内蒙古哈拉河铜多金属矿区地质特征及找矿标志

王 军，刘鹏宇，胡国威，王启运，李豹龙

(核工业二〇八大队，内蒙古 包头 014010)

哈拉河铜多金属矿区行政隶属于内蒙古自治区呼伦贝尔市扎兰屯市蘑菇气镇管辖，是我国北方著名的有色金属基地，也是铜多金属矿床集中区(任纪舜等，1990；内蒙古自治区地质矿产局，1996；张广范，2005)。区内岩石露头较差，植被发育，以柞树林、桦树林为主；海拔700～1 000 m，山低坡缓，沟谷较浅，地理景观属低山丘陵区。

自新中国成立以来，大兴安岭地区的地质研究工作取得了较为丰富的成果。陈毓川(1999)指出该区中新生代受环太平洋成矿作用的叠加，是多期次复合成矿的有利地区，尤其是铜多金属矿床，并划分了兴安岭晚古生代-中生代铜、金、铅、锌、银、锡、钼成矿区。王京彬等(2000)研究表明大兴安岭中南段以斑岩-热液脉型铜矿为主，与燕山早期浅定位的中酸性侵入岩联系紧密。矿区位于大兴安岭构造-岩浆带中段，区域构造运动表现活跃，火山喷发强烈。二者既为成矿带来了深部有益物质，又为成矿作用提供了热力保障，更为成矿提供容矿空间。同时形成了颇具规模的北东向展布的大兴安岭火山岩带；受燕山期构造运动影响，形成了构造线方向以北东、北北东向为主要格局的亲铜、铁族及钨钼族元素成矿的高背景区域场，为该区成矿造就了有利的区域成矿条件。

为了充分掌握其矿化异常分布特征，明确控矿因素和找矿标志，本次工作在充分收集和研究其区域地质成矿资料基础上，结合本区自然特性，开展了相应地表地质、物化探测量和深部钻探揭露工程，并加以对比和总结研究，为进一步勘查找矿指明了方向。

1 地质特征

矿区地处兴安岭中生代火山岩区中部(内蒙古自治区地质矿产局, 1991)，位居兴安地槽褶皱区中，斜跨两个二级构造单元，即内蒙晚华力西和大兴安岭中华力西两个褶皱带，位于三级构造单元乌兰浩特复向斜北西翼和阿尔山复背斜南东翼上(李福来等，2009)。

燕山期和印支期构造运动在该区中生代大陆边缘活动阶段表现得尤为明显，特别是燕山期构造运动对本区意义重大，形成大面积覆盖前期构造层之上的燕山构造层(王宇等，2014)。据区内岩相建造和生物组合面貌等特征可进一步将燕山构造层划分出火山-沉积岩系的第一亚构造层和中酸性火山岩系的第二亚构造层(于文涛，2016)。

火山岩浆作用强烈，受区域构造及变质作用影响，古生代火山岩普遍遭受到不同程度的破坏，火山机构不易恢复。中生代火山岩分布广泛，大面积出露。本区主要经历了中侏罗世花岗岩的侵位、晚侏罗世-早白垩世陆相火山活动及早白垩世花岗岩的侵位。早白垩世以来随着中国东部大陆边缘的活化，基底继承性断裂构造持续活动，与北东向、北西向新生断裂相互交切，形成了本区不规则的菱块状构造格局(图1)。依据不同时代火山岩岩石类型、岩石系列及岩相建造特征，该区内中生代火山活动可划分为三个旋回(表1)。

图1 哈拉河矿区区域地质图Fig.1 Geological map of the Halahe mining area 1.上侏罗统-下白垩统地层；2.上古生界地层；3.早白垩世花岗岩；4.中侏罗世花岗岩；5.左旋断层；6.实测断层； 7.推测断层；8.遥感解译断层；9.断层编号；10.火山喷发中心；11.村镇；12.矿区位置范围

本区分布于1∶20万固里河-伊其罕林场地球化学异常区(Ⅱ区)内，涵盖了哈拉河-苇莲河Ⅱ级找矿远景区(5)内的Hs32甲3-2铅锌银异常。该异常分布于固里河林场-伊其罕林场-大呼勒气沟亲铜、铁族及钨钼族元素高背景值带上，总体呈带状展布(张梅等，2011；张宝林等，2017)。综合区域地质条件和区域化探异常特征，认为本区成矿潜力巨大，是寻找铅铜银锌等多金属矿的有利地段，进而在区域远景区内提取出与本区关系密切的马鞍山B(B-12)类找矿靶区。

1.1 地层

矿区主要出露上石炭-下二叠统格根敖包组(C2-P1g)、上侏罗统满克头鄂博组(J3m)、上侏罗统玛尼吐组(J3mn)及第四系全新统(1)核工业二〇八大队，2018.内蒙古扎兰屯市哈拉河矿区铜多金属勘探工作总结[R].。

其中玛尼吐组走向北东，与区域构造线大体一致。岩性以(浅)灰绿色安山岩为主，矿区北部为浅灰色英安岩。岩层流面产状为(175°～195°)∠(20°～25°)，也可见流面产状为(260°～265°)∠(34°～36°)不等。该岩性段的破碎蚀变带中往往发育较强的硅化、黄铁矿化、绢云母化等蚀变；见少量石英细脉和石英团块，较多星点状黄铁矿分布，部分褐铁矿化呈褐黄色，是该区多金属矿化赋存有利部位。

1.2 岩浆岩

矿区出露岩浆岩划分为早白垩世灰白色花岗斑岩(γπK1)、浅肉红色中粒二长花岗岩(ηγK1)、浅灰色细粒花岗岩(γK1)。平面上总体呈港湾状、不规则面状和扇状等形态。其中花岗斑岩(γπK1)以隐伏脉状、不规则状产出，呈脉状、岩株、岩基状分布，其内破碎带是本区矿体赋存的一个主要部位。

矿区岩浆岩蚀变较弱，主要有绢云母化、高岭土化、绿泥石化。岩体边缘与侏罗系呈倾入接触关系，接触带发育明显的硅化、绢云母化，局部发育弱金属硫化物矿化。

1.3 构造

矿区地表覆盖较厚，不易见到构造形迹。结合区域地质特征及钻孔揭露情况，发现矿区内有两条主要的断裂(F4和F2号断裂)。

F4号断裂贯穿整个矿区中部，呈北东向展布，走向近45°，长度达2 km，宽度达500 m。断裂整体为平直沟谷地貌，沟谷两侧可见断层三角面。在此沟谷中已施工的钻孔中常见构造角砾岩和碎裂蚀变岩。根据钻孔岩芯揭露和激电测量成果表明，目前发现的矿(化)体均赋存于该断裂破碎带中，且矿化体走向与区域主构造线保持一致方向，充分证实其对该矿区的成矿控制作用。钻孔岩芯破碎且广泛存在现象反映出F4号断裂带具有厚度大的特征。通过观察统计，存在2～3组倾角不同的构造裂隙面，具有多方向、多期次构造叠加的特征。整体看来，该矿区的所有矿体均产于F4号断裂影响下的次级构造带中，三级构造及其交汇复合地段为成矿有利部位。在矿区内存在其两组次级断裂(F4-1和F4-2号断裂)，分别呈近东西向和北东向走向。F4-1号断裂内岩性为斜长花岗斑岩，岩石极其破碎，可见灰黑色铅锌矿、星点状黄铜矿，黄铜矿与黄铁矿呈浸染状分布裂隙内；铅锌矿化发育，偶见黄铜矿与之共生；同时绿泥石化、绿帘石化蚀变强烈。F4-2号断裂内岩性较复杂，花岗斑岩、安山岩、凝灰岩均能见到。岩石呈碎裂结构，块状构造。石英细脉及碳酸盐细脉极发育，脉宽为0.1～2 mm，沿石英细脉中分布细晶状黄铁矿。岩石主要蚀变有黄铁矿化、硅化、绿泥石化，碳酸盐化，局部裂隙面见褐铁矿化，极少量方铅矿和闪锌矿。

F2号断裂西起气罕沟沿近南东方向至小呼勒气沟北山，总体呈舒缓波状，走向为113°，长度贯穿工作区。遥感图像显示该断裂沿北西向-北西西向山脊鞍部连续排列。晚侏罗世-早白垩世火山机构沿断裂呈线状排列并有早白垩世花岗岩及区域性脉岩沿断裂侵入，推测形成于燕山期，并在此后多次活动。在矿区北西部次级沟谷中局部地段发现构造角砾岩(图2a)的分布，同时沟谷北东侧典型的断层三角面地形地貌特征(图2b)均证实了F2号断裂的存在(张宝林，2018)。

1.4 地球物理特征

依据激电中梯和激电测深工作成果，通过类比分析，圈定了伊其罕异常区4处，编号依次为IP1、IP2、IP3、IP4(图3)。整体分析，视极化率异常呈规整而集中的特征。分布在矿区北东部的IP1异常为主异常，呈近似椭圆状，宽度达1.5 km左右，长度达3.5 km左右，且与背景场界限分明，界限处等值线梯度变化明显。分布在矿区南西部的IP2、IP3、IP4为次异常，呈似条带状产出(于文涛，2016)。

通过综合研究发现，矿极化率异常与岩性和岩石赋存深度无直接关系，而与岩石分布位置以及矿区中部沟谷存在的构造活动关系密切。结合区域成矿规律及本区地质特征，高极化率异常产生的直接原因是热液填充和蚀变；同时随深度变化而极化率没有规律也印证了本区构造多期次、多方向构造叠加的特点。IP1异常整体受F4号断裂带控制。多期次、多方向构造叠加也为本区热液活动，尤其是中酸性火山热液活动和矿化体富集提供了有利的通道空间。本区极化率异常与热液沿构造侵入密切相关，IP1异常等值线界限处以及IP1的两个带状高值区是有利找矿远景区。IP2、IP3、IP4次级异常虽然规模不大，但与IP1主异常的地质情况相同，受F4号断裂带的次级构造控制，也可作为进一步找矿的有利靶区(王军等，2020)。

1.5 地球化学特征

通过1∶10 000土壤地球化学测量，并对10种单元素进行研究类比分析(彭立华等，2015)，在矿区内圈定化探异常13处。根据异常特征，确定主成矿元素为Zn和Pb，并分别圈定异常4处；其他指示元素有Ag(1处)、Hg(2处)、Mo(4处)、As(3处)、Sb(2处)、Bi(2处)、Au(2处)及Cu(2处)等。其中元素Cu、Sb、Au、Pb、As及Zn等均显示出一定异常，有明显的异常晕叠加和浓度分带现象，可分为Z1、Z2、Z3和Z4四个综合异常区。各异常较为完整，且闭合好(图3)，可以推断为矿致异常，矿体赋存概率较大。

Z1号异常分布于研究区的中部，次生晕走向总体呈南西-北东向，呈现多元素组合叠加，主要组合元素有Cu、Pb、Zn、Au、Sb、Bi及As。异常浓度具有明显的分带性和闭合性，走向与区域构造线一致；各元素呈带状展布，且具有明显的规律性。本区域的矿床(体)多产于岩体与地层接触带或构造带，且矿化多与热液关系密切，可推断该异常为隐伏脉体或断裂构造所致。

Z2号异常分布于研究区的西南部，呈现椭圆状，由Mo、Cu和Sb等中温元素较好地叠加组合，具有明显的分带性，归属中温热液类。

Z3号异常分布于研究区的东南部，呈现椭圆状，由Cu、Pb和Zn等中温元素较好地叠加组合，具有明显的分带性，归属中温热液类。

Z4号异常分布于研究区的东南部，呈现椭圆状，Pb、Cu和Zn等较好地叠加组合，具有较明显的分带性，范围较小。

2 矿体地质特征

2.1 矿体特征

研究区内矿体主要分布于Z1号综合异常内的构造破碎带中，数量较多，大小不一，目前圈定具备工业价值的矿体有5条。矿体均隐伏于安山岩或斜长花岗斑岩体中，整体呈南西-北东展布，与主构造线方向一致。矿体受破碎蚀变带或次级火山岩构造破碎带控制，均呈脉状和透镜状赋存，以雁列式沿走向展布(图4)，倾向上存在分支复合和尖灭再现等现象(张宝林，2018)。矿体呈现铜-银-锌-铅的成矿系列，且各成矿元素在单矿体以及矿体不同部位存在变化较大的富集差异。

图4 哈拉河矿区70号勘查线剖面示意图Fig.4 Diagram of 70 exploration line section of Halahe mining area 1.第四系；2.晚侏罗统玛尼吐组；3.第四系砂、砾石；4.安山岩、蚀变安山岩；5.斜长花岗斑岩；6.绢英岩；7.实测及推测 地质界线；8.施工钻孔位置；9.勘查线方位；10.矿体及其编号；11.矿化体；12.异常体；13.花岗斑岩体界线

矿体主要赋存于矿区中部F4号断裂破碎带中，绿色安山岩和灰白色斜长花岗斑岩是矿体顶底板主要围岩。围岩蚀变较为常见，主要沿F4号断裂及其次级构造破碎带分布，以绢云母化、黄铁矿化、硅化为主，也可见到碳酸盐化、绿帘石化、萤石化、伊利石化及绿泥石化等。围岩蚀变一般局限于构造破碎带内和2～5 m的近矿围岩，沿含矿构造破碎带呈线状分布，分带不明显。矿化与蚀变没有明显的对应关系，一般以含脉状矿体的断裂破碎带蚀变最强，向两侧逐渐减弱。围岩蚀变浅部以绢云母化、硅化为主，深部绿泥石化、黄铁矿化明显增强。在广泛发育的绢云母-水云母化强烈地段，黄铁矿化、硅化也发育，特别是黑色玉髓状石英与矿化关系极为密切。目前圈定的矿体中未见有明显的夹石层。

2.2 矿石特征

2.2.1 矿石矿物组成

矿石的镜下显微特征表明，黄铁矿、方铅矿、闪锌矿、磁铁矿、辉银矿和黄铜矿等为主要金属矿物；绿帘石、绿泥石、绢云母、中长石、角闪石和石英等为主要非金属矿物。

黄铁矿呈铜黄色，强金属光泽，反射色呈浅黄色(图5a)，均质性，呈半自形-他形粒状结构，粒径一般为0.2～1.0 mm，集合体粒径达5～10 mm(手标本测量)，呈细粒浸染状或斑杂状构造。其含量一般为20%～50%，局部最高达90%。

图5 主要金属矿物镜下显微特征(视域2 mm)Fig.5 Microscopic characteristics of major metallic minerals under objective lens (field of view 2 mm) a.半自形-他形粒状黄铁矿；b.他形粒状黄铜矿；c.他形不规则粒状方铅矿、闪锌矿；d.他形粒状磁铁矿； Py.黄铁矿；Cop.黄铜矿；Gn.方铅矿；Sp.闪锌矿；Mag.磁铁矿

黄铜矿为主要含铜矿物，呈他形粒状晶体(图5b)、偶见乳滴状，其反射色呈铜黄色，强金属光泽，均质性，呈不规则粒状或粒状集合体，与黄铁矿伴生，粒径一般为0.1～0.2 mm。

2.在客观评价指标中，物质维度对于民营企业社会责任满意度的评价影响是比较大的，仅次于环境维度，高于心理维度。具体说来，民营企业社会责任的物质维度包括三方面评价指标，根据权重的计算，薪酬制度最为重要，其次为薪酬激励方式，最后为社会保障体系。

方铅矿呈他形不规则粒状晶体(图5c)，反射色为白色，低等硬度，均质性，常见三组解理相交的黑三角形孔，粒径为0.2～1.0 mm，与闪锌矿、黄铁矿伴生。

闪锌矿呈褐色，他形不规则粒状晶体(图5c)，半金属光泽，反射色呈灰色微带褐色或淡绿灰色，均质性，呈不规则状集合体；常见黄铜矿乳浊体分散于闪锌矿中，与方铅矿、黄铁矿共生，晶体中含有少量乳滴状黄铜矿，为固溶体分离产物，粒径一般为0.1～1.0 mm。

磁铁矿呈他形粒状晶体(图5d)，反射色为灰色，高等硬度，晶体呈星点状、黑色粒状、微粒状分布在岩石中，粒径一般为0.01～0.10 mm。

2.2.2 脉石矿物组成

大部分矿石具强烈蚀变，原岩的结构、构造已不复存在，原矿物无残留，镜下全部由新生矿物组成，主要脉石矿物由新生的石英和绢云母组成。低品位矿石中仍保留有原岩的特征，主要脉石矿物有中长石、石英、绢云母、绿泥石、绿帘石、角闪石等。

2.2.3 矿石结构构造

(1)镜下显微特征表明矿石存在以下结构特征：①方铅矿、闪锌矿、黄铜矿及黄铁矿等以粒状单晶产出，常呈半自形-他形粒状(图6a)。矿石由显微鳞片状矿物集合体(55%±)、金属矿物(40%±)及长石(5%±)等组合而成，密集分布，呈现显微鳞片粒状变晶结构(图6b)。②铅锌矿常在构造破碎带中沿构造裂隙或角砾间呈细脉状充填，从而形成碎裂-角砾结构。闪锌矿和方铅矿常在角砾间隙或构造裂隙呈细脉状充填，从而形成脉状充填结构。③在斜长花岗斑岩中，岩石由斑晶(25%±)和基质(75%±)组合而成，形成斑状结构。零散分布少量正方形黄铁矿和黑色粒状、微粒状磁铁矿晶形假象，粒径小于0.1 mm(张宝林，2018)。

图6 矿石结构特征Fig.6 The characteristics of ore texture a.半自形-他形粒状结构(视域2 mm)；b.显微鳞片粒状变晶结构(视域2 mm)

(2)矿石主要有以下构造：①块状构造。矿物分布均匀、结构均一、排列无定向性；主要以金属矿物为主，非金属矿物含量较少，矿石常以脉状而成富矿(图7a)，是本区最为主要的构造类型。②浸染状构造。金属矿物在脉石矿物或岩石接触空隙中呈稠密浸染状产出(图7b)，是区内较为主要的构造类型。铅锌矿体在斜长花岗斑岩矿石中以浸染状产出为典型现象。③条带状构造。矿石矿物沿裂隙或应力方向呈条带状分布(图7c)。④网脉状构造。因多期次的热液充填作用，矿石矿物呈半自形晶网脉状充填与构造裂隙中(图7d)。常见的充填矿物有方铅矿、黄铁矿及闪锌矿，偶尔在构造裂隙中也能见到呈乳滴状充填的黄铜矿。

图7 矿石构造特征Fig.7 The characteristics of ore structure a.块状构造；b.浸染状构造；c.脉状、条带状构造；d.网脉状构造

2.2.4 矿石矿物共生组合

据野外实地观察，并结合镜下显微特征，总结出3种矿物共生组合：①方铅矿+黄铜矿+辉银矿+闪锌矿组合；②闪锌矿+方铅矿组合；③辉银矿+黄铜矿组合。

金属矿物生成顺序：磁铁矿-黄铁矿-黄铜矿-闪锌矿-方铅矿(张宝林，2018)。

3 矿床成因

(1) 通过深部钻探查验，发现矿体均赋存于斜长花岗斑岩体内或中侏罗统陆相火山岩中，即斜长花岗斑岩体上盘的内外接触带，且在深部斜长花岗斑岩内常见到呈浸染状产出的铅铜银锌矿化，证实斜长花岗斑岩体与成矿关系较为密切。

(2) 沿矿区中部沟谷呈北东向展布的F4号断裂控制着矿体的整体发育，是含矿岩浆上升、运移的主要通道；多方向和多期次叠加的次一级裂隙、断裂提供了良好的容矿空间；不同方向断裂构造交汇处是成矿的最有利部位。

(3)绿帘石、硅化、绢云母化、绿泥石化及碳酸盐化等能反映中低温环境的蚀变普遍存在；矿体(石)表现出充填交代和热液改造的后生特点，具有中低温热液成矿特征。

(4)本区域上大兴安岭银铜铅锌多金属矿床铅同位素比值均落在上地幔铅同位素演化线上(图8)，铅主要来源于地幔，部分受到地壳铅的混染(赵一鸣等，1997)。从区内乌奴格吐山铜矿床、二道河子铅锌矿床、甲乌拉-查干布拉根铅锌银矿床、东珺铅锌银矿床4个典型矿床的矿石铅同位素组成来分析，其同位素组成206Pb/204Pb为18.079～18.555，207Pb/204Pb为15.385～15.706，208Pb/204Pb为37.599～38.547。这4个典型矿床的成矿物质均来源于地幔，皆不同程度有地壳物质混染(李进文等，2011)。依据哈拉河矿床与区域典型矿床的成矿地质条件和矿床地质特征相似性，其矿石铅同位素组成推测与以上4者相近，初步推段该矿床的成矿物质来源于上地幔，并有地壳物质混入。成矿流体主要为岩浆水和大气降水的混合，矿床成矿平均温度为200～280 ℃，成矿压力为8.2～14.6 MPa，成矿深度为0.82～1.46 km，结合区内发育的硅化、绢云母化、碳酸盐化、绿泥石化等蚀变，显示成矿作用具有中低温成矿的特点。

图8 典型矿床铅同位素构造模式图(底图据李龙等，2001)Fig.8 Diagram of lead isotopic mode pattern in typical deposit

综合分析认为哈拉河铜多金属矿床是严格受断裂构造控制，中生代火山-次火山岩浆活动为成矿提供物源和热源。本矿床为浅成中低温岩浆热液脉型矿床。在燕山期发生了大量有意义的岩浆活动，特别是中侏罗世的潜火山和火山岩浆活动，岩浆上侵到浅地表，既携带了上地幔与地壳深部的有用成矿物质，又产生了热动力，使地下水和岩浆水加热循环，同时不断萃取围岩中的有益矿物质；发育了以绢云母化和硅化为主的浅色中低温热液蚀变。成矿物质上升至适宜的构造容矿空间的同时，也伴随着温度的降低，在不同压力和温度环境下形成了不同的矿化分带。成矿流体在岩体内外接触带及中心形成了斑岩铜矿，在其向外及向上的接触带外形成了中低温热液铜银铅锌矿。

4 找矿标志

(1)化探异常浓集区，并且Pb、Ag、Zn、Cu各成矿元素异常较好的地段，是区内找矿的有利部位。

(2)区内地质体呈低电阻率，矿体呈中高极化率，地球物理特征也是区内找矿的重要标志。

(3)呈北东向展布的F4号断裂带及其次级断裂构造严格控制着该区内矿化体的产出和分布，F4号断裂带是矿区找矿的构造标志。

(4)矿体大都赋存于斜长花岗斑岩体内或中侏罗统陆相火山岩中，即斜长花岗斑岩体上盘的内外接触带，斜长花岗斑岩体是矿区找矿的重要标志。

(5)绿帘石化、黄铁绢云母化、硅化、碳酸盐化以及绿泥石化等蚀变为矿区内矿体赋存的直接标志。

5 本区找矿模型

综合分析认为本区找矿模型为：①上侏罗统玛尼吐组的灰绿色安山岩是矿区赋矿优势的地层单元；②F4断裂构造是本区具重要意义的导矿、容矿断层和断裂破碎带，主体构造线方向为北东向，应侧重寻找与F4断裂有关的构造体系；③斜长花岗斑岩是本区与成矿密切相关的岩体；④化探异常和激电异常区，特别重视具有高极化率低电阻率特征的地区；⑤大部分矿体为盲矿体，矿石主要以硫化矿为主，矿化蚀变为直接找矿标志，以带状蚀变最具找矿意义。

6 结论

(1)哈拉河铜多金属矿床属中低温热液型矿床，主要赋矿围岩为早白垩世花岗斑岩，矿体呈基本连续的脉状和透镜状，且严格受断裂构造控制。

(2)哈拉河铜多金属矿区可划分1处规模较大的视极化率异常区和3处较小规模异常，其中IP1号异常区连续性好，是当前最具找矿潜力的区域。

(3)中高极化率低电阻率的激电异常区及Cu、Pb、Zn化探异常浓集区为本矿区最为重要的找矿标志，而蚀变现象为本区最为直接的找矿标志。