新疆托克逊县郑州铜铅锌多金属矿床地质特征及成因分析

新疆托克逊县郑州铜铅锌多金属矿床地质特征及成因分析

0异常检查时发现的问题2002年，在托克森县铜华山-彩华区进行了1500万化勘探异常调查时发现了彩虹铜矿床。至今采用了大比例尺地质填图、物探激电、重力、TEM及钻探工程等手段对铜矿化蚀变带进行了系统的工作,钻探控制矿体的深度已达601m。1岩石学和矿物特征矿区位于塔里木北缘活动带南天山晚古生代陆缘盆地—浅海火山构造盆地,矿床产于库米什东背斜南翼(图1)。区域内出露地层主要为元古界星星峡组的片岩、大理岩及长英质片麻岩、混合岩等一套变质岩;中下志留统乌勇布拉克组灰绿色片岩、凝灰质砂岩夹砾岩、砂岩、灰岩;泥盆系下统阿尔彼什麦布拉克组钙质片岩、黑云母石英片岩、绿泥石石英片岩、大理岩等,原岩为火山岩及火山碎屑岩夹正常沉积岩组合;泥盆系中统阿拉塔格组绢云母钙质千枚岩、灰岩、生物灰岩、绿泥石石英片岩、变余砂岩、砾岩等;石炭系下统雅满苏组及中统桑树园组下亚组的火山岩与火山碎屑岩互层的浅海相沉积岩。侵入岩广泛发育,为华力西早、中期侵入形成,主要为中性及酸性侵入岩。岩体的顶部及边部常有矽卡岩化,强烈的交代作用形成钨锡元素的局部富集成矿。区域构造线呈北西西向展布,大断裂有三条,均为逆掩断裂,在重力场上显示明显的梯级带,区内的次级断裂为近东西向、北东向,具张性及走滑断裂特征,控矿作用明显。褶皱为库米什东背斜,形成于华力西早期。矿床及矿点多分布于褶皱核部、转折端一带,且多与次级断裂及层间破碎带关系密切。区域内金、铜、铅、锌、铁、锰、盐类矿产丰富,矿床点密集分布,且矿种及成因类型繁多,成矿作用复杂。2矿区地质特征2.1蚀变岩石及矿岩成分特征矿区内出露地层主要为下泥盆统阿尔彼什麦布拉克组(D1a)及第四系冲洪积物(图2)。下泥盆统阿尔彼什麦布拉克组(D1a)是矿区主要地层,为一套浅变质的海相碎屑岩、碳酸盐岩及酸性火山岩。可划分为2个亚组、4个主要岩性段,彼此整合接触。中亚组(D1ab)主要出现在矿区中部及以北地段,区域上该套岩性是库米什背斜核部一带的主体岩性段。主要岩性为深灰色绢云母石英片岩、绢云母黑云母石英片岩、褐色大理岩及绢英岩化蚀变岩。该层中的绢英岩化霏细岩是彩虹铜多金属矿床的主要赋矿岩石。在该组中分布有四个规模不同的铜矿化蚀变带,地表有强弱不一的孔雀石化。规模较大的为Ⅲ号和Ⅳ号蚀变带。Ⅲ号和Ⅳ号矿化蚀变带在深部见有较好的铜铅锌多金属矿化。主要岩石绢云母石英片岩呈深灰色,鳞片粒状变晶结构,片状构造。矿物成分以石英(50%～60%)、绢云母(25%～30%)为主,次为方解石(10%～15%)及少量金红石、电气石及鳞灰石等,矿物粒径0.02～0.5mm。绢英岩呈浅黄色,变余霏细结构,块状构造,较轻微的碎裂,主要成分为长英质矿物,含量60%左右。矿区为一南倾的单斜地层,为库米什东背斜南翼的组成部分。地层倾向173°～180°,倾角47°～75°。区内主要断裂有13条,小的长仅百米,较大的有上千米。以压扭性为主,张性断裂及平移断裂次之。主要控矿断裂呈近东西向。岩浆岩主要为分布于矿区西部及西北部的华力西早期形成的浅肉红色二云母斜长花岗岩以及花岗细晶岩脉、辉绿岩及闪长岩脉。矿区内存在区域变质作用及近矿围岩蚀变。区域变质作用的重要变质岩有黑云母石英片岩、绢云母石英片岩、绿泥石石英片岩、变质砂岩等。近矿围岩蚀变最主要的有绢英岩化、绿泥石化及硅化。蚀变由边部向中心呈现出绿泥石化、绢英岩化、硅化的演化趋势。2.2蚀变带与地表矿化蚀变的特征矿区内在主要的矿化蚀变带上均有较好的激电异常显示。矿区内圈定出17个激电异常。主要异常ηa-5号异常可分为两个子异常,分别为ηa-5-1和ηa-5-2。两处异常分布于测区中部,呈长条形展布,相距100m,基本对应于Ⅲ和Ⅳ号蚀变带。异常东西走向,长800m,宽100m,视极化率6%～7.1%,视电阻率300～600Ω·m左右,基本属于高极化、中高阻异常。激电异常与地表铜矿化蚀变带有着良好的对应关系(图3),反映了矿化蚀变带的基本形态。经钻探验证,在1～7线均见很好的铜铅锌矿体。3矿床的地质特征3.1层控蚀变带及特征矿床赋存于下泥盆统阿尔彼什麦布拉克组的灰黄色蚀变岩中。蚀变岩地表呈黄灰色,深部为灰色,硅化强烈,并伴有绢英岩化蚀变,具霏细结构或蚀变凝灰或砂质凝灰结构,主要成分以石英为主,斜长石少见。含矿岩层顶底板围岩为绢云母石英片岩、黑云母绢云母石英片岩。含矿蚀变带总体呈北东向斜列等距分布,单条含矿蚀变带呈东西向分布,以似层状、透镜状或条带状分布于绢云母石英片岩、绢英岩和大理岩中,与围岩产状基本一致。早期矿化与迷雾状硅化、绢英岩化关系密切。同时晚期热液充填形成的脉状矿体也较多,与地层产状不一致,明显受后期断裂构造控制,硅化强烈,矿化强度也较大。早期矿体的产状与地层产状基本一致,显示了层控的特征。矿区自北而南分布有4条含矿蚀变带,Ⅰ号、Ⅱ号规模较小,矿化相对弱。Ⅲ和Ⅳ号蚀变带是目前矿区内规模最大的蚀变带,控制着31条铜矿体。矿体具层控特征。矿化蚀变带内的主要蚀变作用为绢英岩化、硅化及地表的孔雀石化。孔雀石化地表沿走向不连续分布,但其富集地段与深部矿体对应较好。Ⅲ号蚀变带为矿区的主要含矿蚀变带,岩性为绢英岩化霏细岩,顶底板围岩为绢云母石英片岩。长680m,出露宽度20～110m,内有21条铜铅锌矿体。蚀变带西部膨大,宽度可达110m;东部呈似层状,较为稳定,但被F8号断裂错断,西部南移,东部北移,断距5～10m。矿体长23～180m,厚0.61～11.21m,矿体平均品位0.40%～2.72%。矿体控制深度达601.68m。该蚀变带对应于物探激电ηa-5-2号和ηa-7异常。激电异常形态呈板状体,倾向南,视极化率5%～7.62%、电阻率250～300Ω·m,具有明显的高极化率、低电阻率特征。Ⅳ号蚀变带长600m,向东变窄尖灭,宽25～80m,内有10条铜铅锌矿体。矿体长23～324m,矿体平均品位0.33%～2.45%。控制矿体的深度566.83m。该蚀变带对应于物探激电ηa-5-1号和ηa-5-1异常,其形态呈一板状体,倾向南。激电异常视极化率5%～7.31%、电阻率150～200Ω·m,具有明显的高极化率、低电阻率特征。3.2主、排除矿石在地表的蚀变带中见有少量的孔雀石及褐铁矿等次生氧化矿物。原生矿石中的矿物成分有17种。矿石矿物有黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、辉铜矿、斑铜矿、方铅矿、磁铁矿、铜蓝、黝铜矿;脉石矿物有石英、绢云母、长石、绿泥石、黝帘石、重晶石、方解石、石膏。黄铜矿(Cp)呈铜黄色,他形粒状,粒径0.037～0.001mm,含量81.39%;次为中粒,粒径0.074～0.037mm,含量12.55%,显微粒径<0.001mm,含量6.06%。因此,黄铜矿在矿石中主要以中细粒状态出现。黄铜矿明显交代溶蚀黄铁矿,但又被闪锌矿、方铅矿交代并穿过。在矿石中主要以独立矿物聚晶状或以微细粒单晶与闪锌矿、方铅矿充填于黄铁矿聚晶体中。闪锌矿(Sph)呈钢灰色,他形粒状,主要嵌布于黄铁矿晶隙中,呈细粒状,粒径0.001～0.037mm。在金属矿物中闪锌矿形成最晚。方铅矿(Gn)在矿石中不均匀分布。呈他形填隙状,粒径0.01～0.7mm,含量1%～5%。黄铁矿(Py)是矿石中的主要成分。呈自形—半自形和他形粒状,呈聚晶团块状较均匀分布,部分聚晶体之微裂隙充填有黄铜矿、闪锌矿和方铅矿微粒,并交代溶蚀黄铁矿,致使黄铁矿出现明显的溶蚀特征。黄铁矿粒晶多为0.01～0.12mm,部分粒度为0.20～0.25mm。其次还有辉铜矿、斑铜矿、黝铜矿,在矿石中含量较少。出现于火山—热液的细脉或条带状的铜矿石中。矿石结构主要有三种类型,他形粒状结构(图4)、自形—半自形粒状结构和包含结构(图5)。他形粒状结构在矿石中最为普遍,见于黄铜矿、闪锌矿、方铅矿等硫化物存在的矿石中。自形—半自形粒状结构主要见于黄铁矿分布的矿石中,硫化物以黄铁矿为主,含少量的黄铜矿和闪锌矿,此类结构在矿石中少见。包含结构在矿石中常见形式有三种,闪锌矿包含黄铜矿,黄铁矿包含黄铜矿,黝铜矿包含黄铜矿,其中闪锌矿包含黄铜矿的结构类型最为常见。矿石构造以浸染状构造为主,次为脉状构造,在浸染状构造中常见的有星散浸染状、稀疏浸染状和中等浸染状构造,局部可达稠密浸染状构造,金属矿物含量和分布变化较大。脉状构造多由黄铜矿或方铅矿形成,在空间上也呈浸染状分布。主要矿石类型可分为黄铁矿型矿石、黄铜矿型矿石、铅锌矿石、石英铜铅锌多金属矿石及云母—石英硫化物型矿石五大类。4矿山生产阶段的分类和阶段划分该矿床可划分为内生成矿期和表生成矿期两个成矿期、三个矿化阶段,不同成矿期及矿化阶段矿体的形态及矿物组合均有较大差异。4.1成矿期与成矿时代火山喷发—沉积作用成矿期。含铜黄铁矿呈层状似层状或透镜体赋存于绢英岩化霏细岩中。此阶段形成稠密浸染状、块状的含铜黄铁矿矿石。矿化与围岩界线较清晰。火山热液作用成矿期。该成矿期形成条带状或细脉状的黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿等聚晶,分布于稠密浸染状矿体的底部或外围,矿化与围岩呈渐变过渡关系。事实上,火山热液循环作用贯穿于火山作用的全过程,但主要火山热液成矿期,是指火山喷发—沉积作用结束后的期后热液成矿作用,是火山喷发—沉积成矿作用的延续。4.2表土矿化阶段火山作用形成的含铜黄铁矿矿体,在剥蚀到地表后,在干燥条件下受氧化分解后形成了以黄钾铁矾为主的硫化物氧化带。表生成矿期的铜矿化主要为孔雀石化。矿石中的矿物生成顺序为黄铁矿、辉铜矿→黝铜矿、斑铜矿、黄铜矿→方铅矿、闪锌矿→黄钾铁矾、褐铁矿、孔雀石、铜蓝。5钻床材料5.1矿石矿物组成该矿床的近矿围岩蚀变主要表现为由中心向两侧依次出现绢英岩化—黄铜矿化、黄铁矿化、铅锌矿化、硅化—绿泥石化、绢云母化—高岭土化。矿石中的主要矿物为黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿、辉铜矿、斑铜矿、重晶石、方解石、孔雀石及褐铁矿、黄钾铁矾等。矿床的蚀变作用组合及矿物组合显示矿床由早期成矿的中温环境向晚期低温环境成矿的转变过程。因此,矿床的成矿温度应在300～100℃左右。5.2s14变化范围矿床矿石中黄铜矿、方铅矿、闪锌矿硫稳定同位素测定结果显示,矿石中的δS34变化范围在-4.37‰～+3.35‰之间,集中在0～+2.50‰之间,平均+0.81‰,接近陨石硫,表明硫化物中的硫来自地壳深部岩浆。因此矿床成矿物质来源于深部熔浆的火山喷发—喷溢或后期火山热液活动。5.3worm生产5.3.1早期成矿环境彩虹地区火山岩为高钾钙碱性岛弧区火山岩,为俯冲环境下的活动大陆边缘产物,这一构造环境与南天山洋在晚志留—早泥盆世向北俯冲的构造事件对应,早期成矿环境为亲弧裂谷环境。其可能的构造模式如下:在南天山洋盆向北俯冲过程中,深源(上地幔或下部地壳)部分熔融的镁铁质岩浆,在拉张减压构造条件下快速向上运移,上升到海底,导致岛弧钙碱性长英质岩浆房的破裂和喷发。伴随地壳碎裂和下沉形成火山沉积盆地,有用的含矿流体沿此通道上升循环和沉积。早期火山喷发堆积成矿后,矿体明显又受到了后期构造—热液活动的改造,这表明彩虹铜多金属矿是多阶段—多成因的。5.3.2热液矿床成矿作用彩虹铜矿体除层状、似层状产出外,还有以脉状、网脉状及团块状产出,硅化强烈。硅化矿体未发生后期变形。由于火山期后热液作用与火山喷发堆积作用为同期矿化,由火山期后热液作用形成的石英脉必会受到区域构造活动影响而发生形变。由于彩虹矿区周边存在侵入岩活动,少数石英脉用荧光灯照射可见蓝色荧光,可能为岩浆热液作用所形成的白钨矿。彩虹铜矿床属于与中酸性火山岩有关的中低温火山热液矿床,并受后期热液叠加改造而形成的多成因矿床。矿床即显示出层