相广锰银矿床

涿鹿相广锰银矿床包括相广、胥家窑、上井沟、黑山寺 4 个矿段，是一个锰银共生的矿床。因锰银分离较难，矿石难选，目前仅相广矿段投入了详查地质工作，控制储量规模达中型，预测远景达大型。

(一)区域地质背景

相广锰银矿床位于冀西北幔枝构造南侧变质核与盖层交界处。区内出露地层有太古界桑干群，岩性为麻粒岩，角闪斜长片麻岩等，混合岩化作用强烈。中上元古界长城系、蓟县系和青白口系岩性主要为砂岩、页岩、白云岩等。古生界寒武系岩性为灰岩。中生界侏罗系，岩性为砂砾岩、凝灰质砂岩、安山岩、安山质角砾岩、流纹质熔结凝灰岩和煤层等。区内构造发育，早期以褶皱为主，呈北东向展布，在燕山构造旋回第Ⅱ-亚幕发展和激化时期，叠加了一系列呈北北东向展布的左旋压扭性断裂构造(属紫荆关-上黄旗北北东向构造岩浆岩带一部分)，并派生了北西—北北西向次级断裂构造。区内岩浆活动受北北东向深断裂构造控制，从火山喷发开始至岩浆侵入结束构成一完整的岩浆活动旋回，并具有由北西向南东侧向迁移的特点，形成了以中酸性为主的安山岩-流纹岩、闪长岩-花岗岩岩石系列。据研究，岩浆岩成因类型为深源的来自上地幔安山质岩浆经陆壳物质同化混杂的同熔型岩浆岩，同位素年龄为78.6～158Ma，形成时代为燕山期。岩浆活动与成矿表现出明显的专属关系，锰银矿床多与硅质偏高且富钾的铝过饱和类型火山岩、次火山岩有关。

(二)矿区成矿地质条件

矿区出露的地层有中新元古界长城系、蓟县系、青白口系和侏罗系后城组和张家口组(图3-31)。长城系主要分布在胥家窑一带，岩性为白云岩和石英砂岩。蓟县系主要出露在上井沟—黑山寺一带，岩性为白云岩及页岩，青白口系主要分布在上井沟—口前一带，岩性为石英砂岩、细砂岩、粉砂岩和泥质灰岩等。侏罗系后城组、张家口组分布在矿区胥家窑、相广、穆家沟岔道一带。后城组可分3个岩性段，从下到上一段为燧石白云质角砾岩和凝灰质砂砾岩、粗砂岩及细砂岩。二段为凝灰质砾岩、细砂岩和粉砂岩，三段为砂质胶结的杂砂岩。张家口组仅有第三段，岩性为流纹质含砾熔结凝灰岩、流纹质熔结凝灰岩。

矿区构造以断裂为主，褶皱不发育。根据其空间展布方向，形成时间、力学性质可分为两组构造组合。北东向构造组合有小矾山向斜，轴向55°，伴生的断裂呈北西向;北北东向构造组合断裂发育，主干断裂有胥家窑-岔道断裂(F₁)和上井沟-小五台断裂(F₂)，并派生了北西和北北西向次级裂隙。这种裂隙在相广矿段见有67条，产状47°∠67°、29°∠64°，胥家窑矿段见有25条，产状57°∠74°、27°∠73°，它们属于单组方向产出的较陡倾斜的穿切火山岩的裂隙带，为矿区容矿构造，此外在主干断裂形成同时，在后城组火山沉积岩层间的柔性岩层中产生层间滑动，形成鞍状虚脱构造及纵张裂隙，并充填一串半鞍状锰银矿体。这种容矿构造仅见于上井沟矿段。在黑山寺矿段钾长花岗斑岩呈似岩床状侵位于雾迷山组白云岩中，形成侵入接触构造带，井在岩体下盘形成接触交代型锰银矿体。

矿区岩浆岩有花岗斑岩及火山喷发的熔结凝灰岩和爆发角砾岩。花岗斑岩沿F₁、F₂断裂两侧呈似岩床状侵位于侏罗系和中新元古界地层中，Rb-Sr等时年龄为139±17Ma，⁸⁷Sr/⁸⁶Sr为0.7059。熔结凝灰岩可分火山灰流相和喷溢相，岩石碎屑物成分前者以玻屑为主，后者以晶屑为主，呈塑变结构，假流纹构造。分布在F₁和F₂控制的断陷盆地中。爆发角砾岩沿F₁、F₂断裂分布，属次火山岩中的隐爆相，岩石碎屑物以晶屑为主，凝灰结构。这些火山、次火山岩岩石化学特征具有很多相似性，但因产出的地质环境不同也存在某些差异，表现为次火山岩的SiO₂、Al₂O₃略高，MgO、Ca0、Na₂O略低，K₂O＞Na₂O、Fe₂O₃＞FeO。说明火山活动是以火山灰喷发开始，逐渐向熔岩，次火山岩过渡，岩浆成分向富钾演化。次火山岩中钾质成分增多增加了携带Ag、Mn、Pb、Zn等多金属离子的能力，使其在有利的环境中富集成矿。

图 3-31 相广锰银矿区平面简图

(三)矿体特征

1.矿体的形态、规模

(1)相广矿段

目前已发现的矿脉(体)有67条，主要产于侏罗系张家口组流纹质熔结凝灰岩中，受两组北西向(产状47°∠67°、29°∠64°)次级构造裂隙控制，呈北西—北北西向展布。矿体形态多为简单而规则的脉状，沿走向及倾向具分支复合、尖灭、侧现与再现等特点。一般来说破碎带最发育的地段是矿体赋存和膨大的部位，在主构造带中常赋存锰银矿体，而两侧的破碎围岩中则多形成蚀变岩银矿体。矿段中2、13、14号矿脉(体)工作程度较高，其中2号矿脉(体)规模最大，矿脉长3000余米，最大矿体长1000m，银矿体厚2.23m，品位138.73×10^-6，锰矿体多呈透镜状与银矿体共生，矿体厚2.05m，品位15.16×10^-2;13号矿脉(体)长2500m，最大矿体长800m，银矿体厚3.32m，品位177.99×10^-6，锰品位16.08×10^-2。

(2)上井沟矿段

矿体产于侏罗系后城组燧石白云质角砾岩与凝灰质砂砾岩之间的鞍状虚脱构造中，锰矿体连续性差，规模小，多呈透镜状，品位变化较大。银矿体连续性较好，矿体顶部有一厚为0.2～0.5m的高岭土化层，含银较高，最大矿体沿倾向长245m，厚1.26m，品位184×10^-6。

(3)胥家窑矿段

目前已发现矿脉25条，呈脉状产于高于庄组白云岩中，受两组北西向(产状57°∠74°、27°∠73°)构造裂隙控制，脉长一般为100～200m，最长达489m，厚一般为0.30～0.55m，最厚达1.26m，锰品位一般为16×10^-2～30×10^-2，银品位161.32×10^-6，矿体规模较小。

(4)黑山寺矿段

矿体产在钾长花岗斑岩与雾迷山组燧石条带白云岩的下接触带中，呈层状，走向北东20°～70°，倾向北西，倾角30°左右，矿体长200m，厚7.32m，最厚达7～8m，锰品位20.43×10^-2，银品位低，一般仅为3×10^-6～7×10^-6，为伴生银矿。

2.矿石类型及结构构造

矿石类型可分为两种:一种是锰大于10×10^-2，呈脉状、透镜状、层状产出，构成锰矿主体，为锰银矿石;另一种是锰含量小于10×10^-2，依附于脉状，透镜状银矿体两侧，与蚀变带的展布相吻合，为蚀变岩银矿石。两者在空间上相互伴生，无截然分界。

锰银矿石中MnO₂含量较高，有用元素为Ag、Mn，银矿物主要有溴角银矿、氯溴银矿、溴矿、卤银矿、碘银矿等，次为辉银矿和少量自然银、银金矿。锰矿物有硬锰矿、铅硬锰矿及少量软锰矿。脉石矿物主要有石英、长石等。矿石呈纤维状和叶片状结构，脉状、网脉状构造。

蚀变岩银矿石化学成分中K₂O含量较高，有用元素为Ag，银矿物主要有辉银矿、螺状硫银矿，次为角银矿，少量自然银、深红银矿和含银黝铜矿。含银矿物有5种，即黄铁矿、方铅矿、黄铜矿、硬锰矿和褐铁矿。脉石矿物有正长石、微斜长石、钠长石、石英、绢云母等。矿石呈变脉体结构，脉状、网脉状、角砾状构造。

3.围岩蚀变

矿床的围岩蚀变可分两种类型:一是成矿前的蚀变，表现为与火山喷发有关的面型蚀变，蚀变种类有黄铁矿化、绿泥石化、绢云母化、碳酸盐化等，蚀变程度较弱，与成矿关系不大;二是成矿期的蚀变，成矿早期出现沿裂隙带两侧的热液蚀变，空间展布严格受构造控制，具线型蚀变特征。近矿部位蚀变强烈，远离矿体逐渐减弱。其蚀变特点因岩性不同而异，流纹质熔结凝灰岩和凝灰质杂砂岩中硅化发育，花岗斑岩中高岭土化强烈，与硅化、高岭土化相伴的常为绢云母和褐铁矿化。成矿晚期主要有沿裂隙充填的锰矿化、褐铁矿化及碳酸盐化。褐铁矿化常与细脉浸染状锰矿相伴。近矿围岩中碳酸盐化、硅化也发育，常形成硅化含锰碳酸盐。表生的黄钾铁矾化比较普遍。与矿床关系密切的主要有硅化、锰矿化、高岭土化、褐铁矿化和黄钾铁矾化。

4.成矿温度

矿床形成的温度为中-低温。依据是:①原生辉银矿与其变种螺状硫银矿共存，其形成温度在173℃以上;②硬锰矿包裹体爆裂温度为114～154℃;③计算共生的黄铁矿-方铅矿对之间的硫同位素平衡分馏温度为203℃。

(四)成矿物质来源

1.稳定同位素特征

(1)氧同位素

矿区中锰银矿石氧同位素δ¹⁸O均为负值，变化范围为-1.45～-2.51，变化较小，说明热液主要来源于岩浆水，并有大气降水混入。而含锰白云岩δ¹⁸O为13.43，表明其氧来自海水且与成矿无关。

(2)硫同位素

矿石中黄铁矿的δ³⁴S为4.2，方铅矿δ³⁴S为0.1，表明硫来自混熔岩浆。

(3)铅同位素

矿区中两种类型银矿石，围岩及方铅矿中铅同位素比值变化较小(表3-31)，在坎农模式图上均落入普通铅的小三角内，在²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb-²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb坐标图上(图3-32)除2、4号蚀变岩样品投点于上地壳外，各类矿石样品均落在地幔和下地壳区内，说明成矿物质应源自地球深部。

表 3-31 相广锰银矿同位素测定结果

2.稀土元素特征

矿区中两类矿石和围岩的稀土元素总量(∑REE)差异不大，锰银矿石为117.17×10^-6，蚀变岩银矿石为137.58×10^-6，花岗斑岩为226.11×10^-6，流纹质熔结凝灰岩为152.60×10^-6。δEu为0.6～1.07，平均值0.77，明显小于球粒陨石和地幔分熔岩浆成因的玄武-安山质岩石(δEu=1)，反映出它是一种壳源物质分熔而形成的产物。∑Ce/∑Y为3.59～11.38，平均值7.68，显示轻稀土相对富集。配分模式均呈左高右低的相似形态，呈轻稀土富集，重稀土亏损的右陡倾斜曲线。说明矿石中稀土元素组成是熔结凝灰岩，花岗斑岩演化发展的产物，反映了矿石中稀土元素来自于火山岩和次火山岩。

根据已有的资料可以看出，本区Mn、Ag应是来自地球深部，并随次火山岩与燕山期陆相次火山岩热液上侵时形成的热液和沿构造裂隙渗入地下的大气降水混合在一起，热液中携带的原始岩浆中的成矿物质以络阴离子在富硫和含氧的溶液中迁移。在构造裂隙、虚脱构造带、接触构造中，由于温度、压力降低和氧化还原电位的改变，Ag 便发生沉淀，形成辉银矿-螺状硫银矿，并被硅化石英体包裹，或以类质同像混入方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、黄铁矿等硫化物中。

图 3-32 相广锰银矿铅同位素组成(底图据 Zartman 等，1974)