内蒙古小北沟矿区小城子矿段锌多金属矿床地质特征及矿床成因

王艳霞

(河南省有色工程勘察有限公司,河南郑州 450016)

内蒙古小北沟矿区小城子矿段锌多金属矿床地质特征及矿床成因

王艳霞

(河南省有色工程勘察有限公司,河南郑州 450016)

矿区处于兴蒙华力西地槽褶皱系南兴安晚华力西地槽褶皱带中部,林西隆起东缘与大板—天山凹陷毗邻部位。阐述小北沟小城子矿段锌多金属矿床地质特征,分析矿床成因,认为该矿床成矿物质主要来源于区内与次火山岩同源的深部中基性—中酸性复合岩浆,这些岩浆在浅源岩浆房中同化混杂,间歇性喷发、分异演化,使含Cu、Pb、Zn、Sn、Ag元素的成矿溶液沿林西组地层裂隙及层间构造贯入形成矿体。矿床形成温度140～370℃,成矿具有多期多阶段特点。故该矿床成因为次火山热液裂隙充填型矿床。

小北沟矿区;锌多金属;地质特征;次火山热液

0 引言

大兴安岭地区是中国有色金属矿产的重要成矿带之一,而以铜为主的矿化主要发育在东南段,由南向北已知有大井、敖尔盖、台布呆、驼峰山、扁扁山、好力宝、香山、布敦花、莲花山、闹牛山等大、中、小型矿床和众多矿(化)点。矿化类型主要为热液型,其次为斑岩型。这两种类型常构成一个成矿系列。矿化产出形态往往出现层—带—脉的分布特征(张德全等,1997),即在岩体接触带内形成浸染状矿化,矿(化)体形态多呈层状—似层状或透镜状,随着远离接触带,依次可出现带状(矽卡岩)和脉状矿化,具此类矿化特征对找矿有很好的指导意义。小北沟矿区小城子矿段属大井矿床西延部分,成矿地质条件、控矿因素、矿化特征与其基本类似,初步查明为一小型锌多金属矿床。

1 区域地质背景

矿区所处大地构造位置为兴蒙华力西地槽褶皱系南兴安晚华力西地槽褶皱带中部,次级(II级)构造单元为林西—科右中旗复背斜。该复背斜由黄岗—甘珠尔庙背斜及其两侧的各一个向斜构成,南东侧为林西—陶海营子(倒转)向斜,矿区位于该向斜南段北翼(图1)。

由于南兴安晚华力西地槽褶皱带在燕山期被卷入环太平洋火山带而发生强烈活化,在晚华力西构造之上发育了广泛的陆相火山沉积岩盖层。以侏罗系底部不整合面为界可将本区划分成不同规模的后华力西隆起区和凹陷区。矿区即产于一个较大隆起——林西隆起东缘与大板—天山凹陷毗邻部位。

本区地层建造发育了华力西期和燕山期两个构造层。华力西构造层分上、下两个亚层,下亚层下部为一套晚石炭世优地槽沉积(本巴图组),上部发育了一套早二叠世类岛弧火山岩、火山碎屑岩建造(大石寨组)及浅海相碎屑岩建造(黄岗梁组);上亚层为晚二叠世的陆相磨拉石相和残留海湾相、泻湖相砂泥岩建造(林西组),构成了晚华力西期褶皱基底的盖层。工作区及其附近,华力西下构造层已隐伏于深部,地表未见出露,而上构造层(盖层)则有大面积分布,是区内矿床的直接赋矿围岩。燕山期构造层为一套陆相火山岩、火山—沉积岩建造,广泛分布于区域北东部,矿区东南部亦有出露。

2 矿区地质特征

2.1 矿区地层

区内第四系黄土掩盖较广,露头在山坡或坡脊零星分布,约占填图面积的5%。矿区出露地层仅有上二叠统林西组(P2L),其总厚度>3 000 m,可分为4个岩性段,区内仅出露下部2个岩性段,基本特征列于表1。表中各段之间为整合接触。

图1 大井矿床大地构造位置简图Fig.1 Position geotectonic map ofDajing deposit

表1 工作区林西组地层划分及特征简表Table 1 Stratigraphic division and characteristics simple table ofLinxi For mation in working area

小城子矿段仅1.5 km2,范围较小,出露岩层只涉及上二叠统林西组上段第一亚段P2L2-1,岩层走向受构造的影响,自东向西走向有北西—东西—北东的变化,倾向有北东—北—北西的变化,倾角30°～50°。矿化对围岩无明显选择性,但以炭质粉砂岩(粉砂质板岩)、细砂岩最为重要。

2.2 构造

区内一级褶皱主要发育两个背斜、一个向斜,由北西至南东依次为林西—三段倒转背斜、桑木沟—官地倒转向斜和推测孙家营子—上大井倒转背斜。矿区产于桑木沟—官地倒转向斜中段北西翼(图2)。褶皱轴向为NE向,两翼地层多出露不全,总体表现出浅层褶皱特征。上述褶皱的次级褶皱较发育,地层在矿区范围内总体呈NE走向、向NW倾斜,而在小城子—上大井一带突然转成NW走向、向NE倾斜,然后又逐渐恢复正常。

如前所述,林西组实际上为晚华力西褶皱基底的盖层,其褶皱作用理应不很强烈,但区内褶皱均已倒转,推测可能与后来断块间的推挤作用有关。

图2 矿区地质图Fig.2 Geologicalmap of ore district

工作区断裂构造发育,按走向可分为NE向、NW向、近EW向、近SN向四组(见图2),它们具有如下基本特征:常以断裂带形式出现;大致等间距分布;追踪和交截现象常见;多次活动特征明显;主要为逆断层和平移正断层,后者平面上多为左行扭动。以NE向断裂规模最大,表现清楚,为区内控(导)矿构造;如F1断裂是本区极为重要的断裂,对本区地层矿体的展布起着重要的制约作用。NW向断裂为主要容矿构造,近EW向断裂为次要容矿构造,近SN向断裂规模一般较小,局部可见有矿脉充填[1]。成矿后断裂活动较微弱,对矿体的破坏作用不大。

2.3 岩浆岩

工作区及附近既无火山岩,也无较大的深成岩体出露,但超浅成侵入岩(次火山岩)和脉岩十分发育,主要集中分布在北部新民屯—两颗树北山一带,形成一个长10 km左右、宽数十米至200 m左右的次火山岩—脉岩带,岩性主要有辉绿玢岩、英安斑岩、安山玢岩、玄武玢岩,并具有分别集中分布的现象;其次为散布于全区的闪长玢岩脉、煌斑岩脉,并见一条长1 500 m左右的霏细斑岩脉。

小城子矿段在1∶2 000图幅内见一处花岗闪长岩脉,出露长140 m,宽10～20 m,出露位置在图幅的西北角。钻孔中见有沿裂隙贯入的中性、中酸性、酸性脉岩及煌斑岩脉,厚度一般1～10 m左右。侵入时代均为侏罗纪晚期。

2.4 近矿围岩及蚀变

矿区内各种岩石均可为含矿角砾岩或含矿碎裂岩带的围岩,但以粉砂岩和各类岩石的界面处为主,对围岩没有选择性。矿体产状受构造裂隙控制,以层面构造裂隙为主,赋存于硅化—碳酸盐化胶结的构造角砾岩或破碎带中。近矿围岩蚀变极弱,一般蚀变带宽度不超过几厘米,具有硅化、碳酸盐化、绢云母化、绿泥石化。钻孔中见矿标志层不明显。

3 矿床地质

3.1 矿体规模、产状及形态特征

小城子矿段位于大井铜锡多金属矿床西延部分,成矿地质条件、控矿因素、矿化特征与其基本类似,大井矿床有数条矿脉延伸到本区。矿体严格受构造控制,主要受北西向构造裂隙和层间裂隙控制,对围岩没有明显的选择性。矿体形态呈脉状,连续性差,局部有分枝复合,尖灭再现而变得复杂。经本次勘查,在小城子矿段内圈定矿体149个,估算的资源量矿体119个。矿体数量多,规模小,矿体总体走向北西,倾向北东,倾角20°～50°,一般30°～40°,主要分布在39勘探线以东和44线的南西段;绝大多数矿体走向延伸长度<100 m,最大X-15号矿体走向长100～400 m,倾向延伸500 m;大多数矿体为单工程控制。两个及两个以上工程圈定的矿体有38个,最大的X-15号矿体由10个钻孔控制。主元素Zn金属量>5 000 t的矿体4个,5 000～3 000 t的1个,3 000～1 000 t的5个,1 000～500 t的7个,<500 t的102个。矿体多而薄,厚度一般1～2 m,最厚的矿体是X-14,厚4.82 m;以西分布零星;赋存标高500～300 m段较集中,埋深300～500 m,往东至14线赋存标高有抬高趋势,为600～400 m。

矿体大致平行排列,局部地段分布密集,呈间断分布,不连续而造成矿体延展规模很小(见图3)。

区内成矿元素多,Cu、Pb、Zn、Sn、Ag 5种元素均可圈出工业矿体,以锌矿化为主,根据矿化组合可圈出少量单锌、单铜矿体,更多的是共生,主要有Cu-Zn、Pb-Zn矿石组合的矿体,其次为Pb-Zn-Sn-Ag和极少量Cu-Pb-Zn-Sn-Ag等元素组合成复杂矿石类型的矿体。经矿段资源量估算,区内119个矿体,总矿石量318.98万t,其中锌矿体数102个,矿石量为310.29万t,锌矿石量占97.3%。可见本区应为以锌为主的多金属矿床。

图3 小城子矿段24勘探线剖面图Fig.3 No.24 prospecting line profile map of Xiaochengzi ore section

3.2 矿石矿物成分

本区矿石矿物成分复杂,已发现的矿物有30余种。金属矿物主要有黄铁矿、黄铜矿、铁闪锌矿、方铅矿、锡石和多种银矿物,次有磁黄铁矿、毒砂、菱铁矿等;非金属矿物主要为石英、长石、绢云母、绿泥石及碳酸盐矿物。由于成矿作用多期次、多阶段、多中心,成矿作用多次叠加,从而造成上述矿物在不同的矿石类型中含量变化很大,形成复杂的矿物组合和矿石类型,甚至在一条矿体中,在走向上、倾向上都可形成不同的矿物组合,从而形成不同的矿石类型[2]。

3.3 矿石品位

区内矿石总体为贫矿,主元素锌矿石平均品位为2.06%,共生矿产铜品位0.27%,铅品位0.77%,锡品位0.23%,银品位25.89 g/t。

本矿区矿化元素具垂向分带现象,上部以铅、锌为主,向深部铜、锡矿化增强,总体以锌为主[3]。

共生矿产Cu、Pb、Sn、Ag,由于不同的矿石类型,复杂的矿物组合,Cu、Pb、Zn、Sn、Ag等品位变化较大。北东部铜矿化较强,铜品位较高,如X-15、X-16号矿体的深部工程中,Cu品位0.252%～1.52%;浅部以Zn和Pb、Zn、Ag矿化为主,Sn矿化分布较零散。本区矿体大都较贫,但也有富矿出现,如X-15、X-1、X-16、X-33号几个主矿体中,单样锌品位最大值为10.42%～14.05%。

3.4 矿石结构、构造

本区矿石结构比较简单,有晶粒状结构、固溶体分离结构、填隙结构、包含—嵌晶结构、胶状结构、不等粒压碎结构、骸晶结构等。本区主要是晶粒状结构,特别是它形和它形—半自形晶粒状结构是本区最主要的矿石结构类型。

矿石构造以脉状、网脉状、块状或准块状构造最为常见,其次是条带状构造、浸染状构造、角砾状构造。

4 矿床成因及找矿标志

4.1 矿床成因

本区属大井矿床西延部分。大井矿床以其规模大,成矿元素多,一直是众多科研单位和专家关注的对象,对其矿床成因也众说纷纭。经过本次勘查,综合相关资料分析,矿区内锌多金属矿床应为次火山热液裂隙充填型矿床[4]。主要依据如下:

(1)矿床临近中生代火山沉积盆地边缘,成矿作用在时间、空间、成因上都与火山作用关系密切。

(2)据王玉柱等研究认为[5],成矿物质主要来源于区内与次火山岩同源的深部岩浆,深部岩浆可能是一个中基性—中酸性复合岩浆。岩浆在浅源岩浆房中同化混杂,间歇性喷发,分异演化,使含Cu、Pb、Zn、Sn、Ag元素的成矿溶液沿林西组地层裂隙及层间构造贯入形成矿体。

(3)据稳定同位素硫、铅和稀土元素地球化学信息,成矿作用具有深源特点,碳同位素系火山喷气作用,氧同位素表明成矿晚期有大气水加入。

(4)矿石单矿物黄铁矿Co/Ni>1,Sc较低,锡石中Fe、Mo、In高,而Ta、Nb很低,与次火山热液锡矿类似。

(5)矿床形成温度140～370℃,成矿温度跨度大,成矿具有多期多阶段特点,这与火山间歇性脉动有关。每次脉动都形成一套特征的元素组合,每次成矿都围绕不同中心进行。矿床内矿石矿物成分复杂。元素组合多,伴生组分复杂,反映了该矿床成矿机制、矿床成因极为复杂。

矿床成矿时代应为燕山早期晚阶段。其工业类型属产于围岩中的脉状锌多金属矿床。

4.2 找矿标志

4.2.1 氧化带矿体露头标志

矿体露头在大井矿区有出露,由于氧化淋失强烈,呈现褐—褐紫色铁帽,含少量孔雀石、蓝铜矿。

4.2.2 物探标志

本区进行过1∶5万重力、磁法,1∶1万大功率激电中梯扫面等物探工作,对地质找矿工作具有重要参考价值。圈定的物探异常可作为找矿的间接标志。

4.2.3 化探标志

前人所做1∶5万水系沉积物测量仅在小北沟一带发现一个低缓多金属异常,在大井地区多金属异常反应明显。

[1] 王永争,覃功炯,欧强.内蒙古林西大井铜锡多金属矿区构造与成矿[J].地质与勘探,2001(5):5-7.

[2] 张春华.内蒙大井锡多金属矿床矿石的物质成分及特征[J].矿产与地质,2004(1):3-6.

[3] 王玉柱,曲丽莉,等.大井多金属矿床矿石矿物成分及时空演化[J].矿床地质,2002,21(1):23-25.

[4] 赵利青,覃功炯,孙世华,等.内蒙古大井锡—多金属矿床伴生金矿化特征及矿床成因[J].黄金地质,2002(3):2-6.

[5] 王玉柱,曲丽莉,王丽娟,等.大井锡多金属矿床矿化中心的探讨[J].地质与勘探,2002,38(2):23-27.

(责任编辑:于继红)

Geological Characteristics and Deposit Genesis of Zinc Polymetallic Deposit of Xiaochengzi Ore Section in Xiaobeigou Ore District,Inner Mongolia Province

WANG Yanxia
(Henan Engineering Investigation Co.;L td.for NonferrousM etals,Zhengzhou,Henan450016)

The ore district locates in the place of eastern margin of Linxi uplift and adjoining parts of Daban-Tianshan Depression,in the middle of Late Variscan Nanxingan geosynclinals fold belt belongs to Hinggan-Mongolian Variscan geosynclinals fold system.The author expounds geological characteristics of zinc polymetallic deposit,analyzes deposit genesis,reveals deposit-for ming materials mainly coming from inter mediate-basic and inter mediate-acid composite magma which is cognate with subvolcanic rock in the district.Mag ma occursmixed ass imilation,inter mittent eruptions and differential evolution in the shallow magma chamber,makes ore-for ming solution with Cu,Pb,Zn,Sn,Ag along Linxi for mation crack and interlayer structure penetration for ming ore body.For mation temperature of deposit fallswithin the range of 140～370℃with multi-stage mineralization characteristics.So the deposit is subvolcanic-hydrother mal fissure filling deposit.

Xiaobeigou ore district;zinc polymetallic;geological characteristics;subvolcanic-hydrotherm

P618.43

A

1671-1211(2010)03-0228-05

2009-11-02;改回日期:2009-12-11

王艳霞(1963-),女,工程师,地质与勘探专业,从事工程地质勘察工作。E-mail:wangyx-168@sohu.com