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江西九曲铜钨多金属矿床地质特征及成因探讨

2017-11-30曾路平邹振威陈小勇

中国钨业 2017年5期
关键词:方铅矿硅化矿化

谢 刚,曾路平,邹振威,陈小勇

(江西省地质矿产勘查开发局赣南地质调查大队,江西 赣州 341000)

江西九曲铜钨多金属矿床地质特征及成因探讨

谢 刚,曾路平,邹振威,陈小勇

(江西省地质矿产勘查开发局赣南地质调查大队,江西 赣州 341000)

九曲矿区地处南岭东西向构造带与罗霄北北东向断褶带的复合部位,定位于区域北东向安基山断裂北西盘,属三南(龙南、定南、全南)钨稀土矿集区组成部分。发育于在九曲花岗体内及接触带附近的近东西向—北西西向断裂破碎带为赋矿构造,已圈出铜钨多金属矿(化)体28条,铜钨铅锌银共生,伴生锡等有益组分,矿床成因与岩浆期后热液充填交代关系密切,属断裂破碎带蚀变岩—石英脉复合型铜钨多金属矿床。

铜钨多金属矿;蚀变破碎带;九曲;蚀变岩—石英脉复合型;断裂

江西省龙南县九曲矿区近年勘查发现铜钨多金属矿(化)体赋存于断裂破碎蚀变带中,矿化范围在九曲燕山期花岗岩体内及接触带附近,已圈出矿(化)体28条,矿(化)体铜钨铅锌银共生,成矿受九曲岩体和断裂破碎带控制,属南岭成矿带赣南成矿区继八仙脑之后发现的断裂破碎带蚀变岩—石英脉复合型铜钨多金属矿床新类型。本文重点阐述矿床的地质特征,探讨矿床成因,以期对矿区进一步探矿和外围找矿有所启发。

1 成矿地质背景

九曲矿区位于武夷山西坡多金属成矿带的中南段与南岭成矿带的东段结合部位的三南(龙南、定南、全南)钨稀有稀土矿集区内。

区域内出露地层主要有:震旦系、寒武系、泥盆系、石炭系、白垩系(图1)。构造变形强烈,褶皱断裂发育,以南北向复式褶皱及北北东向、东西向断裂构造为主,叠加北东、北西向构造的总体格局。区内岩浆广泛出露,具有多期次活动特点,主要有燕山早期第二阶段的九曲—上中坪—中坪岩体等岩体,其多呈小岩株状、岩瘤状分布,岩性多为中细(微)粒斑状二云母花岗岩。

区域金属矿产主要为钨、稀土及稀有金属矿。钨成矿与燕山早期花岗岩有关,沿安基山断裂由南西往北东,分布有官山(石英脉型)、岗鼓山(夕卡岩型)、宝莲山(石英脉-云英岩型)等矿床、点。稀土矿属花岗岩风化壳离子吸附型,是我国最为重要的稀土矿产地。稀有金属矿为正长岩风化壳型锆砂矿,已发现塔背等处锆矿床(点)。

2 矿区地质

2.1 地层

矿区内出露地层为震旦系上统老虎塘组。

震旦系上统老虎塘组(Z2l):震旦系上统地层覆盖整个矿区。为一套厚度较大的海相复理石砂、泥质火山碎屑岩建造及少量火山岩建造,普遍经受低级别的区域变质,岩层遭受澄江—加里东期强烈褶皱变形,在矿区内本套地层构成官山—安基山复式背斜之九曲向斜核部及其两翼。岩性主要为变余长石石英砂岩、凝灰质砂岩、粉砂岩。

据区域资料显示,其Cu、Pb、Zn等含量较高[1]。

2.2 构造

矿区处于官山—安基山隆褶束的东翼,经历了自加里东以来多期次的构造运动,形成了区内富有特色的构造形迹及其组合形式。矿区构造以断裂为主,按构造形迹分为北北东—近南北向、北东东向、近东西—北西西向四组断裂(图2)。

(1)北东—北东东向断裂。发育于矿区中南部,区内有F1、F15,其中安基山断裂F1(区域上为F28)规模较大,斜贯全区。断裂面倾向北西,倾角40°~75°,破碎带宽5~10 m,带内主要由硅化碎裂岩、断层角砾岩及碎粉岩组成,带内从中心到两侧可分为碎粉岩带、断层角砾岩带、碎裂岩带或片理化带。破碎带内蚀变构造岩再破碎,石英具挤压拉长特征,局部见较多的萤石呈脉状、角砾状分布,是断裂多次活动的记载。该断裂错切九曲花岗岩,断裂性质为平移逆冲断裂。

(2)北北东向断裂。发育于矿区中西部地区,位于九曲向斜褶皱核部,平行于褶皱轴方向延伸,区内主要有F3、F12。其中F12为下中坪北北东向断裂的南缘部分,区内延长1.8 km,断裂面呈舒缓波状,倾向南东东,倾角 70°~85°,破碎带 1.5~2.8 m,带内主要有硅化碎裂岩、断层角砾岩及热液石英岩组成。该组断裂主要属燕山运动形成,断裂带性质以压扭性斜冲断层为主,具有多次活动的特点,晚期转化为张扭性正断层,控制九曲花岗岩体的侵入、定位和展布方式。

图1 九曲铜钨多金属矿区域地质矿产略图Fig.1 The Jiuqu copper tungsten polymetallic ore regional geological minerals sketch

(3)近东西—北西西向断裂。发育于安基山断层北西盘花岗岩出露区及外接触带,由破碎带或裂隙密集带组成。破碎带多有硅化、黄铁矿化、碳酸盐化等热液蚀变,以硅化为突出标志,故又称“硅化破碎带”;裂隙带多有石英-硅质充填构成细脉网脉带。地表发现有大小二十余条,规模较大、延伸较长的硅化破碎带有 10 条,即 F2~F11;走向 260°~300°,地表倾向或北或南,倾角 65°~90°;宽 0.1~10 m,走向延长200~2 500 m不等。

该组破碎带切割震旦系变质砂岩时,卷入破碎带中的构造碎块产生揉皱,包绕构造透镜体的岩屑和新生片状矿物矿形成片理化带。发育于花岗岩体中硅化破碎带自内而外大致为对称的三个构造岩带:强硅化碎粉岩带。发育不规则石英岩-硅质岩团块或大透镜体或小脉、细脉,透镜体中见次棱角状花岗岩角砾;片理化带;硅化角砾岩带,角砾多呈次棱角状,少数圆化。

当硅化破碎带和细脉网脉带中金属硫化物富集时,构成矿化蚀变破碎带,矿化蚀变带露头普遍存在褐铁矿化,是直接找矿标志。

(4)北西向断裂。区内北西向断裂构造不甚发育,仅在矿区北东角有一条F13,长约550 m,宽1.50 m,倾向北东,倾角50°~80°。该断裂使泥盆系与九曲岩体北端的小岩株呈断层接触。该断裂表现为硅化破碎带,地表有少量的黄铁矿、方铅矿化,局部有锰矿化。

图2 九曲矿区地质简图Fig.2 Geological sketch of Jiuqu depositt

2.3 岩浆岩

矿区内岩浆岩主要有中侏罗世花岗岩(九曲岩体)及少量花岗斑岩脉。与成矿关系密切的岩性为中细粒斑状二云母花岗岩。

中细粒斑状二云母花岗岩(γJ2):为燕山早期第二阶段侵入,呈小岩株状,岩滴状产出,同位素年龄值为169.6±0.8 Ma[2]。岩石颜色呈灰白色-肉红色,似斑状花岗结构,块状构造,主要造岩矿物有钾长石、斜长石、石英、黑云母、白云母、钠长石;斑晶成分主要为长石、石英,半自形-他形晶;基质显晶质,他形-半自形粒状;副矿物有锆石、石榴石等。

与区内八仙脑矿床成矿岩体——天门山岩体对比,其矿物成分与化学成分特征见表1、表2。

表1 不同成矿岩体岩石矿物成分与含量对照表[3]Tab.1 Different metallogenic rocks mineral composition and content schedule

表2 不同成矿岩体岩石化学成分与含量一览表[3]Tab.2 Different metallogenic rocks chemical composition and content schedule

由表2知,九曲岩体、天门山岩体对比,发现两者都呈现酸度大、高碱值等特点,与南岭大多数钨锡矿床有关的花岗岩相吻合,显示较强的钨锡成矿专属性。

与维氏值对比,九曲岩体富含钨锡铅等成矿元素(表3)。其中钨锡含量甚至较天门山岩体高出许多,为良好的成矿物质来源,与矿区的多金属矿化关系密切。但铜元素含量较低,其后期成矿应与地层中富Cu关系更为密切。

九曲岩体具有两阶段的冷却速率,在早阶段(约170 Ma)经历了快速冷却的过程,其冷却曲线为近垂直于年龄轴的直线。后一阶段从350℃白云母到150℃钾长石封闭速度为2.90℃/Ma[2]。在后一阶段缓慢的降温过程中,岩体的结晶分异演化可提供丰富的成矿物质,同时,为成矿流体的循环、成矿物质的迁移、富集提供热源。

表3 不同岩体主要成矿元素含量一览表[3]/×10-6Tab.3 Different rock major ore-forming elements and content schedule

2.4 围岩蚀变

2.4.1 接触蚀变

矿区岩体接触带部位变质岩普遍发育角岩化,石英普遍重结晶,黑云母、绿泥石或绢云母、红柱石、石英等构成斑点状构造或瘤状构造。

2.4.2 热液蚀变

矿区热液蚀变有硅化、黄铁矿化、绿泥石化、碳酸盐化及云英岩化等。与矿化关系较为密切的热液蚀变是沿破碎带发育的硅化、黄铁矿化,次为绿泥石化、碳酸盐化。

(1)硅化。矿区断裂破碎带不同程度硅化,硅化带的宽窄与破碎程度、破碎带宽度呈正比关系,一般几十厘米,个别可达十余米。沿破碎带走向、倾向呈膨缩变化。硅化强度由内向外逐渐减弱。主要有两期:一是硅质交代围岩中其他矿物成分,原岩由深色变为浅色,蚀变强烈处岩石变成灰白色,形成块状热液石英岩-硅质岩,或与硫化物组合胶结构造角砾。该期硅化伴有黑钨矿沉淀,部分热液石英岩-硅质岩旁有云英岩化和钾长石化蚀变;二是硅质沿岩石裂隙充填交代形成烟灰色的硅质细网脉或硅质团块,与围岩界线不清,该期硅化为硫化物形成阶段,一般伴有大量硫化物的形成。

(2)黄铁矿化。三个矿化阶段皆有发育,浅铜黄色,金属光泽,呈半自形粒状,团块状,解理发育,晶面具有纵纹,多呈浸染状或星点状产于破碎带中,并常与铜铅锌硫化物共生,可作为一种找矿标志。其中石英-黑钨矿阶段,黄铁矿多呈半自形粒状结构,与黑钨矿、锡石等共生,硅化较强;石英-硫化物阶段,黄铁矿前期多呈中粗粒半自形、团粒结构,后期多呈半自形细粒、溶蚀交代结构,这一阶段常与闪锌矿、方铅矿、黄铜矿、辉银矿等共生,硅化较强;石英-碳酸盐阶段,黄铁矿多呈半自形细粒结构,前期与少量闪锌矿、方铅矿等共生,矿化渐弱。

(3)绿泥石化。广泛发育于破碎带-石英脉复合型矿(带)体及其外接触带中。为绿泥石交代黑云母、长石等热液蚀变变质作用产物。另一类为断裂破碎带内绿泥石交代长英质形成绿泥石化矿化破碎带,绿泥石呈粉末状、团块状、细脉状集合体形式出现。

(4)碳酸盐化。主要为方解石化,分布较少,且蚀变较弱。可分为浸染状和脉状蚀变。

浸染状是暗色矿物的碳酸盐化。少量方解石沿黑云母的解理缝和边缘发生交代。

脉状蚀变较弱,又可分三期:其一,含石英方解石脉,宽0.2~5 mm,较少见。其二,薄膜状,方解石往往呈宽的细脉贯入岩石微裂隙或节理中,在岩石露头上表现为白色“薄膜状”。其三,白色松散脉状,宽0.5~2 cm,松散,见水软化,方解石粒度较粗,有的呈“片状”沿脉分布。

(5)云英岩化。云英岩化分布于石英脉旁侧及花岗岩与变质岩的接触带中,其宽度强弱不等,变化大,连续性差,常呈带状、囊状和团块状。云英岩化主要由石英、白云母组成,含少量长石,有时见萤石、黄玉。当云英岩中出现黄玉、萤石时,旁侧石英脉中钨矿化往往较好。

3 矿床特征

3.1 矿体特征

区内共发现28条矿化带,根据矿化蚀变破碎带(构造裂隙)在岩体内呈现明显的疏密相间的特点,构成区内南、中、北三个矿化体密集分布区段,其中南部受F1~F5断裂带影响,产有12条矿化体,矿化体间距30~80 m;中部受F6~F8断裂带影响,分布10条矿化体,矿化体间距50~90 m;北部受F9~F14断裂带影响,产有6条矿化体,矿化体间距65m。各矿化带沿走向呈追踪式向右行侧列的特点,局部地段具有膨大缩小现象。产状在上述南、中、北三区段有一定的差异,南部破碎带走向近东西,一般倾向北,倾角55°~87°;中北部走向为北西西向,中部倾向北或南,北部的断裂多数倾向南,倾角大于65°,属陡倾斜断裂。南、中、北三区段矿(化)体在倾向上由地表向深部呈扇状收敛趋势。

通过对矿化蚀变破碎带揭露取样,按现行一般工业指标初步圈定4条矿体,分别是V3、V8、V10、V17。从南至北,矿体疏密相间平行产出,有往北东方向侧列展布的趋势。矿体规模不一,走向控制长220~810 m,厚度 0.12~6.88 m,倾向南或北,倾角大于65°,呈陡倾斜脉状(表4)。矿化控制标高范围420~825 m,矿体延深控制25~253 m,其中V10控制最大延深253 m。

图3 九曲矿区典型剖面简图Fig.3 Jiuqu mining area typical section diagram

表4 主要矿体特征一览表[3]Tab.4 Table for main orebody feature

矿体产于近东西向—北西西向断裂破碎带中强蚀变地段,由含硫化物的硅化角砾岩、含硫化物热液石英岩、含黑钨矿-硫化物石英条脉-复脉等组成。矿区南、北、中三个区段矿化带的成矿元素矿化富集有所差异,南、北两侧的V17、V3为铜钨铅锌银矿体,中部的V8、V10为铜钨矿体(表5、表6[3])。

矿体地表主要为由褐铁矿化硅化构造角砾岩构成的矿化标志带,带内常有硅化碎裂岩、构造角砾岩、石英岩,局部见石英脉充填物呈脉状、复脉状分布。硅化、绿泥石化等蚀变较强,铁锰质含量较高,局部黄铜矿、铜蓝、方铅矿、闪锌矿等呈星点状或浸染状分布。

表5 矿石多元素分析结果表[3]w/%Tab.5 The ore polyelement analysis results table

3.2 矿石特征

(1)矿物成分。九曲矿区矿石中常见矿物近30种,金属矿物有黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、铁闪锌矿、黑钨矿、黄铁矿、锡石、褐铁矿、钛铁矿、辉铋矿、辉银矿、辉钼矿、软锰矿等,非金属矿物有石英、钾长石、铁锂云母、萤石、黄玉、绿泥石,次生矿物有绢云母、叶腊石,后期氧化矿物有辉铜矿、辉铜矿、铜蓝、孔雀石、铅矾等。黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、黑钨矿为主要工业矿物。

铜钨矿石矿物共生组合有:黄铜矿(1.85%±)、黄铁矿、黑钨矿(0.17%±)、石英(45%±)、钾长石、铁锂云母、白云母、萤石、绢云母(15%±)、绿泥石(15%±)、方解石(10%±)、叶腊石,少量斑铜矿、铜蓝、辉铜矿、方铅矿、闪锌矿。

铜钨铅锌矿石矿物共生组合有:黄铜矿(2.49%±)、方铅矿(3.57%±)、铁闪锌矿+闪锌矿(3.18%±)、黄铁矿、黑钨矿(0.30%±)、石英(45%±)、钾长石、铁锂云母、白云母、萤石、绢云母(15%±)、绿泥石(15%±)、方解石(10%±)、叶腊石,少量斑铜矿、铜蓝。

(2)矿石化学成分。该区是以铜、铅、锌、钨为主,伴生银锡的综合性矿产。铜以黄铜矿、斑铜矿等形式存在,铅以方铅矿形式,锌以闪锌矿、铁闪锌矿形式存在,银主要赋存于方铅矿中,钨以黑钨矿形式存在。

通过对矿石的化学分析可知,矿石中主要化学成分为 SiO2、Fe、S、Al2O3、MgO、CaO 等,主要的有益组分为 Cu、W、Pb、Zn、Ag等(见表 5)。

(3)矿石结构构造。矿石结构:区内矿石经过多期次形成,矿石结构常见半自-他形结构,其次是因熔体分离结构、熔蚀交代残余结构。

矿石构造主要有块状构造、浸染状构造、条带状构造、细脉状构造、网脉状构造、角砾状构造,见图4。

(4)矿石类型。该矿床矿石主要为原生硫化物矿石,氧化矿化与混合矿石很少。有用矿物结晶程度较好,多呈自形~半自形粒状,颗粒大小一般数毫米至数厘米,主要金属矿物为黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、黑钨矿、少量辉铜矿、斑铜矿、辉银矿;主要脉石矿物为石英、长石,形成的矿石易选,矿石自然类型为石英-硫化物型,可分为黄铜矿-黑钨矿-石英型及黄铜矿(方铅矿、闪锌矿)-黑钨矿-石英型两类。

根据矿床产出地质条件、矿体形态产状、矿石结构构造、矿石物质组分及围岩蚀变特征,该矿床工业类型为铜(钨)矿石、铜(铅锌钨)多金属矿石两类。

(5)矿物生成顺序及成矿阶段。依据矿物共生组合及其矿脉穿插关系、矿物的包裹连生、充填穿插,溶蚀交代等关系,将矿物划分两个成矿期、四个成矿阶段,见表6[3]。即热液期和表生期,其中热液期又可分为三个成矿阶段:石英—黑钨矿阶段;石英—硫化物阶段;碳酸盐阶段,表生期即石英—次生氧化物阶段。

表6 矿物生成顺序略表Tab.6 Sequence of mineral formation

石英—黑钨矿阶段:属高温气成热液期,成矿时间相对较短,早期形成石英、黑钨矿呈半自形粒状、短柱状分布,其中黑钨矿多呈发丝状、细小条状、放射状分布,且多为后期形成的硫化物(黄铜矿、方铅矿、闪锌矿)包裹、交代,石英多为油脂光泽较强,断口多为贝壳状的高温类型。

石英—硫化物阶段:成矿时间相对较长。前期以黄铜矿、方铅矿、黄铁矿生成,形成的矿物颗粒呈中粗粒半自形粒状、团粒结构,局部见黄铜矿中有黑钨矿包晶;后期随着构造裂隙的再次开放,矿液的上升,沿裂隙注入沉淀,形成半自形细粒结构、溶蚀交代结构、嵌边结构。生成的矿物以黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、黄铁矿较多。

碳酸盐阶段:矿体及围岩内常有方解石细脉沿裂隙充填,并伴随少量的闪锌矿的生成,此后为叶腊石、绿泥石、萤石、滑石等沿节理面出现。

矿物的生成顺序详见表6。

图4 矿石构造图Fig.4 The ore structure and structure diagram

4 矿床成因探讨

4.1 成矿条件

(1)地层因素。震旦系浅变质岩主成矿元素含量高[6-9],给重熔花岗岩浆提供了丰富的物质基础[8];作为部分容矿断裂破碎带原岩,凝灰岩、长石石英砂岩等富钙、高硅铝质等岩石有利于热液交代成矿[10]。

(2)岩浆因素。九曲岩体为该矿床的成矿地质体,其成岩年龄为169.6±0.8 Ma[2],呈现酸度大,高碱值(表2)等特点,与南岭大多数钨锡矿床有关的花岗岩相吻合。岩体富含钨锡铅等成矿元素(表3),可为成矿提供物质来源。九曲岩体具有两阶段的冷却速率,早阶段为快速冷却,后阶段为缓慢降温。而后一缓慢降温的过程,不仅提供成矿物质,还为成矿元素迁移、富集提供时间和热源。

(3)构造因素。安基山断裂属区域性大断裂,斜贯矿区南东部,控制九曲岩体的侵入和展布。

安基山断裂北西上盘发育的次级近东西—北西西向断裂组为成矿热液提供有利的运移通道和聚集成矿空间。该组断裂性质为燕山运动产物,为北东向断裂的伴生构造。以压扭性斜冲断裂为主,后期部分断裂转变为张扭性,对区内铜钨多金属成矿具有重要的控制作用:直接框定了区内铜钨矿化带(矿体)规模、产状、形态。

4.2 矿床成因

九曲深部花岗岩浆在燕山期构造事件的诱因下,沿安基断裂向上侵位成岩,岩体本身富含W、Sn、Bi等元素,同时萃取了震旦系浅变质岩系的Cu、Pb、Zn等成矿物质,聚集于岩体顶部的岩浆期后高温热液沿近东西—北西西向断裂充填形成含铜钨石英脉(或矿体),伴有云英岩化、硅化、钾化蚀变。随着构造—岩浆演化,深部岩浆房驱动成矿流体持续上升,其间有部分大气降水的混合、部分围岩矿质的参与形成富硫混合成矿流体,与此同时,构造-岩浆活动使原被含铜钨石英脉充填的裂隙再次活动(或张开或破碎),也有新裂隙的生成,成矿流体选择减压部位交代-充填,形成矿化蚀变破碎带,矿化富集部位构成蚀变岩—石英脉复合型铜钨多金属矿体,期后,产生绿泥石、碳酸盐化。因此,该矿床成因类型属岩浆期后含矿热液沿破碎带充填交代,形成破碎带蚀变岩——石英脉复合型铜钨多金属矿床。

5 结语

九曲矿区铜钨多金属矿(化)体赋存于断裂破碎蚀变带中,矿化范围在九曲燕山期花岗岩体内及接触带附近,矿(化)体铜钨铅锌银共生,成矿受九曲岩体和断裂破碎带控制,属南岭成矿带赣南成矿区继八仙脑之后发现的断裂破碎带蚀变岩—石英脉复合型铜钨多金属矿床新类型。与八仙脑矿区稍有不同的是,九曲容矿断裂构造为岩体内破碎带,而八仙脑为岩体外破碎带。九曲矿区的新发现再次打破南岭钨成矿区破碎带不含矿的观点,揭示出三南乃至南岭成矿带寻找类似破碎带蚀变岩型钨多金属矿的广阔前景。

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The Geological Characteristics and Genesis of Jiuqu Copper Tungsten Polymetallic Deposit in Longnan,Jiangxi

XIE Gang,ZENG Luping,ZOU Zhenwei,CHEN Xiaoyong
(Gannan Geological Survey Brigade of Bureau of Geology and Mineral Exploration and Development of Jiangxi Province,Ganzhou 341000,Jiangxi,China)

Jiuqu mining area is in E-W-trending Nanling Tectonic Belt and NNE trending Luoxiao fault fold belt of composite parts.Located in the area of N-E Anjishan fracture N-W part,three South(Longnan,Dingnan,Quannan county)tungsten rare earth ore district part.Grow in the EW-NWW fracture zone near the of the granitic body and its contact zone is the ore bearing structure,circle copper tungsten polymetallic ore (chemical)body 28,copper,tungsten,lead and zinc,silver intergrowth,associated tin and other useful components.Ore genesis is closely related to post magmatic hydrothermal filling and metasomatism,belongs to fracture zone altered rock quartz vein complex type copper tungsten polymetallic deposit.

copper tungsten polymetallic ore deposit;altered fracture zone;Jiuqu mining area;altered rock-quartz vein composite type;fracture

P611;P612

A

10.3969/j.issn.1009-0622.2017.05.001

2017-08-02

中国地质调查局国土资源大调查矿产资源评价项目资助(1212010533002)

谢 刚(1986-),男,江西南康人,工程师,主要从事地质勘查工作。

陈小勇(1965-),男,江西赣州人,教授级高级工程师,主要从事矿产资源勘查工作。

(编辑:刘新敏)

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