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黑龙江六九山铜银矿床地质特征

2016-09-20王筱筝吕骏超舒广龙中国地质大学北京00083中国地质调查局沈阳地质调查中心沈阳地质矿产研究所辽宁沈阳0034

地质与资源 2016年2期
关键词:角砾岩黄铜矿闪长岩

王筱筝,吕骏超,胥 嘉,舒广龙.中国地质大学,北京00083;.中国地质调查局沈阳地质调查中心(沈阳地质矿产研究所),辽宁沈阳0034



黑龙江六九山铜银矿床地质特征

王筱筝1,吕骏超2,胥嘉2,舒广龙2
1.中国地质大学,北京100083;2.中国地质调查局沈阳地质调查中心(沈阳地质矿产研究所),辽宁沈阳110034

黑龙江六九山铜银矿床位于大兴安岭成矿带中东部,是近年发现的浅成低温热液型矿床.矿床产于爆破角砾岩带中,矿带东西长约1200 m,南北宽约500 m.矿带分布范围与角砾岩带基本一致,产于晚侏罗世花岗闪长岩和白音高老组火山岩中.共圈定24条矿体,其中工业矿体19条.矿体呈不规则脉状、透镜状,总体走向61°,倾向北西,倾角20~35°.矿体长度不大于780 m,一般在300 m左右,平均厚度7.18 m.矿体平均品位Cu 0.59%~1.01%,伴生Ag 3×10-6~5×10-6.矿床平均品位Cu 0.73%,伴生Ag 5.87×10-6.六九山地区火山-岩浆活动强烈,在方圆20余平方千米内发育有9座中心式火山.六九山铜银矿床与中生代火山-岩浆活动关系密切,其形成大致可分为3个阶段:早二叠世成矿物质准备阶段,晚侏罗世成矿物质初步富集阶段和早白垩世成矿阶段.

爆破角砾岩;地质特征;六九山铜银矿床;黑龙江省

六九山铜银矿床位于黑龙江省龙江县六九地区,是近年来在大兴安岭成矿带中段[1-2]发现的新型矿床.大兴安岭成矿带中东部是铜矿聚集区,分布有闹牛山铜矿床[1-8]、布敦化铜矿床[9-12]、莲花山铜银矿床[13]、神山铁铜矿床及后六九铜钼矿床[14]等,六九山铜银矿床是该区的新成员.这些矿床均与中生代火山-岩浆作用关系密切,但在成矿时代、矿床类型、控矿条件和物质组构等方面又有各自的特点.本文根据最新勘查和实地调研结果研究矿床地质特征,以期对区域成矿研究和进一步找矿具有促进作用.

1 六九山地区成矿背景

六九地区处于西伯利亚板块南缘[15],兴安地块东部,不仅经历了古生代古亚洲洋构造体系的演化,也经历了中生代以来构造体系的叠加与改造.复杂的地质构造演化,为内生成矿作用提供了优越的成矿条件.研究区位于乐业-六九-二龙山隆起西南缘,火山-岩浆活动强烈,火山构造及断裂构造发育(图1).

1.1乐业-二龙山隆起带

该带主要由NW向断裂构造控制,大致呈椭圆形,沿NW向展布,出露面积约70 km2.隆起中部广泛出露晚侏罗世花岗闪长岩,边部零星出露下二叠统大石寨组(P1d),周边广泛出露下白垩统光华组(K1gn)和龙江组(K1l).大石寨组为海相中性-酸性火山-沉积建造,龙江组和光华组为陆相火山岩建造,前者以中性火山岩为主,后者以酸性火山岩为主.光华组主要分布于六九一带,龙江组主要分布于光华组外侧,六九山铜银矿床赋存于光华组火山岩中.

1.2岩浆旋回

六九地区中生代岩浆活动十分强烈且与成矿作用关系密切,岩浆成矿作用主要发生于晚侏罗世至早白垩世,其间的岩浆旋回如表1.晚侏罗世以侵入作用为主,形成的酸性侵入岩主要分布于乐业-六九-二龙山隆起区;早白垩世则以火山作用为主.

1.3火山构造

图1 六九山地区地质矿产图Fig.1 Geological and mineral map of the Liujiushan area

在光华组中发育有由9座火山组成的火山群,火山喷发类型均为中心式.火山沿NE向呈串珠状展布,明显受断裂构造控制.规模较大的火山为架子山(402.4 m高地)、西六九山(442.5 m高地)和后六九山(400.6 m高地)火山.以火山锥为主体构成大小不等的火山,部分火山发育有火山口,在部分主火山口外侧可见副火口(熔岩锥).后六九山(400.6 m高地)火山是该区最为典型的火山,火山外观呈穹隆状,平面近椭圆形,火山口顶部平坦,直径20 m,中心略向下洼.火山基座比较平缓(3~5°),向中心近火山口地带地形较陡,坡度可达35°以上.火山口被次流纹岩占据,其外为爆发相的火山角砾岩,呈圆环状,直径200 m,带宽30 m.再向外为喷溢相的流纹岩,以岩被状产出.在距火山口1 km之内,可见喷发沉积相,岩性以层凝灰岩、凝灰岩为主.在距火山口1000 m左右处存在一环状断裂带,断裂向火口外侧倾斜,并有花岗斑岩、正长斑岩等岩脉沿断裂带分布.

表1 六九地区J3—K1岩浆旋回与成矿表

1.4断裂构造

六九地区位于NE向嫩江断裂西侧,断裂和火山构造均较发育.该区的断裂构造属嫩江断裂的分支断裂,具多期次活动性,为火山-岩浆活动及热液活动创造了有利条件.该区的NW向和近E-W向断裂构造比较醒目,规模较大有近E-W向罕达罕河断裂、NW向宝泉子-西六九和乐业-茶壶嘴东山断裂等.在罕达罕河南部火山口周围发育的环形和放射形断裂与其他各级次断裂形成相互交切的复杂断裂构造网,这些断裂往往控制矿脉和岩脉及含矿爆破角砾岩带,如后六九一、二队断裂和后六九山环形断裂.

后六九一、二队断裂:呈NW向(310°)展布,与NW向区域构造大致平行,属其次级构造,长度大于1500 m.断裂带内岩石具较强的糜棱岩化,并发育花岗斑岩、正长斑岩等脉岩.其两侧发育有更次一级的近E-W向的断裂,且多被闪长岩、闪长玢岩充填.高发屯多金属矿点受该断裂带及其次级构造的共同控制.

后六九山环形断裂带:是最具代表性的环形构造,环形构造带大体以后六九山火山机构为中心,由NE、NNW、NWW和近E-W向的断裂构成一大致环形的构造体系.断裂带和熔岩锥之间的花岗闪长岩碎裂,岩石硅化、绢云母化、褐铁染强烈,后六九山铜金矿化点即产于其中.

2 矿区及矿床地质

2.1矿区地质特征

矿区岩浆和热液活动强烈,岩浆活动可分为两个期次:第一期为晚侏罗世侵入相花岗闪长岩,第二期为早白垩世酸性火山岩和次火山岩或脉岩.次火山岩或脉岩主要为细粒闪长岩和闪长玢岩,次为正长斑岩、钠长斑岩等,其中细粒闪长岩与成矿关系密切.伴随第二期火山-岩浆-热液活动,在构造薄弱带产生爆破角砾岩及交代石英岩,爆破角砾岩是矿区最重要的赋矿岩石.

花岗闪长岩:为区内重要的含矿围岩,主要分布于矿区东南和西北部.岩石呈暗灰—灰绿色,中粒花岗结构(图2).主要由长石、石英及少量角闪石组成.斜长石含量约45%,钾长石20%.石英含量10%~25%,他形粒状,角闪石含量5%~10%.岩石受应力作用影响,局部地段发生了不同程度的碎裂,其中发育有硅化、绢云母化、褐铁染等蚀变.

酸性火山岩:为光华组岩石,岩石类型主要为溢流相流纹岩、流纹质凝灰熔岩.流纹岩具斑状结构,基质为隐晶质结构,可见流纹构造(图3).斑晶为透长石、更-钠长石、石英或黑云母等.石英呈聚斑,多被熔蚀为圆状、港湾状.

图2 轻微碎裂硅化绢云母化花岗闪长岩Fig.2 Slightly cataclastic granodiorite with silicification and sericitization

图3 流纹岩的流纹构造Fig.3 Rhyotaxitic structure in rhyolite

细粒闪长岩:灰绿色,细粒结构,块状构造,可相变为闪长玢岩.细粒闪长岩或闪长玢岩是爆破角砾岩带中常见的岩石,与成矿关系密切.主要由斜长石和普通角闪石组成,可见少量黑云母、石英.斜长石为半自形—他形,大小1~3 mm,含量55%~60%;普通角闪石为柱状,半自形—他形,大小1~2 mm,含量20%~30%;黑云母半自形—他形,大小1~2 mm,含量5%~10%.

闪长玢岩:灰绿色,斑状结构,块状构造.斑晶以斜长石为主,少量角闪石.斑晶含量10%~30%,斑晶粒度1~3 mm,最大可达5 mm.基质为隐晶质.岩石硅化较强,局部钾长石化、绿泥石化等蚀变.岩石局部碎裂,裂面上可见叶腊石化和钼矿化薄膜,偶见浸染状或团块状黄铜矿.

爆破角砾岩:矿区广泛出露爆破角砾岩,地表呈带状分布于六九山南部,出露面积大于0.5 km2,延深大于300 m.爆破角砾岩主要发育于断裂构造交汇部位,角砾岩带贯穿盖层酸性火山及其下的花岗闪长岩.角砾岩带(体)周边的火山岩和花岗闪长岩中可见震碎角砾岩,即角砾岩具有一定的分带性.爆破角砾岩一般呈灰白色,由角砾和胶结物组成.按角砾成分,可分为两种角砾岩.

酸性火山熔岩质角砾岩:主要见于火山盖层和ZK7602钻孔中(图4).岩石呈灰白色,角砾状构造,气孔构造.角砾成分主要为酸性火山熔岩,含量约70%.角砾呈次棱角状,大小为0.3~5 cm.胶结物以火山灰为主.岩石蚀变主要强硅化,局部具较强的高岭土化.岩石具气孔,大部分气孔有充填物.充填物主要为黄铜矿及少量斑铜矿、蓝铜矿、黝铜矿,气孔中可见石英晶簇.黄铜矿呈团块状,其形状随气孔形状而变化,部分孔洞没有充满.

闪长岩质角砾岩:分布较广泛,角砾成分以闪长岩为主,局部含有少量流纹岩角砾,含量30%~80%.角砾多呈棱角-次棱角状,角砾大小一般为0.5~5 cm,局部可达10~30 cm.胶结物为玉髓、石英、绿泥石等热液蚀变矿物(图5).

图4 酸性火山熔岩质爆破角砾岩Fig.4 Acidic volcanic explosive breccia

矿区断裂构造发育,走向为NE、NW和E-W.爆破角砾岩带受3组断裂控制,矿体受NE向断裂控制. NE向断裂走向一般为60°,倾向NW,倾角20~35°.

2.2矿区物化探异常

1∶1万激电中梯测量以5%等值线圈定的激电异常面积为0.7 km2左右,东、南、西3个方向上均未封闭,异常中心强度在10%左右,推断为金属硫化物引起.

1∶1万土壤地球化学测量,在矿区圈定出2组合异常,其中Ht-16为主要异常.Ht-16异常位于六九山南部,面积0.9418 km2.异常呈NE向不规则状展布,由Au、Ag、Cu、Mo四种元素异常组成,异常套合紧密,强度高,规模大.Cu、Mo异常具浓度内带,Au、Ag异常具中带.其中Ag最高值为3×10-6,Cu最高值为420×10-6.异常处于低阻高极化区域,详查验证Ht-16异常为矿致异常.

图5 细粒闪长岩质爆破角砾岩Fig.5 Fine grained dioritic explosive breccia

2.3矿床地质

矿体赋存于爆破角砾岩带中,矿石矿物主要赋存于角砾岩的胶结物中,矿化不均匀.矿体均为盲矿体,与围岩渐变过渡.露天开采中发现详查圈定的一些矿体都是相互连通的,但为方便起见,本文仍按详查报告❶黑龙江省矿业集团有限责任公司.黑龙江省龙江县后六九山地区铜金矿详查报告.2011.给予描述.共圈定24条矿体,其中工业矿体19条,低品位矿体5条.其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ号矿体规模较大,为主矿体(表2).矿体主要分布在六九山南东坡75~88线之间,矿带东西长约1200 m,南北宽约500 m.矿体赋存水平标高0~300 m.矿体主要产在爆破角砾岩中,呈不规则脉状、透镜状产出,总体走向61°,倾向NW,倾角20~35°.矿体长度不大于780 m,一般在300 m左右,平均厚度7.18 m.矿体平均品位Cu 0.59%~1.01%,伴生Ag 3×10-6~5×10-6.矿床平均品位Cu 0.73%,伴生Ag 5.87×10-6.

Ⅰ号矿体:矿体位于76~83线之间,赋存在爆破角砾岩中,呈不规则脉状-囊状产出.走向45~95°,倾向NW—N,倾角0~34°,西部较缓,东部较陡.矿体最大控制长度700 m,最大控制垂深205 m,平均宽度50 m,平均垂直厚度13.46 m.77线ZK7701孔矿体规模最大,最大控制垂直厚度107 m(包括低品位矿体),赋存标高120~280 m.矿体平均品位:Cu 0.70%,伴生Ag 4.68×10-6.

Ⅱ号矿体:矿体位于78~83线之间,赋存在爆破角砾岩中,呈不规则脉状产出.走向60~75°,倾向NW,倾角20~30°,西部较缓,东部较陡.矿体最大控制长度500 m,最大控制垂深165 m,平均宽度23 m,平均垂直厚度8.85m.80线和81线矿体规模最大,最大控制垂直厚度32 m(包括低品位矿体),赋存标高120~268 m.矿体平均品位:Cu 0.72%,伴生Ag 4.79×10-6.

表2 六九山铜银矿床矿体特征表

Ⅳ号矿体:矿体位于77~85线之间,赋存在爆破角砾岩中,呈不规则脉状-囊状产出.走向60~85°,倾向北西,倾角25~27°.矿体最大控制长度780 m,最大控制垂深170 m,平均宽度19 m,平均垂直厚度6.13 m. 83线ZK8301孔矿体厚度最大,最大控制垂直厚度38 m,赋存标高140~250 m.矿体平均品位:Cu 0.74%,伴生Ag 6.80×10-6.

矿石构造主要为块状构造、浸染状构造和角砾状构造.矿石结构为他形粒状结构、固溶体分离结构、包含结构以及由充填作用形成的脉状结构等.黄铜矿以他形粒状或浸染状为主.包含结构主要体现在黄铜矿沿黄铁矿裂隙充填并被黄铁矿包裹,及黄铜矿集合体中包含有细小的黄铁矿.固溶体分离结构仅见闪锌矿中含乳滴状黄铜矿而形成的固溶体分离结构.

矿石中的金属矿物约含1%~5%,主要赋存在爆破角砾岩的胶结物中(图6).金属矿物主要为黄铁矿和黄铜矿,微量斑铜矿、辉铜矿、铜蓝、黝铜矿、闪锌矿、辉钼矿、磁铁矿、镜铁矿.脉石矿物主要为长石、石英、方解石、绢云母、电气石、绿泥石、黑云母.黄铜矿呈他形粒状或浸染状,以3种形式赋存于矿石中:①以他形粒状充填于石英颗粒间隙,与石英曲线镶嵌或不规则粒状被石英包裹;②黄铜矿沿黄铁矿裂隙充填交代,部分黄铜矿与黄铁矿、闪锌矿连生,也见黄铜矿包含黄铁矿和闪锌矿;③黄铜矿在闪锌矿中呈乳滴状固溶体分离结构.黄铜矿嵌布粒度大致可分为0.05~0.15 mm和0.4~1.8 mm两个粒级,细粒级含量较少,多数在0.4~1.8 mm之间.

图6 角砾状矿石Fig.6 Brecciated ore

矿体的围岩与含矿岩石相同,以爆破角砾岩为主.爆破角砾岩普遍遭受蚀变,主要蚀变类型为硅化、泥化,次为绢云母化、绿泥石化、绿帘石化、碳酸盐化等,其中硅化与矿化关系最为密切.蚀变矿化期次可分为3个阶段:①硅质交代阶段,爆破角砾岩形成前,岩石全部或部分被玉髓或硅质交代,在火山岩盖层中发育成硅帽,即交代石英岩,在钻孔中矿体的上下盘内也可见交代石英岩;②石英-硫化物阶段,为主成矿阶段,爆破角砾岩形成后,在胶结物中形成团块状(石英)硫化物集合体,或沿岩石裂隙充填石英-硫化物细脉,在空洞中形成石英晶簇;③玉髓-绿泥石-碳酸盐化阶段,沿岩石裂隙充填-交代形成的隐晶质硅质细脉,绿泥石化主要发育于胶结物中,碳酸盐化主要表现为沿裂隙分布的方解石细脉,该阶段形成少量黄铁矿.此外,沿断裂带发育有泥化,泥化形成的黏土层可达20余米.

3 结论及讨论

(1)成矿时代:根据矿床地质特征,成矿与中生代火山-岩浆-热液作用有关.矿床产于爆破角砾岩中,爆破角砾岩发育于光华组及光华期次火山岩中,由此推断成矿时代为早白垩世.后六九铜钼矿床与成矿相关花岗闪长岩的锆石U-Pb年龄为155.49 Ma[14],全岩K-Ar法年龄为75~95 Ma[14].前者代表花岗闪长岩结晶年龄,后者代表最晚一期蚀变矿化年龄,亦即六九山铜银矿床形成年龄.闹牛山与成矿相关花岗闪长斑岩的锆石U-Pb年龄为(141.2±0.7)Ma,辉钼矿Re-Os同位素年龄(134.3±0.8)Ma[7],六九山铜银矿床与其相比成矿较晚.

(2)矿床成因:成矿分3个阶段,即早二叠世矿物物质准备阶段,晚侏罗世成矿物质初步富集阶段和早白垩世成矿阶段.

第一阶段,早二叠世海底火山作用形成大石寨组安山岩,其含Cu 20×10-6~200×10-6[14],大石寨组可作为初始矿源层.

第二阶段,晚侏罗世成矿主要与岩浆侵入作用有关,岩浆侵入作用形成花岗闪长岩和中高温热液型铜钼多金属矿,如后六九铜钼矿和高发屯多金属矿.花岗闪长岩锆石U-Pb年龄为(156.8±1.2)Ma❶中国地质大学(北京).1∶25万乌兰浩特市幅(L51C002002)区域地质调查报告.2013.,代表该期成矿年龄.矿化受断裂构造控制,成岩成矿物质主要来自上地幔或下地壳,部分由热液从大石寨组安山岩中萃取.后六九铜钼矿床爆裂测温平均值,由高而低排列依次为辉钼矿(350℃)、磁黄铁矿(280℃)、黄铁矿(275℃)、黄铜矿(225℃)[14].矿石的硫同位素组成为0.5‰~3.6‰,平均值是1.2‰,具有陨石特征. 19件矿石样品的铅同位素组成,206Pb/204Pb=18.227~18.426,207Pb/204Pb=15.336~15.533,208Pb/204Pb=37.797~38.221,其平均值分别为18.327、15.435和38.009,组成比较稳定,比值波动小,铅具有上地幔或下地壳单一来源特征[14].

第三阶段,早白垩世成矿主要与火山作用有关,火山喷发形成的火山岩盖层,为此后爆破角砾岩的形成和热液成矿作用起到了屏蔽作用.在火山喷发后,岩浆作用强度减弱,但古热泉系统已经形成,热液对流循环和水-岩反应加剧,成矿物质不断在热液中聚集.在构造-“残余”岩浆再次作用下,形成爆破角砾岩及中性次火山岩.爆破角砾岩渗透性好,可为成矿热液活动提供通道,为矿质沉淀提供良好的空间.爆破减压有利于矿质沉淀,流体混合和流体沸腾是矿质沉淀的重要机制[16-17].

根据矿床地质特征,六九山铜银矿床成因类型为浅成低温热液型或爆破角砾岩型,成矿时代为早白垩世.

(3)找矿标志:①断陷盆地中的局部隆起带,靠近隆起一侧,有白音高老组分布;②硅帽-交代石英岩;③爆破角砾岩,震碎角砾岩(火山岩);④Cu-Ag化探异常,低阻高极化、中高阻高极化异常;⑤硅化、绢云母化,铁染.

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Geological characteristics of the Liujiushan copper-silver deposit in Heilongjiang Province

WANG Xiao-zheng1,LYU Jun-chao2,XU Jia2,SHU Guang-long2
1.China University of Geosciences,Beijing 100083,China;2.Shenyang Institute of Geology and Mineral Resources,CGS,Shenyang 110034,China

The Liujiushan Cu-Ag deposit in Heilongjiang Province,located in the middle-eastern Daxinganling metallogenicbelt,is an epithermalvein deposit.The deposit is distributed within explosive breccia zone,with a width of 500 m and a length of 1200 m.The ore belt occurs in the Late Jurassic granodiorite and the volcanic rocks of Baiyingaolao formation,which consist with the breccia zone.Totally 24 ore bodies are identified in the deposit,of which 19 are commercially significant.The ore bodies are in irregular veins and lens,with a strike of 61°and dip angle of 20°-35°.The lengths of single orebodies are not longer than 780 m,usually around 300 m,with an average thickness of 7.18 m.The Cu grade of ore bodies ranges from 0.59%to 1.01%,with associated Ag of 3×10-6to 5×10-6.The average Cu grade in the deposit is 0.73%,with Ag of 5.87×10-6.Intense volcanic-magmatic intrusions took place in the Liujiushan area,with 9 central type volcanoes distributed in the 20 km2area.The Liujiushan Cu-Ag depositis closely related to the Mesozoic volcanic-magmatic activities.The formation of the deposit experienced three stages,i.e.1)ore-forming material deposition in Early Permian;2)mineral preliminary enrichment in Late Jurassicand 3)mineralization in Early Cretaceous.

explosive breccia;geological characteristics;Liujiushan Cu-Ag deposit;Heilongjiang Province

1671-1947(2016)02-0137-07

P618.52;P618.41

A

2015-12-21;

2016-03-25.编辑:张哲.

中国地质调查局“内蒙古扎赉特旗新林-神山地区矿产地质调查”项目(编号12120113055600).

王筱筝(1990—),女,中国地质大学(北京)在读硕士研究生,地质学科史专业,通信地址 北京市海淀区学院路29号,E-mail// xzwang724@hotmail.com

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