内蒙古敖汉旗八家锌多金属矿床物化探特征及发现意义
柳江鹏1,4，程慕利2,3，章永梅1,4，王强2，刘永高2，孙伟园5，藏海军2
1 中国地质大学（北京）地球科学与资源学院
2 内蒙古第十地质矿产勘查开发有限责任公司
3 东北地质科技创新中心
4 中国地质学会华北克拉通北缘金矿勘查技术创新基地
5 辽宁省第九地质大队有限责任公司
第一作者：柳江鹏，中国地质大学（北京）地球科学与资源学院在读博士研究生，主要从事矿床学研究工作.
通讯作者：章永梅，2012年毕业于中国地质大学（北京），副教授，博士生导师，主要从事矿床学和地球化学研究.
导读：
近年来，内蒙古在黄土覆盖区发现了一处大型矿床——赤峰敖汉旗八家锌多金属矿，总金属量超过70万吨，以锌为主，共伴生铅和银，4个主矿体中银平均品位高达85.15∽133.91X10-6。实现了赤峰南部地区找矿的重大突破，属于该区域首次发现的大型铅锌银矿床。
该矿床位于华北克拉通北缘与天山-兴蒙造山带东段的接合部位，矿体主要赋存于晚石炭世酒局子组的变质长石石英砂岩、变质细砂岩和变质粉砂岩夹碳质板岩层内的构造裂隙中。在矿床勘查过程中，综合应用了多尺度物化探找矿方法，取得了很好的找矿效果。本文对八家锌多金属矿床应用地球化学与地球物理勘查及钻探工程验证的综合找矿过程及方法进行了梳理和总结，同时开展了八家矿床的岩相学及矿相学研究，并对矿床成矿地质特征及成因问题进行了初步探讨。
研究表明，土壤地球化学中Ag、Pb、Zn、As、Sb、Hg异常规模大、强度高，呈现出明显的浓度分带特征和多个异常集中中心，元素套合程度良好。进一步的1:1万激电中梯测量结果显示，矿体具有相对中高阻、高极化的异常特征。最后，通过钻探工程对深部激电异常进行查证，发现了大型锌多金属矿体。矿床的发现过程为：1:2.5万土壤测量圈定异常靶区→1:5万航磁测量综合分析缩小靶区→1:1万高精度磁法测量与1:1万激电测深结合钻探工程验证控制深部矿体。
综合成矿地质分析认为，矿体的形成严格受NW向张扭性断裂构造的控制，成矿与晚二叠世二长花岗岩浆热液活动关系密切，含矿热液沿NNW、NNE及近SN向次级断裂带及构造裂隙交代充填形成脉状矿体，属于岩浆热液脉型矿床。
八家锌多金属矿床的发现提升了区域矿产资源的开发潜力。研究成果进一步拓展了区域找矿方向和勘查思路，特别是对下一步开展深部找矿和外围找矿突破具有重要指导意义。
基金项目：内蒙古自治区敖汉旗八家锌多金属矿综合研究（编号：0CJJ2022-28）资助。
说明：参考文献以原文为准，本推文未作详细标注。
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0 序言
1 地质概况
1.1 区域地质特征
1.2 矿区地质特征
2 地球化学勘查
3 地球物理勘查
3.1 1:22.5万航磁地球物理
3.2 1:1万高精度磁法测量
3.2.1 磁参数特征
3.2.2 磁异常解译推断
3.3 1:1万激电中梯测量
3.3.1 岩矿石物性特征
3.3.2 激电异常解译推断
4 工程验证
4.1 矿体特征
4.1.1 Ⅰ--1号矿体
4.1.2 Ⅰ--3号矿体
4.1.3 Ⅰ--5号矿体
4.1.4 Ⅱ--1号矿体
4.2 围岩蚀变特征
4.3 矿石特征
5 矿床成因及发现意义
5.1 矿床成因
5.2 发现意义
6 结论
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0 序言
八家锌多金属矿床位于内蒙古-大兴安岭成矿省之突泉-林西海西、燕山期多金属成矿带之硐子-汤家杖子钨金钼铅锌铜成矿带之库里吐钼、铜、铅、锌成矿亚带内（邵和明和张履桥，2017）。经过数十年找矿勘探及地质科研工作，研究区及其邻区内陆续发现了众多规模不等的金及铜钼钨铅锌银多金属矿床（矿化），如金厂沟梁金矿、白土营子钼铜矿、双尖子山银铅锌多金属矿床等，找矿成果显著，同时也伴随着一个重要的疑问，与大兴安岭中南缘地区相比，为何更接近华北克拉通北缘的赤峰南部地区一直缺失大型铅锌银矿床成矿事件的记录？
八家矿床是近年来内蒙古赤峰敖汉旗黄土覆盖区内找矿勘探工作的重大突破，该矿床对于认识区内大型铅锌银多金属成矿作用、探讨区内金银多金属成矿作用与区域时空构造演化耦合关系具有重要意义。本文对八家锌多金属矿床应用地球化学与地球物理勘查及钻探工程验证的综合找矿过程及方法进行梳理和总结，同时开展了八家矿床的岩相学及矿相学研究，对矿床成矿地质特征及成因问题进行了初步探讨，进一步拓展了研究区内找矿勘探方向和思路，对开展下一步深部勘探与外围找矿突破行动具有重要指示和借鉴意义。
1 地质概况
1.1 区域地质特征
图1 内蒙古敖汉旗八家锌多金属矿床地质矿产简图(据Sunetal.，2021修改)
1-中-新生代地层；2-晚二叠世地层；3-早二叠世地层；4-泥盆纪地层；5-早古生代地层；6-前寒武纪基底；7-变质杂岩；8-蛇绿岩；9-晚中生 代花岗岩；10-三叠纪花岗岩；11-二叠纪花岗岩；12-石炭纪花岗岩；13-前石炭纪花岗岩；14-主要断裂；15-铅锌矿床；16-铅锌银矿床
1.2 矿区地质特征
图2 八家锌多金属矿床地质简图（a）和16号勘探线剖面图（b）
1-第四系；2-下白垩统义县组；3-上石炭统酒局子组；4-晚二叠世二长花岗岩；5-黄土覆盖层；6-变质砂岩；7-碳质板岩；8-断裂；9-倾伏背斜；10-地质界线；11-矿体；12-隐伏矿带投影及编号；13-勘探线及编号；14-钻孔；15-见矿钻孔；16-1：5万土壤综合异常及编号
2 地球化学勘查
内蒙古第十地质矿产勘查开发有限责任公司对大胡苏台幅区域开展了1：5万土壤测量，对区内主要地质单元的相关元素含量及组合特征有了初步认识。依据化探数据特征及地质背景复杂程度，区域内圈定了主要成矿元素异常12个，结合地质单元时空分布特征，现将与矿区相关的化探综合异常AP12（乙1）（图2）进行详细解释与评价。综合异常区出露岩性主要为晚石炭世酒局子组变质长石石英砂岩、粉砂岩、粉砂质板岩及碳质板岩，上更新统乌尔吉组亚砂土在山坡及沟谷两侧分布。异常形态呈条带状，面积16.7km2，元素组合为Zn、Ag、Au、BⅠ、Cd、Cu、Hg、Mn、Mo、Pb、Sb、Sn、W，呈现明显三级浓度分带特征和多处异常浓集中心，且浓度分带延伸方向多与地表构造展布方向一致。除此之外元素的套合程度相对较好略显元素分带性，Hg、Mn元素为前缘元素，AgPb、Zn、As、Sb、Hg等中低温元素为主要成矿元素（表1，图3）。
表1 内蒙古八家地区AP12异常元素特征值表
图3 内蒙古八家锌多金属矿床AP12元素异常剖析图
1-第四系乌吉儿组；-上石炭统酒局子组；-断层产状；-地层产状；-AP12元素综合异常区范围；-异常点；-异常高值点；-锌矿点；-见矿钻孔；10-矿区范围
3 地球物理勘查
首先对内蒙古赤峰市南部地区1：2.5万航空综合物探勘查资料进行系统归纳总结，对区内主要地质单元及构造的磁性（表2）及物性（表3）特征有了初步认识，对矿区找矿工作具有指示性作用。后续通过1:1万高精度磁法测量及1:1万激电中梯扫面测量（线距100叫点距40m）联合解译，对八家矿床含矿断裂开展研究，定位深部隐伏矿体。
表2内蒙古八家地区磁性参数统计结果
表3 内蒙古八家地区主要岩（矿）石电性参数统计结果
3.1 1:2.5万航磁地球物理
图4 内蒙古八家地区航磁等值线分布
1-ΔT正值等值线；2-ΔT负值等值线；3-勘查区；4-磁场急变中等场编号（Ⅰ）；5-磁场急变剧烈场编号（Ⅱ）；6-钻孔及编号
3.2 1:1万高精度磁法测量
3.2.1 磁参数特征
采集矿区内不同岩石的物性标本测定了磁化率（K）、剩余磁化强度（Jr）两个指标（表2）。结果显示矿区磁场总体为较平稳的正、负磁异常背景下的较高磁异常特征（图5）。矿区内砂岩、火山碎屑岩表现为磁性较弱，花岗岩呈现出较强磁性特征，由于区内花岗岩体被第四系覆盖，依据磁测及钻探结果推断岩体主要分布在矿区西南部、东部及东北部，磁场强度在20~180nT之间，变化较大。第四系磁场强度偏低且变化不大，在-50~10nT之间，大面积分布于矿区中部。酒局子组主要分布在区域中部、八家、南沟一带，强度在-20~30nT之间，磁场偏低且变化不大。
图5 内蒙古八家矿区1:10000磁测ΔT异常等值线图
1-磁异常及编号；2-钻孔及编号
3.2.2 磁异常解译推断
矿区内共圈定出3处高磁异常，根据磁测异常、物性、地质、钻探等信息进行综合分析（图5）。C-1磁异常位于矿区西北部，以50nT为下限圈定异常，异常平均长近320m、宽近220m，西南侧未封闭，极大值近200nT，梯度较大，形态不规则。对应第四系覆盖区，推断可能为小规模闪长岩岩株引起。C-2磁异常位于矿区北东部，平均长近500m、宽大于200m，极大值大于300nT，梯度较大，呈近椭球状，对应第四系地层覆盖区，推断该磁异常可能为小规模闪长岩隐伏岩株引起。C-3磁异常位于矿区西南部地区，以20nT为下限圈定异常，异常宽近1200m、长近1500m，极大值近100nT，梯度不大，西、南侧均未封闭，形态不规则。异常区大部分对应第四系，部分地区为上石炭统酒局子组。根据钻孔验证，深部见到晚二叠世二长花岗岩，综合物性测定结果对比认为该磁异常主要由晚二叠世二长花岗岩所引起。
3.3 1:1万激电中梯测量
3.3.1 岩矿石物性特征
通过收集前人开展的电法资料及对已完工钻井岩心进行岩（矿）石物性测量（表3），结果显示区内的各种岩石极化率幅值高低变化较明显。最低为0.47%，最高为15.45%，平均值介于0.89%~10.39%，其中砂岩、粉砂岩、褐铁矿化砂岩极化率幅值较低，变化范围在0.89%~1.18%，为正常岩石幅值范围。凝灰岩、二长花岗岩、蚀变花岗岩幅值相对升高，变化范围在2.66%~3.46%，可能为岩石普遍黄铁矿化所致。碳质板岩、铅锌矿体极化率较高，极化率变化范围在8.07%~10.39%，为本区极化率最高的岩、矿石。可见不同幅值的极化率差异较大，这为识别不同岩性提供了物理参数。视电阻率幅值变化比较大，粉砂岩、蚀变花岗岩电阻率幅值平均值介于27659~31953Ω·m之间，为相对高阻异常；砂岩、二长花岗岩、铅锌矿体电阻率幅值平均值在3654~4525Ω·m，电阻率中等；凝灰岩、碳质板岩、褐铁矿化砂岩电阻率平均幅值在394~2263Ω·m，呈低阻特征。
3.3.2 激电异常解译推断
矿区视极化率平均值为3.644%，极大值为19.64%，视电阻率平均值为164Ω·m，极大值为1235Ω·m。从ηs平面等值线图（图6）上看，区内视电阻率在不同区域分别呈现出低阻、中低阻、中阻偏中高阻的特征，反映出地下不同地质单元的变化特点。以6%为实用极化率（ηs）异常圈定下限值，综合圈定DJ-1、DJ-2两处异常（图6）。异常DJ-1位于矿区中东部-中部区域，以极化率6%为下限进行圈定，异常中西部的东西方向平均长近700m、南北宽大于200m，长轴方向为北西方向，形态不规则；ηs值最高大于12%，梯度变化较大。异常中东部的东西方向长近600m，南北方向宽大于1000m，形态不规则，范围较小；ηs最高值大于12%，梯度变化较大。东部异常东西方向长近600m，异常南北方向宽大于1300m，形态不规则，范围较小；ηs值最高大于12%，梯度变化较大。异常DJ-2位于矿区中部偏西地区，以极化率6%为下限值进行异常圈定，异常东西方向宽大于200m，南北方向长大于300m，形态较规则，范围不大；ηs最高值大于6%，梯度变化较稳定。视极化率ηs值在180~220Ω·m之间，整体为中低阻高极化特征。异常区对应地质体物性测试结果显示：地表物性样砂岩、板岩为中低阻相对低极化特征；砂岩岩心样为高阻相对低极化特征；黄铁矿化砂岩岩心为高阻高极化特征。综合分析查明该激电异常主要由隐伏的黄铁矿化砂岩引起。
图6 内蒙古八家地区极化率平面图
1-激电异常及编号；2-钻孔及编号
4 工程验证
针对土壤综合异常AP12、磁异常C-1、C-2、C-13及激电异常DJ-1、DJ-2开展钻探工程，综合验证深部矿体。勘探线工程布置间距为50~100m，共计199个钻孔，控制矿体最大垂直深度885mm（图2b）。目前共计圈定25条矿体，即Ⅰ矿带14条，Ⅱ矿带5条，Ⅲ矿带6条，均为隐伏矿体。矿体主要赋存于晚石炭世酒局子组变质粉砂岩。
4.1 矿体特征
矿区共圈定锌多金属矿体25条，其中Ⅰ-1、Ⅰ-3、Ⅰ-5、Ⅱ-1号4条矿体为主要矿体，特征叙述如下。
4.1.1 Ⅰ-1号矿体
矿体位于矿区南部，由63个钻探工程控制，见矿工程数量为61个，隐伏矿体，埋深14~209m之间，赋矿标高-299~514m，赋存于由构造控制的石炭系变质砂岩、变质粉砂岩、变质长石石英砂岩层间裂隙内，与围岩为渐变关系。矿体走向334°～46°，呈脉状产出。矿体Pb平均品位1.20%，Zn平均品位3.43%，Ag平均品位126.7X10-6，有用组分以锌为主，伴生铅银。
4.1.2 Ⅰ-3号矿体
矿体位于矿区中西部，由52个钻探工程控制，见矿工程数量为40个，隐伏矿体，埋深22~419m之间，赋矿标高-335～541m。矿体赋存于由构造控制的石炭系酒局子组层间裂隙，与围岩渐变关系。矿体总体走向6°，呈脉状产出。矿体Pb平均品位1.29%，Zn平均品位2.39%，Ag平均品位133.91X10-6，有用组分以锌为主，伴生铅银。
4.1.3 Ⅰ-5号矿体
矿体位于矿区中西部，由43个钻探工程控制，见矿工程数量为36个，隐伏矿体，埋深29~150m之间，赋矿标高-134-532m，赋存于由构造控制的石炭系地层层间裂隙，与围岩为渐变关系矿体总体走向6°，呈长脉状产出。矿体Pb平均品位1.06%，Zn平均品位2.19%，Ag平均品位103.17X10-6，有用组分以锌为主，伴生铅银。
4.1.4 Ⅱ-1号矿体
矿体位于矿区南部，由44个钻探工程控制见矿工程数量为36个，隐伏矿体，埋深14~209m之间，赋矿标高48～574m。矿体赋存于由构造控制的石炭系地层层间裂隙，与围岩为渐变关系。矿体产状45°～95°∠46°～76°，呈长脉状产出。矿体Pb平均品位1.70%，Zn平均品位4.51%，Ag平均品位85.15X10-6，有用组分以锌为主，伴生铅银。
4.2 围岩蚀变特征
矿体赋存于上石炭统酒局子组构造矿化蚀变带内，与矿体接触围岩多遭受构造破碎及蚀变作用，发育有硅化、绢云母化、碳酸盐化、绿泥石化、泥化等蚀变作用，且越靠近矿体岩石蚀变越强烈。根据钻孔岩心编录所揭示的围岩蚀变空间分布特征，可以划分为三期：早期发育伴随热液活动形成的黄铁绢英岩化带；中期发育硅化-黄铁矿化带，硅化-碳酸盐化带；晚期发育沿控矿构造发育的硅化、碳酸盐化、绢云母化、绿帘石化、绿泥石化、高岭土化。
4.3矿石特征
八家锌多金属矿床的矿石金属矿物主要为闪锌矿、方铅矿、黄铁矿，其次为毒砂、黄铜矿及含银矿物等，有少量赤铁矿、铅钒、黝锡矿、硫锑铅矿等（图7）。非金属矿物主要以石英、长石、方解石为主，发育绢云母、绿帘石、绿泥石、高岭土等蚀变矿物。生成顺序为黄铁矿、闪锌矿→黄铁矿、闪锌矿、方铅矿、毒砂→黄铜矿、含银矿物。其中黄铁矿具有明显的世代特征，早世代黄铁矿呈浸染状不规则粒状集合体，晚世代黄铁矿可见碎裂、碎斑、揉皱结构，闪锌矿存在两种类型，分别是棕褐色闪锌矿和深黑色闪锌矿，同时发育典型的环带结构。其他矿石金属矿物多以半自形-他形不等粒粒状结构为主，自形粒状结构次之，金属矿物之间发育交代结构、穿插结构、共结边结构、填隙结构等；矿石构造主要为角砾状、细脉浸染状和块状构造，部分发育网脉状和纹层状构造。
图7 内蒙古八家锌多金属矿床典型矿石及显微照片
a， c-角砾岩型铅锌矿石；b-脉状铅锌矿石；d-块状锌矿石；e-闪锌矿中发育乳滴状黄铜矿并与锌黝锡矿共生；f-方铅矿与毒砂共生并被闪锌矿 交代；g-闪锌矿发育碎裂结构并具有可还原性，被晚期黄铁矿胶结；h-毒砂交代黄铁矿，毒砂颗粒发育碎裂结构并被黄铜矿和黝铜矿胶结，闪 锌矿与黄铜矿共生；Py-黄铁矿；Sp-闪锌矿；Gn-方铅矿；Apy-毒砂；Cp-黄铜矿；Fk-锌黝锡矿；Tt-黝铜矿
5 矿床成因及发现意义
5.1 矿床成因
八家大型锌多金属矿床属于大兴安岭中南段硐子-汤家杖子铅锌多金属成矿带，赤峰-白云鄂博大断裂与NNE向大兴安岭主脊断裂等区域性大断裂的交会部位附近。晚石炭世，由于区域近SN向挤压应力持续作用，海盆持续收缩，形成了晚石炭世浅海相碎屑岩沉积建造。与此同时西伯利亚板块与华北板块不断挤压靠近，区域内经历了多次强烈构造运动，地层褶皱隆起，形成了一系列NW、NE及NEE向展布的褶皱（如腾克力复式向斜）和断裂构造，奠定了区域NWW、NEE向控岩、控矿构造的基本构造格架。晚古生代以来，随着古亚洲洋的闭合以及古太平洋板块的西向俯冲作用，对早期断裂构造进行改造的过程中发生强烈的火山、岩浆及热液活动，矿区内形成了晚二叠世中粗粒二长花岗岩（未发表数据）和早侏罗世不等粒二长花岗岩，以及早白垩世义县组火山碎屑建造，与此同时伴随了铅锌银多金属成矿作用。根据矿床地质特征，矿体主要赋存于上石炭统酒局子组与晚二叠世二长花岗岩体之中，早白垩世义县组火山碎屑岩中仅有少量成矿期后热液脉，因此成矿活动主要与海西晚期二长花岗岩成因关系密切。由于目前缺少直接的岩浆活动年龄，八家锌多金属矿成矿时代只能间接限定于海西晚期二长花岗岩与早白垩世义县组火山碎屑岩成岩时代之间。综合前人研究，晚二叠世花岗岩形成时，古亚洲洋已在本区消失，因此从古亚洲洋构造域的时空演化角度来看，矿区内二长花岗岩体应形成于古亚洲构造域的造山后阶段，由于造山后伸展崩塌作用的影响，诱发了深部热流物质大面积上升，并与早先存在的深部地壳物质发生相互作用，进而形成本区的晚二叠世二长花岗岩（未发表数据）。在岩浆上升侵位过程中，下渗的地下水以及携带部分矿质的花岗岩浆分泌的初始混合岩浆水形成对流循环，进一步萃取了上石炭统酒局子组中的成矿元素，含矿热液在构造发育的运移通道和容矿空间富集，沿接触带NWW向、NEE向及近SN向次级断裂运移交代充填形成脉状锌多金属矿体。综上认为八家锌多金属矿床成因类型属于受断裂构造控制的岩浆热液型脉状锌多金属矿床。
5.2 发现意义
八家大型锌铅银多金属矿床发现于华北板块北缘与兴蒙造山带结合部位的敖汉旗浅覆盖区内，属于黄土覆盖区找矿。建立综合运用地质、化探、物探等找矿勘探技术，合理圈定找矿靶区，最后进行钻探控制深部隐伏矿体的方案，为区域黄土覆盖区铅锌矿床的勘查工作提供了新思路。矿床的发现过程为：1:2.5万土壤测量圈定异常靶区→1:5万航磁测量综合分析缩小靶区→1:1万高精度磁法测量与1:1万激电测深结合钻探工程验证控制深部矿体。
八家大型锌多金属矿床是赤峰南部地区敖汉旗境内继后公地中型铅锌矿、老西沟中小型铜铅锌多金属矿、草房沟小型铅锌银多金属矿、小莫力沟铅锌矿、大黄花胡同铜银多金属矿床发现之后的重大铅锌找矿突破，表明该地区及外围具有很大的铅锌银内生多金属找矿潜力。该矿床以发育热液脉型铅锌矿化为主，次为角砾岩型铅锌矿化，矿体的分布受断裂控制作用明显，同时具有隐爆角砾岩型矿化特征，这为认识和完善区域内构造-岩浆-热液的“三位一体”耦合演化机制控制铅锌矿床成矿作用和建立区域铅锌矿床成矿模型研究提供充分的事实基础，具有重要科学研究意义。
6 结论
（1）八家锌多金属矿床主要赋存于晚石炭世酒局子组变质粉砂岩、砂岩及碳质板岩和少量晚二叠世二长花岗岩体中。矿床以NWW、NEE向及近SN向裂隙系统控制的长脉状铅锌矿化为主，伴生银矿，成因类型属于受断裂构造强烈控制的岩浆热液型脉状锌多金属矿床，值得注意的是矿石同时显著发育角砾岩型矿化类型，增加了矿床成因的复杂性。
（2）矿区地球化学异常以中低温元素组合为主，地球物理特征为中低阻高极化特征，围岩蚀变带具矿化越强蚀变岩越靠近矿体的规律，在空间上自矿体向两侧分带为脉状硅化、绢云母化、黄铁矿化、强铅锌银矿化带；细网脉状硅化带、绿泥石化、碳酸盐化弱铅锌银矿化带；硅化、绢云母化的不含矿带。
（3）八家锌多金属矿床是内蒙古赤峰南部浅覆盖区地区发现的大型铅锌银多金属矿床，同时也是本地区目前唯一可达到工业生产水准的铅锌银矿床，是区域铅锌银找矿的突破性进展，采用物化探工程结合地质分析及钻探验证控制的综合找矿方法，为区域内寻找同类型矿床积累了重要的勘查经验，对进一步认识区域内生多金属成矿作用及成矿规律具有重要意义。
致谢：本研究野外工作得到了内蒙古自治区第十地质矿产勘查开发院王立明、高陇平、刘传宝和中国有色金属实业技术开发有限公司王新利等领导和技术人员的大力支持，以及赤峰黄金吉隆矿业有限责任公司孙立军、李化坤，核工业243队梁猛的热情协助。室内研究得到了中国地质大学(北京)张英帅、姚诗悦、石启慧、李羚、王滔等人的帮助。《地质与勘探》编辑部的各位老师在论文修改过程中提出宝贵的建设性意见，不胜感激。