藍海洋 張學(xué)友 王密 赫旸,2 李建源 張偉 黎愛國 祁洪巖

1 遼寧省冶金地質(zhì)勘查研究院有限責任公司，遼寧 鞍山 114038 2 遼寧冶金地質(zhì)測試有限責任公司，遼寧 鞍山 114002

紅旗營子鉛鋅多金屬礦，位于華北地臺北緣遼東古元古代裂谷的遼東-吉南成礦帶上[1-3]，屬于青城子鉛鋅金銀多金屬礦集區(qū)的外延部位，該區(qū)域是遼寧省金、銀、鉛、鋅多金屬礦的重要產(chǎn)區(qū)[4-5]。本礦床與青城子礦集區(qū)具有相似的區(qū)域成礦條件，礦區(qū)內(nèi)鉛鋅多金屬礦化帶發(fā)育，并有工業(yè)鉛鋅銀礦體存在，是尋找鉛鋅礦的有利地段。礦區(qū)經(jīng)過多年的地質(zhì)勘查，主要以地質(zhì)填圖、物化探等基礎(chǔ)地質(zhì)工作和槽探、鉆探等山地工程為主，發(fā)現(xiàn)的礦體多以脈狀透鏡狀產(chǎn)出，整體規(guī)模較小，規(guī)律性差，因此進一步找礦遇到瓶頸。究其原因，研究區(qū)雖經(jīng)過多期地質(zhì)勘查工作，但多側(cè)重于勘查方法的應(yīng)用，缺乏找礦標志指導(dǎo)和行之有效的找礦手段，對礦床成因和成礦規(guī)律的研究不足，綜合研究資料匱乏，找礦思路方向不明確，以至于該區(qū)未能取得好的找礦效果。勘查期間，董澤龍等通過脈巖與含礦構(gòu)造的研究，以及李大中等對礦區(qū)內(nèi)地質(zhì)特征和成因分析等一致認為該區(qū)為巖漿熱液充填型礦床，此次研究工作在前人工作基礎(chǔ)上為了進一步闡明本區(qū)成礦作用、建立區(qū)域成礦模式和找礦模式，同時也為進一步勘查提供找礦方向，系統(tǒng)分析了礦區(qū)地質(zhì)特征，對礦區(qū)的主要巖體、巖脈進行了主量元素、微量元素、稀土元素以及鉛同位素特征進行分析，并就巖脈與礦體時空關(guān)系問題和巖體與脈巖同源性問題進行探討，最終確定礦床成因類型，為下一步區(qū)內(nèi)及外圍找礦提供線索和依據(jù)。

1 礦區(qū)地質(zhì)特征

1.1 地層

礦區(qū)內(nèi)出露地層為古元古界遼河群蓋縣組和新生界第四系（圖1）。遼河群蓋縣組為濱海相-淺海相陸源碎屑巖建造，經(jīng)低角閃巖相區(qū)域變質(zhì)作用后形成的一套變質(zhì)巖系[6-7]。巖性主要為云母石英片巖、云母片巖、黑云母變粒巖夾淺粒巖、絹云石英片巖、透閃石英片巖、黑云斜長變粒巖、黑云變粒巖、淺粒巖、透閃變粒巖、透閃石巖、斜長透閃石巖、透輝方解石大理巖和含石墨透輝透閃方解大理巖等，地層厚度累計大于2000m。第四系主要由砂、礫、卵石及黏土等組成，分布于山間溝谷、盆地和河谷兩岸，覆蓋于遼河群蓋縣組之上，厚度為0.5～15.0m。

圖1 紅旗營子鉛鋅多金屬礦區(qū)地質(zhì)簡圖 Fig.1 Geological sketch of lead-zinc polymetallic mining district in Hongqiyingzi

1.2 構(gòu)造

本區(qū)處于虎皮峪區(qū)域背斜的南翼，岫巖鉛礦復(fù)向斜的北翼[8-12]。褶皺軸向近EW，局部呈NW向或NE 向，由遼河群蓋縣組構(gòu)成。地層總體走向320°，傾向NE，傾角30°～60°。

受區(qū)域深大斷裂影響，礦區(qū)內(nèi)斷裂發(fā)育，且先后有序。在早元古代NWW 向斷裂基礎(chǔ)上，依次形成了NE 向壓扭性斷裂→NNE 向壓扭性斷裂和近SN 向張扭性斷裂→NW 向、NNW 向壓扭性斷裂。另外，局部還發(fā)育有NNW 向和NEE 向斷裂以及蓋縣組中的層間斷裂等次級斷裂。在礦區(qū)南部何家溝、羅家西溝一帶，北東向為主及少量北西向斷裂構(gòu)造內(nèi)，絹云母化、硅化及碳酸巖化較強，局部充填有后期的石英脈，沿石英脈兩側(cè)及內(nèi)部見有強烈的黃鐵礦化、方鉛礦化及閃鋅礦化，多呈浸染狀及團塊狀分布，這些斷裂為本區(qū)成礦提供了成礦空間。

1.3 巖漿巖

礦區(qū)內(nèi)小規(guī)模巖漿活動較頻繁，其侵入時代為早元古代[13]和三疊紀[14]。

早元古代侵入巖表現(xiàn)為呈巖株狀侵入的片麻狀花崗巖及石英脈。片麻狀花崗巖出露于礦區(qū)北部，呈巖株侵入于遼河群蓋縣組，巖性主要為黑云鉀長片麻巖，局部為黑云角閃斜長片麻巖。石英脈一般沿遼河群蓋縣組層間斷續(xù)發(fā)育，呈煙灰色眼球狀，長一般小于10m，厚0.10～0.50m，與蓋縣組片巖接觸處常見白云母化，很少有金屬礦物，具輕微褐鐵礦化。為早元古代末期區(qū)域變質(zhì)過程中的硅質(zhì)析離體。

礦區(qū)內(nèi)三疊紀巖漿巖活動表現(xiàn)為呈巖株狀侵入的中酸性巖及密集充填的各類脈巖。中酸性侵入巖主要為二長花崗巖、花崗閃長巖和閃長巖等，脈巖主要為花崗斑巖脈、閃長玢巖和石英脈等，多呈NE、NW 向為主的帶狀分布。這些巖漿熱液活動以中生代斷裂為前導(dǎo)對區(qū)內(nèi)早期巖石起到普遍活化作用，對圍巖形成廣泛交代蝕變和多金屬礦化，與礦化關(guān)系最密切的主要有石英脈、粉灰-灰綠色細粒閃長玢巖脈，其他往往為成礦前的巖漿熱液活動。

1.4 礦體和礦石特征

區(qū)內(nèi)共有5 條鉛鋅礦帶（圖1），礦帶長200～1000m，寬300m 左右，總體走向NE，傾向SE，傾角50°左右，個別走向近SN 或近EW。鉛鋅礦體長50～600m，厚0.50～3.92m，Pb+Zn 品位為1%～15%，最高達39.45%。金礦化體Au 品位為0.36～3.24g/t，厚0.10～0.60m。銅礦化體Cu 品位為0.20%～0.26%，厚度為0.10～0.30m。鉛鋅礦體中普遍共生銀礦，Ag 品位為5～20g/t，最高達650g/t。

區(qū)內(nèi)礦石礦物主要有黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦、磁黃鐵礦和方鉛礦。另外還有少量褐鐵礦、毒砂、自然銅、銅藍、磁鐵礦、黝銅礦和斑銅礦。脈石礦物主要有石英、方解石及少量綠泥石、絹云母。礦石結(jié)構(gòu)以自形粒狀、碎裂、他形粒狀和交代溶蝕為主（圖2），其次還有揉皺、脈狀網(wǎng)脈狀、交代假象和碎斑狀結(jié)構(gòu)。礦石構(gòu)造主要有致密塊狀、脈狀和網(wǎng)脈狀，其次為浸染狀構(gòu)造晶洞和角礫狀構(gòu)造。

圖2 紅旗營子鉛鋅礦主要礦石礦物和礦石結(jié)構(gòu)（均為單偏光反射顯微鏡下照片） Fig.2 Main ore minerals and structure microgram of Hongqiyingzi lead-zinc mine

1.5 圍巖蝕變

礦區(qū)內(nèi)圍巖蝕變明顯，蝕變主要分布在構(gòu)造帶內(nèi)及其附近。主要蝕變有硅化、碳酸鹽化、黃鐵礦化、綠泥石化、絹云母化、白云母化、黏土化、黃鐵絹英巖化等（圖3），其中硅化、碳酸鹽化、黃鐵礦化和絹云母化與成礦關(guān)系密切。

硅化在本區(qū)分布范圍廣，較為發(fā)育，表現(xiàn)為石英沿裂隙進行充填交代，呈細脈狀或網(wǎng)脈狀，或由圍巖中的硅質(zhì)重結(jié)晶而成，在礦脈兩側(cè)皆有分布，使巖石硅質(zhì)增多，硬度增大。硅化常與黃鐵礦化相伴，與鉛、鋅礦化關(guān)系密切（圖3a），據(jù)野外地質(zhì)觀察，距離礦脈越近，巖石越致密，硬度越大，硅化越強烈，說明越靠近礦脈，硅化程度越高，礦化程度越高；碳酸鹽化在本區(qū)也較為發(fā)育，碳酸鹽礦物常呈細脈狀、薄膜狀發(fā)育在斷裂或巖脈的節(jié)理中，常見菱鐵礦與鉛鋅礦共生，同時伴有硅化、綠泥石化，多為晚期蝕變（圖3b）；黃鐵礦化表現(xiàn)為在石英脈中呈細脈狀、浸染狀，在圍巖中呈星點狀，與鉛鋅礦化成共生關(guān)系（圖3c）；絹云母化表現(xiàn)為片巖中絹云母聚集成透鏡狀集合體，多分布在近礦圍巖中，與鉛鋅礦化關(guān)系密切（圖3d）。

圖3 紅旗營子鉛鋅礦主要圍巖蝕變（c、g、h 為單偏光顯微鏡下照片，其余為正交偏光顯微鏡下照片） Fig.3 Microgram of main wall rock alteration types in Hongqiyingzi lead-zinc mine

1.6 成礦階段劃分

本區(qū)成礦階段可分為石英-黃鐵礦階段、石英-多金屬硫化物階段、石英-碳酸鹽階段和氧化物階段[15]。早期石英-黃鐵礦階段：脈石礦物以石英為主，礦石礦物以他形粒狀黃鐵礦的集合體產(chǎn)出，巖礦石發(fā)生強烈碎裂，呈碎裂結(jié)構(gòu)和碎斑結(jié)構(gòu)，后期礦物沿裂隙交代，呈自形粒狀結(jié)構(gòu)，以黃鐵礦為主，局部富集毒砂；石英-多金屬硫化物階段：該階段為區(qū)內(nèi)成礦的主要階段，脈石礦物為石英，礦石礦物以閃鋅礦、方鉛礦、黃銅礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦為主，結(jié)構(gòu)以他形粒狀結(jié)構(gòu)為主，礦物之間存在交代關(guān)系，早期形成的礦物被后期形成的礦物穿插交代；石英-碳酸鹽階段：該階段成礦接近尾聲，僅在局部發(fā)育，以方解石、菱鋅礦等為主；氧化物階段：主要在地表較為發(fā)育，礦石礦物呈脈狀、浸染狀分布，以褐鐵礦為主，局部發(fā)育有黝銅礦、銅藍，仍可見少量殘留的原生斑銅礦、自然銅和少量黃鐵礦。

礦區(qū)主要金屬礦物的生成順序依次為：黃鐵礦、毒砂-閃鋅礦、黃銅礦、磁黃鐵礦-方鉛礦-磁黃鐵礦、自然銅、銅藍、黝銅礦、斑銅礦-菱鋅礦-褐鐵礦。

2 巖體與脈巖同源性探討

2.1 黃嶺花崗巖巖體特征

黃嶺花崗巖體主要分布于興隆黃嶺一帶，出露面積約為200km2，巖體呈橢圓形，長軸沿北東方向展布，與遼河群呈侵入接觸關(guān)系，巖石類型為粗粒片麻狀花崗巖[16-17]，鋯石測齡數(shù)據(jù)顯示，巖體形成于三疊紀[14]，此時該地區(qū)位于地殼伸展減薄的構(gòu)造背景下，幔源物質(zhì)上升到地殼誘發(fā)下地殼物質(zhì)重熔，形成長英質(zhì)巖漿，不同性質(zhì)的巖漿經(jīng)過復(fù)雜的分離結(jié)晶、地殼混染和巖漿混合作用形成了侵入巖體[18]。

根據(jù)粗?；◢弾r主、微量元素分析測試結(jié)果，花崗巖SiO2質(zhì)量分數(shù)為71.3%，含量較高，屬于酸性巖類。全堿K2O+NaO 質(zhì)量分數(shù)為8.91%，K2O/Na2O 為1.58，具有堿質(zhì)富集，相對富鉀的特征。TFe2O3為3.02%，MgO 質(zhì)量分數(shù)為0.50%，含量較低。Al2O3為13.85%，Al2O3>K2O+Na2O+ CaO，屬于鋁質(zhì)過飽和[19-21]。

根據(jù)黃嶺花崗巖的CIPW 標準礦物，其分異指數(shù)（DI）為87.91，固結(jié)指數(shù)（SI）較小，為4.87，指示其分異程度較高。

2.2 脈巖特征

區(qū)內(nèi)鉛鋅礦體都位于黃嶺花崗巖體外接觸帶的0.5～5.0km 的范圍內(nèi)，在礦體附近脈巖極其發(fā)育。本區(qū)與鉛鋅多金屬礦空間關(guān)系密切的脈巖是閃長玢巖脈、花崗斑巖脈，但成礦蝕變一般疊加在巖脈之上，因此多金屬礦化可能發(fā)生在脈巖侵入之后，脈巖的分布只起到了導(dǎo)礦作用。

紅旗營子鉛鋅多金屬礦區(qū)的構(gòu)造礦化特征與區(qū)域構(gòu)造礦化特征具有一致性。早期的NE 向構(gòu)造貫穿整個礦區(qū)，晚期NW 向斷裂主要分布在砬子溝一帶。地表脈巖較發(fā)育（圖4），沿斷裂構(gòu)造帶常見閃長玢巖脈、閃長巖脈、花崗斑巖脈和花崗巖脈等脈巖充填，有的脈巖規(guī)模較大，長達1～5km。

圖4 礦區(qū)出露的脈巖 Fig.4 Vein rock outcropped in mining area

礦區(qū)內(nèi)大小脈巖約200 條，斷裂對本區(qū)脈巖的分布有重要意義，區(qū)內(nèi)主要為NE 向和NW 向2 組斷裂構(gòu)造帶，尤其以NE 向斷裂為主。NE 向斷裂走向30°～60°，傾向SE，傾角為55°～88°，斷裂帶內(nèi)常充填有花崗斑巖脈、閃長玢巖脈和石英脈等巖脈。構(gòu)造帶內(nèi)局部脈巖破碎蝕變較強，呈舒緩波狀，構(gòu)造透鏡體、石英網(wǎng)脈和斷層泥較為發(fā)育，普遍存在絹云母化、黃鐵礦化、硅化、鉛鋅礦化、碳酸鹽化現(xiàn)象。NE 向斷裂與礦區(qū)內(nèi)礦化關(guān)系密切，是控制區(qū)內(nèi)成礦的主要斷裂。NW向構(gòu)造帶走向315°～340°，傾向SW，傾角50°～75°，被花崗斑巖脈和閃長玢巖脈充填。

礦區(qū)內(nèi)NE 向脈巖分布規(guī)模較廣，區(qū)域上總體受到NE 向斷裂控制。根據(jù)野外實地勘查及鉆孔揭露情況發(fā)現(xiàn)石英閃長玢巖脈穿插在同方向的花崗斑巖脈，亦發(fā)現(xiàn)閃長玢巖可穿插兩者，因此確定區(qū)內(nèi)脈巖先后順序依次為花崗斑巖-含石英閃長玢巖-閃長玢巖。

2.3 同源性的地質(zhì)標志

在黃嶺花崗巖體附近，脈巖成群發(fā)育，并且越靠近巖體，脈巖越發(fā)育[22-23]。區(qū)內(nèi)脈巖總體走向40°左右，傾向SE，展示了脈巖與巖體空間上的密切相關(guān)性。

區(qū)內(nèi)主要構(gòu)造礦化帶總體為NE 走向，在含礦構(gòu)造的上下盤，都伴生有脈巖。脈巖與鉛鋅礦體在空間上密切共生，并且直接控制礦體的產(chǎn)狀。由于脈巖起到了類似阻擋層的作用，或脈巖所處位置是構(gòu)造薄弱帶，起到了控礦構(gòu)造的作用，所以脈巖下盤接觸帶常控制著礦體的分布。

本區(qū)礦體嚴格受斷裂控制，在擠壓破碎帶中尤為發(fā)育，含礦構(gòu)造上下盤均發(fā)育有閃長玢巖脈和花崗斑巖脈。在破碎帶上盤接觸帶附近，閃長玢巖角礫明顯被蝕變礦物膠結(jié)。說明含礦構(gòu)造在閃長玢巖和花崗斑巖之后形成。

脈巖-巖體-礦體三者的時間關(guān)系是根據(jù)他們彼此間的的互相穿切現(xiàn)象來判定的。礦區(qū)內(nèi)含礦構(gòu)造在脈巖之后形成，因此脈巖與礦體的先后順序為：花崗斑巖脈-含石英閃長玢巖脈-閃長玢巖脈-鉛鋅礦體。

綜上所述，區(qū)內(nèi)礦體是在頻繁的脈巖活動后產(chǎn)生的，多期次的巖漿活動為礦體的形成提供了有利的構(gòu)造條件。礦體與脈巖、脈巖與巖體具有密切空間關(guān)系，是脈巖、礦體、巖體三者同源性的地質(zhì)標志，也是巖漿熱液礦床的重要地質(zhì)標志。

2.4 同源性的地球化學(xué)標志

本次研究系統(tǒng)采集了區(qū)內(nèi)黃嶺花崗巖體粗粒片麻狀花崗巖和花崗斑巖脈、閃長玢巖脈、閃長巖脈等脈巖的樣品，進行常量元素、稀土元素、微量元素和鉛同位素分析，對其地球化學(xué)特征進行研究。

2.4.1 常量元素特征

紅旗營子鉛鋅多金屬礦巖漿巖屬于鈣堿性巖石系列，為準鋁質(zhì)高鉀鈣堿性巖石[17]。在FAM圖上（圖5），大致分為兩組，其中一組為花崗斑巖脈、粗?；◢弾r的酸性巖，一組為閃長玢巖脈、閃長巖脈的中性巖，還可以看出黃嶺花崗巖體與各類脈巖均屬于鈣堿性巖石，而且黃嶺花崗巖體在時間、空間上同中性和酸性巖脈具有統(tǒng)一演化趨勢，測試分析結(jié)果見表1。

圖5 A（K2O+Na2O）-F（Fe*O）-M（MgO）圖 Fig.5 Diagram of FAM

在TiO2-SiO2圖上（圖6），酸性脈巖-中性脈巖隨SiO2的減少TiO2有規(guī)律的增加，符合同源巖漿巖的一般演化規(guī)律，測試分析結(jié)果見表1。

圖6 TiO2-SiO2 圖 Fig.6 Diagram of TiO2-SiO2

表1 FAM 圖、TiO2-SiO2 圖對應(yīng)測試表 Table 1 Corresponding parameter content of FAM diagram and TiO2-SiO2 diagram

2.4.2 稀土元素特征

將本區(qū)花崗巖和各類脈巖進行稀土測試分析結(jié)果見表2。

表2 花崗巖和脈巖稀土元素測試結(jié)果（×10-6） Table 2 Rare earth element content in granite and vein rocks

根據(jù)礦區(qū)花崗巖和脈巖稀土元素測試結(jié)果，鑒于巖漿在源區(qū)或者演化過程中經(jīng)受陸殼物質(zhì)的混染作用造成的元素可能存在差異，但脈巖與花崗巖體的稀土元素總體特征明顯相似，兩者球粒隕石標準化圖譜基本重合，其中粗粒片麻狀花崗巖稀土元素總量教高，輕稀土元素之間具有一定的分餾作用，重稀土元素之間分餾作用較弱，Eu負異常弱致中等。呈輕稀土元素富集、重稀土元素虧損的右傾配分模式（圖7）。因此，可以認為脈巖與黃嶺花崗巖體具有同源性。

圖7 稀土元素球粒隕石標準化分布型式圖 Fig.7 Distribution pattern of rare earth element standardize by chondrites

2.4.3 微量元素特征

對本區(qū)花崗巖和各類脈巖進行了微量元素測試（表3），并利用原始地幔標準樣作了標準化的微量元素標準化蛛網(wǎng)圖（圖8）。

表3 花崗巖和脈巖微量元素測試結(jié)果（×10-6） Table 3 Trace element content in granite and vein rocks

圖8 微量元素原始地幔標準化蛛網(wǎng)圖 Fig.8 Cobweb diagram of trace elements Standardized by the primitive mantle

通過微量元素蛛網(wǎng)圖可見脈巖與黃嶺花崗巖體元素特征基本一致，顯示該區(qū)巖漿巖有近于一致的富集和虧損特征，即相對富集Rb、Ba、Th、U、K 等大離子親石元素（LILE），而虧損Ta、Nb、P、Ti 高場強元素（HFSE），很好地展示了脈巖與巖體成礦物質(zhì)來源的一致性。

2.4.4 同位素特征

鉛同位素表明礦區(qū)花崗斑巖脈和閃長玢巖脈206Pb/204Pb=18.14，207Pb/204Pb=15.68，208Pb/204Pb =38.79；黃嶺花崗巖體粗粒片麻狀花崗巖206Pb/204Pb =17.96-18.57，207Pb/204Pb=15.61-15.73，208Pb/204Pb =38.41-39.15（表4）。礦區(qū)脈巖與黃嶺花崗巖體的鉛同位素組成十分接近，且鉛同位素成因Δβ-Δγ 分類圖解中（圖9），它們均投入了上地殼區(qū)域，進一步說明二者來源的統(tǒng)一性，其中黃嶺花崗巖體投點稍靠近造山帶增長線表明鉛同位素來源有混合源的特征。

圖9 鉛同位素Δβ-Δγ 成因分類圖解[24] Fig.9 Classification diagram of lead isotope Δβ-Δγ genesis

表4 紅旗營子鉛鋅礦酸性巖脈巖體鉛同位素分析結(jié)果 Table 4 Lead isotope analysis results of acid dykes in Hongqiyingzi lead-zinc mine

3 結(jié)論

從礦區(qū)地質(zhì)特征看，紅旗營子鉛鋅多金屬礦區(qū)在黃嶺花崗巖體附近0.5～5.0 km 內(nèi)，巖體與圍巖接觸帶走向NE。越靠近巖體，脈巖越發(fā)育，展示了脈巖與巖體空間上的密切相關(guān)性。已知在區(qū)內(nèi)圈定了5 條鉛鋅成礦帶，總體走向NE，礦體的產(chǎn)狀主要受斷裂破碎帶控制。區(qū)內(nèi)脈巖與鉛鋅礦體在空間上密切共生，部分礦體在脈巖的下部或兩側(cè)。脈巖、巖體、礦體三者具有密切的空間關(guān)系，且數(shù)據(jù)顯示巖脈、巖體形成時間相近[14]，說明本區(qū)巖體、脈巖之間不僅密切相關(guān)，而且兩者具有同源性。確切地說礦體和脈巖與黃嶺花崗巖體來自同一巖漿房，即黃嶺花崗巖體、鉛鋅礦體和脈巖同源。

通過對礦區(qū)脈巖與礦體時空關(guān)系的研究及巖體與脈巖同源性的探討，認為遼寧省紅旗營子鉛鋅多金屬礦床屬于巖漿熱液充填型礦床。