王久良， 武 峰， 趙靖雯， 楊?lèi)?ài)雪

(河北省地礦局第五地質(zhì)大隊(duì)，河北 唐山 063000)

冷口斷裂帶位于河北遷安-青龍境內(nèi)，長(zhǎng)近36 km，走向北西，傾向南西，傾角55°～80°，中部向南凸起，走向上被多個(gè)北東和近南北向斷裂錯(cuò)斷。該斷裂帶一般寬為40～100 m，最寬可達(dá)200 m。該斷裂帶內(nèi)巖石較為破碎，構(gòu)造角礫巖、糜棱巖、蝕變巖等較為發(fā)育。冷口斷裂帶由近于平行的多條斷裂組成，自南向北主要由3條斷裂構(gòu)成，依次為石門(mén)至劉家口斷裂、杏樹(shù)坨至采桑峪以及大塊地至六柱坪斷裂。三條斷裂傾向均為SW，傾角55°～80°。該地區(qū)涼水河-三撥子廂式向斜以及冷口斷陷盆地主要由上述斷裂整體控制。該斷裂帶北側(cè)構(gòu)造發(fā)育，巖漿活動(dòng)頻繁，在其北側(cè)冷口斷陷盆地內(nèi)中元古代碳酸鹽巖地層廣泛發(fā)育。

在斷裂帶北側(cè)中元古代地層中已發(fā)現(xiàn)的金礦床及礦化點(diǎn)主要有二撥子?xùn)|溝金礦、石山溝、長(zhǎng)城金礦、清河沿金礦等，其金礦成因與國(guó)內(nèi)其他地區(qū)金礦有所不同(樊秉鴻等,1998；楊喜安等,2017；劉祥朋等,2017；周先軍等,2019)。本區(qū)典型金礦床長(zhǎng)城金礦及清河沿金礦的成因類(lèi)型尚未達(dá)成統(tǒng)一認(rèn)識(shí)，有學(xué)者認(rèn)為是卡林型(趙文浩等，2003)、熱液(斷裂蝕變巖)型(孫愛(ài)群等，2002；張艷春,2003)、類(lèi)卡林型(張俊怡，2018)等。此外，前人對(duì)該區(qū)單個(gè)礦床研究居多，區(qū)域性總結(jié)研究工作偏少，指導(dǎo)找礦的效果偏弱。因此，亟待對(duì)區(qū)域性金礦床進(jìn)行綜合研究。筆者以冷口斷裂帶北側(cè)金礦為研究對(duì)象，通過(guò)研究金礦地質(zhì)特征預(yù)測(cè)金礦找礦遠(yuǎn)景區(qū)。

1 地質(zhì)背景

研究區(qū)在大地構(gòu)造位置上位于華北克拉通北緣，地處華北板塊與西伯利亞板塊之間，馬蘭峪復(fù)背斜與山海關(guān)隆起銜接部位，是中國(guó)金礦的主要產(chǎn)地之一，在地理位置上位于河北遷安-青龍境內(nèi)。

冷口斷裂帶北側(cè)地層主要為太古宙結(jié)晶基底及中元古代沉積巖蓋層，南側(cè)主要為太古宙深變質(zhì)巖；另有一些燕山期中酸性巖體沿該斷裂帶北側(cè)侵入。在其北側(cè)新房子-清河沿一帶碳酸鹽巖地層廣泛發(fā)育，地層出露齊全，長(zhǎng)城系-薊縣系均有發(fā)育，并且在長(zhǎng)城系的常州溝組、高于莊組以及薊縣系楊莊組中均發(fā)現(xiàn)有金礦床，礦床規(guī)模均為中小型(圖1)。

圖1 冷口斷裂帶沿線金礦分布圖(董建樂(lè)，2002)Fig.1 Distribution of gold deposits along Lengkou fault zone1.中侏羅統(tǒng)、早白堊統(tǒng)碎屑巖；2.燕山晚期酸性火山巖；3.古生界沉積巖；4.中、新元古界沉積巖；5.古元古界變質(zhì)巖；6.太古宇中深變質(zhì)巖；7.燕山早期中酸性侵入巖；8.元古宇閃長(zhǎng)巖；9.斷裂；10.遙感解譯環(huán)型構(gòu)造；11.1∶5萬(wàn)遙感構(gòu)造解譯區(qū)；12.礦床(小、中、大)

2 礦床地質(zhì)特征

冷口斷裂帶北側(cè)的中元古代沉積巖中已發(fā)現(xiàn)清河沿、二撥子?xùn)|溝、長(zhǎng)城、石山溝等多個(gè)金礦床及礦化點(diǎn)，形成了一個(gè)金多金屬成礦帶?，F(xiàn)將清河沿金礦和長(zhǎng)城金礦作為本地典型的金礦床進(jìn)行研究。

2.1 清河沿金礦

清河沿金礦分布于冷口-擦崖字北西向斷裂帶中。區(qū)內(nèi)出露的地層主要為長(zhǎng)城系和薊縣系，不整合于太古宙變質(zhì)巖系上，礦體賦存在中元古界高于莊組三至四段白云巖內(nèi)(圖2)。斷裂構(gòu)造比較復(fù)雜，按產(chǎn)狀共分為3組，即東北向、北西向、近東西向斷裂。這些斷裂對(duì)金礦的形成和富集起到重要作用，在斷裂交匯部位常形成厚大的富礦地段(圖2)，礦區(qū)范圍內(nèi)未見(jiàn)有巖漿活動(dòng)。

礦區(qū)共分為大西峪、斧刃山、鴿子房3個(gè)礦段，共圈出11個(gè)礦體。礦體長(zhǎng)為40～170 m，傾向延伸較淺，一般為28～135 m，平均厚度為1.23～17.45 m，變化系數(shù)為20%～116%，平均品位為(3.29～17.45)×10-6，品位變化系數(shù)為74%～132%。品位由地表向深部變化較大，呈現(xiàn)地表富深部逐漸變貧的特點(diǎn)，由于受構(gòu)造破碎帶控制，產(chǎn)狀變化較大，傾向SW、SE、NE均有，傾角為59°～90°。礦體形態(tài)主要為脈狀、透鏡狀，主要受破碎帶控制，賦存于白云質(zhì)角礫巖中。礦石類(lèi)型主要為角礫巖型金礦石(圖3)，角礫巖成分為白云質(zhì)，硅質(zhì)等，礫徑大小不等，一般為1～10 cm。膠結(jié)物主要為硅質(zhì)及鐵錳礦物；角礫巖中金屬礦物為纖鐵礦，少量針鐵礦，偶見(jiàn)黃鐵礦，其含量≤5%，脈石礦物主要為玉髓-石英，其次為白云石、方解石及少量黏土質(zhì)、黑云母、絹云母。礦石結(jié)構(gòu)主要為膠狀結(jié)構(gòu)、角礫狀結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造。反光鏡下觀察，金礦物主要為自然金(圖4)，主要賦存于由硅質(zhì)及鐵錳礦物組成的膠狀物之中，圍巖蝕變較弱。

圖3 清河沿角礫巖型金礦石Fig.3 Qingheyan breccia type gold ore

圖4 金礦石(反光鏡)Fig.4 Gold ore (reflector)

2.2 長(zhǎng)城金礦

該礦床與清河沿金礦同賦存于于冷口斷裂帶北側(cè)沉積巖地層中，兩者相距約10 km。長(zhǎng)城金礦區(qū)出露地層主要為長(zhǎng)城系高于莊組，薊縣系楊莊組、霧迷山組和侏羅系后城組以及第四系(圖5)。礦區(qū)內(nèi)受冷口斷裂帶影響，構(gòu)造發(fā)育，主要為北西、北東向斷裂。另外區(qū)內(nèi)存在一背斜褶皺，軸向北東，翼部及軸部被斷裂構(gòu)造錯(cuò)動(dòng)，而金礦脈就賦存于上述構(gòu)造交匯處。肖營(yíng)子巖體位于礦區(qū)北東側(cè)約3 km處，礦區(qū)內(nèi)未見(jiàn)巖漿巖體出露，僅在鉆孔中見(jiàn)有煌斑巖脈和閃長(zhǎng)玢巖脈。礦區(qū)內(nèi)金礦體主要賦存于楊莊組紫紅色泥質(zhì)白云巖內(nèi)(圖5)，部分金礦體賦存于蝕變閃長(zhǎng)玢巖脈中。

圖5 長(zhǎng)城金礦地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.5 Geological sketch of Changcheng gold deposit1.第四系；2.侏羅系后城組；3.薊縣系楊莊組；4.長(zhǎng)城系高于莊組三至四段；5.構(gòu)造碎裂巖；6.煌斑巖；7.礦體位置及編號(hào)；8.斷層及編號(hào)；9.推測(cè)斷層；10.剖面及編號(hào)

礦區(qū)內(nèi)共圈定7個(gè)礦帶，呈北西向大致平行排列，礦區(qū)內(nèi)大部分礦帶受斷裂或蝕變巖帶控制，礦體形態(tài)似層狀、透鏡狀和脈狀(圖6)。礦區(qū)共發(fā)現(xiàn)40余條金礦體，礦床規(guī)模已達(dá)中型，其中以Ⅰ礦帶Ⅰ-9號(hào)礦體規(guī)模最大，礦體長(zhǎng)度達(dá)360 m，平均厚度為3.02 m，平均品位為3.33×10-6，走向110°～140°，傾向SW，傾角55°～72°。礦石類(lèi)型主要為白云巖型(圖7a)以及蝕變閃長(zhǎng)玢巖型(圖7b)。

圖6 長(zhǎng)城金礦0號(hào)和3號(hào)勘探線地質(zhì)剖面圖Fig.6 Geological profile of No.0 and No.3 prospecting lines of Changcheng gold deposit1.第四系；2.薊縣系楊莊組三段；3.薊縣系楊莊組二段；4.蝕變含砂泥質(zhì)白云巖；5.閃長(zhǎng)巖脈；6.閃長(zhǎng)玢巖脈；7.工業(yè)礦體位置及編號(hào)；8.低品位礦體位置及編號(hào)；9.產(chǎn)狀(傾向/傾角)；10.斷層位置及編號(hào)； 11.坑道工程位置及編號(hào)；12.鉆孔編號(hào)

礦石中主要金屬礦物有黃鐵礦、褐鐵礦、自然金、自然銀(含量極少)，其中自然金僅在個(gè)別礦石中可見(jiàn)，含量極少，呈細(xì)粒顯微金顆粒分布于黃鐵礦晶隙間。據(jù)電子探針測(cè)定，自然金的金含量為92.88%～98.29%(表1)；脈石礦物為石英、方解石、白云石、綠泥石、角閃石、斜長(zhǎng)石等；礦石結(jié)構(gòu)主要為粉晶-泥晶結(jié)構(gòu)，少量斑狀結(jié)構(gòu)(圖7a,b,c,d)，塊狀構(gòu)造；淺部各礦帶近礦體圍巖硅化、絹云母化、泥化、碳酸鹽化及鐵白云石化發(fā)育，其中鐵白云石化范圍相對(duì)較廣，沿隱爆角礫巖的多組裂隙呈迷霧狀、網(wǎng)脈狀分布。深部蝕變以鐵白云石化(圖7e)、硅化最為發(fā)育(圖7f)，其次是絹云母化、泥化、碳酸鹽化。鐵白云石化較強(qiáng)處，如礦石呈粉紅色壓碎熔蝕構(gòu)造蝕變巖，硅化往往較強(qiáng)，礦石為灰黑色致密塊狀蝕變白云巖時(shí)，金含量最高，可達(dá)20×10-6以上，褐鐵礦化、硅化、鐵白云石化為區(qū)內(nèi)的找礦標(biāo)志。

表1 礦石中金礦物電子探針測(cè)定結(jié)果Table 1 Electronic probe analysis of gold minerals in ores /%

圖7 長(zhǎng)城金礦巖礦石巖相學(xué)特征Fig.7 Petrographic characteristics of Changcheng gold deposita.薊縣系楊莊組含砂質(zhì)泥粉晶白云巖(+)；b.長(zhǎng)城金礦蝕變石英閃長(zhǎng)玢巖(+)；c.薊縣系楊莊組自形-半自形黃鐵礦(反光鏡)；d.薊縣系楊莊組半自形-他形黃鐵礦(反光鏡)；e.薊縣系楊莊組白云巖型金礦體(鐵白云石化較強(qiáng))；f.薊縣系楊莊組白云巖型金礦體(硅化較強(qiáng))

3 巖石地球化學(xué)特征

在冷口斷裂帶北側(cè)金礦化蝕變帶及附近采集了16件代表性樣品，采用電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)進(jìn)行微量元素測(cè)試，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 冷口斷裂帶北側(cè)金礦化蝕變帶及附近巖石中的微量元素含量Table 2 Trace elements in the gold mineralized alteration zone and the adjacent rocks on the north side of Lengkou fault zone

利用SPSS17.0軟件分析了各元素含量的相關(guān)性(表3)。結(jié)果顯示，Au含量與As、Co、Ni、Pb、Hg等含量呈正相關(guān)，這元素組合與卡林型金礦Au、Ag、As、Hg、Sb元素組合不同，其中Hg、As作為探途元素，其含量明顯高于Au的豐度值，表明Au的富集與構(gòu)造有關(guān)，而Co與Ni親Fe，表明成礦物質(zhì)來(lái)源可能與地幔物質(zhì)或下地殼關(guān)系密切。

表3 冷口斷裂帶北側(cè)巖石微量元素相關(guān)系數(shù) Table 3 Correlation coefficient of trace elements of rocks in the north side of Lengkou fault zone

通過(guò)野外觀察發(fā)現(xiàn)，清河沿金礦礦石越破碎、長(zhǎng)城金礦礦石越紅，金品位就越高。清河沿金礦礦石角礫巖的膠結(jié)物主要為鐵錳質(zhì)，而長(zhǎng)城金礦礦石紅化是由鐵化物形成。因而對(duì)研究區(qū)礦石與圍巖中Fe含量進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)(表4)，礦石中Fe的平均含量(0.83%)明顯高于地層Fe的平均含量(0.51%)，推測(cè)為前文所提及的鐵白云石化所引起。鐵白云石化間接表明介質(zhì)是富CO2、貧H2S的氧化環(huán)境。金以微細(xì)粒存在于鐵白云石化的巖石中，鐵白云石化的強(qiáng)弱與金含量高低呈正相關(guān)(圖8)，說(shuō)明含礦熱液含有一定的Fe，且礦石的紅化現(xiàn)象與楊莊組本身的紅化是不同的。

表4 研究區(qū)礦石與圍巖中Fe及Au含量Table 4 Content of Fe and Au of ores and wall-rocks in study area

通過(guò)上述分析，筆者推測(cè)該地區(qū)成礦可分為兩個(gè)階段：第一階段為含鐵質(zhì)的礦化熱液在高于莊組巖石破碎地段交代圍巖沉淀成礦(清河沿)；第二階段為含礦熱液沿通道繼續(xù)向上運(yùn)移，在距地表較近較強(qiáng)的氧化環(huán)境中富集成礦，使部分Fe氧化成Fe2O3致礦石具有紅色(長(zhǎng)城金礦)，說(shuō)明該區(qū)礦床存在著垂向分帶。

4 金成礦有利條件分析及成礦模式建立

4.1 地層條件

冷口斷裂帶北側(cè)廣泛分布著中元古代碳酸鹽巖及碎屑巖，其以蓋層的形式賦存于太古宙結(jié)晶基底之上。該地區(qū)中元古代地層巖石中Au含量與上地殼Au克拉克值比值為0.78～2.06(表5)，表明該地區(qū)地層只能提供極少量Au，甚至不能為金礦的形成提供物質(zhì)來(lái)源，只是充當(dāng)了容礦的角色。冀東地區(qū)太古宙變質(zhì)巖結(jié)晶基底Au豐度值可達(dá)12.05×10-9，故區(qū)內(nèi)變質(zhì)巖結(jié)晶基底尤其是八道河群的片麻巖和斜長(zhǎng)角閃巖可能為金礦的形成提供大部分物質(zhì)來(lái)源。

4.2 構(gòu)造條件

冷口斷裂帶及其次級(jí)構(gòu)造控制了該地區(qū)的構(gòu)造單元分布，受其影響，北東向、北西向以及近東西向斷裂發(fā)育，各斷裂間的交織錯(cuò)斷為本區(qū)提供良好的容礦空間及導(dǎo)礦構(gòu)造。

4.3 巖漿巖條件

該區(qū)是一個(gè)大面積酸性巖漿活動(dòng)區(qū)(張婉等，2013)，巖體東部出露且剝蝕強(qiáng)烈，向下延伸淺，西部大部分處于隱伏狀態(tài)，上部覆蓋中上元古代沉積巖地層。在冷口斷裂帶北側(cè)出露的肖營(yíng)子巖體以及沿北西向分布的眾多形態(tài)復(fù)雜、規(guī)模不大的花崗斑巖、花崗巖等巖體為該侵入巖出露地表的一部分。當(dāng)上述侵入巖沿冷口斷裂帶上涌時(shí)，使太古宙變質(zhì)巖系中的成礦物質(zhì)重新運(yùn)移，巖漿熱液攜帶成礦物質(zhì)與天水混合形成含礦流體，在不同地段重新富集成礦。

4.4 巖石地球化學(xué)

通過(guò)對(duì)研究區(qū)礦化蝕變帶及附近巖石微量元素分析以及礦石品位與Fe含量關(guān)系發(fā)現(xiàn)，As和Hg含量明顯高于上地殼豐度值(Mclennan,2001)，與Au含量呈正相關(guān)性。這兩種元素在研究區(qū)可表示為兩種存在形式：一是作為探途元素，指示了構(gòu)造的存在；二是作為前緣元素，指示了含鹵水熱液的運(yùn)移方向。Co和Ni作為親鐵元素，說(shuō)明含礦熱液含有一定的鐵質(zhì)，物質(zhì)來(lái)源為太古宙結(jié)晶基底?？傮w說(shuō)明，研究區(qū)礦床的形成與構(gòu)造和深部含鐵熱液的活動(dòng)密切相關(guān)。

通過(guò)上述分析，冷口斷裂帶北側(cè)金礦床賦礦地層為中元古代沉積巖，礦石類(lèi)型有石英脈型、蝕變巖型、角礫巖型等，每個(gè)礦床空間上與其他類(lèi)型金礦緊密伴生。推測(cè)其應(yīng)為一個(gè)與中酸性巖體距離有關(guān)的成礦表現(xiàn)形式，礦床距離巖體由近及遠(yuǎn)由于溫度、壓力等條件不同，形成角礫巖型(清河沿金礦)、微細(xì)粒浸染型金礦(長(zhǎng)城金礦)等不同礦石類(lèi)型的一個(gè)成礦系列。這種表現(xiàn)形式主要為同一成礦作用的兩種不同成分含礦熱液所致，符合金礦“一體多型”的特點(diǎn)。由于后期剝蝕程度不同，在冷口斷裂北側(cè)不同地點(diǎn)出露不同礦石類(lèi)型金礦床。

綜合上述礦床地質(zhì)特征，對(duì)冀東冷口斷裂帶北側(cè)金及多金屬成礦帶建立如下成礦模式(圖9)。

圖9 冀東冷口斷裂帶北側(cè)金礦成礦模式圖Fig.9 Metallogenic model of gold deposit on the north side of Lengkou fault zone, Eastern Hebei

5 找礦遠(yuǎn)景預(yù)測(cè)

(1)從區(qū)域上看，該地區(qū)構(gòu)造發(fā)育，尤其眾多小型裂隙構(gòu)造交錯(cuò)，具有較好導(dǎo)礦、容礦構(gòu)造條件，并且燕山期巖漿活動(dòng)頻繁，冷口斷裂帶北側(cè)沿線侵入巖眾多，為成礦提供了充足的物質(zhì)來(lái)源及熱動(dòng)力，故該地區(qū)理論上存在形成大型-特大型金及多金屬礦床的“三位一體”條件。目前地表所出露的清河沿、二撥子?xùn)|溝、長(zhǎng)城金礦等眾多礦體，只在該成礦帶上的大型礦床上部及外圍，因此認(rèn)為在該地區(qū)深部具有很大的找礦遠(yuǎn)景。

(2)根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，與構(gòu)造有關(guān)的礦床多賦存于導(dǎo)礦構(gòu)造上盤(pán)，該區(qū)導(dǎo)礦構(gòu)造為冷口斷裂帶，故根據(jù)冷口斷裂帶及其北側(cè)礦點(diǎn)分布特征推斷，該斷裂帶雖然地表產(chǎn)狀為南西向陡傾，但在深部可能逐漸轉(zhuǎn)為北東向傾斜，并可能逐漸變緩?；谝陨峡紤]，冷口斷裂帶深部找礦應(yīng)集中在北東方向，而不是沿地表產(chǎn)狀一直向南西追索。

(3)長(zhǎng)城金礦礦體賦存于長(zhǎng)城系碳酸鹽巖中，礦化程度取決于角礫巖帶的巖石破碎程度和熱液活動(dòng)強(qiáng)度，后者往往決定了金礦體的存在與否。冷口斷裂為金礦成礦提供了導(dǎo)礦通道，初步推斷該礦床成因類(lèi)型應(yīng)為與隱爆角礫巖型金礦有關(guān)的淺成巖漿熱液碎裂蝕變巖型金礦。通過(guò)綜合研究認(rèn)為，長(zhǎng)城金礦相對(duì)于清河沿金礦為深部隱伏巖體的遠(yuǎn)端產(chǎn)物，推測(cè)長(zhǎng)城金礦礦體在空間上有垂向分帶，存在多個(gè)礦化富集段。在其深部，有可能存在其他類(lèi)型金礦，找礦遠(yuǎn)景相對(duì)其他地段尤為突出。

6 結(jié)論

(1)清河沿金礦礦石類(lèi)型主要為角礫巖型，金礦物主要為自然金，圍巖蝕變較弱；長(zhǎng)城金礦礦石類(lèi)型主要為白云巖型和蝕變閃長(zhǎng)玢巖型，自然金僅在個(gè)別礦石中可見(jiàn)，含量極少，呈細(xì)粒顯微金顆粒分布于黃鐵礦晶隙間，圍巖蝕變較強(qiáng)；其中褐鐵礦化、硅化、鐵白云石化為區(qū)內(nèi)的找礦標(biāo)志。

(2)本區(qū)Au含量為(0.43～538.59)×10-9，平均為64.22×10-9；Au含量與As、Co、Ni、Pb、Hg含量呈正相關(guān)，金含量高低與鐵白云石化的強(qiáng)弱呈正相關(guān)。

(3)金礦成礦物質(zhì)來(lái)源于太古宙變質(zhì)巖結(jié)晶基底；成礦熱液為巖漿熱液與天水混合形成的含礦流體；金礦的形成，與構(gòu)造和深部含鐵熱液的活動(dòng)關(guān)系密切。

(4)冷口斷裂帶深部找礦遠(yuǎn)景區(qū)為北東方向及Pb、As、Hg等異常區(qū)和地層中Fe含量高的地區(qū)。