青海牛苦头矿区成矿类型及矿化样式研究

2022-09-15李双龙王新雨王玉往祝新友李加多吴锦荣郭博然蔡亚伟陈昱耿健

矿产勘查 2022年7期

李双龙，王新雨，王玉往，祝新友，李加多，吴锦荣郭博然，蔡亚伟，陈昱，耿健

(1.青海鸿鑫矿业有限公司，青海格尔木 816099；2.北京矿产地质研究院有限责任公司，北京 100012)

0 引言

祁漫塔格地区地处青藏高原中北部(丰成友等，2011，2012)、东昆仑造山带西段(高永宝等，2014;钟世华，2018)，目前该地区大量与侵入岩相关的矽卡岩型矿床被发现，成矿潜力巨大。该地区发育的矽卡岩型矿床矿种以铜、铁为主(Zhong et al.,2018;徐国端，2010；张爱奎，2012；刘建楠，2018；王新雨等，2020，2021；王盘喜等,2021)，大规模铅锌多金属矽卡岩型矿床较少见(图1)。该地区较大规模的矿床对研究矽卡岩型多金属矿床具有重要的意义。

牛苦头铅锌矿床位于祁漫塔格地区中东部(图1b)(马圣钞等，2013)，矿区包含三个探(采)矿权区，分别为M1磁异常区、M4磁异常区和M2磁异常区(图2)。

图1 东昆仑大地构造地质简图(a)与祁漫塔格区域地质矿产图(b)(据王新雨等，2021修编)

M1、M4磁异常区(矿段)矿石矿物以方铅矿、黄铜矿、磁铁矿、闪锌矿、磁黄铁矿为主，前人对矿体、矿石类型以及矿石结构、构造进行了研究(贾建团，2013；蒋成伍，2013；吴锦荣等，2019，2021；李加多等，2019；王新雨，2020①)，将矿体类型分成层状或似层状；矿石结构分为不等粒状变晶结构、粒柱状变晶结构；矿石构造归纳为条带状、稠密浸染状、块状构造(王新雨等，2020，2021)。然而，对牛苦头的成矿类型及矿化样式没有深入的归纳与总结。这对于认识牛苦头铅锌矿床成因、成矿规律的研究具有很大的局限性。

本次研究工作通过对牛苦头矿区M1、M4矿段典型矿体、矿石的野外观察，对牛苦头矿区成矿类型及矿化样式进行了研究。这对于查明牛苦头矿区矿体赋存规律、矿床成因模式的研究具有重要的意义。

1 矿床地质特征

矿区多为第四系覆盖，出露地层以上奥陶统滩间山群为主(图2)。上奥陶统滩间山群地层属于浅海相沉积，岩性主要为大理岩、灰岩、粉砂质凝灰岩、条带状硅质岩等(赵一鸣等，1990，2013)。矿区发育NWW向断裂，其次为NE向断裂。矿区出露岩浆岩以中酸性花岗岩为主(于淼等，2016；于淼，2017)。

图2 牛苦头矿区地质图(据王新雨等，2020，2021)

M1、M4磁异常区共圈出矿体31条，均为隐伏矿体。矿体倾向北东，呈层状、透镜状、似层状、脉状产出，规模不一。赋矿围岩岩性主要为碳酸盐地层和角岩化碎屑岩地层(王新雨等，2020)(图3)。另外，部分铅锌硫化物矿体呈细脉状和块状产于碳酸盐地层或角岩地层中。矿石矿物主要为闪锌矿、磁黄铁矿、方铅矿、磁铁矿，其次为黄铜矿、黄铁矿、毒砂等。脉石矿物较为复杂，干矽卡岩矿物包括石榴子石、辉石，湿矽卡岩矿物包括黑柱石、阳起石、透闪石、绿帘石、绿泥石等。

图3 牛苦头矿区M1矿段剖面地质特征图

2 成矿地质特征

牛苦头M1、M4磁异常区成矿岩体为矿体下伏的二长花岗岩(王新雨等，2020，2021；吴锦荣等，2021)，时代为375～365 Ma(王新雨等，2021)，二长花岗岩发育明显的矿化蚀变，蚀变以绿泥石化、透辉石化为主，矿化则以闪锌矿化、黄铁矿化为主。自底部到顶部，蚀变分带表现为：顶部湿矽卡岩带(阳起石、黑柱石矽卡岩带，矿化以闪锌矿化、方铅矿化、黄铁矿化为主)；底部干矽卡岩带(石榴子石、辉石矽卡岩带，矿化以磁铁矿化、黄铜矿化、磁黄铁矿化为主)。

牛苦头矿区直接控矿的断裂为层间断裂和NE向相对陡倾的断裂，这些断裂中发育不规则脉状矽卡岩和铅锌矿化，可能是含矿热液的运移通道(王新雨等，2020)。

牛苦头M1、M4的矿化类型有5种(图4)：①花岗岩中细脉浸染状(图4a)闪锌矿化、方铅矿化、黄铁矿化；②花岗岩外接触带蚀变岩型，包括2种：矽卡岩(石榴石、黑柱石等)—似矽卡岩(绿泥石化、绿帘石化)中团块—细脉浸染状(图4b)，普通的蚀变岩(硅化、绢云母化、碳酸盐化)中浸染状闪锌矿化、方铅矿化、黄铁矿化；③近接触带角岩、矽卡岩化角岩，以及大理岩中的贯入式块状矿体(图4c)；④地层中的脉状(石英脉、方解石脉及矽卡岩脉)+团块状矿化(图4d)；⑤Si-Ca面大理岩一侧的矽卡岩型矿体(图4e)，可呈浸染状、团块状、条带状，常有矿化蚀变的花岗岩脉相伴(图4f)。

其中，蚀变花岗岩中的细脉浸染状矿化，主要表现为闪锌矿化、方铅矿化(图4a)。蚀变花岗岩原岩多为富石英花岗岩类、次生石英岩，呈脉岩穿插于地层之间。而花岗岩外接触带的蚀变岩型矿化(赋矿围岩主要有角岩和矽卡岩)，主要表现为浸染状闪锌矿化、方铅矿化，角岩中的浸染状矿化常发育于角岩中的脉状、网脉状矽卡岩中，矽卡岩中的浸染状矿化常呈星点状、脉状(图4b)。

图4 牛苦头M1、M4矿床主要矿化样式a—细粒花岗岩(脉)中的细脉浸染状硫化物矿化(M4-Zk0405)；b—岩体外接触带蚀变角岩中的网脉状矿化(M1-Zk0815)；c—贯入于矽卡岩化角岩中的块状矿体(M1-Zk0602)；d—贯入于大理岩中的块状矿体，大理岩中有渗透式矽卡岩化(M4-Zk0708)；e—地层中的团块状热液矿化(M4-Zk0712)；f—矽卡岩型矿体及上盘的大理岩(之间为矿化矽卡岩)(M1-Zk0406)

靠近接触带的贯入式块状矿体(围岩为角岩、矽卡岩化角岩以及大理岩)，矿石构造多呈块状、团块状，矿石矿物主要为磁黄铁矿、闪锌矿、方铅矿、毒砂、黄铜矿等(图4c，4d)。地层中的脉状+团块状矿化类型较少见，主要表现为地层中的脉状(方解石脉、石英脉和矽卡岩脉)以及团块状矿化，这些地层蚀变较弱，为成矿系统热液远源蚀变的特征(图4e)。矽卡岩型矿体，主要指硅钙面之间形成的大面积矽卡岩及相关矿化(闪锌矿化、方铅矿化、黄铁矿化)，这些矿化呈浸染状、稠密浸染状、团块状，其上盘为大理岩，下盘为角岩和角岩化蚀变岩(图4f)。

然而，牛苦头矿区主要的工业矿体是③和⑤，即贯入式矿体和硅钙面上的矽卡岩型矿体，如M1采坑(图5，6)、M1磁异常区的ZK+605钻孔(图7a)和M4磁异常区的ZK0405钻孔(图7b)所示，其组合样式如图6。

图5 M1采坑南壁照片，示矿体产出部位和矿化样式注：图中3516等数字指采坑台阶及标高

图6 M1采坑素描图(2种主要矿体矿化样式)

图7 矽卡岩型矿体和贯入式矿体在M1钻孔ZK+605(a)和M4钻孔ZK0405(b)中的表现

M1磁异常区的ZK+605钻孔，其矽卡岩型矿体分布于孔深109.0～125.0 m处，矿石矿物主要为浸染状、块状的闪锌矿、方铅矿、磁黄铁矿。矿体中有脉岩穿过。贯入式矿体发育于孔深155.0～161.5 m 处，呈团块状，矿石矿物主要为闪锌矿和磁黄铁矿。围岩主要为角岩。

M4磁异常区的ZK0405钻孔，其矽卡岩型矿体分布于孔深360.4～366.6 m处，矿石矿物主要为浸染状闪锌矿、方铅矿矿石。矿体中亦有脉岩穿过。贯入式矿体发育于孔深374.0～411.2 m处，呈团块状，矿石矿物主要为磁铁矿、闪锌矿和方铅矿。围岩主要为角岩和黑柱石矽卡岩。其组合样式如图6。

3 牛苦头矿床成因及成矿模式探讨

牛苦头矿区发育明显的矽卡岩及矿化分带，矿化与矽卡岩密切相关，这些表明牛苦头铅锌矿床属于典型的矽卡岩成因。如上所述，牛苦头铅锌硫化物矿体可进一步分为矽卡岩型矿体和贯入式矿体。其中矽卡岩型矿体主要赋存于矽卡岩和大理岩中，而贯入式矿体则赋存于层间断裂中(图7)。

牛苦头M1、M4矿段的矿体表现为上部矽卡岩型矿体，多为低温矿化(闪锌矿化、方铅矿化)产物，而下部贯入式块状矿体，多为高温矿化(磁黄铁矿化、磁铁矿化)产物。表现出靠近底部成矿岩体的以高温矿化为主、远离底部成矿岩体主要为低温矿化(王新雨等，2020，2021)的特点，为典型的矽卡岩矿床。上部矽卡岩型矿体顺层或切层产出，为含矿热液与地层接触交代的结果，而下部贯入式矿体多沿层间断裂产出，为矿浆就地卸载，形成的厚层块状矿体。

因此，牛苦头M1、M4矿段铅锌成矿模式可以解释为：成矿母岩演化，经历了一定的岩浆分异作用(王新雨，2020①)。含矿热液沿陡倾断裂上涌，在碎屑岩的层间断裂位置，由于物理化学条件的变化，成矿物质卸载，形成贯入式硫化物矿体。随着岩体的不断上侵，地层也随之上凸，含矿热液也不断上涌，温度不断降低，在远离成矿岩体的大理岩与碎屑岩之间的硅钙面之间，与地层发生接触交代,形成矽卡岩及矽卡岩型硫化物矿体(图7)。