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新疆阿克陶县切帕勒克金矿地质特征及控制因素浅析

2022-12-18张兆宏李京濂

中国金属通报 2022年9期
关键词:热液黄铁矿矿化

张兆宏,李京濂

阿克陶县切帕勒克金矿行政区隶属新疆阿克陶克孜勒苏柯尔克孜自治州阿克陶县库斯拉甫乡,矿区位于西昆仑造山带北坡东段,塔里木、青藏板块接合部之康西瓦—昆中板块缝合带(大断裂)西南侧、可可西里—切帕勒克三叠系边缘海西北部,昆仑山西端褶皱带—恰尔隆复背斜褶皱带之中。属于隶属塔木—卡兰古铜铅多金属成矿区,矿床赋存在克孜勒陶-库斯拉甫大断裂中,认为该区中泥盆世含碳质片岩—碳酸盐岩建造,是金的原始矿源层,花岗闪长岩体的活动为区内金的成矿作用提供了成矿物质运移所需的热源及二次活化成矿作用,韧性剪切带是区内沟通深部含金热液上升的主要通道。因此,该区资源前景广阔。

1 区域地质背景

区域构造处于塔里木板块、塔里木板块南缘活动带、公格尔-喀拉塔什中间地块中西部。南以柯岗断裂带与华南板块、喀喇昆仑-可可西里陆源活动带、塔什库尔干早古生代裂陷盆地相邻。该中间地块沉积建造具有典型的基底与盖层的地台型双层结构特点。基底为古元古界赫罗斯坦岩群,已遭受不同程度变质和较强烈变形;盖层由蓟县系桑珠塔格群、博查特塔格组碎屑岩-碳酸盐岩建造、奥陶系玛列兹肯群碎屑岩-碳酸盐岩建造、上古生界碎屑岩-碳酸盐岩建造、中生界碎屑岩建造等构成,基本未变质或仅轻微变质,变形主要受柯岗断裂带和西昆仑山前逆冲推覆带影响,不同部位差异较大。岩浆活动除中元古代英云闪长岩及沿柯岗断裂带分布的与蛇绿岩有关的华力西期岩浆活动较强烈外,其它不发育。

区域西昆北构造岩浆岩带中酸性岩浆侵入活动非常强烈,可划分为元古宙、加里东、华力西等3个侵入期、8个侵入岩体。

中元古代中酸性侵入体岩石具片麻状构造,走向北西向,与围岩及岩体边界一致。为塔里木陆块西南缘火山弧构造环境下俯冲、碰撞产物。Rb-Sr等时线年龄1567Ma,锆石U-Pb年龄1301±15Ma,为中元古代产物。

加里东早期中酸性侵入体岩石发育近南北向片麻理,见少量黑绿色辉长岩包体。为塔里木陆块西南缘仰冲带环境下壳幔混合源产物。角闪石K-Ar同位素年龄532Ma,为加里东早期产物。

加里东中期中性侵入体岩石具片麻状构造,见细粒闪长质、角闪石岩包体,发育辉绿玢岩脉。岩体具稀有、放射性元素矿化及白钨矿化。为衰减大陆板块内部碰撞环境下的壳源S型花岗岩。钾长石Rb-Sr年龄644Ma,属加里东中期产物。

华力西晚期酸性侵入体外接触带热液蚀变-角岩化强烈。发育较多的围岩捕虏体及暗色微粒包体、辉石岩深源包体等。发育后期伟晶岩脉、辉绿岩墙,系拉张(或张剪性)裂隙贯入所致。为华力西晚期塔里木陆块边缘弧同碰撞环境下壳源混合源产物。

2 矿区地质特征

2.1 地层

研究区地层主要为蓟县系桑株塔格群(JxS)和各种成因类型的第四系。以蓟县系桑株塔格群(JxS)构成矿区的主体地层格架。该群区域上为一套中浅变质的滨-浅海相碎屑岩及碳酸盐岩建造,下部主要为一套碎屑岩岩石组合,上部主要为一套碳酸盐岩岩石组合,未见下伏地层,与上覆下-中奥陶统玛列兹肯群(O1-2M)角度不整合接触。矿区仅出露该群下部层位。矿区出露岩性主要有:灰、灰绿-灰黑色绿泥片岩、白云石英片岩、黑云片岩、硅化绢云黑云片岩、石英岩等。

2.2 构造

区域上,受柯岗断裂带及其次级断裂影响,地层往往发生较强烈的变形,褶(揉)皱较发育,岩石遭受较强烈变形作用,并伴随断距离的加大,变形程度逐渐减弱。矿区总体构造方向为北西向,其断裂、褶皱构造较发育。

2.3 岩浆岩

华力西期中酸性侵入岩分布于矿区西南部,呈北西向带状展布,与区域构造线方向一致。主要由二长花岗岩、二长花岗斑岩等组成,以二长花岗岩为主,主要呈大的岩株产出,二长花岗斑岩呈小岩株产出。

该期侵入体主要侵入于蓟县系桑株塔格群(JxS)中,其外接触带热液蚀变-角岩化较强烈,并叠加后期脆-韧性断裂破碎带,往往具有较明显的蚀变及矿化,形成一定规模的矿化蚀变带及其金矿体,是区内重要的含矿部位及成矿母岩。

2.4 变质岩及蚀变岩

区内各地层、岩石主要遭受区域变质作用、动力变质作用及接触变质作用影响,形成相应的变质岩石。

2.4.1 区域变质作用及其变质岩

主要为区域低温动力变质作用产物,系低绿片岩相浅变质,主要发育于蓟县系桑株塔格群(JxS)中。岩石受区域低温动力变质作用影响,主要形成片岩类、千枚岩类等变质岩石,变质程度达低绿片岩相,变质矿物主要有:绢云母、绿泥石、黑云母、白云母、石英等。表现在:变碎屑岩中矿物发生重结晶,如石英具变晶加大边,硅质、钙质胶结物重结晶为微晶石英、方解石,泥质物、基质变质为略定向的显微鳞片状绢云母、绿泥石、黑云母、白云母等。

2.4.2 动力变质作用及其变质岩

主要分布于区内F3号断裂带中及其两侧,可分为脆性动力变质岩、韧性动力变质岩等。脆性动力变质岩石主要有:构造角砾岩、碎裂岩、碎裂岩化岩石等,韧性动力变质岩石主要有:糜棱岩、糜棱岩化岩石等。自断裂带中心向两侧变质作用渐次减弱,变质岩石由糜棱岩-糜棱岩化岩石,构造角砾岩-碎裂岩-碎裂岩化岩石演化,具有一定的分带性。

2.4.3 气-液变质岩

分布不广,主要分布于柯岗蛇绿岩带中,主要有蛇纹石化岩石、滑石菱镁矿化岩石、透闪石化岩石及绿泥石化岩石。其中,以超镁铁岩的强烈蛇纹石化最为普遍,矿物共生组合为纤蛇纹石+绢石+滑石+铬铁矿;滑石菱镁矿化岩石、透闪石化岩石及绿泥石化岩石多呈条带或沿裂隙不均匀分布,矿物共生组合为滑石+菱镁矿、滑石+菱镁矿+纤蛇纹石、透闪石+绿泥石、绿泥石+黄铁矿。

2.4.4 蚀变作用及其蚀变岩

矿区矿化蚀变带由于受构造运动及其热液活动影响,往往产生较明显的蚀变,主要蚀变有:硅化、毒砂化、碳酸盐化、黄铁矿化、褐铁矿化、绿泥石化、绢云母化及方铅矿化等。其中,硅化、毒砂化、黄铁矿化、褐铁矿化等与矿化关系密切。

(1)硅化。表现为两种形式:一是对围岩的硅质交代,形成显微细晶石英,在空间上与黄铁矿化、绢云母化紧密伴生。二是以石英脉产出,呈细脉、网脉状、不规则状沿岩石片理、裂隙分布,受断裂破碎带及其裂隙带控制明显。石英脉的形成也可分为二个期次,一为成矿期石英脉,脉宽1-10mm不等,其中,在蚀变带及其矿体附近石英细脉密集发育、多期叠加地段,则伴生硫化物含量高、金品位高,与矿化较为密切;二为成矿前或成矿期后石英脉,乳白色、无矿化、多沿节理分布。

(2)黄铁矿化、毒砂化。是区内金矿体近矿围岩广泛发育的一种蚀变,以黄铁矿化为主,毒砂次之,并见黄铁矿交代毒砂现象,常伴随硅化及绢云母化出现。黄铁矿一般为半自形-自形-它形晶,粒度0.1mm~5mm,主要呈二种形式分布:一为粒状黄铁矿,自形程度低,粒度细小,粒度0.1mm~0.2mm,常伴生产出毒砂及少量方铅矿,局部亦可见黄铜矿、闪锌矿;从矿体向外,黄铁矿由稠密浸染状-细脉状及条带状-稀疏浸染状-星点状分布,系热液成因黄铁矿,黄铁矿化作用越强烈,含金越丰富。二为具有较好自形程度的黄铁矿,粒度0.3mm~5mm,往往呈立方体晶型,系原生成因黄铁矿,与区内金矿化关系不大。黄铁矿地表可形成褐铁矿,个别地段褐铁矿形成蜂窝状构造。

(3)褐铁矿化。主要分布于地表的蚀变岩石及其金矿体中。多为交代早期铁质矿物-黄铁矿等的蚀变产物,呈星点状、蜂窝状、皮膜状、凝胶状分布,可见黄铁矿残留晶型,粒径0.2mm~0.5mm;部分见以细脉充填形式。破碎带中硫化物的含量由褐铁矿化强度正相关关系,间接反映金矿化富集程度,与褐铁矿化越强具有密切的正比关系。另外,岩石裂隙面、层面由于发生铁质淋滤亦形成褐铁矿化,与金矿化关系不明显。

(4)碳酸盐化。多呈方解石细脉(或网脉、不规则脉状)以充填形式分布于矿化蚀变带的裂隙中,矿体顶底板围岩,形成时间较晚,是金矿化后期残留热液蚀变产物,偶含微量金,对金矿化无明显富集作用。

(5)绢云母化。分布范围大,多均匀定向分布于岩石裂隙中,在近矿围岩中则常形成不均匀集合体,含量增高且与硅化作用伴生,以充填或交代方式表现,常与石英脉相互包容,与金矿化具密切关系。

(6)绿泥石化。分布较广,于各类岩石中,与金矿化无直接关系。但在矿化蚀变带及金矿体附近,绿泥石常与硅化、绢云母化相伴生,显示出与金矿化有一定的关联性。

3 矿床地质特征

3.1 矿体特征

矿区共发现1条矿化蚀变带,编号为I号,处于脆-韧性剪切带内,矿化蚀变带呈北西向波状起伏的带状产出,总体向北东凸起,长1564m,宽4.42m~39.88m,平均宽17.66m,走向274°~345°,倾向184°~255°,倾角52°~81°。带内共圈出5条金矿体,编号为I-1、I-2、I-3、I-4、I-5号,规模较大的为I-4、I-2号矿体,其余规模相对较小。矿体总体呈透镜体状、脉状产出,沿走向、倾向有“W”形波状起伏、分叉变薄、复合膨胀等特征,矿体厚度具“上薄、中厚、下薄”的特点,矿体品位具“上富下贫”趋势。矿体走向北西向,倾向南西,倾角45°~80°,具“上缓下陡”特点。矿体大多与围岩界线不清晰、呈渐变过渡关系。

矿化蚀变带及金矿体主要赋存于华力西期二长花岗岩外接触带部位,该地段叠加发育一条北西向脆-韧性断裂带,受其控制十分明显;矿化蚀变带及金矿体中及其旁侧裂隙发育,往往形成破碎蚀变岩,局部形成金矿体;金矿体往往呈脉状体、透镜体产出,与围岩渐变过渡。

I-4号金矿体:矿体为规模最大的矿体,位于矿化蚀变带北西部,矿体呈北西向脉状体产出,控制长234m,最大控制斜深194m,最小控制斜深74m,控制平均斜深120m。矿体总体走向293°~2°,倾向203°~272°,倾角60°~79°。矿体厚度16.56m~1.47m,平均厚度8.67m。Au品位最高14.45×10-6~0.05×10-6,平均3.33×10-6,金品位变化具有走向上,具有逐渐递减趋势。总体变化幅度不大,并略有起伏。倾向上,从地表-深部,具有渐次降低趋势。矿体中心向两侧品位降低、甚至突降成围岩。

3.2 矿体围岩及夹石地质特征

3.2.1 矿体围岩地质特征

矿区赋矿岩石为黑云片岩,底板为黑云片岩,顶板主要为黑云片岩,次为二长花岗岩。矿体与顶、底板渐变过渡、界线模糊。

矿体顶、底板围岩遭受动力变质、接触变质及含矿热液作用的影响,往往形成糜棱岩、构造角砾岩、碎裂岩等,往往形成矿化蚀变带,具有较强的蚀变作用,从矿体向外,蚀变类型从以强硅化、黄铁矿化、毒砂化、褐铁矿化等为主逐渐变为以碳酸盐化、褐铁矿化、绿泥石化、绢云母化为主,石英细脉由密集发育-稀疏发育变化、脉宽由细变粗,蚀变、矿化强度逐渐减弱。

矿体顶、底板围岩在自地表5m以上裂隙较发育,岩石较破碎、蚀变较强,多风化破碎、欠稳固;自地表5m以下矿体围岩顶、底板相对致密坚硬,较稳固,抗压、抗剪性强,仅在断裂破碎带处岩石破碎、欠稳固。

3.2.2 夹石地质特征

矿区各矿体主要发育2处具有一定规模的夹石,具有较好的延伸性、连续性、较稳定,夹石厚度大于夹石剔除厚度要求,已作为夹石予以剔除。岩性均为黑云片岩。

3.3 矿石特征

3.3.1 矿石自然类型

根据矿石成因,矿石自然类型划分为氧化矿石和硫化矿石两类。

(1)氧化矿石:氧化矿石呈深褐色、铁灰色,具隐晶质、皮膜状、凝胶状结构,具浸染状、网脉-条带状、蜂窝状构造。主要由金属硫化物黄铁矿、毒砂、方铅矿、闪锌矿等及金属氧化物褐铁矿、铜蓝等和非金属矿物石英、黑云母、绿泥石、绢云母、长石、方解石等构成。矿石中褐铁矿局部呈蜂巢状集合体,穿插有烟灰色石英细脉,构成蜂巢状褐铁石英脉型富矿体,金含量往往高于深部原生矿,说明金在氧化矿石中通过氧化淋滤作用具有一定的富集作用,但不甚明显。

(2)硫化矿石:硫化矿石为矿区主要的矿石自然类型。根据矿石结构、构造、主要有用金属矿物及其含量,硫化矿石可进一步划分出稀疏浸染状金矿石、细脉-条带状金矿石、稠密浸染状金矿石等三种类型。

3.3.2 矿石结构构造

矿石主要具粒状变晶结构、碎裂结构、包含结构、脉状充填结构、交代熔蚀、交代残余结构及糜棱结构等;矿石构造类型以稠密浸染状构造、细脉及条带状构造、稀疏浸染状构造为主,角砾状构造、团块与斑点状构造次之。氧化矿石局部尚可见蜂窝状构造。稠密浸染状构造:矿石主要由黄铁矿、褐铁矿、毒砂、方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、磁铁矿、赤铁矿、钛铁矿等组成,较密集分布,含量可达30%以上,脉石矿物含量相对较少,其金品位较富。

4 控矿因素分析

该矿属与华力西期二长花岗岩及脆-韧性断裂有关的破碎蚀变岩型金矿床,其主要地质依据如下。

4.1 区域成矿环境

切帕勒克金矿处于公格尔-喀拉塔什Cu.Au(Cr)成矿带西部。该地带已发现多处与古生代中酸性侵入岩有关的热液型及矽卡岩型多金属矿床(如布伦木沙热液充填交代型(或斑岩型)铜矿、库地矽卡岩型铁-铜矿床、阿拉木图矽卡岩型铜矿等),矿床往往产于岩体与围岩的接触带或岩体内部,伴生强烈的热液蚀变作用。

区域上,矿区及附近位移经历了多期、多层次复杂构造变形的造山带,构造背景复杂,地层单元发育较全,岩浆活动强烈,具有良好的成矿地质背景和成矿条件;矿区附近Au、Cu、Pb、Sn、As、Sb、Cr、Ni、Co、V、Ti、Fe、U、Th等元素化探异常较发育,应是一处寻找金、铜多金属矿的有利地段,具有较好的成矿大地构造背景。

4.2 地层岩性因素

该矿床产出地层为蓟县系桑株塔格群(JxS),矿体近矿围岩主要有黑云片岩、绿泥片岩、绢云片岩等,岩石中Au、As、Pb、Ag元素含量较高,往往形成明显的原生晕,尤其是矿体下盘近矿围岩-黑云片岩Au元素含量4.58×10-9~50.00×10-9,平 均21.96×10-9,Pb元 素 含 量118.3×10-6~ 1066.0×10-6,平均343.02×10-6,Ag元 素 含 量14.00×10-6~ 37.00×10-6,平 均22.54×10-6,一方面表明其本身金、铅、银等元素含量较高,为矿床的形成提供了矿源层;另一方面表明后期含矿热液的叠加,使主成矿元素进一步富集,从而成为矿区有利的含矿层位。

4.3 矿床与岩浆热液活动关系密切

侵入活动较强烈,主要为华力西期侵入的二长花岗岩、二长花岗斑岩。岩浆期及岩浆期后含矿热液的持续作用。矿床发育的二长花岗岩体、二长花岗斑岩,基岩光谱分析结果表明:Au元素含量0.60×10-9~ 50×10-9,平均11.41×10-9,Pb元素含量16.3×10-6~ 2048.0×10-6,平均377.92×10-6,Ag元素含量0.03×10-9~25.87×10-9,平均10.32×10-9,说明岩体为金矿的形成提供了一定的物质来源。由此可知,该矿床与岩浆热液活动关系密切。

4.4 构造因素

华力西期二长花岗岩外接触带部位叠加发育北西向F3号脆-韧性断层,形成糜棱岩、糜棱岩化岩石及构造角砾岩、碎裂岩、角砾岩化岩石等,同时形成韧性剪切带、片理化带及其破碎蚀变带,成为含矿热液上升、运移、富集的有利部位,表现在:含矿热液沿断裂带上升、运移,形成强烈的硅化等热液蚀变现象,叠加形成明显的矿化富集,形成金富矿体。由此表明,该矿受断裂构造控制十分明显。

5 结论

阿克陶县切帕勒克金矿主要产于主要受柯岗断裂带及其次级断裂影响,地层发生较强烈的变形,褶(揉)皱较发育,岩石遭受较强烈韧-脆性变形作用过程中形成,该矿属与华力西期二长花岗岩及脆-韧性断裂有关的破碎蚀变岩型金矿床。

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