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江西景德镇朱溪地区铜钨多金属矿找矿方向

2011-12-31何细荣陈国华刘建光

中国钨业 2011年1期
关键词:北东斑岩矿床

何细荣,陈国华,刘建光,张 诚

(江西省地质矿产勘查开发局912大队,江西 鹰潭 335001)

随着江西武宁大湖塘[1]、修水香炉山[2]及安徽祁门东源等一批大型白钨矿床的相继发现,赣北及皖南一带的白钨矿床越来越受到地质勘查界的关注。朱溪地区位于赣北东部景德镇浮梁县,与安徽省祁门县毗邻,2010年江西省地质矿产勘查开发局912大队承接了江西省地质勘查基金项目,在该地区开展铜多金属矿勘查工作,发现了厚大的钨铜锌多金属矿体,这一找矿成果充分显示了该区具有较好的找矿前景。

1 成矿地质背景

朱溪地区多金属矿位于下扬子陆块江南古岛弧带东南部,钦杭接合带江西段萍乐拗陷带之东端,赣东北深大断裂北西侧,处于钦杭东段北部成矿带萍乡—乐平燕山期成矿亚带的塔前—清华Cu(W)-Au多金属成矿远景区(图1),夹于江西“九瑞”和“德兴”两个重要矿集区之间,成矿条件极为有利。

1.1 地层

本区属扬子地层区的一部分,基底地层为中元古界深海盆地相夹浊流沉积的泥砂质建造,间伴有海底火山喷发产物(1∶20万江西省区域地质志将其划为双桥山群下亚群)[3],经区域变质作用,形成一套以千枚岩为主夹变质粉砂岩、变质细砂岩的浅变质岩系。盖层主要为石炭系—白垩系(图2)。

与区内成矿关系比较密切的地层主要为上古生界石炭系—二叠系,石炭系—二叠系主要分布于塔前—朱溪—赋春一带,沿两个狭长的北东向断陷盆地展布,总体呈一单斜构造,倾向北西,与中元古界浅变质岩系呈角度不整合接触或断层接触,自下而上出露石炭系下统梓山组、上统黄龙组及船山组、二叠系下统梁山组、栖霞组、小江边组、茅口组,以及二叠系上统乐平组和长兴组。

黄龙组白云岩和船山组灰岩中含Cu(60~70μg/g)、W(18~25μg/g)等元素背景值高,为克拉克值的2~14倍,是铜钨矿矿床形成的重要物质基础,属矿源层。沿石炭系与中元古界的不整合接触面附近、黄龙组与船山组地层分界面常有工业矿体产出。茅口组下部的泥灰岩及镁质黏土岩中浸染状硫化物岩石含Cu 50μg/g(10~300μg/g)、Zn50~200μg/g、W50μg/g(20~100μg/g)、Mo 20μg/g等元素,比区域背景值高出几倍至数十倍,亦是铜钨矿另一个重要的矿源层,也是区内另一赋矿层位。

1.2 岩浆岩

出露的岩浆岩主要为浅成~超浅成相,从超基性至酸性均有发育。多呈脉状,少数呈岩株、岩瘤产出。侵入岩成岩时代主要为燕山期,脉岩则自晋宁期—喜山期各时代均有发育。

燕山期为本区主要岩浆活动期,表现较强烈,沿断陷盆地分布的侵入岩主要有杨草尖黑云母花岗闪长斑岩(K-Ar法同位素年龄值118.2Ma)、张家坞花岗闪长斑岩(K-Ar法同位素年龄值113.6Ma)、塘岭花岗斑岩和毛家园斑状花岗闪长岩(同位素年龄值62.5Ma)等4个侵入岩体,侵入岩体受北东向、北西向和北北西向3组断裂控制,脉岩主要受北东及近东西向构造控制。

图1 区域成矿单元略图

图2 江西省景德镇朱溪地区铜钨多金属矿地质矿产图

除此之外,在朱溪、塔前、横路、月形等矿区深部可能存在隐伏岩体。

杨草尖侵入体矿化微弱,仅见黄铁矿化、黄铜矿化,且与次生晕铜量低缓异常一致;张家坞钻孔中见夕卡岩型铜矿体,主要分布于岩体捕虏体或悬垂体的夕卡岩中,个别在边部小岩枝及岩体拐弯处的夕卡岩中;塘岭侵入体具多金属矿化,主要分布于岩体北侧夕卡岩中,局部形成矿体,西段为夕卡岩型铜矿,东段为细脉浸染状铅锌矿化;毛家园侵入体为钨、钼矿化的成矿母岩,当围岩与构造条件有利即形成工业矿体。

岩浆岩的岩石化学特征见表1。经岩石化学特征计算,闪长岩类为正常类型,花岗闪长斑岩和煌斑岩属铝过饱和型。这两种岩石含钾量均较高,与岩浆岩受热液蚀变有关,绢云母化是钾质增高的主要原因。煌斑岩与闪长岩类差异不大,空间上未见两者穿插关系,但煌斑岩多出露于地表,闪长岩多分布于深部,煌斑岩可能系闪长岩与花岗闪长斑岩侵入体结晶作用之后残余岩浆的分异产物,应在闪长岩与花岗闪长斑岩之后形成,但它们均属于同源不同阶段的分异产物。江西的铜矿、赣北的钨矿多与闪长岩类或花岗(闪长)斑岩类关系密切,闪长岩类或花岗(闪长)斑岩类有其内在的成矿专属性。

表1 岩浆岩岩石化学成分 w/%

区内脉岩较多,属超浅成相,从超基性脉岩~酸性脉岩均有,受北东、北东东向构造控制,脉体多沿北东向、北东东向构造和韧性变形带分布,成群产出,侵入于中元古界浅变质岩系、石炭系黄龙组白云岩、船山组灰岩和二叠系栖霞组灰岩之中。主要有蚀变单辉岩、辉绿玢岩、辉绿岩(U-Pb法成岩时代870Ma,属晋宁期产物)、花岗闪长玢岩、石英闪长玢岩、煌斑岩、花岗斑岩(K-Ar法同位素年龄值176.4Ma,属燕山期中侏罗世产物)、花岗岩、石英钠长斑岩和石英脉等。

岩浆岩是构成区内成矿的重要因素之一。

1.3 构造

区内经历了多期多阶段的构造运动,中元古代褶皱造山作用强烈,加里东期褶皱叠加和韧性变形,印支—燕山期断裂构造活动强烈而广泛,推覆构造发育,伴随中酸性岩浆的侵入,构造十分复杂。

褶皱构造与矿化关系不大密切,断裂构造为区内构造的主体,规模大小不一,性质各异,可分为北东向、北西向和近东西向3组。

北东向断裂极其发育,为区内主要控岩控矿构造,以压性为主,规模较大,长数千m至百余千m,宽数m至百余m。4条大致平行的北东向断裂形成了两个狭长的断陷盆地,控制了石炭系—二叠系地层的发育。形成于燕山期的塔前—朱溪—赋春的北东向断裂长达百余km。断裂带中往往有花岗斑岩、花岗闪长岩等小岩体或脉岩侵入。

北西向断裂亦较发育,规模相对较小,长数百m至6km,宽数m至数十m,切割北东向断裂及中元古代、古生代、三叠纪地层,为区内含矿断裂。

近东西向断裂不太发育,规模小,切割北东向断裂及中元古代、古生代、三叠纪地层。

区域上燕山期塔前—朱溪—赋春北东向断裂控制了整个矿带的形成,其次一级的北东向压性断裂和褶皱,以及近东西向和北西向扭性断裂,则是区域上控制矿床的主要构造,而黄龙组与中元古界浅变质岩系接触部位的断裂构造,以及黄龙组中层间破碎带则是矿体的赋存部位。

1.4 物化探异常

以往在塔前—朱溪铜钨铅锌多金属成矿带内发现矿点26个,磁异常9处,化探异常16处,重砂异常17处和伽玛异常19处。其中有7个磁异常与已知矿点重合,16个化探异常均与已知矿点比较吻合,偏移距离小。

本地区化探异常有其自身的特点,成矿元素组合呈现出一定的变化规律,即自南西往北东由WMo-Cu组合演变为Cu-Pb-Zn-Ag组合。

2 矿床特征

2.1 矿体形态、产状与规模

以往在朱溪矿区发现99个矿体,绝大部分为隐伏矿体,地表仅有零星矿体出露。按矿体产出空间分布特征,划分为2个矿带和若干零星矿体。

I矿带:由32个矿体组成,赋存于双桥山群与上石炭统黄龙组不整合面上下30m范围,受地层层位和岩性控制,矿体呈多层状产出,矿体形态呈似层状、透镜状,与黄龙组地层产状基本一致。

Ⅱ矿带:共有26个矿体组成,呈透镜状和脉状,主要受地层界面构造控制,赋存于茅口组底部、黄龙组与船山组地层界面之上30~40m范围内,以及赋存于中性岩脉中。

此外,还有41个零星小矿体,呈脉状、透镜状,主要赋存于双桥山群、黄龙组中上部和茅口组中,除受层位控制外,还受层间裂隙带和岩浆岩控制。

2.2 矿体分布规律

矿带总的走向为北东—南西,分布在23~54线间,长2 000m,宽400m左右,面积约0.8km2范围内。矿体往南西方向和深部未完全控制。

按有用元素可将全区分为铜、铜钨及钨矿体,它们的分布呈现一定的规律。在水平方向上:铜矿体从23~54线均有分布;铜钨矿体主要分布在4~38线,两侧(7~11线与46线)也有零星分布;钨矿体则主要分布在20线以西。在垂直方向上:铜矿体主要是赋存在地表至-300m标高,-300m以下则较少出现;铜钨矿体主要出现在50~-40m左右标高;钨矿体一般赋存在-200m标高以下,目前已控制到-580m标高。由此可见,朱溪矿区矿体无论是水平方向还是垂直方向上,均呈现明显的分布规律,即水平方向由东往西和垂直方向由上而下,矿体出现的规律依次为Cu→CuW→W,这一特征充分表明自北东向南西、由上而下成矿温度有升高趋势,由中温→中高温→高温。

2.3 矿化及分带特征

主要矿石类型有黄铜矿石、闪锌矿(白钨矿)黄铜矿石、黄铜闪锌黄铁矿石、白钨矿石和辉铜矿石等5种。

金属矿物主要有黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿和白钨矿,其次为磁黄铁矿、砷黝铜矿、斑铜矿、辉铜矿、白铁矿、毒砂、方铅矿、辉铋矿、赤铁矿、菱铁矿、针硫铋矿和黄锡矿等。

非金属矿物有方解石、白云石、石英、透辉石和透闪石,次要矿物有绿泥石、绿帘石、滑石、蛇纹石、石榴子石和水白云母等。

矿石中主要成矿元素Cu0.50%~6.26%,平均品位为1.25%;WO3平均品位为0.146%。而共(伴)生有益元素有Zn、Ag、Cd、S等,其平均品位分别为:Zn 0.38%,Ag 51.80g/t,Cd 0.004%,S 3.35%。

区内矿化具明显的分带性。在垂向上,矿体上部为方铅矿、闪锌矿(银)带,中部为黄铜矿、闪锌矿带,下部为黄铁矿、黄铜矿(白钨矿)带,再下过渡为白钨矿带。

矿床元素与热液有关,并具组合分带的特点,自上而下为Zn(Pb、Ag)→Cu、Zn→Cu、S、W。

总之,矿床矿物分带和成矿元素分带,说明成矿温度向深部有逐渐升高趋势。依据WO3/Sn比值等值线(大致呈北东—南西向)和F含量等值线(呈北北东—南南西向)的形态判断,岩浆期后热液大致由南西向北东方向运移,推测矿区南缘深部可能存在一个较大规模的隐伏岩体,提供一定数量的成矿物质,尤其是钨的叠生成矿作用,可能与岩浆期后热液有关。

2.4 蚀变及分带特征

2.4.1 接触变质

矿区围岩接触变质作用发育,可见角岩化、大理岩化和夕卡岩化等。

角岩化:在主矿体底板的双桥山群千枚岩中,局部形成以石英、黑云母为主的角岩,后期有透辉石、透闪石和绿泥石的叠加。

大理岩化:主要分布于黄龙组白云岩和船山组灰岩中,由结晶灰岩、大理岩化灰岩和大理岩组成。在茅口组下部碳酸盐岩层中,局部地段也有分布。大理岩化分布范围广,厚度大,在黄龙组白云岩中厚可达数百米。

夕卡岩化:以石榴子石、透辉石夕卡岩和石榴子石夕卡岩为主,成分简单,但不发育,局部顺层分布于黄龙组中下部和茅口组下部灰岩中。

上述接触变质带的展布,受断裂带控制,顺层产出。地表和浅部尚未发现较大的岩体侵入,可能与深部隐伏的岩体有关。

2.4.2 热液蚀变

区内主要热液蚀变类型有透闪石化、阳起石化、绿泥石化、绿帘石化、蛇纹石化、滑石化、硅化、绢云母化和碳酸盐化等。其中以透闪石化、绿泥石化、硅化和碳酸盐化分布较普遍,与铜(钨)矿化关系密切。

2.4.3 蚀变分带

本区的矿化蚀变具有顺层分布特点,即主矿体位于不整合面上,其顶底围岩的蚀变呈明显的分带现象。

以主矿体为中心的蚀变分带,近矿围岩蚀变是“绿色蚀变带”,由透闪石-阳起石化、蛇纹石化、绿泥石化和滑石化组成。向上依次为方解石化、脱白云石化白云岩或大理岩带、未蚀变的大理岩和白云岩,向下依次为方解石化、硅化角岩带和未蚀变的千枚岩。

“绿色蚀变带”是主矿体赋存部位,一般常见有对称分带,其中心为夕卡岩化、滑石化,边缘为透闪石化。蚀变强烈时,可形成单矿物岩石,如透辉石岩、透闪石岩、滑石岩等,晚期有硅化、绿泥石化和碳酸盐化以及矿化的叠加。

3 找矿方向分析

朱溪地区多金属矿处于钦杭东段北部成矿带萍乡—乐平成矿亚带东段的塔前—清华Cu(W)-Au多金属成矿远景区,夹于江西两个重要的“九瑞矿集区”与“德兴矿集区”之间,区域内出露石炭系上统黄龙组地层,其中含Cu、W、Mo、Pb、Zn等元素背景值高,为克拉克值的3~14倍,是矿床形成的重要物质基础,起到了矿源层作用。

区内构造及层间断裂破碎带发育,为区内成矿提供了运移和储存的空间;燕山晚期中-中酸性岩中成矿元素Cu、W、Pb、Zn等丰度较高,如塔前成矿岩体中钨、钼、铜含量分别高出酸性岩维氏值2~3倍、15~68倍、26~53倍,并以普遍含铬、镍、钴、钒和缺失稀土及放射性元素为特征,燕山晚期中-中酸性岩主要侵入在石炭系地层或其中层间断裂破碎带中,为区内成矿进一步提供了矿质来源,部分斑岩体本身已达到工业矿化。1989—1991年江西省乐平县横路—婺源县赋春贵多金属(1∶5万)成矿预测圈出预测区15个,其中A类预测区有5个(图3),即朱溪铜锌(银)预测区、塔前钼(铜)预测区、月形金铜预测区、横路铜(金)预测区和胡家岭铅银预测区。

综上所述,区域内地层、构造、岩浆岩等成矿条件极为有利,具备寻找夕卡岩型、斑岩型以及与斑岩有关的层状多金属矿床的条件。近期在朱溪矿区施工的3个钻孔中均发现多个甚至二十几个以钨为主伴生铜锌的矿体,其中ZK4207钻孔中发现厚大白钨矿体,见矿视厚度达60.6m,平均品位:WO30.156%,Zn0.301%;孔内单样品位WO3最高为1.76%,Zn最高6.96%,Cu最高1.70%,表明朱溪矿区往深部矿体个数变多,厚度变大。

3.1 斑岩型铜钨多金属矿床的找矿方向分析

朱溪地区铜钨矿床主要是受岩浆作用、构造和围岩岩性共同制约而形成的。

矿石中金属硫化物δS34值较低(0.24%~0.43%,接近于零)和变化区间窄,与江西几个主要铜矿床如德兴铜矿的铜厂(-0.18%~0.58%)、富家坞(-0.048%~0.96%)、朱砂红(0.15%~0.39%)和永平铜矿(0.26%~0.45%)、枫林铜矿(0.29%~0.48%)、城门山铜矿(0.37%~0.59%)以及长江中下游的夕卡岩型、斑岩型矿床及热液硫化矿床的硫同位素很相似,即金属硫化物δS34值接近于零,与陨石硫的特点相似,表明硫源来自于地壳深部,说明铜铅锌等金属硫化物的形成主要与燕山晚期第一阶段花岗闪长斑岩、花岗斑岩、闪长岩及煌斑岩有关。这些中酸性侵入岩从岩石化学特征和硫同位素等方面,与江西几个主要铜矿床的花岗斑岩体有一定的可比性,亦应有其成矿专属性,对区内成矿十分有利。

区域内发育有杨草尖、张家坞、塘岭、毛家园以及徐沟等众多小岩株,岩体多产出于两组构造的交叉部位,与东秦岭大别山斑岩型钼(钨、铜)矿床[4]相似,以中酸性为主,部分为酸性,岩性有黑云母花岗闪长斑岩、花岗闪长斑岩、花岗斑岩,其成矿专属性有利于铜钨多金属成矿,亦可与九瑞地区(大湖塘[1]、香炉山[2])、德兴地区和云南省马厂箐[5]的成矿斑岩进行对比。区域内斑岩体出露部位大多具有物化探异常显示,尤其是水系沉积物及土壤化探异常吻合性较好,且大多斑岩体本身具有铜、钨钼、(铅)锌等矿化,是寻找斑岩型矿床的直接标志。

除此之外,从朱溪、塔前、横路、月形等矿区许多迹象如酸性与中性脉岩的成群出露,范围广厚度大的与热液有关的蚀变(主要是热蚀变),构造的纵横交错,矿体具明显的分带性,土壤异常、水系沉积物异常、与地磁异常及γ异常重合等,表明在朱溪、塔前、横路、月形等矿区深部适当部位,可能存在隐伏的含矿岩体。由此可见,在朱溪矿区深部及其外围、塔前、横路、月形等矿区是寻找斑岩型铜钨多金属矿的潜力地区。

3.2 与斑岩有关的层状矿床或夕卡岩型多金属矿床的找矿方向分析

图3 江西省乐平市塔前—婺源县赋春铜钨多金属矿成矿预测图

区域内沿塔前—朱溪—赋春发育有两个北东向狭长的断陷盆地,其中石炭系—二叠系地层中含Cu(60~70μg/g)、W(18~25μg/g)、Zn(50~200μg/g)、Mo(20μg/g)等元素背景值高,是地壳克拉克值的几倍至十几倍;其主要岩性为灰岩类或含钙岩石,岩性较活跃;地层中层间断裂较为发育,燕山期岩浆(热液)活动亦较强烈,塔前、朱溪等地均出现了透辉石、透闪石、阳起石夕卡岩。上述地层、岩性、构造及岩浆(热液)活动等特征具备了与斑岩有关的层状矿床或夕卡岩型多金属矿床的成矿条件,其成矿条件与九瑞地区或东乡枫林矿区成矿条件相似。近期在朱溪矿区的钻孔中发现深部的花岗斑岩及其两侧围岩均具钨铜锌矿化,孔深903.64~907.31m处花岗斑岩中:WO30.08%~0.30%,Cu 0.05%~0.15%,Zn 0.07%~0.62%。这些重要的找矿信息,预示着深部推断的隐伏岩体亦可能有铜钨矿化,沿塔前—朱溪—赋春断陷盆地,尤其是在朱溪矿区及近外围,有利于寻找与斑岩有关的层状矿床或夕卡岩型多金属矿床。

3.3 矿区深部及外围多金属矿床的找矿方向分析

区内目前已知的矿床(点)有塔前、横路、月形、塘岭、朱溪、赋春、岩口、徐沟等,虽然还未发现大型矿床,但其矿床点分布较集中,且物化探异常与矿床点或含矿岩体分布范围基本一致,异常强度较大,多种元素重叠性较好,具有较好的找矿前景。

虽然在20世纪60~70年代对已发现矿点、矿化点开展过一些地质找矿工作,但由于受当时体制、计划、资金、勘查技术等客观因素的影响,大部分工作程度较低,工作量投入不足,深部尚未施工或仅施工了少量钻探工程,而部分钻探工程通过分析认为其探索的目的层亦有偏差,造成一些工程见矿率下降,不能正确作出评价。若在上述区点改变工作思路和工作方法,将很有可能取得新的突破。

朱溪矿区多金属矿工作程度虽相对较高,已探获C+D级铜金属量6万t,锌2.5万t,钨5 337t,但受当时勘查技术条件的限制,矿区勘探深度较小,多在500m以内,矿体不管是在走向上,还是在倾向上都没有完全控制。据以往资料,朱溪矿区16线、18线、24线、28线、32线、38线、42线和54线沿倾向均未完全控制矿体边界。其中42线边缘钻孔ZK4205见4层矿,赋矿标高在-500m以上,54线边缘钻孔ZK5403见3层矿,赋矿标高在-400m以上,两孔在倾向上都没有完全控制矿体,而28线有4个孔见同一矿体后,边缘钻孔ZK2804未见及该矿体,但见到另一矿体,矿体沿倾向尖灭再现或尖灭侧现可能性很大。

近期江西省地矿局912大队在朱溪矿区南西方向及深部开展勘查工作,在28线、42线和54线沿倾向往深部施工的3个钻孔中发现众多以白钨矿为主伴生铜锌的矿体,其中发现有厚大的白钨矿体。矿体往深部个数变多,厚度变大,显示朱溪矿区深部及外围具有寻找大型钨矿床的潜力,通过进一步探索,扩大区内钨矿床规模是毋庸置疑的。

致谢:本文在编写过程中参考了江西冶金地质勘探四队及江西省地质矿产勘查开发局916大队的相关勘查及科研资料,在此一并表示感谢!

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