晋东北地区已知具有工业意义的银矿床主要为次火山岩浆热液裂隙充填交代型,且与金矿密切共(伴)生,当其银金属储量大于10 t时,则构成伴生银矿床,如义兴寨及辛庄小型银矿床;当Ag平均质量分数大于100×10-6时,则构成独立银矿床(如义兴寨8号脉)。部分矿区银与金、多金属共生,均达到工业指标(如高繁、刘庄银金矿和耿庄金银矿床等);灰窑沟和马桥有望成为独立银矿床。
孟令山(1988)将次火山岩浆热液银矿床分为3 个亚类型,即:接触交代型(如刁泉、刘庄)、充填交代型(如太白巍山、义兴寨、辛庄和高繁)和隐爆角砾亚型(如耿庄和灰窑沟、马桥等)。
接触交代型银矿体产于燕山期中酸性—酸性浅成—超浅成次火山杂岩体与碳酸盐岩接触部位,与矽卡岩型铁铜矿、金矿伴生或共生,如刁泉、刘庄银矿点、太那水和岔口麻地坪银矿化点等。其中刘庄为 Zn、Ag、Au 共生,其他矿(化)点均为伴生银。
充填交代型银矿为燕山期中酸性—酸性次火山杂岩体成岩后期,中低温气水热液以裂隙充填交代形成的脉型和构造蚀变岩型银矿。此类银矿为晋东北地区的重要成矿类型,如义兴寨、辛庄、高繁、太白巍山、灰窑沟和马桥等。其中,灵丘县太白巍山和代县高繁是山西省规模最大的银矿床。
隐爆角砾岩型银矿床指以充填交代形式产在隐爆角砾岩筒中的金银矿床,矿化多为富硫化物的含金、银石英脉和浸染状,分布在角砾岩筒断裂裂隙及角砾间隙内,如繁峙县耿庄和庄旺。
隐爆角砾岩筒及角砾岩本身 Ag 丰度值高,储矿空间良好,是一种良好的金、银、铅、锌矿床成矿环境。
晋东北地区已出露的隐爆角砾岩筒有近40个,产地有堡子湾(5个),九对沟、浑源火山盆地(4个),太白巍山(3个),义兴寨(4个),耿庄、茶坊(2个),庄旺、磨峪沟、太那水、刘庄、小浪门、尧峪、蒿地堂(7个)和滩上(8个)等,这些岩筒(管)中普遍有金、银或多金属矿化,可作为一个很好的找矿预测目标。
高繁银金矿床为浅成—超浅成次火山岩浆热液构造蚀变岩型代表性矿床,也是此构造岩浆活动带中目前已知的唯一工业银金矿床。
矿区范围内基底地层为太古宙五台群台怀亚群火山沉积变质岩系,平均Au为丰度为3.8×10-9;古元古代滹沱群高繁亚群以角度不整合覆盖其上,岩性为浊积岩建造石英岩、千枚岩和黑色板岩。NW向断裂系统由F1、F2和F3等3条断裂组成。其中F2为成矿主干断裂(图4-22)。
F1断层在矿区范围内长2 km,宽50~100 m,倾向40°~50°,倾角60°~70°,由一系列相互平行的断裂面组成,平推断距500~800 m,张扭性,为多期活动的继承性断裂。沿倾向深达燕山期石英斑岩体,为导矿与储矿构造。
F3断层长2.5 km,倾向25°,倾角31°。两个主断面平行,宽3~15 m,延深400 m以上。断裂带内为灰黑色断层泥、角砾岩与碎裂岩,为3号矿带的储矿构造。
图4-22 高繁金银矿田地质略图
1—冲洪积物;2—冲积物;3—新近系;4—滹沱超群四集庄组底砾岩;5—高繁群;6—台怀群;7—石咀群;
8—辉绿岩;9—含角砾石英斑岩;10—隐爆角砾岩;11—闪长岩;12—花岗闪长斑岩;13—花岗斑岩;
14—花岗闪长斑岩脉;15—长石斑岩;16—石英斑岩;17—玄武岩脉;18—断层;19—不整合接触界线;
20—高阶地砂金分布区;21—古断裂;22—矿点及矿化点位置;23—矿化裂隙;24—闪长玢岩。
图例中8为吕梁期,9、10、11、12、13、14、15、16、24为燕山期,17为喜马拉雅期
滩上复合岩体为此构造-岩浆活动带内的代表性岩体,近圆形岩株状,面积3.4 km2,由火山颈相凝灰质角砾岩、集块岩和侵入其中的次火山岩相角砾状长石石英斑岩及石英斑岩组成。此岩体之南在F1、F2、F3号断裂交汇处有超浅成花岗闪长岩岩株,面积0.8 km2,侵位后又被震碎,并伴有金、银、钼、铜、铅、锌等矿化。所谓的高繁银金矿床就是指该岩株沿F3断裂西延的矿化部分。除此复合岩体之外,在其周围还有高繁、滩上、灰窑沟、大席麻沟、小席马沟、马桥、大屋次和小屋次等8个卫星式小岩株或爆破角砾岩筒,为良好储矿构造。其中,总是多少伴有银金矿或其他多金属矿化。
滩上杂岩体分3个岩浆旋回:早期形成爆破角砾岩筒和隐爆“含砾”石英斑岩、气爆火山岩(火山集块岩、火山角砾岩和火山凝灰岩)和浆爆熔岩(晶屑凝灰岩和岩屑凝灰岩),伴随铜钼矿化,K⁃Ar年龄约为141Ma,属燕山中期产物;中期依次形成闪长岩-花岗闪长岩-斑状花岗岩;晚期生成一系列闪长玢岩、石英斑岩和长石斑岩脉等,银金矿形成于岩浆活动末期热液阶段。由此看来,岩浆活动特征与义兴寨矿区相似,仅以岩浆活动早期底压大而相对多地形成一些气、浆爆火山碎屑岩而别之。
环绕滩上岩体有以金银矿为主的一系列内生金属矿(化)点,成为晋东北地区又一个多金属矿集区:中部为滩上铜钼矿,南部为二甲岩铜矿、屋次金矿、马桥银矿、兑家沟金银矿,西部高繁银金矿,北部灰窑沟银矿和东部为大席麻沟银金矿等。构成以燕山期中酸性次火山杂岩体为主控因素的共生成矿系列与矿床共生组合,显示为有成因联系的不同矿床、不同矿物成分和不同成矿元素在水平方向上有规律的带状分布。因为工作程度较低,不同矿物或有用组分,或在成因上有密切联系的不同矿石建造,是否存在不同矿化类型的垂直分带尚不清楚(图4-22)。
矿田范围内,重砂和相关元素地球化学异常发育,并且可与伯强矿集区综合异常相媲美;同时也是古代采冶遗迹众多和砂金采矿历史悠久的地区。从次火山机构特征和矿化的普遍性来讲,应为整装勘查深部找矿选区目标之一。
高繁银金矿床主矿体赋存在F3断裂扩容带上、下盘。1、2号为主矿体,其他矿体长不足60 m,厚不过2 m。所有矿体常有膨缩和尖灭再现现象(图4-23)。1号矿体位于下构造面,呈不规则脉状,控制长度800 m,延深80~180 m,均厚0.67 m,平均含w(Au)为4.11×10-9,含w(Ag)为49.04×10-9;2号矿体位于上构造面,长900 m,控制延深60~330 m,均厚1.13 m,平均含w(Au)为3.18×10-6;含w(Ag)低于1号矿体,Ag/Au=15.5。
图4-23 高繁银金矿床地质图
1—滹沱群四集庄组砾岩;2—五台群高繁亚群;3—长石石英斑岩;4—闪长岩;5—辉绿岩;
6—断裂破碎带及编号;7—银金矿体及编号;8—滩上火山碎屑-闪长岩复合岩体
在③号矿带中以控制圈定矿体6个,其中以③-1和③-2号矿体规模最大。
③-1号矿体呈不规则脉状,倾向20°,倾角50°,长800 m,延深80~100 m,均厚0.67 m,平均含w(Au)为5.28×10-6;平均含w(Ag)为124.5×10-6。
③-2号矿体纵向呈透镜状,倾向20°,倾角50°。长420 m,延深60~330 m。均厚1.11 m,平均含w(Au)为3.61×10-6,w(Ag)为189.77×10-6。
矿石矿物组合如表4-8所列。
矿石结构有自形—半自形晶结构、共结结构、包含和生长环带结构、充填交代结构、固溶体分离结构和应力作用形成的斑杂状、角砾状、丝条状、压碎状和塑性变形结构,以及风化淋滤形成的胶状结构等。构造有:充填作用形成的晶洞、梳状和条带状构造;应力作用形成的透镜状与角砾状构造;细脉浸染状构造;表生作用形成的蜂窝状、胶状与土状构造等。
表4-8 高繁银金矿床矿石矿物共生组合
矿石类型有两种:一为构造蚀变岩型,即各种金属硫化物呈细脉浸染状分布在断层泥及蚀变断裂破碎角砾岩中;二为硫化物石英脉型,金属硫化物呈稀疏或稠密浸染状、团块状分布在石英脉中。含矿石英脉呈复脉状或群带状分布在断层破碎带顶、底板附近。这些矿脉又被后期破碎成角砾或透镜状。与义兴寨金矿床不同的是,成矿温度低、有用矿物颗粒小、含Ag高和金的成色低。表明高繁银金矿床成矿位置较义兴寨金矿成矿位置相对更远离成矿母岩体,或者说二者在矿床水平分带中处在距成矿岩体远近不同的部位。
自然金、银金矿和金银矿等有用矿物呈裂隙和粒间充填、包体和脉状等形式出现。其中,裂隙金约占71%,常赋存在黄铁矿和少量石英裂隙中;粒间金银约占21.74%,赋存在闪锌矿、黄铁矿和黄铜矿中;脉状金银偶尔出现在方解石中。金、银矿物粒径0.05~0.40 mm,极少数达0.80 mm,呈粒状、树枝状、片状或蜂窝状。分540~697(银金矿)和242~333(金银矿)两种成色。银黝铜矿、螺状硫银矿、深红银矿与自然银共生,或呈固溶体状被方铅矿包裹。
以围岩蚀变的部位不同分两类:一类发生在围岩中的热液蚀变,如硅化、绢云母化、碳酸盐化、黄铁矿化、方铅矿与闪锌矿化等。这些蚀变一般都发生在容矿的F1号断裂破碎带之外0~20 m范围内,而且近则强,远则弱。另一类蚀变则发生在F3号断裂破碎带内,如绢云母、高岭土化、硅化、碳酸盐化和多金属硫化物矿化等。这些蚀变常发育在矿体顶部前缘部位,且都是含矿气热水溶液进入扩容带内后形成的。
根据矿石硫、铅、氢、氧同位素和流体包裹体等综合测试研究分析,高繁银金矿床形成于骤然减压、降温的条件下。根据沸腾稳定求得的成矿压力为140×105Pa,属超浅成压力环境。pH=4.46~1.38,Eh=0.42~0.61,说明该矿床形成在酸性介质弱还原—还原环境。
从上述矿床地质特征和成矿物理-化学条件来看,高繁金银矿床是在燕山中期中酸性—酸性浅成—超浅成次火山杂岩体成岩过程的中—低温热液阶段,以裂隙充填交代形成的矿床,多数为含银金矿石英脉型,少数为构造蚀变岩型。
高繁银金矿床与滩上复合岩体直接相关,严格受NW向张性断裂破碎带控制。成矿热液来自次火山岩浆热液和射气作用产生的岩浆水。成矿晚期阶段有大气降水混入,具有低盐度的
滩上复合岩体受北西和北东向两组断裂交叉部位控制,如同其他典型矿床一样,在一个不大的范围内,次火山浅成、超浅成相岩体群常以一个主岩体为中心,一个至多个隐爆角砾岩筒或小岩株呈“卫星”式围绕分布。这些岩体来自过渡性地壳同熔性岩浆源。成矿热液产生于岩浆活动末期,Ag、Au、Cu、Pb、Zn、Mo 和S、Fe 等成矿元素以Cl-和