原始晕方法常用于隐蔽金属矿床的勘探和评价,在国际矿物勘探实践中表现出优异的指示效果(Safronov, 1936; Beus and Grigorian, 1977; Rose et al., 1979; Gundobin, 1984)。自20世纪90年代以来,包括Li等人(1995, 1998, 1999)在内的勘探地球化学家通过系统研究原始地球化学晕的轴向分带模式和空间叠加特征,开创了结构叠加晕(SSH)方法。该方法已指导中国40多个易枯竭矿床的勘探(Li et al., 2010, 2013a, 2013b)。在关键矿区的系统勘探促进了隐蔽热液矿床盲靶区选择的SSH模型的发展(Li et al., 1998, 2006, 2010, 2016a; Yu et al., 2010),并通过发现多个深部矿体证明了其显著的勘探效果。
SSH被定义为围绕矿体的地球化学元素晕的空间叠加,这些晕是由构造驱动的多阶段热液矿化形成的。对于热液矿床——典型的受构造控制的多阶段热液活动产物——SSH的形成与其成矿过程密切相关(Wang et al., 2013a, 2013b)。因此,热液矿床中深部矿体的勘探应优先考虑深部构造带的元素组合分布模式。根据构造断裂带不同位置的元素组合特征,SSH可以进一步划分为前沿晕、近矿晕和根晕。不同矿化阶段产生的SSH表现出空间复合叠加模式(Li et al., 2010, 2016a)。因此,轴向SSH中的“分带”和“反向分带”现象可能是由于与深部隐蔽矿体相关的前沿晕叠加在上方矿体的根晕上,从而产生了不规则的地球化学异常现象,如“前沿晕和根晕的共存”、“反向分带”以及“地球化学参数的轴向变化”(Li et al., 1995, 2016a; Chen and Liu, 2000; Yu et al., 2010; Wang et al., 2013a)。应用于勘探目标预测,该方法使后续验证钻探中成功发现了隐蔽矿体,实现了显著的经济价值。
焦乌拉-查甘布拉根银铅锌矿场(Jia-Cha矿场)位于华北-蒙古块体的东北部,属于兴蒙造山带的Derbugan金属矿带(DMB)——该区域最重要的次级金属矿化单元,拥有焦乌拉和查甘布拉根两个主要矿化中心,是该地区最具经济价值的多金属矿场之一(Nie et al., 2011, 2015; Yang et al., 2009; Yang, 2010)。根据已发表的数据和新结果(Qin, 1998; Dai et al., 2014, 2016; Li et al., 2014, 2016a, 2016b; Niu et al., 2017, 2020; Yang et al., 2017; Cao et al., 2018; Liu et al., 2018),Jia-Cha矿场的晚侏罗世-早白垩世岩浆-热液活动大致分为三个阶段:152–139 Ma的矿前岩浆阶段,135–133 Ma的岩浆-热液阶段(主要的铅锌矿化年龄)(Han et al., 2020; Liang et al., 2020; Xu et al., 2020; Hui et al., 2021; Hui et al., 2021),以及124 Ma的矿后岩浆阶段。此外,Jia-Cha矿场以大规模、高品位的矿化(银-铅-锌-金)和显著的深部矿化潜力为特征。例如,焦乌拉矿床含有636吨银(平均品位:56 × 10^-6),45万吨铅锌(铅:3.5%,锌:4.6%),以及2万吨铜(品位:0.5%),而查甘布拉根矿床含有3000吨银(品位:35 × 10^-6),50万吨铅锌(铅:3.5%,锌:2.5%),以及5吨金(品位:0.8 × 10^-6),显示出其经济意义和勘探潜力(Nie et al., 2011)。这使得Jia-Cha矿场成为研究DMB内深部成矿过程的理想目标。
位于Jia-Cha矿场中心的焦乌拉银铅锌多金属矿床是解读区域表生热液成矿系统的关键窗口。在焦乌拉矿床中,断层结构是岩浆上升和热液流体迁移的主要通道,同时也充当了关键的矿体承载、流体通道和矿化控制结构(Nie et al., 2011, Nie et al., 2015)。沿断层控制的矿化带的SSH轴向分带模式对深部矿床勘探具有关键意义。然而,关于其SSH的轴向分带特征、元素的空间分布模式、富集机制以及构造-矿化关系仍存在大量知识空白(Li et al., 2015, Li et al., 2016b; Niu et al., 2016)。本研究通过针对矿化相关的地球化学指标,系统研究了控矿结构、地表露头、巷道和钻芯,从而建立了揭示热液系统时空演化的元素关联轴向分带序列。通过解析沿断层控制带SSH的空间分布特征,开发了一个综合的成矿模型,以指导焦乌拉矿场的生产勘探规划。