河北省丰宁县南台子金银矿床地质特征和找矿潜力分析

王纪昆，董帅，张胜，刘高杰，胡瑞刚

(天津华北地质勘查总院，天津 300170)

0 引言

南台子金银矿位于丰宁县苏家店乡与大河西乡交接部，其华北地台北缘上黄旗构造岩浆隆起带上。区域矿产资源丰富，已发现多处有色金属矿产和铀矿等矿床[1-2]，比如牛圈银金矿[3]、千佛寺铅锌矿、营房铅锌矿[4]、茶棚银矿、沽源460铀钼矿[5]、温家营铅锌矿、老虎沟门金矿、十八台铁矿等。

前人在南台子矿区曾先后开展过多次地质探矿研究[6]，并进行深部钻探工程验证，发现较好的金、银矿化显示①，同时揭露到厚层的蚀变矿化带，但总体上金元素含量较低、矿体厚度小。基于这些因素，对该区内的控矿因素和找矿方向研究工作比较匮乏。本文在总结以往地质工作资料基础上，分析矿区控矿因素和找矿潜力，以期为开展南台子金银矿床的进一步找矿工作提供帮助。

1 区域背景概述

南台子矿区位于2个Ⅰ级构造单元内蒙—大兴安岭地槽褶皱系与中朝准地台接壤部，Ⅱ级构造单元内蒙地轴中部，Ⅲ级构造单元围场拱断束和Ⅳ级构造单元上黄旗岩浆岩亚带北段的西侧分支上(图1)。该区域自早元古代末期基底形成以来，长期处于隆起风化状态，直到海西期—印支期岩浆活动复活，并强烈活动于燕山期，同时沉积了大面积的火山碎屑建造[8]；多组深大断裂，特别是上黄旗—乌龙沟深断裂直接影响着区内的地质演化过程，并控制了矿床的产出部位[9]。

图1 河北省北部构造单元划分简图(据文献[7], 修改)Fig.1 Map showing division of structural units in the North Hebei province

该区域地层具典型的二元结构特征，主要由古元古界红旗营子群古老变质岩[10]及中生界中酸性火山熔岩及碎屑岩组成。红旗营子群构成结晶基底，受后期岩浆活动、混合岩化作用及构造作用的影响，多呈碎片状零星分布于上黄旗岩浆岩带及半截塔中断凹的南部，主要岩性为黑云斜长变粒岩、混合岩化黑云斜长片麻岩、透辉大理岩、蚀变透辉岩等。中生界在区内广泛分布，主要岩性为侏罗系和白垩系的火山岩、火山熔岩，夹杂少量碎屑岩、页岩。区内构造活动强烈，受多期构造运动的相互叠加改造，特别是上黄旗—乌龙沟深大断裂的影响，形成了NNE向系列交替出现的隆起带与凹陷带。在隆起带与凹陷带之间发育着密集的次级断裂构造。区内岩浆活动强，主要为二叠纪和侏罗纪的中、细粒二长花岗岩、中粗粒钾长花岗岩、中粗粒石英闪长岩等，它们沿围场—康保，赤城—丰宁深断裂之间的隆起部位产出，构成东西向带状分布。

2 矿区地质特征

2.1 地层

南台子矿区内主要为侏罗系张家口组中酸性火山碎屑岩、火山熔岩组合，分布于矿区中部和西部(图2)。自下而上可划分出3个岩性层，下部为暗灰紫色流纹质凝灰熔岩，中部为浅灰白色或灰绿色流纹质晶屑玻屑凝灰岩，上部为浅紫灰色钾长流纹岩。

暗灰紫色流纹质凝灰熔岩出露于矿区中部，面积较小，其产状30°～45°∠35°±，岩石具有熔结凝灰结构或碎斑状结构，块状构造。斑晶含量约20%，主要由中性斜长石、少量角闪石和正长石等组成，局部斜长石和正长石聚集，形成联斑结构。中性斜长石呈自形和半自形宽板状，发育钠氏双晶和卡钠复合双晶，粒径0.2～1.2 mm。角闪石，呈自形和半自形长柱状、横断面呈六边形，具暗化边，粒径0.2～0.5 mm。正长石，呈半自形宽板状，发育卡式双晶。基质具交织结构，主要由小条状斜长石和火山玻璃、磁铁矿等组成。小条状斜长石微晶半平行定向分布，火山玻璃及磁铁矿等夹于其中，构成交织结构。

浅灰白色或灰绿色流纹质晶屑玻屑凝灰岩出露于矿区中西部，流纹质凝灰熔岩西侧。凝灰岩种类较多，有晶屑玻屑凝灰岩、含角砾的晶屑玻屑凝灰岩，角砾成分见有花岗岩、安山岩、凝灰岩，胶结物可见灰黑色和灰白色的火山灰2种。岩石具有凝灰结构、块状结构，晶屑为大小不等，粒径为0.05～2.0 mm，含量约占55%，矿物成分以酸性斜长石、钾长石、石英以及少量黑云母组成；塑性玻屑围绕晶屑分布，玻屑含量约占16%；胶结物为大量火山灰和少量泥质物充填碎屑之间。

浅紫灰色钾长流纹岩出露于矿区西部，分布面积广泛。岩石产状10°～30°∠15°～25°。该岩石具有斑状结构、流纹构造，斑晶含量约占15%，成分主要为钾长石和少量无色的石英；基质为隐晶质，夹灰色硅质微细条带构成流动构造。

图2 河北省丰宁县南台子金银矿区地质简图Fig.2 Geological map of Nantaizi Au-Ag deposit, Fengning county, Hebei province1.腐植土、残坡积物；2.浅紫灰色钾质流纹岩；3.浅灰白色或灰绿色流纹质晶玻屑凝灰岩；4.暗灰紫色流纹质凝灰熔岩；5.黑云母似斑状花岗岩；6.钾长花岗岩；7.爆破角砾岩；8.石英脉；9.浅红色花岗细晶岩脉；10.地质界线；11.推测断裂

2.2 构造

南台子地区构造活动强烈，断裂构造发育，发育有火山机构。

(1)断裂构造

矿区断裂以F1、F2和F4断裂3条NE向断裂为主，其次为近EW向的F3断裂。在主断裂带的西侧，出露次一级的小型断裂，规模较小，走向为NE向和近EW向。

F1断裂：位于矿区西侧，贯穿全区，围岩主要为钾质流纹岩，地表断续长约1.2 km，向北东地表形成冲沟，被第四系松散层覆盖，断裂总体走向55°，倾向NW，倾角较陡，推测为左行压扭性断裂构造。

F2断裂：位于矿区的中部，贯穿全区，围岩主要为流纹质晶玻屑凝灰岩，地表断续长约0.5 km，断裂总体走向20°，断裂两端大部分被第四系松散层覆盖，地貌上表现为沟谷、对头沟、垭口等，呈线性分布。

F3断裂：位于F2和F4的南部，长约0.7 km，围岩主要为流纹质晶玻屑凝灰岩，地表出露差，在地貌特征上表现为线状沟谷，可见少量断层角砾岩转石。

F4断裂：位于F1、F2断裂之间，是区域上涝泥坨—大西沟门断裂的东段，属于压性正断层，据航磁和放射性曲线资料分析，属于基底断裂，断裂基本被第四系松散层覆盖。

(2)火山机构

在南台子矿区中部发现有爆破角砾岩(见图2中Bp位置)，为南台子金银矿区内首次发现，是火山机构存在的有利证据，目前已发现的较好的金银矿脉赋存于爆破角砾岩内。

爆破角砾岩发育于F2、F3和F4断裂构造所形成似闭合圈的中间位置，地貌特征表现为一山脊，地表可见呈为不规则的NE向椭圆形，南北长约120 m，东西宽约40 m。该角砾岩为流纹质晶玻屑凝灰岩，蚀变作用较强，发育硅化、高岭土化、弱绿泥石化，局部绢云母化、镜铁矿化较强，硅化多为团块状及烟灰色细脉状。推测南台子爆破角砾岩体主要受热液挥发形成静压力，在空间受限制的条件下，造成地质体原地爆破，含矿热液和挥发分充填岩石裂隙。爆破角砾岩顶部出露为震碎角砾岩，为原地围岩的产物，无外来成分混入，角砾之间无位移或者只有很小的位移。

爆破角砾岩的角砾成分较为单一，主要为浅色流纹质晶屑玻屑凝灰岩和蚀变硅质角砾，角砾磨圆度差，多呈棱角状和次棱角状，角砾大小0.5～15 cm。沿岩石裂隙可见萤石(图3a)和石英细脉，萤石颜色多为无色透明，少量为浅绿色，少量角砾岩中见黄铁矿呈细脉状、分散颗粒状发育(图3b和图3c)。角砾间的胶结物主要为镜铁矿。地表可见少量黑色板状黑钨矿沿裂隙面充填(图3d)。爆破角砾岩是南台子矿区重要含矿区域。

图3 爆破角砾岩体内的矿化现象Fig.3 Mineralization in the blasting brecciaa.萤石矿化和镜铁矿化；b.细粒状黄铁矿化；c.黄铁矿化和镜铁矿化；d.黑钨矿化

2.3 岩浆岩

南台子地区岩浆活动强，主要为二叠纪和侏罗-白垩纪的岩浆活动，中酸性岩浆岩体、脉岩发育。

(1)岩体

南台子矿区内海西期岩体分布较广泛，在矿区北部主要为北部的灰黄色黑云母似斑状花岗岩和南部为浅黄-浅肉红色细粒钾长花岗岩。黑云母似斑状花岗岩呈岩基状产出，面积1.5 km2。该岩石呈灰黄色，似斑状结构，块状构造，基质为显晶质，斑晶占20%左右，斑晶大小1～2 cm，少量达到4 cm。斑晶以钾长石为主；斜长石具环带结构，内有许多微晶黑云母。钾长花岗岩呈岩基、岩株状产出，面积0.5 km2。该岩石以粗大肉红色钾长石为特征，钾长石呈自形-半自形晶，粒径2～18 mm，含量25%左右，石英呈白色的半自形浑圆状。

位于矿区南部的钾长花岗岩发育强烈绢英岩化。该岩石中石英含量约60%，石英分为2种：一是原生石英，它形粒状，粒径0.1～0.5 mm；另一种为长石蚀变而成的次生石英集合体，粒径0.01～0.05 mm。该岩石中绢云母和白云母含量约38%，绢云母呈细鳞片状变晶，白云母呈片状变晶，它们紧密共生在一起，它们的集合体呈放射状、扇状、团块状分布在石英的间隙中。

(2)脉岩

脉岩主要为石英脉和花岗细晶岩脉2种。石英脉在火山碎屑岩区和花岗岩区均有发育，细晶岩脉仅分布在花岗岩地区。火山岩地区的石英脉规模较小，地表断续出露，延长小于40 m，宽0.5～1 m。东部钾长花岗岩体内发育沿裂隙侵入花岗细晶岩脉。通过野外调查，根据地表出露岩石的成分及风化特征，推测细晶岩脉与二叠纪花岗岩同期同源，为花岗岩体冷凝后，晚期残余岩浆沿裂隙侵入形成的。

2.4 化探异常特征

1∶5万水系沉积物测量②在白音沟—南台子—北韭菜梁一带，圈出2号水系沉积物综合异常；异常处于北韭菜梁中生代火山断陷盆地与上黄旗构造岩浆岩隆起带的交替带，异常区出露地层为张家口组的火山碎屑岩和火山熔岩，出露岩体为海西期的黑云母似斑状花岗岩、石英粗面岩等。该异常主要由南台子异常及附近的3个小异常组成。

南台子异常位于矿区中部，总体呈NNW向宽带状，沿黑云母似斑状花岗岩、潜石英粗面岩与流纹岩、凝灰岩接触带内外侧展布，向北未封闭，异常形态比较规整，规模较大，面积约7.0 km2。爆破角砾岩分布区与地球化学异常位置相吻合。南台子异常元素组合为Pb-Ag-Mo-Sb-Zn-Mn-W-V-Cu-Au-Bi，表达式为Pb54.6-Ag47-Mo19.89-Sb18.48-Zn12.6-Mn11.87-W9.38-V8.0-Cu5.03-Au3.35-Bi3.01。异常最高值为w(Ag)=2.69×10-6、w(Pb)=1710×10-6、w(Zn)=658×10-6、w(Mo)=64.15×10-6，平均值为w(Ag)=0.52×10-6、w(Pb)=193.4×10-6、w(Zn)=240×10-6。在矿区西南部，零星分布有Au与Pb的异常，但其规模小、强度低。

3 矿(化)体特征

3.1 赋矿岩石特征

南台子金、银矿脉主要赋存在爆破角砾岩体内，是目前已经发现的主要含矿地质体，岩性为流纹质晶屑玻屑凝灰岩，矿体顶底板岩石多破碎成碎块状，岩石中硅化、碳酸盐化等低温热液蚀变发育。在地表的爆破角砾岩中胶结物多为镜铁矿，随着深度的加深，由氧化环境过渡到还原环境，Fe元素多以黄铁矿的形式产出，黄铁矿富集地段，硫达到工业品位。

矿化蚀变带外围可见火山角砾岩松散堆积，角砾成分为灰白色晶屑玻屑凝灰岩。由爆破角砾岩中心向外，蚀变存在水平蚀变分带特征，表现为硅化、镜铁矿、萤石→绢云母、镜铁矿→硅化→绢云母化、高岭土化。爆破角砾岩由上至下，也存在垂直蚀变分带特征，表现为硅化、镜铁矿化→硅化、萤石、镜铁矿化、黄铁矿化、绿泥石化、绿帘石化→硅化、黄铁矿化、绿帘石化、绿泥石化。钻孔深部取样表明，深部的角砾成分主要有硅化的流纹质晶屑玻屑凝灰岩和绿泥石化的流纹质晶屑玻屑凝灰岩2种，另外可见少量的硅质角砾。

3.2 矿(化)体特征

为探索爆破角砾岩体的含矿性，在其南部地表平距50 m的位置，施工了一个钻孔，开孔方位18°，开孔倾角77°。钻孔内主要岩性为流纹质晶屑玻屑凝灰岩，局部为爆破角砾岩，爆破角砾岩揭露视厚度为25.7 cm。在孔深度241～254 m段发现了2条金矿(化)体。金矿(化)体向西倾斜，倾角50°左右。2条金矿(化)体真厚度和品位，分别为2.04 m、0.68 m，w(Au)=1.11×10-6～3.01×10-6、w(Ag)=1.2×10-6～6.8×10-6。

金矿(化)体分布在石英细脉和蚀变破碎带内。蚀变以硅化、绢云母化、高岭土化等为主。矿化以黄铁矿化、镜铁矿化、萤石化为主，少量黄铜矿化和方铅矿化。黄铁矿化蚀变最为发育，黄铁矿呈半自形粒状，粒径0.1～2 mm，颗粒大小不等。黄铁矿由于受构造应力作用破碎，晶体中微裂隙相当发育，形成碎裂结构。黄铁矿集合体有2种存在形式，一种呈脉状分布，脉中的黄铁矿颗粒较粗；另一种黄铁矿呈浸染状分布，黄铁矿颗粒相对较细，一般小于0.3 mm。镜铁矿呈灰白色，其含量约2.5%，粒级约0.01 mm，针状。黄铜矿呈铜黄色，不规则粒状集合体，见部分黄铜矿交代方铅矿。方铅矿呈不规则粒状，白色，晶体见黑三角孔分布，分布在脉状黄铁矿的间隙中。

3.3 围岩蚀变

南台子矿区围岩蚀变属于中低温热液蚀变，并存在一定的分带性。以爆破角砾岩为中心，由内向外表现为硅化、绿泥石化、绿帘石化、弱褐铁矿化、绢云母化、高岭土化。硅化与矿化关系密切。

硅化主要分布在爆破角砾岩带外围的流纹质晶屑玻屑凝灰岩内。晶屑中的石英边部熔蚀呈港湾状，少量呈细脉状和团块状石英。细脉状石英脉呈烟灰色，分网脉状和平行细脉状2种，脉宽0.5～2 mm，石英细脉分布不均匀。团块状石英为烟灰色、暗灰色，粒径0.5～10 mm。绿泥石化、绿帘石化较普遍，蚀变的岩石往往具浅绿色或暗绿色外貌。绢云母化分为2种，一种由晶屑中的斜长石蚀变成绢云母，仅保留板状外形；一种呈团块状分布在外围的流纹质晶屑玻屑凝灰岩中，粒径0.5～12 mm。高岭土化普遍发育，多由透长石蚀变而成，与绢云母化同时出现时高岭土化更加强烈。

4 控矿因素分析

4.1 地层控矿

(1)侏罗系张家口组火山岩

为研究成矿物质来源，采集了流纹质晶玻屑凝灰岩样品76件，钾长流纹岩样品15件，采用定量光谱分析，测试Cu、Pb、W、Mo、Sn、Ag、Zn、Au、As、Sb、Bi 、Hg、Mn等13种元素的含量，估算元素富集系数K。富集系数K=元素含量/区域平均值，区域平均值引用上黄旗1∶50000水系沉积物平均值。K≥1.2，属于富集。

表1为南台子矿区地层元素丰度对比统计结果。从表1可以发现，Ag、Au、Bi、Cu、Mo、Sb、Sn、W等元素出现富集现象，特别是流纹质晶玻屑凝灰岩中Ag、Au元素富集系数最高，达到K=14.1和5.4。目前在南台子矿区已发现的2条金矿(化)体的围岩岩性为流纹质晶屑玻屑凝灰岩，主要含矿地质体为南台子爆破角砾岩体，原岩也是流纹质晶屑玻屑凝灰岩。钾长流纹岩内Au、Ag、Mo等元素也出现了富集现象。

表1 南台子矿区地层元素丰度对比统计结果Table 1 Statistic comparison of element abundance for the strata in Nantaizi property

(2)古元古界红旗营子群变质岩

据文献[11]，红旗营子群变质岩系成矿元素丰度普遍较高(表2)，富含Au、Ag、Pb、Zn等成矿元素，表明红旗营子群变质岩能够提供充足的矿物源，与区域众多矿床之间关系密切[12-13]。南台子矿区基底岩系同样为古元古界红旗营子群变质岩，在矿区周边出露有该套地层，因此红旗营子群变质岩可能为重要的“矿源层”之一。

表2 冀北红旗营子群元素含量[11]Table 2 Element contents of Hongqiyingzi Group in the North Hebei province

4.2 火山机构控矿作用

南台子矿区钻孔内发现的金矿(化)体赋存在爆破角砾岩体内，受火山机构控矿作用明显[14-15]；爆破角砾岩体位于F2、F3和F4断裂的中间位置，出露范围受内陡外缓的筒状构造控制，处于线环交接的成矿有利部位，即火山通道控制了矿化产出部位。爆破角砾岩体内次级构造发育，可见宽0.1～0.5 m石英细脉侵入裂隙内；蚀变矿物以角砾胶结物的形式产出，角砾发育部位即为矿化富集带。地表基岩出露部位具有明显的低温热液矿物组合，主要为镜铁矿，少量褐铁矿、黄铁矿；蚀变为萤石化(浅色或绿色萤石)、绢云母化、硅化等。

研究认为，矿(化)体产于晚期形成的火山机构中，为气爆作用后，含矿热液沿裂隙上涌充填而成，首次爆发强度大，决定了爆破角砾岩的规模，后期发生多次气爆作用，使有用矿物进一步富集成矿[16]。根据成矿地质条件、矿体特征和控矿因素等，推测南台子金银矿的矿床成因属于受火山机构控制的浅成中低温热液矿床[17]。

4.3 断裂构造控矿

南台子地区受NNE向上黄旗—乌龙沟区域深大断裂的影响，断裂构造发育，在矿区中心部位的F1、F2、F3和F4相互交错。在断裂的交汇处形成了火山喷发点，形成了张家口组中酸性火山碎屑岩、火山熔岩建造及南台子爆破角砾岩体，后期沿着断裂构造活动的热液萃取基底岩系中的成矿物质使之活化迁移到有利部位成矿。即断裂构造活动带来了丰富的成矿物质，火山活动形成的通道提供了便利的成矿和储矿的空间。

5 找矿潜力分析

(1)区域成矿条件有利

南台子金银矿位于华北地台北缘中段成矿带与兴安—太行南段成矿带的相交区域，上黄旗构造岩浆岩多金属成矿带北端。古元古界红旗营子群古老变质岩富含Au、Ag、Pb、Zn等成矿元素，为成矿提供了充足的物质来源[18]。与之形成对应关系的是，1∶50000水系沉积物测量获取的南台子异常元素包括Ag、Pb、Mo、Zn等[19]。

中生代晚期华北地台发生强烈活化及断块构造强烈活动，形成了NNE向、NW向、EW向多组断裂叠加的棋盘格状断裂系统，以及发育的NE向、NNW向次级断裂。复杂构造的存在，为区域岩浆的侵入和矿产元素的富集提供了空间条件。矿床多位于不同构造单元的分界断裂的次级断裂中，在NNE向断裂的不同部位形成成矿有利地段。其中，上黄旗—乌龙沟断裂为南台子金银矿主要的区域控矿构造，其次级断裂则构成了本区金银多金属矿的容矿、导矿构造。

在区域变质作用及中生代构造、岩浆活动强烈改造下，导致成矿元素的带入和带出，特别是成矿元素的活化、运移，局部富集成初始的矿源岩乃至矿化体，为后期成矿奠定了基础，牛圈银金矿、茶棚银矿、老虎沟门金矿等矿床、矿点的发现证实了这点。

(2)矿区成矿条件有利

矿区地层富含Ag、Au、Cu、Mo等成矿有利元素，爆破角砾岩体位于中部的流纹质晶玻屑凝灰岩内，流纹质晶玻屑凝灰岩是重要的含矿围岩。上黄旗—乌龙沟深大断裂长期活动控制了区内地层沉积、构造活动和岩浆岩侵入作用，同时也为成矿元素的富集提供了有利的条件。

研究区区域次火山热液型银多金属矿床多分布于火山断陷盆地边缘或隆起区及盆地过渡部位，并受NNE和NW向次级断裂控制，区域性凹陷的局部隆起多为后期岩浆活动及构造活动的反映。因此，区域性凹陷的局部隆起可作为研究区找矿的重要地质标志[1-4]。

火山机构位于地球化学异常区内，呈环带状分布，范围和火山机构范围比较吻合，表明火山活动不仅提供了壳内物质上升的通道，而且为有益元素的运移提供了热源和动力，为有益元素的富集提供空间[20-21]条件，火山机构是本区成矿的重要热源和矿源[22]。

(3)找矿潜力分析

南台子矿区地处重要的多金属成矿带上，具备地层、构造、岩浆岩等优越的成矿地质背景和成矿条件。地球化学异常特征明显，深部钻孔验证也发现了金矿(化)体的存在，并发现了厚层的黄铁矿化、硅化蚀变带。该矿床与上黄旗构造岩浆岩多金属成矿带上的成型矿床具有较高的相似性，因此具有寻找爆破角砾岩型和蚀变岩型金银多金属中大型矿床的潜力。

6 结语

通过对南台子金银矿床地质特征归纳总结和对找矿潜力分析，可得出以下结论：

(1)南台子银金矿位于上黄旗构造岩浆岩多金属成矿带北端，区域地层具典型的二元结构特征，基底古元古代变质岩系中成矿元素丰度值较高；岩浆活动强烈，不仅提供了壳内物质上升的通道，而且为有益元素的运移提供了物源、热源和动力，还可以造成局部范围的断裂和破碎，可为有益元素的富集提供空间条件。南台子矿区对寻找有色金属及贵金属矿床极为有利。

(2)南台子矿区侏罗系火山岩地层中富含Au、Ag、Pb、Zn等成矿元素。区内断裂构造发育，火山机构和次级断裂为成矿热液的侵入和富集提供了空间条件；地层控矿和构造控矿特征明显，爆破角砾岩是重要的找矿标志。

(3)南台子矿区构造控矿特征明显，建议进一步加强火山机构和爆破角砾岩的研究。通过物探工作分析爆破角砾岩筒的延伸方向，以及F2、F3、F4断裂对成矿的影响，从而寻找矿脉富集位置。

注释：

① 天津华北地质勘查总院. 河北省丰宁县南台子银多金属矿普查报告[R]. 天津:天津华北地质勘查局,2015:1-45.

② 天津华北地质勘查总院. 河北省承德市上黄旗矿产远景调查报告[R]. 天津:中国地质调查局天津地质调查中心,2015:1-331.