内蒙后二道沟铜金矿床综合信息找矿模型及矿床成因探讨

钟福军，潘家永,刘贤森,2,张 勇,刘国奇,刘 颖

(1. 东华理工大学 核资源与环境国家重点实验室培育基地,江西南昌 330013；2. 浙江省有色金属地质调查局，浙江绍兴 312000)

内蒙后二道沟铜金矿床综合信息找矿模型及矿床成因探讨

钟福军1，潘家永1,刘贤森1,2,张 勇1,刘国奇1,刘 颖1

(1. 东华理工大学 核资源与环境国家重点实验室培育基地,江西南昌 330013；2. 浙江省有色金属地质调查局，浙江绍兴 312000)

在系统研究内蒙后二道沟铜金矿床地质特征、矿体地质特征、地球物理特征及地球化学特征的基础上，将地质、物探及化探等数据进行系统关联，探讨各类信息之间的相关关系，从而构建了以“有利成矿地质条件+ Au、Cu、Pb、Zn、As等指示元素的综合异常+低阻、高极化、高磁”为标志的综合信息找矿模型，综合异常区域可能是矿(化)体的赋存位置，其激电测深低视电阻率<300Ω·m、高极化率>3.0%、高磁异常>300 nT。初步分析成矿构造背景及成矿三要素(热能、成矿流体、成矿物质)来源，并建立了矿床成因模式，认为矿床类型有矽卡岩型铜金铅锌多金属矿床、构造破碎带型铜金多金属矿床和石英脉型金矿床。

综合信息找矿模型 矿床地质特征 成矿构造背景 成矿三要素 成矿模式 铜金矿床 内蒙

Zhong Fu-jun, Pan Jia-yong, Liu Xian-sen, Zhang Yong, Liu Guo-qi, Liu Ying. A metallogenic model based on comprehensive information and genesis analysis for the Houerdaogou copper-gold deposit in Inner Mongolia [J]. Geology and Exploration, 2014, 50(3):0432-0444.

0 引言

中生代时期的华北板块在中国东部环太平洋构造-岩浆动力体系的影响和中亚造山带自身演化的作用下，板块北缘发生过多期次大规模伸展构造作用(陈衍景等，2009)，形成了一系列与同期构造-岩浆作用密切相关的成矿带(区)，如阴山-燕山金多金属成矿带。带内矿床类型繁多，矿床密集成群。内蒙后二道沟铜金矿床处于该成矿带南部，被EW向白云鄂博-赤峰区域性深大断裂与次级白乃庙-镶黄旗断裂带所夹持，具备较好的铜金、多金属矿成矿前景。该矿床是近年运用地物化探综合信息找矿模型发现的一个铜金矿床，矿床类型与成因复杂，研究程度低，目前仍处于勘探阶段。本文结合最新勘探成果与现代成矿理论，深入剖析矿床地质特征、矿体地质特征、物探与化探等综合信息与矿体赋存部位之间的耦合关系，在地质异常理论(赵鹏大，1992)的指导下，构建矿床的综合信息找矿模型。此外，结合已取得的认识，分析成矿构造背景及成矿三要素，建立矿床成因模式，为矿区下一步找矿工作提供依据，并为相似地区找矿工作提供借鉴与指导。

1 区域地质背景

内蒙后二道沟铜金矿床位于华北克拉通北缘早古生代增生造山带与华北克拉通交接部位，区域性断裂构造、褶皱较为发育。区域南侧的白云鄂博-赤峰区域性深大断裂是华北板块北缘元古代裂谷带的北部边界断裂，具有多期活动、性质复杂的特征(葛良胜等，2009)。区域断裂构造与褶皱皆受此断裂构造的影响。区内地层出露齐全，中元古代-新生代地层均有出露。岩浆活动强烈，侵入岩分布广泛，主要为华力西期花岗岩类①，地壳局部近东西向伸展-拉张作用形成大量的NE、NW向中酸-基性岩脉。成矿与华力西期多同期次的花岗质岩浆侵入作用密切相关①。

图1 后二道沟铜金矿床区域布格重力(a)、航磁(b)异常图①Fig.1 Regional bouguer gravity (a) and aeromagnetic (b) anomalies of the Houerdaogou copper-gold deposit in Inner Mongolia ①

区域航磁异常显示矿区正负航磁交互出现，异常梯度分带明显，范围广；布格重力异常显示矿区重力异常峰谷突出，等值线稀疏有致，区域北部重力梯度等值线密集，矿区位于ΔT阶梯部位(图1)。1∶20万区域地球化探扫面发现矿区内有多金属异常分布及外围的金异常①。区域地质条件与物化探异常均显示矿区为铜金矿、多金属矿成矿有利区域。

2 矿床地质特征

矿区内仅出露全新统(Qh)和下二叠统三面井组(P1sm)(图2)，后者分上下岩段(P1sm1、P1sm2)，总体以浊积岩和低成熟度砂岩为主，表明发生了强烈构造运动，属断陷盆地沉积，普遍发育浅变质作用。下岩段(P1sm2)为主要赋矿岩层，对矿体的形成及分布起着重要的控制作用。区内华力西期岩浆活动强烈且频繁，具多期次、多旋回特征，主要有三个期次岩浆岩：黑云二长花岗岩(βηγ)、石英闪长岩(δο)和花岗闪长岩(γδ)，另有侵入规模大、多期次的中酸-中基性脉岩，区内岩浆分异程度较高，不同期次的岩浆岩为同源多期、多阶段岩浆活动产物①，为成矿元素的预富集创造了有利条件。区内发育NW、NE、SN向三组断裂构造及其次级构造。NW向断裂是区内主要成矿构造，为矿床的形成提供导矿与储矿空间。NE向构造控制着区内岩浆岩的分布，间接控制矿体的产出。SN向构造是晚期破矿构造，具有多期次活动迹象。断裂构造属张性断裂，被石英脉、碳酸盐脉及各类脉岩所填充。矿区内局部分布的基性岩脉反映部分断裂深切至上地幔，对成矿作用的影响有待查明。

2.1 地球化学异常特征

对矿区1∶1万土壤地球化学测量②表明，区内Au、Cu异常明显，局部有Pb、Zn、Mo、W等多金属元素异常。区内Au和Sb、Bi等金的指示元素异常强度高，吻合性较好。在各元素异常下限的基础上，将空间、成因和化学性质相关联的一组元素进行综合圈定，矿区内可圈定出7处化探综合异常区(图3a)。AP3异常属甲1类异常(图3b,c)，其余为乙2类异常。各异常区规模大，异常强度高，经地表查证及部分异常区的钻孔与探槽工程验证，大部分异常为矿致异常。

图2 后二道沟铜金矿床地质简图Fig.2 Geological sketch of the Houerdaogou copper-gold deposit 1-第四系；2-三面井组上岩段；3-三面井组下岩段；4-石英闪长岩；5-花岗闪长岩；6-中细粒黑云母二长花岗岩；7-平移断层；8-中基性岩脉；9-石英脉；10-主要矿体(已勘探); ①-白云鄂博-赤峰断裂；②-西拉木伦河断裂；③-二连-贺根山断裂；④-大兴安岭主脊断裂；⑤-嫩江断裂；Ⅰ-华北克拉通；Ⅱ-华北克拉通北缘早古生代增生造山带；Ⅲ -大兴安岭南段晚古生代增生造山带；Ⅳ-大兴安岭北段晚古生代增生造山带1-Quaternary; 2-upper member of the Sanmianjing group; 3-lower member of the Sanmianjing group; 4-quartz diorite; 5-granodiorite; 6-medium-granule-biotite-adamellite;7-transcurrent fault；8-intermediate basic dyke;9-quartz vein；10-prospected main ore body; ①-Baiyunebo-Chifeng fault; ②-Xilamulun river fault; ③-Erlian-hegengshan fault; ④-Great Khingan main ridge fault; ⑤-Nenjiang fault; Ⅰ-North China Craton; Ⅱ-northern margin of north China craton hyperplasia of early Paleozoic orogenic belt; Ⅲ-Great Khingan south the section sells hyperplasia of late Paleozoic orogenic belt; Ⅳ-Great Khingan northern section of severe hyperplasia of late Paleozoic orogenic belt

2.2 地球物理异常特征

矿区先后开展过1∶1万激电中梯扫面测量与磁法测量及重点区域1∶5千高精度磁法测量工作，地球物理异常特征如下：

矿区1∶1万激电中梯扫面测量③表明，矿区北西部有一近东西向条带状高极化率异常区(DJ1)，形态规则，分带清晰，梯度变化明显，规模较大，表现出矿致异常特征。AP3区极化率异常区(DJ5)面积较小，异常强度中等，与已知铜金矿石的极化率特征相似(图4a，b)。AP3区电阻率分带清晰，梯度变化明显(图4c)。

矿区1∶1万磁法测量③显示，磁异常主要集中在AP3区，呈近南北向延伸的异常条带(图4d)。南北延伸约1.8km，东西宽约1.2km，总体平面形态呈南宽北窄向北收缩的不规则状，异常梯度明显。异常强度总体表现出由异常中心向东西两侧逐渐递减的趋势，异常条带内出现多个异常峰值，形成显著的浓集中心，北端达到全区磁异常最大值737.48nT。另有一规模较小的异常条带存于矿区北西部，异常峰值达409.66nT，东西走向，延伸约0.85km，宽度约0.2km。

对矿区内重点区域进行1∶5千高精度磁法测量④显示，测区内△T值变化较平缓，大部分值集中在-100nT～100nT之间。由等值线平面图可知，测区磁异常显著，西部△T值较低，均为负异常；AP3区△T值较高，大部分为正异常(图4e)。从磁异常角度分析，华力西期中酸性岩浆岩与地层的接触带上磁异常幅值较大，呈线状分布。

图3 矿区Cu、Au综合异常简图(a)与AP3异常区Cu、Au等值线图(b, c)②Fig.3 Integrated anomalies of mining area (a) and Cu, Au contour map of AP3 anomaly area (b, c) ② 1-Cu(25μg/g)异常曲线；2-Au(1.5μg/g)异常曲线；3-综合异常区及编号；4-Cu、Au等值线；5-主要矿体(已勘探)1-Cu (25μg/g) abnormal curve; 2-Au(1.5μg/g) abnormal curve;3-comprehensive anomaly area and number;4-contour of Cu and Au; 5-main prospected ore body

图4 AP3化探异常区地质图与电磁异常等值线图③④Fig.4 Electrical and magnetic anomaly contours of AP3 geochemical anomaly area③④ a-地质图；b-极化率(ηs)等值线图； c-电阻率(ρ)等值线图；d-磁异常(ΔT)等值线图；e-高精度磁异常(ΔT)等值线图；1-三面井组上段；2-三面井组下段；3-石英闪长岩；4-花岗闪长岩；5-中酸性岩脉；6-灰岩；7-平移断层；8-主要 矿体(已勘探)；9-磁异常区；10-高精度磁异常区；11-极化异常区；12-勘探线a-geological map; b-contour of polarizability(ηs); c-contour of resistivity(ρ);d-contour of magnetic anomaly(ΔT);e-contour of high precision magnetic anomaly; 1-upper member of the Sanminajing group;2-lower member of the Sanminajing group;3-quartz diorite;4-granodiorite;5-intermediate-acidic dike;6-limestone;7-transcurrent fault;8-main prospected ore body; 9-magnetic anomaly area;10-high precision magnetic anomaly area;11-polar-ization anomaly area;12-prospecting line

3 矿体地质特征

3.1 矿体特征

截止目前，矿区内已探明铜金铅锌多金属矿体与铜金矿体共18个，铜金矿与铜矿化体4个，以脉状、层状、透镜状矿体为主，多为隐伏矿体。矿体主要产于三面井组(P1sm)粉砂质板岩、变质砂岩构造蚀变裂隙、粉砂质板岩、结晶灰岩与石英闪长岩外接触带的构造蚀变带及矽卡岩化结晶灰岩层间构造裂隙(图5)。另有高品位石英脉型金矿体产出。总体上，矿体严格受NW向构造与侵入接触带控制，产于构造裂隙或构造蚀变带内，矿体与岩体的侵入活动和岩浆性质关系较为密切。

图5 AP3化探异常区0号勘探线剖面图Fig.5 Geological section along the prospecting line No. 0 in AP3 geochemical anomaly area 1-第四系坡积物；2-灰岩；3-矽卡岩；4-变质粉砂岩；5-石英闪长玢岩；6-花岗闪长岩；7-碎裂灰岩；8-构造破碎带；9-绿帘 石化；10-绿泥石化；11-矿体与编号1-Quaternary talus;2-limestone;3-skarn;4-metamorphic siltstone;5-quartz diorite porphyrite;6-granodiorite; 7-fragmentized limestone;8-tectonic fracture zone;9-epidotization;10-chloritiza- tion;11-ore body and number

3.2 围岩蚀变

矿区围岩蚀变分带不明显，主要为多期次的热液蚀变。各类蚀变受断裂构造与岩体侵位控制。与矿化关系密切的蚀变类型有：

黄铜矿化与黄铁矿化：呈星点状分布于细小石英脉内，或矿体和围岩的断裂面及裂隙面，呈片状、星点状产出，出露于地表的黄铁矿会被氧化成褐铁矿，形成地表铁染蚀变带。自然金以晶隙金、裂隙金的方式赋存与黄铁矿、黄铁矿的晶隙或裂隙。

孔雀石化：呈薄膜状分布于岩石及矿石裂隙及少数细小石英脉内，也有团块状、颗粒状与黄铜矿、褐铁矿伴生。是寻找铜矿体的良好标志。

碳酸盐化：在沉积岩、浅变质岩的裂隙较为发育，次生方解石多呈脉状、细脉状、团块状、薄膜状或小透镜体状产出。在近矿体部位往往与孔雀石化共生，两者蚀变强烈部位，矿化程度高。

硅化：主要分布于石英脉型金矿体两侧，形成较为明显的硅化带，比矿体分布范围广。自然金赋存于微晶石英晶隙或裂隙，多形成高品位矿石。

矽卡岩化：主要产于岩体与三面井组(P1sm)结晶灰岩接触带，形成矽卡岩化蚀变带，以绿帘石-透辉石-石榴石-阳起石-符山石等矿物组合为特征，与矽卡岩型铜金矿石关系密切。

3.3 成矿期与成矿阶段

综合矿物共生组合关系、生成顺序等研究，矿床成矿作用可初步划分为两期五阶段①：

热液期：毒砂-磁黄铁矿-黄铁矿阶段；闪锌矿-方铅矿-黄铁矿-辉钼矿-自然金阶段；黄铁矿-闪锌矿-方铅矿-黄铜矿-自然金阶段；碳酸盐阶段；

风化期：次生氧化阶段，即铜蓝-褐铁矿-孔雀石-黄钾铁矾阶段。

4 综合信息找矿模型

综合信息，即综合找矿信息，是反映矿床(体)客观存在的各类指标或组合的合集，包含地质、地球化学、地球物理、遥感影像与数学地质等各种有用信息(王世称等，1986，1992)。模型的引入是近代地学三大重要进展之一(赵鹏大等，1990)；找矿模型是描述矿床存在的最佳特征组合(张定源，1991)。综合信息找矿模型在对已知矿(体)床产出特征与控矿规律充分剖析后的基础上，应用对比分析方法建立的综合信息找矿标志优化组合(高建国等，2005)。

综合信息找矿模型具有全面性、系统性、客观性和实用性，以典型矿床成矿模式为前提，以综合信息为找矿标志，是寻找隐伏或半隐伏矿床的有效手段(张洪培等，2003；王世称等，1986，1989，1995)。模型包含地质、地球物理、地球化学三大要素(于德武等，1990)，是矿化反映出来的各种信息有机组合的整体系统(黄熏德等，1986)，基本内容包括地质、地球物理、地球化学模型和综合标志集合以及综合数据集合的观测和分析系统的优化组合(张贻侠，1993；方维萱，1996；张洪培等，2003；王世称，2010)。对矿区的地质、物探、化探特征进行系统分析，围绕铜金矿构建与之相应得地质描述模型、地球化学模型和地球物理模型(陈昌勇等，1999；赵震宇，2002)。以该矿床的控矿因素、矿化现象为目标，将各类信息进行了系统关联，探讨各类信息之间的关联，进而构建后二道沟铜金矿综合信息找矿模型。

4.1 地质模型

矿床受构造、中酸性侵入岩和围岩共同控制。构造是控制矿体的主导因素，岩浆岩是成矿作用的前提，围岩是形成矿体的重要条件。岩浆侵入于地层的规模和侵入区位控制着矿体的产状和规模。AP4异常区内NEE向石英脉型富金矿体的发现为花岗岩体内寻找石英脉型金矿提供了可靠的依据。

综合上述分析结果，后二道沟铜金矿床的地质找矿模型见表1。

表1 后二道沟矿床地质找矿模型Table1 A geologic prospecting model for the Houerdaogou deposit

4.2 地球化学模型

1∶20万区域地球化探扫面发现的矿区多金属异常明显，是多金属成矿的有利区域①。1∶1万土壤地球化学测量圈定出AP1～AP7异常区，其中以AP2、AP3异常区成矿前景最佳。矿石基本化学分析结果显示，矿石的主成矿元素组合为Au、Cu、Zn、Pb ；伴生成矿元素组合为Ag、Mo、As、Hg、Bi、Mo、Sb、W、Sn等多种微量元素①，可作为矿床的指示元素。

现以AP2异常区为例，分析其地球化学找矿模型。AP2异常区位于矿区西北部，异常面积约0.65km2，与南侧AP3异常区毗邻。该区综合异常整体为NW向展布，呈不规则条带状，具多种元素异常浓集叠加现象。其主要元素地化特征表现为： Au、Cu、Zn元素异常呈不规则分布，异常强度高，分布面积广，吻合程度高；Pb、Ag元素异常仅分布于异常区东部，强度中等，分布面积较小；W、Sn、Bi、Mo元素均呈高强度异常展布；As、Sb、Hg前缘元素异常在此区分布范围广，异常强度高，浓集程度高。该异常区出露地层为三面井组上岩段(P1sm1)变质砂岩、粉砂质板岩等，被华力西期石英闪长岩侵位，成矿条件有利。该区异常范围广，强度高，元素组合全，Cu、Zn、Pb、Au、W、Ag、Bi等元素异常浓集中心吻合程度高，前缘元素异常发育且强于AP3异常，表明该区成矿热液活动强烈，剥蚀程度较低。在平面上该区异常展布趋势上与已知AP3异常区矿致异常走向及形态一致，两者被大面积第四系所间隔，推测应为同一矿致异常带，成矿前景较好。经地表揭露及钻探工程查证，在AP2异常区发现7个铜金铅锌多金属矿体，走向均为NW向，与异常带走向一致，矿体分布范围与异常区分布范围也一致，由此验证了该区地球化学找矿模型的可靠性。

综合上述分析结果，后二道沟铜金矿床地球化学找矿模型为多金属矿体的原生异常以Cu、Zn、Pb、Mo(Au)为主，铜金矿体的原生异常以Au、Cu为主。由矿体至围岩，呈Cu、Zn、Pb、Mo(Au)或Au、Cu的高浓度带-中浓度带-低浓度带的梯度变化趋势。中低浓度带可指示矿化分布范围，高浓度带可指示矿(化)体分布范围。在查明化探异常的性质后，结合指示元素异常及原生异常可大致判断矿体的产出位置。

4.3 地球物理模型

矿体与围岩之间的极化率、电阻率及磁性差异是形成地球物理异常的基础。在物探DJ1激电异常东端AP2化探异常区内的激电测深断面发现了多个与岩体接触带有关的铜金多金属矿体，矿体具低阻、高极化异常特征。其中，12断面激电测深异常显示，矿体埋深140m左右，从50m向下逐渐变大，未封闭，视电阻率在80Ω·m～300Ω·m之间；局部呈现中低阻特征，视电阻率>300Ω·m；矿体视极化率高，在3.91%～3.0%之间，异常中心显著，梯度变化明显，等值线西疏北密，西缓北陡。表明矿区中北部面积较小的激电异常区也是多金属成矿的有利部位。

针对1∶1万磁法测量，若以200nT为异常下限，全区可圈定3出异常，分别为C1(包括C1-1，C1-2，C1-3及C1-4)，C2(包括C2-1，C2-2及C2-3)和C3。其中，C1和C2异常区磁异常尤为明显，整体上呈近南北向延伸的异常条带，异常面积较大，异常梯度明显。C1分布于AP3与AP6化探异常区之间，C2分布于AP3化探异常区中心。C3异常区分布于AP2化探异常区，呈近东西走向的异常条带，由四处异常高值连接而成。其中，C2-1异常与目前已圈定的数个铜金矿体相对应，异常峰值737.48nT对应于①、②、③、⑥、⑦号铜金矿体，矿体均往北西向延伸尖灭对应与磁异常的北西延伸减弱。C2-2又与大比例尺填图发现的铜金矿点所对应，该矿化点褐铁矿化、孔雀石化、绿帘石化强烈，经探槽揭露，发现地表有铜金矿化体的出露，化学样品分析Ag(含量229×10-6)、Cu(含量10.67×10-2)均达到工业品位且Au含量较高。表明异常强度及异常分布范围基本上能指示矿体的分布及矿体发育规模，异常值高且密集区矿体发育规模大，异常走向代表矿体的走向。

据矿区1∶5千高精度磁法测量工作，若以异常下限为300nT，可圈出GC1 、GC2与GD3三处磁异常区。GC1与GC2异常区分别和1∶1万高精度磁法测量所圈定的C2-1与C2-2异常区所对应。其中，GC3异常区与AP2化探异常区3号勘探线所控制的①和②-1矿体相对应。GC1异常区主要位于AP3化探异常区，向北西方向延伸，呈串珠状分布，规模中等。异常区△T变化较平缓，变化范围较小，幅值较小，为-100 nT ～657.3nT，正负异常伴生，面积约0.3km2，形态呈串珠状。异常与矽卡岩型铜金矿体相对应，矿体具高磁异常特征。

综合上述分析结果，后二道沟铜金矿床地球物理找矿模型可归纳为高视极化率+低视电阻率+高磁异常。异常体测得到的不同物性异常强度大小、结构和上述地球物理异常特征对比，可为矿体的定位预测提供依据。在地球物理异常中，视电阻率<300Ω·m、视极化率>3.0%及高磁异常>300 nT的异常区可指示矿(化)体的位置。

综上所述，在具“有利成矿地质条件+ Au、Cu、Pb、Zn、As等指示元素的综合异常叠加+低阻、高极化、高磁”特征的区域可能是矿(化)体的赋存位置。激电测深低视电阻率一般<300Ω·m、高极化率>3.0%、高磁异常>300nT。矿床综合信息找矿模型如图6。

图6 后二道沟矿床综合信息找矿模型Fig.6 A comprehensive information prospecting model for the Houerdaogou deposit 1-灰岩；2-变质粉砂岩；3-花岗闪长岩岩；4-矿(化)体；5-地球化学测量指示元素异常曲线；6-磁异常曲线；7-视极化率异 常曲线；8-视电阻率异常曲线 1-limestone; 2-metamorphic siltstone;3-granodiorite; 4-ore body;5-geochemical survey indicator element anomaly curve; 6-magnetic anomaly curve;7-apparent chargeability anomaly curve; 8 -apparent resistivity anomaly curve

5 矿床成因探讨

5.1 成矿构造背景

兴蒙造山带位于华北克拉通北缘，是中亚造山带的一部分(陈衍景等，2009)。矿区位于兴蒙造山带与华北克拉通过渡区南部，成岩成矿作用受中亚造山带的作用与中新生代环太平洋动力体系的影响。古生代时期，随着古亚洲洋的俯冲消减、闭合，西伯利亚板块与塔里木-华北克拉通陆块之间发生碰撞造山作用，形成中亚造山带(陈衍景等，2009)，自此华北克拉通北缘进入中生代早中期的碰撞造山后大陆岩石圈演化阶段(程裕淇，1994；刘红涛等，2002)。在板块边缘裂陷与板块间的碰撞造山作用下，形成了白云鄂博-赤峰深大断裂及一系列次级断裂构造。在区内则表现为主要的控矿构造，即NW、NE向的断裂构造与挤压破碎带。 进入中新生代，兴蒙造山带在太平洋板块向欧亚板块俯冲作用的影响下，进入滨太平洋构造环境，发育一系列强烈的构造-岩浆活动，从而叠加了中新生带岩浆活动、构造变形和成矿作用(孙卫东等，2008；陈衍景等，2009)。区域成矿构造背景为碰撞造山挤压向伸展的转变(唐克东，1992； 杨农等，1996；许志琴等，1997；刘红涛等，2002)及由于太平洋板块向欧亚板块俯冲动力体系诱发的弧后伸展期。矿区内华力西期岩浆岩就是在这种强烈且多期强烈叠加的构造-岩浆热事件的作用下形成的。在多期次岩浆活动、压力差、浓度差等因素的作用下含矿热液进入NW向断裂或挤压破碎带，这类断裂构造和破碎带成为矿区主要的赋矿构造和成矿流体及矿质的运移通道。成矿作用与碰撞造山作用之后的挤压-伸展转变期的成矿构造背景相一致。

5.2 成矿三要素——热能、成矿物质、成矿流体

热能、成矿物质、流体是热液矿床成矿作用的三大要素(章邦桐等，1990)。它们的来源问题是矿床学研究的主要内容，对矿床成矿模式的建立有重要的意义。热能在成矿过程中可以改变成矿的物理化学条件，加快反应速度，促进成矿元素的活化迁移，是成矿流体的运移的主要驱动力。成矿作用中热能的来源称为热源。成矿作用是一个长期的过程，任何热液矿床的形成都离不开一个长期稳定的热源。目前对与岩浆活动有关的热液矿床的热能来自岩浆或高温的岩浆岩得到了众多学者的认可。后二道沟铜金矿床的矿体均产于岩体外接触带和接触带附近，表明矿体的产出与离岩体的距离和岩浆的侵入作用有关，即矿体的形成受岩浆热能控制。区内多期次的岩浆活动在冷凝结晶时释放大量的热能，对地层和早期结晶的岩体有加热作用，促使成矿元素的活化转移。因此，矿床的热能主要来源于多期次岩浆活动的岩浆热。

成矿物质来源是成矿作用研究的重要内容。对成矿物质来源的研究不仅可以揭示成矿元素富集的本质，而且还可以指导成矿模式的建立。矿区土壤地球化学原生晕分布特征显示，在矿体及矿化带成矿元素(Cu、Au、Pb、Zn)往往较为富集，形成增高场；而在矿化带外围岩石中形成亏损场或降低场。暗示着矿体、矿化带富集了数倍甚至数十倍的成矿元素，而矿化带外围岩石亏损成矿元素。据三源成矿理论依据(季克俭，1991)，在小范围内增高场与降低场的并存是成矿元素直接来源于围岩的可靠证据。从成矿元素地球化学异常模式(潘家永等，2002)分析，成矿过程中矿体围岩中的成矿元素被淋滤迁移到成矿溶液中，从而导致矿化带外围岩石成矿元素的负异常(图7)。从地层及岩体单元素变化特征来看，成矿元素含量与区域丰度相比富集比率均大于1.3，具变化系数大，分异程度高的特征。在闪长岩中Au元素富集更为明显，分异程度更高。此外，矿石中硫化物δ34S值在-1.77‰～-2.12‰之间，平均值为-1.96‰，极差为0.25‰，围岩硫化物δ34S在-20‰左右，表明矿石中的硫除了来自岩浆作用甚至是地幔物质的深源硫之外，还萃取了少量地层中的强还原性的硫，从而形成了以深源硫为主的混合硫(刘贤森，2013)。成矿元素在地层及岩体中的高度富集为成矿作用提供了充足的成矿元素，在热液作用下可被活化迁移，形成富矿流体。成矿元素的地层及岩体中高度富集而在矿化场之外的围岩中又呈亏损状态的特征暗示成矿元素在长期多期次的构造-岩浆活动中被迁移到了矿化带内，富集成矿，说明成矿元素即成矿物质来源于三面井组(P1sm)和岩浆岩，甚至还可能有地幔物质的加入，即成矿物质具有混合来源特征，与涂光炽(1979)提出矿床的形成普遍具有多成因、多期次和成矿物质多来源观点一致。

图7 成矿元素地球化学异常模式图(据潘家永等，2002，略改)Fig.7 Geochemical anomaly pattern of ore-for-ming elements (after Pan et al., 2002) 1-矿体；2-矿化带；3-蚀变带；4-围岩；5-含矿流体运移方向1-ore body; 2-mineralized zone; 3-alteration zone; 4-surrounding rock; 5-migration orientation of ore fluid

成矿流体是处于超临界状态的成矿溶液，与成矿关系密切的特殊地质流体，富含挥发分、卤素与成矿元素，有时一般泛指成矿溶液。岩浆是一种富含挥发分及水分的熔融体，在从中下地壳向上部地壳运移及岩浆演化过程中会释放出大量的岩浆热液。这种岩浆热液便是热液矿床成矿过程中成矿流体的重要来源，尤其是矽卡岩矿床(黄华盛，1994)。矿区内无论是铜金矿体还是铜金多金属矿体均与中酸性岩浆密切相关，是热液成矿作用的产物。其成矿流体可能主要来源于岩浆热液，即区内华力西期多期次的岩浆活动热液。而作为华力西期岩浆岩体的围岩三面井组(P1sm)是一套浅变质的碎屑沉积岩，其中结晶灰岩是成矿有利围岩。该套地层为富水岩层(郝百武，2011)，对大气降水有良好的透水能力和储水能力。且矿体与多期次的碳酸盐化关系较为密切。成矿作用的长期性决定了大气降水的参与成矿的可能性较大。此外，矿化石英脉流体包裹体均一温度在140℃～360℃之间，平均值为231.8℃，主要集中在160℃～260℃与300℃～360℃；盐度在4.03%～11.70%之间，平均值为8.41%；流体密度在2.17g/cm3～3.96 g/cm3之间；成矿压力在574.8bar～1047.5bar之间，平均值为979.25bar；成矿深度在2.17km～3.96km之间，平均值为3.09km，表明与成矿有关的流体是由两类中低盐度的流体混合而成的中高温、中低盐度的混合流体(刘贤森，2013)。因此，可认为矿床的成矿流体为岩浆热液与大气降水混合形成的中高温、中低盐度混合流体。

5.3 成矿模式

后二道沟铜金矿床受古生代NW向断裂构造控制，是与三面井组(P1sm)和华力西期岩浆活动有密切成因联系的热液矿床。三面井组(P1sm)是一套浅变质的碎屑沉积岩，岩性复杂，是动荡环境下的沉积产物，还受后期构造-岩浆活动的改造，为成矿元素的预富集创造了有利环境。同时，地层中成矿元素的含量与区域丰度相比富集比率大于1.3，表明地层中成矿元素的预富集程度较为明显，为成矿提供了有利条件。华力西期中酸性岩浆的多期次侵位是成矿的另一必要条件。矿床的形成与岩浆活动侵位及岩浆期后冷却过程的系列演化有关。岩浆上侵时，会将深部的成矿物质和成矿热液带上来。当岩浆侵位于中、浅部位的地层，尤其是碳酸盐岩等有利围岩时，岩浆期热液向岩体顶部与边缘汇聚，使得地层及岩体中的成矿元素再次活化，成矿元素随热液运移，形成富含矿质的成矿流体。岩浆冷凝结晶过程中，岩浆体积的缩小使得围岩、接触带和岩体内普遍产生张性裂隙，为大气降水参与成矿和成矿流体的运输提供有利通道。成矿流体会在流体的超压、地势差、构造变形及流体密度差异等因素的驱动下，沿岩体与地层的接触带、岩层构造破碎带及层间构造裂隙流动；当物理化学条件的改变时，矿质便会沉淀富集成矿(图8)。在岩体与灰岩接触带形成矽卡岩型铜金矿体和矽卡岩化蚀变带，而在离岩体不远的岩层构造裂隙内形成接触交代型铜金铅锌多金属矿体、矽卡岩型铜金矿体及硅化、黄铁矿化等热液蚀变。结合矿石组够、矿石矿物的组合、矿石组分及围岩蚀变等因素，认为矿床类型有矽卡岩型铜金铅锌多金属矿床、构造破碎带型铜金多金属矿床、石英脉型金矿床。

图8 矿床成矿模式图(据裴荣富，1995；高怀忠，2005，略改)Fig.8 Metallogenic model of deposit(after Pei, 1995; Gao, 2005) 1-砂岩；2-变质砂岩；3-粉砂质板岩；4-灰岩；5-石英闪长 岩；6-花岗闪长岩；7-断裂构造；8-矿体1-sandstone; 2-metasandstone;3-silty slate;4-limestone;5- quartz diorite;6-granodiorite;7-fault structure;8-ore body

6 结论

(1) 对矿床的深入剖析，建立了以地质、地球化学与地球物理为基础的综合信息找矿模型。模型以“有利成矿地质条件+ Au、Cu、Pb、Zn、As等指示元素的综合异常+低阻、高极化、高磁”等特征为核心，综合异常区域可能是矿(化)体的赋存位置。激电测深低视电阻率一般<300Ω·m、高极化率>3.0%、高磁异常>300 nT。

(2) 矿床的形成与兴蒙造山带的演化及中新生代区域进入滨太平洋构造环境有密切关系。碰撞造山作用之后的挤压-伸展转变期是其成矿构造背景。成矿作用的热能来源于岩浆热；矿床的成矿流体为岩浆热液与大气降水混合形成的中高温、中低盐度混合流体；成矿物质来源于三面井组(P1sm)和岩浆岩，甚至还可能有地幔物质的加入，即成矿物质具有混合来源特征。

(3) 区域的构造-岩浆演化使成矿元素初步富集，华力西期岩浆岩的侵位使成矿元素活化迁移，在接触带与构造裂隙内沉淀富集成矿。矿床类型有矽卡岩型铜金铅锌多金属矿床、构造破碎带型铜金多金属矿床、石英脉型金矿床。

致谢 在野外工作中得到了张笑天、黄迪、顾然等同学的帮助，论文修改过程中评审老师与编辑老师给予了宝贵的修改意见与建议，在此一并表示衷心的感谢！

[注释]

① 高树起.2012.内蒙古化德县后二道沟矿区铜金矿普查报告[R]

② 张玉宝,董红生.2009.内蒙古化德县二道沟地区铜金多金属矿化探工作报告[R]

③ 王文贵.2011.内蒙古化德县后二道沟铜金矿普查激电测深工作报告[R]

④ 赵 宇,王冰艳.2010.内蒙古化德县后二道沟铜金多金属矿高精度磁法测量工作报告[R]

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[附中文参考文献]

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A Metallogenic Model Based on Comprehensive Information and Genesis Analysis for the Houerdaogou Copper-Gold Deposit in Inner Mongolia

ZHONG Fu-jun1, PAN Jia-yong1, LIU Xian-sen1,2, ZHANG Yong1, LIU Guo-qi1, LIU Ying1

(1. State Key Laboratory of Nuclear Resources and Environment, East China Institute of Technology, Nanchang, Jiangxi 330013;2. Zhejiang Nonferrous Geological Exploration Bureau, Shaoxing, Zhejiang 312000)

This paper studies the geological features, orebody features, geophysical and geochemical characteristics of the Houerdaogou copper-gold deposit in Inner Mongolia, and correlates the geological, geophysical and geochemical data to explore the relationship among the information. Then this work builds a comprehensive prospecting model for the deposit which is marked by favorable metallogenic geological condition, comprehensive anomalies of Au, Cu, Pb, Zn, As and other indicator elements, such as low resistivity, high polarizability and high magnetism. The comprehensive anomaly area may be the ore occurrence location. Through a preliminary analysis of metallogenic tectonic background and the three elements of mineralization (heat source, ore-forming fluid and materials), we build a model of ore deposits. It is inferred that there are three types of ore deposits, i.e., skarn type ore deposit of copper-gold lead-zinc polymetallic, tectonic fracture zone type of copper-gold lead-zinc and quartz vein type of gold deposit.

comprehensive prospecting model, metallogenic tectonic background, three elements of mineralization, metallogenic model, copper-gold deposit, Inner Mongolia

2013-09-13；

2013-12-29；[责任编辑]郝情情。

核资源与环境重点实验室开放基金项目(编号NRE1110)和东华理工大学校长基金项目(编号DHXK201307)联合资助。

钟福军(1988年-)，男，2011年毕业于东华理工大学，获学士学位，在读硕士研究生，研究方向为矿床地球化学。E-mail: zhongfujun602@126.com。

[通迅作者]潘家永(1967年-)，男，1999年毕业于中国科学院地球化学研究所，获博士学位，教授，长期从事同位素地球化学、矿床地球化学研究。E-mail: jypan@ecit.cn。

P622+P611

A

0495-5331(2014)03-0432-13