龐仁俊,張顯虎,梅剛
青?,斂疾鸥胥~鉛鋅礦床地質(zhì)特征與成礦流體探討
龐仁俊1,2,張顯虎2,梅剛2
(1.成都理工大學地球科學學院,成都 610059;2. 四川省地礦局川西北地質(zhì)隊,四川 綿陽 621000)
瑪考才格銅鉛鋅礦位于西南三江成礦帶北段,大地構(gòu)造位置屬特提斯—喜馬拉雅構(gòu)造域的東段的(北)古特提斯造山系,區(qū)內(nèi)褶皺、斷裂等構(gòu)造發(fā)育,巖漿活動頻繁,成礦地質(zhì)條件優(yōu)越。通過對青海省治多縣當江地區(qū)1∶5萬地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查為基礎(chǔ),運用野外實際調(diào)查、化探、同位素分析等成果的總結(jié),對研究區(qū)內(nèi)的瑪考才格鉛鋅礦的礦床地質(zhì)和礦石特征進行了較為系統(tǒng)的研究,探討了該礦床的熱液流體活動及其與成礦作用的關(guān)系。
銅鉛鋅礦床;混合流體; MVT;瑪考才格
瑪考才格銅鉛鋅礦由青海省有色地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院和川西北地質(zhì)隊在進行當江地區(qū)1∶5萬礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查所發(fā)現(xiàn),隨后轉(zhuǎn)入預查和普查工作。該礦床位于位于青海玉樹地區(qū)三江構(gòu)造帶北段,唐古拉準地臺北緣,區(qū)內(nèi)褶皺、斷裂構(gòu)造發(fā)育,巖漿活動頻繁。烏蘭烏拉湖-玉樹深斷裂既控制著區(qū)內(nèi)地層和巖漿巖的分布,也是成礦物質(zhì)來源的主要通道,成礦地質(zhì)條件優(yōu)越。測區(qū)跨兩個成礦帶:北部的西金烏蘭—玉樹印支期、燕山期銅、鉛、鋅、銀金成礦帶和南部下拉秀印支期鉛、銀(鎢、銻、金、稀有)成礦帶。西金烏蘭—玉樹成礦帶進一步分為通天河印支期銅鉛鋅成礦亞帶和風火山白堊紀銅、銀、鉛、鋅成礦亞帶;下拉秀印支期成礦帶僅有一個成礦亞帶-趙卡隆印支期鉛、銀(鎢、銻、金、稀有)成礦亞帶。礦帶內(nèi)主要有大型尕龍格瑪多金屬礦床、口前曲砂金礦床、尺候石灰?guī)r礦床、當江銅多金屬礦床等。
圖1 瑪考才格1/1萬地形地質(zhì)圖
1. 全新統(tǒng)沖洪積物2.全新統(tǒng)Ⅱ級階地3. 沱沱河組4. 結(jié)扎群波里拉組5巴塘群碳酸鹽夾火山巖組.6. 砂巖7. 板巖8. 礫巖9. 粉砂巖夾砂巖10. 砂巖與礫巖互層11. 實測地質(zhì)界線12. 實測、推測逆斷層及編號13. 實測平移斷層14. 綠泥石化帶15. 褐鐵礦化帶16. 巖層產(chǎn)狀17. 片理產(chǎn)狀18. 礦化體及編號19. 探槽位置及編號20.化分樣品位置及編號
礦區(qū)內(nèi)出露的地層有晚三疊世巴塘群碳酸鹽巖、火山巖巖組(T3B)、晚三疊世結(jié)扎群中的波里拉組(T3)、古近世沱沱河組(Et)。礦體賦存的地層為晚三疊世巴塘群碳酸鹽、火山鹽巖組(T3B)下部,主要由一套灰色、紫灰色砂巖,粉砂巖組成。
晚三疊世巴塘群碳酸鹽巖、火山巖巖組(T3B):下部主要由一套灰色、紫灰色砂巖,粉砂巖組成,泥質(zhì)灰?guī)r在地層中所占比重大小不一,厚度大于361.59m;上部主要由中厚層-塊層狀結(jié)晶灰?guī)r組成,其中夾有少量紫紅色粉砂巖,厚度大于869.32m。該組分布于礦區(qū)的北部。
晚三疊世結(jié)扎群中的波里拉組(T3):巖性組合為灰白色-灰色厚-塊層(碎裂狀)結(jié)晶灰?guī)r,本組與巴塘群推測為斷層接觸關(guān)系,分布于礦區(qū)的南部,厚度大于274.64m。
古近系沱沱河組(E1-2):其與下伏的三疊系地層為斷層接觸或角度不整合接粗,為一套沖、洪積為主兼湖相沉積。下部為紫紅色厚一塊層狀的礫巖夾砂巖,上部為紫紅色中層-厚塊狀中細粒石英砂巖夾復成分礫巖和含礫粗砂巖,偶夾不純鈣質(zhì)透鏡體。地層常分布于大型斷陷盆地中,呈北西-南東走向的帶狀展布。本組分布于礦區(qū)的中部,厚度大于86m。
地層總體呈北西—南東走向,總體為一單斜地層,局部層內(nèi)波狀起伏。
地質(zhì)構(gòu)造單元屬于北羌塘—昌都陸塊下的嚇根龍-巴塘火山弧帶,位于麥龍涌-查諾動復式背斜的南西側(cè)。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造以北西向為主,近南北向和北東向次之。呈壓扭性的主要斷裂構(gòu)造為礦液的運移提供通道,次級的張性斷層為賦礦構(gòu)造,在斷層與褶皺交匯處形成了礦化體。工區(qū)內(nèi)發(fā)育有6條斷層,編號F1-F6,其中北西向斷層三條,北東向斷層兩條(控礦構(gòu)造)、近南北向斷層一條(后期改造構(gòu)造)。
礦區(qū)變質(zhì)作用比較弱,變質(zhì)巖十分發(fā)育。主要為區(qū)域變質(zhì)作用的產(chǎn)物,次為動力變質(zhì)作用的產(chǎn)物;變質(zhì)巖石類型主要有微變質(zhì)的砂巖、微變質(zhì)粉砂質(zhì)、粉砂質(zhì)板巖、泥質(zhì)板巖和結(jié)晶灰?guī)r,動力變質(zhì)巖有斷層角礫巖和碎裂巖等。
區(qū)內(nèi)蝕變作用較強且具分帶現(xiàn)象,由內(nèi)及外主要為孔雀石化和黃銅礦化、褐鐵礦化、綠泥石化、碳酸鹽化。褐鐵礦化蝕變帶主要在斷層帶內(nèi)及附近的節(jié)理破碎帶內(nèi),出露寬度5~20m;赤鐵礦化、褐鐵礦化、碳酸鹽化產(chǎn)于灰?guī)r蝕變破碎帶和砂巖蝕變帶中,帶寬2~5m,并可見少量方解石脈充填。
1∶20萬水系沉積物測量,在瑪考才格一帶圈定出Pb、Zn、Ba丙類異常, Pb、Zn為中、低溫熱液成礦元素,而Ba是熱水成礦指示元素。異常元素相互套合較好,形態(tài)多為近東西走向的橢圓形,與地層、構(gòu)造總體方向大體一致。
在異常區(qū)開展1∶5萬水系沉積物測量圈定了具內(nèi)中外三級分帶的異常區(qū),仍集中在瑪考才格,異常元素組合為Cu、Bi、W ,Cu峰值367.2×10-6,本異常具有異常元素組合簡單,套合較好、襯值高,各元素具內(nèi)、中、外帶分布,三種元素相互套合好,找礦指示作用強等特征。異常中心位于巴塘群的碳酸鹽巖、火山巖組的雜色碎屑巖中,部分位于灰白色塊層狀灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r中分布區(qū)。
遙感異常較弱,礦區(qū)北側(cè)僅見有小塊狀弱羥基異常,在影像圖上三級羥基蝕變(黃色)呈孤立的星點狀分布,羥基異常范圍較小且弱,經(jīng)過實地驗證羥基因為灰?guī)r表面的綠泥石化所致。鐵染異常呈帶狀集中分布,與破碎帶的褐鐵礦化有關(guān)。
通過開展經(jīng)1∶1萬地質(zhì)填圖和槽探工作,在瑪考才格地區(qū)共圈出2條礦化蝕變帶 (由北向南命名為Ⅰ、Ⅱ號礦化蝕變帶),主要為銅、鉛、鋅礦化。
Ⅰ號銅鉛鋅礦化蝕變帶:位于礦區(qū)北段(背斜北翼),Ⅰ號銅鉛鋅礦化蝕變帶延伸約6000m,寬約40m,走向上呈近東西向分布,傾向北,賦存于北側(cè)淺色的長石石英砂巖中及與長石石英砂巖接觸的西側(cè)灰?guī)r中,帶內(nèi)巖石風化色呈黃褐色,帶內(nèi)圈出3條礦體。蝕變帶內(nèi)巖性由砂巖,蝕變灰?guī)r、硅質(zhì)巖,斷層泥等組成。氧化礦石礦物以褐鐵礦、孔雀石等組成,原生礦石礦物為方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦。
Ⅱ號鋅鉛礦化帶:位于Ⅰ號礦化帶南側(cè)(背斜北翼),礦化帶巖性為紫紅色泥鈣質(zhì)砂巖與長石石英砂巖,礦體產(chǎn)于層間裂隙中,長960m,寬20m;帶走向上呈近東西向。圈出1條銅鉛鋅礦體2條銅礦體。氧化礦石礦物以褐鐵礦為主、偶見孔雀石,原生礦石礦物為方鉛礦、閃鋅礦。蝕變現(xiàn)象較普遍,具硅化、碳酸鹽化、高嶺土化。
Ⅰ號銅(鉛)鋅礦化體,有一條探槽控制,位于測區(qū)北西側(cè)。圍巖為淺灰黃色長石石英砂巖,巖石局部表面見有褐鐵礦化和綠泥石化,巖石局部破碎,節(jié)理裂隙發(fā)育,裂隙面較為平直,充填物為孔雀石和褐鐵礦。巖石表面和裂隙中中多見孔雀石和藍銅礦,巖石新鮮面可見有星點狀黃銅礦、黃鐵礦。屬于含鋅銅礦體,礦體寬3~8m,延伸長大于200m,產(chǎn)狀為328°∠26°。礦石品位:Cu 0.202%~0.71%,Pb 0.628%,Zn 0.825%~1.86%。
Ⅱ號銅礦(化)體:為銅礦化蝕變帶,兩條探槽控制。礦化體位于紫紅色劈理化砂巖與灰黃色長石石英砂巖接觸帶附近的灰黃色長石石英砂巖內(nèi),長石石英砂巖中見有孔雀石化蝕變,巖石中局部含有星點狀黃銅礦及黃鐵礦晶體。礦化帶寬2~5m,延伸長度大于120m礦化體產(chǎn)狀為36°∠31°。礦石品位:Cu 0.24%~0.47%。
Ⅲ號銅礦(化)體:為銅礦化蝕變帶,礦化體位于灰黃色薄-中層狀長石石英砂巖內(nèi),巖石單層厚約5~19cm,巖石局部破碎,巖石發(fā)育劈理和張節(jié)理。礦化體長度大于160m,砂巖中見有孔雀石、藍銅礦,及星點狀黃鐵礦、黃銅礦。礦石品位:Cu 0.22%~0.83%。
礦石類型主要有黃鐵礦黃銅礦礦石、黃鐵礦閃鋅礦礦石。礦石多為細粒粒狀結(jié)構(gòu)和交代結(jié)構(gòu),浸染狀、微脈狀構(gòu)造。礦石礦物成分比較簡單,主要為黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦、黝銅礦,次生礦石礦物為輝銅礦、銅藍和孔雀石。礦石礦物至少屬于兩個世代,早期多呈細粒浸染狀,晚期主要為細脈狀、微脈狀、條帶狀。脈石礦物主要為絹云母、石英,其次為方解石、鈉長石、重晶石。
1)礦石的自然類型:按礦石氧化程度和目前的控制程度,劃分為硫化物礦及氧化礦。硫化物礦石見于長石石英砂巖,主要為方鉛礦和閃鋅礦;重晶石脈中主要為黃銅礦、黃鐵礦;氧化礦在蝕變礦化帶中較為發(fā)育,為原生鉛鋅礦石氧化后形成的。
2)礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造。由長石石英砂巖中鉛鋅礦物來看,礦石多為中-細粒、細粒狀結(jié)構(gòu)、星點狀、塊狀構(gòu)造等。礦石礦物為方鉛礦、閃鋅礦。重晶石脈中的黃銅礦物,礦石礦物多為中粗粒結(jié)構(gòu),塊狀、浸染狀構(gòu)造。
3)圍巖蝕變:主要為褐鐵礦化、綠泥石化、碳酸鹽化,局部還見的孔雀石化和黃銅礦。
1)閃鋅礦:閃鋅礦在反射光下表現(xiàn)為灰白色,在透射光下為半透明的棕褐色。依據(jù)鏡下的形態(tài),閃鋅礦主要呈現(xiàn)為不規(guī)則顆粒狀分布于脈石礦物白云石裂隙中,部分閃鋅礦外圍為其氧化礦物菱鋅礦或鋅白云石,在顆粒中心存有少量殘余閃鋅礦。粗粒閃鋅礦直徑約為120μm,邊緣呈放射狀。細粒閃鋅礦直徑約為10μm。重結(jié)晶狀閃鋅礦:表現(xiàn)為閃鋅礦顆粒的結(jié)晶長大,在部分樣品中閃鋅礦結(jié)晶程度不同,閃鋅礦顆粒重結(jié)晶成大顆?;蚪平Y(jié)晶生成脈狀。脈狀、網(wǎng)脈狀膠結(jié)充填狀閃鋅礦:后期閃鋅礦沿白云石顆粒或角礫裂隙空洞充填,呈現(xiàn)為近脈狀或網(wǎng)脈狀,并浸染交代裂隙邊緣白云巖角礫。
2)方鉛礦:樣品中方鉛礦反射光下為白色,加透射光亦不透明,顆粒小,可見其特征的黑三角形孔。方鉛礦主要以不規(guī)則狀網(wǎng)脈狀、脈狀分布,也有少量方鉛礦以細小顆粒狀分布;在方鉛礦網(wǎng)脈狀中包含有閃鋅礦顆粒,表明方鉛礦略晚于閃鋅礦;在1號礦體見有塊狀方鉛礦礦石,鏡下觀察呈現(xiàn)流紋狀并包含有黃鐵礦、閃鋅礦顆粒。部分方鉛礦被鉛礬所交代,也有部分已經(jīng)完全氧化為白鉛礦。白鉛礦主要分布于鉛鋅礦礦床氧化帶,是方鉛礦風化第二階段的產(chǎn)物。
3)黃鐵礦:黃鐵礦在反射光下的反射色為淺黃色。重晶石脈中黃鐵礦主要呈不規(guī)則狀、浸染狀分布于造巖礦物白云石裂隙或空洞中。黃鐵礦大部分為褐鐵礦所包圍,其中部分黃鐵礦完全氧化為褐鐵礦,顯微鏡下可見黃鐵礦周圍為紅褐色反應(yīng)邊,所蝕變成的褐鐵礦部分保存有較好的黃鐵礦晶體形態(tài)。碳酸鹽巖中的黃鐵礦主要以細小顆粒狀,呈現(xiàn)為半自形至它形分布于重晶石晶體顆粒之間或裂縫中。部分為閃鋅礦所包圍,反映了其早于閃鋅礦生成。而TC9樣品中,黃鐵礦為較大的顆粒狀,為閃鋅礦所交代,形成港灣狀。顆粒大小大于1 000μm。
4)黃銅礦:黃銅礦在反射光下的反射色為黃色,不顯多色性,反射色黃綠色,反射率為45,中低硬度(3.5),不顯雙反射多色性,弱非均質(zhì)性,不規(guī)則粒狀晶,包在閃鋅礦顆粒中,晶體集合體呈草莓狀。被銅藍、孔雀石交代呈渾圓狀。顆粒大小大于200μm。
礦石結(jié)構(gòu)系指礦物晶體的形狀主、大小和空間的分布特征。瑪考才格鉛鋅礦區(qū)的礦石結(jié)構(gòu)主要有:
自形半自形結(jié)構(gòu):黃鐵礦多呈自形到半自形的菱形六面體或近于菱形六面體的顆粒狀分布于白云石裂縫或空洞處;黃鐵礦、閃鋅礦和方鉛礦等被重晶石所膠結(jié)在一起,黃鐵礦顆粒粒徑多為70~120μm。
它形結(jié)構(gòu):它形結(jié)構(gòu)是礦石中最常見的一種結(jié)構(gòu)。閃鋅礦多呈現(xiàn)為圓形顆粒狀分布于白云石中,粗粒閃鋅礦的粒徑多為120μm以上;而細粒閃鋅礦顆粒直徑則多為10μm.粗粒閃鋅礦的顆粒邊緣多呈現(xiàn)為放射狀,是后期閃鋅礦反應(yīng)加大邊。礦石樣品中部分黃鐵礦呈現(xiàn)為不規(guī)則粒狀。
浸蝕結(jié)構(gòu): 浸蝕結(jié)構(gòu)在瑪考才格鉛鋅礦床區(qū)較為常見。主要表現(xiàn)為閃鋅礦沿粗大黃鐵礦的邊緣或裂縫處交代,黃鐵礦形成明顯的港灣狀結(jié)構(gòu),或呈弧島狀殘留體被包裹于閃鋅礦之中。溶燭結(jié)構(gòu)表明金屬礦物沉淀過程中,溶液與礦物處于平衡狀態(tài)。
交代或交代殘余結(jié)構(gòu):閃鋅礦、方鉛礦脈充填于白云巖角礫空隙或空洞中,并交代角礫邊緣的白云巖;也常見菱鋅礦氧化交代閃鋅礦,白鉛礦、鉛釩氧化交代方鉛礦,部分黃鐵礦被褐鐵礦氧化交代形成交代或交代殘余結(jié)構(gòu)。因表生淋濾氧化作用強烈,部分黃鐵礦完全氧化成褐鐵礦、閃鋅礦氧化為菱鋅礦和水鋅礦,具有黃鐵礦和閃鋅礦的晶形輪廓的假象。
包含結(jié)構(gòu):顯微鏡下可觀察到黃銅礦、黝銅礦細小顆粒被包含在閃鋅礦顆粒中,反映了被包含者生成時期較早。
膠結(jié)脈狀、網(wǎng)脈狀結(jié)構(gòu):閃鋅礦、方鉛礦以脈狀充填穿插于白云石、白云巖空洞裂隙處。
在瑪考才格礦床依據(jù)鉛鋅礦石類型、鉛鋅礦賦存狀態(tài),選擇相應(yīng)的礦石,共挑選出20余件方鉛礦、閃鋅礦、黃鐵礦單礦物,分別于中國科學院地質(zhì)所進行質(zhì)譜分析,測試34S同位素值。
圖2 瑪考才格鋅礦區(qū)硫化物34S同位素直方圖
硫化物同位素直方圖表現(xiàn)出相對集中的分布,但不具有明顯的塔式分布特征。脈狀及塊狀鉛鋅礦石中的方鉛礦硫同位素值為-3.32%~-16.16%,閃鋅礦為-6.5%~-14.86%,黃鐵礦為-1.78%~-10.72%;但顆粒浸染狀礦石中方鉛礦、閃鋅礦、黃鐵礦中的硫同位素的值則接近于0??赡苷f明沉積顆粒狀硫化物與后期熱液改造脈狀礦石中的硫化物中硫來源不一致。從熱液礦床含硫化物硫同位素值可以看出,瑪考才格鉛鋅礦硫來源基本投入MVT型硫化物范圍內(nèi)。
圖3 熱液礦床含硫礦物的34S值(據(jù)Hugh R.Rollison,1993修改)
脈狀、塊狀鉛鋅礦石中的黃鐵礦硫同位素平均值為-6.72%,方鉛礦平均值為-9.90%,而閃鋅礦平均為-7.90%。方鉛礦d34S‰值小,閃鋅礦d34S‰值大,這種差異與鉛鋅礦的結(jié)晶時間有關(guān):閃鋅礦的結(jié)晶時間早于方鉛礦,礦石結(jié)構(gòu)中可見方鉛礦交代閃鋅礦的現(xiàn)象。瑪考才格脈狀的黃鐵礦、閃鋅礦和方鉛礦的d34S‰值為黃鐵礦>閃鋅礦>方鉛礦,認為是平衡條件下形成的礦物,但是不排除這種平衡被后期熱液的充填破壞。此外,黃鐵礦d34S‰值范圍廣,從負值到正值均有,特別是沉積顆粒狀與后期熱液脈狀、塊狀礦石中的黃鐵礦差異較大,反映出區(qū)域熱液活動具有多期性特征。
結(jié)合已有的穩(wěn)定同位素資料,方解石中的δ13CV-PDB值為-4.2‰~0.4‰,石英流體包裹體中的δDV-SMOW為-89‰~-127‰,計算所得的石英及方解石的δ18O水值在-11.4‰~7.6‰之間,表明成礦流體主要為大氣降水還有少量的巖漿水的參與,流體中的碳主要來源于海相碳酸鹽巖,成礦流體的物理化學條件的改變及流體的不混溶作用在成礦過程中起了重要作用。
瑪考才格不同結(jié)構(gòu)礦石中硫化物的硫同位素表現(xiàn)不同,沉積草莓狀、顆粒浸染狀硫化物硫同位素接近于0;而熱液作用下呈現(xiàn)出脈狀、網(wǎng)脈狀、塊(狀)的硫化物則為-10%左右,表現(xiàn)出明顯的不同;并且硫化物的硫同位素在熱液硫化物礦床中主要投入到MVT型成礦類型中。Sangster(1983)論述認為,在礦石組分的運移和沉積過程中涉及大量的地質(zhì)和地質(zhì)化學作用所表現(xiàn)出來的混雜特征,這是MVT型礦床的主要特征之一。結(jié)合瑪考才格鉛鋅礦區(qū)所表現(xiàn)出明顯的交代溶蝕角礫的特征,認為本區(qū)經(jīng)歷了MVT型成礦的過程。
綜上所述,瑪考才格鉛鋅礦至少可分為二期成礦階段:在弧后前陸盆地構(gòu)造環(huán)境中,發(fā)育有MVT型鉛鋅礦床成礦;在后期構(gòu)運動熱液作用下,之前的鉛鋅礦可能會發(fā)生熱液疊加改造。因此,在區(qū)域構(gòu)造作用多期次的背景下,瑪考才格形成多期次多階段疊加成礦的特點。
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Geological Features and Ore Fluids of the Makaocaige Cu-Pb-Zn Deposit in Qinghai
PANG Ren-jun1,2ZHANG Xian-hu2MEI Gang2
(1-College of Earth Sciences, Chengdu University of Technology, Chengdu 610059; 2-Northwest Sichuan Geological Party, BGEEMRSP, Mianyang, Sichuan 621000)
The Makaocaige Cu-Pb-Zn deposit in Qinghai lies in the northern section of the Nujiang- Lancangjiang-Jinshajiang metallogenic belt in southwest China and in the Tethyan tectonic domain which is characterized by well developmental folding and faulting and strong magmatic activity. This paper deals with geological features, ore fluids and ore-formation of the deposit based on 1:50 000 regional geological survey, geochemical survey and stable isotope geochemical data.
Cu-Pb-Zn deposit; ore fluid; MVT; Makaocaige
2017-12-01
中國地質(zhì)調(diào)查局青藏專項(1212010818040)資助
龐仁俊(1980-),男,四川江油人,高級工程師,主要從事礦床與區(qū)域成礦研究
P618.41,42,43
A
1006-0995(2019)02-0224-05
10.3969/j.issn.1006-0995.2019.02.009