甘肅掉石溝鉛鋅礦礦床特征及找礦思路

王方成, 劉伯崇, 蔡曉菊

(甘肅省地質礦產勘查開發局第四地質礦產勘查院,酒泉 735009)

甘肅掉石溝鉛鋅礦礦床特征及找礦思路

王方成, 劉伯崇, 蔡曉菊

(甘肅省地質礦產勘查開發局第四地質礦產勘查院,酒泉 735009)

掉石溝鉛鋅礦是敦煌地塊南緣代表性的疊加改造層控夕卡巖型礦床。礦床賦存于敦煌巖群第二巖組第二巖段的大理巖、石榴石透輝石夕卡巖及石墨斜長變粒巖、蝕變碎裂巖中,礦石類型主要有夕卡巖型、蝕變碎裂巖型、石英脈型、石墨斜長變粒巖型,有用組分主要為Pb、Zn。鐵錳帽及石墨斜長變粒巖是礦床的直接找礦標志,鉛族重砂異常及化探異常是間接的找礦標志。準確把握礦床的找礦標志是尋找該類礦床有效途徑,目前已在掉石溝外圍發現多處鉛鋅礦點,說明在掉石溝鉛鋅礦區及外圍地區具有良好的找礦前景,進而提出了進一步找礦的新思路。

甘肅 掉石溝鉛鋅礦 礦床特征 找礦思路

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掉石溝鉛鋅礦是敦煌地塊南緣鐵鉛鋅成礦帶的重要礦床,礦床賦存于太古代-古元古代敦煌巖群中,在掉石溝-紅柳峽一帶該巖群賦存于不同層位的斜長角閃巖中,獲得了3488～2936Ma的S m-Nd等時線年齡①(任秉琛等,2001)。大理巖及石墨斜長變粒巖中,鉛鋅礦與石墨礦共(伴)生,并伴生有鐵和銀。礦床緊鄰于阿爾金走滑斷裂的北側,可歸入柴達木成礦區之阿爾金成礦帶(張信等,2008)。該礦床是由甘肅省地礦局酒泉地質礦產調查隊發現并評價的一層控型中型鉛鋅礦床②,目前隨著礦產資源勘查新技術、新方法的不斷推廣與應用(謝學錦等,1998;丁汝福等,1999;吳其斌等,1999;白大名等,2002;金中國等,2002;史大年等,2004;姜永蘭等,2005;肖騎彬等,2005;徐明才等,2005;沈遠超等,2007;申萍等,2007;周圣華等,2007),針對掉石溝鉛鋅礦的成礦地質條件,優選出適合于該礦的勘查理論與技術,有望進一步擴大礦床的規模。

圖1 肅北-昌馬地質略圖(據丁啟福,2002)Fig.1 Geological sketch of the Changma area in northern Gansu province(after D ing,2002)

圖2 掉石溝一帶區域地質礦產圖(據王方成等,1992)Fig.2 Map showing regional geology and m ineral resources in the D iaoshigou area(afterWang,1992)

1 區域地質及礦床地質概況

掉石溝鉛鋅礦床位于緊鄰祁連造山帶的敦煌地塊南緣,阿爾金走滑斷裂從礦區南側通過(圖1)。敦煌巖群碎屑巖夾碳酸鹽巖建造組合,是好不拉-石包城地區層控型鉛鋅鐵礦的主要賦礦層位②(見圖2)。

礦區位于紅柳峽復式向形構造北翼靠近轉折端的部位,出露地層為敦煌巖群第二巖組第二巖段、第三巖段及第三巖組。其中第二巖組第二巖段分布最廣,也是鉛鋅礦的主要賦礦層位,巖性主要為黑云斜長片麻巖、大理巖、石墨斜長變粒巖夾石英巖、石榴石斜長角閃片巖等,礦體主要賦存于F3與F7斷裂夾持的石榴石透輝石夕卡巖及石墨斜長變粒巖、蝕變碎裂巖中。石榴石透輝石夕卡巖與石墨斜長變粒巖互層或夾于其中產出,呈透鏡狀、似層狀,具有層控夕卡巖(常印佛等,1983)的特征,低品位的鋅礦體與石墨礦相伴生,反映出地層對成礦的控制作用(圖3)。

斷裂構造主要為北西西向、北東向、北西向及近南北向四組,其中北西西向斷裂(F3和F7)是主要的控礦斷裂。其它諸組斷裂皆為成礦后斷裂,部分斷裂對礦體有截切破壞作用。

礦區巖漿巖不甚發育,主要為斜長花崗偉晶巖脈、石英脈、石英閃長玢巖脈。斜長花崗偉晶巖脈對礦體和夕卡巖均有穿切破壞和捕獲現象。

圖3 掉石溝鉛鋅礦區地質簡圖(據張松林等,1991)Fig.3 Geological sketch of the D iaoshigou Pb-Zn deposit(after Zhanget al.,1991)

2 礦床特征

礦區礦化帶呈東西向展布,長約4km,寬10m～200m,自西向東可劃為三個礦段,共發現鉛鋅礦體43個,其中西礦段7個,中礦段36個,東礦段未發現工業礦體,僅見零星鉛鋅礦化體。主礦體為中礦段10、17、22號三個礦體,呈似層狀產出,經工程驗證深部有盲礦體存在。

2.1 主礦體特征

10、17、22號三個主礦體賦存于太古代-古元古代敦煌巖群第二巖組第二巖段石榴石透輝石夕卡巖、石墨斜長變粒巖中,在傾向上呈斜列式疊覆狀分布(圖4),頂底板多為石墨斜長變粒巖(即石墨礦體賦礦層),少數為石榴石透輝石夕卡巖,產狀205°∠50°～60°,礦體在走向和傾向方向上均具膨大收縮特征。礦體沿走向延伸100m～600m,在傾向方向上延深105m～165m;礦體厚度2.80m～22m;礦體平均品位Pb:0.56×10-2～2.19×10-2,Zn 0.85 ×10-2～2.45×10-2,品位Zn/(Pb+Zn)=0.725。

圖4 掉石溝鉛鋅礦2勘探線剖面圖(據趙厚恩等,1994)Fig.4 Profile along exploration l ine No.2 of the D iaoshigou Pb-Zn deposit(after Zhaoet al.,1994)

2.2.1 礦石結構構造

礦石結構主要為它形粒狀結構、半自形粒狀結構、半自形-自形粒狀結構、交代結構、交代殘余結構,地表混合礦石可見指印狀、格狀結構。礦石構造主要是稀疏星散浸染狀構造,中等星散狀構造,地表混合型礦石可見網狀、蜂窩狀構造。

2.2.2 礦石成分

礦石礦物成分較為簡單,礦石礦物主要有方鉛礦、閃鋅礦、磁鐵礦、磁黃鐵礦、黃鐵礦,在地表混合型礦石中尚見少量軟錳礦、硬錳礦、菱錳礦、菱鐵礦、白鉛礦、菱鋅礦、褐鐵礦、褐錳礦等。脈石礦物主要有透輝石、透閃石、石榴石、方解石、白云石、石英、斜長石、橄欖石等。礦石中主要有益組分為Pb、Zn,伴生有益組分為Ag。Pb含量介于0.2×10-2～1.0× 10-2之間,個別高達25.93×10-2,主要來自方鉛礦;Zn含量介于0.3×10-2～2.0×10-2之間,個別高達23.20×10-2,主要來自于閃鋅礦;伴生Ag含量介于2×10-6～34×10-6,個別高達118×10-6,方鉛礦為伴生Ag的主要載體,方鉛礦單礦物分析Ag含量為172×10-6～232×10-6。

2.2.3 礦石類型

依據礦區礦體含礦母巖特征,礦區內礦石自然類型可分為夕卡巖型、蝕變碎裂巖型、石英脈型、石墨斜長變粒巖型四個類型。按氧化程度劃分為混合礦石和硫化礦石兩種類型,根據主要有益元素的種類可分為鉛礦石、鋅礦石和鉛鋅礦石三種類型。石墨斜長變粒巖型礦石類型的存在說明最初的礦體是由沉積作用形成的。

2.2.4 圍巖蝕變

礦區圍巖蝕變較強,主要有夕卡巖化、黃鐵礦化、硅化,次為碳酸鹽化和絹云母化,其中夕卡巖化、黃鐵礦化和硅化與礦化關系密切。夕卡巖化在礦化帶內呈斷續的帶狀分布,長大于3.2km,寬數米-數十米,以石榴石透輝石夕卡巖為主,部分地段尚見透輝石夕卡巖、石榴石夕卡巖、石榴石錳橄欖石夕卡巖。黃鐵礦化主要分布于礦區礦化帶內,地表呈土狀、皮殼狀或結核狀產出的黃鉀鐵礬,屬礦區重要的圍巖蝕變,也是尋找鉛鋅礦的直接標志。硅化廣泛而零星分布于礦化帶及其上下盤圍巖中,以呈細脈、網狀細脈、團塊囊狀石英的出現為標志。

3 地球化學異常特征

1∶5萬化探掃面成果顯示,掉石溝鉛鋅礦區及東延地段存在面積約7.5km2的化探異常,異常元素組合為Pb、Zn、Mn、Mo、As、Sb、Ag、Sn、Bi,并以Pb、Zn、Mn為主,異常濃集中心明顯,發育多級濃度分帶,濃集中心的位置與地磁異常、鉛族重砂異常及掉石溝鉛鋅礦床地表出露的范圍相互吻合。主成礦元素Pb、Zn及其異常組份在礦區出現高度富集,與敦煌巖群第二巖組相應巖性的區域含量相比,Pb元素富集2.8～27.1倍,Zn元素富集2.0～4.5倍,其中含石墨大理巖與石墨斜長變粒巖的Pb、Zn富集程度最大、含量最高。

從礦區31個樣品13個元素的R型聚類分析譜系圖(圖5)可以看出,在γ0.01=0.456的信度內,出現兩個明顯的元素組合系列,即Zn、Mn、Mo、Zr、Bi、Ba、Sn系列和Cu、Pb、Ag、As、Sb系列。前者反映了原巖沉積建造特點和夕卡巖化等后期變質改造的元素組合特征,后者則反映了多期次以Pb、Ag為主的疊加型礦化熱液作用的元素組合特征。

表1 掉石溝鉛鋅礦區鉛同位素硫同位素分析結果表Table1 Analysis result of lead isotope and sulfur isotope for the D iaoshigou Pb-Zn m in ing area

圖5 掉石溝鉛鋅礦區微量元素聚類分析譜系圖(據趙厚恩等,1994)Fig.5 Dendrogram of trace elements cluster-analysis of the D iaoshigou Pb-Zn deposit(after Zhaoet al.,1994)

4 同位素特征及成礦溫度

礦區共采集同位素樣品四個,其中1T W1-1T W3采自鉛鋅礦礦體,1T W4采自近礦圍巖石墨斜長變粒巖。樣品經過加工粉碎后,挑選出方鉛礦或黃鐵礦的單礦物,對單礦物進行Pb或S同位素分析,樣品的分析由宜昌地質礦產研究所完成。

4.1 鉛同位素特征

鉛同位素樣品分析結果顯示(見表1),礦區Pb同位素組成較穩定,變化范圍較小(小于1%),ν值在0.068～0.072(接近標準值0.067),Th/U比值在3.987～4.387,說明礦石鉛為正常普通鉛。礦石中206Pb/204Pb為15.831～15.905,平均15.859;207Pb/204Pb為15.325～15.516,平均15.370;208Pb/204Pb為35.766～36.115,平均35.907;μ值為9.476～9.957,平均9.574,大于9.5,在鉛同位素圖解上,投影點基本落在上地殼線附近,且分布較為集中(圖6)。表明與成礦有關的物質來自地殼。近礦圍巖206Pb/204Pb為15.840,207Pb/204Pb為15.516,208Pb/204Pb為36.362,與礦石鉛同位素組成基本平衡,顯示與礦石具同源特征。礦石中鉛的模式年齡為1689.74 Ma～1735.26Ma,屬早長城世,為成礦年齡。近礦圍巖的模式年齡為1848.3Ma,顯示黃鐵礦形成早于方鉛礦,說明成礦物質來源于圍巖。

圖6 掉石溝鉛鋅礦區鉛同位素圖解Fig.6 Lead isotope diagram for the D iaoshigou Pb-Zn deposit

4.2 硫同位素特征

硫同位素分析結果(表1)表明,礦石與近礦圍巖硫同位素差別較大,沒有達到平衡。礦石中方鉛礦的δ34S為-2.55～1.84‰,平均-0.69‰,變化范圍窄,顯示成礦物質的主要組分硫來源單一,并具幔源硫的特征,其可能與圍巖地層敦煌巖群中的基性火山巖有關。近礦圍巖石墨斜長變粒巖中黃鐵礦之δ34S值為-11.41‰,顯示有大氣降水參與的信息。4.3 成礦溫度

對礦區中主要礦石類型中的方鉛礦、閃鋅礦及石墨斜長變粒巖中的黃鐵礦采集了包體測溫樣,用爆裂法測定其形成溫度,7個包裹體測溫樣結果(表2)顯示,礦石中方鉛礦形成溫度在294℃～382℃之間,屬于中高溫。

表2 包體測溫結果表Table2 Thermometry result of inclusions

5 成礦機理分析

太古宙-古元古代,礦區構造活動頻繁,形式上以水平和垂直運動為主,殼體結構基本以原始的小板塊(袁建平等,2003)為特征。此間,在敦煌地塊南緣好不拉-石包城一帶沉積形成了一套海相中基性火山巖-碎屑巖-富鎂碳酸鹽建造,巖性主要為白云巖、白云質灰巖、泥巖、粉砂巖、英安質凝灰巖及安山質凝灰巖。由于地幔溫度較高,且存在溫度差異,形成相對較強的地幔對流,地幔物質對流的結果必將產生對上覆巖石圈的上拱力,致使上覆地殼變薄以至產生破裂,幔源物質順裂隙上涌形成海底火山作用,巖漿在上升的過程中熔融殼源物質捕獲有用組分,噴發形成母巖層。海水下滲,在一定的深度形成高溫熱液,高溫熱液在熱力和重力的作用下循環上升,并在上升的過程中選擇性萃取母巖層中的成礦有用元素,隨著溫度壓力及PH值、EH值的變化,使鐵鉛鋅等有用元素以硫化物形式沉淀,形成富含有機質及鐵鉛鋅等成礦元素的礦源層。大致從17億年前開始,處于區域變質場中的敦煌巖群地層,隨著上覆巖層厚度的增加及埋深的加大,地層所承受靜壓力逐步增加,致使巖石從礦物成分和結構構造等方面均發生了變質-變形-重結晶作用,從而形成了片麻巖、透輝石大理巖、斜長角閃巖、石墨斜長變粒巖、石英巖、變質夕卡巖等各種變質巖石,石墨礦體即是此時變質重結晶的產物。受強烈的變形變質作用、巖石深融作用和巖漿活動的改造和影響,巖層多被強烈置換形成平行化構造面理和十分復雜的復式褶皺構造。隨著區域變質作用的不斷深化巖石發生重熔、變質分異形成長英質巖等脈巖,局部產生巖漿熱液;在巖漿熱液與變質熱液的共同作用下,變質巖石中的成礦元素被活化帶出并沿構造薄弱地帶上升,高溫含礦熱液與變質夕卡巖化碳酸鹽巖接觸形成夕卡巖型礦體,在石墨斜長變粒巖及變質夕卡巖化碳酸鹽巖脆性斷裂帶中形成蝕變碎裂巖型礦體及石英脈型礦體。

綜合上述,掉石溝鉛鋅礦成因類型屬受變質沉積疊加改造層控夕卡巖型礦床(沈其韓,2007)。

6 找礦標志及找礦思路

6.1 找礦標志

(1)鐵錳帽標志:礦化帶(夕卡巖化帶)中由于有大量含鐵錳礦物,經氧化在地表形成黑褐色鐵錳帽,以及地表出現黃鉀鐵礬的斷裂破碎帶,為鉛鋅礦體的直接找礦標志。

(2)巖性標志:礦區鉛鋅礦共(伴)生石墨礦體,石墨礦體多為鉛鋅礦的頂底板,石墨礦的賦礦巖石石墨斜長變粒巖亦是礦區鉛鋅礦體的直接找礦標志。

(3)異常標志:重砂鉛族異常以及Pb、Zn、Mn、Mo、As、Sb、Ag、Sn、Bi等元素的綜合化探異常是間接的找礦標志。

6.2 找礦思路

2002年～2008年間,甘肅省地礦局第四地質礦產勘查院的地質技術人員在充分把握掉石溝鉛鋅礦找礦標志的基礎上,運用構造分析方法從尋找標志層入手,輔以化探掃面、高精度磁測等手段,于掉石溝鉛鋅礦外圍紅柳峽復向形構造南北兩翼及轉折端的賦礦層位-沿走向展布長達30km的敦煌巖群二巖組二巖段地層中,先后發現了土達坂鉛鋅礦、白臺溝鉛鋅礦、嚇日哈德鉛鋅礦、小敖包溝鐵鉛礦等諸多鉛鋅鐵礦點。這些礦點礦化元素為鐵鉛鋅銀,均產于石墨斜長變粒巖夾夕卡巖化大理巖中,礦化規模走向延伸1600m～5000m不等,出露寬度2m～40m,礦化特征與掉石溝鉛鋅礦幾乎完全相同。各礦點陸續發現后,先后動用了槽探以及少量硐探和鉆探工程,對礦體進行地表控制和深部驗證,但由于敦煌巖群變形復雜礦體賦存規律不清、缺乏有效的找礦思路以及投入不足和勘查深度有限等原因,均沒有取得實質性的突破。

筆者認為,在走向上敦煌巖群二巖組二巖段賦礦層位中已經發現了多處礦化,斷續達數十公里,地表最長的礦體走向延伸可達800余米,和掉石溝鉛鋅礦床類比,推測在傾向上也應具有一定延深或存在盲礦體。更重要的是掉石溝鉛鋅礦勘查程度只達到普查,勘查深度最深也只有200余米,在掉石溝鉛鋅礦區仍具有很大的找礦潛力。因此,利用有效的找礦思路和方法在掉石溝礦區及其外圍進行深部找礦,應具有一定的現實意義。

1994年,趙恩厚等③在對掉石溝鉛鋅礦床的異常組分特征研究時,利用經驗函數表達式對該礦區部分有利成礦地段進行了盲礦體見礦深度預測,成果顯示中礦段組分分帶序列發育較好,礦體剝蝕程度不大,深部預測有很大的找礦前景,在已施工鉆探的0線和2線預測有不同深度的盲礦體存在。筆者認為掉石溝鉛鋅礦區首先在0線和2線施工鉆探進行驗證,根據驗證情況逐步增加工作量,將勘查深度增加到500m～800m,尋找盲礦體和控制主礦體深部延伸,擴大礦體規模和數量。第二,在對掉石溝鉛鋅礦進行鉆探驗證的同時,對該礦床從研究構造尤其是變形構造入手,查明礦體空間賦存狀態和規律,不斷加深對勘查區地質特征的認識,建立礦區找礦模型。第三,將掉石溝及其外圍作為一個整體,也就是說把紅柳峽復向形構造鐵鉛鋅含礦層位及控礦構造作為統一研究對象,將掉石溝找礦模型和方法應用于外圍各鉛鋅礦點。鑒于掉石溝層控硫化物礦體具有低阻、高極化和弱磁異常的特征,建議在采用地球化學方法勘探的同時,選擇典型剖面利用EH4電磁測深、高精度磁測和V8復電阻率測量(董平等, 2009),或雙頻激電法(武煒等,2009)進行深部探測,對地下各種巖層和礦化巖石進行圈定,將所有數據和地質綜合解釋相結合,確定礦化熱液系統和礦體的空間位置,以指導深部隱伏礦體的勘查工作。

[注釋]

①甘肅省地質礦產局.1993.1∶5萬紅柳峽幅(J-46-11-D)區域地質調查說明書

②張松林.1991.甘肅省肅北蒙古族自治縣掉石溝鉛鋅礦普查報告.甘肅省地礦局酒泉地質礦產調查隊

③趙恩厚,白祖三.1994.甘肅省北祁連西段銅鉛鋅金礦成礦區劃研究.甘肅省地礦局酒泉地質礦產調查隊

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Deposit Characteristics and Ore-Search Ideas of the D iaoshigou Lead-Zinc Deposit in Gansu Province

WANG Fang-cheng,L IU Bo-chong,CA IXiao-ju
(No.4Geology and Exploration Team,Gansu Provincial Bureau of Geology and M ineral Exploration and Developm ent,Jiuquan 735000)

The Diaoshigou lead-zinc deposit is a typical skarn deposit controlled by superposition and reformed strata in the southern margin of the Dunhuang block.It occurs in the marble,garnet-diopside skarn,graphite plagiogranulite,and altered cataclastic rock of the second section,second group of the Dunhuang rock-group.The ore types include skarn,altered chipped rock,quartz vein,and graphite plagiogranulite types,with useful compositions of Pb and Zn.Iron and manganese caps and graphite plagiogranulite are the direct indicators,and lead clan placer anomalies and geochemical anomalies are indirectmarkers for ore search.Grasping the ore prospectingmarkers is an effective way for search of these deposits.Lots of lead-zinc ore -points have been found in the Diaoshigou area and its surroundings,showing a good prospect.And some new ideas for further survey in this region are proposed in this paper.

Gansu,Diaoshigou lead-zinc deposit,deposit characteristic,prospecting ideas

book=9,ebook=712

P618.4

A

0495-5331(2010)05-0836-08

2009-11-19;

2010-08-04;[責任編輯]鄭 杰。

王方成(1965年-),男,高級工程師,主要從事區域地質礦產調查、礦產勘查評價與研究工作,Email:wfc64@163.com。