甘肃省天祝县毛藏寺铜钼矿地质特征及成因探讨

2016-04-14高学渊王锡荣拓步瑞

地球 2016年8期

关键词：奥陶统钼矿硅化

■高学渊王锡荣拓步瑞

（中国建筑材料工业地质勘查中心甘肃总队甘肃天水741000）

甘肃省天祝县毛藏寺铜钼矿地质特征及成因探讨

■高学渊王锡荣拓步瑞

（中国建筑材料工业地质勘查中心甘肃总队甘肃天水741000）

毛藏寺矿区位于走廊断陷盆地的中南部毛藏寺复式背斜近轴部。总体构造方向呈北西—南东向。矿区内岩浆岩发育，地表出露的毛藏寺岩基为中酸性岩，为一套多期次侵入体组成的复式深成岩体，而隐伏的二长花岗斑岩是成矿的重要含矿热液的来源。矿体赋存在二长花岗斑岩及与之接触的变质砂岩中。节理裂隙是主要的控矿因素。矿床具硅化、钾化、绢云母化、绿泥石化、碳酸盐化及黄铁矿化等。矿体呈透镜状、似层状产出，属斑岩型铜钼矿。

毛藏寺铜钼矿地质特征控矿因素斑岩型铜钼矿

毛藏寺铜钼矿位于北祁连弧盆系之走廊弧后盆地的次级构造走廊断陷盆地中南部。属北祁连加里东金铜铅铬铁钨成矿带之嘉峪关—景泰加里东期、喜山期铅金（铁锰）、石灰岩、粘土、石膏成矿带。是中国建筑材料工业地质勘查中心甘肃总队于2012年在该区内发现的新矿种。

1　区域地质背景

区域内出露地层主要有中奥陶统中堡群、中上奥陶统天祝组、斯家沟组、上奥陶统斜壕组和泥盆系、石炭系、二叠系等。中奥陶统中堡群主要为浅灰绿色变质砂岩夹千枚岩；中上奥陶统天祝组主要是紫红色石英砂岩、粉砂岩、泥岩夹紫红色复成分砾岩；斯家沟组主要是浅色泥灰岩夹薄层砂岩、微晶灰岩、粉砂质板岩；上奥陶统斜壕组主要是灰绿色千枚状板岩夹砂岩、砂质板岩、薄层灰岩、石英砂岩、薄层砂岩；中下泥盆统老君山组为磨拉石建造；石炭系和二叠系均为碎屑岩夹少量碳酸盐岩、煤线等组成（图1）。

区域内岩浆活动强烈，侵入岩极为发育，以奥陶纪中酸性岩为主，为一套多期次侵入体组成的复式深成岩体，是区内的内生矿产主要的物质来源和热源。毛藏寺岩基沿毛藏寺复式背斜侵入，呈不规则的长条状，具明显的岩相分异分带特征，中心相为细粒闪长岩，中间相为含斑二长花岗岩和含斑花岗闪长岩，边缘相为中粒花岗闪长岩，局部相变为闪长岩和石英闪长岩，岩体内部岩相之间为涌动接触关系。毛藏寺复式背斜东侧的白石房岩体和银洞沟岩体，均呈小岩株状产出。岩体侵位于中奥陶统中堡群之中，接触带同化混染现象普遍，形成规模较大的黑云母角岩、绿泥石角岩蚀变带等。角岩带内普遍发育硅化、黑云母化、绿泥石化、绿帘石化蚀变，局部见黄铁矿化，偶见铜钼矿化。

2　矿区地质

2.1地层

矿区出露地层主要为中奥陶统中堡群、下石炭统臭牛沟组。

中奥陶统中堡群是一套浅海相碎屑岩建造，岩性主要由灰绿色变质石英砂岩、变质砂岩、千枚岩等组成。下石炭统臭牛沟组上部为灰色灰岩、页岩、石英砂岩；下部为灰白、灰绿色细砂岩、细—粗粒石英岩、页岩夹砂砾岩、粉砂岩；底部为底砾岩，长石石英杂砂岩。总厚约305m。角度不整合于中奥陶统中堡群和毛藏寺岩基之上。

2.2构造

矿区内地层表现为一向南陡倾斜的单斜构造，局部地层产状甚至倒转，倾向北，产状一般为130～190°∠50～88°。矿区内没有发现较大规模的断裂构造，无论地表还是深部坑道中，断层延伸均在200m以内，且以走向北西—南东为主，次为北东—南西，近东西向者最不发育。断层普遍有5～200cm宽的破碎带，伴随有硅化、碳酸盐化和炭泥质充填，少部分断层中形成石英和方解石晶洞。断层倾角一般在42～86°左右，多具平移性质。

2.3岩浆岩

矿区内地表出露的侵入岩为毛藏寺岩基东段，不规则状分布在矿区北部。岩性主要为细粒花岗闪长岩，局部相变为石英闪长岩。岩石中节理裂隙发育，且在岔儿沟及其两侧岩石中常有1～2cm的钾化和硅化，同时有黄铁矿分布。

在深部探矿坑道中出现了二长花岗斑岩脉，呈北西—南东向展布，并由北西向南东方向侧伏，长约410m，宽约90m。该脉岩节理裂隙很发育，蚀变强烈，普遍存在硅化、绿泥石化、绢云母化、碳酸盐化及钾化等，以东南端最为强烈（图2）。

区内脉岩发育，主要为闪长岩脉、闪长玢岩脉、长英岩脉、二长斑岩脉、正长斑岩脉和辉绿岩脉、碳酸盐脉等。而区内最为发育且与矿化有关的是石英脉，脉宽一般在1mm～40cm间。普遍存在黄铁矿化、绢云母化、钾化，偶见黄铜矿化和辉钼矿化、碳酸盐化，一般脉宽10cm以下的矿化比脉宽30cm以上的要强。具体所含矿物特征：石英脉中多含有钾长石、黄铁矿、黄铜矿、辉钼矿、方解石、萤石等肉眼可鉴别的矿物成分。其中钾长石普遍呈粗大的结晶程度较高的伟晶状，多聚集分布于石英脉边部。

3　矿体特征

3.1矿体特征

矿区内共圈定42个矿体，其中钼矿体35个，铜矿体7个，赋存于中奥陶统中堡群变质砂岩和二长花岗斑岩脉中及其接触带。各矿体呈似层状、透镜状、脉状等产出，走向北东东，倾向南南西，倾角70°左右。钼矿体长40～496m，平均厚度0.67～13.57m，最大厚度18.08 m。铜矿体长91～156m，平均厚度0.28～3.09m。

3.2矿石特征

3.2.1矿石矿物及类型

原生矿石金属矿物种类有黄铁矿、辉钼矿、黄铜矿、磁铁矿、方铅矿等，含量5～10%，局部可达15%；脉石矿物有石英、长石、白云母、绿泥石、绢云母、方解石等。

矿石自然类型有脉状矿石、细脉浸染状矿石、斑杂状矿石、网脉状矿石。以前两种类型为主，后二者较少。

脉状矿石：多为辉钼矿和黄铁矿、黄铜矿等金属矿物与石英、长石、绢云母等脉石矿物一起沿构造裂隙而成。

细脉浸染状矿石：含辉钼矿和少量黄铁矿、黄铜矿等的石英细脉在岩石中浸染状分布。

网脉状矿石：主要是辉钼矿沿石英脉壁与石英脉穿插于岩石裂隙中形成的网状矿石。

3.2.2矿石结构构造

区内矿石结构有三种：叶片状结构：辉钼矿呈叶片状、团块状、细脉浸染状集合体与黄铁矿共生。他形粒状结构：黄铜矿呈粗大的他形晶粒存在于脉石矿物粒间，他形粒状方铅矿零散分布或在黄铜矿周边分布。自形粒状结构：黄铁矿呈立方体与浸染状黄铜矿共生产出，二者呈共边关系。

矿石构造对应三种矿石类型，为脉状矿石、细脉浸染状矿石、网脉状矿石。

3.3矿石质量

全区Mo平均品位0.031～0.250%，矿床平均品位0.086%；Cu平均品位0.20～2.79%，矿床平均品位0.25%。Mo、Cu矿石中的伴生组分有Cu、Mo、Ag、Ga、S，各伴生组分平均品位分别为0.20%、0.017%、2.95×10-6、19.86×10-6、1.35%。

3.4围岩蚀变

区内围岩蚀变发育，具有多期、多阶段、多成份热液蚀变特征，反映了多期次热液活动。主要有硅化、钾化、绢云母化、绿泥石化、碳酸盐化及高岭土化等，其次有萤石化、绿帘石化等。钾化、绿泥石化、绿帘石化主要发生在花岗闪长中，后者在变质砂岩和二长花岗斑岩中时有分布；碳酸盐化、高岭土化主要发生在断层中；萤石化则主要分布在变质砂岩的石英脉中。与矿化有密切关系的主要是硅化，次为绢云母化。

硅化：硅化作用是本区最为重要的蚀变交代作用。在钼矿化过程中，硅化作用表现出了分布范围广、强度大和多期次等特点。其表现形式为：①沿岩石层理方向进行浸染状交代，形成条带状微纹层，或呈大小不等的透镜状团块或斑点；②以石英细脉沿不同方向裂隙充填，构成石英网脉；③以硫化物—石英细脉充填交代和浸染状形成含矿石英脉，硫化矿物主要呈细脉状、浸染状、团块状存在于石英脉边部，或以浸染星散状存在于近脉围岩中，还以半自形片状稀疏存在于石英脉中间。

绢云母化：绢云母化在毛藏寺铜钼矿的蚀变矿化带中广泛存在。绢云母化的产出形式主要为交代微晶斜长石和交代钾长石斑晶，交代斜长石、钾长石切面浑浊不干净，交代不彻底。绢云母一般垂直于石英脉壁在其两侧分布，呈条带状或小的椭圆面状分布，厚度多在5～10mm，有时也在石英脉的晶洞中出现。

4　矿床成因探讨

4.1控矿因素分析

4.1.1地层

区内铜、钼矿体主要赋存在中堡群已角岩化的变质砂岩和二长花岗斑岩中，以及其接触蚀变带中。而在变质砂岩中辉钼矿、黄铜矿是与石英脉中一同产出，随着变质砂岩逐渐远离二长花岗斑岩，硅化逐渐减弱，同时矿化也减弱。在黑云母含量较高的千枚岩、片理化变质砂岩中则硅化和矿化均弱。但石英含量较高的变质砂岩，岩石性脆，在构造应力作用下易产生裂隙，有利于热液运移并为石英脉的形成和矿化提供空间。说明在本区地层对成矿有一定的控制作用。

4.1.2构造

发育于变质砂岩和岩浆岩中的节理裂隙和含矿石英脉产状基本相同，含矿石英脉发育有三组：第一组走向北北西—南南东，倾向以北东东向为主，倾角较陡，变化于47°～86°之间，以60°左右为主；第二组走向北东东—南西西，倾向北北西和南南东大致均等，倾角较陡，变化于43°～89°之间，以70°左右为主；第三组走向北西西—南东东，倾向北北东为主，倾角相对较缓，变化于33°～87°之间，以50°～60°左右为主。岩石中的节理裂隙主要发育第一组，第二组和第三组相对较弱，这是由于在二长花岗斑岩脉侵入时而使岩石中形态变化，产生北东东—南西西走向和北西西—南东东两组节理裂隙。为后期岩浆热液的迁移、充填、交代等提供了通道和空间。

说明区内岩石首先受区域构造应力的影响，变形形成各种节理裂隙，二长花岗斑岩的侵入使与之接触附近的围岩原有节理裂隙进一步加深，并产生新的节理裂隙，进而在岩浆热液的作用下形成石英脉并产生矿化，这一系列节理裂隙严格控制着毛藏寺铜钼矿的产生和富集成矿。

4.1.3岩浆岩

区内侵入岩为毛藏寺岩基和二长花岗斑岩，区内岩基岩性主要为花岗闪长岩、石英闪长岩，该岩体位于矿体北侧约100m左右，且蚀变主要是硅化、钾化及绿泥石化等，矿化弱。而隐伏的二长花岗斑岩硅化、绢云母化及绿泥石化、绿帘石化等强烈，尤其是硅化特别强烈，矿化明显且与围岩变质砂岩连续。从坑道中段平面图可以看出，矿体在二长花岗斑岩及其接触带分布集中、厚度大、品位较高。因此笔者认为本区铜钼矿与二长花岗斑岩存在重要关系，为斑岩型铜钼矿床。

4.2矿床成因

加里东中晚期，随着隐伏二长花岗岩浆侵人活动并融熔了早期及上覆岩层中的富集物质，形成了含矿岩浆与含矿热液，Mo、Cu以硫化物的形式形成含矿热液，含矿热液在岩石节理裂隙带及断层中迁移、充填、渗流，进行化学反应和蚀变，最后淀积形成了辉钼矿、黄铜矿等，形成脉状、似层状的钼铜硫化物型矿（化）体。

4.3成矿时代

经对矿体中的辉钼矿进行Re-Os同位素年龄测定，矿床成矿年龄为423.3百万年，成矿时代为加里东晚期。