河南嵩县鱼池岭钼矿床成矿特征及找矿远景
2014-03-10王令全靳拥护黄培明李大卓陈晓龙付治国
王令全,靳拥护,黄培明,李大卓,张 蓓,陈晓龙,付治国
(河南省地质矿产勘查开发局第二地质勘查院,河南 许昌 461000)
0 引言
河南省嵩县近年来发现并探明了8 个大、中型钼矿床,其成因类型基本上均为斑岩型钼矿床。鱼池岭大型(近超大型)钼矿为该地区发现的最大规模的斑岩型钼矿床。然而,由于矿床几乎全部产于花岗岩类岩石中,该类岩石因其刚性程度及强度均较高,很难形成中元古界赋矿地层及岩石由于成矿母岩上侵所产生的巨大面状破裂系统,因而其形成的含矿热液的充填规模相对偏低,因而影响了矿床的平均品位。但由于矿床的规模大,其选矿回收率及产出率均较高,因而矿床的发现不失为东秦岭钼矿找矿领域的一大亮点。
1 成矿地质背景
1.1 区域地质概况
矿区位于华北克拉通南缘华熊台隆与洛南—栾川台缘褶皱带的交界处的马超营断裂带南侧。古老变质地层发育,构造变动频繁,燕山晚期花岗岩浆活动强烈,形成规模宏大的合峪巨型花岗岩基,为钼矿成矿创造了十分有利的条件。鱼池岭钼矿区位于东秦岭—大别山钼成矿带的中西部(图1),为一大型斑岩型钼矿床。其西邻为嵩县骆驼湾中型钼矿床。
1.2 区域地层
地层分区属华北区豫西分区熊耳山小区。出露地层主要有太古宇太华群中深变质岩系、中元古界熊耳群陆相火山喷发岩系及新生界盖层。
1.2.1 新太古界太华群(Ar3th)
沿马超营断裂带南侧分布,主要出露于矿区西南部杨长沟一带,出露面积约30 km2,与上覆上元古界熊耳群角度不整合或断层接触,在大清沟一带被中元古界官道口群超覆。为一套角闪岩相变质杂岩,岩性主要有斜长角闪片麻岩、斜长角闪岩、角闪岩及黑云母斜长片麻岩、变粒岩等。岩石混合岩化强烈,出现混合质片麻岩。原岩以中基性火山岩-沉积岩为主,斜长角闪片麻岩、斜长角闪岩原岩多为中基性火山岩;黑云母斜长片麻岩原岩为泥砂质沉积岩;变粒岩多为中酸性或酸性凝灰岩,组成太古宙花岗-绿岩带。
图1 东秦岭—大别山地区钼矿床分布略图
1.2.2 中元古界熊耳群
为一套厚度较大的陆相火山岩系。主要出露于合峪花岗岩体北部边缘,在马超营断裂以北大面积分布[1]。马超营断裂以南,厚度急剧变薄甚至缺失。与下覆太华群呈角度不整合接触。岩性为一套中基性~酸性的火山熔岩及火山碎屑岩,主要有:玄武安山岩、安山岩、英安岩、粗安岩及火山凝灰岩等。
1.2.2.1 许山组(Pt2x)
灰绿色安山岩、安山岩、大斑玄武安山岩夹凝灰岩。
1.2.2.2 鸡蛋坪组(Pt2j)
本组主要岩性组合为青灰、深灰、灰-灰黑、紫灰色流纹斑岩、英安斑岩、石泡流纹斑岩及灰紫色流纹质火山角砾集块岩,中间夹灰绿色、暗灰色安山岩、杏仁状安山岩、安山岩、杏仁状安山岩。马超营断裂以北厚159 m,以南厚292~386 m。
1.2.2.3 马家河组(Pt2m)
下部以安山岩为主,夹多层凝灰岩和少量长石石英砂岩;上部以粗安岩、粗面岩为主,夹多层凝灰岩、砂岩和大理岩、硅质岩透镜体。区域内主要出露于马超营断裂带以北。
1.2.3 新生界古近系(E)
分布于矿区西北部潭头—大章新生代的断陷盆地中,为一套河湖相沉积,自下而上分大章组、潭头组、石台街组。
1.2.4 第四系(Qh)
主要由砂、砾石、黏土组成,一般厚度数米至数十米。构成现代河床、河漫滩、河成阶地。
1.3 区域构造
矿区地处华北克拉通南缘,地质构造复杂[1],断裂构造十分发育,以近东西向马超营断裂规模最大。马超营断裂带从矿区北部通过,向东呈帚状断裂逐渐撒开,断裂带总体走向270°~300°,由北而南分为3 个带。次一级断裂构造以北东向和北北东向为主。以马超营大断裂为界,以北的华熊台隆熊耳山隆断区发育有近东西向的宽缓褶皱和近东西向、北东向脆韧性断裂;以南的卢氏—栾川台缘褶皱带发育一系列产状相近,向南逆冲的推覆断层,逆冲断层之间为一系列轴面近东西向,向北陡斜的倒转褶皱。
1.3.1 褶 皱
大清沟背斜:位于马超营断裂与南天门断裂之间的大清沟一带,长约40 km。背斜核部为太华群杂岩,呈穹状,两翼被破坏。
1.3.2 断 裂
区域断裂以近东西向—北西西向为主,北东—北北东向次之,另有南北向断裂出露。
1.3.2.1 近东西向—北西西向断裂
马超营断裂带:为一区域性大断裂带。总体走向东西,多向北倾,倾角50°~80°。断裂呈带状组合分布,带宽3~5 km,由3 个均由3~5 条大致平行的断裂束组成。控制着华熊台隆和卢氏—栾川台缘褶皱带的差异运动,长期构造活动和多期热液活动叠加,断裂带蚀变发育,贵金属、多金属矿化强烈。
1.3.2.2 北东—北北东向断裂
该组断裂带在矿区北部构成规模宏大的旧县—下蛮峪北东向断裂带,走向50°,倾向北西,倾角50°~80°,宽数米不等,均为逆—平移断层,呈压扭性特征。沿断裂热液活动强烈,金属硫化物矿化蚀变较强;主要有金、银、铅、锌、铜等矿化。
1.3.2.3 南北向断裂
南北向断裂不很发育,规模较大的有庙岭断裂、金古垛—百家凹断裂。
1.4 岩浆岩
区域岩浆活动频繁,分布广泛,自太古宙、元古宙到中生代都有表现,具有多旋回、多期性特征[2]。太古宙岩浆活动表现为中基性—中酸性的火山喷发及TTG 岩系的侵入;元古宙熊耳期表现为中基性的火山喷发,汝阳—兴凯期表现为碱性火山岩的喷发(栾川群大红口组)和基性岩侵入;加里东期岩浆活动表现为碱性花岗岩岩基(如龙王幢)和碱性脉岩的侵入;燕山期酸性岩浆活动强烈[3],广泛形成花岗岩岩基,如合峪岩体,岩体特征简述如下。
1.4.1 岩体特征
合峪岩体在区域内呈岩舌状产出,鱼池岭矿区即位于合峪岩体之内,是由7 个侵入单元组成的超单元岩体,总体呈北西—南东向展布。其中主体由第一、四、五3 个单元组成。
第一单元(K2HY1)
晚白垩纪合峪超单元第一单元分布在岩体核部,平面形态为长椭圆形,主要由含斑等粒黑云母二长花岗岩构成。岩石为肉白色,以中粗粒花岗结构为主,似斑状结构为辅,块状构造。
斑晶:主要为自形厚板状正长石条纹长石,含量1%~5%,大小在0.8 ×1~1 ×1.5 cm 之间。常具卡氏双晶。
基质:主要由条纹长石、斜长石、石英、黑云母组成,粒度0.2~0.5 cm,并含有微量的磷灰石、榍石、磁铁矿等副矿物。
该次侵入体顶部在鱼池岭标高908.8 m 处残留围岩顶盖,围岩岩性为熊耳群焦园组流纹斑岩及安山岩,面积0.48 km2。说明该次侵入体的侵入标高大致在900 m 左右。
第四单元(K2HY4)
晚白垩纪合峪超单元第四单元呈环带状分布于第一单元花岗岩周围,宽度在400~1 500 m 之间。面积约20 km2。岩性为巨斑状黑云母二长花岗岩。岩石特点与第一单元含斑黑云母二长花岗岩基本相同,但是钾长石较多,含量在8%~15%之间。斑晶大小多在1.5 ×2.5 cm 左右。
第五单元(K2HY5)
晚白垩纪合峪超单元第五单元主要分布于岩体边缘,主要岩性为聚斑状黑云母二长花岗岩。岩石为肉白色,杂斑似斑状结构,块状及斑杂状构造。
斑晶:基本类同于巨斑状岩石,主要变化为斑晶在岩石中分布不均匀,多呈聚合团块出现,斑晶巨大,一般在4 ×6~8 ×12 mm 之间。含量变化大,一般在20%~40%之间,局部可达60%以上。
基质:具中—粗粒花岗结构,主要造岩矿物成分及特征同上述2 种岩石,但暗色矿物黑云母含量略有升高。副矿物为磁铁矿、磷灰石,榍石少见。此外岩石的次生蚀变可见绢云母化、绿泥石化及局部次闪石化。
1.4.2 接触变质特征
岩体的接触变质作用主要表现为围岩的热液接触变质,而接触交代变质和岩体自变质作用较弱。各种变质作用的特征如下:
1.4.2.1 热接触变质
岩体侵入围岩,由于热力影响,在熊耳群浅变质火山岩基础上叠加了热接触变质,围绕岩体形成了热接触变质圈。岩体热接触变质作用影响的范围比较局限,一般在20~30 m 范围内,局部可达到1 000 m。主要热接触变质岩为:黑云母角岩、黑云母长英角岩、钠长黑云母次闪石角岩、角岩化安山岩、黑云母化流纹斑岩等。
1.4 2.2 接触交代变质
岩体的接触变质作用不明显[4]。主要表现为:K2O、Na2O、SiO2有选择性地交代围岩中的安山岩,使安山岩中的硅质、碱质成分偏高。同时,围岩安山岩中的CaO、MgO、FeO 则反方向迁入岩体,使岩体边缘的岩石中出现较多的次闪石、黑云母、绿泥石、帘石类等暗色矿物。而围岩中的流纹斑岩,因物理化学性质比较稳定,交代作用不显著,只发生一点次生蚀变。主要蚀变为黑云母化和次角闪石化。
1.4.3 岩体剥蚀程度
由以下几个方面,说明岩体剥蚀程度不大。
(a)组成岩体岩石的结构变化大,以似斑状结构为主,并且在岩体边部斑杂岩构造和流动构造常见。
(b)岩体与围岩接触面产状较缓,倾角一般在40°~50°之间。
(c)岩体中部及北西端可见熊耳群火山岩残留顶盖和较大安山岩残留体。
(d)岩石中副矿物磷灰石含量远大于锆石含量,二者均呈长柱状。
据估计,岩体的绝对侵位高度约1 000 m,在现在剥蚀面内,剥蚀深度约500 m。
1.5 区域矿产地质
区域位于华北陆块南缘华熊台隆区和洛南—栾川台缘褶皱带的交接地带,主要有卢氏—栾川和马超营两个重要的多金属成矿带。区内构造十分发育,北有马超营大断裂,南有黑沟—栾川大断裂,中有一系列的近东西向和北(北)东向构造,提供了良好的矿液运移和储存场所[5]。岩浆活动十分强烈,出露有老君山、合峪、太山庙等白垩纪花岗岩基和众多的中酸性小岩体,同时还发现多处隐伏岩体。围绕岩体重砂异常及化探异常范围大,强度高,浓集中心明显。铅、锌、银、金矿(化)点星罗棋布,成矿地质条件极为优越。区内主要矿产有钼、金、银、铅、锌、铁,萤石和硫铁矿等7 种,已发现矿床、矿点、矿化点多处。
以上矿床、矿点及矿化点多分布在矿区东北部的熊耳群地层中。区内各矿床、矿点、矿化点主要受北西西向构造与北北东向构造交切部位控制。
2 矿区地质
矿区位于秦岭—大别山钼成矿带的中西部[5](图2),马超营断裂带的南部,熊耳期火山机构群中,合峪花岗岩基的北缘,黄庄—桑树沟一带。地层简单,构造规模小,样式多,侵入岩极其发育。
图2 东秦岭——大别山钼矿带
2.1 地 层
仅为新生界第四系全新统。分布在沟谷中为河床砂砾石堆积,构成现代河床,河漫滩,河成阶地,山间凹地;分布在平缓山顶、山坡上,为黄土、粘土、亚砂土、残积物、坡积物,形成绿色植被的载体。厚度0.2~8.0 m。
2.2 构 造
矿区发育断裂构造,节理裂隙以及液压致裂构造。
2.2.1 断裂构造
矿区断裂构造多数规模较小,西部、西南部发育,东部、北部不发育均为脆性活动的产物。按方向生成次序可划分为近东西向、北北东—北东向,北西向3 组。
2.2.1.1 近东西向断裂
矿区近东西断裂不发育,规模较小,一般长度100~360 m,宽度0.3~2.0 m。走向80°~110°,倾向350°~20°,倾角45°~85°。局部向南倾斜或倾角较缓,发育碎裂角砾岩。带内常充填白色—灰白色石英脉,其分布在构造顶、底板时与围岩胶结紧密,产状一致,脉内常有晶洞,晶洞内产有黄白色巨粒自形晶黄铁矿及水晶芽。部分构造边部贯入有萤石不同色脉,构造岩中辉钼矿条纹,条痕常平行构造走向断续延伸或充填胶结岩石角砾。反映近东西向断裂为成矿前构造。
2.2.1.2 北北东—北东向断裂
矿区北北东—北东向断裂相对较发育,多数规模较小,个别规模一般。主要分布在矿区的西部,构造岩、滑动镜面发育,次生蚀变强烈。构造性质主要表现为张扭,常常切穿近东西向断裂。构造角砾岩中石英细脉、黄铁矿—辉钼矿细脉清楚,方向紊乱,仅见平行构造分布的萤石细脉,说明该组断裂为主成矿期后断裂。
断裂带中可见黄铁矿化、辉钼矿化、萤石矿化、褐铁矿化、赤铁矿化、软锰矿化、硅化、高岭土化、绢云母化、绿泥石化、绿帘石化。
单个角砾中平行石英细脉,辉钼矿细脉清晰,不同角砾间则紊乱分布。局部可见平行断面的萤石脉及晚期暗色硅质岩,厚0.5~15 cm。
该断裂东北端被F10 断裂切穿,在南端穿过明白河,向深部变窄,结构紧密,金属矿物次生蚀变较弱。围岩为肉红色中粗粒花岗岩。
构造角砾岩中具黄铁矿化、辉钼矿化、黄铜矿化、褐铁矿化、孔雀石化、赤铁矿化。胶结物中具褐铁矿化、赤铁矿化、高岭土化、绢云母代、绿泥石化等。构造活动表现为张扭性,在铁匠沟ZK1501 附近切穿近东西向压扭性断裂(见图3)。
图3 鱼池岭钼矿区铁匠沟北东向断裂与近东西向断裂交切关系素描图
2.2.1.3 北西向断裂
矿区北西向断裂不发育,规模较小,长度40~130 m,宽度0.3~1.5 m,走向310°~340°,以向北东倾斜为主,倾角50°~85°,个别产状陡主,张扭性特征明显,切穿北北东—北东向断裂,近东西向断裂,为破矿构造,但作用甚微。
断裂发育碎裂岩、角砾岩、碎粒岩及其过渡类型,角砾为棱角状,大小3~35 cm,含量30%~40%,充填物为岩石碎粒。角砾中矿化蚀变主要为黄铁矿化,辉钼矿化、方铅矿化、闪锌矿化、硅化,充填物中多见褐铁矿化、高岭土化、绢云母化、绿泥石化、碳酸盐化。常见萤石矿脉沿断面平行分布。
该组断裂为成矿后断裂,对矿体的破坏作用极小。
2.3 岩浆岩
矿区花岗岩为合峪岩体的一部分,侵入岩出露较好。合峪岩体共划分为5 个侵入单元,详细叙述如下:
2.3.1 合峪岩体第一单元(K2HY1ηγ)
大面积分布在矿区的西南及南部以外地区,大艽沟出露较好,为早期岩浆活动的产物(图4)。
图4 鱼池岭钼矿地质图
代表岩性为灰白色中粗粒含斑黑云二长花岗岩,中粗粒花岗结构,块状构造。主要矿物成分为斜长石(40%)、钾长石(30%)、石英(20%~25%),黑云母(3%~5%),粒径0.5~2.0 mm。钾长石斑晶较自形,分布不均匀,含量1%~5%。
该单元岩石局部黑云母含量偏高,常见肉红色中粗粒含斑黑云二长花岗岩脉及烟灰色石英细脉。地表球状风化特征显著。
2.3.2 合峪岩体第二单元(K2HY2ηγ)
分布在矿区的北部、廖沟中东部一带,面积大于0.21 km2。
代表岩性灰红色中细粒黑云二长花岗岩,中细粒花岗结构,块状构造。主要矿物成分为斜长石(30%)、钾长石(40%)、石英(20%~30%)、黑云母(3%~6%),粒径0.2~1.0 mm。
岩石中常含有脉石英角砾(图5),角砾大小不一,形态各异,以次棱角状—浑圆状较多。普遍发育肉红色中粗粒二长花岗岩脉和浅肉红色、灰白色粗粒巨斑状黑云二长花岗岩脉以及烟灰色石英细脉。
图5 鱼池岭钼矿区廖沟灰红色细粒二长花岗岩中的脉石英角砾特征素描图
2.3.3 合峪岩体第三单元(K2HY3ηγ)
分布于矿区的中部、中西部、中东部,第一单元的北部,廖沟口附近、铁匠沟、桑树沟一带,面积约2.7 km2。
代表岩性为肉红色中粗粒含斑黑云二长花岗岩,中粗粒花岗结构,局部似斑状结构,块状构造。主要成分为钾长石(30%~45%),斜长石(25%~35%),石英(20%~25%)、黑云母(4%~7%),粒径0.5~2.5 mm。斑晶为钾长石,半自形板状,大小7 ×4~15 ×8 mm,含量3%~5%。钾长石可见卡氏双晶,斜长石具聚集双晶、环带构造,石英呈他形粒状、细脉状赋存,黑云母为片柱状,绿泥石化较强。
该单元岩石普遍含石英细脉,被花岗斑岩强度改造,呈港湾状、脉状侵入了第一单元灰白色中粗粒黑云二长花岗岩中(图6),其接触界面截然,可见烘烤边与第二单元灰红色中粗粒二长花岗岩亦呈侵入接触关系,但界线模糊[6]。
图6 鱼池岭钼矿区小艽沟灰白色中粗粒花岗与肉红色中粗粒花岗岩至侵入接触关系素描图
2.3.4 合峪岩体第四单元(K2HY4ηγ)
分布于矿区的北部、北东部、大南沟—桑树沟口一带,呈北西向延伸,面积大约1.5 km2。
代表岩性为浅肉红色,灰白色粗粒巨斑黑云二长花岗岩,似斑状结构,块状构造。主要成分为斜长石(30%~35%),钾长石(35%~40%)、石英(25%~30%)、黑云母(5%~8%),粒径2~4 mm。斑晶为钾长石,自形—半自形,大小0.8 ×1~1 ×1.5 cm,常具卡氏双晶,含量10%~15%,分布相对均一。
岩石外貌粗糙,局部含烟灰色石英细脉及第二单元灰红色中细粒二长花岗岩包体(图7)。呈脉状侵入于第三单元及第二单元岩石中。
图7 鱼池岭钼矿区廖沟灰白色粗粒巨斑状二长花岗岩中灰红色中细粒二长花岗岩包体特征素描图
2.3.5 合峪岩体第五单元(K2HY5ηγ)
仅分布于矿区东北一小角及以外地区,面积较大。
代表岩性为灰白色、浅肉红色粗粒聚斑黑云长花岗岩,以斑状结构,块状、斑杂状构造。主要矿物成分为更钠长石(35%~40%)、条纹长石(30%~35%)石英(20%~30%)、黑云母(5%~8%),粒径2~6 mm。斑晶为钾长石及石英,含量15%~25%。斑晶钾长石呈宽板状,肉红色—浅灰白色,自形程度度,具卡氏双晶,常成堆聚集成团块状;斑晶石英灰白色—烟灰色,他形,零乱分布于钾长石斑晶及岩石基质中。
该单元侵入于第四单元巨斑状粗粒二长花岗岩中。
2.4 岩石化学特征
矿区侵入岩与合峪岩体总体成分基本一致,各单元与中国花岗岩平均值相比,有其特殊性。第一单元花岗岩SiO268.56%略低,Fe2O32.785%略高,K2O4.78%微高;第三单元Fe2O32.41%~2.61%略高,K2O5.48%偏高,Na2O3.11%略低;第六单元花岗斑岩Fe2O32.45% 略高,K2O5.36% 略高,Na2O 2.97%偏低。
矿区暗色角砾集块岩SiO268.27%低于花岗质角砾集块岩SiO274.08%为中性岩块引起,而K2O 7.21~7.85%过高于5.64%为热液蚀变黑云母化、绢云母化较强的缘故。
赋矿岩系以富Fe2O3、K2O,K2O/ Na2O 高为特征,其岩浆酸度碱度高有利于Mo 的富集。
2.5 地球化学特征
矿区万分之一土壤测量结果显示一些异常,Cu是由少量黄铜矿引起,W 是由少量白钨矿引起,其均为Mo 矿床的伴生组分,与Mo 关系密切,有利于Mo 富集成矿。Mo 异常铁匠沟—廖沟一带、藤条沟—小艽沟一带与主要工业钼矿体吻合。分水岭以北、以东的大南沟—回椿沟一带、小桑树沟口一带的Mo 异常区,辉钼矿化较强地段。
2.6 热液蚀变
伴随构造岩浆、构造—热液的多次活动,成矿作用形成多期多阶段的蚀变[7]。
2.6.1 岩浆晚期的蚀变
岩浆上涌定位后,尚未完成冷凝,岩浆中派生的液体及早期透岩浆流体对岩体发生面型交代作用,包括钾长石和绢云母化,一般无矿化伴生,结果使岩体K2O 含量增高。
2.6.1.1 钾长石化钾长石沿斜长石边缘,内部双晶、解理、裂缝交代、斜长石呈残余斑晶或布丁状出现,交代强烈时斜长石消失,钾长石交代斑晶形成。
2.6.1.2 绢云母化
绢云母呈显微鳞片状交代斜长石。
2.6.2 中后期透岩浆流体的交代蚀变
主要表现为进一步的钾化,广泛的硅化,黑云母的绿泥石化、萤石化、碳酸盐化、膏石化等。
2.6.2.1 钾 化
包括钾长石化、黑云母化、绢云母化。流体的作用使粗大的钾长石斑晶在韧性状态下发生动态重结晶细粒化,随硅质粘体迁移形成细脉,未改造完的斜长石进一步钾长石化、绢云母化,汇同流体自带的钾质可形成钾长石细脉、石英—钾长石细脉、黄铁矿—钾长石细脉,辉钼矿—钾长石细脉以及复合硫化物—钾长石细脉等。同时沿长石解理成裂纹进行交代的绢云母,强烈时则形成绢英岩或黄铁绢英岩,部分随流体形成绢云母细脉或绢云—石英细脉。黑云母化仅发育了流体进入中基性岩块的区域。
2.6.2.2 硅 化
分布范围广、强度大,延续时间长,多阶段性明显,是与矿化关系极为密切的一种蚀变。分为交代硅化和充填细脉状硅化两种。
(1)交代硅化
在流体应力中,石英斑晶发生塑性流变,动态重结晶,形成核幔构造,这种结晶充分时,形成石英细纹,局部强烈时则形成硅质岩。
(2)充填硅化
①成矿前硅化,石英呈团块状、脉状出现在近东西向断裂及节理中,延长3~20 m,厚5~30 cm。呈乳白色,透明度好,局部空洞中出现晶芽。
②成矿期硅化,呈烟灰色石英细脉大面积分布,长0.1~5 m,宽0.5~5 cm。矿区矿化较好地段密集,可达5~15 条/m;矿区以外花岗岩中亦有稀疏分布。其穿切关系复杂,为该阶段多次脉动的结果。
③矿成晚期硅化,呈乳白色石英脉,脉宽0.8~5 cm,延长1.5~4 m,常切穿其他石英细脉,局部呈共轭状产出(图8),石英透明度好。
图8 鱼池岭钼矿区肉红色中粗粒黑云二长花岗岩中两组共轭白色石英细脉素描图
3 矿体地质
3.1 矿体特征
鱼池岭钼矿为一大型钼矿床。矿区圈定一个矿体(I),可分中心区和边缘区,其中包括工业矿(M1)、边界矿(M2)及上部的氧化矿(M3)。
3.1.1 矿体规模、形态及产状
3.1.1.1 矿体规模
矿区地表、浅部、深部工程系统控制,南部矿体已趋封闭,西部矿体基本尖灭,东部矿体仍向东延伸,北部矿体尚不到边界。现控制东西长1 600 m,南北宽1 600 m。分布在西端横23 线以西100 m,东端横32 线以东100 m;南端ZK0024 孔以南100 m,北端纵33 线以北100 m 范围内。矿体垂厚20.10~592.18 m,中心区垂厚由300~580 m 等值线围限,边缘区垂厚由小于300 m 等值线覆盖。
3.1.1.2 矿体形态
矿体中心区为巨大块体状,东西长大于1 000 m,南北宽850 m,夹石不多;边缘区向内复合,向外分支呈透镜状,夹石增多。矿体整体上为周围不规则的穹丘体,属中等复杂程度。
3.1.1.3 矿体产状
矿体中心区外倾角度0°~5°,边缘区外倾角度6°~13°。局部最大倾角不超过20°。矿体穹丘体以横08 线为界,西部略向西倾斜,东部向东倾伏;以纵Ⅰ线为界北部向北缓倾,南部向南陡倾。矿体的中心由ZK0401、ZK0801、ZK1201、ZK0404、ZK0804、ZK1204 探明,分布在隐爆角砾集块岩筒的南侧附近。矿体最大赋存标高为846 m,最低赋存标高在0 m以下。
3.1.2 矿体厚度变化情况
矿区钻孔均见矿,位置不同,见矿垂厚差异较大,而其代表的矿量就自然悬殊。主矿体中心区厚度大,较稳定,变化系数为55%。边缘区厚度相对小,亦较稳定,变化系数为95%,矿区平均75%。
3.1.3 矿体品位变化情况
工业矿遍布矿区,主体在中心区,其中心与矿体中心吻合。垂厚300 m 等值线围限区呈北东向,长轴长525 m,短轴长200 m,为矿化强度最大范围。平均品位0.073%。
边界矿呈多个浓集中心分布在工业矿的外围附近,200 m 等值线围限内集中在矿体的西北、东南及北区范围较大,南北长560 m,东西宽375 m,与工业矿浓集中心北南相对,反映矿化强度北弱南强。平均品位0.038%。
在中心区工业矿与边界矿垂厚具有消长关系,以工业矿为主,在边缘区矿体以边界矿为主。
矿体品位区间为0.001%~1.42%,平均品位0.058%,总体品位不高,较稳定,统计变化系数为55%,属均匀型。
3.1.4 厚度与品位间的关系
矿区单矿段厚度与品位统计相关系数为0.106,为较低的正相关,说明矿体越厚,品位就会向偏高的趋势变化。
3.1.5 构造对矿体的影响
矿区成矿前断裂及节理裂隙均为储矿构造,成矿后断裂规模很小,浅部脆性构造岩带有退化蚀变,向深部紧闭基本无蚀变,局部构造交汇处显示断距0.2~0.5 m,总体无位移,矿体很完整。说明构造破坏轻微,可以忽略不计。
3.1.6 矿体与岩性关系
矿体主要分布在肉红色中粗粒含斑黑云二长花岗岩、花岗斑岩、隐爆角砾集块岩中,其次为灰白色中粗粒含斑黑云二长花岗岩及浅肉红、灰白色巨斑状粗粒黑云二长花岗岩中。其与花岗斑岩体关系密切。
3.2 矿石特征
3.2.1 矿石结构构造
3.2.1.1 矿石结构
(1)鳞片状、片状、架状、束状、放射状结构:为辉钼矿特有的结构。辉钼矿呈自形—他形晶片状、叶片状、鳞片状集合体常聚积呈架状、束状、放射状,弯曲状。
(2)镶嵌结构:辉钼矿内部,黄铁矿与脉石矿物,以及辉钼矿与黄铁矿彼此相镶嵌构成。
(3)包体结构:黄铁矿内部常见石英、长石及萤石、黄铜矿等包体。白钨矿可包裹辉钼矿、方解石、钾长石、磷灰石等矿物。
(4)自形—他形晶粒状结构:白钨矿呈自形—半自形晶四方双锥状晶粒,部分呈他形晶粒状;黄铁矿,磁铁矿呈自形—他形晶粒状。
(5)交代残余结构:由钼华、水钼铁华等交代辉钼矿;褐铁矿交代黄铁矿;榍石交代金红石、钛铁矿等构成。
3.2.1.2 矿石构造
(1)细脉状、脉状构造
为矿区矿石的主要构造形式。常分布在矿体的浅部,其表现可分为以下两类情况:
①以辉钼矿、黄铁矿、白钨矿分别构成单矿物细脉(钼模或条线)、粗脉。
②辉钼矿、黄铁矿、白钨矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、斑铜矿、钾长石、石英等两种或两种以上矿物共同构成各种混合矿物细脉和脉状体。
(2)浸染状构造
辉钼矿及黄铁矿、白钨矿等分别以鳞片状和微—细粒粒状,呈星散状分布于脉石矿物之间及其中(俗称满天星)。常分布在矿体的中深部。
(3)细脉浸染状
辉钼矿与脉石矿物构成的细脉脉壁外侧有少数辉钼矿呈零星散布,构成细脉浸染状构造。常分布在矿体的浅中部或细脉状与浸染状的过渡地带。
3.2.2 矿石矿物组成
3.2.2.1 矿物成分
矿床不同矿石类型中,矿物种属和含量变化不大。划分为矿石矿物和脉石矿物。
(1)矿石矿物:主要为辉钼矿和黄铁矿;其次为极少量黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、磁铁矿、赤铁矿、白钨矿、钼华等。金属矿物辉钼矿、黄铁矿、黄铜矿等一般以自形晶片状、自形—半自形晶粒状、他形晶粒状单晶或集合体呈星散浸染状分布在脉石中。
(2)脉石矿物:主要为钾长石(正长石、微斜条纹长石)、斜长石、石英;其次为绢云母、白云母、黑云母、萤石、绿泥石、绿帘石。
3.2.2.2 主要矿物特征
(1)辉钼矿
辉钼矿是矿石中主要的含钼矿物。铅灰色,金属光泽,不透明,解理完全,硬度1.2。薄片有挠性,具油腻感。呈结晶片状、鳞片状、束状以及花状、簇状集合体,主要产出在石英等脉石矿物的粒间,也有少量与黄铁矿、黄铜矿连生分布在黄铁矿、黄铜矿与脉石的粒间,或分布在脉石的裂隙中。辉钼矿粒度分布粗细不均,最大结晶粒度可达0.9 mm,细粒的在0.02 mm 以下,一般为0.03~0.50 mm,粗、中粒呈脉状、细脉状分布,中细粒呈浸染状分布。辉钼矿在矿石中的一般含量为0.2%~0.5%,最高达到0.8%~2%。在部分矿石中辉钼矿可占矿物总量的0.5%~2%,平均只有0.3%。辉钼矿中含有Re、Se等类质同相混入物,矿物多型以2H 为主,3R 为次。
(2)黄铁矿
黄铁矿是矿石中伴生的主要金属硫化物之一。浅黄、浅黄铜色,立方体或八角十二面体,晶面有条纹,硬度大,性脆,强金属光泽。多数呈半自形晶或他形晶粒状独立分布在脉石中,也有少量与黄铜矿、辉钼矿、磁铁矿等连生分布在脉石中。最大粒度为1~2 cm,细粒的为0.02~0.03 mm,一般为0.05~1 mm。黄铁矿在矿石中的一般含量为1%~2%,最高达10%。在部分矿石中黄铁矿可占矿物总量的0.5%~2%,平均1.0%。黄铁矿形成具多期性,早期结晶粗大,较自形,与成矿无关,中后期结晶微细,半自形,与成矿关系密切[8]。
(3)方铅矿
矿石中的少量矿物,铅灰色强金属光泽,多呈立方体自形晶,粒度0.3~8 mm,解理发育,零星分布在辉钼矿和黄铁矿中,局部富集成团块状。
(4)闪锌矿
矿石中的少量矿物,呈不规则棱角状,可见八面体晶形,粒度0.4~5 mm,金属光泽,硬度小,性脆,与其他金属硫化物共生,分布零星。
(5)钼华
矿石中含有少量次生矿物钼华。呈黄色、淡黄色,多以土状集合体的形式与褐铁矿伴生分布在矿石中,由辉钼矿蚀变生成。主要产出在表生带的矿石中。
3.2.3 矿石化学成分
3.2.3.1 矿石化学全分析
部分矿石化学全分析结果见表1。其中成岩组分主要为SiO2、、Al2O3、K2O、Na2O、Fe2O3;成矿元素为Mo(0.072%),Ag(1.5 g/t)略高,S(1.00%)达到伴生组分综合利用要求。
表1 矿石化学成分表 %
3.2.3.2 钼赋存状态及工业利用性能
通过野外观察、室内鉴定和选矿试验、物相分析及化学全分析资料的研究,证明钼基本上都赋存于辉钼矿中,其次是在钼的氧化物钼华之中。氧化钼含量甚少,目前以浮选法尚不能回收氧化钼,以水冶法回收,其工艺复杂成本太高,因此,目前难以利用。故辉钼矿是唯一可供利用的钼矿物。
3.2.4 成矿期及成矿阶段
根据矿石的结构构造,矿物共生组合,将成矿过程分为3 期6 个阶段,即岩浆期、透岩浆流体期、表过期,每期包含的阶段不同。
3.2.4.1 岩浆期
自变质阶段:即侵入岩浆末期的钾长石化、绢云母化、去钙长石化。
3.2.4.2 透岩浆流体期
(1)基本无矿化的硅、铅、钾、铁交代阶段
即早期透岩浆流体进入侵入体,产生进一步的钾长石化、黑云母化、云英岩化。
(2)主要为钼、钨、铁矿化的水、铁、钼、钨交代阶段
在透岩浆流体的作用下,发生黄铁绢英岩化、绢云母化、局部有金云母,晚期有无矿石英化,形成无矿石英细脉,次生石英岩。
(3)石英硫化物阶段,可分早、中、晚期。
①早期:辉钼矿—石英化阶段
透岩浆流体演化,表现为石英化、辉钼矿化、黄铁矿化,以细脉充填交代为主,形成辉钼矿—石英细脉(有时含方解石)、辉钼矿细脉、黄铁矿—辉钼矿—石英细脉。辉钼矿可沿不同方向的裂隙、裂纹充填,又可沿前期石英细脉形成之后的裂隙堆积。
②中期硫化物—萤石—钾长石—石英化阶段
表现为石英化、钾长石化、萤石化、辉钼矿化、黄铁矿化、白钨矿化、黄铜矿化。以细脉充填交代为主,形成黄铁矿(萤石、白钨矿)—石英细脉、黄铁矿—钾长石—石英细脉、辉钼矿—钾长石—石英细脉、黄铁矿—辉钼矿—石英(及或钾长石)细脉。
③中期硫化物—沸石—方解石—石英化阶段
表现为石英化、方解石化、辉钼矿化、黄铁矿化,形成辉钼矿—方解石—石英细脉等。
④晚期黄铁矿化阶段
形成黄铁矿细脉。
3.2.5 矿物生成顺序
根据矿区内出现的蚀变矿物共生组合及相互穿插关系,确定以上矿化期及矿化阶段的矿物生成顺序,黑云母:钾长石、石英、绢云母;辉钼矿及黄铁矿为各期各阶段的重要贯通矿物;其余次要矿物生成均较晚。
3.3 矿石类型
矿石类型可划分为岩石类型、自然类型、工业类型。
3.3.1 矿石岩石类型
主要岩石类型:肉红色中粗粒花岗岩型钼矿石,浅红色、灰白色花岗斑岩型钼矿石,黑绿色隐爆角砾集块岩型钼矿石,浅肉红色花岗质隐爆角砾集块岩型钼矿石。次要岩石类型:灰白色中粗粒花岗岩型钼矿石,暗色爆发角砾集块岩型钼矿石,灰红色中细粒花岗岩型钼矿石,浅肉红色灰白色巨斑状花岗岩型钼矿石。
3.3.2 矿石自然类型
根据钼矿石的氧化率划分为氧化矿、混合矿、硫化矿。氧化矿主要分布在近地表,硫化矿分布在中下部,混合矿很薄,分布在硫化矿和氧化矿之间的过渡位置。在沟谷地表露头上可直接见到原生矿。
3.4 矿床成因
矿区处于华北克拉通南缘,环太平洋成矿带东秦岭—大别山钼成矿带中[9]、马超营大断裂南侧、合峪岩体北边、熊耳期古火山机构之上,幔凹区的差异流动,地壳重熔,在地球喷气作用下,沿火山通道侵入活动频繁,爆裂不断,形成各种成分的角砾集块岩系,早期就位侵入岩产生节理、裂隙系统。花岗斑岩浆在透岩浆流体相伴下,大规模涌动,携带充填胶结先成及现成的角砾集块岩、节理裂隙,并产生新的裂隙网。侵位同化改造早期花岗岩等。伴随透岩浆流体的渗入,矿化蚀变持续深入发生。在中下部形成浸染状辉钼矿及其他金属硫化物,在中浅部裂隙断裂发育区,形成细脉状、脉状辉钼矿,其过渡地带则形成细脉浸染状辉钼矿。含矿流体在隐爆角砾集块岩体的南部边缘附近多次叠加,导致矿化浓集富集中心的合成。
3.5 找矿标志
(1)燕山期花岗斑岩岩株、岩脉出露区及其附近岩石中;(2)无论规模大小的隐爆角砾集块岩体出露区及其附近一带;(3)以硅化、钾长石化、绢云母化、绿泥石化为主的强烈面型热液蚀变区;(4)复式岩体的强酸高碱、钾化显著的侵入单元。
3.6 找矿远景
3.6.1 矿床深部
矿区多数钻孔孔深不大,在0~200 m 标高范围内仍存在大量的潜在资源。
3.6.2 矿床末控制区
在矿区控制区以外的北部、东部,主矿体边界尚末封闭,不少地段存在Mo 的化探异常,地表又有一定的矿化蚀变显示。
3.6.3 海拔0 m以上区段
矿区除槽探、钻探、坑探控制的资源量以外,估计0 m 标高以上尚有大于30 万t 钼远景资源量。
4 结语
河南嵩县鱼池岭大型钼矿床,与商城县汤家坪、汝阳县竹园沟钼矿床一样,赋矿岩石均为花岗岩,仅有中粗、中细粒结构不同之分,就其成因类型而言都属于斑岩型钼矿。但其赋矿岩石的花岗岩与钼矿成矿母岩又有本质区别。因此,根据对东秦岭—大别山30 个超大、大、中型斑岩型钼矿成矿、找矿规律的分析研究推断,鱼池岭钼矿深部应隐伏有真正意义上的成矿母岩——花岗斑岩。目前工程所揭露的花岗岩类只不过是外接触带几十种赋矿岩石之一而已。按中国地质大学(武汉)罗照华教授《透岩浆流体导论》的主要观点,在地幔柱作用下,花岗岩基深部形成新的岩浆流体上涌穿过花岗岩基在花岗质围岩中充填成矿。
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