圖15-6壽王墳礦區地質草圖(根據冶金隊514 1965數據縮小)
(1)成礦區地質背景
壽王墳礦區位於燕山沈降帶中段北部興隆臺凹陷。該地區的南部和北部以大斷層為界。北部的張家口-北票深大斷裂與內蒙地軸相鄰，南部的喜峰口-淩源深大斷裂與遵化地臺相鄰，西部為米淮隆起，東部為北票內陸斷陷。
該區太古宙中深變質富含角閃石的片巖和片麻巖構成結晶基底，其上覆蓋著元古宙-中生代沈積蓋層。長城系、薊縣系、青白口系出露於中元古代。下部以碎屑巖為主，上部為碳酸鹽沈積，大部分呈東西向分布，出露面積670km2，為本區主要含礦地層。
長城系由底部的石英巖、應時砂巖和長石應時砂巖組成，中部為頁巖、板巖、石英巖和燧石白雲巖，上部為燧石白雲巖和矽質片巖，分為黃崖關組、串嶺溝組、大紅峪組和高於莊組。
霧迷山組是薊縣的主要地層，是壹套燧石白雲巖地層，壹般含MgO高達20%，局部夾泥灰巖和頁巖。矽卡巖型銅礦產於該群與燕山中酸性侵入雜巖及其附近的接觸帶。
青白口系僅在該區北部出露，呈東西帶狀分布，巖性為頁巖、碳質頁巖和薄層灰巖。本區寒武-二疊紀主要分布在壽王墳礦區南部。
中生界分布廣泛，但主要集中在礦區南部的中生代坳陷帶。中侏羅統以凝灰巖、火山碎屑巖和內陸湖相砂頁巖為主，上侏羅統以安山巖和安山巖集合體為主。
本區褶皺構造十分發育，褶皺軸多呈東西或東北方向分布。這些褶皺構造控制了本區沈積蓋層的空間分布，並在壹定程度上制約了侵入巖的形態特征。
該區中生代巖漿活動較為強烈，形成閃長巖-花崗閃長巖-花崗巖侵入雜巖，壽王墳巖體最大，巖相變化明顯，巖性多樣，周圍有銅、鐵、鉛、鋅、鉬等金屬礦化。
1.地層
礦區大部分地區被壽王墳侵入雜巖占據，中元古界-中生界分布在巖體周圍。壽王墳銅礦(狹義的壽王墳礦區)位於西南雜巖與元谷峪霧迷山組燧石白雲巖的接觸帶，其他產狀產於巖體與周圍早古生代或中生代地層的接觸帶或圍巖中。
中、新元古代包括長城系大紅峪組石英巖，高於莊組燧石和矽質板狀白雲巖，薊縣系霧迷山組燧石白雲巖，洪水莊組頁巖，鐵嶺組白雲巖灰巖。霧迷山組是本區重要的含礦圍巖，分布於礦區南部的壽王墳和三岔口地區。巖性為厚層白雲巖，含燧石條帶，瘤狀白雲巖夾不同大小的頁巖或泥質白雲巖透鏡體。近巖體經歷了熱變質作用，由泥質白雲巖、泥巖和泥質灰巖形成各種類型的角巖:黑雲母角巖、黑雲母紅柱石角巖、絹雲母角巖和紅柱石角巖。與侵入巖接觸帶發生強烈的矽卡巖化作用，與鐵、銅礦體形成巖漿及巖漿後鎂矽卡巖。
侏羅系為最發育的中生代，巖性為碎屑巖、火山巖、火山碎屑巖，有部分破碎銅礦化。
2.礦區結構
礦區位於興隆臺凹陷壽王墳斷陷西南部。壽王墳復式反轉背斜奠定了礦區構造的大致輪廓。背斜軸部近東西，軸部向北傾斜，傾角60° ~ 70°。大紅峪組石英巖出露於背斜軸部，高於莊組下部的矽質白雲巖和泥質白雲巖分布於南北兩翼。背斜北翼穿過高於莊組上部的燧石白雲巖，與潘家店向斜。復背斜南翼大部分被中生代地層覆蓋，在壽王墳和三岔口有霧迷山組白雲巖出露(圖15-6)。
礦區內斷裂構造十分發育，其走向多為東西向或北東向，礦區東北部李家店-六道溝壹帶斷裂呈西北向延伸。壽王墳地區復式倒轉背斜的軸向斷層往往成組出現，規模較大，特別是逆斷層發育。斷層面均向北傾斜，傾角多為30° ~ 60°，中部被壽王墳侵入雜巖吞噬。這組斷層對本區的成巖成礦具有重要意義。
3.巖漿巖
壽王墳礦區出露的巖漿巖是燕山期閃長巖-二長閃長巖和應時二長閃長巖-花崗閃長巖三次侵入的復合巖體。巖體長軸約11km，呈南北向延伸，短軸4 ~ 9 km，出露面積約72km2，呈巖生植物形態。侵入雜巖侵入上侏羅統鞍山地塊。根據各巖體的接觸關系，可以判斷侵入序列為閃長巖→二長閃長巖，應時二長閃長巖→花崗閃長巖。這三類巖石根據其地質條件和構造特征可分為內部相和邊緣相，各巖相的空間分布見圖15-6。
需要註意的是，二長閃長巖和應時二長閃長巖原名為二長閃長巖，但巖石中堿性長石的含量與斜長石不相似，也低於標準二長閃長巖中的堿性長石。在國際巖石分類命名的Q-A-P圖中，位於二長閃長巖和應時二長閃長巖區。在巖石化學上，壽王墳雜巖體現出相對富堿的特征，特別是早中期的閃長巖體和應時的閃長巖體，巖石酸性從早期到晚期增加。
4.圍巖蝕變
壽王墳礦區燕山期侵入雜巖外圍蝕變強烈，礦化強烈。蝕變類型主要有矽卡巖化、綠泥石化、絹雲母化、矽化、滑移石化和蛇紋石化，其中矽卡巖化最為發育，並伴有鐵、銅、鉬等金屬的礦化。矽卡巖以鎂矽卡巖礦物鎂橄欖石、透輝石和軟骨石的廣泛發育為特征。鎂夕卡巖的形成經歷了巖漿鎂夕卡巖階段，主要形成鎂橄欖石和尖晶石。在巖漿期後的鎂夕卡巖階段，鎂橄欖石變成了軟骨巖，金雲母和磁鐵礦生成，構成了軟骨巖磁鐵礦體。鈣夕卡巖礦物組合如紅柱石、透輝石、石榴石、浮山石和綠簾石形成於內接觸帶和部分外接觸帶的花崗閃長巖中。在熱液階段，透輝石被陽起石、透閃石等礦物廣泛替代，然後綠泥石化和絹雲母化疊加，並伴有大規模金屬硫化物沈積，多形成於磁鐵礦體邊緣，構成綠泥石化、絹雲母化透閃石-陽起石透輝石矽卡巖，含磁鐵礦和黃銅礦，軟骨巖和鎂橄欖石矽卡巖。
透輝石和矽線石礦物是本區常見的矽卡巖礦物。透輝石的特點是鎂含量高，透輝石的端元含量在90%以上。大多數矽線石礦物是軟骨石和斜長石。
本區矽卡巖從花崗閃長巖到白雲巖有明顯的交代分帶，但由於產出地點和地質環境不同，其分帶也不同。其綜合分區如下:
00花崗閃長巖
1堿性長石和紅柱石花崗閃長巖
透輝石矽卡巖，寬2 ~ 15m，主要由透輝石組成，疊加有透輝石-輻射化、絹雲母化、綠泥石化、滑移石化、矽化和金屬礦化。
3透輝石鎂橄欖石矽卡巖，寬5 ~ 20m，鎂橄欖石大多被侵蝕成軟骨巖和金雲母。還有透閃石-陽起石化、綠泥石化、蛇紋石化、滑移石化疊加。該帶常出現軟骨巖磁鐵礦含銅帶、蛇紋石磁鐵礦帶和含銅透閃石陽起石軟骨巖帶。
4 . 2～7m寬的軟骨鎂橄欖石白雲石大理巖帶，帶內有強蛇紋石。
0白雲石大理石帶
中低溫熱液蝕變包括綠泥石化、絹雲母化、矽化、蛇紋石化和碳酸鹽化。綠泥石化和絹雲母化主要發生在外接觸帶，透輝石居多。蛇紋石主要占麻粒巖和金雲母，矽化主要見於外接觸帶的大理巖中。
巖漿疊加巖漿期後鎂夕卡巖熱液蝕變的強度和寬度是該區鐵銅礦化的直接找礦標誌。
5.礦化特征
壽王墳地區主要礦體為隱伏礦體，賦存於花崗閃長巖與白雲巖的接觸帶中。大小礦體40余條，均集中在壽王墳雜巖體西南側花崗閃長巖的凹部，存在較小的凸凹現象。凹部往往有較強的矽卡巖化，有較大的礦體。巖體凸起部分和接觸面平直部分矽卡巖化輕微，礦體規模也較小。單個礦體走向延伸300 ~ 500 m，垂向延伸100 ~ 500 m，厚度5 ~ 10 m，最大厚度可達40 m，此外還有長度僅30 ~ 50 m的較小礦體，此類礦體雖多，但儲量很少。礦體多為不規則的透鏡狀和扁豆狀。產狀與接觸面基本壹致，走向250° ~ 300°，傾角60° ~ 70°，由南向西(圖15-7)。礦體主要由磁鐵礦礦體和黃銅礦礦體組成。黃銅礦礦體常以不完整的殼狀包圍在磁鐵礦礦體的外圍，尤其是礦體的兩端，或以大小不壹的扁豆狀存在於磁鐵礦礦體中，或貫穿磁鐵礦礦體。
圖15-7壽王墳礦床46線地質剖面圖(根據地質隊514數據略)
礦石中的金屬礦物有黃銅礦、輝鉬礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦、磁鐵礦和赤鐵礦，非金屬礦物有透輝石、鎂橄欖石、軟錳礦、金雲母、透閃石-陽起石、絹雲母、綠泥石、應時、蛇紋石、方解石、石榴石和綠簾石。黃銅礦常產於條帶狀、浸染狀和脈狀磁鐵礦礦體和矽卡巖中，以及交代磁鐵礦、黃鐵礦和磁黃鐵礦中。輝鉬礦主要分布在蝕變花崗閃長巖、透輝石矽卡巖中或沿白雲石層分布。磁鐵礦是壹種分布廣泛的礦物，常呈密集的塊狀、條帶狀、脈狀、點狀產出，與黃銅礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦共生。與磁鐵礦伴生的脈石礦物有軟錳礦、透閃石-陽起石、透輝石、鎂橄欖石和蛇紋石。礦石中發育自形-半自形粒狀結構、異形粒狀結構、骨架晶體結構、乳滴結構、膠體結構和裂隙結構，交代結構最發育。矽卡巖中常見白雲石殘余，早期常見後期矽卡巖礦物交代。除了矽卡巖礦物的交代作用外，金屬礦物之間也存在各種交代現象，證明交代作用對金屬礦物的形成具有重要意義。礦石中常見塊狀構造、浸染狀構造和點狀構造，磁鐵礦、黃鐵礦、黃銅礦和黃鐵礦-黃銅礦礦石中均發育塊狀構造。矽卡巖和矽卡巖化白雲巖中的壹些磁鐵礦、黃鐵礦和黃銅礦被浸染。脈狀構造是指矽卡巖白雲巖中黃銅礦和磁鐵礦的產狀，磁鐵礦體內黃銅礦脈狀。在軟錳礦磁鐵礦體中，磁鐵礦和軟錳礦交替排列，形成特征性的條帶狀結構，在黃鐵礦黃銅礦和黃銅礦磁鐵礦中仍有發現。銅礦石平均品位為0.64%。
根據礦石礦物組合和礦石結構特征的不同，本區原生礦石分為磁鐵礦、含銅鐵礦、含鐵銅礦、含黃鐵礦銅礦和脈銅礦。
6.礦床成因
壽王墳銅礦是壹個典型的矽卡巖型礦床，早已為地質學界所認識。礦床產於花崗閃長巖與白雲石的接觸帶。受接觸構造控制，大多數礦體賦存於矽卡巖中。成礦作用經歷了巖漿鎂夕卡巖階段→巖漿後鎂夕卡巖階段、鈣夕卡巖階段→金屬硫化物階段→碳酸鹽階段。矽卡巖化和礦化具有順序演化的特征。磁鐵礦在巖漿鎂夕卡巖階段開始形成，它們都分布在透輝石鎂橄欖石夕卡巖中。大量磁鐵礦礦床發生在巖漿期後鎂夕卡巖階段，與水鎂石磁鐵礦穩定結合，中低溫熱液階段形成黃銅礦等金屬硫化物，廣泛占磁鐵礦和夕卡巖礦物，尤其是透輝石夕卡巖。礦床中各種交代結構發育，具有典型的鎂夕卡巖礦床共生組合和交代構造的時空演化關系，交代分帶明顯，證明壽王文銅礦是與燕山期中酸性巖漿侵入有關的鎂夕卡巖銅礦。