國民經濟持續快速增長並處於新壹輪上升的中國,隨著工農業現代化和城鎮化建設的突飛猛進,日益增大的資源需求與資源保有儲量不足的矛盾日漸顯現,而且對許多金屬礦床資源長期處於“高依存度”的狀態,短缺也是剛性的。顯然,找礦新突破是當今地礦工作的壹項重要任務。
1)“找礦突破”的本質就在於揭示規律。通過山西省地礦局區調隊壹代接壹代地質工作者的辛勤勞動,陸續完成了晉東北地區1: 20萬和1: 5萬比例尺區域地質調查後,他們又對這些區調和礦調資料進行了整合與梳理。在此基礎上,根據構造-巖漿活動帶控巖、控礦模式,確立了中生代過渡性地殼同熔型中酸性—酸性淺成—超淺成侵入巖與次火山巖漿活動帶和不同方向區域性斷裂構造帶的交疊區,是尋找多金屬礦床的重要標誌。在此基礎上,通過物探、化探和遙感等現代新技術方法,提取礦致異常信息,圈定找礦靶區和找礦有利地段,綜合分析海量數據,提供有益的“示礦信息”,進行成礦預測,已成為當今整裝地質勘查與找礦突破的壹種工作模式。
2)發揮地質成礦理論對地質找礦行為的指導作用,推動找礦突破。原地礦部朱訓(1982)部長30余年前在發表的《論就礦找礦》壹文中,從成礦地質理論和哲學理論兩個方面論述了“就礦找礦”可行性的理論依據。第壹,根據辯證唯物主義認識論原理,對任何壹個礦床都不可能通過壹次找礦實踐就能夠認識其全貌,而是要不斷通過實踐——認識——再實踐——再認識這個過程,才能獲得比較全面的認識。如對堡子灣金礦床評價的過程就曾經歷了不同地勘單位幾經輾轉後才發現的;刁泉礦區在20世紀50年代作為銅礦床評價,開采過程中才發現為具有工業價值的銀金礦體;柴樹嶺金礦床是在後峪銅鉬礦床地質勘探工作結束40 a後找到的等。所以,對未做出肯定或否定評價的找礦線索,進行再探索、再分析,完全有可能獲得與以往不同的新認識。第二,根據礦床學理論和哲學理論分析,形成壹個有工業價值的礦床,固然需要具有較好的成礦地質條件。但是,在形成壹個礦床的成礦地質條件所分布的區域中,通常不僅只有已知礦床這個孤立點,而在其周圍還可能有類似成礦地質條件的其他礦床的存在。這就又為在已知礦山周圍進行再找礦提供了理論依據。後來,程裕琪(1994)和陳毓川等(1994)對此理論通過成礦系列和成礦模式這壹概念又進行了新的表述,演化發展為成礦系列這個礦床學新理論。它將傳統礦床學對單壹成因、單壹類型、單壹模式的研究方法擴大到區域的、綜合的、四維演化的研究領域,對成礦學中的成礦歷史、礦床分帶和成礦機制等基本問題做出了更加科學的解釋,從更深層次探討了礦床學基礎地質問題和成礦學理論問題,這對提高地質找礦的科學預見性具有重要實用意義。
前述9個預測區總面積約7 000 km2,如何優選地質找礦突破口,將是達到快捷找礦突破的重要途徑。根據晉東北地區成礦地質規律和成礦系列理論的基本原則,應將下列地段作為突破口,以加速地質找礦突破工作。
(壹)塔地火山盆地深部和周邊地區
本地區已知存在下列有利成礦地質條件。
塔地火山盆地侏羅紀火山巖頂部為上侏羅統東嶺臺組(J3d,組厚100~150 m)、其下分別為中統髫髻山組(J2t,厚25~2040 m)和九龍山組(J2j,厚15~572 m),總厚140~4112 m。選擇火山巖堆集厚度較薄的地區,通過物探手段尋找火山巖根部帶的斑巖型礦床。
除已知的太那水和刁泉、小彥成礦巖體之外,沿重力、航磁解譯北西與北東向斷裂交疊部位,尚有刁泉—小彥、太那水、孫家莊、聶家溝、荀莊和白北堡等壹系列隱伏成礦巖體的存在。
金、銀、銅、鉛、鋅、鎢、鉍、鉬重砂礦物綜合異常和多元素水系沈積物及其他地球化學元素綜合異常,圍繞塔地火山盆地呈環帶狀分布。其中刁泉-小彥和太那水綜合異常為礦致異常。
該區與河北省淶(源)易(縣)低溫熱液金礦和矽卡巖型銅、鋅、金礦預測區相毗鄰。
塔地火山盆地北、東緣寒武—奧陶系碳酸鹽巖地層分布廣泛,斷裂發育,利於熱液交代和矽卡巖型礦床成礦系列的形成。這壹切都表明,塔地火山盆地深部和周邊具有良好的成礦條件和找礦前景。
(二)陽高—天鎮地區
本區為我國北部陰山次級斷塊與太行次級斷塊間東西向貫通性金、鉛、鋅多金屬成礦帶的壹部分,東部與河北省淶易和張家口地區金、鉛、鋅礦預測區銜接。在地質構造單元上南北縱跨陰山和太行次級斷塊兩個Ⅱ級構造單元,斷裂構造發育,印支期和燕山期淺成、超淺成中酸性—酸性侵入與次火山巖漿活動頻繁,多金屬礦化普遍。
東西向大同—陽原矽鎂層基底斷裂及其派生、***軛斷裂橫貫全區,與河北省北部尚義—赤城和張家口斷裂***同構成陰山次級斷塊和太行次級斷塊構造單元之邊界,北西向唐河斷裂(包括王家堡和中莊堡矽鎂層斷裂)在陽高—天鎮間又與東西向斷裂交疊,為印支期和燕山期巖漿頻繁侵入活動與巖漿熱液成礦作用創造了有利條件。
較晉東北地區中南部不同的是,本區不僅是東西向和北西向兩組構造-巖漿活動交疊的地段,而且也是印支期與燕山期兩次成礦作用疊合的地區,這是其他預測區所不具備的有利因素。
本區東臨冀北地區也是壹個多金屬礦床集中區,而且這個礦床集中區處在與陽高—天鎮找礦突破口同壹構造單元;即陰山次級斷塊與太行次級斷塊邊界兩側,多數金、鉛、鋅礦床受相同的東西向深大斷裂帶控制。張家口—宣化地區是華北斷塊北緣著名的金礦床密集區之壹,金礦床(點)達百余處,其中包括小營盤和東坪2 個大型礦床、6 個中型礦床、10余處小型金礦床。由於這些金礦多分布在宣化—崇禮—赤城這個三角形區域內,因此被譽為河北省的“金三角”。小營盤金礦床是河北省大型石英脈型金礦床之壹,目前已發現有含金石英脈多達200余條,圍巖為集寧群深變質巖,成礦時代與堡子灣金礦同屬印支期—燕山期。
在河北省尚義-豐寧-隆化大斷裂與康保-圍場大斷裂間,陰山次級斷塊南緣還有蔡家營沈積變質-巖漿熱液疊加改造型金鉛鋅礦床、花崗巖體內外接觸帶型牛圈-營房子銀鉛鋅金礦床、彭家溝銀礦床和火山-次火山巖型小扣化營銀礦床和北岔溝門鉛鋅銀礦床等。在豐寧銀房有巖漿熱液含銀的鉛鋅礦床和張北蔡家營大型巖漿熱液鉛鋅礦區。斷裂交匯部位的火山機構為有利成礦構造部位,燕山晚期中小規模次火山酸性巖體與成礦有明顯關聯。
這些礦集區和典型礦床的成礦區域地質背景、構造單元隸屬、成礦時代、成礦規律、構造-巖漿控礦要素和成礦系列組合等,都與陽高—天鎮地區相同。但是,就目前已知的礦床豐度卻遜色許多,這就說明這個地區仍有很大找礦空間。
(三)繁峙縣義興寨—應縣三條嶺、堯峪—渾源縣淩雲口—中木溝地區
義興寨金礦是晉東北地區目前已知的唯壹的壹個大型金礦床,屬次火山巖漿熱液成因的石英脈型金礦床,形成於五臺山-恒山臺隆北西向燕山期構造-巖漿活動帶中,與茶坊鐵礦床、後峪銅鉬礦床和耿莊金銀礦床等歸屬同壹地質構造背景。在空間和時間上與燕山期中酸性—酸性淺成、超淺成次火山巖漿活動晚期中溫熱液活動密切相關。至今雖然半數以上工業儲量已經動用,但是欲求找礦新突破,還需對該金礦床成因類型、成礦系列與礦床***生組合進行更進壹步深入研究分析。
1.義興寨礦區除金銀礦床之外還有規模很大的鉬礦體
如7號脈旁的Mo?Ⅰ號礦體,在0、1、3勘探線不同鉆孔中,礦體厚17.18~95.00 m,含w(Mo)為0.04%~0.16%(表6-3);在ZK19號鉆孔241.27~244.64 m最高含w(Mo)0.3033%;256.30~260.61 m 最高含 w(Mo)為0.3879%;275.29~291.59 m 最高含w(Mo)為0.8150%;303.24~330.80 m 最高含 w(Mo)為1.1032%;在 ZK18 號鉆孔233.57~237.57 m,最高含 w(Mo)為0.28%;249.21~305.43 m 最高含 w(Mo)為2.1696%。然而這些鉬礦體在對金礦的采掘範圍內已遭全部破壞。
表6-3 義興寨金礦區7號金礦脈Mo?號礦體要素
根據國內外典型斑巖型銅礦或鉬礦床地質特征來看:這些在全球範圍內斑巖型礦床似乎與造山帶壹致;這種引人註目的關系以環太平洋中、新生代斑巖型礦床最為明顯;在造山帶中,斑巖型礦床產在島弧和活動大陸邊緣。
在區域上,斑巖型礦床多與區域構造有關,受區域性深大斷裂構造控制。成礦巖漿侵位都受斷裂構造控制,尤其是在不同方向斷裂交切部位,強烈破碎區是滲透性較高的地帶,有利成礦巖體侵位和成礦物質聚集沈澱就位,因此是特別重要的控礦構造。
斑巖型礦床的基本特征是:①斑巖型礦床壹般位於中酸性侵入體內或其附近。容礦巖石在空間上和成因上與長石英質侵入體有關。雜巖體中至少有壹個侵入相是斑巖。②與斑巖型礦床相關的侵入體是淺成的,壹般是在不到4 km的深度,大多為1~2 km。成礦巖體周圍可以是任何壹種巖石(層),但是,壹定是發育有大量裂隙的圍巖。這些裂隙是控制成礦的重要因素之壹。③礦石類型在巖體中多以浸染狀為主,在圍巖中多呈細(網)脈狀。遠離成礦巖體陸續出現大脈狀礦化。④有的斑巖型礦床的外圍還會出現鉛、鋅、銀衛星礦床或礦(化)點,中低溫重砂礦物異常和中低溫成礦指示元素地球化學異常,顯示礦床(化)的水平分帶性。與矽卡巖型礦床、隱爆角礫巖型礦床和裂隙充填交代型礦床有壹定伴生關系。⑤原生礦石是由含硫化礦物細(網)脈和浸染體的蝕變巖石組成,且富含黃鐵礦等多種硫化礦物。表生作用形成的礦石受自然環境條件制約,壹般自上而下分不同深(厚)度淋濾帶、氧化礦石帶、混合礦石帶、次生硫化物富集帶和原生礦石帶;⑥與斑巖型礦床有關的侵入體及周圍巖石普遍存在熱液充填交代引起的不同程度熱液蝕變,並形成穩定蝕變礦物組合分帶,即蝕變分帶。⑦斑巖型礦床成礦時代以中、新生代為主。⑧斑巖型礦床以巖漿-熱液成因模式為基礎。成礦物質來自於時間上和成因上有關聯的侵入體,多相熱液系統發育在與成因有聯系的侵入體內部和侵入體之上任何壹種圍巖中。這種設想認為,成礦巖漿侵位於地殼上部後,並沿圍巖和巖漿房的底部邊緣發生結晶作用,隨著結晶作用在巖漿體內部產生揮發分的過飽和,礦石金屬和其他許多組分強烈分離後進入揮發相,也就是巖漿在結晶過程中集中了大量揮發分和高濃度成礦元素。當增大的流體壓力超過地靜壓力和上覆巖石張力強度時,使這些巖石產生破裂裂隙,從而使熱水氣液快速流出進入新的擴容空間沈澱成礦。這些開放空間包括巖體上部和圍巖中的破裂裂隙以及隱爆角礫巖系統。
與這些典型斑巖型礦床地質特征對比,義興寨金(鉬)礦床和後峪銅鉬礦床除區域地質構造背景有悖之外,其他礦床地質特征基本雷同。義興寨金(鉬)礦床出現在隱伏成礦巖體上方(見圖4-9),而後峪銅、鉬、金礦體分別出現在成礦巖體內部以及其上部圍巖中。隨著對礦床成因類型認識的深化,將會改變對成礦遠景評價的不同。
2.全面認識義興寨金(鉬)礦床的水平分帶現象,開展外圍找礦
從繁峙縣義興寨—應縣三條嶺—渾源淩雲口Au、Ag元素地球化學異常和重砂礦物異常的展布趨勢來看:義興寨—三條嶺壹帶異常區走向呈北西向;三條嶺—堯峪—渾源縣臥羊場、苜蓿異常走向接近南北向;渾源縣苜蓿—銀硐窊、白銀寺—小木溝間異常走向轉向北東向。整體呈壹弧形,而將義興寨(鉬)金礦床,三條嶺、堯峪金礦化和白銀寺、銀硐窊鉛鋅銀礦化包納在壹起,隨地形標高逐漸升高,分別顯現不同礦化元素組合的垂直分帶和由南向北的水平分帶現象。因此,義興寨金(鉬)礦床成礦系列組合經應縣三條嶺、堯峪沿北北西方向壹直可以延伸至渾源縣淩雲口壹帶。
通過對義興寨金(鉬)礦床成因和礦床分帶現象的理論分析,在今後找礦工作中要註意金、銅、鉬礦床***生組合的尋找。根據國外許多礦床實例來看,斑巖型鉬礦床有壹個重要特點,即與斑巖型銅礦關系密切,二者多為***生或伴生關系,屬同壹成礦系列的兩個端元。根據礦石中的Cu和Mo的平均品位及相對含量,Carten(1993)將斑巖型礦床劃分為4種類型:①斑巖型銅礦床。Cu幾乎是唯壹可采的金屬,Mo平均品位≤0.02%。②斑巖型銅鉬礦床。Cu作為主要金屬或***生產品,0.02%≤w(Mo)≤0.05%。③斑巖型鉬銅礦床。Cu 作為金屬副產品,w(Mo)>0.05%。④斑巖型鉬礦床。Cu 幾乎不可采,w(Mo)>0.05%。因為在義興寨金(鉬)礦床進行評價時,沒有對所有地質勘探工程全面進行Au、Cu系統分析,所以,義興寨是否同時會有斑巖型Cu、Mo礦床存在,後峪銅鉬礦床中是否會有斑巖型金礦存在,仍是要慎重對待的實際與理論問題。
通過對義興寨金(鉬)礦床成礦規律和礦床分帶現象的分析,應將應縣三條嶺、堯峪至渾源縣淩雲口—中木溝納入綜合地質整裝勘查範圍。
(四)代縣灘上和五臺縣蒿地堂地區
前已敘及,代縣灘上地區圍繞目前已出露的淺成—超淺成侵入體與次火山巖有8個隱爆角礫巖筒、五臺縣蒿地堂地區有7個隱爆角礫巖筒、義興寨礦區和渾源岔口火山斷陷盆地中各有4個隱爆角礫巖筒。這些隱爆角礫巖筒呈群且集中在壹個不大的地區,而且黃鐵礦化蝕變強烈,常見不同程度的銅、鉬、鉛、鋅、銀等礦化。在加強對深部的找礦工作中,對這些隱爆角礫巖筒呈群集中分布的地段,應將采用高精度物探手段尋找隱爆角礫巖筒根部的隱伏成礦巖體與相關的各種類型礦床作為突破口圖6-4和圖6-5)。
圖6-5 安山質層火山巖根部帶斑巖型銅礦系統的示意圖
(據周平等,2010)
表示礦化分帶,以及斑巖型銅礦與矽卡巖型、層控平伏狀型、脈型、淺成低溫熱液型等貴金屬礦床的可能關系
圖6-5是Sinelair(2006)根據智利銅礦床地質特征而建立的壹種成礦模型。這個如同樹幹與樹根兩者關系壹樣的模型給我們在認識上以啟迪,在隱爆角礫巖筒特別是多個隱爆角礫巖筒集中分布的地區,通過現代科技手段尋找根部的隱伏巖體以及與其有關聯的各種類型巖漿熱液型多金屬礦床。
圖6-5表示壹個與小的次火山斑巖侵入體有關的隱伏斑巖型銅礦床的成礦模型,全面地反映了壹個巖漿熱液成礦系統的內涵。與較大規模的熱液系統有關的礦床主要類型及成礦部位包括:矽卡巖型,交代型(層狀平伏)鋅、鉛、銀、金礦,各種賤金屬和貴金屬脈狀礦床和隱爆角礫巖容礦的礦床等。
人們設想,巖漿侵位於地殼上部,並沿圍巖和巖漿房的底部邊緣帶發生結晶作用,隨著結晶作用在巖漿內部產生揮發分的過飽和,礦石金屬和許多其他組分強烈分離進入揮發相。當增大的流體壓力超過地靜壓力或超過上覆巖石張力強度時,在形成隱爆角礫巖的同時,使熱液流體快速流出,進入新產生的開放空間沈澱成礦。雖然這些開放空間包括巖體和圍巖中的破裂裂隙和角礫系統,但是,因為這些破裂裂隙和角礫系統位於相對成礦巖體空間不同部位。因此,形成了礦床的垂直與水平分帶性。代縣灘上、五臺縣蒿地堂、陽高縣堡子灣和渾源縣岔口等多個隱爆角礫巖筒(頸)集中出現地區的深部,是否會有如同圖6-5所示的次火山機構和圖5-1晉東北地區中生代次火山巖漿熱液多金屬礦床成礦模型的存在,這將是今後整裝勘查工作中在垂直方向上需要認真論證的重要問題之壹。
(五)在礦床水平方向上,關註不同成礦地質構造因素和不同期次成礦作用交匯疊加的地段
例如唐河構造-巖漿活動成礦帶不僅是晉東北地區規模最大的北西向弧形中生代構造-巖漿活動成礦帶,而且,還有3處與其他構造-巖漿活動成礦帶的交匯疊加部位,這些疊加部位應該是更優越的有利成礦部位。壹個結點是在北部與近東西向陽高—天鎮印支期—燕山期構造-巖漿活動成礦帶的交疊部位;第二個結點位於唐河構造-巖漿活動成礦帶中北段,它以靈丘北山五臺群金崗庫組磁鐵石英巖和雲母石英片巖為主要容礦巖石,處於東西向區域性綠巖型金礦及異常帶的交疊部位;第三個結點位於唐河構造-巖漿活動成礦帶南東段,河北省北東向上黃旗—烏龍溝巨大的燕山期構造-巖漿活動成礦帶的交疊部位。從理論上講,這些部位應該是有利於成礦。