丁心科 王振臣 張彥生 陳 杰 朱 敏 童家琨
(1.浙江久核地質(zhì)生態(tài)環(huán)境規(guī)劃設計有限公司,浙江湖州313000;2.地質(zhì)災害防治與生態(tài)環(huán)境修復技術研究(創(chuàng)新)中心,浙江湖州313000;3.內(nèi)蒙古自治區(qū)有色地質(zhì)勘查局綜合普查隊,內(nèi)蒙古呼和浩特010010;4.內(nèi)蒙古自治區(qū)有色地質(zhì)勘查局一〇八隊,內(nèi)蒙古赤峰024000)
內(nèi)蒙古新烏蘇礦區(qū)位于華北板塊北部大陸邊緣,寶音圖—錫林浩特火山型被動陸緣[1-2]。區(qū)域上南北兩側被深大斷裂所切割。南側阿拉善北緣斷裂帶大致呈EW向展布,構成了華北地塊與華北北部大陸邊緣的分界線。北部為恩格爾烏蘇深大斷裂。中部為沙拉套爾汗—達南托隆斷裂帶,近EW向展布,該斷裂為重要的導巖構造,形成了石炭紀—三疊紀構造巖漿巖帶,成礦以銅、金為主。目前已發(fā)現(xiàn)的銅(鉛鋅)、銅鐵礦點主要受EW向深大斷裂及NE向深大斷裂控制[3-4]。次級斷裂是成礦有利部位,圍巖和巖漿活動對成礦有一定的富集作用,在構造交匯部位常形成富礦體。根據(jù)內(nèi)蒙古自治區(qū)金屬礦產(chǎn)成礦區(qū)帶劃分,礦區(qū)位于查干此老—巴音杭蓋金成礦帶上[5-6],是尋找熱液型銅鐵礦的有利地區(qū),尤其是二疊紀中酸性侵入巖的內(nèi)外接觸帶及EW向和NEE向斷裂構造發(fā)育區(qū),為成礦有利地段。區(qū)域上沿近EW向斷裂分布有一系列熱液型鐵、銅礦點,銅鐵礦成礦潛力較大[7-8]。
1977年內(nèi)蒙古地質(zhì)局第一區(qū)域地質(zhì)測量隊開展了K-48-ⅩⅦ希勒幅、K-48-ⅩⅧ(巴音杭蓋幅)、K-49-ⅩⅢ(索倫幅)、K-49-ⅩⅢⅣ(桑根達來幅)等4幅1∶20萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查工作,對礦區(qū)地層、侵入巖、構造以及礦產(chǎn)特征進行了較詳細的分析,對東加干地區(qū)的地層時代較前人做了較大幅度的修改,將該區(qū)地層劃歸下元古界。1987年開展了錳礦地質(zhì)詳查,對區(qū)域錳礦進行調(diào)查評價并提交了資源儲量。2005年,對新烏素礦區(qū)進行了鐵礦普查工作,研究了礦區(qū)地質(zhì)背景、成礦地質(zhì)條件和礦體特征并提交了資源儲量。上述工作積累了大量的基礎地質(zhì)與礦產(chǎn)地質(zhì)資料,奠定了后續(xù)找礦工作的基礎。但有關該礦床成礦規(guī)律、找礦模型和成礦預測的研究有待進一步深入。為進一步查明新烏蘇銅鐵礦地質(zhì)條件、礦體特征與成礦規(guī)律,本研究在前人區(qū)域地質(zhì)測量和礦產(chǎn)普查、詳查工作的基礎上,通過1∶2 000地質(zhì)測量、礦產(chǎn)地質(zhì)鉆探和系統(tǒng)樣品測試工作,構建綜合找礦模型指導區(qū)域礦產(chǎn)調(diào)查評價工作,為后續(xù)地質(zhì)找礦工作提供參考。
新烏蘇礦區(qū)(圖1)區(qū)域地層區(qū)劃屬華北地層大區(qū)(Ⅴ)、內(nèi)蒙古草原(赤峰—哈爾濱)地層區(qū)(Ⅴ3)、錫林浩特—磐石地層分區(qū)(Ⅴ32)。區(qū)域上中新生代地層區(qū)劃屬濱太平洋地層大區(qū)(5)、大興安嶺—燕山地層分區(qū)(51)、博克圖—二連浩特地層小區(qū)(512)[9-10]。
區(qū)域大地構造位置位于華北板塊北部大陸邊緣,寶音圖—錫林浩特火山型被動陸緣。區(qū)域內(nèi)出露地層主要有下元古界寶音圖群(Pt1By)、早古生界志留系下統(tǒng)徐尼烏蘇組(S1xn)、上古生界二疊系下統(tǒng)包特格組第二巖段(P1bt2)、中生界白堊系上統(tǒng)二連組(K2e)。區(qū)內(nèi)侵入巖分布較少,主要為二疊紀中細粒二長花崗巖(Pηγ)、中細粒石英閃長巖(Pδο)、中細粒閃長巖(Pδ)。區(qū)域成礦帶屬額濟納旗—興安嶺元古宙、海西期、燕山期銅、鉛、鋅、金、銀、鉻、鈮成礦區(qū)(Ⅱ2),烏力吉—錫林浩特元古代、海西期、燕山期銅、鐵、鉻、金、螢石成礦帶(Ⅲ-7),查干此老—巴音杭蓋金成礦帶(Ⅳ74)[11-12]。
查干此老—巴音杭蓋金成礦帶位于嵌布在古亞洲洋內(nèi)的寶音圖微地塊,地層中賦存與海相火山巖相關的鐵、金、銅、鉬等礦床,這些礦床受到了古生代成礦作用的改造。早古生代古亞洲洋開合過程中,處于火山島弧環(huán)境,堆積了鈣堿性火山巖,并有金、銅成礦作用。晚石炭世裂陷海槽沉降中心在本區(qū)堆積碎屑巖、火山巖和碳酸鹽巖,并有與火山巖相關的銅、金、鉛、鋅中二疊世裂陷海槽成礦作用,同時還有與晚石炭世侵位的超基性巖相關的銅、鉻成礦作用。區(qū)域發(fā)育的華力西期花崗巖類侵入體與金、銅成礦作用密切相關[13-14]。
中生代形成近EW和NE向展布的斷陷盆地,但火山活動較弱,堆積了含煤建造,但燕山期花崗巖類分布較廣并與金、銅、螢石的成礦作用有著重要的關系。區(qū)域有規(guī)模較大的金、鉬、鋅、銻地球化學塊地,預示該區(qū)具有尋找上述成礦元素礦種的巨大潛力。
新烏蘇礦區(qū)內(nèi)出露地層主要為下元古界寶音圖群(Pt1By)白云巖(dol)、千枚巖(Ph)、碳質(zhì)板巖(ls)及石英巖(qz),早古生界志留系下統(tǒng)徐尼烏蘇組石英砂巖(MSS)及角礫巖(sb),該巖組為含礦層位,含礦巖性為角礫巖,第四系全新統(tǒng)沖洪積層(Qhpal)(圖2)。
(1)下元古界寶音圖群。主要分布于礦區(qū)北部,走向57°~70°,傾向147°~160°,傾角35°~72°,與上覆地層志留系下統(tǒng)徐尼烏蘇組為斷層接觸,出露巖性為白云巖、千枚巖、碳質(zhì)板巖及石英巖,鉆孔控制厚度為20.90~218.34 m。
(2)早古生界志留系下統(tǒng)徐尼烏蘇組。分布于礦區(qū)中部及南東部,地層傾向SE,傾角一般為16°~60°,厚度大于300 m,巖性為變質(zhì)石英砂巖(MSS)及角礫巖(sb)。石英砂巖為灰白色,粒狀變晶結構,塊狀構造,巖石主要礦物成分為石英、斜長石、堿性長石、黑云母、白云母、副礦物、不透明礦物。角礫巖為黃褐色、豬肝色,碎裂結構,以致密塊狀、團塊狀、角礫狀構造為主,其次有蜂窩狀構造,網(wǎng)脈狀構造。角礫成分主要為白云巖、石英巖等,粒徑為2~10 mm,棱角狀,大小混雜,排列紊亂,膠結物為硅質(zhì)、鐵質(zhì),其次為方解石,角礫狀構造是礦體內(nèi)常見的構造。
礦區(qū)地層走向為50°~60°,傾角為30°~60°,為南東傾的單斜構造,下元古界寶音圖群與志留系下統(tǒng)徐尼烏蘇組呈斷層接觸。礦區(qū)內(nèi)主要斷層有2條,由北往南編號為F1及F2(圖2)。
(1)F1斷層。分布在礦區(qū)西部,西端延出礦界。斷層走向NWW,長550 m,破碎帶寬1~10 m,東端逐漸變窄尖滅,西端被第四系覆蓋。在斷層破碎帶內(nèi)見有斷層角礫,地貌上局部地段形成陡崖,具有明顯的線型構造特征。在平面上,斷層具有平推性質(zhì),南盤向西移動,北盤向東移動,斷距不清楚。在斷層西北段有風化淋濾的錳礦堆積,但延伸只有1~2 m,呈漏斗形,距礦體較遠,對礦體無破壞。
(2)F2斷層。NEE向展布,斷層西段近EW向展布,在礦區(qū)內(nèi)長約2.2 km,局部被第四系覆蓋,斷層面NNW傾,局部因斷層走向的改變,傾向也隨之改變。傾角在西段60°,在東段50°。上盤為下元古界寶音圖群白云巖,下盤為志留系下統(tǒng)徐尼烏蘇組二云母石英片巖。兩側不同時代的地層產(chǎn)狀相頂,兩側巖石擠壓破碎,局部成糜棱巖,破碎帶寬窄因地而異,最寬的區(qū)域僅30 m左右,南側徐尼烏蘇組巖層產(chǎn)狀亂,片理發(fā)育,見有擦痕和動力變質(zhì)礦物,該斷層既是導礦構造,又是容礦構造。
礦區(qū)內(nèi)巖漿巖不發(fā)育,只有石英脈較為發(fā)育,未見其它巖脈。根據(jù)石英脈的顏色和特征可分3類。
(1)白色石英脈。主要發(fā)育在礦區(qū)北部千枚巖中,巖石呈乳白色,油脂光澤,致密塊狀,具有貝殼狀斷口,主要成分為石英。脈呈扁豆狀或細脈狀,規(guī)模較小,一般長10~20 m,寬5~8 m。
(2)黃褐色—青灰色石英脈。出露在礦區(qū)西部,沿F1斷層兩側分布。脈長50~60 m,寬3~15 m。巖石呈粒狀結構,塊狀構造。
(3)黃褐色石英脈。出露在礦區(qū)中部,呈NE—SW向,脈長650 m。巖石呈粒狀結構,塊狀構造。
礦區(qū)內(nèi)變質(zhì)作用主要有區(qū)域變質(zhì)作用和動力變質(zhì)作用。區(qū)域變質(zhì)作用形成的變質(zhì)巖主要為志留系二云母石英片巖及變質(zhì)石英砂巖;動力變質(zhì)作用主要發(fā)生在逆斷層F2處,形成的變質(zhì)巖為下元古界寶音圖群碎裂白云巖,巖石普遍破碎,具有碎裂狀構造,層理僅在北部局部地段可辨。
礦區(qū)圍巖蝕變主要為硅化,其次為碳酸鹽化、褐鐵礦化,地表可見高嶺土化。硅化表現(xiàn)為礦體邊部的含鐵硅質(zhì)團塊及網(wǎng)脈;碳酸鹽化、褐鐵礦化多出現(xiàn)在白云巖中,近礦白云巖表現(xiàn)強烈。
新烏蘇礦區(qū)礦體主要分布在礦區(qū)中部,共圈定了礦體14條,其中Cu-Fe礦體4條、Fe礦體10條,F(xiàn)eⅢ、FeⅣ、FeⅤ、FeⅥ、FeⅧ、FeⅨ、FeⅩ 7條礦體出露地表,其余7條礦體為隱伏礦體,礦頭埋深0~118 m,斜深0~208 m(表1)。2005年普查報告中的FeⅠ、FeⅡ2條礦體與本次勘探報告的Ⅰ-1(Cu-Fe)、Ⅰ-1(Fe)礦體對應,其中Ⅰ-1(Cu-Fe)礦體為礦區(qū)主礦體。礦體含礦巖性為角礫巖,圍巖為白云巖及角礫巖,礦體呈似層狀、透鏡狀、板狀產(chǎn)出,規(guī)模小,礦體產(chǎn)狀與圍巖產(chǎn)狀基本相近(表1)。
3.2.1 礦石礦物組成
3.2.1.1 銅鐵礦石礦物組成
銅鐵礦石主要礦石礦物為赤銅礦、針鐵礦、黑銅礦及孔雀石,局部地段可見極少量自然銅(圖3、圖4)。脈石礦物以白云石及石英為主,其次是少量的方解石、鐵方解石及鐵碧玉。根據(jù)野外脈狀、網(wǎng)脈狀穿插關系及角礫狀構造、礦石礦物分析,該礦床形成過程可劃分為5個礦化階段,分別為Ⅰ石英階段、Ⅱ赤鐵礦階段、Ⅲ赤鐵礦—石英階段、Ⅳ褐鐵礦—石英—方解石階段、Ⅴ褐鐵礦—赤銅礦—黑銅礦—孔雀石階段—高嶺石階段。
3.2.1.2 鐵礦石礦物組成
鐵礦石的主要金屬礦物為針鐵礦,局部地段可見極少量黃鐵礦(圖5、圖6)。脈石礦物以白云石及石英為主,其次為少量的孔雀石、方解石、鐵方解石及鐵碧玉。根據(jù)野外脈狀、網(wǎng)脈狀穿插關系及角礫狀構造、礦石礦物分析,該礦床形成過程可劃分為5個礦化階段,分別為Ⅰ石英階段、Ⅱ赤鐵礦階段、Ⅲ赤鐵礦—石英階段、Ⅳ褐鐵礦—石英—方解石階段、Ⅴ褐鐵礦—孔雀石—高嶺石階段。
3.2.2 礦石結構、構造
銅鐵礦礦石結構以自形、半自形粒狀結構為主,構造以致密塊狀、團塊狀、蜂窩狀構造、角礫狀構造為主,其次有粉末狀構造、網(wǎng)脈狀構造、似脈狀構造、浸染狀構造,另外地表可見葡萄狀構造(圖7)。
鐵礦石結構以自形、半自形粒狀結構為主,構造以致密塊狀、團塊狀、蜂窩狀構造、角礫狀構造為主,其次有網(wǎng)脈狀構造、浸染狀構造,另外地表可見葡萄狀構造。角礫狀構造是該礦體內(nèi)常見的構造,膠結方式主要是硅質(zhì)、鐵質(zhì)膠結(圖8)。
3.2.3 礦石化學成分
3.2.3.1 銅鐵礦石中有益、有害組分
本研究采集了6件銅鐵礦石組合分析樣品以及3件全分析樣品。主要有益組分 Pb、Zn、Mo、Co、Wo、Sn、Ni、S、Bi、Au、Ag含量很低,其中w(Pb)為0.008%~0.033%,w(Zn)為0.018%~0.100%,w(Ni)為0.002 1%~0.010 0%,w(Co)為 0.001 0%~0.008 4%,w(Sn)為0.000 2%~0.005 9%,w(Mo)為0.001 0%~0.012 7%,w(Bi)為 0.000 1%~0.007 2%,w(Au)為 0.050%~0.094%,w(Ag)為 0.11%~0.98%,w(S)為 0.013%~0.160%,w(WO3)為0.000 1%~0.010 3%,均未達到伴生有益組分綜合利用指標,無綜合利用價值。
礦石中主要有害組含量很低,其中w(SiO2)為23.62%~34.34%,w(TiO2)為 0.003 5%~0.028 0%,w(Al2O3)為 0.12%~0.17%,w(Fe2O3)為 33.97%~36.68%,w(CaO)為 0.048%~6.280%,w(K2O)為0.005 0%~0.007 5%,w(MgO)為0.2%~4.8%,w(MnO)為0.01%~0.17%,w(Na2O)為0.032%~0.250%,w(FeO)為 0.20%~3.78%,w(P2O5)為0.085%~0.230%,均未超標。
3.2.3.2 鐵礦石中有益、有害組分
本研究采集了5件銅鐵礦石組合分析樣品以及5件全分析樣品。礦石中的主要有益組分Cu達到了伴生有益組分綜合利用指標,其它 Pb、Zn、Mn、Ni、S、B2O3、Au、Ag含量很低,均未達到伴生有益組分綜合利用指標,無綜合利用價值。
礦石中主要有害組分P和S等含量很低,其中w(P)為0.09%~0.14%,w(S)為0.04%~0.15%,均未超標。
3.3.1 氧化帶、混合帶、原生帶劃分
新烏蘇礦區(qū)的潛水面標高為1 142 m,礦體標高為1 230~1 046 m,但在鉆孔中不同標高取得物相樣分析結果表明,礦床中的各種礦石礦物主要由氧化金屬礦物組成。
3.3.2 自然類型
3.3.2.1 銅鐵礦石自然類型
礦石自然類型按其氧化程度分為氧化礦石、混合礦石及硫化礦石,根據(jù)礦石的物相分析結果(表2),并根據(jù)《銅、鉛、鋅、銀、鎳、鉬礦地質(zhì)勘查規(guī)范》(DZ/T 0214—2002)分析發(fā)現(xiàn),新烏蘇礦區(qū)銅鐵礦石以氧化礦石為主,極少量混合礦石;按巖石的礦物組合分為赤銅礦—針鐵礦—黃銅礦—孔雀石組合等自然類型;按結構構造有角礫狀礦石、團塊狀、蜂窩狀、網(wǎng)脈狀礦石。
3.3.2.2 鐵礦石自然類型
鐵礦石按氧化程度劃分為氧化礦,按礦石的礦物組成(表3)劃分為赤鐵礦—褐鐵礦礦石,按結構構造有角礫狀礦石、團塊狀、蜂窩狀、網(wǎng)脈狀礦石。
3.3.3 礦石工業(yè)類型
礦區(qū)大部分銅礦石品位為0.74%~15.79%,全礦區(qū)Cu平均品位為2.91%,應為需選銅礦石。礦區(qū)大部分鐵礦石TFe品位為30%~40%,全礦區(qū)TFe平均品位為TFe38.52%,應為需選鐵礦石。
(1)礦體圍巖。礦體產(chǎn)于早古生界志留系下統(tǒng)徐尼烏蘇組角礫巖中,圍巖為下元古界寶音圖群白云巖及早古生界志留系下統(tǒng)徐尼烏蘇組角礫巖,白云巖與礦體界線清晰,但角礫巖與礦體界線只能用樣品分析結果區(qū)分,肉眼難以辨別。礦體與角礫巖界線呈漸變過度關系。
(2)夾石。夾石分布在Ⅰ-1(Fe)號礦體105號勘查線中,夾石為角礫巖,夾石呈層狀分布于礦體中,采礦時夾石混入對礦石質(zhì)量的影響較大。
(1)成礦物質(zhì)來源。新烏蘇銅鐵礦成礦物質(zhì)來源于幔源和下元古界寶音圖群。1∶5萬區(qū)域化探測量表明,寶音圖群 Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Bi、Mo、Fe、Mn等元素相對富集,具備極好的多金屬成礦地球化學條件。加里東期和華力西期構造巖漿活動又疊加豐富了成礦物質(zhì)來源,形成了銅鐵礦、鐵礦[15-20]。
(2)礦化帶空間展布特征。礦床受斷裂構造控制明顯,斷裂構造為熱液提供上升、運移通道。鐵銅礦體、鐵礦體均分布在NE向壓扭性主干斷裂(破碎帶)和NE向、NNE向次級斷裂內(nèi)(以NE向為主),呈平行脈狀分布,與石英脈呈過渡關系,與白云巖界線清晰。
(3)區(qū)域礦化富集規(guī)律。銅鐵礦受斷裂帶及其次級羽狀斷裂控制,并在二者交匯處較為富集,除了Ⅰ(Cu-Fe)號礦體外,其余礦體規(guī)模較小,礦石質(zhì)量較好。近礦圍巖蝕變、礦化強烈,多期次疊加成礦作用明顯,有用組分除了鐵以外,還伴生有銅等多金屬元素。
(4)局部礦化富集規(guī)律。根據(jù)礦石品位,在該礦床內(nèi)共圈定出了14條礦體,其主要分布在NE向主干斷裂與次級羽狀斷裂交匯處附近,賦存在褐鐵礦化膨大變寬的中心地段內(nèi)。鐵(銅)礦體長50~354 m,寬6~118 m。一般褐鐵礦化蝕變越強,規(guī)模越大,其中鐵(銅)礦體也越大。據(jù)統(tǒng)計,礦化蝕變與礦體面積比為1∶2~1∶4。其中Ⅰ(Cu-Fe)號礦體(主礦體)沿走向方向105~103號勘查線之間厚度較大(20.46 m),品位較高,w(TFe)為33.30%~41.22%。
地表的硅化體、石英脈、赤鐵礦化、褐鐵礦化、高嶺土化可作為找礦的直接標志。
根據(jù)新烏蘇銅鐵礦床區(qū)域地質(zhì)背景、礦區(qū)及礦床地質(zhì)特征的綜合分析研究,本研究構建的礦區(qū)綜合找礦模型要素如表4所示。
新烏蘇礦區(qū)內(nèi)鐵銅礦體、鐵礦體主要分布在下志留統(tǒng)徐尼烏蘇組角礫巖中,主要受NE向、NW向和近EW向斷裂控制。本研究結合構建的綜合找礦模型,圈定了3處找礦靶區(qū),編號依次為B1、B2和B3(圖2)。B1和B2靶區(qū)均分布于F2構造帶北部褐鐵礦化蝕變帶內(nèi),成礦地質(zhì)背景基本相同,可作為一個規(guī)模較大的找礦靶區(qū)。
B1靶區(qū)位于礦區(qū)中北部。靶區(qū)主要出露寶音圖群白云巖,巖石裂隙面普遍具有褐鐵礦化。區(qū)內(nèi)已由3個鉆孔控制Ⅰ-4(Cu-Fe)號礦體,礦體Cu品位為1.33%~15.79%,平均品位為7.08%,TFe品位為19.23%~46.80%,平均品位為32.82%。礦體走向SW—NE向厚度變大,傾向NW—SE向厚度變大,進行系統(tǒng)的深部工程控制有望擴大找礦規(guī)模。
B2靶區(qū)位于礦區(qū)西南部。靶區(qū)主要出露寶音圖群白云巖,沿巖石裂隙面普遍具有褐鐵礦化,西北部石英脈發(fā)育。區(qū)內(nèi)已由16個鉆孔控制Ⅰ-1(Cu-Fe)號礦體,礦體Cu品位為0.74%~5.22%,平均品位為2.32%,TFe品位為13.68%~49.41%,平均品位為32.77%。礦體走向SW—NE向厚度變薄,品位變低,傾向NW—SE向厚度變薄,礦體沿走向和傾向上延伸情況不明,進行系統(tǒng)的深部工程控制有望獲得更大的找礦突破。
B3靶區(qū)位于礦區(qū)西南部,為面積最大的找礦靶區(qū)。靶區(qū)北部分布寶音圖群白云巖,南部為第四系覆蓋,零星出露徐尼烏蘇組石英砂巖。石英脈不發(fā)育,礦體賦存于NE向構造帶中。地表由采坑和探槽控制礦體6條(FeⅢ~FeⅧ),礦體呈NE向平行帶狀分布。取樣分析表明,F(xiàn)eⅢ號礦體TFe平均品位為43.80%,F(xiàn)eⅣ號礦體TFe平均品位為45.00%,F(xiàn)eⅤ號礦體TFe平均品位為42.07%,F(xiàn)eⅥ號礦體TFe平均品位為43.61%,F(xiàn)eⅧ號礦體TFe平均品位為45.54%。礦體延伸情況不明,進行深部工程驗證有望擴大礦體規(guī)模。
結合新烏蘇銅鐵礦礦區(qū)1∶2 000地質(zhì)測量、礦產(chǎn)地質(zhì)鉆探和系統(tǒng)采樣分析成果,對區(qū)內(nèi)地質(zhì)特征進行了詳細分析,構建了綜合找礦模型,并圈定了3處找礦靶區(qū)。綜合研究表明:區(qū)內(nèi)礦床沿大斷裂帶分布,沿走向和傾向應有一定的延伸,進行系統(tǒng)的深部工程查證,有望取得新的找礦突破。