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西藏布且拉铜多金属矿地质特征及矿床成因分析

2014-10-11袁仁华

环球人文地理 2014年14期
关键词:热液倾角矿体

袁仁华 赵 鹏

(西藏地质矿产勘查开发局第五地质大队,青海 格尔木 816000)

布且拉矿区位于岗底斯—念青唐古拉板片之措勤—纳木错初始弧间盆地永珠—纳木错蛇绿岩带上,火山及岩浆侵入活动强烈而频繁,不同构造层次的变质、变形作用普遍发育,地质构造极其复杂。永珠—纳木错蛇绿岩带为一残留板块消减带,属成矿条件有利地带,西藏布且拉铜多金属矿区位于该成矿带上。

1 地质特征

1.1 地层。矿区内出露地层主要有:

(1)前震旦系念青唐古拉群(AnZnq):该套地层分为上、下二组,其中上组(AnZnq2)岩性主要为绿泥石英片岩、石英片岩、绢云石英片岩及大理岩化灰岩等;下组岩性(AnZnq1)主要为斜长角闪片岩,局部夹透镜状大理岩,为一套高绿片岩相和低角闪岩相变质地层。分布于矿区中南部,总体呈北东—西南向条带状展布,其分布形态严格受构造控制。该套地层为矿区最主要的赋矿层位。

(2)下泥盆统达尔东组(D1d):岩性主要为深灰色薄层灰岩、生物碎屑灰岩、泥灰岩夹石英砂岩,为一套滨浅海相碳酸盐岩建造,主要出露于矿区的北部一带。

(3)中上泥盆统—下石炭统查果罗玛组(D2-3C1c):岩性主要为浅灰色厚层状白云质灰岩、鲕状灰岩、灰色微晶灰岩等组成,为一套浅海相碳酸盐岩建造。主要在矿区西北部、中部和东南部大面积分布,大致成近东西条带状展布。

(4)下石炭统永珠组(C1-2y):岩性主要为灰白色细粒石英砂岩、灰—灰黑色页岩、粉砂岩和多层灰岩或钙质砂岩,为一套浅海相碎屑岩。主要分布于矿区中西部,呈条带状展布。

1.2 构造。矿区内构造较发育,其性质以断层和褶皱为主。

1.2.1 断层。矿区内断裂发育,局部沿断裂发育有小型褶皱,按其展布方向可分为北东向和北西向,带状展布。北东向断裂为区域上大断裂派生的次级构造,在矿区较为发育,具成组出现、多期活动的特点,规模较大。F3、F5、F6、F7、F8、F10断层为北东向展布的逆断层,F3、F6、F10断层面北倾,F5、F7、F8段层面南倾,其中F6为矿区的主要控矿构造。F4为北西向展布的逆断层,断层面倾向北东。F9为北西向展布的左旋平移断层。上述各类型断裂把矿区地层切成大小不等菱块状,给含矿热液或岩脉向上运移并充分萃取有益元素富集成矿提供良好导矿通道和储矿场所。

1.2.1.1 北东向断层。北东向断层为区域上大断裂派生的次级构造,在矿区较为发育,具成组出现、多期活动的特点,规模较大。

F3断层:近东西向纵贯测区中部偏北,为矿区区规模最大,活动时间最长的断裂。其走向约260°,断层面北倾,倾角42—65°,构造破碎带宽30~70m,断层性质为逆断层。

F5断层:该断层走向约40°,断层面倾向南东,倾角45—58°,构造破碎带带宽约20~30m,断层性质为逆断层。

F6断层:该断层规模较大,走向约60°,断层面倾向北西,倾角43°~56°,构造破碎带宽约30~50m,断层性质为逆断层。沿构造破碎带发育大片绢云绿泥片岩、绢云石英片岩等,在绢云绿泥片岩内可见眼球状构造,局部发育糜棱岩化,沿该断裂断续出露有含铜磁铁矿体,伴随有花岗岩脉侵入,该断层为矿区最主要的控矿构造。严格控制着矿区铜多金属矿体的规模和分布形态。

F7断层:该断层走向约50°,断层面倾向南东,倾角45—55°,构造破碎带宽约10~30m,断层性质为逆断层。沿该构造有磁铁矿化体出露,矿化体展布方向与构造线一致。

F8断层:该断层走向约60°,断层面倾向南东,倾角50—65°,构造破碎带宽约10~20m,断层性质为逆断层。

F10断层:该断裂规模较小,其走向约30°,断层面倾向北西,倾角40—55°,构造破碎带宽10~15m,断层性质为逆断层。

1.2.1.2 北西向断层

F4断层:该断层位于矿区北面,走向约140°,断层面倾向北东,倾角40—50°,构造带宽约5~15m,断层性质为逆断层。

F9断层:该断层走向约150°,为左旋平移断层,构造带宽约15~30m。沿构造破碎带两侧可见断层崖、断层三角面等地质特征,该组断层切穿F3、F5、F10断层。

1.2.2 褶皱。矿区大地构造位于永珠蛇绿岩带上,从整体上来看布且拉矿区为一背斜,轴部走向北东—南西向,在背斜的北翼,由于受到区域上南北向的构造挤压变形,局部形成了一些小的揉皱。背斜核部为前震旦系念青唐古拉群下段(AnZnq1)地层,岩性主要为斜长角闪片岩,背斜两翼为前震旦系念青唐古拉群上段(AnZnq2)地层,岩性主要为石英绿泥片岩,绢云石英片岩及石英片岩、大理岩化灰岩。

1.3 岩浆岩。矿区内岩浆岩出露较少,主要沿构造带附近有小的酸性石英脉、花岗闪长岩脉和花岗岩脉出露,岩脉一般宽数米不等,延长几米至几十米。岩脉走向多呈北东、北西向展布。矿区内岩脉常分布在断层周围,岩脉破碎蚀变作用较强烈。其中长英岩脉常伴矿体产出,与矿化关系密切,为成矿提供了丰富的成矿物质来源。

1.4 变质岩。矿区变质作用十分强烈,主要为前震旦纪念青唐古拉岩群(AnZNq),念青唐古拉岩群上、下岩组岩性差别较大。下岩组为中浅变质岩,岩石类型有:灰色黑云母石英片岩,灰—灰白色石榴石白云母片岩,灰白色含二云母石英岩,深灰色角闪变粒岩、灰绿色绿泥绢云石英片岩,绢云母千枚岩、大理岩、磁铁石英岩等。上岩组为低级变质岩,岩石类型有:变质石英粉砂岩、变质钙质粉砂岩、细晶大理岩等。

2 地球物理特征

通过1∶1万地面高精度磁测,基本了解了矿区磁场总量异常的区域分布特征。矿区以平稳磁场为背景,这给识别区内局部磁异常带来了极为有利的条件。从区内所产生的局部磁异常的分布特征分析,磁异常与磁铁矿体关系密切,且多数磁异常位于断裂构造上或附近,且与区内构造总体走向方向一致。磁异常初步分类如下:(1)已知磁铁矿体引起的磁异常:

矿区内由已知磁铁矿体所引起的磁异常共4处,分别为M2、M4、M5和M13异常。根据磁异常强度与规模分析,矿体规模以M4最大,其次为M13,再次为M2、M5。(2)隐伏磁铁矿(化)体所引起的磁异常:矿区内由隐伏磁铁矿体所引起的磁异常分别为M1、M6、M7、M8、M12异常,经钻孔验证以上磁异常均为矿致异常。M1、M6、M8、M12磁异常最大强度分别为1390 nT、4820nT、2120nT和1710nT。而M7磁异常最大强度只有650nT,经钻孔验证,正、负异常区内均见到了含铜金磁铁矿体,矿体最大厚度为47.86米,铁矿石量约300万吨,占整个矿区总矿石量的近一半。造成M7异常区异常强度较低的主要原因是矿体地表埋深大,埋深为105~190米,因此,要重视布且拉矿区低磁异常区。(3)由隐伏矿(化)体引起的弱磁异常:测区内已圈定的弱磁异常为M3、M9、M10、M11、M14异常,异常所处地段地形相对平坦,矿化体顶板埋藏深度一般较大,从其异常强度分析,应是寻找隐伏磁铁矿体的有利地段,有较好的找矿前景。

3 地球化学特征

在布且拉矿区探矿权范围内开展1/2.5万土壤化探扫面工作,分析元素分别为Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb等七种元素。3.1矿区土壤样品浓度克拉克值。从表看出,浓度克拉克

?

值大于1的有:Au、Cu、Pb、As、Sb,其中Cu、As的浓度克拉克值均大于1.5;Ag、Zn的浓度克拉克值偏低,其含量略低于地壳丰度值。

3.2 矿区土壤样品地球化学特征。矿区7种元素的变差系数均小于1,表明Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb 等7种元素含量在矿区内分布较均匀,变化起伏不大,在地球化学图上显示为局部异常。Au、Cu元素异常主要与断层活动和中酸性岩浆活动以及热液成矿作用有着密切关系,为矿区内的伴生成矿元素。

?

4 矿体特征

在布且拉矿区,矿体主要分布于前震旦纪念青唐古拉群(AnZNq)区域变质岩下岩组(AnZNq1)地层中。下岩组(AnZNq1)为中浅变质岩,岩石类型有:灰色黑云母石英片岩,灰—灰白色石榴石白云母片岩,灰白色含二云母石英岩,深灰色角闪变粒岩、灰绿色绿泥绢云石英片岩,绢云母千枚岩、大理岩、磁铁石英岩等。含矿岩石主要为斜长角闪片岩、绢云绿泥片岩、磁铁石英岩等组成,为一套高绿片岩相和低角闪岩相变质地层。分布于矿区中南部,呈北东—南西向条带状展布,其分布形态严格受构造控制。该套地层为矿区最主要的赋矿层位。在空间展布上受断层控制;在物源供给上,主要来源于断层的多期次活动和深部隐伏岩体。

矿区存在三种类型的矿体。(1)沿斜长角闪片岩片理顺层展布的规则薄板状磁铁矿体,矿体规模一般较小,伴生铜品位一般较低,以Ⅱ、Ⅴ、Ⅸ-2、Ⅹ-1、Ⅹ-2号矿体为代表。(2)受地层和断层双重作用控制的矿体,多以厚板状,囊状产出的铜铁矿体,以Ⅳ、Ⅷ、Ⅸ-1号矿体为代表。(3)受褶皱构造控制,沿褶皱转折端虚脱部位形成的矿体,多以不规则形态产出,以Ⅶ号矿体为代表。在本矿区,各矿体严格受背斜核部和及两翼地层控制,越靠近背斜核部门,矿体产状越陡,规模越大,反之,向两翼逐渐变缓,规模越小。其中:Ⅶ号矿体产于背斜核部虚脱部位,在转折端形成较为厚大连续的铜铁矿体,矿体产状较陡,倾角70-72°;Ⅵ、Ⅷ号矿体产于背斜南翼地层中,较为靠近核部,倾角60-67°;Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅸ、Ⅹ号矿体产于背斜北翼地层中,越靠近核部,产状越陡,如Ⅸ-1号矿体,倾角为64°,远离核部,产状较缓;如Ⅱ号矿体,倾角50-55°,这一组数据,有力的阐述了矿体产状受地层控制的理论。

5 矿床成因分析

5.1 控矿因素

(1)构造因素:布且拉矿区位于班公错—怒江结合带中段南部,冈底斯板片北部,构造极为复杂。构造形变以强烈的褶皱、冲断层及断块推覆为主要特征。褶皱构造多为对称型复式褶皱或倒转倾斜复式褶皱,主要构造线呈近东西向展布,与断裂构造平行或近似平行展布,反映了测区主应力方向为南北向。断裂构造以近东西向的逆断层为主,且规模大,切割深,一般倾向南,倾角较陡。沿断裂岩石挤压破碎,多期性和继承性活动明显。其次是近南北向的张性断裂及北东向和北西向的共轭断裂。为铁多金属矿的沉积改造提供了极为有利的导矿和储矿空间。伴随多期次的构造作用和热液活动,使带内次级断裂及两侧的岩石遭受强烈的蚀变迭加,致使破碎带发展成为含矿破碎带。在矿区,矿体主要出现在次级断裂F5、F6以及F7附近的前震旦纪念青唐古拉群(AnZNq)区域变质岩下岩组(AnZNq1)地层中,主构造方向北北东,在本区对矿体形成后产生了破坏矿体形态和加富矿体品位双重作用。

(2)岩性因素:目前所发现的矿体均产在前震旦纪念青唐古拉群(AnZNq)区域变质岩下岩组(AnZNq1)斜长角闪片岩和绿泥绢云片岩中,化探分析表明:前震旦纪念青唐古拉群(AnZNq)区域变质岩下岩组(AnZNq1)地层中的Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Fe元素丰值较高,高于克拉克值几倍~几十倍。说明该地层本身富含矿质元素。

(3)矿床成因:根据以上各种特征,控矿因素主要为为断裂,蚀变所需热液来自于石英~硫化物含矿热液。构造破碎带为矿液的储存提供了容矿空间,岩浆活动形成铁、铜的高含量区,为铁、铜矿的形成提供了最原始的矿源层。后来的区域低温动力变质作用和广泛的变质热液活动使矿源层中的铁、铜活化,并随变质热液迁移,在有利的构造空间得到初步富集,多期构造及热液活动使已经初步富集的铁、铜进一步活化、迁移、富集,形成含铁、铜热液,在构造破碎带及构造裂隙中由于温度、压力、物理、化学条件的变化,给含铁、铜热液的迁移和聚集提供了有利的条件和场所,并在其中沉淀富集形成铁铜多金属矿体。

5.2 成矿作用

铁铜矿的形成与深部地质作用有关。由于地幔热流体的作用,层圈中地幔块体运动和热的增生,形成软化程度高、深度大、热动力影响范围大的区域。富铁的上地幔发生部分熔融。印支~燕山早期的强烈构造挤压活动,使贯通上地幔的深部断裂紧密闭合。地幔熔体被封存于上地幔中。此时地壳物质重熔。岩浆随构造隆起而上侵形成隐伏的花岗岩体(未出露地表)。燕山晚期强烈的扩张、拉张作用;一方面形成断陷盆地,另一方面使原有贯通上地幔的断裂复活。导致处在高温高压下的熔体上升。使富含Sb、CO2、CH4、H2O、H2S等成分的大量上地幔热流体与熔融体分离,沿深部断裂向上运移。使其中成矿元素发生活化迁移并淬取围岩中的成矿元素。与下渗的碱性富含HCO3-、Ca2+、Si等大气降水混合,形成含矿流体。含矿流体沿主干断裂运移过程中,火山碎屑在海水中蚀变彻底分解不留痕迹,后期富SiO2的热液活动,(喷流活动)导致可溶性SiO2增高,交代较粗的火山碎屑,使饱和的SiO2发生沉淀,同时有粘土矿物形成(成岩作用),并受阻于不透水层页岩、粉砂岩、结晶灰岩,在接触界面附近发生强烈交代作用,形成构造硅化蚀变岩带。伴随大规模的硅化结束,流体的温度、SiO2浓度大幅度下降,含矿流体在H2S作用下,析出金形成浸染状矿石。

燕山晚期—喜山期构造伸展、断块活动,构造硅化蚀变岩带(碎裂作用)被拉张破碎,导致矿液再次充填。随着含矿流体温度和PH值的进一步降低,含矿热液在有利的构造部位富集、沉淀,形成铁铜矿。通过以上分析表明,矿床中铜和硫化物沉淀的物理、化学条件为中温、低压、弱碱性和弱还原环境。

结语:通过对矿区矿体化学分析发现,矿体中伴生的铜与铁矿化关系密切,相关性好,一般铁矿化较好地段,铜的矿化也较好,反之亦然。类比国内同类型矿山地质特征,初步认为布且拉含铜金磁铁矿床成因类型属沉积变质-构造热液改造型。在本矿区,主矿体的上下盘多可见构造角砾岩和角砾岩型铜铁矿体,且矿石品位由两侧向中心逐渐变富。这说明矿体与断裂系统密切相关,断裂系统既影响了矿体的后期形态,又促进了成矿热液的活化,对矿体有再次的富集作用。

[1].胡杏花;朱谷昌;刘欢;李智峰;郑纬;徐文海.祁漫塔格矿带虎头崖多金属矿矿床特征和成矿作用分析[J].地质与勘探.2011(02)

[2].《西藏自治区区域地质志》西藏自治区地质矿产局,地质出版社

[3].《矿床学》地质出版社

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