张爱奎,刘永乐,刘光莲,魏云祥,刘智刚,代威,李恒恒
(1.中国地质大学地球科学与资源学院,北京 100083; 2.青海省第三地质矿产勘查院,青海 西宁 810029;3.青海省地质调查局,青海 西宁 810001)
青海祁漫塔格成矿带冰沟南地区成矿类型及找矿前景
张爱奎1,2,刘永乐2,刘光莲2,魏云祥3,刘智刚2,代威2,李恒恒2
(1.中国地质大学地球科学与资源学院,北京100083; 2.青海省第三地质矿产勘查院,青海 西宁810029;3.青海省地质调查局,青海 西宁810001)
冰沟南地区位于青海省东昆仑造山带西段祁漫塔格成矿带,成矿地质条件优越,但受自然条件的制约。冰沟南矿床发现较晚,且工作程度较低,找矿类型和找矿前景不明朗。通过分析矿床的地质特征、成矿规律及物化探资料,结合近期铜镍找矿新发现,将冰沟南地区的成矿类型划分为5种类型: 矽卡岩型、热液型、斑岩型、岩浆熔离型及沉积变质型。矽卡岩型-热液型-斑岩型铜-铅-锌-钼矿和岩浆熔离型镍-铜-钴矿为最主要的2个成矿系列,前者与晚三叠世花岗岩作用密切相关,后者与后碰撞阶段伸展构造背景下幔源岩浆活动密切相关。利用“协优成矿预测”理论,对冰沟南地区找矿前景进行了分析,认为Ⅲ矿带北部具有寻找热液型铅-铜-钴矿找矿潜力,冰沟南矿区中北部具有寻找岩浆熔离型镍-铜-钴矿的良好前景。
矿床特征;成矿类型;找矿前景;“协优”成矿预测;冰沟南;祁漫塔格
青海祁漫塔格成矿带位于东昆仑造山带西段,成矿地质条件优越,成矿特点不仅在中国,甚至在世界上都具有一定的特色,也是目前中国西部最具找矿潜力的地区之一(赵一鸣等,2013)。已发现野马泉、尕林格、四角羊-牛苦头、虎头崖、卡而却卡、肯德可克、它温查汉和哈西亚图等一批大中型接触交代型铁多金属矿床(刘云华等,2005;李洪普等,2009;吴庭祥等,2009;王松等,2009;张爱奎等,2010a,2010b,2012,2013;丰成友等,2010;谭文娟等,2011;李大新等,2011;高永宝等,2012;曹德志等,2012;黎存林等,2012;赵一鸣等,2013;于淼等,2013;刘建楠等,2013),以及夏日哈木超大型岩浆熔离型镍-铜-钴矿床(李世金等,2012)。但受自然条件的限制,处于青海省与新疆自治区交界的冰沟南矿床发现较晚,矿床地质特征研究薄弱(何书跃等,2009;李恒恒等,2011),找矿类型和找矿前景不明,制约了冰沟南地区矿产勘查重大成果突破。为此,笔者依托近年来承担矿床勘查和区域找矿部署研究取得的资料,通过对矿床地质特征和成矿规律的总结,对冰沟南地区成矿类型、找矿前景和找矿方向进行探讨,以期对区内矿产勘查工作有所裨益。
冰沟南矿床所处大地构造分区属祁漫塔格-都兰新元古代—早古生代缝合带(Ⅰ10),北邻祁漫塔格北坡-夏日哈新元古代—早古生代岩浆弧带(Ⅰ9-2)和柴达木中新生代后造山磨拉石前陆盆地(Ⅰ9-1),南与东昆中陆块(Ⅰ11)相接(张雪亭等,2007)(图1a)。区域大地构造演化经历了4个主要阶段,即元古宙基底演化阶段、早古生代多岛洋演化阶段、晚古生代—中生代造山阶段和晚中生代—新生代造山阶段(张爱奎,2012)。
区域主要出露古元古界金水口岩群混合岩、变粒岩、片麻岩和片岩;蓟县系狼牙山组滨海-浅海相碳酸盐、碎屑岩;寒武—奥陶系滩间山群火山-沉积岩;上泥盆统牦牛山组陆相火山岩、碎屑岩;上石炭统缔敖苏组浅海-陆棚相碳酸盐;上三叠统鄂拉山组陆相火山岩及第四系(图1b)。狼牙山组、滩间山群和缔敖苏组是区内主要赋矿地层。
区域主体构造线呈北西向(图1),褶皱以轴向北西西向的复式背、向斜构造为主。断裂构造发育,北西西向、北西向断裂组成了主体构造骨架,呈叠瓦式排列,性质为逆断层,控制了地层、岩浆岩和矿产的展布,为区内主要控矿构造(张爱奎等,2010b)。北东向、北西向共扼断层组在垂向上沟通了北西西向断层和层间构造,为区域主要导矿构造。区域大断裂方向发生改变的地段,背斜构造核部形成的虚脱,以及构造应力薄弱地带,是侵入岩和成矿热液容易聚集的地段。岩体外接触带、层理面、层间活动薄弱带、次级断裂、背斜核部、剪切节理等是良好的储矿构造。南北向、北北东向构造为成矿后构造,对矿体具有破坏作用。
区内岩浆岩十分发育,侵入岩自元古宙至侏罗纪均有出露。祁漫塔格北坡岩浆弧带发育中元古代镁铁、超镁铁质侵入岩(拜永山,2004)。西部眼球状二长片麻岩原岩恢复为二长花岗岩类,属于新元古代侵入岩(谈生祥等,2004)。志留纪二云母花岗岩分布于区域北部,泥盆纪似斑状二长花岗岩、二长花岗岩、花岗闪长岩等主要分布于漫塔格北坡岩浆弧带和昆中陆块(拜永山,2004;王秉璋等,2004)。值得一提的是,早—中泥盆世发育较强的幔源岩浆作用和壳-幔源岩浆混合作用(罗照华等,2002;刘成东等,2004;谌宏伟等,2005;莫宣学等,2007;李世金等,2012),主要岩石类型有辉石岩、橄榄辉石岩、辉长岩、角闪辉长岩等,见于夏日哈木及喀雅克登塔格等地,形成夏日哈木超大型岩浆熔离型镍(铜-钴)矿床(李世金等,2012)。早石炭世石英闪长岩和二长花岗岩分布于昆中陆块。早二叠世弧花岗岩类主要分布于祁漫塔格北坡岩浆弧带和昆中陆块,岩石类型主要有石英闪长岩、花岗闪长岩、似斑状二长花岗岩和二长花岗岩(张爱奎,2012)。中三叠世英云闪长岩和花岗闪长岩分布于那陵郭勒河以南。晚三叠世侵入岩主要分布于祁漫塔格北坡岩浆弧带,昆中陆块亦有少量分布,岩石组合主要有石英二长闪长岩-石英闪长岩-花岗闪长岩和二长花岗岩-似斑状二长花岗岩-正长花岗岩-斑岩2类,前者主要分布在野马泉以东,后者分布在虎头崖以西(张爱奎,2012)及昆中陆块,在岩石中获得同位素年龄为237~204 Ma(罗照华等,2002;刘云华等,2006;佘宏全等,2007;李世金等,2008;王松等,2009;丰成友等,2010,2011;奚仁刚等,2010;高永宝等,2012;张爱奎,2012;肖晔等,2013)。侏罗纪侵入岩分布范围很小,以正长花岗岩为主。区域火山岩主要有寒武—奥陶纪变质海相火山岩和晚泥盆世、晚三叠世陆相火山岩。滩间山群变质海相火山岩与成矿关系密切,岩石以基性和酸性2个端元为主,缺失中性端元,具有双峰式火山岩特点。
区域矿产十分丰富,成矿时代跨度大,最早的成矿事实见于古元古界金水口岩群中发育的沉积变质型铁矿(刘国燕等,2014),如近年来,发现的那西郭勒、查可勒图等矿床。早古生代滩间山群中发育热水喷流沉积型钴-铋-金矿,以肯德可克钴-铋-金矿床为代表(潘彤,2001)。早—中泥盆世超基性岩中发育夏日哈木式岩浆熔离型镍(铜-钴)矿床(李世金等,2012)。晚古生代—中生代造山阶段是区内成矿大爆发时期,主要发育接触交代型-热液型-斑岩型矿床,石英二长闪长岩-石英闪长岩-花岗闪长岩与区内铁-铅-锌(铜)矿床关系密切(张爱奎,2012),代表性矿床有野马泉、尕林格、四角羊-牛苦头等矿床,二长花岗岩-似斑状二长花岗岩-正长花岗岩-斑岩与铜-铅-锌、钼、锡、钨(铁)成矿关系密切(张爱奎,2012),代表性矿床有虎头崖、卡而却卡、乌兰乌珠尔等矿床。
2.1地层
冰沟南矿区出露地层有蓟县系狼牙山组、寒武—奥陶系滩间山群、上三叠统鄂拉山组及第四系(图2)。狼牙山组分布于矿区南侧,与鄂拉山组呈不整合接触,出露宽度大于3km,地层倾向北东或北西,倾角42°~66°。岩性以碳质硅板岩、绢云母硅板岩、绿泥石粉砂板岩、绢云绿泥粉砂板岩(图3a)夹大理岩(图3b)为主。
滩间山群主要分布在矿区北东侧,与鄂拉山组呈不整合或断层接触,被花岗闪长岩和二长花岗岩侵入,呈残留状、孤岛状。地层出露宽度约2km,倾向北东,倾角45°~67°。岩性主要是结晶灰岩、灰岩和变质砂岩,其次有条带状大理岩、含碳大理岩及石英片岩,岩石局部具角岩化。
鄂拉山组大面积出露,岩性为安山岩、晶屑玻屑凝灰岩、火山角砾岩及流纹岩等,属陆相喷发火山岩。
2.2构造
矿区断裂构造发育,分布于中部和南部,主体构造线呈北西向,矿区中部存在东西向和北东向断层。北西向断层性质为逆断层,断层北倾,北部断层延伸长度大于7km,断层上盘为滩间山群和印支期侵入岩,下盘为鄂拉山组,断层附近岩石破碎,但蚀变矿化较弱,主要见高龄土化和褐铁矿化;南部断层延伸长度1~5km,断层主要切割了狼牙山组和闪长岩体,断层附近岩石破碎,蚀变矿化较强,形成有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号含矿破碎蚀变带,带内发育绢英岩化、硅化、矽卡岩化、绿泥石化、碳酸盐化、褐铁矿化、黄铁矿化、孔雀石化、黄铜矿化、方铅矿化和闪锌矿化等。东西向断层长度约1.1km,主要切割了狼牙山组和闪长岩体、辉长岩体,被北西向断裂切割,断裂形成有Ⅵ号和Ⅳ号含矿破碎蚀变带,带内发育矽卡岩化、绿泥石化、褐铁矿化、孔雀石化、黄铜矿化、方铅矿化和闪锌矿化等。北东向断层规模较小,主要切割了鄂拉山组,并见宽约3~5m的破碎带,但蚀变矿化较弱,主要见高龄土化、褐铁矿化、黄铁矿化和孔雀石化。
1.第四系;2.上三叠统鄂拉山组;3.寒武—奥陶系滩间山群;4.蓟县系狼牙山组;5.晚三叠世二长花岗岩;6.晚三叠世花岗闪长岩;7.晚三叠世花岗斑岩;8.闪长岩;9.辉长岩;10.辉绿玢岩脉;11.橄榄辉长岩脉;12.矽卡岩;13.破碎蚀变带;14.地质界线;15.不整合界线;16.逆断层;17.矿带(点)及编号;18.“协优”预测铜铅锌找矿靶区;19.“协优”预测铜镍找矿靶区图2 冰沟南矿床地质矿产图Fig.2 Geology and mineral map of Binggounan deposit
2.3侵入岩
矿区侵入岩十分发育,岩石类型十分复杂,北东部主要发育晚三叠世花岗闪长岩、二长花岗岩及花岗斑岩,南西部发育闪长岩、辉长岩、橄榄辉长岩等。
花岗闪长岩、二长花岗岩呈岩株状,出露面积约8 km2,侵入于滩间山群和鄂拉山组,被花岗斑岩侵入。岩体与滩间山群接触带形态复杂,接触面外倾,外接触带矽卡岩化和角岩化发育,并发现有矽卡岩型铜铅锌银矿体。
花岗斑岩(图3c)主要分布于矿区北部,呈岩株状侵入于花岗闪长岩和二长花岗岩中,出露面积0.6km2,矿区南部亦发现有花岗斑岩分布,呈岩脉、岩枝状,侵入于狼牙山组。岩石中获得SHRIMP 锆石U-Pb同位素年龄为(224.0±1.6)Ma(何书跃等,2009;李世金等,2008),时代属于晚三叠世。
闪长岩(图3d)主要分布于矿区南西部,呈岩株状分布,出露面积约0.9km2,侵入于狼牙山组,被辉长岩侵入。
辉长岩(图3e)分布于矿区中西部,出露面积约1.3km2,多呈岩株状、脉状,侵入于闪长岩中,推断与闪长岩形成时代相近。
橄榄辉长岩(图3f)分布范围较小,长约1 000m,宽10~20m,主要侵入于辉长岩中,但接触界限不十分清晰,靠近橄榄辉长岩的辉长岩中具有一定的褪色蚀变,推断橄榄辉长岩和辉长岩形成时代相近,橄榄辉长岩可能是分异稍晚期的产物。
a.狼牙山组绢云绿泥粉砂板岩; b.狼牙山组大理岩;c.花岗斑岩; d.闪长岩; e.辉长岩; f.橄榄辉长岩; g.透闪石透辉石矽卡岩; h.含钾长石次生石英岩图3 冰沟南矿区岩石显微照片(正交偏光)Fig. 3 Rock micrographs of Binggounan mining area(Orthogonal polarization)
3.1矽卡岩型
在矿区北部花岗闪长岩(二长花岗岩)与滩间山群碳酸盐岩外接触带发现多处矽卡岩,分布严格受接触带形态的控制,长100~580m,规模较大的有4处(SK1—SK4)。SK1矽卡岩平面形态呈“V”字形,长580m,宽5~40m;SK2矽卡岩平面形态呈“月牙”形,长450m,宽10~60m;SK3矽卡岩平面形态呈舒缓波状,长约550m,宽5~40m;SK4矽卡岩平面形态呈直线状,长230m,宽5~20m。矽卡岩以透辉石矽卡岩、石榴子石透辉石矽卡岩、透辉石石榴子石矽卡岩和透闪石透辉石矽卡岩(图3g)为主。岩石呈灰绿色、褐绿色,纤柱状变晶结构、半自形中粒变晶结构,块状构造。主要由透辉石、石榴子石、透闪石、绿帘石、绿泥石、方解石、石英、硅灰石等组成。
矿体主要产于花岗闪长岩(二长花岗岩)与滩间山群碳酸盐岩外接触带的矽卡岩中,尤以透辉石矽卡岩和透闪石透辉石矽卡岩为主,矿体主要是铜-铅-锌矿。目前,共发现20条矿体,主矿体长280~475m,厚度1.08~7.04m,矿体产状严格受岩体接触带形态控制,倾角44°~71°,Pb品位为1.51%~2.58%,Zn品位为3.28%~3.95%。
矿石呈他形-半自形粒状结构、交代结构,星点状、斑杂状、浸染状、脉状构造。矿石矿物主要有闪锌矿、方铅矿、黄铜矿、黄铁矿、磁黄铁矿,少量磁铁矿、黑钨矿、辉钼矿。闪锌矿多呈他形-半自形粒状,粒径0.023~1.20mm,与方铅矿多呈光滑平直接触,显共边结构,二者同时生成。方铅矿呈他形粒状,粒径0.048~0.84mm。黄铜矿呈他形粒状,粒径0.007~1.62mm,大颗粒中包含脉石矿物、黄铁矿或闪锌矿,少量黄铜矿呈乳滴状包含在闪锌矿中,属固溶体分离的产物。黄铁矿呈不规则状包含在黄铜矿中,生成早于黄铜矿。磁黄铁矿呈他形粒状,包含在闪锌矿中,粒径0.02~0.09mm。
3.2热液型
热液型矿产主要产于破碎蚀变带内。冰沟南地区破碎蚀变带发育,南部破碎蚀变带呈北西或东西向,通常含多金属矿化,主要发育有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅵ共5条,北部破碎蚀变带呈北东向或北西向,共发育3条破碎蚀变带,分别为Sb1、Sb2、Sb3。
Ⅰ、Ⅱ号带位于矿区南部,呈北西向展布,长2~4km,宽10~80m,受北西向次级断裂构造控制,带内岩石类型主要有硅板岩、闪长岩,局部见大理岩、矽卡岩等,岩石破碎,蚀变较强,主要有绿泥石化、硅化、绢英岩化、钾长石化、矽卡岩化、高岭土化等,矽卡岩以透辉石矽卡岩为主,蚀变岩主要有绢英岩、次生石英岩(图3h)等。带内矿化普遍发育但矿化强度不高,主要矿化有黄铁矿化、黄铜矿化、方铅矿化、闪锌矿化等,地表发育褐铁矿化和孔雀石化,矿化与矽卡岩化、硅化、绢英岩化、绿泥石化密切相关。Ⅲ号带位于矿区中西部,为狼牙山组北西向破碎蚀变带,顶部被鄂拉山组火山岩覆盖(李恒恒等,2011),长大于1km,宽10~30m。带内岩性主要为矽卡岩,局部夹大理岩,矽卡岩主要以透闪石透辉石矽卡岩为主。带内岩石破碎,蚀变较强,以矽卡岩化、硅化、绿泥石化和碳酸盐化为主,矿化强烈,以方铅矿化和闪锌矿化为主,多见块状铅锌矿石,其次有黄铜矿化和黄铁矿化。Ⅳ、Ⅵ号带呈东西向展布,受东西向断裂控制,长约1km,宽10~20m,带内岩石类型、破碎蚀变程度和矿化特征与Ⅰ、Ⅱ号带相似,矿化普遍发育但矿化强度较低。
Sb1破碎蚀变带位于矿区北西部,受北西向断裂控制,长1.3km,宽50~200m,带内岩性主要为花岗闪长岩,该带规模虽然较大,但蚀变矿化较弱,以高岭土化和褐铁矿化为主。Sb2和Sb3破碎蚀变带位于矿区中西部,分别呈北西和东西向展布,长0.9km,宽5~20m,带内岩性主要为安山岩、晶屑玻屑凝灰岩、流纹岩等,岩石破碎,但蚀变矿化较弱,主要见高岭土化、褐铁矿化和黄钾铁矾。
矿体以铅-锌矿为主,产于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅵ号破碎蚀变带内,受断裂构造控制明显(图4),赋矿岩性主要为矽卡岩和绢英岩,成矿特征与区域虎头崖矿床可类比(张爱奎等,2013;丰成友等,2010)。
目前,以Ⅲ号带发现的矿体最具有工业价值,Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ、Ⅵ号带虽然矿体具有一定规模,但品位较低,通常Pb-Zn复合品位仅为1%~1.5%。Ⅲ号带主矿体长度800m,厚度1.3~4.33m,延深大于150m,Pb-Zn复合品位为3.28%~9.07%,最高达到37%,Cu品位为0.48%,Ag品位为52.7×10-6~63×10-6。
1.残坡积物;2. 灰岩;3. 变质砂岩;4. 矽卡岩;5. 凝灰岩;6. 辉长辉绿岩;7. 闪长岩;8. 构造角砾岩(破碎蚀变带);9. 黄铜矿化;10. 方铅矿化;11. 闪锌矿化;12. 孔雀石化;13. 黄铁矿化;14. 磁黄铁矿化;15. 绿帘石化;16. 绿泥石化;17. 硅化;18. 碎裂岩化;19. 钻孔;20. 铜铅锌矿体;21. 轴心夹角图4 冰沟南矿区Ⅲ号带0勘探线剖面图Fig. 4 Profile map of No.0 exploration in Ⅲ mineral belt of Binggounan deposit
矿石呈他形-半自形粒状结构,浸染状、块状、脉状构造。矿石矿物主要为闪锌矿、方铅矿(图5a),其次为黄铜矿、黄铁矿、磁黄铁矿和毒砂。闪锌矿呈他形粒状,粒径0.01~0.1mm。方铅矿呈他形粒状,粒径0.01~0.1mm,部分达0.3mm,尖角状交代黄铁矿、闪锌矿和毒砂。黄铜矿大致分为2个世代,一世代黄铜矿乳滴状分布于闪锌矿中,为固溶体出溶产物;二世代黄铜矿呈他形粒状,粒径0.01~0.1mm,尖角状交代闪锌矿、黄铁矿、方铅矿和毒砂。毒砂呈自形-半自形粒状,粒径0.01~0.05mm,交代黄铁矿。磁黄铁矿呈他形粒状,粒径0.01~0.1mm。黄铁矿呈半自形粒状,粒径0.01~0.2mm,星散状分布。矿物生成顺序为黄铁矿→毒砂→磁黄铁矿→闪锌矿、黄铜矿Ⅰ→方铅矿→黄铜矿Ⅱ。
a.方铅矿闪锌矿矿石; b.镍黄铁矿黄铜矿矿石;Pyr.磁黄铁矿;Pn.镍黄铁矿;Cp.黄铜矿;Py.黄铁矿图5 冰沟南矿区矿石显微照片(单偏光)Fig.5 Ore micrographs of Binggounan mining area(plane-polarized light)
3.3斑岩型
斑岩型矿产位于冰沟南北部,称鸭子沟铜钼矿点。铜-钼矿体主要产于花岗斑岩体内, 矿体规模较小,长50m,厚度1.5~6m,Cu品位为0.23%~0.76 %,Mo品位为0.039%。主要矿化为黄铜矿化、辉钼矿化、黄铁矿化、孔雀石化,蚀变主要为青磐岩化、绢云母化、硅化和碳酸盐化,局部发育钾化。地表不具典型斑岩铜矿蚀变, 大体以含矿花岗斑岩为中心向外呈长椭圆状面型分布(何书跃等,2009)。矿化与绢云母化、硅化及绿泥石化密切相关。自南西至北东,花岗斑岩体蚀变变强,黄铜矿含量逐步增加。
矿石呈他形粒状、片状结构,星点状、脉状、稀疏浸染状构造。黄铜矿呈铜黄色,弱非均质性,呈不规则粒状或细脉状,粒径0.01~0.2mm,脉宽0.3mm左右。辉钼矿呈灰色,具均质性,多呈片状零星分布,片径0.05~6mm。矿石辉钼矿Re-Os 等时线年龄为(224.7±3.4)Ma (李世金等,2008;何书跃等,2009),与花岗斑岩成岩年龄一致。
3.4岩浆熔离型
该类型是近年区内勘查过程中新发现的类型。目前,发现的镍铜矿化点位于冰沟南矿区中西部橄榄辉长岩中,橄榄辉长岩具有绢云母、绿帘石、黝帘石、绿泥石、阳起石等蚀变,普遍发育磁黄铁矿化、镍黄铁矿化和黄铜矿化。随着橄榄石含量的增多,磁黄铁矿化、镍黄铁矿化和黄铜矿化明显增强。但受工作程度的限制,目前施工钻孔深度较浅,向深部岩体岩石类型及其含矿性仍未能查明。
岩浆熔离型镍-铜-钴矿受赋矿岩石类型的控制(图6),矿化与岩体中辉石和橄榄石矿物含量关系密切,尤其是橄榄石含量较高地段矿化较强。矿体长约600m,厚度4.5~15m,Ni品位为0.3%~0.6 %,Cu品位为0.2%~0.32%,Co品位为0.021%。
矿石呈他形-半自形粒状结构、星点状构造。矿石矿物主要为镍黄铁矿(Pn)、黄铜矿(Cp)、磁黄铁矿(Pyr)、黄铁矿(Py)、钛铁矿(Ilm)、铬铁矿(Chr)、磁铁矿(Mag)(图5b)。镍黄铁矿呈半自形粒状晶,粒径在0.02~0.21mm,与磁黄铁矿、黄铜矿聚在一起或包含在磁黄铁矿晶体中;黄铜矿呈他形粒状晶,部分呈半自形粒状晶,粒径在0.002~0.18mm,多分布在磁黄铁矿晶体中或与磁黄铁矿、镍黄铁矿聚在一起,少量分布在脉石矿物中;磁黄铁矿呈他形、半自形粒状晶,粒径在0.022~1.04mm,呈稀疏星点状分布在岩石中,晶内含镍黄铁矿、黄铜矿晶体,它们之间的接触界线平直或呈光滑的陡曲线。钛铁矿呈板状晶或半自形粒状晶,晶体半径长一般在0.09~0.48mm,分布在脉石矿物间或包含在脉石矿物中;铬铁矿呈自形粒状晶或浑圆粒状晶,有的晶体中见环带结构,粒径为0.01~0.05mm,全部包含在橄榄石晶体中;磁铁矿为橄榄石分解的产物,一般沿橄榄石晶体的不规则裂隙分布。
1.残坡积物;2.角岩;3.变质石英砂岩;4.橄榄辉长岩;5.辉长岩;6.黄铜矿化;7.磁黄铁矿化;8.镍黄铁矿化;9.绿泥石化;10.绿帘石化;11.铜镍矿化体;12.铜镍矿体;13.矿种、矿体品位及厚度;14.轴心夹角图6 冰沟南镍-铜-钴矿带5勘探线剖面图Fig.6 Profile map of 5.th exploration in Ni-Cu-Co mineral belt, Binggounan deposit
3.5沉积变质型
沉积变质型铁矿产于狼牙山组硅板岩内,矿体规模较小,分布零星,品位较低。矿体长约50m,厚度15m,TFe平均品位为22 %。
矿石呈他形-半自形粒状结构,浸染状、团块状构造。矿石矿物主要为磁铁矿,粒径0.01~0.05mm,颜色呈灰带棕色,未见双反射,不显内反射,具均质性。
矿区成矿类型复杂,成矿时代跨度大,最早的成矿事实见于狼牙山组内的沉积变质型铁矿,成矿时代为中元古代,但成矿规模较小。晚三叠世是区域碰撞-后碰撞造山作用阶段(张爱奎,2012;丰成友等,2010),区域花岗岩类广泛发育,矿区亦分布有花岗闪长岩、二长花岗岩和花岗斑岩,花岗斑岩同位素年龄结果显示其形成时代为晚三叠世,与区域虎头崖矿床侵入岩形成时代及岩石组合可类比(张爱奎等,2013)。花岗闪长岩、二长花岗岩与滩间山群碳酸盐岩外接触带发育矽卡岩型铜-铅-锌矿,远离接触带的断裂构造带内发育热液型铅-锌矿,其成矿特征亦与虎头崖矿床相似(张爱奎等,2013;丰成友等,2010)。花岗斑岩体内发育有铜-钼矿,其成因属于斑岩型(李世金等,2008;何书跃等,2009)。
东昆仑地区发育2次强烈的幔源岩浆活动或壳-幔源岩浆混合作用(莫宣学等,2007;刘成东等,2004;谌宏伟等,2005;罗照华等,2002),一次是在早—中泥盆世,与早古生代造山旋回后碰撞阶段伸展构造背景有关,已发现夏日哈木镍-铜矿床(李世金等,2012);另外一次是在中—晚三叠世,与晚古生代—中生代造山旋回后碰撞阶段伸展构造背景有关。冰沟南矿区分布的闪长岩、辉长岩及橄榄辉长岩在区域上紧依昆北断裂,位于昆北断裂的北侧,夏日哈木辉石岩、辉长岩和橄榄辉石岩也紧依昆北断裂,位于昆北断裂的南侧。虽然对冰沟南矿区分布的这些岩体未进行深入研究,时代不明,但可以推断岩石的形成与区内后碰撞阶段伸展构造背景下幔源岩浆作用密切相关。
上述分析表明,矿区成矿条件优越,具有较好找矿前景的矿产有2类,即存在2个主要的成矿系列:一是与晚三叠世花岗岩类侵入活动相关的矽卡岩型-热液型-斑岩型铜-铅-锌-钼成矿系列;二是与橄榄辉长岩相关的镍-铜-钴成矿系列。受自然条件的限制,冰沟南地区工作程度较低,且受鄂拉山组火山岩大面积覆盖的影响,矿区矿产勘查起步较晚,从目前发现的矿体规模来看,虽然铜-铅-锌金属资源量达到10×104t,但是与矿区水系沉积物圈定的异常难以匹配。
矿区开展的1∶20万水系沉积物测量AS27异常面积达到320km2,异常主元素为Bi、Sn、Ag,组合元素有As、Mo、Pb、Zn、Au等,异常特征见表1、图7。异常在各个元素异常外、中、内带发育,衬度和规模较大,元素套合较好。该异常在1∶20万水系沉积物测量工作时划为乙类异常,且排序在虎头崖、野马泉、四角羊等矿区水系沉积物测量异常之前。经过3次1∶5万水系沉积物加密测量,每次加密测量均有很好的异常显示,且异常特征变化不大,1∶5万水系沉积物异常浓集中心更加清晰。
矿区海拔高,碎石流发育,地表鄂拉山组陆相火山岩广泛分布,找矿难度较大。为了快速对区内找矿前景和主攻地段做出合理判断,针对以往开展的1∶5万水系沉积物测量,利用“协优成矿预测”理论(郑有业等,2006)对水系沉积物测量数据进行了处理。“协优成矿预测”理论最大的优点是在地质分析的基础上,给予地球化学数据一定的地质含义,因此其预测与地质成矿背景紧密结合,与传统水系沉积物测量仅以地球化学数据为依据圈定异常具有明显的差异。“协优成矿预测”理论的特点是变量的选择与传统具有明显不同,其强调的不是独立变量的选取,而更多关注的是数据之间的相关性,根据地质成矿背景的分析,从中选取能够反映地质控矿因素的相关变量进行分析和编制预测图件。
表1 冰沟南地区AS27水系沉积物测量异常参数特征表
注: Au、Ag含量为10-9;其他元素含量为10-6。
T3e.上三叠统鄂拉山组;∈OT.寒武—奥陶系滩间山群;Jxl.蓟县系狼牙山组;γδT3.晚三叠世花岗闪长岩、二长花岗岩及花岗斑岩图7 冰沟南地区AS27水系沉积物测量异常剖析图Fig.7 Profile chart of stream sediment anomaly No. AS27 in Binggounan area
根据前述成矿地质背景和成矿特点分析,矿区具有寻找赋存于狼牙山组内的热液型铅-锌-铜矿和赋存于辉长岩、橄榄辉长岩中的镍-铜-钴矿找矿条件。前者控矿因素主要是狼牙山组地层和断裂构造,狼牙山组地层是被动大陆边缘环境下产出的一套沉积岩系,后期虽然经过变质作用,但是地层仍保留了其沉积时期地球化学的特征,AS、Sb、Ba、B含量较高。对断裂构造反映良好的元素主要有Hg、AS、Sb等,而热液型矿产成矿过程中具有Pb、Zn、Ag、Cu的富集。考虑到Cu元素具有成矿环境的多样性,不能很好地指示热液型多金属矿成矿过程。因此,为了预测赋存于狼牙山组的热液型铅-锌-铜矿,选取AS、Sb、Pb、Zn、Ag元素测试值与相应元素平均值的比值作为基本变量进行预测(Hg、Ba、B元素没有分析测试数据)。镍-铜-钴矿主要受基性岩、超基性岩的控制,预测赋存于基性-超基性岩中的镍-铜-钴矿,选取Cu、Co元素测试值与相应元素平均值的比值作为基本变量进行预测(Ni元素没有分析测试数据)。
通过数据处理和图件制作,可以看出Ⅲ矿带具有明显的AS、Sb、Pb、Zn、Ag元素综合异常显示,2013年工作中发现的镍-铜-钴矿地区具有明显的Cu、Co元素综合异常显示(图2),矿区北东部圈出的综合异常亦与已发现的矿体具有较好的对应,说明该方法具有明显的找矿预测效果。图2显示Ⅲ矿带北部存在规模较大的1处AS、Sb、Pb、Zn、Ag元素综合异常,长度达到7km,宽度1~2km,异常值为3.54~22.53,与Ⅲ矿带异常值(3.73~16.39)较接近,具有十分有利的找矿前景,预测铅-锌-铜矿规模可达到中-大型。矿区东北部存在众多Cu、Co元素综合异常,这些异常大体呈北西向展布,与区域构造线方向一致,具有寻找岩浆熔离型镍-铜-钴矿的找矿潜力。由于岩浆熔离型镍-铜-钴矿主要赋存于基性-超基性岩中,基性岩、超基性岩与围岩具有明显的磁性差异,因此高精度磁法测量可有效地圈定基性-超基性岩体范围。通过高精度磁法测量延拓数据处理,已发现的镍-铜-钴矿化基性-超基性岩体向深部具有明显的延伸,延拓500m后仍存在明显的磁异常(图8),推断基性-超基性岩体深部延伸超过500m,具有十分有利的找矿条件,预测矿区镍-铜-钴矿规模可达中型以上。
图8 冰沟南矿区中西部地磁测量向上延拓500m等值线图Fig.8 Map of geomagnetic contour continuated 500 meters in the midwest of Binggounan deposit
通过分析冰沟南矿床地质特征及物化探资料,探讨了该地区成矿类型、成矿规律及找矿前景,取得如下主要成果。
(1)发现冰沟南地区存在5种成矿类型:一是产于花岗闪长岩(二长花岗岩)与滩间山群碳酸盐岩外接触带矽卡岩型铜-铅-锌矿;二是产于受构造控制的破碎蚀变带内热液型铅-锌矿;三是产于花岗斑岩体内的铜-铅矿;四是产于基性-超基性岩内的镍-铜-钴矿;五是产于狼牙山组硅板岩内的沉积变质型铁矿。除沉积变质型铁矿成矿规模较小外,其他成矿类型具有十分优越的找矿前景。前3种类型成矿与晚三叠世花岗岩类侵入活动密切相关,构成与晚三叠世花岗岩类侵入活动相关的矽卡岩型-热液型-斑岩型铜-铅-锌-钼矿成矿系列,第4种成矿类型与区内后碰撞伸展构造背景下幔源岩浆作用密切相关。
(2)Ⅲ矿带北部铅-锌-铜矿找矿前景较大,矿区岩浆熔离型镍-铜-钴矿找矿潜力也十分看好,预测铅-锌-铜矿成矿规模可达到中-大型,镍-铜-钴矿亦可达到中型以上。
(3)矿区工作条件恶劣,工作程度低,已发现的矿体还不能完全引起水系沉积物异常和高精度磁法测量异常,随着工作的深入,矿区找矿必将取得重大突破。
致谢:野外工作得到了吴桂平、赵梦琪、张坤等同志的帮助;光薄片鉴定得到了范桂兰、马永寿等同志的帮助;审稿过程中贾群子研究员提出了许多宝贵意见,在此对他们表示衷心的感谢!
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Mineralization Types and Prospecting Potential of Binggounan Area in Qimantage Metallogenic Belt, Qinghai Procince
ZHANG Aikui1,2, LIU Yongle2, LIU Guanglian2, WEI Yunxiang3, LIU Zhigang2, DAI Wei2, LI Hengheng2
(1.School of Earth Sciences and Mineral Resources, China University of Geosciences, Beijing 100083, China;2.No. 3 Exploration Institute of Geology and Mineral Resources of Qinghai Province, Xining 810029, Qinghai,China; 3.Qinghai Bureau of Geology Survey,Xining 810001, Qinghai, China)
Binggounan area is located in Qimantage mineralization belt in the west section of East-Kunlun orogenic belt, Qinghai Province, with very favorable mineralization condition. But the prospecting type and prospecting potential are disclear in this area, because the related depositsare discovered very late and the degree of geological works is low. After analyzing the geological characteristics of the related deposits, metallogenic regularity, and the data of geophysical and geochemical survey, the following results have been achieved by combining with the recent prospecting discoveries of copper-nickel ore. The mineralization types are divides as five types: skarn type, hydrothermal type, porphyry type, magmatic liquation type and sedimentary metamorphism type. The skarn-hydrothermal-porphyry Cu-Pb-Zn-Mo deposit and magmatic liquation Ni-Cu-Co deposit are the most important metallogenic series in this area. The former is closely related to Late Triassic granitic magmatism, but the latteris closely related to mantle magmatic activity that occurred in the post-collision extensional tectonic setting.The prospecting potential in Binggounan area is analyzed by using the “Preferenceore-forming prediction”.The results suggest that, the prospecting potential of hydrothermal type Pb-Zn-Cu deposit is huge respectively in the north part of No. Ⅲ mine belt, and the ones of magmatic liquation Ni-Cu-Co depositis good in the middle-north part of this mining area.
geological characteristics of mineral deposit; mineralization types; prospecting potential; “Preference”ore-forming prediction; Binggounan; Qimantage
2015-01-05;
2015-07-02
青海省基金项目“青海省格尔木市野马泉地区铁多金属矿整装勘查区找矿部署研究”(青地调勘[2012]62号)和“青海省茫崖镇冰沟南地区银多金属矿普查” (青勘管咨字[2014]第87号)联合资助
张爱奎(1976-),男,在站博士后,高级工程师,主要从事矿床地质研究。E-mail:474921988@qq.com
P611.1
A
1009-6248(2015)04-0125-16