其他类型矿床——河北蔡家营铅锌银热液矿床

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第1个回答 2020-01-19

蔡家营矿床位于河北省张北县，是一个以铅、锌、银为主的特大型多金属矿床，为华北地台北缘兰城子—蔡家营—青羊沟成矿带中最主要的矿床；与460（张麻井）大型铀钼矿床相距不到15km。

一、区域背景

矿区位于华北地台北缘中段，以北部康保—围场与南部尚义—平泉两条EW向深断裂所挟持的内蒙古地轴的中部，冀北断陷东缘沽源台凹西蔡家营凸起东缘。

区域背景重力场处于沽源重力高西南伸延递降场的末端，背景磁场呈近东西向正、负磁场转换梯度带；沽源重力高对应为低缓局部正、负相间磁异常分布区（图8.1）。

二、成矿环境

1.地层

区域内，古元古界变质岩系构成基底构造层，不整合覆盖着上部构造层——中生界晚侏罗世—早白垩世火山岩系；新生界第四系松散堆积物覆盖较厚。矿区出露地层简单，但岩性复杂，主要有如下地层。

古元古界红旗营子群大同营子组上部，分布较广，岩性自下而上为夕线石斜长变粒岩（G₁），石榴子石斜长变粒岩（G₂），黑云斜长变粒岩（G₂），绿泥石化角闪斜长变粒岩（G₄）。其中G₄为蔡家营矿床的矿源层。

上侏罗统：白旗组（J₃b）为一套火山碎屑沉积岩；张家口组（J₃z），主要有凝灰质砂砾岩和流纹质晶屑凝灰岩、流纹岩等酸性火山岩，分布较广。

2.构造

区域构造较复杂。矿区位于基底构造层大型倒转复式向斜的北翼，其上又叠加了一系列近SN向的基底褶皱，同时产生了一系列的断裂构造。

红旗营子群结晶基底呈近SN向紧密褶皱，岩层倾角东部陡立，西部较缓。盖层为EW走向，略向北倾；北部盖层不整合盖于变质岩上，南部呈断层（F₄₅）接触。

断裂构造分为：成矿前断裂出露于矿区中部，其中岩石被挤压成碎裂岩。成矿断裂中导矿断裂 F₄₅、F₁₇呈 NEE 走向，分别由矿区南部和北侧通过；其旁侧羽状构造为容矿断裂。成矿后断裂为破矿构造，主要呈NNW向。

图8.1 蔡家营地区地球物理背景场

矿区东南部何包沟火山机构深部与F₄₅、F₁₇导矿断裂沟通，与成矿有密切关系。

3.岩浆岩

区内只有燕山期花岗斑岩及其派生的岩枝——石英斑岩。矿区附近出露的蔡家营、白水淖岩体，其中心相为花岗斑岩，边缘相为石英斑岩。

花岗斑岩多呈岩株状。石英斑岩分早期、成矿期和晚期三种。

早期石英斑岩（λπ¹）：受后期热液交代作用，岩石产生强烈绢云母化、黄铁矿化、方铅矿化、闪锌矿化等，局部富集形成铅锌银工业矿体。

成矿期石英斑岩（γπ²）：切穿早期矿体后，被晚期热液交代形成新的矿体。

晚期石英斑岩（γπ³）：分布有稀疏浸染状黄铁矿。

4.区域地球化学

（1）微量元素的平均含量。由表8.1可见区内基底构造层古元古界红旗营子群中主要成矿元素含量与华北地台地壳化学元素丰度相比，具有不同程度的富集。矿区附近尤为明显，Pb、Zn、Ag、Au、U元素的区域浓集系数大于或近于4，显示红旗营子群具有矿源层的特征。

表8.1 蔡家营矿区及外围地区主要岩石成矿元素平均含量

（2）异常元素组合与分布。蔡家营一带处于地球化学高背景场区，显示出Pb、Zn、Ag、As、Sb、Cu、Au等异常元素组合（图8.2），其中Pb、Zn、Ag、As、Sb有明显的浓集中心，落于矿区附近。此外，尚有W、Mn等弱异常显示。

图8.2 蔡家营矿床区域地球物理-地球化学场剖析图

5.区域地球物理场

区内构造盖层与基底、岩体与围岩之间的物性差异明显，因而地球物理场能较好地反映区域地质构造特征；而且区域重力场和区域磁场之间存在较明显的相关性。

太古宇红旗营子群出露区，显示为重高与磁高异常对应。当其上有新生界—中生界岩层覆盖时，则显示为重力高与杂乱或复杂磁场对应。上侏罗统火山岩分布区，呈重力低和杂乱磁场显示；碎屑岩分布区则与重力低和以负磁异常为主的稳定磁场对应。重、磁梯度带、线性异常联线等，多为构造断裂带反映，部分为物性界面的显示。

蔡家营矿区，航空电磁与航空伽马能谱测量有较明显的伽马能谱总量与电磁响应实、虚分量异常。

三、矿床地质特征

1.矿体组合分布及产状

根据矿脉群的空间分布，矿区内划分五个矿带，即以锌矿为主的Ⅲ号矿带和以多金属矿为主的Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ号矿带（图8.5）。截至1993年，除Ⅲ矿带外，其他矿带尚处于普查或地表揭露阶段。

Ⅲ矿带规模最大，主要赋存于红旗营子群角闪斜长变粒岩中，由一系列走向北西西，倾向南南西的矿体群组成。矿体分布长1320m，南北最宽达1200m，面积约1.2km²。矿体严格受断裂构造控制，大多为不规则脉状、透镜状或枝状，局部呈囊状；单矿体一般长300～800m，厚1～49m不等。

Ⅰ矿带规模较小；Ⅱ和Ⅳ矿带深部见矿，远景很好。

Ⅴ矿带为隐伏矿，矿带长1800m，宽500～800m，分布面积1km²；矿体形态复杂，以脉状为主，但分枝、复合、尖灭、再现及膨胀、收缩等现象普遍存在。

2.矿石构造及主要矿物组合

有两种截然不同的矿石类型：西部为绢云母-多金属型，东部为绿泥石-闪锌矿型。其矿石构造完全相同，即以脉状、块状和稠密—稀疏浸染状构造为主，局部见团块状、角砾状矿石构造。

矿物组成较复杂，矿石和脉石矿物多达30余种。常见矿石矿物有闪锌矿、含铁闪锌矿、铁闪锌矿、方铅矿、黄铁矿、毒砂以及磁铁矿、褐铁矿、赤铁矿、孔雀石等；脉石矿物有绿泥石、绢云母、石英、方解石等。

3.矿化阶段及分带性

矿床形成经历了多期次，多阶段的成矿过程。铅锌矿化主要在中温热液硫化物成矿期，始于石英-硫化物阶段，终于硫化物-方解石阶段；金、银和铋矿化在中低温热液成矿期，银矿化又相对较晚。

矿体（或矿石）垂向分布规律较为明显：下部为单锌矿体（或绿泥石-闪锌矿型矿石），上部为多金属矿体（或绢云母-多金属型矿石）；有用元素反映为上部富银铅，下部富锌。

4.蚀变类型及分带

近矿交代蚀变岩有绿泥石青磐岩建造，黄铁绢英岩建造及碳酸盐蚀变建造，前两种分别以Ⅲ矿带和Ⅴ矿带最为发育。

Ⅴ矿带围岩蚀变分带性比较明显，由矿体中心向外依次为线型绢云母化带（黄铁绢英岩带）—面型绢云母化蚀变带—绿泥石化带—原岩；在断裂两侧往往呈不对称分布。

5.氧化带

铁帽是多金属矿床的直接找矿标志。此外，氧化带中铅、锌品位高度贫化；细脉浸染状矿体在地表仅见星点状褐铁矿化，而深部很可能存在工业矿体。

6.主要控矿因素

古元古界红旗营子群角闪斜长变粒岩提供了成矿物质来源。

康保—围场与尚义—平泉两条深断裂，控制了区域成矿带，不同方向断裂交汇部位，火山机构的存在，特别是断裂与火山机构交汇部位，是成矿的有利地段，也控制着与成矿有关的斑岩体的分布。

燕山期构造-岩浆岩活动不仅产生含矿流体，更有助于变质岩层中成矿元素的活化转移，并在有利的容矿构造裂隙中淀积成矿。

四、矿区地球物理特征

1.岩矿石物理性质

矿区岩矿石物性分别列于表8.2、8.3、8.4，结合其空间分布（图8.3），特征如下。

图8.3 蔡家营矿区岩矿石密度与磁性对比图

（1）密度：区内岩石密度大都高于同类岩石，碎屑岩、凝灰岩尤为突出，而矿石密度偏低。岩石密度最高者为变粒岩，且矿区东部高于西部，其他岩石相反；反映其盖层与基底密度呈反向变化。

表8.2 蔡家营矿区岩矿石密度与磁参数统计表^*

表8.3 蔡家营矿区岩矿石电性参数统计表

表8.4 蔡家营矿区岩矿石声学特征统计表

（2）磁性：岩石中磁性最强者为分布于矿区西南的混合岩，其磁性比一般岩矿石高出1～2个级次，其他岩石间无显著差异。矿石磁性微弱，与围岩间差异较小，且东部矿石磁性略高于围岩；西部磁化率则较围岩偏低。

（3）电性：围岩呈弱—微极化、高电阻。闪锌矿矿石电性与围岩相当，其微观极化率略高于围岩，电阻率微低；多金属矿石为中阻、高极化，且与矿化岩层及石墨化蚀变岩电性差异不大。

（4）声学特性：团块、团斑状矿石（大多为富矿矿石）相对围岩具有波速低、主频低和振幅低的特征；而细脉浸染、星点状矿石（大多为贫矿矿石）与围岩差异不明显。

2.物性模型

（1）矿区主要围岩变粒岩和矿石的物性参数概于表8.5，综合物性特征如下。

表8.5 蔡家营矿区岩矿石综合物性参数表

闪锌矿型矿石为高密度、弱—微磁性、高电阻、弱极化；多金属型矿石为高—极高密度、微磁性、中电阻、高极化；围岩（变粒岩）为中高密度、微—弱磁性、高阻、微极化。

（2）Ⅴ矿带500勘探线部分钻孔和Ⅲ矿带315勘探线钻孔岩芯密度、磁性数据聚类分析结果示于图8.4。500线物性聚类体与矿脉产状基本一致；315线物性聚类体为一些与矿脉斜交或正交的平缓或弧状脉体，并相互重叠、交错的散布于整个断面，其中第5类以黄铁矿化矿石为主，第6、7类以锌矿石为主，第8类为含磁性矿物较多的矿石。

3.地球物理异常（图8.5、8.6、8.7）

（1）重力异常：区内重力场由北东向南西降低，反映了基底构造层红旗营子群变粒岩与矿化带的分布及其密度变化。重力高异常主要反映如下。

各类矿石的富集地段，如以多金属型矿石为主的Ⅴ矿带和以闪锌矿型矿石为主的Ⅲ矿带上，均有重力高异常反映；但Ⅲ矿带异常宽缓，叠加有矿化蚀变岩的异常。

有一定规模的矿化蚀变岩分布地段，如Ⅲ矿带。

围岩中岩性不均匀形成的局部高密度地质体。

（2）磁异常：磁场的变化趋势与重力场截然相反，即磁场为区外白水淖磁异常的东延部分，由南西向北东降低，反映磁铁矿化混合岩（?）的分布。区内ΔT_⊥有如下反映。

正磁异常主要反映磁铁矿、磁黄铁矿矿石的富集地段，或磁铁矿化混合岩分布地段；以及规模较大的中—基性脉岩。

负磁异常反映赋存于弱磁性围岩中的微磁矿体，如Ⅴ矿带（图8.6）或岩性层。

正负相间的条带状异常为出露或半出露，延深不大的中—基性脉岩反映。

（3）电异常：以矿区中部的高极化、中阻电异常最为明显，主要反映黄铁矿化及矿化带的分布范围。以视充电率M_S5%等值线圈出的四处局部异常，均与矿或矿化地段对应，如Ⅴ矿带矿脉群上M_S5%左右、电阻率相对较低，ρ_S为200～400Ω·m；Ⅲ矿带上M_S为3%～5%、电阻率较高，ρ_S＞300Ω·m。

处于有利成矿部位，低于5%的异常亦可能为矿体的反映，如Ⅱ矿带激电异常。

（4）井中物探：在Ⅲ矿带井中声波透视，对确定井间矿体位置、圈定矿体形态、判断矿体走向连续性、寻找井间盲矿等取得较好效果。

此外，矿区南部F₄₅断裂，各种物探方法均有明显异常反映。

4.干扰体或干扰因素及其影响

圈定矿体或矿脉群体：激电异常的主要干扰为黄铁矿化；重力主要影响是以闪锌矿型矿石为主的矿脉群与围岩密度差异较小，以及围岩中岩性（或密度）的不均匀。

图8.4 蔡家营矿床Ⅲ矿带315线、Ⅴ矿带500线物性聚类分析断面图

五、矿区地球化学特征

1.岩矿石地球化学参数

矿区附近红旗营子群各主要岩石成矿元素含量与区域背景值相比，具有不同程度的富集（表8.6）。其中角闪斜长变粒岩含量最高，Pb、Zn、Ag元素衬值分别约为：6、19、22；而火口管道相流纹岩的Au和Mo的衬值分别为4和19。显示：红旗营子群大同营子组上部G₄角闪斜长变粒岩具有矿源层显示；火山机构与成矿活动关系密切。

图8.5 蔡家营矿区地球物理-地球化学（岩屑）异常剖析图

表8.7列出了Ⅲ、Ⅴ矿带岩矿石及主要金属矿物中微量元素的含量。Ⅲ矿带矿石中Co、Ni、Bi、Mn平均含量高，与矿体中高温期矿物闪锌矿、黄铁矿的组合特征相似；Ⅴ矿带矿石中Pb、Ag、As、Sb、B平均含量高，与中温期矿物方铅矿组合特征相近。

2.矿区地球化学异常

（1）水化学异常：矿区及其外围显示异常总体呈北东东向，即沿区域矿化带展布，北东侧尚未封闭；中带异常又分出南（Ⅰ）、北（Ⅱ）两个异常带（图 8.8），分别沿 F₄₅、F₄₆断裂分布。南异常带中部即对应于蔡家营矿区，为 Pb、Zn、As、Sb、Mn、Mo、Ag 及Se元素和异常组合，前五种元素异常范围大，有明显的浓集中心。北异常带分布于蔡家营矿区北侧，为 Cu、Pb、Mn、As、Sb、Zn、Mo、等组合。

图8.6 蔡家营矿区507勘探线物探综合剖面图

（2）岩石异常：地表岩石（屑）测量显示 Pb、Zn、Ag、Hg、As、Sb、B、Cd、Mn 等元素异常（图8.5），总体呈不规则宽带状，长轴呈北东向，约3.6km（约9km²）；具明显的浓度分带。各元素异常的特征值列于表 8.8。其中 Pb、Zn、Ag 异常范围包容了整个矿床，且异常平均值较高，面积较大。Cd异常形态与 Pb相似；Mn异常出现在北部Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ矿带上，南部Ⅱ、Ⅳ矿带上异常较弱；As、Sb异常面积最大，含量较高。

图8.7 蔡家营矿区沿315勘探线物化探综合剖面图

（3）钻孔岩石地球化学异常剖面：504勘探线剖面图（图8.9）显示成矿元素Pb、Zn、Ag的原生异常规模大，浓度分带明显；其外带窄，中带异常发育并与矿化带对应，内带异常与矿脉群分布大体相当，并显示出Pb、Ag浓集中心在矿体上部，Zn（Cd）高浓度带在矿脉群中偏下部；As、Sb、Hg、Bi、B异常环绕于整个矿带，高浓度带在矿体中上部；Cu、I、Co、Bi异常较弱，以外带异常为主，分布在矿体的尾部。

3.元素分带序列与矿化剥蚀程度评价指标

垂直分带（自上而下）：I—B—Sb—Hg—As—Ag—Pb—In—Zn—Cd—Bi—Co—Mn—Cu

水平分带（自外向内）：I、B、As、Sb—Hg—Zn—Cd—Pb、Ag—In、Co、Bi、Mn、Cu

异常元素分带显示：矿上（前缘）异常元素组合为As、Sb、B、I、Hg；矿或近矿异常元素组合为Pb、Zn、Cd、In、Ag、Mn；矿下（尾部）异常元素组合为Cu、Bi、Co。

表8.6 蔡家营矿区主要岩石中成矿元素平均含量

表8.7 Ⅲ、Ⅴ矿带岩矿石及主要金属矿物中微量元素平均含量