甘肃小柳沟钨钼铜铁多金属矿集区成矿规律及找矿方向

巩志远，李文忠，安生婷

（1.青海省第四地质矿产勘查院，青海西宁810029）

（2.青海省页岩气资源重点实验室，青海西宁810029）

小柳沟位于甘肃省肃南裕固族自治县境内，是我国西北地区储量规模最大的特大型的钨、钼、铜、铁为主的多金属成矿集中区[1]，其大地构造位置处于北祁连构造带西段加里东造山带南缘，元古宙朱龙关裂谷带中[2]，由祁青、小柳沟、贵山、世纪、祁宝五个钨、钼、铜多金属矿床和小柳沟、贵山、朱龙关、龙阿过陇四个铁矿床组成（图1），其中钨、钼的储量已达到特大型规模，铁储量达到大型规模，铜、锡等伴生金属达到中型规模，此外还伴生铋、铅、锌、锑等多金属矿种[1]。

图1 小柳沟钨钼铜铁多金属矿集区综合地质及矿床分布图[3]

1 矿集区地质特征

矿集区出露地层主要有长城系朱龙关群、蓟县系镜铁山群、青白口系大柳沟群、第四系。长城系朱龙关群分为上岩组（第一、二、三岩性段）和下岩组（上岩段、下岩段）两个岩组，第一岩性段为一套碎屑岩建造，岩性主要为层状含炭或炭（钙）质绢云千枚岩、层状角闪云母片岩夹灰岩，第二岩性段为一套碳酸盐岩建造，岩性主要为层状厚层状灰岩及变砂岩，第三岩性段岩性主要为变砂岩、角闪片岩夹灰岩条带，上岩组第一、第三岩性段与下岩组是该区钨钼铜铁等多金属的主要赋矿层位，聚集了区内90%以上的矿体[3]；蓟县系镜铁山群为一套碎屑岩-碳酸盐岩建造，区内仅见下岩组出露，岩性主要为厚层状灰岩、含碳绢云千枚岩夹角闪云母片岩、灰岩条带；青白口系大柳沟群仅见下岩组出露，为一套硅铁碎屑岩、碳酸盐岩建造，岩性主要为厚层状灰岩、石英绢云千枚岩、角闪云母片岩夹灰岩、石英岩条带；第四系主要为沿河谷及山间低凹地带分布的冲积物、洪积物和冰积物等。

区内断裂构造发育，主要有成矿前的近南北向或北东向断裂、成矿后的东西向或北西向断裂及由隐伏花岗岩侵位形成的放射状或环状断裂。北东向或近南北向断裂具多期活动特点，规模较大，呈北西-近南北向展布，属压扭性断裂；北西向或东西向断裂呈北西—东西向展布，以压扭性逆断层和平移断层为主，切割矿体，但位移不大；区内含矿热液充填于隐伏花岗岩体侵位所形成的放射状、环状断裂中，形成十分发育的石英脉及石英网脉带[4]。

区内基性-超基性岩呈长条状，其岩性主要为似层状辉长岩脉，呈透镜状沿朱龙关裂谷带两侧分布，多与朱龙关群基性火山岩共生，具有NW向断续成带的特点，其间金、铜等金属矿化发育；在小柳沟、世纪、祁宝等地地表发现多处酸性侵入岩，多呈岩脉状、岩株状产出，其岩性主要为花岗斑岩、二长花岗岩、石英闪长岩；区内深部发现有复式隐伏花岗岩体，隐伏岩体对W、Mo、Cu的成矿起了重要的作用。区内加里东晚期花岗岩和花岗闪长岩与矿化关系密切，为钨矿床的形成提供了物源和热源。区内石英脉及石英网脉成群成带分布，石英脉中及两侧白钨矿化、黄铜矿化及辉钼矿化发育。

2 典型矿床地质特征

小柳沟钨钼铜铁多金属矿集区已发现祁青钼矿床、小柳沟钨矿床、贵山铜钨矿床、世纪铜钨矿床、祁宝钨钼矿床、小柳沟铁矿床、贵山铁矿床、朱龙关铁矿床、龙阿过陇铁铅锌矿床，共发现大小矿体几十条（表1）。这些矿（化）体多呈层状、似层状、透镜状及脉状，除小柳沟和龙阿过陇铁矿沟产于蓟县系镜铁山群下岩组炭质绢云千枚岩和绿泥绢云千枚岩外，其余矿体均产于长城系朱龙关群上下岩组及其过渡带的矽卡岩化云母角闪片岩、矽卡岩化灰岩和石英脉中。矿床类型主要为石英脉型、矽卡岩型、破碎带型、斑岩型，以浸染状-稠密浸染状白钨矿矿石和稠密浸染状白钨矿-黄铜矿矿石为主，次为白钨矿-辉钼矿矿石、锡石-白钨矿矿石[6]。矿石中主要金属矿物有白钨矿、黄铜矿、黄铁矿、辉钼矿，围岩蚀变为硅化、绿泥石化、透闪石化、绢云母化、矽卡岩化及碳酸盐化等。透闪石、透辉石矽卡岩和云母角闪片岩和石英脉。

表1 小柳沟钨钼铜铁多金属矿集区典型矿床及矿体地质特征

3 矿床时空分布规律

3.1 矿床分布与地层关系密切

龙阿过陇铁铅锌矿床、祁宝钨钼矿床、祁青钼矿床赋存于长城系朱龙关群上岩组第一岩性段，小柳沟铁矿床赋存于蓟县系镜铁山群下岩组，朱龙关铁矿床和世纪铜钨矿床赋存于长城系朱龙关群下岩组下岩段，小柳沟钨铜矿床在长城系朱龙关群两个岩性段均有分布，贵山铜钨矿床赋存于长城系朱龙关群上岩组第三岩性段。根据区域及上述矿床产出特点，矿床空间展布与地层岩性具有较好的相关性，朱龙关群下岩组及上下岩组及其接合部位和镜铁山群控制了矿集区主要钨钼铜铁矿床分布，说明矿床分布具有明显的层控规律。微量元素分析表明，朱龙关群上下岩组岩石中的矿元素含量是该区地壳克拉克值的几倍～数十倍，其中Cu、Zn、Bi元素主要集中于下岩组顶部及上岩组底部的千枚岩和云母角闪片岩中，W元素主要集中于上岩组下部的火山岩及碳酸盐岩中[10]，以上成果反映了该区岩层具有提供成矿物质来源的能力，可以作为成矿的主要矿源层。

3.2 矿床分布与构造关系密切

区域研究表明，小柳沟矿集区位于朱龙关河谷背斜北翼近核部西缘扬起端[11]，W、Sn、Mo、Bi趋势剩余异常空间展布受板块边缘及断裂控制明显，W、Sn、Bi趋势剩余异常空间展布受华北古陆与北祁连边缘缝合带控制，W、Mo、Sn趋势剩余异常空间展布受北祁连与中祁连边缘缝合带控制，W、Mo趋势剩余异常空间展布受小柳沟北东向隐伏断裂控制[12]。野外踏勘和室内研究表明，该区主要矿体顺着背斜褶皱岩层产出并沿其伸展，层间滑动虚脱构造控制着矿体的形态、产状和规模，矿层的形态变化在背斜转折端厚度增大，发生弯曲。

3.3 矿床分布与岩体关系密切

勘查成果表明，小柳沟矿集区地表有花岗斑岩、二长花岗岩、石英闪长岩、辉长岩出露，钻孔中也发现深部有复式隐伏花岗岩体，主要岩性为似斑状二长花岗岩、似斑状花岗闪长岩。从地表到深部，矿集区花岗岩岩体内外接触带，均出现了的，而且已发现钨矿化-钨钼（铜）矿化-钼（铜）矿化和矿床多数产出于岩体边缘或隐伏岩体的顶部内外接触带，其空间展布受花岗岩、闪长岩、花岗闪长岩控制明显，具有一定的空间分带现象[12]。因此，区内矿床（点）的分布受岩体侵位构造空间控制，在岩浆作用成矿元素在构造裂隙中进一步富集。

3.4 矿床分布与时间的关系

在空间上，小柳沟矿集区矿体主要产在花岗质岩体内外接触带上，元素富集与矿体形成和花岗质岩体具有明显的时空联系。许多专家学者对柳沟矿集区花岗岩体的形成时代进行了研究，周廷贵认为成矿时间为462 Ma左右，赵辛敏等认为花岗岩浆（体）侵位和形成的时代分别为（454.0±2.0）Ma和（417.7±1.7）Ma，Mao et al.认为石英 -硫化物脉中辉钼矿模式年龄为（436±12）～（496±32）Ma，等时线年龄（462±13）Ma，高兆奎等认为辉钼矿模式年龄 （428.7～488.3）Ma，等时线年龄为454.5 Ma[13]。以上数据显示，该区花岗岩体属于加里东中晚期岩浆作用的产物，并于经历了岩浆热事件（海西期～燕山早期）的改造，暗示花岗岩岩体与成矿作用关系密切。

4 矿床成因

小柳沟矿集区所发现的9个矿床，虽然是作为独立的矿床进行勘查的，但这些矿床处于同一成矿空间，隶属同一成矿系统，具有相似的成矿环境和相同的成矿控制因素。据已发表的资料显示，周廷贵认为是火山喷发沉积-岩浆期后热液叠加改造型矿床[14]，刘堆富认为是火山喷发沉积形成矿源层经后期多次岩浆热液改造（托莱期、加里东期、海西期）富集成矿的[15]，乔立斌认为是火山喷流沉积形成含钨建造的矿源层，后期岩浆热液多次改造叠加，属复控型矿床[16]。这些专家学者的观点虽有不同，甚至局部还存在矛盾，但这些成果并没有本质的差别，只是研究深度和广度的不同而产生的差异。小柳沟多金属矿集区成矿类型主要有矽卡岩型、矽卡岩化角闪云母片岩型、蚀变千枚岩型、石英脉型、岩体接触蚀变岩型，究其成因均属于火山喷流（气）沉积改（再）造型矿床[8]，成矿物质来源于上地幔，其形成大致经历了矿源层形成、岩浆改造成矿、热液充填成矿3个阶段。区域资料研究表明，朱龙关裂谷在晚元古代封闭过程中，发生褶皱回返和造山运动，并发生火山熔浆和水-岩作用产生的喷流活动。成矿物质在前长城纪海槽下沉接受沉积形成高含量的矿源层，局部形成初始矿体[8]，为成矿奠定了良好的物质基础；加里东中晚期受板块俯冲作用，发生了与铜钼钨铁紧密相关的岩浆活动，北西向弧形复式侵入的隐伏酸性岩浆岩体对上覆成矿体系产生熔融、改造、蚀变、气液充填灌入等作用[3]，形成了祁青、小柳沟、贵山、世纪与祁宝等多个多金属成矿中心；经历了多次强烈造山运动（以加里东期造山运动为代表）的，广泛的区域变质作用促使矿源层中的变质流体和成矿元素发生活化迁移，在对成矿作用形成有利的地层、岩性、构造或地段上，形成了W、Mo、Cu、Fe、Sn为主，伴生 Bi、Pb、Zn、Sb的富集与成矿，产生形成石英脉型、矽卡岩型、蚀变千枚岩型、矽卡岩化角闪云母片岩型、岩体接触蚀变岩型矿体[3]；在岩浆作用晚期，含矿地下热水及变质热水或其混合流体沿构造裂隙上涌对早期岩（矿）体中成矿元素（主要是Mo）进行活化迁移，形成细脉状或小团块状的钼矿化，从而形成火山喷流（气）沉积改（再）造型矿床。从矿床形成过程看，火山活动是成矿热液和动力的主要来源，正常（海相）火山沉积地层是成矿物质主要来源，钼（铜）矿体形成时间跨度要比钨矿体短[3]。赵辛敏认为，小柳沟钨钼矿床的钨可能来源于岩浆及地层，而钼主要来源于岩浆[4，13]恰恰证实了这一点。

5 找矿方向

遵循系统整体找矿思路，一般是由局部、孤立的找矿发展到系统整体找矿或者由系统整体找矿出发，发展到局部、孤立的要素勘查[3]。小柳沟成矿集区成因类型复杂，矿床距离较近，矿种种类齐全，矿体数量繁多，必须树立整体找矿观，下活勘查找矿一盘棋，进行全面系统的勘查研究和成矿预测。

（1）加大矿集区内攻深找盲力度。小柳沟多金属矿集区是西北地区重要的勘查区，原有勘查成果丰硕，具有较好的找矿远景。要注重地质编录的二次转化，利用坑探或钻探工程对深部矿体进行验证。验证时一要注意矿体产状的系统性，二要注意矿床交接带的整体性，重视不同矿床系统性研究，争取让坑钻探工程尽量控制更多的矿体数量，既节约工程经费，又有利于对矿集区全方位的认识，把攻深找盲作为矿集区深部勘查的第一要务。

（2）注重矿集区外围找矿强度。北祁连沟弧盆系中具有寻找新的钨钼铜铁多金属成矿区的条件和宏观信息标志，应当加强这一有利成矿区域的找矿工作[1]。矿集区已发现的含矿层多分布在复式侵入的隐伏中酸性岩浆岩体内外接触带，内接触带具有较连续的多金属矿化，矿化强度较高，外接触带也有有很好的钨钼矿化，小柳沟矿床的北延和世纪西延地带都具有较好的找矿价值，是找矿比较有利的地带。区域上复式隐伏中酸性岩浆岩体厚度较大分布面积较广，特别是复式侵入的隐伏中酸性岩浆岩体分布带与已有化探异常或地质异常相符合，显示矿集区外围是有利的找矿空间，具有较好的找矿潜力。

（3）加强新类型矿体的寻找。小柳沟矿集区成矿条件比较复杂，虽然矿床成因相似，但由于成矿部差异，成矿方式的不同，矿床类型也是各不相同，主要的成矿类型有矽卡岩型和石英脉型矿体。根据张道忠等系统找矿原理和陈福等成矿模式研究成果，矿集区具备生成多种成矿类型的条件，应立足寻找钨钼铜铁矿种及其矿床类型的同时，加强寻找如其他新类型矿体，以期在矿种和矿床类型上求得突破。

（4）重视对伴生组分的研究与查找。已有勘查成果显示，小柳沟是以钨钼铁为主的矿集区，但这些矿床多以钨钼铁矿的伴生组分出现，很少形成有规模的独立矿体。研究表明，矿集区成矿物质物质主要来源于侵入的复式隐伏中酸性岩浆岩体对早期地层的融熔、分异、萃取[17]，对于早期地层和岩体来说，不可能源源不断地提供成矿物质，终有枯竭的时候。因此，在找钨钼矿铁的同时，应加强对铜、锡、铋、铅、锑等伴生组分的研究与查找。