甘肃掉石沟铅锌矿矿床特征及找矿思路

王方成, 刘伯崇, 蔡晓菊

(甘肃省地质矿产勘查开发局第四地质矿产勘查院,酒泉 735009)

甘肃掉石沟铅锌矿矿床特征及找矿思路

王方成, 刘伯崇, 蔡晓菊

(甘肃省地质矿产勘查开发局第四地质矿产勘查院,酒泉 735009)

掉石沟铅锌矿是敦煌地块南缘代表性的叠加改造层控夕卡岩型矿床。矿床赋存于敦煌岩群第二岩组第二岩段的大理岩、石榴石透辉石夕卡岩及石墨斜长变粒岩、蚀变碎裂岩中,矿石类型主要有夕卡岩型、蚀变碎裂岩型、石英脉型、石墨斜长变粒岩型,有用组分主要为Pb、Zn。铁锰帽及石墨斜长变粒岩是矿床的直接找矿标志,铅族重砂异常及化探异常是间接的找矿标志。准确把握矿床的找矿标志是寻找该类矿床有效途径,目前已在掉石沟外围发现多处铅锌矿点,说明在掉石沟铅锌矿区及外围地区具有良好的找矿前景,进而提出了进一步找矿的新思路。

甘肃 掉石沟铅锌矿 矿床特征 找矿思路

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掉石沟铅锌矿是敦煌地块南缘铁铅锌成矿带的重要矿床,矿床赋存于太古代-古元古代敦煌岩群中,在掉石沟-红柳峡一带该岩群赋存于不同层位的斜长角闪岩中,获得了3488～2936Ma的S m-Nd等时线年龄①(任秉琛等,2001)。大理岩及石墨斜长变粒岩中,铅锌矿与石墨矿共(伴)生,并伴生有铁和银。矿床紧邻于阿尔金走滑断裂的北侧,可归入柴达木成矿区之阿尔金成矿带(张信等,2008)。该矿床是由甘肃省地矿局酒泉地质矿产调查队发现并评价的一层控型中型铅锌矿床②,目前随着矿产资源勘查新技术、新方法的不断推广与应用(谢学锦等,1998;丁汝福等,1999;吴其斌等,1999;白大名等,2002;金中国等,2002;史大年等,2004;姜永兰等,2005;肖骑彬等,2005;徐明才等,2005;沈远超等,2007;申萍等,2007;周圣华等,2007),针对掉石沟铅锌矿的成矿地质条件,优选出适合于该矿的勘查理论与技术,有望进一步扩大矿床的规模。

图1 肃北-昌马地质略图(据丁启福,2002)Fig.1 Geological sketch of the Changma area in northern Gansu province(after D ing,2002)

图2 掉石沟一带区域地质矿产图(据王方成等,1992)Fig.2 Map showing regional geology and m ineral resources in the D iaoshigou area(afterWang,1992)

1 区域地质及矿床地质概况

掉石沟铅锌矿床位于紧邻祁连造山带的敦煌地块南缘,阿尔金走滑断裂从矿区南侧通过(图1)。敦煌岩群碎屑岩夹碳酸盐岩建造组合,是好不拉-石包城地区层控型铅锌铁矿的主要赋矿层位②(见图2)。

矿区位于红柳峡复式向形构造北翼靠近转折端的部位,出露地层为敦煌岩群第二岩组第二岩段、第三岩段及第三岩组。其中第二岩组第二岩段分布最广,也是铅锌矿的主要赋矿层位,岩性主要为黑云斜长片麻岩、大理岩、石墨斜长变粒岩夹石英岩、石榴石斜长角闪片岩等,矿体主要赋存于F3与F7断裂夹持的石榴石透辉石夕卡岩及石墨斜长变粒岩、蚀变碎裂岩中。石榴石透辉石夕卡岩与石墨斜长变粒岩互层或夹于其中产出,呈透镜状、似层状,具有层控夕卡岩(常印佛等,1983)的特征,低品位的锌矿体与石墨矿相伴生,反映出地层对成矿的控制作用(图3)。

断裂构造主要为北西西向、北东向、北西向及近南北向四组,其中北西西向断裂(F3和F7)是主要的控矿断裂。其它诸组断裂皆为成矿后断裂,部分断裂对矿体有截切破坏作用。

矿区岩浆岩不甚发育,主要为斜长花岗伟晶岩脉、石英脉、石英闪长玢岩脉。斜长花岗伟晶岩脉对矿体和夕卡岩均有穿切破坏和捕获现象。

图3 掉石沟铅锌矿区地质简图(据张松林等,1991)Fig.3 Geological sketch of the D iaoshigou Pb-Zn deposit(after Zhanget al.,1991)

2 矿床特征

矿区矿化带呈东西向展布,长约4km,宽10m～200m,自西向东可划为三个矿段,共发现铅锌矿体43个,其中西矿段7个,中矿段36个,东矿段未发现工业矿体,仅见零星铅锌矿化体。主矿体为中矿段10、17、22号三个矿体,呈似层状产出,经工程验证深部有盲矿体存在。

2.1 主矿体特征

10、17、22号三个主矿体赋存于太古代-古元古代敦煌岩群第二岩组第二岩段石榴石透辉石夕卡岩、石墨斜长变粒岩中,在倾向上呈斜列式叠覆状分布(图4),顶底板多为石墨斜长变粒岩(即石墨矿体赋矿层),少数为石榴石透辉石夕卡岩,产状205°∠50°～60°,矿体在走向和倾向方向上均具膨大收缩特征。矿体沿走向延伸100m～600m,在倾向方向上延深105m～165m;矿体厚度2.80m～22m;矿体平均品位Pb:0.56×10-2～2.19×10-2,Zn 0.85 ×10-2～2.45×10-2,品位Zn/(Pb+Zn)=0.725。

图4 掉石沟铅锌矿2勘探线剖面图(据赵厚恩等,1994)Fig.4 Profile along exploration l ine No.2 of the D iaoshigou Pb-Zn deposit(after Zhaoet al.,1994)

2.2.1 矿石结构构造

矿石结构主要为它形粒状结构、半自形粒状结构、半自形-自形粒状结构、交代结构、交代残余结构,地表混合矿石可见指印状、格状结构。矿石构造主要是稀疏星散浸染状构造,中等星散状构造,地表混合型矿石可见网状、蜂窝状构造。

2.2.2 矿石成分

矿石矿物成分较为简单,矿石矿物主要有方铅矿、闪锌矿、磁铁矿、磁黄铁矿、黄铁矿,在地表混合型矿石中尚见少量软锰矿、硬锰矿、菱锰矿、菱铁矿、白铅矿、菱锌矿、褐铁矿、褐锰矿等。脉石矿物主要有透辉石、透闪石、石榴石、方解石、白云石、石英、斜长石、橄榄石等。矿石中主要有益组分为Pb、Zn,伴生有益组分为Ag。Pb含量介于0.2×10-2～1.0× 10-2之间,个别高达25.93×10-2,主要来自方铅矿;Zn含量介于0.3×10-2～2.0×10-2之间,个别高达23.20×10-2,主要来自于闪锌矿;伴生Ag含量介于2×10-6～34×10-6,个别高达118×10-6,方铅矿为伴生Ag的主要载体,方铅矿单矿物分析Ag含量为172×10-6～232×10-6。

2.2.3 矿石类型

依据矿区矿体含矿母岩特征,矿区内矿石自然类型可分为夕卡岩型、蚀变碎裂岩型、石英脉型、石墨斜长变粒岩型四个类型。按氧化程度划分为混合矿石和硫化矿石两种类型,根据主要有益元素的种类可分为铅矿石、锌矿石和铅锌矿石三种类型。石墨斜长变粒岩型矿石类型的存在说明最初的矿体是由沉积作用形成的。

2.2.4 围岩蚀变

矿区围岩蚀变较强,主要有夕卡岩化、黄铁矿化、硅化,次为碳酸盐化和绢云母化,其中夕卡岩化、黄铁矿化和硅化与矿化关系密切。夕卡岩化在矿化带内呈断续的带状分布,长大于3.2km,宽数米-数十米,以石榴石透辉石夕卡岩为主,部分地段尚见透辉石夕卡岩、石榴石夕卡岩、石榴石锰橄榄石夕卡岩。黄铁矿化主要分布于矿区矿化带内,地表呈土状、皮壳状或结核状产出的黄钾铁矾,属矿区重要的围岩蚀变,也是寻找铅锌矿的直接标志。硅化广泛而零星分布于矿化带及其上下盘围岩中,以呈细脉、网状细脉、团块囊状石英的出现为标志。

3 地球化学异常特征

1∶5万化探扫面成果显示,掉石沟铅锌矿区及东延地段存在面积约7.5km2的化探异常,异常元素组合为Pb、Zn、Mn、Mo、As、Sb、Ag、Sn、Bi,并以Pb、Zn、Mn为主,异常浓集中心明显,发育多级浓度分带,浓集中心的位置与地磁异常、铅族重砂异常及掉石沟铅锌矿床地表出露的范围相互吻合。主成矿元素Pb、Zn及其异常组份在矿区出现高度富集,与敦煌岩群第二岩组相应岩性的区域含量相比,Pb元素富集2.8～27.1倍,Zn元素富集2.0～4.5倍,其中含石墨大理岩与石墨斜长变粒岩的Pb、Zn富集程度最大、含量最高。

从矿区31个样品13个元素的R型聚类分析谱系图(图5)可以看出,在γ0.01=0.456的信度内,出现两个明显的元素组合系列,即Zn、Mn、Mo、Zr、Bi、Ba、Sn系列和Cu、Pb、Ag、As、Sb系列。前者反映了原岩沉积建造特点和夕卡岩化等后期变质改造的元素组合特征,后者则反映了多期次以Pb、Ag为主的叠加型矿化热液作用的元素组合特征。

表1 掉石沟铅锌矿区铅同位素硫同位素分析结果表Table1 Analysis result of lead isotope and sulfur isotope for the D iaoshigou Pb-Zn m in ing area

图5 掉石沟铅锌矿区微量元素聚类分析谱系图(据赵厚恩等,1994)Fig.5 Dendrogram of trace elements cluster-analysis of the D iaoshigou Pb-Zn deposit(after Zhaoet al.,1994)

4 同位素特征及成矿温度

矿区共采集同位素样品四个,其中1T W1-1T W3采自铅锌矿矿体,1T W4采自近矿围岩石墨斜长变粒岩。样品经过加工粉碎后,挑选出方铅矿或黄铁矿的单矿物,对单矿物进行Pb或S同位素分析,样品的分析由宜昌地质矿产研究所完成。

4.1 铅同位素特征

铅同位素样品分析结果显示(见表1),矿区Pb同位素组成较稳定,变化范围较小(小于1%),ν值在0.068～0.072(接近标准值0.067),Th/U比值在3.987～4.387,说明矿石铅为正常普通铅。矿石中206Pb/204Pb为15.831～15.905,平均15.859;207Pb/204Pb为15.325～15.516,平均15.370;208Pb/204Pb为35.766～36.115,平均35.907;μ值为9.476～9.957,平均9.574,大于9.5,在铅同位素图解上,投影点基本落在上地壳线附近,且分布较为集中(图6)。表明与成矿有关的物质来自地壳。近矿围岩206Pb/204Pb为15.840,207Pb/204Pb为15.516,208Pb/204Pb为36.362,与矿石铅同位素组成基本平衡,显示与矿石具同源特征。矿石中铅的模式年龄为1689.74 Ma～1735.26Ma,属早长城世,为成矿年龄。近矿围岩的模式年龄为1848.3Ma,显示黄铁矿形成早于方铅矿,说明成矿物质来源于围岩。

图6 掉石沟铅锌矿区铅同位素图解Fig.6 Lead isotope diagram for the D iaoshigou Pb-Zn deposit

4.2 硫同位素特征

硫同位素分析结果(表1)表明,矿石与近矿围岩硫同位素差别较大,没有达到平衡。矿石中方铅矿的δ34S为-2.55～1.84‰,平均-0.69‰,变化范围窄,显示成矿物质的主要组分硫来源单一,并具幔源硫的特征,其可能与围岩地层敦煌岩群中的基性火山岩有关。近矿围岩石墨斜长变粒岩中黄铁矿之δ34S值为-11.41‰,显示有大气降水参与的信息。4.3 成矿温度

对矿区中主要矿石类型中的方铅矿、闪锌矿及石墨斜长变粒岩中的黄铁矿采集了包体测温样,用爆裂法测定其形成温度,7个包裹体测温样结果(表2)显示,矿石中方铅矿形成温度在294℃～382℃之间,属于中高温。

表2 包体测温结果表Table2 Thermometry result of inclusions

5 成矿机理分析

太古宙-古元古代,矿区构造活动频繁,形式上以水平和垂直运动为主,壳体结构基本以原始的小板块(袁建平等,2003)为特征。此间,在敦煌地块南缘好不拉-石包城一带沉积形成了一套海相中基性火山岩-碎屑岩-富镁碳酸盐建造,岩性主要为白云岩、白云质灰岩、泥岩、粉砂岩、英安质凝灰岩及安山质凝灰岩。由于地幔温度较高,且存在温度差异,形成相对较强的地幔对流,地幔物质对流的结果必将产生对上覆岩石圈的上拱力,致使上覆地壳变薄以至产生破裂,幔源物质顺裂隙上涌形成海底火山作用,岩浆在上升的过程中熔融壳源物质捕获有用组分,喷发形成母岩层。海水下渗,在一定的深度形成高温热液,高温热液在热力和重力的作用下循环上升,并在上升的过程中选择性萃取母岩层中的成矿有用元素,随着温度压力及PH值、EH值的变化,使铁铅锌等有用元素以硫化物形式沉淀,形成富含有机质及铁铅锌等成矿元素的矿源层。大致从17亿年前开始,处于区域变质场中的敦煌岩群地层,随着上覆岩层厚度的增加及埋深的加大,地层所承受静压力逐步增加,致使岩石从矿物成分和结构构造等方面均发生了变质-变形-重结晶作用,从而形成了片麻岩、透辉石大理岩、斜长角闪岩、石墨斜长变粒岩、石英岩、变质夕卡岩等各种变质岩石,石墨矿体即是此时变质重结晶的产物。受强烈的变形变质作用、岩石深融作用和岩浆活动的改造和影响,岩层多被强烈置换形成平行化构造面理和十分复杂的复式褶皱构造。随着区域变质作用的不断深化岩石发生重熔、变质分异形成长英质岩等脉岩,局部产生岩浆热液;在岩浆热液与变质热液的共同作用下,变质岩石中的成矿元素被活化带出并沿构造薄弱地带上升,高温含矿热液与变质夕卡岩化碳酸盐岩接触形成夕卡岩型矿体,在石墨斜长变粒岩及变质夕卡岩化碳酸盐岩脆性断裂带中形成蚀变碎裂岩型矿体及石英脉型矿体。

综合上述,掉石沟铅锌矿成因类型属受变质沉积叠加改造层控夕卡岩型矿床(沈其韩,2007)。

6 找矿标志及找矿思路

6.1 找矿标志

(1)铁锰帽标志:矿化带(夕卡岩化带)中由于有大量含铁锰矿物,经氧化在地表形成黑褐色铁锰帽,以及地表出现黄钾铁矾的断裂破碎带,为铅锌矿体的直接找矿标志。

(2)岩性标志:矿区铅锌矿共(伴)生石墨矿体,石墨矿体多为铅锌矿的顶底板,石墨矿的赋矿岩石石墨斜长变粒岩亦是矿区铅锌矿体的直接找矿标志。

(3)异常标志:重砂铅族异常以及Pb、Zn、Mn、Mo、As、Sb、Ag、Sn、Bi等元素的综合化探异常是间接的找矿标志。

6.2 找矿思路

2002年～2008年间,甘肃省地矿局第四地质矿产勘查院的地质技术人员在充分把握掉石沟铅锌矿找矿标志的基础上,运用构造分析方法从寻找标志层入手,辅以化探扫面、高精度磁测等手段,于掉石沟铅锌矿外围红柳峡复向形构造南北两翼及转折端的赋矿层位-沿走向展布长达30km的敦煌岩群二岩组二岩段地层中,先后发现了土达坂铅锌矿、白台沟铅锌矿、吓日哈德铅锌矿、小敖包沟铁铅矿等诸多铅锌铁矿点。这些矿点矿化元素为铁铅锌银,均产于石墨斜长变粒岩夹夕卡岩化大理岩中,矿化规模走向延伸1600m～5000m不等,出露宽度2m～40m,矿化特征与掉石沟铅锌矿几乎完全相同。各矿点陆续发现后,先后动用了槽探以及少量硐探和钻探工程,对矿体进行地表控制和深部验证,但由于敦煌岩群变形复杂矿体赋存规律不清、缺乏有效的找矿思路以及投入不足和勘查深度有限等原因,均没有取得实质性的突破。

笔者认为,在走向上敦煌岩群二岩组二岩段赋矿层位中已经发现了多处矿化,断续达数十公里,地表最长的矿体走向延伸可达800余米,和掉石沟铅锌矿床类比,推测在倾向上也应具有一定延深或存在盲矿体。更重要的是掉石沟铅锌矿勘查程度只达到普查,勘查深度最深也只有200余米,在掉石沟铅锌矿区仍具有很大的找矿潜力。因此,利用有效的找矿思路和方法在掉石沟矿区及其外围进行深部找矿,应具有一定的现实意义。

1994年,赵恩厚等③在对掉石沟铅锌矿床的异常组分特征研究时,利用经验函数表达式对该矿区部分有利成矿地段进行了盲矿体见矿深度预测,成果显示中矿段组分分带序列发育较好,矿体剥蚀程度不大,深部预测有很大的找矿前景,在已施工钻探的0线和2线预测有不同深度的盲矿体存在。笔者认为掉石沟铅锌矿区首先在0线和2线施工钻探进行验证,根据验证情况逐步增加工作量,将勘查深度增加到500m～800m,寻找盲矿体和控制主矿体深部延伸,扩大矿体规模和数量。第二,在对掉石沟铅锌矿进行钻探验证的同时,对该矿床从研究构造尤其是变形构造入手,查明矿体空间赋存状态和规律,不断加深对勘查区地质特征的认识,建立矿区找矿模型。第三,将掉石沟及其外围作为一个整体,也就是说把红柳峡复向形构造铁铅锌含矿层位及控矿构造作为统一研究对象,将掉石沟找矿模型和方法应用于外围各铅锌矿点。鉴于掉石沟层控硫化物矿体具有低阻、高极化和弱磁异常的特征,建议在采用地球化学方法勘探的同时,选择典型剖面利用EH4电磁测深、高精度磁测和V8复电阻率测量(董平等, 2009),或双频激电法(武炜等,2009)进行深部探测,对地下各种岩层和矿化岩石进行圈定,将所有数据和地质综合解释相结合,确定矿化热液系统和矿体的空间位置,以指导深部隐伏矿体的勘查工作。

[注释]

①甘肃省地质矿产局.1993.1∶5万红柳峡幅(J-46-11-D)区域地质调查说明书

②张松林.1991.甘肃省肃北蒙古族自治县掉石沟铅锌矿普查报告.甘肃省地矿局酒泉地质矿产调查队

③赵恩厚,白祖三.1994.甘肃省北祁连西段铜铅锌金矿成矿区划研究.甘肃省地矿局酒泉地质矿产调查队

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Deposit Characteristics and Ore-Search Ideas of the D iaoshigou Lead-Zinc Deposit in Gansu Province

WANG Fang-cheng,L IU Bo-chong,CA IXiao-ju
(No.4Geology and Exploration Team,Gansu Provincial Bureau of Geology and M ineral Exploration and Developm ent,Jiuquan 735000)

The Diaoshigou lead-zinc deposit is a typical skarn deposit controlled by superposition and reformed strata in the southern margin of the Dunhuang block.It occurs in the marble,garnet-diopside skarn,graphite plagiogranulite,and altered cataclastic rock of the second section,second group of the Dunhuang rock-group.The ore types include skarn,altered chipped rock,quartz vein,and graphite plagiogranulite types,with useful compositions of Pb and Zn.Iron and manganese caps and graphite plagiogranulite are the direct indicators,and lead clan placer anomalies and geochemical anomalies are indirectmarkers for ore search.Grasping the ore prospectingmarkers is an effective way for search of these deposits.Lots of lead-zinc ore -points have been found in the Diaoshigou area and its surroundings,showing a good prospect.And some new ideas for further survey in this region are proposed in this paper.

Gansu,Diaoshigou lead-zinc deposit,deposit characteristic,prospecting ideas

book=9,ebook=712

P618.4

A

0495-5331(2010)05-0836-08

2009-11-19;

2010-08-04;[责任编辑]郑 杰。

王方成(1965年-),男,高级工程师,主要从事区域地质矿产调查、矿产勘查评价与研究工作,Email:wfc64@163.com。