肃北县镜铁滩钼矿地质特征及成因

廖方 张建岭 席孝义

摘 要:甘肃省肃北县镜铁滩钼矿属于新发现的矽卡岩型钼矿床。通过调查分析敦煌杂岩、三个井群下岩组碎屑岩、华力西中期的闪长岩、华力西晚期的花岗岩等成矿地质条件、构造条件以及通过手持式矿石元素Niton XL3t 500分析仪找矿和地表探槽工程系统取样分析验证,得出,镜铁滩钼矿主要位于岩体与围岩的外接触带上,其成因为矽卡岩型钼矿。

关键词:镜铁滩钼矿矿床成因成矿作用矽卡岩型

中图分类号:P61 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)05(b)-0135-03

镜铁滩钼矿属于探矿权矿产普查矿区,截止到2010年底,找矿成果一直不理想,在2011年,四川省地矿局区调队通过手持式矿石元素Niton XL3t 500分析仪合理用于地表矿化蚀变带找矿,发现了一处高值钼矿化点,伴生银,后来通过系统槽探工程揭露采样,钼品位高达3%,求得钼(333)金属资源量1000t,其具有进一步开展详查工作的价值,有望成为大中型矽卡岩型钼矿床。

1 区域地质背景

矿区位于天山—内蒙褶皱系北山褶皱带南部的镜铁滩褶皱带中南部的一支向北东向撒开的帚状断裂带的帚心部位,受东西向音凹峡地向斜构造带的影响,此地区呈近东西向和北东向展布。区内出露的敦煌杂岩(Ar-Ptdh)、三个井群下岩组(D2dn1)、敦敦山群(D3dn)和第四系。侵入岩分布广泛,主要为华力西晚期(P)花岗岩类和华力西中期的闪长岩类[1]。

2 矿床地质

2.1 含矿层位

矿区地表大面积为第四系冲-残坡积物,镜铁滩钼矿主要含矿层位外接触带为敦煌杂岩(Ar-Ptdh)。位于矿区中西部,呈北东向叶片状展布,敦煌杂岩主要由石英片岩、长英质角岩、大理岩等构成。岩层产状为SSW,倾角>70°,靠近泥盆系的地层产状倾向N,倾角陡。

其内接触带的含矿岩体属于华力西中期闪长岩(δ42),其主要为分布于矿区南部,主要由灰色细粒石英闪长岩、青灰绿色云母闪长岩、黑绿色中细粒闪长岩夹角闪岩条带及绿青色青磐岩化闪长岩组成。其中青磐岩化闪长岩与钼矿形成关系密切,青磐岩化闪长岩绿青色,细粒-隐晶质结构,块状构造,条带状构造不发育,具东西定向。

2.2 矿区构造

矿区内未发现大型断裂构造。在岩体和地层中,节理等裂隙构造发育,呈弥漫性、连通性的各向交汇、切错,是钼矿的控矿构造。节理多平直,少弯曲,宽1～5mm,个别达2～3cm,延伸较远,有少量分支、复合及膨胀现象。大多数节理充填烟灰色含辉钼矿石英脉,少量紧闭充填辉钼矿薄膜。节理性质多为剪节理和卸荷节理,少数为张节理,几组节理呈平行状、网状,节理具有多期次活动的特点。节理密度为5～20条/m2。

岩体中节理有三组原生节理和一组次生节理:

第一组:走向65,倾向145,倾角65,

第二组:走向20,倾向110,倾角45

第三组:走向330,倾角直立

第四组:走向290,倾角直立。

四组节理均较发育。

2.3 矿体特征

镜铁滩钼矿工程控制的矿体有一处,其中矿体地表受TC15、TC17槽探控制,通过实验室分析成果,得出矿体长约160m,宽3m,矿体钼品位为1%～3%,达到工业品位8倍以上,连续达到特高品位。

2．3．1 矿体分布

钼矿床产于闪长岩与敦煌杂岩的外接触带上,控矿岩性为石英片岩、长英质角岩、大理岩,其它岩性有绿帘-透辉石岩、结晶灰岩、片麻岩等。

钼矿体呈似层状、脉状赋存于石英片岩和长英质角岩中的破碎带和节理裂隙中,具有典型的裂隙充填特征。矿体走向345°左右,倾向NNW,倾角>65,矿体在走向和倾向展布上分而自复合又而分的特征,部分有膨胀现象。

根据探槽附近的坚井,在地下3～7m之下,地表分散的矿体在地下具有连续性,形成面状矿体。从探槽与竖井对比,矿化从上而下有增强的趋势。

矿体与围岩的界线是根据化学样品成果圈定。矿体长度160m,宽度为3m,矿体沿深由于无深部工程控制,此次推深勘查工程间距的1/4即20m,矿体品位1%～3%,矿床平均品位达2%。

2．3．2 矿化特征

矿化形式有:破碎带蚀变型、节理裂隙充填交代型、浸染型等,其中前二种为矿体赋存模式。

控矿构造为成矿岩层在成岩过程中形成的层理和原生节理、受后期构造影响形成的破碎带、次生节理裂隙构造系统。破碎带顺层产出,宽度较大;矿化程度较高,辉钼矿呈层状分布;节理平直,边缘光滑,各向节理相互穿插,属于同一应力条件下同期形成,部分节理切穿岩石中的颗粒,说明其形成成岩作用之后,含辉钼矿石英脉充填于节理内,矿化不均匀,辉钼矿主要分布于古英脉两壁,呈薄膜状、小团块状产出,围岩中有少量中星散浸染状辉钼矿,含脉石矿物石英脉宽2～3cm,每米约4条。

矿化类型在北部矿体为破碎带蚀变型和节理裂隙充填型,少量为细脉状浸染状,在南部矿体主要为细脉状,部分为细脉状浸染状,主要从属矿物为鳞片状辉钼矿、黄铁矿、白铁矿及少量银钼矿,矿石矿物为石英、斜长石、钾长石、黑云母等。矿物组合为一套中温矿物组合,矿化与晚期侵入的酸性花岗岩,有着密切的成因和时空关系。矿化成因上受控于岩体,成矿热液主要来自岩浆热。矿石结构为鳞片状,构造为为细脉状,块状[2]。

2．3．3 围岩蚀变

围岩蚀变较发育,主要有角岩化、矽卡岩化、云英岩化、褐铁矿化、碳酸盐化及绿泥石化等,其中,矿体的分布与角岩化程度有着直接的关系,其关系为正比例关系;同时,在角岩化的岩石中,可见其它矿化现象。

地表矿体氧化较强烈,辉钼矿被氧化为黑色泥状、粉末状,深部节理面上亦有氧化现象。

3 矿床成因

3.1 成矿时代

辉钼矿Re-Os模式年龄为270±2.1Ma,等时线年龄为271±1.2Ma,表明其矿化时代为270Ma;同时,采用K-Ar年龄对角岩中的黑云母进行测试,其结果与锆石U-Pb年龄268±3.3Ma Ma有着较好的吻合。说明钼矿化主要发生于岩浆侵位以后,与区域构造时代一致,这与野外露头所观察到的钼矿化主要沿节理或裂隙充填—交代为主的现象是一致的。

3.2 物质来源

矿床含矿围岩为偏酸性的角岩,是较有利的成矿围岩。根据矿区岩石中基岩光谱分析资料,石英片岩中含钼5ppm,二长花岗岩中含钼85ppm,角岩化石英粉砂岩、二云母角岩,石英角岩中的钼含量45ppm,说明钼元素主要来源于岩浆岩,部分来源于角岩化岩石的原岩[3]。

3．2．1 成矿元素及含量

对矿石和岩浆岩中16种主要元素(As、Se、Bi、U、S、W、Co、Cu、Mn、Ni、Pb、V、Zn、Ti、Sn、Mo)的分析表明:矿石的主要元素含量与矿区的二长花岗岩一致,而不同于地壳中这些元素的基本含量,具体为U、S、W、Cu、Mo高于地壳含量,而其它元素低于地壳含量,因此,成矿元素主要来自花岗岩.

3．2．2 成矿流体来源

氢氧同位素研究:分析方法为BrF5法,仪器为MAT251EM型质谱仪,采用的国际标准为SMOW。测试出与辉钼矿伴生的石英中δDSMOW为-70‰～-95‰,δ180SMOW为7.9‰～-9‰,采用Clayton et al1972年有石英—水同位素分馏方程:δ180含水矿物--δ180h2o=1000lnα石英-水=1000lna,计算得到δ180h2o为-1‰～-0.7‰,在δD-δ180h2o图上(图1),矿区矿石的H、O同位素组成投影点位于岩浆水和大气降水之间,更接近岩浆水,显示成矿热液主要为岩浆水,大气降水和地下水也参与了成矿。

3.3 成矿物化条件

本矿床成物化条件的研究以包裹体的研究为主,所研究包裹体的主矿物为与辉钼矿伴生的脉石英,在热台加热过程中,气液包裹体均一化为液相,说明成矿作用是在在液相条件下完成的。考虑到均一法温度(图2)为成矿作用的下限,矿床成矿温度以中温热液成矿为主,极少数为中-低温热液形成。结合主要成矿阶段的含矿石英脉为充填早期裂隙沉淀形成,且脉两侧围岩交代蚀变中等,表明成矿是在围岩静压较小,较为开放的系统中形成的。

3.4 成矿化学作用机制

大量资料表明,角岩中的MO元素是以氯或碲或硫络合物形式在角岩中运移的。在早期成矿阶段,含矿流体以岩浆热液为主,随着时间的推移和热液体系的对外开放,大量的大气降水进入成矿体系,因此,角岩成矿体系物化条件的改变导致各类含MO络合物的分解与沉淀,进而形成接触交代矽卡岩型MO矿床。

4 结论

通过以上研究及实践表明:

(1)矿石元素分析仪器的使用,在前期找矿的过程中对于隐晶质矿物和金属矿物含量相对较少的矿石,有着较强的指导作用。

(2)系统的地表工程控制矿体,取样化分成果较好,钼品位达到特高品位,由于深部未有工程揭露,从目前地表取得的成果来看,深部具备有一定的矿产潜力,有望成为大中型矿床。

(3)成矿物质来源于岩浆岩,以氯或碲或硫络合物形式在角岩中运移的,成矿流体为中温热液,主要来自岩浆热液,在成矿后期,与岩浆有关的含矿热液在构造作用下,沿有利的裂隙构造通道上升,随着物化条件的改变,在破碎带中及两侧围岩中沉淀。在此期间,由于岩石压力的变化,使裂隙张合,含矿热液脉动沉淀,形成相互交错的含矿石英网脉。由此认为,岩石节理等裂隙控制了矿体的形态和特征。

(4)成矿作用是在相对开放的系统中和热液温度不是很高的条件下完成的,故矿床围岩蚀变不是很发育,金属矿物较少。

(5)矿床与中酸性侵入体有着时空的联系,矿石主要为细脉状,围岩显示面状热液蚀变的特征。因此,矿床成因类型应属于矽卡岩型钼矿床,成矿时代为华力西晚期。

参考文献

[1] 甘肃省地矿局第一区测队.安北幅1:20万区域地质调查报告[R].1967-1969.

[2] 任新红.甘肃武山温泉钼矿地质特征及成因[J],2009,12,31(6).

[3] 姚凤良,郑明华．矿床学基础教程［M],北京,地质出版社,1982,5.