西藏哈海岗钨钼多金属矿烃类组分特征及研究意义

钟玉龙，徐庆鸿，刘耀辉，吴小雷，胡贞贞，迟占东，覃 鹏，孙广沅，张怀岳

(1.桂林理工大学 地球科学学院，广西 桂林 541006；2.中国有色桂林矿产地质研究院有限公司，广西 桂林 541004；3.酒钢(集团)天工矿业投资有限公司，甘肃 嘉峪关 735100)

0 引言

冈底斯成矿带矿产资源丰富，近些年国内外学者针对该矿带已开展大量研究工作，在目前已发现矿床类型中斑岩型铜钼矿床和与斑岩有关的铜铅锌矿床主要分布于冈底斯中东段南侧(如驱龙、甲马、洞嘎、雄村等大型铜金矿床)；而随着泽当钨铜钼矿、甲岗雪山钨钼铋多金属矿床等以钨、钼为主的大型矿床陆续被勘查发现，说明冈底斯成矿带还存着巨大的钨钼矿找矿潜力[1-11]。墨竹工卡县哈海岗钨钼多金属矿就位于该成矿带东段北侧，详查成果表明该矿床钨资源规模为大型，矿床类型属于矽卡岩型钨钼多金属矿床[12-14]，本次工作主要针对该矿床部分坑道及钻孔中不同类型矿石、蚀变岩、围岩及侵入岩样品开展烃类气体组分研究，结果显示本矿区经历了多期成矿作用叠加和演化，不同类型矿体的成因及物质来源也明显不同，除目前已查明的矽卡岩矿床类型，其深部还具备斑岩型钨钼矿床的成矿潜力。

1 矿区地质特征

哈海岗矿区隶属西藏墨竹工卡县管辖，距南部墨竹县城约42 km。区域上属于冈底斯北缘的冈底斯—念青唐古拉地块隆起区内冈底斯成矿带东段北侧。

旁那组(P2p)石英砂(板)岩及第四系为该矿区主要出露地层。区内构造变形为喜山早期形成，构造形态以线状复式褶皱和压扭性断裂为主，矿区构造主要包括达龙背斜和达龙断裂带。达龙背斜位于普查区东南部，背斜轴向230°并向南西倾伏，倾伏角10°～15°，背斜两翼岩层主要为板岩、泥质粉砂岩和石英砂岩，其北西翼较陡(倾角75°～85°)，南东翼相对较缓(倾角55°～75°)。达龙断裂带位于矿区南部，为矿区主要控矿构造，断裂总体倾向NW(产状：315°～340°∠55°～65°)并呈舒缓波状弯曲，局部有膨缩现象，该断裂带地表宽约20～100 m，出露长约5.2 km，西端延出哈海岗矿区，东端被SN向的玛雄朗断裂切错。燕山晚期的邦达岩体为矿区主要侵入岩体，岩性以花岗闪长岩为主，其外接触带形成矽卡岩化蚀变和褐铁矿矿化，而比邦达岩体更晚侵入的二长花岗岩及花岗斑岩均呈岩株状、不规则状分布于达龙断裂带附近，其中二长花岗岩呈深灰色，细粒花岗结构，块状构造，花岗斑岩则呈灰白色，半自形、他形粒状结构，块状构造，斑晶(主要为石英和长石)含量约为18%(图1)。

图1 墨竹工卡哈海岗钨钼矿床地质简图(据吴小雷，2019)

1—第四系 2—旁那组板岩 3—旁那组变质砂岩 4—旁那组变质石英砂岩 5—花岗闪长岩 6—花岗斑岩 7—二长花岗岩 8—断层编号及产状 9—达龙断裂带边界 10—铁帽 11—石榴石矽卡岩 12—矿体及编号

2 矿床地质特征

2.1 矿体特征

通过详查阶段工作，在哈海岗矿区共发现约17个矿体，其中矽卡岩钨(钼)矿体及矽卡岩铜(钨)矿体共12条，还包括3条规模较小的脉状铜铅锌矿体及2条赋存于旁那组(P2p)石英砂(板)岩中的石英脉型钼矿体(矿区中部花岗闪长岩内的细脉状钼矿体未在上述统计之列)。总体上Ⅲ-1、Ⅲ-2、Ⅳ-1为矿区内主要矿体全部赋存于达龙断裂带内(图1)，其中：

1)Ⅲ-1号矿体位于达龙断裂带东段，为近NE走向的厚大脉状白钨矿矿体(平均厚度为4.2 m)，其三氧化钨的平均品位为0.184%，伴生钼的平均品位为0.008%，为矽卡岩型钨钼矿。

2)Ⅲ-2号矿体主要赋存于NE向达龙断裂带东段，矿体呈透镜状展布(平均厚度为5.7 m)，矿体长约660 m，延深可达460 m，矿石以白钨矿为主、伴生辉钼矿，其中三氧化钨的平均品位为0.221%，伴生钼的平均品位为0.029%，矿化类型与Ⅲ-1相同。

3)Ⅳ-1号矿体主要位于达龙断裂内矽卡岩带弯曲转折部位，矿体呈厚大脉状(平均厚度为26.4 m)，走向近NE，产状较陡(倾角58°～72°)，矿体长近800 m，向下延深大于500 m，矿石以白钨矿为主、伴生辉钼矿，其中三氧化钨的平均品位为0.221%，伴生钼的平均品位为0.062%，矿化类型同样为矽卡岩型钨钼矿。

2.2 矿石特征

本区矿石可分为钨矿、钨(钼)矿、铜(钨)矿、铜锌矿及钼矿，其中金属矿物主要包括白钨矿、辉钼矿、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿、磁黄铁矿以及少量黄铁矿和磁铁矿等，白钨矿以细脉状、网脉状构造为主产于矽卡岩或石英脉体中，而辉钼矿呈团斑状或者鳞片状多产于矽卡岩体和石英脉体的脉壁上；脉石矿物主要包括石榴子石、辉石、绿帘石、绿泥石以及石英、萤石、方解石等；矿石结构主要为自形、半自形、固溶体和他形粒状，矿石构造主要包括块状、脉状及浸染状等。

2.3 蚀变分带

矿区存在多期构造热液活动及成矿作用，矿体基本赋存于硅化板岩、矽卡岩、硅化角砾岩、石英板岩等变质-构造蚀变岩中，围岩蚀变明显，蚀变类型主要包括矽卡岩化、硅化、绿泥石-绿帘石化、绢云母化及碳酸盐化等，与本区成矿作用关系最为密切的为矽卡岩化，近矿体砂板岩中主要以硅化，绢云母化、绿泥石化为主，而碳酸盐化则是晚期热液蚀变作用的产物。除Ⅱ号矿体与围岩呈突变关系外，其他矿体与围岩呈过渡关系；总体上从矿体向外部围岩蚀变分带特征表现为辉石石榴石矽卡岩化带→(绿泥石)石榴石矽卡岩化带→强硅化带→绢云母化带。

2.4 成矿阶段

哈海岗矿区成矿阶段可划分如下：

1)早矽卡岩阶段：其特征表现为以无水(干)矽卡岩矿物为主，如钙铝榴石、钙铁辉石、透辉石等。

2)晚矽卡岩阶段：主要形成透闪石、阳起石、绿帘石等含水(湿)矽卡岩矿物，该阶段金属矿物以磁铁矿为主伴随少量白钨矿的形成。

3)氧化物阶段：主要以大量浸染状白钨矿形成为标志并伴随少量磁铁矿、赤铁矿、辉钼矿出现，并形成石英等脉石矿物。

4)早期硫化物阶段：该阶段主要表现为辉钼矿、磁黄铁矿、黄铁矿、黄铜矿等金属矿物形成，同时伴随石英、绿泥石、绢云母等脉石矿物出现，部分辉钼矿呈浸染状、脉状穿插于早期矽卡岩内，其他则沿构造裂隙产于上覆围岩和花岗闪长岩体中。

5)晚期硫化物阶段：为黄铜矿、方铅矿、闪锌矿和黄铁矿等金属硫化物主要形成阶段，伴随金属硫化物的石英及方解石脉在该阶段大量出现，并在哈海岗矿段西南部沿断裂破碎带形成了致密块状铜锌矿(如4960中段及4880中段的Ⅱ#矿体)。

3 烃类气体地球化学特征

3.1 烃类气体研究现状和意义

固体地球组成既包括各类元素及其矿物，同时还包含各种气体(烃类气体、非烃气体和稀有气体)，气体既有直观可见的赋存形式如火山喷发、海底烟囱、热泉、各类气藏(如天然气、页岩气、CO2等)，也包括像构造微裂隙、岩石颗粒或矿物包裹体等显微空间；烃类气体主要包括烷烃(甲、乙、丙、丁、戊烷为主)、和烯烃(乙烯、丙烯为主)；多数人对烃类气体理解仍然停留在只与石油、天然气、煤炭等能源矿产有关的认识阶段，越来越多的证据表明烃类气体成因复杂(有机成因和无机成因)，陆地上各类岩石、土壤、海洋中的海底烟囱、海槽活动热水区、甚至在地外天体(如陨石)中都有烃类气体存在。而现代分析技术的进步以及先进测试仪器(气相色谱、质谱、激光拉曼、红外光谱等)发展和使用，很大程度上促进了烃类气体在非能源矿产领域研究和应用[15-18]。

3.2 烃类气体研究方法

建立代表原始地球流体性质的烃类气体标准化背景：

1)与其他气体不同，烃类气体中的甲烷、乙烷、丙烷、异丁烷、正丁烷、异戊烷、正戊烷、乙烯、丙烯等各组分具有来源成因相同，性质相近，而质量和活动能力具有明显差异的多元气体组合，普遍存在并以整体形式参与成岩成矿作用。

2)烃类气体特征会因地质体来源、成因和类型的差异而明显不同，可作为某一特定地质体端元 “场”的参数，包含成岩成矿作用中物质来源、温度(T)、压力(P)、氧逸度(fO2)、酸碱度(pH)等环境参数信息。

3)烃类气体各组分含量值相差很大，但受地质作用影响所产生的组分之间的变化幅度却很小，在含量曲线图上，这些细微变化难以观察和表现。解决办法则采用类似“稀土元素球粒陨石标准化”的思路，利用类似幔源特征的峨眉山玄武岩建立烃类气体标准化背景，从而开展烃类组分微观特征和规律的研究[15-18]。

3.3 矿区烃类气体特征及指示意义

矿区内共采集地表、不同中段(4120、4200、4520、4880、4960中段)和钻孔(ZK1501)中各类矿石(矽卡岩钨矿、矽卡岩铜矿、致密块状铜锌矿和细脉型钼矿)、侵入岩(花岗闪长岩、花岗斑岩)和地层围岩(上二叠统旁那组石英砂板岩)等样品共计61件，主要测试包括甲烷、乙烷、丙烷、异丁烷、正丁烷、乙烯、丙烯在内7种烃类气体组分，并研究不同种类样品中烃类气体宏观特征和微观规律。

3.3.1 烃类组分宏观特征

由表1可见，在哈海岗矿床各类地质体中，上二叠统旁那组石英砂板岩烃类组分(烷烃+烯烃)含量最高(平均值为8883.6 μL/kg)，其次花岗闪长岩和细脉型钼矿也较高(平均值分别为3145.3 μL/kg和4090.5 μL/kg)，而花岗斑岩、矽卡岩钨矿、矽卡岩铜矿及致密块状铜锌矿的烃类组分含量明显偏低(平均值介于240～1130 μL/kg之间)，这些特征反映了因矿质来源及成矿作用的不同而导致烃类气体组分特征的明显变化。

表1 哈海岗矿区各类地质体烃类组分特征

注：测试单位为中国有色桂林矿产地质研究院测试中心。

3.3.2 烃类组分微观特征

不同类型地质体烃类组分特征变化不仅体现在含量高低的差异，同时也存在微观特征的不同，从各类地质体烃类组分标准化曲线特征(图2)与烃类组分(C1-2-C3-4-烯烃)三元图解(图3)可见：

1)上二叠统旁那组砂板岩与花岗闪长岩烃类曲线特征大体相似，C1-2-C3-4-烯烃投影图(图3)中分布范围接近，反映上二叠统旁那组砂板岩成因主要与上覆酸性火山岩风化产物有关，这些以石英为主的矿物仍主要保留了其母岩的烃类组分特征，但因经历风化—沉积—再成岩的地质演化过程，导致其甲烷、乙烷比例有所增加，而丙烷、异丁烷、正丁烷略有降低，比本区花岗闪长岩略显“偏熟”，该特征客观反映了成岩过程中烃类组分的演化规律。

图2 哈海岗矿区不同类型地质体烃类组分标准化曲线特征

图3 哈海岗矿区不同类型地质体C1-2-C3-4-烯烃三元图解 (局部放大)

2)块状铜锌矿与其他地质体明显不同，该类型矿体为晚期硫化物矿石，其成矿过程伴随大量方解石的形成和出现，导致其烃类标准化曲线的特征表现为甲烷所占比例明显高于乙烷及其他组分，类似于多数碳酸岩烃类组分的特点；在C1-2-C3-4-烯烃投影图中主要分布于右下角高C1-2、低C3-4和低烯烃的“过熟”范围。

3)矽卡岩型钨矿与花岗斑岩特征非常接近，表现为甲烷、乙烷、丙烷比例降低，异丁烷、正丁烷的略微升高和乙烯、丙烯的明显增高，在三元图解中也可以看出二者基本分布在相同范围，说明本区矽卡岩型钨矿成矿作用与花岗斑岩存在明显成因联系，因此花岗斑岩分布特征和规律可作为该区找矿重要目标和线索。

4)与花岗闪长岩相比，矽卡岩型铜矿的烃类组分标准化曲线特征表现为丙烷、异丁烷、正丁烷的明显降低和乙烯、丙烯的明显增高(与花岗斑岩类似)，从三元图解中可以看出其多数样品分布范围更靠近砂板岩一侧，是花岗斑岩与砂板岩不同类型流体之间叠加的反映。

5)细脉状钼矿和花岗闪长岩烃类组分特征最为相似，该信息与本区钻孔(ZK1921)所揭露花岗闪长岩中多层厚大钼矿体特征相符(辉钼矿主要呈细脉状、细小鳞片状赋存于岩体内石英细脉带)说明本区钼矿化作用与花岗闪长岩最为密切，推测其成矿流体是该岩浆热液分异演化的产物。

4 结论

1)哈海岗矿床各类地质体烃类气体组分含量具有明显差异，成矿流体的混合叠加作用会导致矽卡岩矿体及矿化围岩中烃类气体组分含量的明显降低，并可作为找矿评价标志。

2)烃类气体组分宏观和微观特征相结合可以作为矿床成因、成矿物质来源及成矿流体叠加演化的研究和评价标志：矿区上部(Ⅰ#、Ⅱ#矿体)致密块状铜锌矿与方解石大量出现的晚期多金属硫化物成矿作用有关；矽卡岩型钨矿的成矿作用与花岗斑岩关系密切；矽卡岩铜矿成矿作用更体现两种成矿作用的叠加(晚期含铜硫化物成矿作用叠加于早期的钨多金属矿化)；钼矿的成矿物质来源及成矿作用与与花岗闪长岩关系密切，并且在岩体内形成厚大的细脉型钼矿，而且成矿热液沿有利导矿构造运移并叠加于其他类型矿体和围岩中。

3)根据目前勘查工作确定哈海岗矿床属矽卡岩-热液脉型钨钼多金属矿床，但从烃类气体组分特征可以推测该矿区深部仍具有寻找资源量更大的斑岩型钨(钼)矿床的潜力。