肅北縣鏡鐵灘鉬礦地質特征及成因

廖方 張建嶺 席孝義

摘 要:甘肅省肅北縣鏡鐵灘鉬礦屬于新發現的矽卡巖型鉬礦床。通過調查分析敦煌雜巖、三個井群下巖組碎屑巖、華力西中期的閃長巖、華力西晚期的花崗巖等成礦地質條件、構造條件以及通過手持式礦石元素Niton XL3t 500分析儀找礦和地表探槽工程系統取樣分析驗證,得出,鏡鐵灘鉬礦主要位于巖體與圍巖的外接觸帶上,其成因為矽卡巖型鉬礦。

關鍵詞:鏡鐵灘鉬礦礦床成因成礦作用矽卡巖型

中圖分類號:P61 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)05(b)-0135-03

鏡鐵灘鉬礦屬于探礦權礦產普查礦區,截止到2010年底,找礦成果一直不理想,在2011年,四川省地礦局區調隊通過手持式礦石元素Niton XL3t 500分析儀合理用于地表礦化蝕變帶找礦,發現了一處高值鉬礦化點,伴生銀,后來通過系統槽探工程揭露采樣,鉬品位高達3%,求得鉬(333)金屬資源量1000t,其具有進一步開展詳查工作的價值,有望成為大中型矽卡巖型鉬礦床。

1 區域地質背景

礦區位于天山—內蒙褶皺系北山褶皺帶南部的鏡鐵灘褶皺帶中南部的一支向北東向撒開的帚狀斷裂帶的帚心部位,受東西向音凹峽地向斜構造帶的影響,此地區呈近東西向和北東向展布。區內出露的敦煌雜巖(Ar-Ptdh)、三個井群下巖組(D2dn1)、敦敦山群(D3dn)和第四系。侵入巖分布廣泛,主要為華力西晚期(P)花崗巖類和華力西中期的閃長巖類[1]。

2 礦床地質

2.1 含礦層位

礦區地表大面積為第四系沖-殘坡積物,鏡鐵灘鉬礦主要含礦層位外接觸帶為敦煌雜巖(Ar-Ptdh)。位于礦區中西部,呈北東向葉片狀展布,敦煌雜巖主要由石英片巖、長英質角巖、大理巖等構成。巖層產狀為SSW,傾角>70°,靠近泥盆系的地層產狀傾向N,傾角陡。

其內接觸帶的含礦巖體屬于華力西中期閃長巖(δ42),其主要為分布于礦區南部,主要由灰色細粒石英閃長巖、青灰綠色云母閃長巖、黑綠色中細粒閃長巖夾角閃巖條帶及綠青色青磐巖化閃長巖組成。其中青磐巖化閃長巖與鉬礦形成關系密切,青磐巖化閃長巖綠青色,細粒-隱晶質結構,塊狀構造,條帶狀構造不發育,具東西定向。

2.2 礦區構造

礦區內未發現大型斷裂構造。在巖體和地層中,節理等裂隙構造發育,呈彌漫性、連通性的各向交匯、切錯,是鉬礦的控礦構造。節理多平直,少彎曲,寬1～5mm,個別達2～3cm,延伸較遠,有少量分支、復合及膨脹現象。大多數節理充填煙灰色含輝鉬礦石英脈,少量緊閉充填輝鉬礦薄膜。節理性質多為剪節理和卸荷節理,少數為張節理,幾組節理呈平行狀、網狀,節理具有多期次活動的特點。節理密度為5～20條/m2。

巖體中節理有三組原生節理和一組次生節理:

第一組:走向65,傾向145,傾角65,

第二組:走向20,傾向110,傾角45

第三組:走向330,傾角直立

第四組:走向290,傾角直立。

四組節理均較發育。

2.3 礦體特征

鏡鐵灘鉬礦工程控制的礦體有一處,其中礦體地表受TC15、TC17槽探控制,通過實驗室分析成果,得出礦體長約160m,寬3m,礦體鉬品位為1%～3%,達到工業品位8倍以上,連續達到特高品位。

2．3．1 礦體分布

鉬礦床產于閃長巖與敦煌雜巖的外接觸帶上,控礦巖性為石英片巖、長英質角巖、大理巖,其它巖性有綠簾-透輝石巖、結晶灰巖、片麻巖等。

鉬礦體呈似層狀、脈狀賦存于石英片巖和長英質角巖中的破碎帶和節理裂隙中,具有典型的裂隙充填特征。礦體走向345°左右,傾向NNW,傾角>65,礦體在走向和傾向展布上分而自復合又而分的特征,部分有膨脹現象。

根據探槽附近的堅井,在地下3～7m之下,地表分散的礦體在地下具有連續性,形成面狀礦體。從探槽與豎井對比,礦化從上而下有增強的趨勢。

礦體與圍巖的界線是根據化學樣品成果圈定。礦體長度160m,寬度為3m,礦體沿深由于無深部工程控制,此次推深勘查工程間距的1/4即20m,礦體品位1%～3%,礦床平均品位達2%。

2．3．2 礦化特征

礦化形式有:破碎帶蝕變型、節理裂隙充填交代型、浸染型等,其中前二種為礦體賦存模式。

控礦構造為成礦巖層在成巖過程中形成的層理和原生節理、受后期構造影響形成的破碎帶、次生節理裂隙構造系統。破碎帶順層產出,寬度較大;礦化程度較高,輝鉬礦呈層狀分布;節理平直,邊緣光滑,各向節理相互穿插,屬于同一應力條件下同期形成,部分節理切穿巖石中的顆粒,說明其形成成巖作用之后,含輝鉬礦石英脈充填于節理內,礦化不均勻,輝鉬礦主要分布于古英脈兩壁,呈薄膜狀、小團塊狀產出,圍巖中有少量中星散浸染狀輝鉬礦,含脈石礦物石英脈寬2～3cm,每米約4條。

礦化類型在北部礦體為破碎帶蝕變型和節理裂隙充填型,少量為細脈狀浸染狀,在南部礦體主要為細脈狀,部分為細脈狀浸染狀,主要從屬礦物為鱗片狀輝鉬礦、黃鐵礦、白鐵礦及少量銀鉬礦,礦石礦物為石英、斜長石、鉀長石、黑云母等。礦物組合為一套中溫礦物組合,礦化與晚期侵入的酸性花崗巖,有著密切的成因和時空關系。礦化成因上受控于巖體,成礦熱液主要來自巖漿熱。礦石結構為鱗片狀,構造為為細脈狀,塊狀[2]。

2．3．3 圍巖蝕變

圍巖蝕變較發育,主要有角巖化、矽卡巖化、云英巖化、褐鐵礦化、碳酸鹽化及綠泥石化等,其中,礦體的分布與角巖化程度有著直接的關系,其關系為正比例關系;同時,在角巖化的巖石中,可見其它礦化現象。

地表礦體氧化較強烈,輝鉬礦被氧化為黑色泥狀、粉末狀,深部節理面上亦有氧化現象。

3 礦床成因

3.1 成礦時代

輝鉬礦Re-Os模式年齡為270±2.1Ma,等時線年齡為271±1.2Ma,表明其礦化時代為270Ma;同時,采用K-Ar年齡對角巖中的黑云母進行測試,其結果與鋯石U-Pb年齡268±3.3Ma Ma有著較好的吻合。說明鉬礦化主要發生于巖漿侵位以后,與區域構造時代一致,這與野外露頭所觀察到的鉬礦化主要沿節理或裂隙充填—交代為主的現象是一致的。

3.2 物質來源

礦床含礦圍巖為偏酸性的角巖,是較有利的成礦圍巖。根據礦區巖石中基巖光譜分析資料,石英片巖中含鉬5ppm,二長花崗巖中含鉬85ppm,角巖化石英粉砂巖、二云母角巖,石英角巖中的鉬含量45ppm,說明鉬元素主要來源于巖漿巖,部分來源于角巖化巖石的原巖[3]。

3．2．1 成礦元素及含量

對礦石和巖漿巖中16種主要元素(As、Se、Bi、U、S、W、Co、Cu、Mn、Ni、Pb、V、Zn、Ti、Sn、Mo)的分析表明:礦石的主要元素含量與礦區的二長花崗巖一致,而不同于地殼中這些元素的基本含量,具體為U、S、W、Cu、Mo高于地殼含量,而其它元素低于地殼含量,因此,成礦元素主要來自花崗巖.

3．2．2 成礦流體來源

氫氧同位素研究:分析方法為BrF5法,儀器為MAT251EM型質譜儀,采用的國際標準為SMOW。測試出與輝鉬礦伴生的石英中δDSMOW為-70‰～-95‰,δ180SMOW為7.9‰～-9‰,采用Clayton et al1972年有石英—水同位素分餾方程:δ180含水礦物--δ180h2o=1000lnα石英-水=1000lna,計算得到δ180h2o為-1‰～-0.7‰,在δD-δ180h2o圖上(圖1),礦區礦石的H、O同位素組成投影點位于巖漿水和大氣降水之間,更接近巖漿水,顯示成礦熱液主要為巖漿水,大氣降水和地下水也參與了成礦。

3.3 成礦物化條件

本礦床成物化條件的研究以包裹體的研究為主,所研究包裹體的主礦物為與輝鉬礦伴生的脈石英,在熱臺加熱過程中,氣液包裹體均一化為液相,說明成礦作用是在在液相條件下完成的。考慮到均一法溫度(圖2)為成礦作用的下限,礦床成礦溫度以中溫熱液成礦為主,極少數為中-低溫熱液形成。結合主要成礦階段的含礦石英脈為充填早期裂隙沉淀形成,且脈兩側圍巖交代蝕變中等,表明成礦是在圍巖靜壓較小,較為開放的系統中形成的。

3.4 成礦化學作用機制

大量資料表明,角巖中的MO元素是以氯或碲或硫絡合物形式在角巖中運移的。在早期成礦階段,含礦流體以巖漿熱液為主,隨著時間的推移和熱液體系的對外開放,大量的大氣降水進入成礦體系,因此,角巖成礦體系物化條件的改變導致各類含MO絡合物的分解與沉淀,進而形成接觸交代矽卡巖型MO礦床。

4 結論

通過以上研究及實踐表明:

(1)礦石元素分析儀器的使用,在前期找礦的過程中對于隱晶質礦物和金屬礦物含量相對較少的礦石,有著較強的指導作用。

(2)系統的地表工程控制礦體,取樣化分成果較好,鉬品位達到特高品位,由于深部未有工程揭露,從目前地表取得的成果來看,深部具備有一定的礦產潛力,有望成為大中型礦床。

(3)成礦物質來源于巖漿巖,以氯或碲或硫絡合物形式在角巖中運移的,成礦流體為中溫熱液,主要來自巖漿熱液,在成礦后期,與巖漿有關的含礦熱液在構造作用下,沿有利的裂隙構造通道上升,隨著物化條件的改變,在破碎帶中及兩側圍巖中沉淀。在此期間,由于巖石壓力的變化,使裂隙張合,含礦熱液脈動沉淀,形成相互交錯的含礦石英網脈。由此認為,巖石節理等裂隙控制了礦體的形態和特征。

(4)成礦作用是在相對開放的系統中和熱液溫度不是很高的條件下完成的,故礦床圍巖蝕變不是很發育,金屬礦物較少。

(5)礦床與中酸性侵入體有著時空的聯系,礦石主要為細脈狀,圍巖顯示面狀熱液蝕變的特征。因此,礦床成因類型應屬于矽卡巖型鉬礦床,成礦時代為華力西晚期。

參考文獻

[1] 甘肅省地礦局第一區測隊.安北幅1:20萬區域地質調查報告[R].1967-1969.

[2] 任新紅.甘肅武山溫泉鉬礦地質特征及成因[J],2009,12,31(6).

[3] 姚鳳良,鄭明華．礦床學基礎教程［M],北京,地質出版社,1982,5.