江西修水县梅子坑钼矿床地质特征及成因初探*

陈锡华,赖凌,余祖寿,李春海

(1江西省地质矿产勘查开发局赣东北地质大队,江西上饶334000) (2南京地质矿产研究所,江苏南京210016)

江西修水县梅子坑钼矿床地质特征
及成因初探*

陈锡华1,赖凌1,余祖寿1,李春海2

(1江西省地质矿产勘查开发局赣东北地质大队,江西上饶334000) (2南京地质矿产研究所,江苏南京210016)

梅子坑钼矿位于九岭钨钼成矿带,为中型石英脉型钼矿床。矿区内地层和岩浆岩钼元素含量分别是克拉克值的43倍和21倍。矿体赋存于双桥山群修水组浅变质岩系中及北西向断裂控制的裂隙密集带中;矿石主要类型为石英脉型,矿石有益组分为辉钼矿,形成于石英-黄铁矿-辉钼矿-黄铜矿早期矿化阶段。矿床可能与隐伏的燕山期细粒花岗岩、花岗斑岩岩脉有成因关系,属与燕山期岩浆活动有关的中-高温热液矿床。北西向断裂密集带,硅化、云英岩化、黄铁矿化围岩蚀变,燕山期花岗岩类及双桥山群浅变质岩系,是其主要找矿标志。

燕山期花岗岩类;双桥山群;石英脉型;钼矿;梅子坑;江西省

梅子坑钼矿床,位于江西省修水县东南约40 km,为2008年由江西省地质矿产勘查开发局赣东北地质大队发现的,具有中型以上远景的石英脉型钼矿床。

1 区域成矿背景

梅子坑钼矿,位于扬子准地台之九岭-鄣公山地体的九岭复式背斜的次级向斜之中[1](图1),向斜轴部近东西走向,以蓟县系双桥山群修水组地层为核部,双桥山群安乐林组地层为两翼,被晋宁期九岭岩体侵入,褶皱构造不完整。区域出露的地层主要为元古界和第四系(图2)。北东东向、北北西向断裂发育,规模均较大,前者多为明显的左行扭动兼有压性特征,后者往往切割前者,两者夹角30°左右,常出现于褶皱的翼部,与地层走向斜交,梅子坑钼矿就产于北西向断裂中[2-3]。区域岩浆活动强烈而频繁,侵入岩多为晋宁期和燕山期,其中燕山期岩浆活动与成矿关系最为密切,已知矿种主要有钨、钼、锑、金、钒等,主要矿床有香炉山钨矿、昆山钨矿等[4]。九岭岩体由花岗闪长岩(面积约占70%)、斜长花岗岩(～22%)、花岗岩(～7%)及钾长花岗岩(～1%)组成,其中花岗闪长岩年龄为(820±10)M a[5],大致相当于晋宁晚期。燕山期岩浆岩多侵入九岭岩体中,呈规模大小不等的岩基、岩株、岩瘤、岩墙、岩脉,岩石类型主要为花岗岩类,年龄为(151.4±2.4)M a[5],受区域性断裂控制明显。

图1 梅子坑钼矿大地构造位置[1]Fig.1 Tectonic location ofM eizikeng molybdenum deposit in Jiangxi[1]

2 矿区地质概况

2.1 地层

矿区出露的地层主要为中元古界蓟县系双桥山群修水组,分布于矿区中、北和西等大部分地段(图3)。修水组岩层条纹、条带、斜纹理、交错层、“原生褶皱”、波痕特别发育,沉积韵律明显,下部为砾岩、含砾砂岩及粉砂岩,上部由一套厚度巨大的灰黑-灰绿色板岩、砂质板岩夹石英细砂岩、粉砂岩、长石砂岩所组成,本组总厚度约3739 m,与下伏地层安乐林组呈整合接触[2]。

2.2 构造

矿区地层褶皱构造不明显,产状较稳定,总体走向北西、倾向南西,倾角为40～75°。断裂比较发育,沿断层两侧地层岩石破碎明显、蚀变强烈。断裂主要有北北西、北东、北东东向,规模不大,多为成矿前断裂,与矿体关系极为密切。断裂往往被石英脉充填,石英脉具有后期破碎特征,镜下表现为石英晶粒碎裂,细粒化,波状消光。北北西向断裂,倾向北东,倾角45～86°,呈波状,长多大于400m,局部见有1.5m厚碎裂岩或0.5～0.6m厚糜棱岩,多属张性构造,为区域北东向主大断裂的次级构造。矿区钼矿化就产于其控制的裂隙密集带中,如F1、F2和F3断裂分别控制了M 1、M 2和M 3石英脉型钼矿体。北东、北东东向断裂构造规模均小,以压性为主,亦为成矿前断裂(如F7、F8断裂)。F7断裂长大于700m,倾向南南东,倾角43～83°,被脉幅5～30 cm的矿化石英脉充填。F8断裂长大于400 m,倾向北西、倾角51～75°,断裂中见有脉幅10～80 cm的矿化石英脉,局部达工业品位。

图2 梅子坑钼矿区域地质图(据1:20万修水县幅区域地质图修编) Fig.2 Regional geologicalmap ofM eizikeng molybdenum deposit

2.3 岩浆岩

梅子坑钼矿床与燕山期隐伏的中-细粒花岗岩、花岗斑岩岩脉有着密切的成因关系[3,4],是其同源岩浆的派生产物,矿化强度还与岩脉中相应元素的含量有一定正消长关系,燕山期岩浆活动可能为钼矿的形成提供了重要的物质来源和能量来源。燕山期隐伏的中-细粒花岗岩、花岗斑岩岩脉描述如下:

细粒花岗岩:呈淡灰色-灰白色,具花岗结构,偶有文象结构,少数呈中-细粒结构及斑状结构,粒度多为0.5～2 mm。主要矿物组成为石英(～38%)、钾长石(～30%)、斜长石(～15%)、白云母(～15%)和少量黑云母(2%)。斑状结构者斑晶主要为长石,大小3～5mm。石英他形粒状,具波状消光,强烈溶蚀,少数由一轴晶变成二轴晶,常有长石、黑云母和金红石等包体。钾长石以微斜长石为主,有少数条纹长石,呈半自形-他形板状,大部分具格状双晶,少数具卡氏双晶、条纹构造和文象结构,蚀变弱,包裹体很少,个别有斜长石及石英包体。斜长石呈自形-半自形斑状结构,0.2～0.4 mm,普遍具钠长石双晶,部分具卡-钠复合双晶。黑云母,片状,多色性显著,常被长英质矿物交代,且常有副矿物包体。白云母片状,大部由交代长石、黑云母而来,部分破碎、弯曲,具波状消光。副矿物大部为细小自形晶,呈上述矿物包体产出。据1:20万区域地质测量资料,细粒花岗岩与戴里花岗岩比较,SiO2含量偏高,属超酸性岩石,碱金属氧化物含量亦偏高,A l2O3>N a2O+K2O+CaO,铝过饱和Q=28.9～34.3,a:c=12～131,在扎氏分类中属二类3科过碱性岩石。

花岗斑岩:呈灰白色,斑状结构,块状构造。斑晶(～60%)主要为石英(25%)、钾长石(18%)、斜长石(15%),少量黑云母和白云母(2%),斑晶大小0.8～3 mm不等,斑晶多呈自形-半自形。基质(～40%)成份与斑晶相似,具微晶结构。主要副矿物为锐钛矿和锆石,以及少量石榴子石、电气石、磷灰石、绿帘石和钛铁矿等。花岗斑岩Q=29～38.4,a:c=9.1～133,属扎氏二类3科碱性岩石。

2.4 化探异常特征

矿区原生晕异常特征(表1)显示,矿区的M o、W、Cu、Zn元素含量均高于克拉克值,尤其M o、W与岩浆岩中Cu元素含量大大高于克拉克值;其中M o、W元素含量浅变质岩明显大于岩浆岩,Cu元素含量岩浆岩又明显地大于浅变质岩;而Hg元素含量却低于克拉克值。M o、W浓集比率显示浅变质岩大于岩浆岩,而Cu元素的浓集比率显示岩浆岩远远大于浅变质岩。这说明了矿区成矿物质W、M o的来源与地层、岩浆岩可能有一定关系。

表1 梅子坑矿区原生晕异常特征表Table 1 Characteristics of the pri mary halo abnorm ities in M eizikeng molybdenum deposit

矿区M o与主要元素相关系数(表2)显示:矿区岩浆岩中M o与W、Cu、Zn、Hg元素均呈正消长关系,M o与W相关性好;在浅变质岩中,M o与W、Hg元素呈正消长关系,但与Hg相关性较明显,而M o与Cu、Zn元素呈负消长关系;在破碎矿化岩中,M o与W、Cu、Hg元素呈正消长关系,但仅与Hg相关性较明显,而M o与Zn元素呈负消长关系。

表2 梅子坑矿区M o与各主要元素相关系数表Table 2 Correlation coeff icients between M o and other metal elements in M eizikeng deposit

3 矿床地质特征

3.1 矿体特征

矿床为石英脉型钼矿,矿体主要发育于矿区中偏西部,赋存标高为+536～+896m。钼矿体的形态以脉状为主,充填在北西向的断裂及其附近的张性裂隙中(图3),少数产于北东、北东东向断裂中(矿化强度不及前者)。北北西向矿化石英脉带宽数米～四十余米,主要由碎裂程度不一的变质粉砂岩与石英脉构成。变质粉砂岩多数有破碎,局部达糜棱岩程度。石英脉大小悬殊,脉幅0.01～1 m,厚度多为1～10 cm,脉频多1～5条/米,含脉率为5%～20%,延长数米～数百米。石英脉具尖灭侧现、分枝复合现象,多数走向北北西,倾向南东东,少数石英脉产状不定,各组石英脉互相交叉,但无切错位移现象,属同期石英脉。脉石英呈无色、白色,断口油脂光泽,粒状变晶结构,块状构造,受强烈构造作用,晶粒碎裂,细粒化,波状消光普遍,各种塑性变形现象发育。矿体往往产于脉带中的石英脉密集处,矿化强度与石英脉大小成正相关关系。

目前已发现并圈定钼矿体5条,编号为M 1、M 2、M 3、M 4和M 5(M 4和M 5为盲矿体),各钼矿体大致平行展布。矿体无论走向还是倾向均呈波状(图4),走向北西、倾向北东,倾角45～85°。矿体平均厚度1.45 m、钼平均品位0.189%。其中M 1矿体规模相对较大、连续性较好、为矿区的主矿体,达中型规模;形态为脉状,膨缩较明显,但无分支,矿体内无夹石、无断裂破坏或岩脉穿插,构造对矿体形态影响程度小,延长约846m,延深约360 m,矿体形态复杂程度中等;平均厚度1.47 m,矿体厚度变化系数为53.96%,属稳定型;平均品位0.181%,品位变化系数111.86%。

图3 梅子坑钼矿床地质图Fig.3 Geologicalmap ofM eizikeng deposit

图4 梅子坑矿区A-B剖面Fig.4 A-B section ofM eizikeng deposit area

3.2 矿石特征

按照矿床的工业类型,矿石可分石英脉型矿石、浸染状硫化物矿石。石英脉型矿石,辉钼矿结晶粗大(>0.01 mm),多沿石英脉裂隙或脉壁分布,形成宽数厘米至大于1米不等的矿脉,品位往往较高,是构成主要工业矿体的矿石类型。浸染状硫化物矿石,辉钼矿结晶细小(<0.01 mm),呈鳞片状产于变质粉砂岩中,是由矿液以扩散和渗透方式选择交代而成的浸染状矿石,品位较低。采于老窿和地表槽探矿石的可选性试验物相分析结果表明,矿石中98.49%的钼以硫化物的形式存在,氧化矿中的钼为5.11%。钻孔资料显示风化层厚度一般在10～25 m以内,钻孔内矿石中所见的金属矿物均为原生,未见氧化物出现;薄片、光片鉴定也未发现氧化矿物,故矿区矿石的自然类型绝大多数为原生矿石。

矿石主要为脉状构造、团块状构造和浸染状构造,半自形-他形晶粒状结构和揉皱结构。主要金属矿物为辉钼矿、黄铁矿,还有少量黄铜矿、毒砂,微量的磁黄铁矿、磁铁矿等,有用矿物主要为辉钼矿;脉石矿物有石英、白云母、黑云母、方解石和磷灰石等。辉钼矿多以脉状、团块状、浸染状产出,老窿LD2与钻孔ZK4中的石英脉脉壁见有2～3 cm厚的辉钼矿脉,呈半自形晶板片状或板状集合体,矿物粒径大小变化较大,板片状长者可达2.5～4mm,宽(厚)约0.025～1 mm,多分布于石英脉中;细小者多呈鳞片状,大小约0.005～0.01 mm,以浸染状产于围岩变质粉砂岩内。黄铁矿、黄铜矿矿物呈星散状或脉状分布于脉石矿物中。

3.3 围岩蚀变

矿体围岩主要为双桥山群修水组变质粉砂岩,多发生云英岩化、硅化、黄铁矿化、绢云母化、碳酸盐化蚀变,其中云英岩化、硅化与钼矿化关系尤为密切。硅化为本区较常见的蚀变现象,沿矿脉两侧围岩分布,蚀变带宽约20～50 cm,蚀变较强烈。硅质物质来源推测有原岩矿物解体所析出的SiO2和花岗岩类岩浆期后的热水溶液中的硅质,蚀变方式表现为交代和充填两种。交代作用主要发生在各类变质岩与花岗闪长岩中,使岩石结构变得更致密坚硬;充填作用则在岩石的裂隙中形成细脉及网脉状石英脉,早期在高、中温条件下形成的石英脉结构较粗,呈无色-白色,油脂光泽,而晚期在低温条件下形成隐晶质石英脉;其中早期石英脉与钼矿化关系密切。云英岩化是矿区矿(化)带周围最常见的围岩蚀变,主要发育于矿化石英脉的周边,蚀变范围20～80 cm,在裂隙发育的地段蚀变范围可达数米,其主要蚀变矿物为石英和白云母,其次有微量的萤石等,白云母粒度0.2～2.0 mm,呈片状或鳞片状。

3.4 成矿期次与矿物生成顺序

根据矿区黄铁矿、黄铜矿和辉钼矿产于石英脉中,黄铁矿的粒间、裂隙分布有辉钼矿,而辉钼矿的粒间、裂隙分布有黄铜矿,碳酸盐矿物呈细脉状分布于矿体外围,不含或含微量的辉钼矿等关系和矿化特征,确定矿物生成顺序为:早期黄铁矿→石英→黄铁矿→辉钼矿→黄铜矿→晚期致密块状石英→晚期碳酸盐岩。

成矿期可分为含矿热液活动早期和晚期二个矿化阶段。早期矿化阶段,燕山期酸性岩体带来的高温、富含挥发组份的成矿溶液,具有较强的渗透和交代能力,矿液沿早期形成的断裂裂隙充填交代,形成黄铁矿、辉钼矿、黄铜矿等矿物,呈浸染状、团块状、细脉状产于石英脉及其附近围岩中,此矿化阶段为矿床主要成矿阶段。晚期矿化阶段,可能由于大汽水或地层水的大量加入,矿液中的CO2分子离解化合,成矿作用以大量碳酸盐岩沉淀而告终。

4 矿床成因初探

矿区地层为双桥山群修水组浅变质岩系,由于其岩层力学性质性脆,受力容易破碎。燕山期大规模的构造运动和频繁的岩浆活动,产生北东向挤压断层的同时,也伴生了矿区北北西向张性断裂(容矿构造)。由于燕山期花岗岩类岩浆期后的热水溶液中,富含大量M o的成矿热液,在沿断裂及其附近裂隙密集带上侵过程中,同时萃取浅变质岩系中M o,在这些断裂及其裂隙密集带有利储矿的构造部位沉淀,富集成矿。因此,梅子坑矿区钼矿床是与燕山期花岗岩类有着密切的成因联系,为其同源岩浆的派生产物,形成于岩浆期后热液阶段,为中高温热液裂隙充填-石英脉型矿床,其钼矿的形成与测区特定的地层、构造、岩浆岩热液有关,缺一不可。

5 找矿标志

(1)赋矿断裂:矿区发育宽度大小不等北北西向断裂裂隙密集带和北东、北东东向断裂带,地表显示为石英脉(带),是找矿直接标志。

(2)围岩蚀变:矿区内石英脉带型钼矿的硅化、云英岩化、黄铁矿化等围岩蚀变越强,钼矿化也越强,因此,加强硅化、云英岩化、黄铁矿化等蚀变标志带的研究和追索,是本区找矿工作的重要手段之一。

(3)岩体和地层:燕山期花岗岩类侵入到双桥山群浅变质岩系,两者M o元素含量分别是克拉克值的20倍和40倍以上,提供了钼矿床形成的物质基础,为间接找矿标志。

6 结论

梅子坑钼矿床是岩浆期后热液阶段形成的中高温热液裂隙充填-石英脉型矿床,钼矿的形成与矿区内燕山期岩浆活动、元古界双桥山群浅变质岩系、断裂构造及岩体和地层中M o的含量密切相关,这也是今后在矿区外围寻找同类型矿床的主要标志。

本文在成文过程中得到南京地质矿产研究所邢光福研究员的悉心指导并提出了宝贵的修改意见,江西省地质矿产勘查开发局赣东北大队教授级高工罗平给予指导,在此鸣谢!

[1] 杨明桂,王昆.江西省地质构造格架及地壳演化[J].江西地质,1994,8(4):239-251.

[2] 江西省地质矿产局.江西省区域地质志[M].北京:地质出版社,1984.

[3] 江西区域地质测量大队.1:20万区域地质测量[R].1964.

[4] 江西省地质局赣西北大队.江西省修水县昆山矿区钨矿普查评价地质报告[R].1978.

[5] 钟玉芳,马昌前,佘振兵,等.江西九岭花岗岩类复式岩基锆石SHR I M P U-Pb年代学[J].地球科学-中国地质大学学报,2005,30(6):685-691.

[6] 武汉地质学院.地球化学[M].北京:地质出版社,1979.

Geological characteristics and genesis of theM eizikeng molybdenum deposit,Xiushui county,Jiangxi Province

CHEN Xi-hua1,LA IL ing1,YU Zu-shou1,L IChun-hai2
(1N ortheastern J iangx i Geolog ical Party of B ureau of Geology and M ineral R esources of J iangx i P rovince,S hang rao334000,China)
(2N anjing Institute of Geology and m ineral R esources,N anjing210016,China)

M eizikeng molybdenum deposit,located in the Jiuling tungsten-molybdenum m ineralization belt,is a medium-sized quartz vein-type molybdenum deposit.M o abundance of strata and magmatic rocks is 43 and 21 times of Clark value,respectively.O re-bearing quartz veins are hosted in dense fissure belts controlled by NW-trending faults in the low metamorphic rocks of Proterozoic Xiushui Formation,Shuangqiaoshan Group.O re types are mostly quartz veins.The useful component ismolybdenite formed in the quartz-pyritemolybdenite-chalcopyrite of early m ineralization stage.It is a mesothermal to hyperthermal deposit related to the blinded Yanshanian fine-grained granite or granite-porphyry dykes.Themain prospecting indicators include intensiveNW-trending dense fissure belts, silication,greisenization and pyritization rock alterations,aswell asmetamorphic rocks of Shuangqiaoshan Group intruded by Yanshanian granitoid.

Yanshanian granitoids;Shuangqiaoshan Group;quartz vein-type;molybdenum deposit;M eizikeng;Jiangxi province

book=209,ebook=127

P618.6

A

1671-4814(2010)03-194-08

2010-02-03

陈锡华(1962～),男,江西抚州人,工程师,长期从事地质矿产工作。