河北省涞源县茅儿峪铜矿成因分析

李荣林，马新，王志敏，邓志东，马济民，王伟

（1.中咨工程建设监理公司，北京100000；2.河北省保定地质工程勘查院，河北保定071000；3.河北省地质测绘院，河北廊坊065000）

河北省涞源县茅儿峪铜矿成因分析

李荣林*1，马新2，王志敏2，邓志东2，马济民2，王伟3

（1.中咨工程建设监理公司，北京100000；2.河北省保定地质工程勘查院，河北保定071000；3.河北省地质测绘院，河北廊坊065000）

矿床赋存于中生代火山断陷盆地的边缘地带，成矿特点具多期多阶段性，并接受后期改造，属矽卡岩—热液叠加型铜钼铁多金属矿床。矿体为铜、钼、铁矿，主要产于蛇纹石矽卡岩、蛇纹透辉矽卡岩、透辉石榴矽卡岩中。

F4正断层；接触带构造；闪长玢岩；花岗闪长岩

1　位置

茅儿峪铜矿涞源县城东14km，浮图峪村北部，行政区划隶属河北省涞源县杨家庄镇浮图峪村。

2　区域地质背景

矿区位于山西断隆与燕山台褶带过渡地带，乌龙沟—上黄旗深断裂带中。区域地层出露不全，构造变动剧烈、复杂，岩浆活动频繁。

区内地层分基底与盖层两部分。基底主要为中太古界陈庄岩群、新太古界五台岩群变质岩，盖层由中、上元古界碳酸盐岩、下古生界碳酸盐岩和碎屑岩以及中生界火山岩组成。地层受断裂切割和岩浆侵蚀多呈断块状、残留体（顶垂体）分布。

区域构造显著特点是北北东向断裂与褶皱发育。乌龙沟—上黄旗、灵山—紫荆关两组北北东向深断裂构成区域构造的主体，具有漫长的发育演变过程，控制着区内沉积作用、岩浆活动、矿产分布等基本地质特征，是重要的导岩、控矿构造。

区域岩浆岩主要为涞源杂岩体，产于北北东与北东东两组构造交汇部位，沿乌龙沟—上黄旗深断裂展布，明显受区域深断裂构造控制。涞源杂岩体分为2部分，北部王安镇岩体呈菱形，南部司格庄岩体呈三角形，两者在浮图峪一带相连，总体为不对称哑铃状。岩浆活动主要为燕山期，可分为主旋回（岩浆岩阶段）、后旋回（脉岩阶段）2大阶段；亦有少量五台—吕梁期。岩浆岩以中酸性—酸性花岗闪长岩、花岗岩为主，次为流纹斑岩、花岗斑岩、闪长玢岩等，脉岩从酸性—中性—基性都有出露，岩性为花岗岩脉、花岗斑岩脉、花岗闪长斑岩脉、闪长岩脉、闪长玢岩脉、辉绿岩脉、煌斑岩脉等，它们是岩浆长期演化和多次侵入的产物。

本区属太行山北段铜铅锌金钼多金属成矿带，地处木吉村铜多金属重点勘查区，为重要的黑色、有色矿种聚集区。区域物化探异常发育，重要的化探异常有乔达沟金银—多金属异常、镰巴岭金—多金属异常、塔崖驿银金异常、草驼—东团堡锡钼铋金异常等，本区即位于乔达沟金银—多金属异常内，被划为铜铅锌银金锡一级成矿远景区。

区域矿产主要有铁、铜、钼、铅锌等金属矿床，受乌龙沟—上黄旗深断裂带控制，矿床类型以矽卡岩型和斑岩型为主，规模多为小型，少数为中—大型。典型矿床有大湾锌钼矿、木吉村铜钼矿、浮图峪铜铁矿、铁岭铁铜矿、合儿沟铅锌矿、于城铁矿、支家庄铁矿、南赵庄铅锌矿等。

3　矿区地质

3.1地层

本区地层由基底和盖层2部分组成。基底分布于矿区西部，出露零星，呈条状出露于孤山子、北窑沟一线。主要为新太古界五台岩群。盖层由中上元古界、下古生界、中生界和新生界组成。地层缺失较多、厚度变化大，多呈断块状、包体或顶垂体等分布于杂岩体内及其边缘。

（1）基底。新太古界五台岩群：分布于矿区外围，下部岩性为长石石英岩、浅粒岩、角闪变粒岩、黑云斜长片麻岩。上部岩性为角闪变粒岩、磁铁角闪石英岩、黑云斜长片麻岩、黑云角闪斜长片麻岩。

（2）盖层。中上元古界：分布于矿区中西部，为一套滨浅海相大理岩化富镁碳酸盐岩及碎屑岩，呈北东向展布。岩性为白云岩、燧石条带白云岩及少量石英岩状砂岩、燧石角砾岩等。自下而上为长城系高于庄组、蓟县系雾迷山组、青白口系下马岭组、长龙山组。各组间均为假整合接触。

下古生界：分布于普查区西南部，为一套滨浅海碳酸盐潮坪相沉积。下部为碎屑岩及粘土岩，中上部为灰岩、泥钙质条纹灰岩、鲕状、竹叶状灰岩、泥质条纹灰岩及燧石结核灰岩，与下伏元古界为断层或不整合接触。中上元古界与下古生界地层为矽卡岩型铁、铜、钼、锌矿赋矿围岩。

中生界：分布于矿区中东部，为一套中酸性火山岩系，属侏罗系中上统沉积，不整合于古生界之上，呈残留体沿北东向构造带展布。髫髻山组，为一套中性火山岩，其下部为近火山口相火山碎屑岩，上部为溢流相安山岩及安山质角砾熔岩；上统东岭台组为一套流纹质酸性火山岩，其中下部为含砾沉晶屑凝灰流纹岩，上部为一套酸性偏碱性复杂岩性碎屑岩。

新生界：为第四系残坡积，冲洪积相砂砾岩、黄土，松散或半胶结状态，多分布于拒马河两侧，组成沟谷及两侧阶地。

3.2构造

区内褶皱主要为木吉村—小河向斜、北窑沟背斜，断裂构造有北北东、北东、北东东、近南北、北西向等多组，以北北东向乌龙沟断裂系及北东向次级断裂系为主。

（1）褶皱。木吉村—小河向斜：是本区的主体构造。轴向北东—北北东，南端翘起，北端被岩体吞蚀破坏。轴部为侏罗系火山岩，两翼由寒武、奥陶系及蓟县系地层组成。

北窑沟背斜：位于普查区西部，轴向北北东，轴部由五台岩群组成，两翼为高于庄组、雾迷山组白云岩，东翼受侵入体侵蚀及F116破坏，形态不完整。

（2）断裂。区内断裂构造发育，以北北东向断裂为主，具有多期活动的特点，对岩体、蚀变岩的分布和矿化富集有明显控制作用，F4是该组断裂代表。北东向断裂晚于北北东向断裂，对北北东向断裂有破坏作用，F3、F41是该组断裂代表。

①F4正断层：中生代火山断陷盆地的“边缘断裂”，具有先张后压扭，成矿前、成矿后多次活动的历史。位于矿区中部小立沟—磨石沟及浮图峪—茅儿峪一带。被F3、F41、断层错断为南、中、北3部分。

南段长5～6km，断距超过2km，走向5°～15°，倾向南东，倾角50°～70°向深部变缓。断层破碎带发育，由断层泥、角砾、构造透镜体等组成，带宽1～3m不等，上盘为寒武—奥陶系灰岩、侏罗系火山岩，下盘为中元古界白云岩，鸽子岭、小立沟、浮图峪等铜（铁）矿床均受其控制。

中段位于合儿沟一带，出露长度350m，断层带宽1～3m，走向10°～20°，倾向南东，倾角70°～80°。

北段位于北窑沟一带，茅儿峪矿段主要控矿断裂，出露长度580m，向北并入F116断层，走向330°～335°，倾向北东，倾角65°～90°，断面呈波状弯曲。上盘为寒武系灰岩，下盘为长城系高于庄组、蓟县系雾迷山组白云岩。断层带结构复杂，宽1～20m，由上下盘岩石及含矿矽卡岩经动力变质而成的构造角砾岩、糜棱岩、断层泥等组成，对茅儿峪铜矿区段上部铁铜矿体起控制作用，矿体产于断裂带中及附近。

②F3逆断层：分布于浮图峪—铁岭。长达4km，断距超过1.5km，走向45°～60°，倾向南东，倾角60°～75°。断裂带宽一般4～10m，断层性质属压扭性。下盘为侏罗系火山岩及寒武奥陶系地层，上盘为中元古界白云岩，纵贯矿区的东南部。挤压破碎带、构造透镜体、页理及动力薄膜、擦痕发育。鸽子岭、小立沟、浮图峪、铁岭等铜（铁）矿床的北延受其控制。

③F41逆断层：分布于浮图峪—小河，沿拒马河分布。长达4.2km，走向30°～70°，倾向南东，倾角60°～70°。

（3）接触带。花岗闪长岩侵入体与白云岩接触带，位于F4断裂带下盘，产状形态变化大。总体呈北西高、南东低的不规则波状分布，以10°～80°的角度向南东倾斜。形态复杂的接触带，对形成矿体提供了有利条件，在成矿有利部位形成较为厚大的矿体，例如在第5勘探线ZK503孔见到了厚大的铜（共生钼铁）矿体。

（4）古火山机构。位于矿区东侧绵胡坨一带，属爆发型火山构造，放射状裂隙不发育，火山口面积约0.6km2，火山口内为熔岩型灰流相，周围环以碎屑型灰流相并有闪长玢岩、隐爆角砾岩断续分布。火山活动时代为中侏罗世，属髫髻山旋回。

（5）隐爆角砾岩筒。位于北窑沟东侧，隐爆角砾岩筒出露面积约0.25km2，其地表形态近圆形，四周为碎裂岩带。角砾大多呈棱角状，少数有溶蚀现象。角砾成分以透辉石矽卡岩、石榴透辉矽卡岩为主，另有少量大理岩化白云岩、花岗闪长岩。角砾砾径3～50cm，一般砾径10～20cm。

3.3岩浆岩

主要为燕山期岩浆岩，属涞源杂岩体的一部分，形成于燕山早期第二、三阶段。主要岩石类型为花岗闪长岩、斑状花岗闪长岩、二长斑岩、闪长玢岩、粗粒斑状花岗岩、钾长花岗岩，区内矿产主要与闪长玢岩、花岗闪长岩有关。

脉岩从酸性—中基性各种成分的均有分布，它们是本区岩浆活动最后阶段产物。呈北北东、北东或南北向分布在区内各阶段岩体和不同时代地层中，倾向南东或东，倾角65°～80°，多沿早期构造裂隙充填侵入，常成群平行排列；形成时间以酸性脉岩早，中基性脉岩最晚，均为成矿后形成，对矿体起破坏作用，按侵入次序有花岗斑岩、石英斑岩、（石英）钠长斑岩、正长斑岩、角闪正长岩、闪长玢岩、煌斑岩等。

3.4围岩蚀变

本区燕山期多期多阶段广泛的构造、火山、岩浆活动，形成多阶段、多类型的蚀变与矿化。矿区围岩蚀变类型主要为接触交代蚀变，其次为岩浆热液蚀变。蚀变控制因素与燕山期次火山岩—闪长玢岩、花岗闪长岩及古生代沉积灰岩、泥质灰岩，中上元古代白云岩关系密切，并经历了多阶段的叠加改造，形成多样化的蚀变类型。

F4边界断裂以上要为闪长玢岩与古生代灰岩、泥质灰岩、灰质白云岩、中生代火山碎屑岩接触，接触带附近发生接触交代变质作用，内蚀变带主要表现为闪长玢岩钾长石化，局部沿裂隙发育辉钼矿化。外蚀变带主要为钙质矽卡岩，形成大理岩、绿帘透辉矽卡岩、石榴透辉矽卡岩、蛇纹石矽卡岩、黑云母角岩、钙硅质角岩等，近F4边界断裂附近矽卡岩破碎，呈角砾及断块状；蚀变矿物组合为透辉石、石榴石、石英、绿帘石、碳酸盐矿物、赤铁矿等，偶见黄铁矿、黄铜矿；矿化元素为铜、钼、铁，矿化种类为铜矿化、钼矿化、含铜磁铁矿化。

沿F4断裂多次活动及热液蚀变叠加改造，在F4断裂带及两侧矽卡岩中多形成以绿泥石化、绿帘石化、次透辉石化、透闪石化等绿化蚀变叠加。

F4边界断裂以下主要为花岗闪长岩侵入中上元古代白云岩，形成镁质矽卡岩为主。外蚀变带，形成由透辉石、石榴石、金云母、橄榄石、蛇纹石、粒硅镁石、硼镁铁矿、滑石组合的镁质矽卡岩带，矿化元素为铜、钼，蚀变与铜、钼矿化关系密切。内蚀变带为蚀变花岗闪长岩，从接触带至岩体下部，蚀变强度由强逐渐减弱，表现为钾长石化、绿帘石化、绿泥石化，局部具黄铁矿化、黄铜矿化、辉钼矿化，向下沿裂隙充填有石膏细脉；黄铁矿化、黄铜矿化、辉钼矿化沿裂隙发育，黄铁矿呈细粒浸染状分布，黄铜矿呈细粒星散状分布，辉钼矿呈细小鳞片状分布；光谱全分析样品结果显示：Cu含量最高值500ppm，Mo含量最高值70ppm。

3.4地球物理特征

河北省地质局物探大队1966～1973年在本区开展磁法、电法勘探工作，结果发现茅儿峪、浮图峪、木吉村、鸽子岭、铁岭、小河、故家沟磁电综合异常。

2010～2011年，河北省保定地质工程勘查院在矿区进行了1∶10000激电中梯面积测量，以视极化率ηS≥3%圈定异常15处，异常面积0.002～0.84km2，视极化率ηSmax= 3.16%～10.51%。在D9异常布置验证钻孔ZK308，在孔深449.67～454.67m、616.98～617.98m斑状花岗岩中发现有辉钼矿细脉，Mo品位0.031%～0.074%。钻孔ZK403位于D11异常，孔内见多层铜、钼矿体。

4　矿床地质

4.1矿床特征

矿床赋存于中生代火山断陷盆地的边缘地带，成矿特点具多期多阶段性，并接受后期改造，属矽卡岩—热液叠加型铜钼铁多金属矿床。一般浅部为含铜磁铁矿体，中部为黄铜矿体，下部为铜钼铁矿体。成矿元素大致具垂直分带性，自下而上，形成CuMo-Cu-CuFe分带序列。

4.2矿体特征

矿体为铜、钼、铁矿，主要产于蛇纹石矽卡岩、蛇纹透辉矽卡岩、透辉石榴矽卡岩中，少量钼矿体赋存于花岗闪长岩、闪长玢岩中；以矽卡岩型铜矿为主，共生钼铁，主要为隐伏矿体，受F4断层和矽卡岩带控制。圈定矿体9个，5、8、9矿体为主矿体。

5矿体：铜矿体，大致呈不规则透镜状，主要为隐伏矿体，具膨缩、分支复合现象。矿体长498m，倾向延伸99.64～552.62m，厚0.96～25.49m。探获铜资源量占矿床资源量的37.98%，共生部分铁、钼，少量锌。

8矿体：铜矿体，大致呈不规则透镜状，隐伏矿体，具膨缩、分支复合现象。矿体长298m，倾向延伸100.00～319.40m，厚0.62～18.67m。探获铜资源量占矿床资源量的10.99%，共生部分铁、钼。

9矿体：铜矿体，大致呈不规则透镜状，隐伏矿体，具膨缩、分支复合现象。矿体长301.50m，延伸100.2～351.03m，厚0.62～44.40m。探获铜资源量占矿床资源量的36.59%，共生部分铁、钼。

4.3矿石质量

（1）矿石矿物成分：

①矿石矿物主要为黄铜矿、磁铁矿，少量的斑铜矿、辉铜矿、硫砷铜矿、闪锌矿、黄铁矿、辉钼矿，偶见黝铜矿、孔雀石、方铅矿。

黄铜矿呈铜黄色，分早晚2个世代形成，第一世代为主。呈他形晶粒状，粒度多在0.04～0.3mm之间，部分与磁铁矿共生，部分与闪锌矿连生、偶见被其包裹，部分与斑铜矿连生或二者互相包裹。第一世代黄铜矿呈团块状、浸染状，偶呈似条带状，第二世代黄铜矿呈细脉状

磁铁矿呈铁黑色，他形晶粒状，粒度多在0.02～0.3mm，整体呈脉状、似条带状或不规则团块状分布。

闪锌矿呈他形晶粒状，粒度多在0.02～0.1mm之间，多与黄铜矿伴生。

辉钼矿呈铅灰色，半自形—他形片状，粒度多在（0.02mm×0.06mm）～（0.2mm×0.5mm）之间，呈细脉状分布或在裂隙面上呈鳞片状集合体，少量鳞片状集合体呈团块状。

②脉石矿物主要有透辉石、蛇纹石、石榴石、金云母等，少量绿帘石、绿泥石、石英、方解石、硬石膏等，微量的榍石、磷灰石等。

透辉石呈浅绿至深绿，乃至灰黑色，他形粒状、柱状，粒度多在0.1～1.2mm之间，小的小于0.05mm，大者可达4.8mm，分布不均匀。

蛇纹石呈浅黄绿色鳞片状，大小0.01～0.4mm，部分与硬石膏伴生，部分呈集合体沿透辉石粒间空隙分布，少部分集合体呈粒状，系交代透辉石或橄榄石而来；黑绿色蛇纹石呈似条带状、致密块状，多与磁铁矿相伴生。

（2）矿石化学成分：矿石的主要有用组分为Cu、Mo、Zn、Fe。

Cu载体矿物主要为黄铜矿、斑铜矿；Mo载体矿物为辉钼矿；Fe主要载体矿物为磁铁矿，次为黄铁矿；Zn载体矿物为闪锌矿。

（3）矿石结构构造：

①矿石结构常见者有以下几种：

他形晶粒状结构：黄铜矿、磁铁矿呈他形晶粒状。鳞片状变晶结构：辉钼矿呈鳞片状。

交代残余结构：石榴子石、透辉石等早期矽卡岩矿物常被晚期黄铜矿、黄铁矿、闪锌矿等金属硫化物和晚期的金云母、蛇纹石等镁矽卡岩矿物所交代。

②矿石构造常见者有以下几种：

浸染状构造：为矿石主要构造类型，黄铜矿多呈浸染状分布。

团块状构造：为矿石主要构造类型，磁铁矿、黄铜矿多呈团块状分布。

似条带状构造：磁铁矿、黄铜矿多呈似条带状分布。

细脉状构造：少量黄铜矿、辉钼矿呈细脉状分布。

（4）矿石类型：矿体隐伏于地下，矿石的自然类型为硫化矿石，分为含铜磁铁矿矿石、铜钼矿石。工业类型可分为：矽卡岩型铜钼矿石、矽卡岩型含铜磁铁矿矿石。

矽卡岩含铜磁铁铁矿石：金属矿物主要为磁铁矿，少量黄铜矿、黄铁矿；非金属矿物主要为透辉石、蛇纹石、石榴石、金云母等，少量绿帘石、绿泥石、石英、方解石、硬石膏等，微量的榍石、磷灰石等。

矽卡岩铜钼矿石：金属矿物主要为黄铜矿、辉钼矿，少量的斑铜矿、辉铜矿、硫砷铜矿、闪锌矿和磁铁矿，微量黝铜矿，偶见方铅矿。非金属矿物主要为透辉石、石榴石、蛇纹石等，少量绿泥石、石英、方解石，微量的硬石膏、榍石、磷灰石等。

4.4矿体围岩和夹石

近矿围岩及夹石主要为透辉石榴矽卡岩、绿帘透辉矽卡岩、蛇纹石矽卡岩，与矿体无明显界线，其次为花岗闪长岩。

5　控矿因素

构造：F4断层是控矿、控岩构造，沿断裂带及其旁侧派生裂隙、层间裂隙都是良好的赋矿部位。5号矿体沿该断裂带展布，且总体产状与断裂带近于一致。花岗闪长岩侵入体与白云岩接触形成复杂接触带，是良好的赋矿部位。8、9号沿接触带展布。

围岩：中上元古界、下古生界碳酸盐岩地层是有利的赋矿围岩。铜矿体、钼矿体、含铜磁铁矿赋存于镁矽卡岩带内、钙矽卡岩带内。矽卡岩也可是矿体的直接围岩。

与岩体的关系：从时间上看，矿化发生于岩体侵入接触交代—岩浆期后热液期。从空间上看，5号矿体（铜及钼锌等硫化物矿）主要赋存于闪长玢岩超覆部位的外接触带，岩体既提供矿源，又起到屏蔽作用；8、9号矿体主要赋存于花岗闪长岩侵入的外接触带，岩体提供矿源。

6　矿床成因分析

根据前述地质特征及蚀变矿化特征，认为矿床是伴随着不同期次构造断裂活动而发生的接触交代—热液叠加作用形成的铜多金属矿床。

中侏罗世强烈的造山运动使太行山隆起加剧，盖层拆离滑脱，乌龙沟—上黄旗深断裂复活，区域上形成阜平变质核杂岩，本区则断陷为小型盆地。受深断裂及变质核杂岩影响，地幔物质上涌在下地壳发生壳幔混熔形成岩浆房，继而发生侵入及区域性火山喷溢，于侵入、喷溢期后或间歇期次火山侵位隐爆。内带受岩浆热液蚀变系统控制，经钾交代形成线形钾化带，在钾质蚀变带形成热液型钼矿体；外带受接触交代系统控制，沿接触带，由矽卡岩期到热液期，经接触交代和渗滤交代作用形成钙（镁）矽卡岩化、蛇纹石化、大理岩化型蚀变分带，在接触带形成矽卡岩型磁铁黄铜矿体、辉钼黄铜矿体。大致分如下成矿阶段：

矽卡岩阶段：沿接触带主要生成透辉石、石榴子石等。岩浆热液继续作用，形成蛇纹石、磁铁矿。

氧化物阶段：主要生成矿物有金云母、绿帘石、蛇纹石、绿泥石等，金属矿物主要为磁铁矿、赤铁矿等。

硫化物阶段：此阶段先后有辉钼矿、黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿等金属硫化物大量生成，有时形成硫化物—方解石脉。

［1］杨明方，李德江，王治邦.河北省涞源县杨家庄镇茅儿峪铜矿普查地质报告［R］.1993.

［2］章百明，赵国良，马国玺.河北主要成矿区带矿床成矿系列研究［R］.1993-1996.

［3］王文浩，卢鸿鹏，等.河北省涞源县浮图峪—小河一带铁铜多金属矿普查地质报告［R］.2012.

［4］王志敏，孙伟，等.河北省涞源县浮图峪—小河一带铁铜多金属矿普查地质报告［R］.2014.

P618.4

A

1004-5716（2016）10-0110-05

2015-11-18

2015-11-26

李荣林（1966-），男（彝族），云南石屏人，工程师，现从事地质勘察技术工作。