青海牛苦头矿区成矿类型及矿化样式研究

李双龙，王新雨，王玉往，祝新友，李加多，吴锦荣郭博然，蔡亚伟，陈昱，耿健

(1.青海鸿鑫矿业有限公司，青海 格尔木 816099；2.北京矿产地质研究院有限责任公司，北京 100012)

0 引言

祁漫塔格地区地处青藏高原中北部(丰成友等，2011，2012)、东昆仑造山带西段(高永宝等，2014;钟世华，2018)，目前该地区大量与侵入岩相关的矽卡岩型矿床被发现，成矿潜力巨大。该地区发育的矽卡岩型矿床矿种以铜、铁为主(Zhong et al.,2018;徐国端，2010；张爱奎，2012；刘建楠，2018；王新雨等，2020，2021；王盘喜等,2021)，大规模铅锌多金属矽卡岩型矿床较少见(图1)。该地区较大规模的矿床对研究矽卡岩型多金属矿床具有重要的意义。

牛苦头铅锌矿床位于祁漫塔格地区中东部(图1b)(马圣钞等，2013)，矿区包含三个探(采)矿权区，分别为M1磁异常区、M4磁异常区和M2磁异常区(图2)。

图1 东昆仑大地构造地质简图(a)与祁漫塔格区域地质矿产图(b)(据王新雨等，2021修编)

M1、M4磁异常区(矿段)矿石矿物以方铅矿、黄铜矿、磁铁矿、闪锌矿、磁黄铁矿为主，前人对矿体、矿石类型以及矿石结构、构造进行了研究(贾建团，2013；蒋成伍，2013；吴锦荣等，2019，2021；李加多等，2019；王新雨，2020①)，将矿体类型分成层状或似层状；矿石结构分为不等粒状变晶结构、粒柱状变晶结构；矿石构造归纳为条带状、稠密浸染状、块状构造(王新雨等，2020，2021)。然而，对牛苦头的成矿类型及矿化样式没有深入的归纳与总结。这对于认识牛苦头铅锌矿床成因、成矿规律的研究具有很大的局限性。

本次研究工作通过对牛苦头矿区M1、M4矿段典型矿体、矿石的野外观察，对牛苦头矿区成矿类型及矿化样式进行了研究。这对于查明牛苦头矿区矿体赋存规律、矿床成因模式的研究具有重要的意义。

1 矿床地质特征

矿区多为第四系覆盖，出露地层以上奥陶统滩间山群为主(图2)。上奥陶统滩间山群地层属于浅海相沉积，岩性主要为大理岩、灰岩、粉砂质凝灰岩、条带状硅质岩等(赵一鸣等，1990，2013)。矿区发育NWW向断裂，其次为NE向断裂。矿区出露岩浆岩以中酸性花岗岩为主(于淼等，2016；于淼，2017)。

图2 牛苦头矿区地质图(据王新雨等，2020，2021)

M1、M4磁异常区共圈出矿体31条，均为隐伏矿体。矿体倾向北东，呈层状、透镜状、似层状、脉状产出，规模不一。赋矿围岩岩性主要为碳酸盐地层和角岩化碎屑岩地层(王新雨等，2020)(图3)。另外，部分铅锌硫化物矿体呈细脉状和块状产于碳酸盐地层或角岩地层中。矿石矿物主要为闪锌矿、磁黄铁矿、方铅矿、磁铁矿，其次为黄铜矿、黄铁矿、毒砂等。脉石矿物较为复杂，干矽卡岩矿物包括石榴子石、辉石，湿矽卡岩矿物包括黑柱石、阳起石、透闪石、绿帘石、绿泥石等。

图3 牛苦头矿区M1矿段剖面地质特征图

2 成矿地质特征

牛苦头M1、M4磁异常区成矿岩体为矿体下伏的二长花岗岩(王新雨等，2020，2021；吴锦荣等，2021)，时代为375～365 Ma(王新雨等，2021)，二长花岗岩发育明显的矿化蚀变，蚀变以绿泥石化、透辉石化为主，矿化则以闪锌矿化、黄铁矿化为主。自底部到顶部，蚀变分带表现为：顶部湿矽卡岩带(阳起石、黑柱石矽卡岩带，矿化以闪锌矿化、方铅矿化、黄铁矿化为主)；底部干矽卡岩带(石榴子石、辉石矽卡岩带，矿化以磁铁矿化、黄铜矿化、磁黄铁矿化为主)。

牛苦头矿区直接控矿的断裂为层间断裂和NE向相对陡倾的断裂，这些断裂中发育不规则脉状矽卡岩和铅锌矿化，可能是含矿热液的运移通道(王新雨等，2020)。

牛苦头M1、M4的矿化类型有5种(图4)：①花岗岩中细脉浸染状(图4a)闪锌矿化、方铅矿化、黄铁矿化；②花岗岩外接触带蚀变岩型，包括2种：矽卡岩(石榴石、黑柱石等)—似矽卡岩(绿泥石化、绿帘石化)中团块—细脉浸染状(图4b)，普通的蚀变岩(硅化、绢云母化、碳酸盐化)中浸染状闪锌矿化、方铅矿化、黄铁矿化；③近接触带角岩、矽卡岩化角岩，以及大理岩中的贯入式块状矿体(图4c)；④地层中的脉状(石英脉、方解石脉及矽卡岩脉)+团块状矿化(图4d)；⑤Si-Ca面大理岩一侧的矽卡岩型矿体(图4e)，可呈浸染状、团块状、条带状，常有矿化蚀变的花岗岩脉相伴(图4f)。

其中，蚀变花岗岩中的细脉浸染状矿化，主要表现为闪锌矿化、方铅矿化(图4a)。蚀变花岗岩原岩多为富石英花岗岩类、次生石英岩，呈脉岩穿插于地层之间。而花岗岩外接触带的蚀变岩型矿化(赋矿围岩主要有角岩和矽卡岩)，主要表现为浸染状闪锌矿化、方铅矿化，角岩中的浸染状矿化常发育于角岩中的脉状、网脉状矽卡岩中，矽卡岩中的浸染状矿化常呈星点状、脉状(图4b)。

图4 牛苦头M1、M4矿床主要矿化样式a—细粒花岗岩(脉)中的细脉浸染状硫化物矿化(M4-Zk0405)；b—岩体外接触带蚀变角岩中的网脉状矿化(M1-Zk0815)；c—贯入于矽卡岩化角岩中的块状矿体(M1-Zk0602)；d—贯入于大理岩中的块状矿体，大理岩中有渗透式矽卡岩化(M4-Zk0708)；e—地层中的团块状热液矿化(M4-Zk0712)；f—矽卡岩型矿体及上盘的大理岩(之间为矿化矽卡岩)(M1-Zk0406)

靠近接触带的贯入式块状矿体(围岩为角岩、矽卡岩化角岩以及大理岩)，矿石构造多呈块状、团块状，矿石矿物主要为磁黄铁矿、闪锌矿、方铅矿、毒砂、黄铜矿等(图4c，4d)。地层中的脉状+团块状矿化类型较少见，主要表现为地层中的脉状(方解石脉、石英脉和矽卡岩脉)以及团块状矿化，这些地层蚀变较弱，为成矿系统热液远源蚀变的特征(图4e)。矽卡岩型矿体，主要指硅钙面之间形成的大面积矽卡岩及相关矿化(闪锌矿化、方铅矿化、黄铁矿化)，这些矿化呈浸染状、稠密浸染状、团块状，其上盘为大理岩，下盘为角岩和角岩化蚀变岩(图4f)。

然而，牛苦头矿区主要的工业矿体是③和⑤，即贯入式矿体和硅钙面上的矽卡岩型矿体，如M1采坑(图5，6)、M1磁异常区的ZK+605钻孔(图7a)和M4磁异常区的ZK0405钻孔(图7b)所示，其组合样式如图6。

图5 M1采坑南壁照片，示矿体产出部位和矿化样式注：图中3516等数字指采坑台阶及标高

图6 M1采坑素描图(2种主要矿体矿化样式)

图7 矽卡岩型矿体和贯入式矿体在M1钻孔ZK+605(a)和M4钻孔ZK0405(b)中的表现

M1磁异常区的ZK+605钻孔，其矽卡岩型矿体分布于孔深109.0～125.0 m处，矿石矿物主要为浸染状、块状的闪锌矿、方铅矿、磁黄铁矿。矿体中有脉岩穿过。贯入式矿体发育于孔深155.0～161.5 m 处，呈团块状，矿石矿物主要为闪锌矿和磁黄铁矿。围岩主要为角岩。

M4磁异常区的ZK0405钻孔，其矽卡岩型矿体分布于孔深360.4～366.6 m处，矿石矿物主要为浸染状闪锌矿、方铅矿矿石。矿体中亦有脉岩穿过。贯入式矿体发育于孔深374.0～411.2 m处，呈团块状，矿石矿物主要为磁铁矿、闪锌矿和方铅矿。围岩主要为角岩和黑柱石矽卡岩。其组合样式如图6。

3 牛苦头矿床成因及成矿模式探讨

牛苦头矿区发育明显的矽卡岩及矿化分带，矿化与矽卡岩密切相关，这些表明牛苦头铅锌矿床属于典型的矽卡岩成因。如上所述，牛苦头铅锌硫化物矿体可进一步分为矽卡岩型矿体和贯入式矿体。其中矽卡岩型矿体主要赋存于矽卡岩和大理岩中，而贯入式矿体则赋存于层间断裂中(图7)。

牛苦头M1、M4矿段的矿体表现为上部矽卡岩型矿体，多为低温矿化(闪锌矿化、方铅矿化)产物，而下部贯入式块状矿体，多为高温矿化(磁黄铁矿化、磁铁矿化)产物。表现出靠近底部成矿岩体的以高温矿化为主、远离底部成矿岩体主要为低温矿化(王新雨等，2020，2021)的特点，为典型的矽卡岩矿床。上部矽卡岩型矿体顺层或切层产出，为含矿热液与地层接触交代的结果，而下部贯入式矿体多沿层间断裂产出，为矿浆就地卸载，形成的厚层块状矿体。

因此，牛苦头M1、M4矿段铅锌成矿模式可以解释为：成矿母岩演化，经历了一定的岩浆分异作用(王新雨，2020①)。含矿热液沿陡倾断裂上涌，在碎屑岩的层间断裂位置，由于物理化学条件的变化，成矿物质卸载，形成贯入式硫化物矿体。随着岩体的不断上侵，地层也随之上凸，含矿热液也不断上涌，温度不断降低，在远离成矿岩体的大理岩与碎屑岩之间的硅钙面之间，与地层发生接触交代,形成矽卡岩及矽卡岩型硫化物矿体(图7)。

图8 岩体侵入构造体系示意图

4 结论

牛苦头铅锌矿床矿化类型主要有5种。其中贯入式和矽卡岩型矿体为牛苦头矿山的主要工业矿体。牛苦头铅锌矿床成因类型属于矽卡岩型，矽卡岩型矿体产于远离成矿岩体的大理岩与碎屑之间的硅钙面，而贯入式矿体产于靠近岩体的层间断裂之间。两类矿体的识别对于查明牛苦头矿区矿床成因模式以及成矿规律的总结具有重要意义。

致谢青海鸿鑫矿业矿产资源部郭天军、王燕在资料获取及野外取样方面给予了强有力的帮助和支持，北京矿产地质研究院有限责任公司牛苦头项目团队在高寒、高原地区同甘共苦、无私互助，《矿产勘查》编辑部主任贺昕宇博士对本文也投入了很大的心血，向以上人员致以最真诚的谢意！

注 释

① 王新雨.2020.青海牛苦头矿区两期矽卡岩型铅锌成作用与成矿预测[R].博士后出站报告，1-174.