新疆若羌縣喀臘達坂鉛鋅礦床找礦模式*

李希良

(新疆地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第一區(qū)域地質(zhì)調(diào)查大隊, 新疆 烏魯木齊 830011)

喀臘達坂鉛鋅礦床位于若羌縣正東直線距離約280 km處,北鄰塔里木盆地,南依東昆侖。地層為薊縣系中淺變質(zhì)巖系,以片巖為主,總體走向近東西,傾向北,傾角37°～75°。礦床分布于紅柳溝-拉配泉晚元古代-早古生代火山盆地內(nèi),斷裂構(gòu)造發(fā)育。礦物組合為褐鐵礦、孔雀石、銅蘭、黃鉀鐵礬、黃銅礦、黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦。

1 成礦地質(zhì)背景

喀臘達坂鉛鋅礦床處于阿爾金山脈的東段,北臨塔里木盆地,南依東昆侖。區(qū)內(nèi)侵入巖發(fā)育,從中元古代至三疊紀均有分布,受阿爾金山北緣斷裂、紅柳溝-拉配泉斷裂、阿爾金山南緣斷裂控制,呈近東西向帶狀展布[1]。新疆維吾爾自治區(qū)國家305項目辦公室《開展加速查明新疆優(yōu)勢資源及大型礦床的研究》項目(2000年)將該礦區(qū)帶劃分為兩個成礦帶:阿爾金金、銅鎳及多金屬、鐵、稀有、稀土成礦帶(Ⅰ)；阿爾金南緣金、銅鎳、鐵、鎢成礦帶(Ⅱ)。

礦區(qū)位于塔里木板塊之塔里木古陸緣地塊的紅柳溝—拉配泉晚元古-早古生代上疊火山盆地,紅柳溝—拉配泉斷裂帶附近,劃屬于阿爾金金、銅鎳及多金屬、鐵、稀有、稀土成礦帶,紅柳溝-拉配泉銅多金屬、鐵成礦亞帶(Ⅰ2)內(nèi)(見圖1)。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

礦區(qū)構(gòu)造線呈南東東向、北西向,走向105°～140°,地層為向北傾斜的單斜層,傾角37°～75°,次級小斷裂構(gòu)造發(fā)育,局部出現(xiàn)小型褶曲和糜棱巖條帶，主要出露中元古界薊縣系塔昔達坂群卓阿布拉克組中淺變質(zhì)巖系,依據(jù)巖石類型及其組合特點劃分出6個巖性段，其中,第四巖性段分布于礦區(qū)中南部,為礦區(qū)賦礦巖性段,具層控礦床特征(見圖2)。巖石類型復雜,上部為灰綠色石英綠簾陽起石片巖、灰白色白云片巖、黃灰色白云母石英微晶片巖、灰色石英綠泥微晶片巖、褐黃色石英巖;中部為黃灰色白云母石英微晶片巖、黃灰色白云片巖、淺灰白色黃鐵礦化二云石英片巖夾鉛鋅礦層;下部為黃灰色長英質(zhì)糜棱巖、土黃色長英質(zhì)超糜棱巖,北部與第五巖性段呈整合接觸.其內(nèi)分布大量輝綠巖脈和石英脈,巖石普遍具褐鐵礦化、黃鐵礦化,并發(fā)育黃鉀鐵釩、高嶺土化蝕變帶,帶中具鉛、鋅及銅藍、孔雀石等礦化,帶中地表已圈出Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ等三十幾個礦層。

2.1 礦體特征

受地層、構(gòu)造、火山巖等因素聯(lián)合控制,礦化蝕變帶總體呈近東西向展布,長度在3500 m以上,寬度50～450 m,呈107°～287°方向延伸,具向東聚合向西發(fā)散的特點。產(chǎn)于塔昔達坂群卓阿布拉克組第四巖性段中,巖性由淺灰色綠泥石英巖、淺灰色灰色綠泥石英片巖、淺灰綠色白云母石英微晶片巖等構(gòu)成,目前圈出的所有鉛鋅礦(化)層均產(chǎn)于該礦化蝕變帶內(nèi)。

主礦體多順層產(chǎn)出,地表控制斷續(xù)長1100 m ,控制最大斜深700 m其地表至地表淺部(地表以下26 m)為混合礦,下部為原生礦。根據(jù)槽探、坑探和鉆探工程控制,喀臘達坂鉛鋅礦床分布有30余個銅鉛鋅礦層,由百余個子礦體組成。脈石礦物主要為石英、石膏、綠泥石、白云母、黑云母、重晶石、綠簾石、陽起石。

圖1 區(qū)域礦產(chǎn)分布

2.2 礦石特征

礦區(qū)處于干旱地區(qū),由于各金屬元素的化學性質(zhì)差異,使得各元素在氧化環(huán)境中的淋濾富集情況也有所不同。礦區(qū)內(nèi)閃鋅礦地表殘留物多見,而方鉛礦、黃鐵礦的氧化淋漓作用相對較強。因此,礦石按自然類型分為氧化礦石、混合礦石和硫化礦石3類。氧化礦石很少,混合礦石量也不大,以硫化礦石為主。

硫化礦石主要是指含原生礦物的礦石類型,主要組成深部礦體。分布在混合礦石之下,局部在混合礦石之中。依據(jù)金屬礦物含量的主次又大致分為閃鋅礦、方鉛礦、黃鐵礦和閃鋅方鉛礦。

(1) 閃鋅礦礦石。該類型在礦區(qū)內(nèi)分布較廣,金屬礦物以閃鋅礦為主,含量2%～30%,其他硫化物含量變化較大。容礦巖石以白云母石英微晶片巖、綠泥石英片巖為主。

(2) 方鉛礦礦石。礦體中僅次于閃鋅礦,金屬礦物以方鉛礦為主,含量1%～30%,閃鋅礦、黃鐵礦、白鉛礦、黃銅礦等呈次要或主要礦物出現(xiàn).容礦巖石以白云母石英微晶片巖、綠泥石英片巖為主。

(3) 黃鐵礦礦石。為次要礦石類型,總體分布在鉛鋅礦石的頂?shù)装甯浇?常與鉛鋅礦石混合出現(xiàn)。金屬礦物以黃鐵礦為主,含量10%～80%。其他硫化物含量變化較大,閃鋅礦、方鉛礦、黃銅礦等有時缺失,有時成為主要礦物出現(xiàn)。容礦巖石以白云母石英微晶片巖、綠泥石英片巖為主。該類型的礦石多表現(xiàn)為閃鋅方鉛黃鐵礦礦石。

(4) 閃鋅方鉛礦礦石。該類型是最主要的礦石,在礦體內(nèi)分布較廣,金屬礦物以閃鋅礦、方鉛礦為主,含量2%～30%,次為黃銅礦,其他硫化物含量變化較大,鐵閃鋅礦、白鉛礦等含量小于5%。容礦巖石以白云母石英微晶片巖、綠泥石英片巖為主。

圖2 喀臘達坂鉛鋅礦床平面地質(zhì)簡圖

3 礦床成因探討

3.1 成礦物質(zhì)來源

喀臘達坂鉛鋅礦床2個圍巖火山巖中黃鐵礦ε34S為+17.5‰,含礦凝灰?guī)r中方鉛礦ε34S為+6.0‰,含礦滑石片巖中方鉛礦ε34S為+2.6‰～+6.0‰,方鉛重晶石脈中的方鉛礦ε34S為+9.5‰～+10.0‰,而條帶狀和塊狀礦石方鉛礦ε34S為+6.5‰～+9.9‰,平均+7.94‰。喀臘達坂鉛鋅礦床ε34S為平均+7.94‰,說明硫源以地殼來源或重熔巖漿巖來源為特征,成礦環(huán)境和成礦物理化學條件較為穩(wěn)定。

從礦床原生含硫礦物來看,喀臘達坂鉛鋅礦床主要為黃鐵礦,少量方鉛礦、閃鋅礦。上述礦物組合說明成礦熱液發(fā)生不同價態(tài)硫之間的同位素分餾作用非常弱;同時,本區(qū)以白云母化、綠泥石化、綠簾石化和硅化為主的圍巖蝕變反映成礦流體為弱酸性環(huán)境,說明不同成礦階段的硫同位素分餾也不會很大。所以同一個礦床中,硫同位素的分餾作用主要發(fā)生于不同硫化物之間。目前對于黃鐵礦、黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦等常見硫化物的硫同位素分餾作用的研究比較深入,在300°C條件下,各硫化物之間的硫同位素分餾比較小,因此,喀臘達坂鉛鋅礦床硫化物的硫同位素組成能夠非常貼近成礦流體的硫同位素組成。從上述硫同位素組成顯示喀臘大灣及鄰區(qū)各礦床的硫源正向偏離隕石硫很大,表明不是深源硫,不是巖漿巖來源為主的硫,而很可能是海相沉積巖來源的硫與巖漿巖來源硫的混合。

鉛同位素測定結(jié)果顯示:207Pb/204Pb15.6359-15.6356,206Pb/204Pb18.3844-18.4293，208Pb/204Pb38.1318-38.1126,在鉛同位素投影圖中,其投影均落入上地殼區(qū),反映礦床的鉛主要來源于上地殼。

據(jù)此認為,喀臘達坂鉛鋅礦床主要與火山建造和化學沉積有關(guān),并受后期構(gòu)造的影響,礦床類型應屬火山巖型(火山噴流沉積改造型硫化物礦床)，其形成過程是:以火山活動開始,形成中酸性熔巖及火山碎屑巖,與其同時成礦流體由火山噴氣道噴出,進入沉積洼地,經(jīng)過復雜的物理化學過程,形成以火山巖為容礦巖石的海底噴流沉積鉛鋅礦體,并在后期的區(qū)域變質(zhì)過程中,礦體發(fā)生膨脹、變形、礦石礦物重組,局部沿后期裂隙充填等現(xiàn)象,從而形成海底火山噴流沉積改造型硫化物礦體(見圖3)。

圖3 成礦過程

3.2 成礦期次

喀臘達坂鉛鋅礦床產(chǎn)于薊縣系卓阿布拉克組第四巖性段中酸性火山巖中,礦體明顯受地層層位控制,呈似層狀產(chǎn)出,表現(xiàn)出海底火山-噴流成礦的特征.礦床形成經(jīng)歷了火山-沉積成礦期、區(qū)域-動力變質(zhì)變形期和表生成礦期等3個期次。

(1) 火山-沉積成礦期。由海相火山多次的噴發(fā)-沉積成礦作用,多個礦化階段后初步成礦,礦體與圍巖皆形成于連續(xù)的相近的地質(zhì)過程中。

(2) 區(qū)域-動力變質(zhì)變形期。火山噴發(fā)-沉積成礦作用結(jié)束后,由于區(qū)域變質(zhì)作用、動力變質(zhì)變形作用,固態(tài)礦石遭受強烈的剪切變形,形成一系列與剪切變形有關(guān)的礦石礦物組合和組構(gòu)。

(3) 表生成礦期。火山噴發(fā)-沉積成礦期和區(qū)域-動力變質(zhì)變形期結(jié)束后,礦床又經(jīng)力了抬升剝蝕暴露地表,遭受表生氧化作用形成氧化礦石及其有關(guān)的氧化礦物、次生硫化物和對應的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造。

4 找礦模式

4.1 地質(zhì)要素

(1) 地層與礦化要素。工區(qū)元古代地層中,主要為中酸性火山巖、火山碎屑巖夾正常碎屑巖建造,強烈的火山噴發(fā)活動攜帶有豐富的成礦物質(zhì)并發(fā)生沉積,形成富鉛、鋅、銅多金屬元素的礦源層,并在區(qū)域熱力變質(zhì)作用下發(fā)生活動、遷移和進一步富集,目前區(qū)域上和本區(qū)在該火山巖地層中已發(fā)現(xiàn)多處與火山巖有關(guān)的多金屬礦床、礦點.因此,元古界淺變質(zhì)巖地層中的火山巖是構(gòu)成區(qū)內(nèi)銅及鉛鋅多金屬重要的成礦母巖。

(2) 構(gòu)造要素。阿爾金深大斷裂、阿爾金北緣斷裂和喀臘達坂斷裂三大斷裂呈近東西向橫貫全區(qū),控制著區(qū)域沉積建造、巖漿活動和變質(zhì)作用,同時也控制著與其有關(guān)的礦產(chǎn),是區(qū)域重要的控礦構(gòu)造，其強烈的構(gòu)造運動和熱液活動可使原來相對分散的鉛、鋅、銅等元素得到進一步富集,并在有利的構(gòu)造空間部位富集成礦。沿斷裂帶分布的韌、脆性變形帶是成礦的有利部位,既有利于成礦元素的遷移、富集,又提供了成礦空間。

(3) 巖漿活動。區(qū)內(nèi)侵入巖廣泛分布,沿斷裂侵入的元古代花崗巖和志留紀、石炭紀中酸性巖體在空間分布上與鉛、鋅、銅等礦產(chǎn)有著密切的聯(lián)系.巖漿活動為成礦提供了大量的熱液和成礦物質(zhì),在有利構(gòu)造部位或圍巖條件下,為含礦熱液的運移、成礦物質(zhì)的富集提供了溫壓條件和加富礦液的作用。

(4) 變質(zhì)作用。區(qū)內(nèi)與區(qū)域變質(zhì)作用有關(guān)的礦產(chǎn)為沉積變質(zhì)鐵及銅多金屬礦產(chǎn),主要由沉積作用和變質(zhì)作用因素決定;與動力變質(zhì)作用有關(guān)的礦產(chǎn)為金、銅及多金屬礦產(chǎn),與動力變質(zhì)作用的熱液活動有關(guān)。

(5) 圍巖蝕變特征。受區(qū)域變質(zhì)作用影響,礦區(qū)地層普遍具綠泥石化。區(qū)內(nèi)巖石蝕變類型在一定程度上取決于原巖類型,中酸性火山巖分布區(qū)以硅化、黃鐵礦化、褐鐵礦、白云母化、綠泥石化為主要蝕變類型。此外,沿斷裂帶常伴隨強烈熱液蝕變,具體表現(xiàn)為硅化、白云母化、黃鐵礦化,構(gòu)成沿斷裂分布的構(gòu)造蝕變帶。礦區(qū)巖石普遍發(fā)生蝕變,其中與礦化有關(guān)的蝕變帶受近東西向斷裂構(gòu)造控制,呈線形分布,長度達數(shù)千米,寬度數(shù)米至數(shù)百米,主要分布在第四巖性段頂?shù)捉缑嫣帯鷰r蝕變類型主要有硅化、黃鐵礦化、次生石英巖化、綠泥石化、高嶺土化、碳酸鹽化、角巖化。礦體賦存于薊縣系卓阿布拉克組第四巖性段(Jxzh4)中, 近礦圍巖為綠泥石英片巖、石英片巖、白云母石英片巖、長英質(zhì)片巖、糜棱巖、長英質(zhì)角巖等,圍巖與礦體無明顯界線,呈漸變過渡關(guān)系。各種巖石受應力作用,構(gòu)造變形、變晶結(jié)構(gòu)明顯. 蝕變圍繞礦化體有一定的橫向分帶,由內(nèi)向外依次變化為次生石英巖化、硅化、黃鐵云英巖化、綠泥石化。地表及淺部見有黃鉀鐵礬、鉛黃、褐鐵礦、孔雀石、銅蘭等蝕變氧化礦物,局部見原生金屬礦物方鉛礦、閃鋅礦及重晶石等,其黃鉀鐵礬化、褐鐵礦化、黃鐵礦化、云英巖化等蝕變強烈，深部為黃鐵礦、黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦等原生金屬礦物。

(6) 礦物生成順序。根據(jù)礦物形成的先后,礦物共生組合有3種形式：1、氧化物-硫酸鹽-碳酸鹽類金屬礦物組合:褐鐵礦、鉛礬-黃鉀鐵礬、白鉛礦;2、金屬硫化物組合:閃鋅礦、鐵閃鋅礦、方鉛礦、黃鐵礦、黃銅礦、毒砂;3、次生金屬礦物組合:白鐵礦、銅藍、孔雀石、斑銅礦等。根據(jù)礦床中不同礦物之間的穿插、充填、包裹、交代關(guān)系以及礦物自形程度、各礦物的空間位置等特征確定的主要礦物生成順序如下:黑云母+綠泥石+白云母+石英+重晶石→黃鐵礦→閃鋅礦→方鉛礦→黃銅礦。

4.2 地球物理要素

根據(jù)礦區(qū)異常特征、結(jié)合礦區(qū)地質(zhì)特征和電性參數(shù)分析,異常主要與北部含炭質(zhì)地層及巖石中普遍含有黃鐵礦、褐鐵礦有關(guān),與礦區(qū)中部已知礦(化)體基本對應,即異常為礦化體內(nèi)金屬硫化物含量增高所引起。

4.3 地球化學要素

喀臘達坂鉛鋅礦床位于1∶10萬圈定的喀臘大灣HS—21號銅鉛鋅綜合異常區(qū),該異常呈北西西向展布,面積29 km2,元素組合復雜,主成礦元素有Cu、Pb、Zn、Au、Ag,指示元素有As、Sn、Mo、Cd,各單元素異常面積大、強度高,多具三級濃度分帶。各元素極大值:Au 13.57×10-9、Ag 356.00×10-9、Cu 82.8×10-6、Pb 206×10-6、Zn 562×10-6.其中As、Cd為全區(qū)最高值。

1∶2萬巖屑測量在礦區(qū)圈出單元素異常246處、綜合異常8處,異常元素組合以銅鉛鋅為主,已發(fā)現(xiàn)的喀臘達坂鉛鋅礦床處于AP-4號綜合異常中,該綜合異常在異常評序中排第1位,呈不規(guī)則“橢圓狀”,北西西向展布,面積1.32 km2。以Pb、Zn、Cu、Ag、Au元素為主,伴生As、Sb、Sn、Mo元素,為中—低溫硫化物元素組合,主成礦元素Pb、Zn、Cu、Ag、Au,異常規(guī)模大、強度高、濃度中心突出、均具三級濃度分帶,異常相互套合程度高。各元素極大值:Pb 1200×10-6、Zn 4000×10-6、Cu 1627×10-6、Ag 5000×10-9、Au 100×10-9,充分顯示出礦致異常的特征。

4.4 綜合找礦模式

通過對喀臘達坂鉛鋅礦床的分析研究,結(jié)合礦區(qū)物化探的特征,總結(jié)了礦床的找礦模型,詳見表1。

表1 喀臘達坂鉛鋅礦床地質(zhì)-地球物理-地球化學找礦模型

5 結(jié) 論

喀臘達坂鉛鋅礦床為一火山巖型組合礦床,礦床成因與中低溫火山熱液關(guān)系密切。喀臘達坂鉛鋅礦同位素地球化學研究表明:火山巖模式年齡為495～477 Ma,相當于寒武-奧陶紀[3],顯示在薊縣系地層巖石基礎上的后期火山活動等地質(zhì)作用改造成礦特征。根據(jù)地質(zhì)、地球物理和地球化學找礦標志，總結(jié)了找礦模型。在區(qū)域大型斷裂或次級斷裂和巖漿巖交匯部位尋找有利的物化探背景區(qū),結(jié)合銅鉛鋅等相應金屬元素高背景值地層巖石組合,劃出礦化蝕變帶,綜合利用物探和地質(zhì)方法確定鉛鋅礦體[2].該模式核心是“中酸性火山巖+物化探組合異常+物探激電極化率異常+黃鉀鐵礬化+綠泥石化+褐鐵礦化+黃鐵礦化+白云母化”。

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