青藏高原可可西里风火山盆地白垩纪沉积型铜矿成矿背景分析

2022-08-10 11:03:10罗森森
世界有色金属 2022年10期
关键词:孔雀石铜矿盆地

1 区域地质

工作区位于青藏高原腹地,唐古拉山北坡(图1)。在大地构造位置上处于东昆仑中缝合带之南,红其拉甫—双湖—昌宁缝合带之北古特提斯缝合系中部

。经历了石炭—二叠纪古特提斯洋的发展、演化、消亡过程;到早三叠世中晚期进入陆内A型俯冲阶段,晚三叠世俯冲达到高潮,东昆中陆块与羌塘陆块最终拼合;在侏罗纪受中特提斯主域向南迁移的影响,除西南角有少量的海水侵没外,其他地区脱离海水上升为陆。班公湖—怒江晚中生代中特提斯洋和冈底斯山以南新特提斯洋的相继开启及向北俯冲,印度洋的打开与扩张导致印度和欧亚板块于80Ma期间碰撞及大规模陆内俯冲

。华北刚性陆块的阻抗,扬子刚性陆块的楔入,使青藏高原成为一个长期的陆内汇聚活动区,壳幔动力学环境发生了根本性转变,在拆离作用和拆沉作用的共同约束下,引起岩石圈突发性的减薄,青藏高原快速抬升,铸造了岩石圈统一的深部幔坳和地表隆升的双凸型构造特征。

区内断裂构造较为发育,走向以北西—北西西向为主,具有明显的继承性,又表现为长期活动性、多次复活的特征。

2 盆地周缘地质体的含矿特征

该盆地位于羌塘陆块北缘,北邻巴颜喀拉三叠纪边缘前陆盆地,受控于中古生代(J

)以来的陆内造山作用。盆地总体展布方向为北西西,北部主要以巴音叉琼北—勒玛曲断裂为界与北邻前白垩纪造山带分开(北断南超);南部大体以那日胸玛断裂为界与南邻前白垩纪造山带毗邻(南断北超),西端延入邻区。盆地北部地层为三叠纪巴颜喀拉山群(TB)半深海—深海浊积岩;南部岩石地层为晚石炭早二叠世扎日根组(CPz)浅海碳酸盐岩建造、中二叠世诺日巴尕日保组(Pnr)海相碎屑岩夹碳酸盐岩及少量玄武岩、中二叠世九十道班组(Pj)碳酸盐岩夹少量灰色砂岩、晚二叠世乌丽群那益雄组(Pn)海陆交替相碎屑岩夹煤层及灰岩、拉卜查日组(Plb)浅水碳酸盐缓坡相沉积、晚三叠世结扎群巴贡组(Tbg)海—陆交替相含煤碎屑岩沉积组合、甲丕拉组(Tjp)滨、浅海相砂岩为主夹砾岩及灰岩透镜夹中基性火山岩组合、波里拉组(Tb)灰岩为主夹砂岩、石膏及中基性火山岩组合、晚三叠世巴塘群(T

B)滨—浅海相火山弧型复理石沉积和侏罗纪雀莫错组(J

q)、夏里组(J

x)海相碎屑岩建造(图2)。

随着技术不断创新、市场不断扩大,正博首先面临的就是管理问题,特别是如何合理地管理工厂的生产线,把控生产与客户需求的统一。所谓没有规矩不成方圆。要想让公司稳健发展,没有规范的管理自然不行。因此,正博凭借自身的技术实力,根据自己的需求,灵活设计并自主研发了一套生产管理系统。晏小斌介绍道:“这个系统已经贯穿于我们整个生产使用中,现在我们已经能够做到透明化管理,也就是数据透明化。”

综合前人资料可知,铜平均含量在三叠纪结扎群碎屑岩中为33×10

,最高达200×10

,基性火山岩中为97.9-100×10

;巴塘群砂板岩中为35-87×10

,基性岩中则高达350×10

;蛇绿混杂岩之基性岩中为116×10

,分别高出相应岩石克拉克值的2-7倍,甚至高达数十倍,并伴生Pb、Sb、Mo等元素。分析含矿砾岩中的基性岩砾石铜含量高达92×10

。由此表明,沉积型铜矿成矿物质主要来自于盆地周边分布的基岩中。盆地周缘基岩经长时期的风化剥蚀,为盆地中的沉积物提供了丰富的碎屑物,也提供了较为丰富的铜矿物质。侵入岩分布较少,仅呈岩脉、岩株状零星产出,主要岩石类型有喜山期正长斑岩和印支期辉绿岩类、闪长玢岩类。喜山期正长斑岩主要出露在藏麻西孔地区,侵入于风火山群洛里卡组,为富钾的碱性岩系列。

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铜矿化主要分布于风火山陆相沉积盆地中,共发现14个铜矿(化)点及多处铜矿化线索,属沉积型矿产。风火山盆地总体展布方向为北西西,北部主要以巴音叉琼北—勒玛曲断裂为界与北邻前白垩纪造山带分开,南部大体以那日胸玛断裂为界与南邻前白垩纪造山带毗邻,西端延入邻区。随着盆地的形成、发展和演化,盆地内沉积了风火山群以山麓—河流相沉积为主体的错居日组砾岩夹砂岩局部含白云石石膏沉积组合、以湖相沉积体系为主兼河流相的洛力卡组砂岩、泥岩夹灰岩、砾岩、沉凝灰岩沉积组合及河流—湖泊相沉积体系为主的桑恰山组含砾粗砂岩、砾岩、砂岩夹泥质粉砂岩岩石组合。洛力卡组中的灰绿色砂岩、含炭质砂岩和灰岩为主要的铜矿化层位。笔者通过总结前人资料,分析可知,铜平均含量在三叠纪结扎群碎屑岩中为33×10

,最高达200×10

,基性火山岩中为97.9-100×10

;巴塘群砂板岩中为35-87×10

,基性岩中则高达350×10

;蛇绿混杂岩之基性岩中为116×10

,分别高出相应岩石克拉克值的2-7倍,甚至高达数倍,并伴生有Pb、Sb、Mo等元素。

3 盆地的矿化特征

通过搜集前人资料及笔者工作,在风火山盆地中共发现与风火山群有关的沉积型铜矿(化)点14处,即:风火山北坡铜矿点、二道沟铜矿点、藏麻西孔铜矿点、达底尕首铜矿点、托托敦宰铜矿点、姜浪金铜矿点、敦宰加陇铜矿化点、冬多曲上游铜矿化点、日阿尺南铜矿化点、藏布拉木塔铜矿化点、唐日曲北铜矿化点、二道沟兵站东铜矿化点、二道沟东巴压铜矿化点及二道沟东巴压达陇曲上游铜矿化点。另有铜矿化线索数处,分布于扎拉玛、扎西尕日南西、风火山及冬布里山一带。

为了验证二次开发成果“薄壁空心高墩温度应力分析系统”的准确性和实用性,对一具有实测数据的薄壁空心高墩结构的温度场及温度效应进行了分析。表1和表2给出了距离墩顶15 m处截面向阳侧壁板一点在不同时刻的计算值与实测值以及向阳侧壁板沿壁厚方向分别距离外壁板0 m、0.20 m、0.40 m、0.60 m、0.80 m、1.00 m处共计6个点在13:00时刻的温度计算值与实测值。

3.1 矿化赋存部位

铜矿体赋存于风火山群洛里卡组浅灰色岩屑石英砂岩、岩屑长石砂岩及含炭屑含砾砂岩中,灰岩中有少量铜矿化。矿体呈层状、似层状、透镜状产出,明显受层位和地层厚度的控制。在盆地中心(风火山地区)铜矿体厚度较大,一般厚在0.5m~50m之间,长300m~2.5km,且品位较高。在藏麻西孔正长斑岩体附近,由于受岩体带来的热源影响,地层中的铜元素进一步活化迁移,并与热液带来的银元素一起富集形成铜银矿产,规模最大、品位最高,矿化带宽在1m~100m之间,长在1.5km~10.5km之间。盆地周边铜矿体厚度一般小于1m,长度为100m左右,局部达300m,规模小,品位低。

3.2 矿体特征

笔者以二道沟地区和藏麻西孔为例进行讨论。

(1)二道沟铜矿点:矿化赋存于白垩纪风火山群洛力卡组灰绿色细粒长石石英砂岩中,共圈出7个矿化带,矿体长为2km~30.5km,宽为1m~50m,呈层状、似层状产处,产状220°~230°∠50°。共圈出了24条铜矿体和1条银矿体。矿体长2m~30.5m,宽1m~50m。

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(2)藏麻西孔铜矿点:矿化赋存于白垩纪风火山群洛力卡组灰绿色细粒长石石英砂岩中,共圈定5个矿化带,圈出13条银矿体和12条铜矿体。矿体长为1.5km~10.5km,宽为1m~100m,呈层状、似层状产出,产状165°~220°∠45°~60°。

3.3 矿石特征

笔者以二道沟铜矿点和藏麻西孔铜矿点为例进行讨论。

经分析风火山群洛力卡组地层中的砾石、岩屑中铜含量相对较高,而炭质碎屑和钙质胶结物中铜含量高于砾石和岩屑,也高于紫红色碎屑岩胶结物中的铜含量,说明铜质的搬运方式以胶体、溶液为主,碎屑及悬浮体次之。盆地周边的含铜岩石(矿胚层)在长期风化作用下,在酸性介质和氧化条件中,其中的铜矿物质经氧化形成含变价性、亲硫性的铜离子在水溶液中通过以下化学反应形成含铜溶液或胶体随地表流水一起注入盆地中。

藏麻西孔地区的矿石呈自形、半自形粒状、它形粒状结构及交代结构,胶结状、块状、浸染状构造和占次要地位的脉状、条带状构造。胶结状构造由金属矿物方铅矿、闪锌矿等呈它形粒状交代砂岩中的胶结物而成,而砂状碎屑则未发生变化。矿石组构特征反映该矿产既具有沉积型特征,又具有后生热液改造和交代成矿的特征。藏麻西孔以外地区的矿石呈细粒结构、它形粒状结构,星散浸染状、薄膜状、细脉浸染状、裂隙浸染状等构造,显示沉积成矿的特征。

3.4 矿石的结构构造

(2)藏麻西孔地区:矿石颜色为灰-灰绿色,含铜矿物以孔雀石和蓝铜矿为主。矿石矿物:矿石矿物有方铅矿、闪锌矿、辉银矿、毒砂及铜蓝、蓝铜矿、孔雀石、硫锑铜矿等;脉石矿物在部分矿化带内矿物为辉石、长石、石英、云母等,其它矿化带内为石英、长石、岩屑及碳酸盐等。金属矿物生成顺序为:方铅矿—闪锌矿—辉银矿→毒砂—硫锑铜矿—铜蓝→蓝铜矿—孔雀石。以上矿物组合中有三个不同世代的矿物组合:方铅矿、闪锌矿、辉银矿为第一世代矿物组合;毒砂、硫锑铜矿、铜蓝为第二世代矿组合;蓝铜矿、孔雀石为第三世代矿物组合。不同世代矿物组合、矿物间为交代关系,显示有三次成矿作用,使已形成的矿质在不同成矿期相互转变,在有利空间多次富集成矿。

3.5 成矿物质来源

地表水带来的Cu

在还原、碱性(EH=+300--400,PH>7)环境下,由于富含有机质和细菌、炭化植物,对Cu

将直接产生吸附作用;由于CO

、H

O与Ca

结合产生碳酸钙和大孔隙度砂岩的强去气作用,使湖水中的CO

减少,在如下化学反应中,Cu

被还原,生成辉铜矿、赤铁矿、斑铜矿、黄铜矿沉淀,从而形成了铜含矿层。

4 沉积型铜矿成矿机制

4.1 铜质的迁移

(1)二道沟地区:矿石颜色为灰—灰绿色,含铜矿物以孔雀石和蓝铜矿为主。矿石矿物:由铜矿物—辉铜矿、蓝辉铜矿、斑铜矿、黄铜矿、铜蓝、蓝铜矿、孔雀石等及伴生矿物—钛铁矿黄铁矿、石墨等和脉石矿物—石英、岩屑、少量长石组成。金属矿物生成顺序为:黄铁矿(赤铁矿)→褐铁矿;斑铜矿→黄铜矿(黄铁矿)→辉铜矿(针铁矿、赤铁矿)→孔雀石(褐铁矿);铜蓝(辉铜矿)→孔雀石(蓝铜矿)。上述共生组合中黄铜矿(黄铁矿)交代斑铜矿,辉铜矿(针铁矿、赤铁矿)又交代黄铜矿(黄铁矿),孔雀石、蓝铜矿再交代辉铜矿、铜蓝。其中黄铁矿、赤铁矿与斑铜矿为伴生关系,辉铜矿、铜蓝为伴生关系;孔雀石、蓝铜矿和褐铁矿为伴生关系。构成了四个不同世代的铜矿物或伴生矿物共生组合;第一世代为斑铜矿,第二世代为黄铜矿和黄铁矿,第三世代为辉铜矿、铜蓝和针铁矿、赤铁矿,第四世代为孔雀石、蓝铜矿和褐铁矿。

4.2 铜矿物质的沉淀

组成风火山群的错居日组、洛力卡组和桑恰山组的砾岩中砾石成分复杂,有砂岩、凝灰岩、基性火山岩、灰岩等,砂岩中岩屑成份有基性火山岩、粉砂岩、炭质板岩等,与基底岩石组合一致。显然,蚀源区就是盆地周边的隆起区。由于盆地基底岩石中铜等元素含量普遍较高,在33×10

-116×10

之间,最高者达350×10

;基性火山岩砾石的Cu含量也达92×10

。因此周围隆起区为盆地提供了铜质来源。藏麻西孔地区由于有正长斑岩体的侵入,从深部带来了较为丰富的铜成矿元素(正长斑岩体Cu含量平均为17.57×10

,最高为50×10

;Pb含量100-3000×10

;Ag含量0.5-22×10

),且在岩体中已形成明显的铅银矿体。表明铜成矿物质主要来自于陆缘物质的风化,而铅、银成矿物质来自于岩浆活动。

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4.3 铜的富集

含铜砂岩中的铜矿物是辉铜矿、斑铜矿及黄铜矿,粒径0.81mm~0.02mm。沉积阶段形成的铜硫化物分散在碎屑之间的胶结物中,还未形成粒状铜矿物,须经成矿流体的活化作用,才能进一步富集成矿。成矿流体主要来自于沉积压实作用,在此作用下岩石中的裂隙水、重结晶产生的结晶水被挤压出来,并携带大量的铜矿物质形成矿液,运移到砂岩裂(孔)隙中产生正向富集成矿。后期的岩浆活动(藏麻西孔)带来的较为丰富的岩浆热液和铅银矿物质在上升过程中不断萃取含铜地层中的铜元素,使其进一步富集形成铜、铅、银等多金属矿体。其后,随着地壳抬升,古湖水曾一度退却,指示还原环境的水下分流河道相及水下分流河道间相上升至氧化环境,矿胚层在CO

、H

O等作用下再次氧化,生成孔雀石、蓝铜矿等,发生了铜的再次富集,初步形成了矿(化)体。

坚定对中国特色社会主义的道路自信、理论自信、制度自信和文化自信,是十八大以来习近平总书记反复强调的重要思想。这个问题,不仅是一个理论问题,更是一个党性修养问题。对于担负着领导责任的各级领导干部来说,尤其重要。

4.4 矿体的后期变化

由于风火山盆地的挤压收缩,含矿层随风火山群地层一起发生褶皱,后期的断裂活动使地表出露的矿体进一步受到破坏,一部分矿体残留在地表,另一部分矿体被深埋于地下,同时由于地表风化作用,在CO

、H

O参与下使原生铜矿物发生氧化,形成铜蓝、孔雀石、蓝铜矿等氧化矿附于原地,最终形成目前的矿体。

5 成矿地质背景分析

从微量元素成果反映,岩石中Cu的含量在10-290×10

之间,Pb含量在40-1000×10

之间,局部达20800×10

,Zn含量在0.5-22×10

之间,局部达455×10

,且在岩体中已形成明显的铅、银矿体。印支期侵入岩主要分布在盆地周边的基底地层中。通过微量元素分析,Cu元素含量仅在辉绿岩脉和闪长玢岩中明显高于丰度值,其它岩石中均低于地壳克拉克值;Pb元素在各岩石中普遍较高;Zn元素除在石英闪长玢岩、酸性脉岩中含量较低外,其余较高或接近于元素克拉克值。

分析含矿砾岩中的基性岩砾石铜含量高达92×10

。由此反映,沉积型铜矿成矿物质来源主要来自于盆地周边分布的基岩中。盆地周边基岩经长时期的风化剥蚀,为盆地中的沉积物提供了丰富的碎屑物,也提供了较为丰富的铜矿物质。随着盆地的进一步发展,水体不断加深,在盆地中心形成PH值接近5.3的还原环境,为矿液的富集成矿创造了良好的沉积环境(Cu沉淀的PH值为5.3),使得酸性介质和氧化条件下形成的含变价性、亲硫性的铜离子的矿液注入盆地后在碱性介质和还原条件下被还原,与生物作用所产生的二价硫结合形成铜的硫化物随碎屑物一起沉积形成沉积型铜矿。泥晶灰岩中的铜为星点状的黄铜矿,砂岩中的铜因岩石粒度较粗而易被淋滤氧化,多以孔雀石、铜蓝形式出现。

富水软岩含煤地层富水异常区的综合防治水技术……………………………………… 贾东秀,韩港,赵锦锋(4-189)

6 结论

6.1 控矿因素

综上所述,该区内的控矿因素可概括为:受同沉积断裂控制的断陷盆地,控制了含矿建造的分布;北西向、近东西向的局部断裂构造,又限制了白垩纪风火山群砂岩夹灰岩及砂岩建造的分布,从而间接控制了矿化带富集区的分布;灰绿色砂岩建造,直接制约了矿体的分布;后期构造活动使矿体被改造破坏;岩浆活动使矿质再次富集。

6.2 找矿标志

(1)地层标志:白垩纪风火山群洛力卡组中浅色地层(以浅灰色、灰绿色为主)为铜矿化主要赋存部位。含铜层或矿体大多随灰绿色地层变为紫色地层而尖灭。

(2)矿化标志:沿含铜灰绿色岩层层面、节理面及破裂面铜兰和孔雀石化较强,并含有炭化植物碎片。

(3)地质构造环境标志:赋矿地层分布于稳定的地质构造环境,区内晚中生代—新生代陆相盆地是其理想的沉积场所。

(4)化探标志:Cu、Pb、Zn等多金属异常、铜银水系重砂异常等。

[1]边千韬,常承法,郑祥身.青海可可西里大地构造基本特征[J].地质科学,1997(01):37-46.

[2]许志琴,姜枚,杨经绥.青藏高原北部隆升的深部构造物理作用——以“格尔木-唐古拉山”地质及地球物理综合剖面为例[J].地质学报,1996(03):195-206.

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