辽东本溪地区化皮峪矽卡岩型多金属矿床地质特征及区域找矿潜力分析

张哲，常英力

（辽宁省第六地质大队有限责任公司，辽宁 大连 116200）

0 引言

化皮峪矽卡岩型多金属矿床位于辽宁省本溪满族自治县小市镇久才峪村，距本溪满族自治县约12 km，距小市-草河口公路6 km。行政区划隶属本溪县小市镇久才峪村管辖。研究区与乡级公路相通，交通便利。研究区面积0.2749 km2，研究区中心点地理坐标为东经124°09′35″，北纬41°10′40″。该矿床为小型多金属矿床，其中，铁矿（122b+333）资源量为29.58万吨，铅锌矿石（122b+333）资源量为45.3 千吨，锌金属量（122b+333）为3061.1 吨，铅金属量（122b+333）为175.1吨。该矿床开发历史比较久远，最早可追溯到清朝康熙—光绪年间（1662—1903年）。建国后，辽宁省冶金104队、地矿局、第八地质大队、辽宁省地质矿产研究院均对该矿床做了一系列的工作，但均侧重于生产，对该矿床地质特征与进一步的找矿方向没有进行详细研究。众多学者对太子河坳陷东部的桓仁地区矽卡岩型多金属矿床、宽甸万宝铜钼多金属矿床做了较多的研究工作（张乾，1992，1994；张承帅，2009；胡铁军等，2009；宋建潮等，2010；李明等，2011；冷知瑜，2013；梁帅等，2013；李玉超等，2013；张丹，2014；孙武国等，2014；毛永涛等；2017），对于太子河坳陷中部本溪地区的矽卡岩型矿床报道的很少。故本文依托辽宁省省级地质勘查项目《辽吉古元古代裂谷西段有色金属贵金属成矿规律及找矿方向》，采用地质填图、区域物化探分析、岩石化学分析、槽、钻探工程对辽东本溪地区化皮峪矽卡岩型多金属矿床地质特征、成因进行研究，并在综合已有资料的基础上划分了矿潜力区，这将对本溪地区乃至整个太子河坳陷内部的多金属矿床的找矿工作具有一定意义。

1 区域地质背景

化皮峪矽卡岩型多金属矿床位于柴达木-华北板块、华北陆块、辽东新元古代—古元古代坳陷带、太子河新元古代—古生代陆表海盆地(坳陷)内（图1a）。区域出露的地层主要为古生界寒武系上统凤山组、冶里组，奥陶系下统亮甲山组、下马家沟组、中统上马家沟组，石炭系中统本溪组、上统太原组，二叠系下统下石盒子组、山西组、上统石千峰组、上石盒子组，中生界白垩系下统小岭组，新生界第四系。区域内构造主要为单斜构造，总体走向40°，倾向南东，倾角一般为40°～50°。断裂构造，走向北东40°左右，倾角较陡60°～80°之间，为压性断裂。区域内主要岩浆岩为早白垩世马鹿沟二长花岗岩体，及零散分布的花岗斑岩脉、辉绿岩脉、闪长岩脉、煌斑岩脉。

图1 化皮峪多金属矿床大地构造位置图（a，孙鹏慧等，2019）和矿区地质简图（b）

2 研究区地质特征

研究区面积较小，仅出露有古生界石炭系和新生界第四系地层。

古生界石炭系上统太原组（C3t）为灰-灰黑色砂岩、页岩、碳质页岩夹煤层，局部夹透镜状泥灰岩，本组底部含有D层铝土页岩，厚度82.5～138.1 m，与下伏的本溪组地层呈整合接触。

古生界石炭系本溪组（C2b）在研究区内分为三个岩性段。古生界石炭系本溪组三段（C2b3）：呈北东向条带状分布研究区中部，主要岩性为青、黄绿、黄色页岩，砂岩，灰岩透镜体和E层铝土质页岩，底部夹薄煤层；古生界石炭系本溪组二段（C2b2）：呈北东向条带状分布在研究区中部，主要岩性为黄绿、黄、紫色页岩，砂岩夹G、F两层铝土页岩与薄煤层，Ⅳ号石墨矿体就赋存在该段地层中；古生界石炭系本溪组一段（C2b1）：呈北东向条带状分布研究区中部，主要岩性为灰白色、灰色大理岩、矽化大理岩，矽卡岩，化皮峪Ⅰ、Ⅱ号矿体就赋存在该段地层中。

区内本溪组地层与上伏的太原组地层呈整合接触，与下伏的花岗岩体呈侵入接触，层厚149～459.7 m。

新生界第四系（Q）出露在研究区东北部边缘，分布在山前坡地及河谷中，为残坡积、坡洪积和冲洪积物，厚0.5～2 m，岩性为粉质粘土混碎石、粉质粘土、砂、砂砾石。

区内构造主要为单斜构造，地层总体走向为北东40°，倾向南东，倾角一般为50°～70°左右。未发现断裂及褶皱发育。

区内岩浆岩主要为燕山早期二长花岗岩（ηγ）为马鹿沟岩体的一部分，分布在研究区西北部，其岩性主要为肉红色、粉红色二长花岗岩，主要由斜长石、钾长石、石英、云母等矿物组成，粗粒结构、似斑状结构，岩石多为块状构造。与围岩均为侵入接触，其接触部位及附近多发生蚀变，化皮峪多金属矿体就赋存在内接触带蚀变的大理岩中。岩浆岩与矿床成因有关。

3 矿床特征

3.1 矿体特征

研究区内共圈出2条矿体（图2），其中I号矿体为铅、锌矿体，II号矿体为铁、锌矿体。其矿体特征概述如下：

I号铅锌矿体出露在研究区南西部，呈南西向展布，延长约400余米，延深50～60 m，呈似层状产出（图3c），产状143°∠66°（图2）。矿体真厚度变化范围为0.82～1.78 m，平均真厚度为1.35 m。Zn品位变化范围0.64%～12.53%，平均品位2.68%。Pb品位变化范围0.02%～2.30%，平均品位0.38%（表1）。

表1 化皮峪多金属矿床样品分析结果表

图2 化皮峪矿床地质图

II号铁矿体出露在研究区北东部，呈北东向展布，存在于本溪组一段蚀变带中，呈似层状、透镜状产出(图3a)，延长约250 m，延深约50～120 m，产状120°∠64°。铁矿体真厚度变化范围1.14～2.55 m，平均真厚度1.44 m。品位变化范围TFe为19.88%～58.50%，平均品位41.03%。mFe 品位变化范围21.00%～55.20%，平均为38.99%。伴生Zn品位变化范围0.59%～4.94%，平均为1.7%（表1）。

3.2 矿石物质组成

铅锌矿矿石矿物以闪锌矿为主，次为方铅矿、磁铁矿、磁黄铁矿。主要脉石矿物为钙铁石榴石、钙铝石榴石、蛇纹石、透辉石、橄榄石、方解石、白云石、绿泥石、石英、绿帘石、透闪石等。

铁矿石矿物以磁铁矿为主，次为闪锌矿、方铅矿。主要脉石矿物为钙铁石榴石、钙铝石榴石、蛇纹石、透辉石、橄榄石、方解石、白云石、绿泥石、石英、绿帘石、透闪石等。

3.3 矿石结构构造

铅锌矿石和铁矿石结构构造主要为细粒致密状不等粒结构(图3)，致密块状、浸染状、条带状构造。

图3 化皮峪多金属矿床野外照片和显微照片

3.4 矿石类型

铁矿石自然类型为磁性铁矿石，工业类型为需选矿磁铁矿石。铅锌矿矿石的自然类型为方铅矿、闪锌矿、透辉石榴石型，工业类型为矽卡岩型金属硫化物铅、锌矿石。

3.5 主要围岩蚀变及矽卡岩

蚀变大理岩主要为蛇纹石化大理岩，蚀变程度较强且普遍存在。沿着大理岩的层理，节理裂隙发育。蛇纹石化在多金属矿体附近最为发育，向深部逐渐减弱。蛇纹石化与成矿密切相关。

矿体附近围岩的硅化、绿泥石化、碳酸盐化、角岩化蚀变程度较弱，蚀变局部存在。

矽卡岩蚀变程度较弱，多赋存在二长花岗岩与大理岩接触带中。组成矽卡岩的主要矿物为石榴石、透辉石、透闪石、方解石、石英、符山石及绿帘石等。矽卡岩带厚度一般在半米至数米，部分矿体赋存在透辉石榴石矽卡岩中，矽卡岩与矿床成因密切相关。

4 矿床成因

矽卡岩型矿床也称为接触交代型矿床。矿体主要赋存于酸性-中基性中浅成侵入岩类与碳酸盐类岩石的接触带或其附近，近矿围岩碱质交代现象显著（赵一鸣等，1990；翟裕生等，1992）。这类矿床一般都具有典型的矽卡岩矿物组合（钙铝-钙铁榴石系列、透辉石-钙铁辉石系列），在成因和空间分布上，都与矽卡岩有一定的关系（朱训，1999；李成等，2020）。矿体常成群出现，形态复杂，多呈透镜状、似层状、囊状和不规则状等，矿石矿物成分较复杂。铁矿石以块状构造为主，次为斑点状、浸染状和团块状构造。矿床规模大中小均有。据现场观察，化皮峪多金属矿体产于本溪组大理岩与早白垩世马鹿沟二长花岗岩体的接触带内，矿体顶板为大理岩，底板为大理岩、二长花岗岩，接触带内矽卡岩化强烈，热液交代作用明显，与典型矽卡岩型矿床特征基本吻合。另外，太子河坳陷内部的矽卡岩型多金属矿床主要有桓仁二棚甸子矿床和宽甸万宝矿床，其中二棚甸子矿床呈层状、似层状分布于燕山期闪长岩与徐庄组灰岩接触带内（冷知瑜，2013），万宝矿床产于古生代碳酸盐岩地层与石柱子岩体接触带上的矽卡岩带内，矿石类型为灰黑色磁铁矽卡岩或黄褐色石榴石矽卡岩，矿体顶板为大理岩或条带状大理岩，底板为灰绿色强绿泥石化花岗闪长岩。结合化皮峪矿床的产出位置、矿体特征、矿石、蚀变类型均与太子河坳陷内的二棚甸子、万宝矽卡岩型矿床基本吻合。基本可以判定其成因类型为矽卡岩型矿床。与中生代燕山期岩浆活动有关的矽卡岩矿床约占中国矽卡岩矿床总数的80%，主要分布于东部地区，包括吉黑地区、内蒙古-大兴安岭、燕辽地区、华北地台的冀鲁晋豫皖苏、东秦岭、长江中下游可岭、浙闽粤东南沿海地区（王登红等，2010；王磊等，2010；丰成友等，2012；赵一鸣等，2017）。在前人的研究中，二棚甸子、万宝矽卡岩型矿床形成时代为燕山晚期（梁帅等，2013；孙武国等；2014），且均与早白垩世岩浆活动密切相关。而化皮峪矿床的形成与早白垩世马鹿沟二长花岗岩关系紧密，且与二棚甸子、万宝矿床同处于太子河坳陷内，由此可以推测化皮峪应与二棚甸子、万宝矿床处于同一成矿时代，即燕山晚期。

该矿床形成过程如下：本溪-桓仁地区经过吕梁运动后，东西向构造线基本形成，南北凸起，形成了两个台块，中部坳陷，接受了古生代及其以后的沉积，形成了一套巨厚的碳酸盐地层，为成矿提供了先决条件（毛永涛等，2017），根据岩石化学数据分析结果，围岩（大理岩、二长花岗岩）中TFe含量平均为7.36%，Pb含量平均为0.02%，Zn含量平均为0.14%，均高于其地壳中克拉克值，其中Pb元素高出克拉克值3倍左右，Zn元素高出克拉克值10倍左右，为成矿提供了非常有利的围岩条件。初步可以判断该矿床Fe、Pb、Zn等成矿物质来源于围岩。燕山期，马鹿沟岩体侵入到本溪组的大理岩内部，岩浆作用带来了成矿所需要热液，热液进一步萃取、交代了本溪组大理岩中的Fe、Pb、Zn等成矿物质变为含矿热液，进而在马鹿沟岩体与大理岩的接触带内成矿。

综上所述，笔者认为该矿床的形成与马鹿沟岩体和石炭系本溪组大理岩接触交代作用有密切关系，为矽卡岩型多金属矿床。

5 区域找矿潜力分析

太子河坳陷一带，寒武系、奥陶系碳酸盐岩发育，其中的碳酸盐岩是铜铅锌成矿的有利围岩；从该成矿带的东部到西部，发育有系列近东西向排列的燕山期中酸性侵入体。岩浆岩与围岩接触部位矽卡岩化发育，并伴有强烈的铜铅锌矿化。二棚甸子矽卡岩型大型铜铅锌矿床，万宝矽卡岩型小型铜矿、黄柏峪矽卡岩型小型铜多金属矿均分布于此成矿带之中。成矿带内航磁场以东西向展布的宽阔正异常及串珠状异常为主，重力场显示出巨大的东西向重力低异常和近南北向的椭圆型异常，主要铅锌矿床沿梯级带分布。成矿带的地球化学场以富Cu、Pb、Zn、Ag等元素为特征，异常总体呈东西向分布。成矿带的地质及物化探异常特征显示其是一个以铜铅锌为主的燕山期多金属成矿带，是寻找矽卡岩型，岩浆热液型铜铅锌矿床的有利地段。本文综合考虑区域成矿地质背景、物化探异常特征，将本溪桥头镇—草河城镇一带划为矽卡岩型多金属找矿潜力区。

该潜力区处于太子河-浑江（次级坳陷）Cu-Pb-Zn-Au-U-石膏成矿亚带内，地质背景条件较有利，地层以张夏组灰岩为主，发育花岗闪长斑岩脉，有北西向逆断层、变质核杂岩构造分布；矿产地分布有本溪县黄柏峪铜矿、本溪县套岫峪铜矿等。区内包含2个乙类综合异常（1/20万水系沉积物异常），元素组合主要有Cu、Pb、Zn、Au、Ag等，浓集中心吻合度较好；主成矿元素Cu平均衬值为3.32；1/20万航磁显示，该区呈现多个4000～5000 nT左右的高磁异常，异常封闭，形态规则，梯度变化较大，多伴生负磁异常，总体沿北东向分布。总之，该区找矿潜力较大，可作为下一步找矿的重点地区。另外，化皮峪矿床产于石炭系本溪组地层与早白垩世二长花岗岩的接触带内，这与我省公开报道过的矽卡岩型矿床有所不同。这些不同点，为我省矽卡岩型矿产勘查指明了新的方向，所以，在寻找矽卡岩型矿床的同时，还应多注意石炭系地层与中酸性岩浆岩的接触部位。

6 结论

（1）化皮峪矿床为一小型多金属矿床，共包括2条矿体，矿种为铁、铅、锌，矿体平均厚度1.40 m，TFe平均品位为41.03%，mFe平均品位为38.99%。Zn平均品位2.19%，Pb平均品位为0.42%。

（2）化皮峪矿床的成因与燕山期马鹿沟二长花岗岩和石炭系本溪组大理岩的接触交代作用有密切关系，为矽卡岩型多金属矿床。

（3）将本溪桥头镇-草河城镇一带划为矽卡岩型多金属找矿潜力区。此外还应多注意石炭系地层与中酸性岩浆岩的接触部位。