指示礦體繼續(xù)向深部延伸，同時深部存在其他盲礦體的可能性也較大[21]；Au、Cu、Bi、W趨于向下積聚，顯示為尾暈元素，指示深部具有Au、Cu找礦潛力。由ⅩⅧ、ⅩⅪⅩ礦體元素分帶序列可見，礦體埋深越深，Cu、W、Bi在下部富集越趨于穩(wěn)定，對尋找深部中高溫銅礦體具有較好的指示作用。

表3 Ⅴ和ⅩⅪⅩ號礦體各鉆孔控制中段分帶指數(shù)計算結果

表4 Ⅹ和ⅩⅧ號礦體各鉆孔控制中段分帶指數(shù)計算結果

圖5 索家溝銀多金屬礦床Z08勘查線指示元素濃度分帶特征Fig.5 Zonation characteristics of indicator element concentration in Z08 prospecting line of Suojiagou silver polymetallic deposit

圖6 花崗巖體及邊部發(fā)育的網脈狀鉛鋅礦Fig.6 Net vein lead-zinc minerals of granite plutons and their edges

Gn.方鉛礦；Sph.閃鋅礦；Py.黃鐵礦；Cp.黃銅礦；Cc.碳酸鹽。a、b.巖芯照片；c、d.鏡下照片。圖7 鉆孔深部伴生發(fā)育的黃鐵礦化、黃銅礦化Fig.7 Pyrite and chalcopyrite mineralization associated with deep drilling

根據(jù)Z08勘查線成礦元素濃度分帶特征(圖5)，前緣暈元素Mn位于礦床上部；礦體暈元素組合Pb、Zn、Ag向深部呈現(xiàn)高強度延伸；與成礦密切相關的近礦指示元素As、Sb、Sn也呈現(xiàn)向深部穩(wěn)定延伸；深部尾暈元素組合Au、Cu、Bi、W呈現(xiàn)出高強度組合特征。上述元素組合顯示出主成礦元素Ag、Pb、Zn向深部繼續(xù)富集沉淀成礦的特征，同時具Cu、Au富集成礦的潛力，即有望在Z08勘查線剖面埋深700 m往下繼續(xù)發(fā)現(xiàn)銀鉛鋅多金屬礦脈群及銅金礦體。

5 深部地質體礦化特征

在索家溝礦床勘查過程中，ZK083鉆孔在深部560～580 m發(fā)現(xiàn)酸性花崗巖體(圖6)，主要呈脈枝狀。圍繞該巖體上下，鉆孔穿越控制了厚達70 m 的連續(xù)礦化蝕變帶，該礦化蝕變帶帶內發(fā)育網脈狀鉛鋅礦細脈(圖6)，且伴隨發(fā)育較強的黃鐵礦化、黃銅礦化(圖7)。黃鐵礦為0.05～0.5 mm半自形-不規(guī)則粒狀，黃銅礦為0.01～0.2 mm微粒不規(guī)則狀。礦石金屬礦物的組構特征顯示銅礦化與鉛鋅礦物礦化關系具有密切的共生、穿插和包裹關系，具有同期成礦特征[22]。表明該巖體與成礦具有密切關系，深入研究該巖體的產狀及分布特征，對確定后續(xù)找礦方向具有重要意義。

從Au、Cu分布情況(表5)看，由淺部I號礦體至深部XXIX號礦體，Au、Cu含量越來越明顯，尤其是XXIX號礦體。淺部250 m往上Au礦化帶發(fā)育相對較窄，一般<1.5 m；400 m往下深部Au礦化帶變寬，礦化集中，寬度可達4.3 m，且伴隨Cu礦化明顯。如在ZK083鉆孔深部H62號樣(孔深581～582.40 m，巖體邊部)化學分析，ω(Au)為0.2×10-6，ω(Cu)為0.063×10-2，銅金礦化顯示明顯。樣品中Au、Cu礦化的集中發(fā)育對上述推斷深部尋找Au、Cu礦產的可能性起到了支持性的驗證作用。

根據(jù)典型斑巖成礦系統(tǒng)特征，由中心向外礦化分帶為：無礦核部-鎢(鉬)礦帶-銅金礦帶-黃銅、黃鐵過渡帶-銀鉛鋅礦帶，結合當前鉆孔深部揭露控制礦化及地質體情況，認為索家溝銀多金屬礦床具有斑巖型成礦系統(tǒng)類似特征[19,23]，成礦受深部斑巖體控制，原生暈變化趨勢顯示向深部礦體仍有很大延伸趨勢。

6 結論

(1)索家溝銀多金屬礦區(qū)成礦條件優(yōu)越，成礦作用具斑巖型成礦系統(tǒng)的特征；提出在巖體外圍及淺部-中深部繼續(xù)尋找銀鉛鋅礦，深部尋找金銅鎢(鉬)礦的找礦方向，為該礦區(qū)或同類型區(qū)域進一步找礦工作提供借鑒。

(2)礦區(qū)的物探激電異常向深部未封閉，化探原生暈向深部Ag、Pb、Zn、Cu、Au、W等元素異常仍呈現(xiàn)高強度未封閉形態(tài)，是推測礦床深部(埋深500 m以下)存在厚大鉛鋅銀礦體的標志。

表5 索家溝銀多金屬礦床深部Au、Cu礦化縱向分布情況表

(3)根據(jù)鉆孔原生暈特征和深部鉆孔控制的Au、Cu蝕變礦化情況，認為在礦床深部(埋深700 m往下)具有尋找斑巖型銅金礦床的潛力。