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内蒙古阿尔哈达铅锌银矿床地质特征及矿床成因

2018-06-11

现代矿业 2018年5期
关键词:闪锌矿铅锌黄铁矿

张 文 艾 羽 张 锋 谭 强

(1.天津华北地质勘查总院;2.中非华勘投资有限公司;3.天津地质调查中心;4.内蒙古自治区地质调查院)

内蒙古阿尔哈达铅锌银矿大地构造位置处于内蒙—兴安褶皱系、东乌旗—二连浩特复背斜北东部的东乌旗褶皱束内[1-3],位于内蒙古—兴安岭晚古生代—中生代铜、铅、锌、金、银、锡、铬(钼)成矿区之锡林浩特—东乌旗多金属成矿带东段,区域成矿地质条件优越,具有良好的找矿前景[4-7]。研究区位于东乌旗褶皱束的东部地段,即白音呼布尔苏木—满都呼宝力格苏木一带。本研究对该区地质特征及矿床地质特征进行分析,并结合矿石样品的S同位素测试数据,对矿床成因进行研究。

1 区域成矿地质背景

阿尔哈达铅锌银矿床总体位于内蒙古锡林郭勒盟东乌珠穆沁旗满都胡宝力格苏木辖区内[8-9]。矿床位于西伯利亚板块南缘[1]、西伯利亚板块与华北板块接合带北部(图1)。区域成矿条件优越,已经发现了约300处矿床(点),是我国主要的成矿区之一。区域经历了多期构造运动叠加,形成了以NEE向和NNE向为主的构造格局。华力西期地层发生了强烈褶皱,断裂构造发育,形成了一系列NE—NEE向褶皱,褶皱类型为紧密线型褶皱或倒转褶皱,同时伴有大量的岩浆侵入活动。区域燕山期褶皱不发育,以断裂构造为主,燕山期运动造成早期断裂构造活化和NNE向断裂叠加。

图1 阿尔哈达铅锌银矿地质特征[2]

2 矿区地质特征

2.1 地 层

阿尔哈达铅锌银矿区出露的地层主要为泥盆系上统安格尔音乌拉组(D3a)、侏罗系上统布拉根哈达组(J3b)、第三系上新统(N2)和第四系(Q)(图1)[2]。

(2)上侏罗统布拉根哈达组。分布于矿区西北部,不整合于安格尔音乌拉组之上,出露面积约0.6 km2,岩性主要为黄褐色复成分砾岩、含砾流纹质凝灰岩、流纹岩等,地表出露较差,产状不明[9]。

(3)第三系上新统。仅在沟谷内和钻孔中见到,岩性为砖红色泥岩,厚约10 m。

(4)第四系。广泛分布于沟谷洼地中,成分主要为冲积—洪积形成的砂砾层以及湖积淤泥及风积形成的砂质土、粉细砂。

2.2 构 造

矿区位于额仁—高毕复式向斜东南翼,区内褶皱和断裂构造发育,表现出多期构造叠加改造的特点。褶皱构造走向总体以NEE向为主,矿区总体位置大致产出于一复式向斜构造南翼一侧。

2.2.1 褶皱构造

矿区褶皱构造主要为一复式向斜构造,矿区恰好处于该向斜构造南翼,区内地层总体产状为倾向NNW,倾角40°~65°,南部地层局部S倾,倾向SSE、倾角40°~65°。燕山晚期形成的褶皱总体走向NE(约40°),表现为次级舒缓褶皱构造。

2.2.2 断裂构造

从表3可以看出,在环境温度基本相同的条件下,随着环境相对湿度的不同,不同的烟草在制品经过风送设备时含水率的变化相差较大。混合丝由于试验时环境相对湿度为56.8%,风送前含水率接近其在此相对湿度下的平衡含水率,因此经过烟丝风送后含水率变化不大,仅下降0.05个百分点。叶丝和梗丝由于环境相对湿度较低,分别为34.8%和33.6%,因此经过风送后含水率下降较大,其中叶丝下降0.18个百分点,梗丝下降0.41个百分点,但梗丝下降幅度大于叶丝,说明梗丝的保湿性能小于叶丝,在环境温湿度变化时其含水率容易发生变化。

矿区主要发育阿尔哈达压扭性断层,总体走向NE(60°~70°),沿走向延伸大于10 km,断层由南西向北东自矿区南侧穿过,北东延伸至安儿基乌拉岩体,该组构造形成于华力西早期。

(1)NEE向断裂。F1断裂位于矿区南部,走向约70°,倾向NW,延长数千米,其南侧为断陷盆地,北部分布古生界地层。该断裂分布于矿体南侧,地表可见构造角砾岩、碎裂岩、碎裂板岩和次生硅化带,地表断裂宽数十米,属于阿尔哈达压扭性断层的一部分,是1组多期活动的压扭性断裂。

(2)NW向断裂。该断裂由一系列规模不等的断层、碎裂蚀变带组成,成群成带出现,不易区别[9-10]。断裂带总体走向306°,变化于290°~355°,SW倾,倾角变化较大,总体约35°,变化于15°~56°,宽400~600 m,延长大于3.5 km。该断裂带具有分支复合特征,沿走向和倾向延深方向呈舒缓波状,大多被铅锌矿交代充填。该组构造形成于华力西晚期,具有多期活动特征,从成矿初期至成矿期后经历了从压扭性—张扭性—压扭性的多期构造活动,是矿区主要的容矿构造,也是区内最重要的含矿带,Ⅰ#矿带便赋存其中。

(3)NNE向断裂。F2断裂分布于0#线附近,走向NNE(10°~28°),E倾,倾角约40°,延长1 700 m。断层以压扭性为主,晚期呈张扭性特征,断裂构造发育于沟谷中,地表被严重覆盖,主要根据ZK003、ZK006钻孔和SJ3工程中见到的数十米厚的构造碎裂岩带进行识别,该构造碎裂岩的成分主要为碎裂岩、角砾岩和断层泥,发育高岭土化、碳酸盐化,蚀变较弱。该组构造对区内早期矿带的连续性造成了破坏。F3断裂分布于43#~47#线,走向NNE(25°~32°),倾向SE,倾角约45°,地表延伸约2 500 m,构造性质为压扭性,从地貌特征及地层、矿化带的对应情况分析,可认为该构造真实存在,钻孔ZK4701、ZK4702内可见到厚达数十米的构造碎裂岩带,成分主要为碎裂岩、角砾岩和断层泥[8-9],该组构造对矿区早期矿体产生了破坏作用。

(4)NWW—NNW向断裂。分布于Ⅰ#矿带南侧,走向NWW—NNW(280°~335°),倾向NE,倾角5°~80°,局部近直立。断层性质为张性—张扭性,规模不大,延伸120~280 m,地表出露宽度达数米。破碎带岩性主要由蚀变岩、碎裂岩组成,部分断裂中有矿化蚀变现象,局部可形成厚达数厘米至数十厘米的铅锌矿脉,矿脉通常不稳定且倾角较陡,围岩蚀变较弱,矿脉中存在晶洞和矿物晶族。地表工程中主要见到该组构造,与NW向含矿断裂具有同期共轭关系。

2.2.3 劈理构造

矿区劈理构造较为发育,不同岩性中发育程度存在差别。矿区中部发育1条近EW走向的劈理化带,带内劈理发育密集,劈理走向大致为70°~80°,倾向NW,倾角约80°,劈理面未见矿化发育。

2.3 岩浆岩

区内侵入岩不发育,但在矿区东北部和西北部见有大面积花岗岩出露。矿区北东向约3 km处发育有印支期宾巴勒查干岩体和燕山早期安儿基乌拉岩体,燕山早期岩体与矿区成矿作用关系密切[8-9]。

2.4 蚀变类型

矿区围岩蚀变十分发育,主要蚀变类型有铁锰矿化、绢云母化、高岭土化、绿泥-绿帘石化、白云母化、黄铁矿化、硅化、滑石化、碳酸盐化、毒砂矿化、白云石化、萤石化等。铁锰矿化蚀变范围较广泛,地表发育,褐铁矿、锰矿等矿物沿节理、裂隙充填,部分形成锰结核,在矿化强裂部位铁锰矿化较发育。黄铁矿化在矿区普遍发育,但分布不均,围岩中黄铁矿多呈自形—半自形粗粒粒状分布,呈稀疏—浸染状或不规则细脉状沿裂隙充填。毒砂矿化主要出现于矿化带内,早期颗粒细小,呈稀疏—浸染状或不规则细脉状沿裂隙充填,晚期多呈自形—半自形粒状产出。区内硅化可以划分为3期,第一期硅化在矿区内形成硅质岩和硅质岩脉,第二期硅化形成的石英常与铅锌银矿化共生,第三期硅化石英脉局部含有金属硫化物。绢云母和绿泥石化在矿体顶底板附近与绿泥石化等构成蚀变带,在矿石中可交代原岩矿物,成为脉石矿物。

3 矿床地质特征

3.1 矿体特征

区内已发现的矿体主要位于7#~39#线,查明矿体约50个,单个矿体长度一般为100~500 m。矿体延深100~500 m,最大延深665 m。矿体厚度一般为1~4 m,最大真厚度为21.45 m。主要矿体走向290°~335°,倾向SW,倾角25°~55°,总体倾角35°,有4条小矿体走向为295°~305°,倾向NE,倾角70°~80°[9-10]。矿体在形态上以透镜状为主,在剖面和平面上常呈尖灭再现特征(图2)。区内矿体以盲矿体为主,共23个,地表仅在3条探槽中揭露了矿体,矿头埋深一般为50~80 m,矿尾埋深一般为280~388 m,多数矿体赋存于600~1 000 m标高,700 m标高以上为主要的赋矿空间,有少数矿体延深至500 m标高以下。ZK3901钻孔在标高 380 m(距地表610 m)处仍见到厚度为1.10 m的矿体,矿体间距一般为20~80 m。

图2 31#线剖面

(1)Ⅰ-1矿体。矿体分布于7#~31#线,位于Ⅰ#矿脉带中部,矿体沿长690 m,向西延伸出详查区。矿体赋矿标高为710~1 030 m,倾向最大延深615 m,矿体最浅埋深(50 m)位置位于11#线,矿体最大埋深(283 m)位置位于7#线;矿体平均厚度4.6 m,最大厚度13.31 m,厚度变化系数70%。矿体呈似层状或大脉状,沿倾向和走向均表现为舒缓波状,局部矿体具有分支复合现象,其中,在19#、23#线800 m标高位置有分支现象,分支长度大于150 m。矿体走向NWW—NW(290°~320°),整体走向295°,倾向SW,倾角26°~51°,总体为39°。

(2)Ⅰ-2#矿体。矿体分布于7#~35#线,位于Ⅰ-1#矿体北侧约40 m处,为近似平行分布的隐伏矿体。矿体延长665 m,向西未封闭,赋矿标高为746~900 m,倾向延深495 m,矿体在31#线上有出露,矿体最大埋深(273 m)位置位于31#线;矿体最大真厚度21.45 m,平均真厚度4.07 m,厚度变化系数119%。矿体形态呈似层状、脉状,沿倾向和走向均呈舒缓波状,矿体分支和复合现象较明显,在23#线800 m标高以下位置发育1条较大的分支,分支长度320 m,走向260°~315°,整体走向310°,倾向SW,倾角18°~52°,总体倾角35°。

(3)Ⅰ-3#矿体。矿体分布于7#~39#线,位于Ⅰ-1#矿体北侧100 m处,呈近似平行分布。矿体断续延长780 m,赋矿标高为650~1 033 m,倾向延深655 m,矿体在31#线上有出露,矿体最大埋深(385 m)位置位于11#线;矿体最大厚度16.99 m,平均厚度3.40 m,厚度变化系数115%。矿体形态呈似层状、脉状,在倾向延深方向呈舒缓波状,单个波长一般为200~300 m,沿走向波峰比较大,波峰高30~60 m,倾向方向上波峰高30 m。矿体分支和复合现象较明显,在800 m标高以下矿体分支增加,在31#线附近及19#线向西有多处分支。矿体走向250°~315°,整体走向295°,倾向SW,倾角28°~46°,总体倾角36°。

(4)Ⅰ-4#矿体。矿体分布于7#~39#线,位于Ⅰ-1#矿体北侧200 m处,为近似平行分布的隐伏矿体,向东未封闭。矿体断续延长765 m,赋矿标高为625~968 m,倾向延深595 m,矿体最小埋深为33 m,矿体最大埋深(388 m)位置位于27#线;矿体最大厚度12.75 m,平均厚度3.34 m,厚度变化系数98%;矿体形态呈似层状、脉状,矿体走向和倾向上均有较大变化,走向265°~310°,整体走向295°,倾向SW,倾角22°~45°,总体倾角32°,沿走向和倾向均呈舒缓波状。

(5)Ⅰ-5#矿体。矿体分布于15#~39#线,位于Ⅰ#矿脉带中北部,向东未封闭,矿体最大延长550 m。矿体赋矿标高为625~955 m,倾向延深360 m,矿体最小埋深为89 m(31#线),矿体最大埋深为349 m(27#线);矿体最大厚度5.36 m,平均厚度1.98 m,厚度变化系数85%;矿体走向260°~315°,整体走向315°,倾向SW,倾角18°~52°,平均倾角35°。

3.2 矿石特征

矿石矿物主要有方铅矿、闪锌矿和黄铁矿,次要矿物主要有毒砂、黄铜矿、磁黄铁矿、辉银矿、辉铜矿和自然银[8-9],多呈致密块状、角砾状、稀疏浸染—稠密浸染状、条带状产出。地表见有褐铁矿、软锰矿、孔雀石、黄钾铁矾和含铅-锌氧化物(图3)。

综合分析图3、图4、图5可知:方铅矿(PbS)呈块状产出,常与闪锌矿共生,也见有呈脉状产出的方铅矿与黄铁矿、闪锌矿等共生。显微镜下常见黑色三角,擦痕,正交偏光镜下有亮线闪烁,可见方铅矿内发育的岛屿状或不规则状黄铁矿。闪锌矿(ZnS)通常呈块状或脉状产出,与方铅矿、黄铁矿或方解石共生,显微镜下呈灰色,内反射色呈棕红色,常见有闪锌矿内部发育的呈乳浊状、滴状固溶体分离体形态产出的黄铜矿或磁黄铁矿。黄铁矿(FeS2)常与黄铜矿、磁黄铁矿共生,呈自形、半自形立方体或他形粒状产出,矿相显微镜下显示与闪锌矿共生,反射率较高,麻点较多,破碎严重,呈岛状或细小粒状。黄铜矿(CuFeS2)与闪锌矿、黄铁矿、磁黄铁矿共生,矿相显微镜下呈黄绿色,主要呈他形粒状或乳浊状固溶体分离物分布于闪锌矿中。毒砂(FeAsS)自形程度较高,主要为菱形、长条形、三角形、矩形,部分为他形粒状产出,可见被方铅矿交代破碎,部分产于方铅矿或闪锌矿内,矿物内见黄铜矿呈乳浊状固溶体结构。磁黄铁矿(Fe1-xS)主要以乳柱状固溶体的分离体形态分布于闪锌矿内,在显微镜下呈淡黄色,微带褐红色,无内反射,呈浅蓝—浅红棕色强非均质性。黝锡矿(Cu2FeSnS4)为早期较高温的产物,多被方铅矿、闪锌矿、黄铜矿等矿物交代,形态多不规则,显微镜下呈灰黄色,微带褐色,无多色性,无内反射,正交偏光镜下呈灰白色—灰褐黄色,表现出强非均质性。

图3 阿尔哈达铅锌银矿床矿石特征

图4 阿尔哈达铅锌银矿床主要矿物组成特征

图5 阿尔哈达银铅锌矿床矿物组成及银的赋存状态

矿石脉石矿物主要有石英、绿泥石、高岭石、绢云母、叶蜡石、方解石、铁白云母、萤石和黏土类矿物等[8-9]。石英常表现为含矿石英脉,主要为次生硅化石英,矿物粒度不均,以隐晶—微晶为主,部分粒度较大,常分布于金属矿物和围岩角砾之间,含量为5%~20%。方解石样品内可见含方解石矿石,与闪锌矿、方铅矿共生,矿物颗粒较粗,多呈自形—半自形,分布于金属矿物和围岩角砾中,通常为交代原岩矿物的产物。萤石矿物粒度粗大,多呈自形—半自形,局部可形成团块,充填于金属矿物和裂隙中,含量变化较大。绿泥石、绿帘石大多呈他形集合体形态分布于金属矿物和围岩角砾之间。

4 矿床成因

4.1 S同位素特征

本研究共测试了54件硫化物样品,测试矿物为黄铁矿、方铅矿、闪锌矿,结果表1。分析表1可知:样品δ34S值为2.4‰~6.4‰,平均为4.5‰;19件黄铁矿样品的δ34S值为2.4‰~6.1‰,平均为4.4‰;17件闪锌矿样品的δ34S值为2.8‰~6.4‰,平均为5.1‰;18件方铅矿样品的δ34S值为2.4‰~5.0‰,平均为3.9‰。

表1 阿尔哈达铅锌银矿床硫化物S同位素测试结果

在S同位素组成频率直方图上(图6),S同位素峰值为3.0‰~6.0‰,δ34S值集中分布,可能暗示了成矿物质来源较单一,成矿环境和成矿物理化学条件相对稳定。阿尔哈达铅锌银矿床的金属矿物主要为方铅矿、闪锌矿、黄铁矿和黄铜矿,说明成矿流体具有还原性,S的存在形式以H2S为主。通常来讲,在低氧逸度条件下,硫化物(特别是黄铁矿)的δ34S值可以近似反映出成矿流体的硫同位素组成特征[2]。据此推测阿尔哈达铅锌银矿床的硫主要来源于深部岩浆。

4.2 成因分析

从区域上来看,阿尔哈达铅锌银多金属矿床产出于安儿基乌拉似斑状黑云母花岗岩体的外接触带上,因此该矿床可能与晚泥盆世该区近SN向挤压和EW向拉张构造运动及其伴随的岩浆活动有关。对矿区方铅矿、闪锌矿、黄铁矿和黄铜矿S同位素的研究表明,该矿床的S主要来源于深部岩浆。因而可以推断安儿基乌拉似斑状黑云母花岗岩沿构造有利部位侵位时,在岩浆演化晚期,因自身结晶分异作用,在岩浆房顶部形成了大量富含挥发分(CO2、F、Cl、H2O)和成矿元素的岩浆流体,在构造薄弱地带沿特定的构造部位运移,在岩体外接触带从而形成了铅-锌-银矿体[2]。

图6 S同位素直方图

5 结 语

详细分析了内蒙古阿尔哈达铅锌银矿地质特征及成因,认为矿区及其外围找矿前景较好。具体来讲:阿尔哈达远景区位于NE向延布的东乌旗成矿带东北部,在该成矿带上已经发现了多处大—中型多金属矿床(如朝不楞铁锌矿床、宝力格银多金属矿等),在该区内分布有金属异常多处,NE向展布的航磁异常十多个,表明在矿区外围有较好的找矿前景;在阿尔哈达矿区内已经发现了3条主矿带,矿带延长3~5 km,目前仅在Ⅰ#矿带7#~39#线的局部地段进行了详查,通过在矿区进一步开展工作,预计可获得铅+锌储量/资源量大于100万t,银1 000 t。

参 考 文 献

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