裴進云，劉 飚，寧建國，宗 琪，譚富誠

(1.中國冶金地質(zhì)總局第三地質(zhì)勘查院，山西太原 030002;2.中南大學(xué)，有色金屬成礦預(yù)測與地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測教育部重點實驗室，湖南長沙 410083)

0 引言

山西省位于華北克拉通中部，其自古元古代末至早中生代長期保持穩(wěn)定，晚三疊世開始遭受強烈改造，在晚侏羅世-早白堊世發(fā)生強烈的殼幔作用與花崗質(zhì)巖漿侵入事件(Xu,2001;Gao et al.,2004;吳福元等，2008;Ying et al.，2011;楊進輝等，2021)，例如西部離石斷裂附近紫金山巖體(肖媛媛等，2007；王亞瑩等，2014，2015)、柳林尖家溝金伯利巖①；中部狐偃山-太岳山斷裂附近萬榮孤峰山花崗閃長巖巖體(齊玥等，2011；霍騰飛等，2016)。前人對區(qū)域斷層中生代活化歷史(廖昌珍等，2007；魏榮珠等，2017)、花崗質(zhì)巖體(脈)的年代學(xué)、地球化學(xué)與Sr-Nd-Hf同位素組成做了大量研究，確定其形成時代集中在早白堊世(125～145 Ma)，在伸展背景下富集巖石圈地幔部分熔融并底侵到下地殼，引起古老下地殼部分重熔形成花崗質(zhì)巖漿(吳智平等，2007；肖媛媛等，2007；霍騰飛等，2016)，常伴隨著大量的鎢銅多金屬成礦，例如五臺山東部及靈丘地區(qū)(邴穎和孟瑞發(fā)，2009；李文良等，2012；Mao et al.,2019;Yuan et al.,2019；靳月文，2020;Liu et al.,2022)，而西部呂梁山地區(qū)有色金屬成礦研究較少。

呂梁山秦家崖鎢銅礦床位于山西省方山縣東北25 km處的秦家崖一帶，行政隸屬方山縣馬坊鎮(zhèn)管轄。區(qū)內(nèi)地質(zhì)找礦工作始于20世紀60～70年代②，近年來普查工作圈定出2條具有一定規(guī)模的鎢銅礦化體，顯示出區(qū)內(nèi)具有一定的鎢銅找礦潛力③。本文通過對本區(qū)地質(zhì)特征、控礦因素、物化探異常特征與成礦規(guī)律等方面進行綜合分析，希望對本礦區(qū)乃至區(qū)域內(nèi)尋找內(nèi)生多金屬礦床起到借鑒作用，同時為中生代巖漿活動與成礦研究提供案例。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)位于呂梁山脈中北段(圖1a)，區(qū)域出露地層為太古界老變質(zhì)巖系和新生界覆蓋層，主要為呂梁山群、古生界寒武系、新生界第四系等②(圖1b)。區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)的鎢銅多金屬礦體主要賦存于呂梁山群赤堅嶺組地層中，地層巖性對成礦類型、規(guī)模與熱液蝕變均有一定的控制作用③。礦點位于NNE向離石大斷裂與近EW向馬坊-婁煩斷裂帶的交匯部位(圖1b)，研究區(qū)以NE走向的褶皺和斷裂最為發(fā)育，其次為NEE和NW走向的斷裂。區(qū)域巖漿活動頻繁，種類較多，主要為侵入巖，以巖脈形式穿插于地層中，主要有輝綠巖和花崗巖、偉晶巖等。

圖1 山西呂梁山地區(qū)秦家崖鎢銅礦床大地構(gòu)造位置(a)和礦點分布圖⑤(b)

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

區(qū)內(nèi)出露地層主要為新太古界呂梁山群赤堅嶺組、杜家溝組與新生界第四系，地層以單斜形式產(chǎn)出，傾向120°～150°，傾角30°～40°。赤堅嶺組(Ar3Lc)主要分布在礦區(qū)北部，厚度大于500 m，巖性主要為灰色、黃褐色黑云母鉀長變粒巖;杜家溝組(Ar3Ld)地層主要分布在礦區(qū)南部，厚度大于400 m，巖性主要為灰褐色、黃褐色黑云母鉀長片麻巖。兩組地層中均有呈透鏡狀分布的斜長角閃巖，與地層走向基本一致，與圍巖呈斷層接觸關(guān)系(圖2a)。

圖2 秦家崖鎢銅礦床地質(zhì)圖(a)與L10線剖面圖(b)

2.2 構(gòu)造

礦區(qū)構(gòu)造主要為NE向斷裂(圖2a)，其次為NEE向和NW向的斷裂。NE向擠壓破碎帶(F1)為主要的導(dǎo)礦與容礦構(gòu)造，整體走向NE 30°～40°，延伸大于2 km，破碎帶寬250～280 m，斷面沿走向及傾向均呈波狀彎曲，傾向135°～150°左右，傾角50°～85°或近于直立，局部斷面可見斜沖擦痕，為逆斷層。破碎帶內(nèi)巖石發(fā)生角礫巖化、糜棱巖化、赤鐵礦化、絹云母化、綠泥石化，長英質(zhì)巖脈與礦脈主要填充在其中(圖2a)。NW向斷裂從礦區(qū)南部穿過，規(guī)模較小，走向300°～350°，傾向SW或NE，傾角45°～85°，破碎帶寬幾到幾十厘米，斷距幾到幾十厘米，錯斷了長英質(zhì)巖脈與礦脈，為成礦后斷裂。

2.3 巖漿巖

礦區(qū)內(nèi)巖漿巖主要為長英質(zhì)巖脈(圖3a、b)、輝綠巖脈(圖3c)、偉晶巖脈等。長英質(zhì)脈主要沿斷層破碎帶(F1)內(nèi)或兩側(cè)分布，走向NE，明顯受破碎帶控制(圖2a)，與圍巖呈侵入接觸(圖3a)，附近發(fā)育石英脈型鎢銅礦體(圖3b)。巖脈走向延長數(shù)十米至百余米，寬幾米至幾十米，傾向140°～170°，傾角56°～85°，主要礦物為微斜長石(35%～65%)、斜長石(10%～35%)、石英(10%～30%)及少量石榴子石和黑云母，副礦物有磁鐵礦、錫石、黃銅礦、輝鉬礦、磷釔礦、黑鎢礦、白鎢礦、螢石，局部發(fā)育綠簾石化、赤鐵礦化、云英巖化等。輝綠巖脈出露于礦區(qū)中部片麻巖地層中(圖3c)，穿切了礦脈和長英質(zhì)巖脈，為成礦后侵入的脈巖。偉晶巖脈在深部鉆孔中揭露，礦物成分主要為長石、石英，其次為石榴子石、黑云母等。

圖3 秦家崖鎢銅礦床花崗巖與礦石地質(zhì)特征

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦帶特征

礦帶主要分布在F1斷層破碎帶內(nèi)及兩側(cè)(圖2b)，形成NE-SW走向的透鏡狀，長約2 km，中間寬130 m，延深大于500 m，礦帶SW端傾向127°～139°，傾角57°～79°，NE端傾向150°～157°，傾角58°～63°。礦帶內(nèi)礦脈分布呈現(xiàn)明顯分帶規(guī)律：在垂向上中間為密集高品位礦脈，而兩邊則多為稀疏的低品位礦脈(圖2b)，在走向上中部礦脈密度與品位較高，而NE和SW兩端較低(表1)，主要可分為北、中、南三個礦帶。

表1 礦脈密度和含礦率統(tǒng)計表

3.2 礦體特征

礦體產(chǎn)于斷層破碎帶內(nèi)及兩側(cè)次級節(jié)理裂隙中，多為后期充填的石英脈(圖3a、b)，共圈定鎢銅礦體2條，并發(fā)現(xiàn)多條鎢、銅、金、鉬礦化體。Ⅰ號礦體為含鎢石英脈，礦體延長455 m，傾斜延深230 m，平均見礦厚度1.32 m，傾向125°～140°，傾角50°～80°，平均品位Cu 0.107%，WO30.236%，賦存標高1500～1700 m。Ⅱ號礦體為含鎢銅石英脈，礦體延長300 m，傾斜延深205 m，平均見礦厚度1.05 m，傾向140°，傾角53°～86°，平均品位Cu 0.35%，WO30.45%，賦存標高1510～1710 m。Ⅰ號鎢礦體探獲推斷的鎢資源量7.28萬t，伴生Cu資源量77.90 t；Ⅱ號鎢礦體求得推斷的鎢資源量3.24萬t，伴生Cu資源量68.04 t。全區(qū)共探獲推斷的鎢資源量10.52萬t，伴生Cu資源量145.94 t，平均品位Cu 0.14%，WO30.24%。礦脈在地表發(fā)育強烈的褐鐵礦化，見少量孔雀石(圖3d)；在坑道中(50 m深)可見半氧化的石英黑鎢礦細脈(圖3e、f)，在熒光燈下可見少量浸染狀的白鎢礦，發(fā)藍色熒光，脈壁有強烈的絹云母化；而在鉆孔ZK1001(220 m深)揭露的原生石英黑鎢礦、黃銅礦脈,可見團簇狀黑鎢礦與細脈狀黃銅礦(圖3h、i)。

3.3 礦石特征

礦石類型以石英脈型為主(圖3h、i)，含少量蝕變巖型，其中石英脈型礦石品位較高，蝕變巖型為含少量黑鎢礦與白鎢礦的長英質(zhì)巖脈(圖3b)。礦石礦物為黑鎢礦、白鎢礦、黃銅礦、褐鐵礦、黃鐵礦以及少量的錫石、輝鉬礦與輝鉍礦，脈石礦物主要為石英、長石、黑云母、白云母等。黑鎢礦在礦石中分布極不均勻，黃銅礦、褐鐵礦多的部位黑鎢礦含量相對高，呈脈狀或團塊狀出現(xiàn)在礦脈中心部位，而在礦脈邊部發(fā)育獨立的黑鎢礦，另外在礦脈分枝復(fù)合處常有黑鎢礦集合體，為自形板狀晶體，WO3含量高達71.6%～74%。白鎢礦一般呈黃白色，粒狀或致密塊狀，熒光燈下為天藍色。黃銅礦在地表或淺部多數(shù)已被氧化成斑銅礦、輝銅礦、褐鐵礦(圖4a～b)，淺部坑道中可見半氧化的黑鎢礦、斑銅礦(圖4c～d)，深部鉆孔為新鮮的黑鎢礦、黃銅礦、黃鐵礦(圖4e～h)，黑鎢礦中包裹少量的白鎢礦，局部見團塊狀白鎢礦(圖4i)?；诘V物共生與穿切關(guān)系可分為三期：第一期為主成礦期，礦物組合為黑鎢礦+白鎢礦+黃銅礦(斑銅礦、銅藍)+石英；第二期為石英+白鎢礦細脈；第三期為石英+黃鐵礦(褐鐵礦)細脈。第一期的黑鎢礦與白鎢礦為自形晶，粒徑較大，與黃銅礦共生；第二期白鎢礦呈脈狀穿切或交代早期黑鎢礦；第三期石英黃鐵礦細脈穿切前兩期的黑鎢礦與白鎢礦。

圖4 秦家崖鎢銅礦床礦石顯微特征

4 物化探異常特征

4.1 磁異常特征

礦區(qū)內(nèi)1:5萬航磁異常特征為：走向NEE，長約4 km，寬約2 km，異常極大值為460 nT，北側(cè)伴有約100 nT的負異常。異常對應(yīng)地表出露呂梁群杜家溝組黑云鉀長片麻巖，異常中心偏北有一條NEE向的逆斷層通過，異常西部外側(cè)，有鎢礦化帶出露④。1:2000高精度磁測剖面磁異常與航磁異常吻合較好(圖5)，根據(jù)標本測試成果，結(jié)合已知地質(zhì)情況，分析認為本區(qū)較弱的正磁異?？赡芘c太古界呂梁群地層有關(guān)，相對低磁異常與已知鎢銅礦帶吻合較好，推測是鎢礦帶發(fā)生蝕變退磁后的影響。在40線225～250號點、80線250～270號點、120線210～230號點附近發(fā)現(xiàn)近EW向相對高磁異常，視電阻率表現(xiàn)為相對高阻異常，且附近發(fā)現(xiàn)輝綠巖脈露頭，結(jié)合標本測試成果，分析認為該異常是隱伏輝綠巖脈引起。在120線320～330號點、160線335～350號點附近發(fā)現(xiàn)NE向高磁異常，視電阻率表現(xiàn)為相對高阻異常，結(jié)合標本測試成果，認為該異常也是輝綠巖脈引起。

圖5 秦家崖鎢銅礦床高精度磁法測量圖

4.2 激電異常特征

礦區(qū)巖石標本的電性參數(shù)測定結(jié)果顯示，黑云斜長片麻巖、黑云鉀長片麻巖視極化率平均值相對較高，斜長角閃巖視極化率平均值為中等強度，而長英質(zhì)巖脈、鎢礦石、輝綠巖脈視極化率平均值相對較低，其中黑云斜長片麻巖視極化率平均值最高，輝綠巖視極化率平均值最低(表2)。黑云鉀長片麻巖、輝綠巖視電阻率平均值相對較高，鎢礦石視電阻率平均值為中等強度，斜長角閃片巖、黑云斜長片麻巖電阻率平均值相對較低，其中輝綠巖視電阻率平均值最高，黑云斜長片麻巖視電阻率平均值最低。鎢礦石整體表現(xiàn)為相對中低視極化率、中高視電阻率的特征，與圍巖具有一定的物性差異，中高阻中低極化的鎢礦化帶為異常目標體。

表2 秦家崖鎢銅礦床地層、巖體與礦石電性參數(shù)表

激電中梯剖面視電阻率成果可以較好地反映出斷層F1的存在。以斷層F1為界線，F(xiàn)1斷層北部視電阻率普遍偏低，而F1斷層南部視電阻率普遍偏高；其中由磁異常推測出的蝕變區(qū)域主要為中高阻體，與鎢礦石標本測試成果一致，推測是鎢礦化蝕變帶(圖6)。在120線275～295號點、160線270～280號點、200線235～245號點、240線225～235號點附近發(fā)現(xiàn)NE向高極化異常，視電阻率表現(xiàn)為相對中高阻特征。通過槽探揭露，在TC01、TC03、TC12、老硐LD02中不同程度地發(fā)現(xiàn)了鎢銅礦體，與異常吻合較好。

圖6 秦家崖鎢銅礦床激電中梯測量圖

4.3 對稱四極測深

為了進一步了解控礦斷裂破碎帶F1的產(chǎn)狀、主礦體延深等特征，在10線、15線針對已知礦化破碎帶部位開展對稱四極測深，激電測深異常形態(tài)以及對應(yīng)位置與中梯剖面吻合較好(圖7)。P10線與P15線視極化率異常、視電阻率異常梯度帶往東陡傾斜，反映構(gòu)造破碎帶F1往東陡傾斜，與已知F1礦化帶產(chǎn)狀吻合。視極化率異常向下未封閉，反映極化地質(zhì)體向下有一定的延深，P15線測深斷面相對高阻高極化異常與地表鎢礦化點吻合較好。另外，在深部揭露的凸起狀極高阻體(～2000 Ω·m)可能為隱伏的巖體。

圖7 秦家崖鎢銅礦床10線對稱四極測深

4.4 化探異常特征

礦區(qū)完成了3條地表化探剖面測量，合計2.91 km，共采集樣品232件，樣品采自樣點及其周圍3～5處同種巖性的巖石碎塊，單樣品重量大于250 g。對鉆孔ZK1001、ZK2401巖心開展了巖石地球化學(xué)測量，共采集樣品199件，基本點距為5 m，礦化明顯地段加密采集，單樣品重量大于 250 g，分析測試由中國冶金地質(zhì)總局第三地質(zhì)中心實驗室完成。

地面地球化學(xué)測量與鉆孔巖心地球化學(xué)測量均有不同程度的化學(xué)異常，其中A-A′巖石剖面在呂梁山群杜家溝組黑云二長片麻巖中呈現(xiàn)出寬約250 m的Au、Ag、Cu、Pb、Zn、W、Sn、Mo地球化學(xué)組合異常，其平均含量分別為Au含量115×10-9、Ag含量0.8×10-6、Cu含量555×10-6、Pb含量93.4×10-6、Zn含量82.6×10-6，W含量364×10-6、Sn含量26.6×10-6、Mo含量21.9×10-6，其極值含量分別為Au含量427×10-9、Ag含量4.59×10-6、Cu含量4524×10-6、Pb含量323×10-6、Zn含量190×10-6，W含量5540×10-6、Sn含量63×10-6、Mo含量107×10-6，各元素之間呈共消長的關(guān)系。從異常特征來看，為礦帶異常所引起，由于成礦元素Cu、W的異常強度極高，均達邊界品位，顯示出該區(qū)具有良好的成礦遠景。

鉆孔ZK1001中94～284 m處圈出了一段寬約190 m的Au、Ag、Cu、Zn、W、Mo地球化學(xué)組合異常，其平均含量分別為Au含量22.8×10-9、Ag含量2.67×10-6、Cu含量3039×10-6、Zn含量149×10-6，W含量372.64×10-6、Mo含量23.6×10-6，其極值含量分別為Au含量92.3×10-9、Ag含量26.1×10-6、Cu含量32492×10-6、Zn含量409×10-6，W含量4541×10-6、Mo含量111×10-6，各元素之間呈協(xié)同變化的關(guān)系，從異常特征來看，成礦元素Cu、W和Cu、Mo異常套合較好，強度較高。另外296～307 m處呈現(xiàn)單Mo元素異常，極值含量348×10-6，282～290 m呈現(xiàn)一段Zn、Cu、Mo組合異常，極值含量Zn 830×10-6、Cu 287×10-6、Mo 1055×10-6，在294～298 m處呈現(xiàn)一個單Mo元素高值異常點，極值含量27492×10-6。整體上化探異常顯示Cu、W異常明顯，同時伴有Au、Mo異常，均為穿插于黑云二長片麻巖或二長花崗巖中的長英質(zhì)巖脈所引起，異常反映強烈地段同時也是含礦帶斷裂裂隙構(gòu)造發(fā)育密集、含礦長英質(zhì)巖脈礦化強烈處，黑云二長片麻巖作為礦脈的圍巖基本不含礦。

5 成礦規(guī)律與找礦方向

秦家崖鎢銅礦床礦脈嚴格受NE向斷裂控制，不論沿走向或傾向都呈分枝復(fù)合、尖滅再現(xiàn)特征。斷裂破碎帶及礦脈兩壁發(fā)育褐鐵礦化、絹云母化、綠泥石化、硅化等熱液蝕變(圖3、圖4)。礦區(qū)的長英質(zhì)巖脈發(fā)生了不同程度的鎢銅礦化，且長英質(zhì)巖脈發(fā)育地段也正是礦脈較多的部位，二者具有密切的空間關(guān)系(圖3b)。盡管尚未獲得準確的成巖、成礦年代學(xué)數(shù)據(jù)，但是離石大斷裂附近已發(fā)現(xiàn)了多處燕山晚期花崗巖體，例如紫金山巖體(134.7±1.5 Ma,MSWD=1.08,王亞瑩等，2014)，巖石地球化學(xué)與Sr-Nd-Hf同位素指示燕山晚期呂梁地區(qū)整體處于伸展的構(gòu)造背景，軟流圈多次上涌引起巖石圈地幔和中下地殼物質(zhì)部分熔融形成強烈中酸性巖漿活動(肖媛媛等，2007；王亞瑩等，2014，2015)。礦區(qū)的對稱四極測深剖面也在礦體的深部揭露了凸起狀高阻體(～2000 Ω·m)，很有可能為隱伏的花崗巖體(圖7)。因此，秦家崖鎢銅礦床成礦流體與物質(zhì)來源應(yīng)與礦區(qū)長英質(zhì)巖脈以及深部隱伏巖體有關(guān)，為巖漿期后高溫熱液脈型礦床，NE向構(gòu)造破碎帶是主要的導(dǎo)礦、容礦構(gòu)造，而燕山期中酸性巖漿活動攜帶大量氣水熱液、成礦物質(zhì)，沿斷裂構(gòu)造、層間破碎帶運移到有利于沉淀的空間聚集成礦。

秦家崖鎢銅礦床的成因類型、蝕變特征均與我國華南巖漿期后熱液有關(guān)的石英脈型鎢礦床具有較高的相似度(祝新友等，2015；Liu et al.,2019;Liu et al.,2020;蔣少涌等，2020)。大規(guī)模的鎢成礦主要與S型或A型花崗巖有關(guān)(Chen et al.,2013;Lehmann,2020;Cao et al.,2020)，少數(shù)與高演化的I型花崗巖有關(guān)(Su et al.,2018;毛景文等，2020；Liu et al.,2022)。華南石英脈型鎢礦床從地表至深部礦脈的寬度逐漸增大，從微脈帶(厘米級)逐漸過渡至大脈帶(米級)，且在深部巖體接觸帶發(fā)育云英巖型與蝕變巖型鎢礦體(王登紅等，2010；趙正等，2017)。而秦家崖礦床控制的鎢礦脈均為厘米級的細脈，指示其仍為石英脈型鎢礦“五層樓+地下室”分帶的淺部。激電中梯剖面、對稱四極測深剖面與地球化學(xué)剖面測量均指示了鎢銅礦體在走向上與傾向上有一定規(guī)模的延深(圖6與圖7)，鉆孔ZK1001與ZK2401中多處揭露了鎢銅金鉬多金屬礦脈，且在鉆孔ZK1001中94～284 m發(fā)現(xiàn)了寬約190 m的Au、Ag、Cu、Zn、W、Mo地球化學(xué)組合異常。此外，在地表及淺部則多為斑銅礦、輝銅礦、銅藍、褐鐵礦等氧化礦體，而深部均為原生的石英脈型鎢銅礦體，Cu的含量比地表偏高，同時伴有Au、Mo異常，充分顯示區(qū)內(nèi)深部有鎢銅多金屬礦的成礦潛力。因此，基于秦家崖鎢銅礦床地質(zhì)特征，綜合分析成礦地質(zhì)條件及物探成果，結(jié)合以往工作，認為礦區(qū)具有一定的找礦前景，尤其是圍繞10線、24線已經(jīng)控制的鎢銅礦體，對其進行進一步的追索，可能發(fā)現(xiàn)規(guī)模較大的工業(yè)礦體。

6 結(jié)論

(1)鎢銅礦體主要賦存于NE走向斷裂構(gòu)造破碎帶及次級裂隙中，原生礦物組合以“黑鎢礦+白鎢礦+黃銅礦+黃鐵礦”為主，蝕變類型主要為硅化、絹云母化，應(yīng)為巖漿期后熱液成因。

(2)基于長英質(zhì)巖脈發(fā)育鎢銅礦化以及與石英脈型鎢銅礦體密切的空間分布關(guān)系，其應(yīng)為成礦母巖，對稱四極測深剖面指示深部存在隱伏的巖體。

(3)對比華南“五層樓式”石英脈型鎢礦床成礦規(guī)律，秦家崖一帶已發(fā)現(xiàn)的鎢銅礦脈仍處于淺部細脈帶，基于物化探剖面與鉆孔驗證，深部具有較大鎢銅成礦潛力。

(4)相對低磁異常、高阻中低極化的物探異常體與地表鎢銅礦體吻合度較高，為良好的找礦標志，且異常體往深部穩(wěn)定延深，具有較好找礦前景。

[注 釋]

① 山西省地質(zhì)調(diào)查院. 2013. 1:5萬柳林測區(qū)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告[R].

② 山西省地質(zhì)局二一五地質(zhì)隊.1966. 山西省關(guān)帝山地區(qū)區(qū)域礦產(chǎn)普查報告[R].

③ 山西省地質(zhì)局區(qū)域地質(zhì)調(diào)查隊.1976. 1:20萬靜樂幅、離石幅區(qū)域地質(zhì)和礦產(chǎn)調(diào)查報告[R].

④ 山西省地質(zhì)局地球物理探礦隊.1991. 1:20萬靜樂幅、離石幅、榆次幅地球化學(xué)說明書[R].

⑤ 山西省地質(zhì)局215地質(zhì)隊.1973. 山西省方山縣秦家崖鎢礦區(qū)普查地質(zhì)報告[R].