小山林钨矿床成矿地质条件分析

小山林钨矿床成矿地质条件分析

小独山采购矿位于甘肃省北山，规模大。该矿的发现打破了以往研究者对北山地区钨矿不成大矿的认识。该矿床为具石英脉型矿化特征,加强矿床成矿系统的综合分析对成矿理论以及在北山地区及矿区外围找矿都有重要意义。1矿区地质特征小独山钨矿位于塔里木板块的东端,北山陆缘活动带古生代柳园—俞井子裂谷带西段。区域内出露的地层为天山—兴安地层区北山分区。主要有震旦系上统、寒武系、奥陶—志留系下、中、上组、泥盆系中统、石炭系和二叠系、上第三系上新统及第四系地层。矿区主要出露地层为中石炭统、下二叠统及第四系。矿区构造以断裂、褶皱和节理为主。矿区断裂构造非常发育,主要有近东西向、北西向和北东向三组。其中最为发育的是近东西向平行展布的一组断裂,其次是北西向和北东向的局部平移断层。近东西向断裂在区内出露共有9条,由矿区西部两条区域断裂派生而来,形成由西向东逐级散开帚状断裂带。成矿热液也沿各断裂破碎带活动,造成黄铁绢英岩化、硅化、云英岩化,并形成三条规模巨大的东西展布的白钨矿化蚀变带。矿区内没有大型侵入岩体,但小岩体、岩枝、岩脉仍较发育。主要岩性有:花岗闪长岩、花岗岩、花岗斑岩、钠长石英斑岩、闪长玢岩、辉绿岩和石英脉。与成矿关系密切的为矿区南侧3km处二长花岗岩,根据(陈玉峰等,2009)2矿体及号矿化带小独山钨矿主要以白钨矿为主,受近东西向构造控制,矿体主要以各类石英脉含矿为主,根据地理位置及成矿条件将矿区划分为西矿段、中矿段和东矿段(如图1所示)。目前圈定了矿体62条,其中东矿段7条,以中—大脉为主;中矿段5条,以细-中脉为主;西矿段50条,以线-细脉为主中、东矿区矿体均呈脉状,其中3号矿体和8号矿体具有分支复合现象。矿体长度110~450m不等,厚度0.3~1.13m。WO3品位介于0.5%~2.8%之间。矿化主要由含矿石英脉引起,白钨矿化呈浸染状、条带状和细脉状。含矿石英脉纯度不高,脉内含大量方解石,同时脉壁伴生方解石脉,方解石结晶程度较高,多呈自形巨晶产出。西矿段根据矿化蚀变特征、含矿石英脉特征及其与构造的关系又将其划分为Ⅰ号矿化带和Ⅱ号矿化带,而将处于北带中的西矿段划分为Ⅲ号矿化带(如图1所示)。该矿段矿体均由一定密度的含矿石英细脉构成,由于单脉构不成矿体,矿体均按脉带评价圈定。Ⅰ号矿化带位于西矿段中南部,东受F10断层控制,西受F小独山钨矿矿石自然类型为黑钨矿-白钨矿-萤石-石英细脉带型。主要矿石结构为粒状结晶结构、包裹———包含结构、交代溶蚀结构和反应边结构。主要矿石构造为浸染状构造、细脉状构造、斑杂状构造和假象条带状构造。主要金属矿物有磁铁矿、磁黄铁矿、黄铁矿、黑钨矿、白钨矿、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿、褐铁矿、辉铜矿、斑铜矿、铜兰、钨华、铅矾、黄钾铁矾及白钛矿等。主要非金属矿物有石英、斜长石、白云母、绢云母、黑云母、萤石、方解石、白云石、文石、石膏等,副矿物有黑电气石、金红石等3成矿要素3.1原生晕测试分析成矿物质来源问题是认识小独山钨矿床成因的重要因素,下面从钨的分布特点及稳定同位素特征等方面对矿质来源加以分析。小独山钨矿产于下二叠统红柳河组,原生晕测试分析结果表明(表1),钨元素在下二叠统红柳河组各岩性层中其丰度值均高于地壳克拉克值。可见,红柳河组各岩性层已构成了含钨建造,它既是钨矿化的有利围岩,也是钨成矿的重要物质场。上述表明,红柳河组各岩性层为钨的高背景区,是小独山钨矿床成矿物质的重要提供者之一。3.2节理与矿化关系及节理发育的关系矿区内有三组断层,其中最为发育的是近东西向平行展布的一组断层,其次是北西向和北东向的平移断层。近东西向断层在区内出露共有9条,其中有4条断层规模较大,由矿区西部两条区域断裂F2和F4派生而来的,形成由西向东逐级散开帚状断裂带。而这两条区域断裂及其次级断裂不同程度的控制了区域上岩体的产状,在矿区内矿体也主要集中在9条断裂之间,也说明了断裂对矿体有一定的控制作用。从本次勘查工程所揭露到的两条规模较大的断层F从目前所获资料分析,岩石节理与矿化关系十分密切,含矿石英脉,特别石英细脉主要充填在北西走向的节理中。节理是成矿热液活动的有利场所,节理密度越大,越有利成矿,凡矿化较好的地段,节理发育密度大多在6-10条/m,矿区节理密度频率最大的达16条/m左右。对形成矿床最直接而密切的裂隙是次生的剪性和张性的劈理和节理。他们不但可以重叠在原生裂隙上加深和扩大原生裂隙,而且可以超越岩体延伸到上覆岩层中。前者往往形成规模宏大而整齐的脉状矿床,后者则形成矿脉数量庞大平行密集的大矿区,而在两组原生裂隙交叉且上覆为不透水层或张力裂隙特别发育时,则为形成网状矿体和细脉状矿体的良好条件。区内极为发育的劈理和节理构造,为成矿热液的运移和沉淀提供了有利的条件,使区内含矿石英脉赋存于其中,是区内最主要的容矿构造。3.3石英脉成岩成分测定为查明区内成矿热液的来源、组分及成矿温度,本次工作采集了3件有代表性的石英脉样品,同时测定了氢氧同位素、包体测温及包体成分测定。结果见表2、3。三组石英脉δ显然,成矿流体中有大气水的加入,表明矿质既有深源物质3.4成矿能量场为研究矿床成矿温度,本次工作采集了区内有代表性的三件矿化石英脉样品3.5叠统红柳河组沉积聚合酶系统的物质交换不同期次的构造运动,使得本区的断裂裂隙系统极其发育,为后期成矿热液的运移、成矿热液与下二叠统红柳河组各岩性层的物质交换、成矿元素的沉淀富集提供了通道及储存空间。燕山早期的岩浆活动,在为成矿提供热源、物源的同时,使得早期的断裂裂隙系统再次活动,为成矿热液的运移、成矿热液与下二叠统红柳河组各岩性层的物质交换、成矿元素的沉淀富集开辟了更为广阔的通道及储存空间。3.6成岩年龄及成矿年龄为便于研究该矿成矿时代,本次直接采集矿床中白钨矿矿石,挑选单矿物后送国土资源部中南矿产资源监督检测中心,用衫—钕法作同位素地质年龄测试,测试结果见表4。采用美国地质调查局KennethR.Ludwig教授编写的Isoplot同位素数据处理程序进行数据处理后,黑钨矿Sm—Nd模式年龄为150±2Ma,系燕山中期产物。白钨矿Sm—Nd模式年龄为136±4Ma,系燕山中期产物。前已述及,稀土元素研究表明,矿区南北两侧6~13km处大面积出露的花岗岩岩基,与成矿关系密切,本次采集矿区南侧3km处二长花岗岩用全岩Rb—Sr法,测定其成岩年龄,结果见表5。采用Isoplot同位素数据处理程序对表5中数据进行处理后,得到小独山钨矿床南侧二长花岗岩全岩Rb-Sr模式年龄为207.1±6Ma,系燕山早期产物。从以上分析来看,小独山钨矿床南侧二长花岗岩与区内细粒二长花岗岩、黑钨矿、白钨矿均形成于燕山早———中期,整体上属同一时期的产物,也再次印证了该区花岗岩与钨成矿的密切关系。存在于一定深度的岩浆房具有成矿潜力。4关系得到拓展的通道与储存空间小独山钨矿床位于塔里木板块东端,北山陆缘活动带古生代柳园-俞井子裂谷带西段。该区特殊的地层、构造、岩浆岩条件的完美耦合是该矿床形成的根本原因。矿区下二叠统红柳河组各岩性层中钨元素丰度值均高于地壳克拉克值,说明W在该区各岩性层中均有不同程度的富集,为该矿床的形成创造了物质条件。不同期次的构造运动,使得本区的断裂裂隙系统极其发育,为后期成矿热液的运移、成矿热液与下二叠统红柳河组各岩性层的物质交换、成矿元素的沉淀富集提供了通道及储存空间。燕山早期的岩浆活动,在为成矿提供热源、物源的同时,使得早期的断裂裂隙系统再次活动,为成矿热液的运移、成矿热液与下二叠统红柳河组各岩性层的物质交换、成矿元素的沉淀富集开辟了更为广阔的通道及储存空间。燕山早期岩浆期后热液沿着前期形成的断裂裂隙充填交代,在高温阶段形成石英脉脉型黑钨矿,随着温度的逐渐降低,形成石英脉脉型白钨矿。原生矿床形成后,经过长期的表生作用,进一步次生富集形成沿沟谷产出的钨砂矿。本矿床是与酸性岩浆期后高—中温热液有关的充填交代式石英细脉带型(黑)白钨矿矿床,成矿时代为燕山早———中期。5早期热质体系的形成阶段我们结合区域地质背景及其演化、矿化特征及各成矿要素特点,提出小独山钨矿床“深源(浅源)—构造控位控型”的成矿系统模型。区域性拉张作用使得沿裂陷带发生了大规模的中基性和中酸性火山活动,加之二叠系区域挤压背景下的岩浆侵入活动形成了含钨建造;晚二叠世区域构造运动进入了强烈挤压过程,在持续挤压的构造应力作用下,岩浆活动早期分异出的流体处于相对封闭的系统中,流体沿岩石粒间空隙上升进行融蚀交代,形成了体积式的热液蚀变及大面积的钠化,同时使岩石中的成矿物质得以活化。随着挤压的进一步发展,岩层的褶皱已不足以释放挤压应力,便形成了一系列韧脆性低角度逆冲断裂及其上盘中的高角度逆冲断裂,并在低角度逆冲断裂上盘形成了压性叠瓦状断裂,在较浅层次则形成了一系列与主逆冲断层近于垂直的高角度张扭性断裂,在岩体中形成了张裂和剪切裂隙构造,导致流体系统成为受断裂控制的半开放体系。此时从热液活动中心沿断裂上升的流体由于早期碱质的逸出而演化为含有更多酸性组分的热流体。半开放体系使流体的酸、碱体适度分异,并在进一步开放的高角度张扭性断裂中沉淀形成含钨石英脉;在低角度逆冲断裂带中,由于断裂产状较为平缓,沿断裂面具有一定程度的张扭或扭张性,成矿流体得以进入构造带,但由于总体上属于压扭性,所以流体不能大量进入且不具备足够的存储空间,在局部张性较大的部位形成了交代充填含钨石英细脉和网脉。6断裂裂隙系统的发育规律为成矿热液的运移提供了通道及储存空间小独山钨矿床下二叠统红柳河组各岩性层中钨元素丰度值均高于地壳克拉克值,说明W在该区各岩性层中均有不同程度的富集,为该矿床的形成创造了物质条件。不同期次的构造运动,使得本