广东金川县某矿区地质特征及成因分析

广东金川县某矿区地质特征及成因分析

拉塔列戈矿区位于四川省会理县。这是著名的大型富铜矿床。矿区构造发育,矿体复杂多变,矿山在地质勘探和生产中难以把握其变化规律。关于其成因亦是众说纷纭,至今没有形成统一认识。在对矿山40多年的生产资料进行总结、分析和研究的基础上,结合最近矿山生产过程中所揭露的倒转背斜,对矿区构造进行了重新认识,对矿床地质特征作了详尽的描述,并对矿床成因作了进一步分析,希望能对矿山生产起到一定的指导作用。1成岩改造及构造演化阶段期本区位于康滇地轴中段。按板块构造观点,属扬子古板块川滇岛弧带的西南缘;按地质力学观点,属南岭东西构造带和川滇南北向构造带的复合部位。本区主要的地质构造特点为:(1)前震旦纪早期发育一套较完整的海相优地槽火山-沉积岩组合和晚期浅-滨海相冒地槽沉积组合的岩石建造-会理群。经过“会理运动”和晋宁运动,结束了本区的地槽发展阶段。(2)前震旦系的基底构造为东西向和南北向两种构造作用叠加形成的基底构造格架。震旦纪以来南北向隆起继承和改造了早期构造。形成南北向断裂构造带,具多期性和继承性的特点,控制着本区岩浆活动、沉积建造和构造形变。(3)区内岩浆活动时期有“会理”、晋宁、海西、印支、和燕山等5个时期。从侵入到喷出,从超基性到中、酸性都有不同程度的发育。本区总的来说,地质构造复杂,岩浆活动频繁,为各类矿床的形成提供了有利的时空和物质条件。出露的地层主要有前震旦纪会理群、震旦纪、下古生界、二叠系、中古生界和新生界。2矿区地质特征2.1火山喷发-沉积旋回区内发育的地层为一套下元古界河口组火山-沉积变质岩,该套地层是区内主要含矿建造,据该建造特征,分为3个不同的火山喷发-沉积旋回,含矿建造岩石组合及岩性特征如表1所示。从表1看出,含矿建造3个旋回中的火山喷发作用都表现出火山熔岩不及火山凝灰岩发育,以及未见或不发育集块岩的特点,表明区内的火山喷发是以较宁静的裂隙式喷溢为主,同时也说明该建造属于稍远火山中心相的海底喷发集中堆积而成。2.2矿岩交替现象明显拉拉铜矿床位于前震旦纪会理群组成的基底构造——河口复式背斜的南翼。区内经历了多期次构造活动,构造发育。由于浮土层较厚,构造复杂,矿山在地质勘探期间对矿区构造认识不全面,一直认为拉拉铜矿总体构造为一单斜构造。按照这一指导思路所圈定的矿体与矿山在实际生产开采过程中所揭露的矿体偏差较大,尤其是在进入露天北部生产平台时经常出现矿岩交替现象,严重影响了矿山的生产。2002年,矿山在地质编录过程中发现了一大型东西向倒转背斜,该倒转背斜在采场东西两端均有出露,东端位于2094m露天台阶东南端的边帮上,轴面产状为:倾向237°,倾角32°,走向近东西,向南西倾斜。西端出露于采场2082m台阶西北端的边帮上,轴面产状为:倾向225°,倾角30°,向南西倾斜,走向近东西,两出露端之间的岩层倾向为倾向北,岩层近于直立,而不是以前一直认为的向南倾。结合2082m平台东西两端所揭露的倒转背斜的产状及其出露端之间的边帮岩层产状分析,可以推测拉拉铜矿床总体构造为一倒转背斜,排除了以往对矿区单斜构造的认识,同时也证明河口复背斜的南翼也是由次一级的倒转背斜所组成。按照这一认识对矿体重新圈定后,避免了以前生产中经常出现的矿岩交替现象,较好地把握了矿体的空间分部规律,有效地控制了矿体的贫化损失,取得了明显的经济效益。2.3矿区内土岩口学特征区内出露的火山熔岩主要为钠质角斑岩、钠长岩,分布于矿区南部和北东部;侵入岩主要为辉长岩,分布于矿区南部和西部。此外,还有规模不等的煌斑岩呈岩枝或岩脉产出。3矿床的地质特征3.1矿体金矿体15号矿体拉拉铜矿床主要赋存于Pt1h43层中下部,东西长1960m,南北宽900m,由32个矿体组成,其中1～5号矿体规模大,占总储量的97%。矿体呈似层状、层状、透镜状,以重叠-叠瓦状产出,膨缩现象明显,也有分叉、复合、尖灭、再生等现象,矿体产状与围岩基本一致,严格受岩性和层位控制。矿体一般赋存于黑云片岩和钠长岩接触处或这些岩石交替出现部位,矿化较均匀,矿体稳定且连续性好。3.2矿石特征3.2.1黑云片岩型根据成矿岩石类型不同,将矿石划分为黑云片岩型和钠长岩型两大类。黑云片岩型包括:黑云母片岩型、黑云钠长岩型、石榴黑云片岩型、萤石化黑云母片岩型;钠长岩型包括:层纹状石英钠长岩型、磁铁石英钠长岩型、钠长浅粒型、石英钠长岩石型。其中黑云片岩类矿化明显较钠长岩类好。3.2.2金属矿物及成矿物质根据前人的显微镜下观察及电子探针分析,扫描电镜研究,矿石中所发现的矿物如表2所示。金属矿物主要以黄铜矿、黄铁矿、磁铁矿为主;其次为辉钼矿、斑铜矿、辉铜矿、自然金、赤铁矿等。李承德等人首次发现碲钯镍矿、铋碲镍钯矿、碲化物及硫(铁)镍钴矿等钴矿物,大大丰富了矿床中的矿物种类。3.2.3脉石矿脉石矿区矿石主要脉石矿物有:石英钠长岩、黑云石英片岩、石榴黑云片岩等。此外,尚有石英、黑云母、绿帘石、角闪石、方解石等。3.2.4结构的组成结构本区的矿石结构以晶粒状变晶结构为主。按晶体形态可分为自形粒状变晶结构、半自形粒状变晶结构和它形粒状变晶结构,次有交代残余结构、包含结构、压碎结构、固熔体分离结构及胶状结构等。矿区的矿石以浸染状、条带状和条纹状构造为主,次有角砾状、网脉状和蜂窝状构造等。主要金属矿物呈单体、粒状集合体或细小脉状形式沿脉石间隙、裂隙呈不规则的浸染分布,或岩石片理成层富集中。4充填-铬矿床拉拉铜矿的矿床成因,自1957年开展地质工作以来,众说纷纭,至今没有形成统一认识,先后有“似层状受变质铜矿床”(H.N鲁登科)、“中低温热液充填交代型铜-钴-钼多金属矿床”(华北张家口中心实验室)、“与辉长岩有关的接触交代性铜矿床”(103地质队)等多种认识。本人在总结前人成果、充分分析研究矿山40多年生产资料的基础上,结合多年在矿山工作的体会,认为矿床成因应属产于下元古界细碧-角斑岩系变质火山岩中的海相火山沉积-热液改造型铜矿床。其主要认识和依据如下:4.1成岩与成矿环境拉拉铜矿原岩的恢复,先后有长石石英砂岩、酸-碱性浅-超浅成火成岩、变钠质火山岩(熔岩)、变质流纹-粗面-安山岩类等多种认识。本人在总结前人成果的基础上,结合大量的野外工作实践,认为矿区发育的一套变质火山岩应属“细碧-角斑岩类”的一套岩石组合。其主要依据为:(1)化学成分。与正常系列的酸性火山岩或流纹粗面安山岩化学成分相比,本区这类岩石以富钠为特点,一般Na2O含量为4%～7%。(2)矿物结构构造。细碧岩中见变余球粒结构及致密状结构,气孔、杏仁状构造。角斑岩及其部分浅成侵入体中普遍有变余结构、斑状结构等,局部有杏仁和气孔构造。而该套岩石组合具备这种结构构造。(3)矿物组合。角斑岩类的矿物组合,以钠长石、钾长石为主,次为石英、云母、磁铁矿等;细碧岩类的矿物组合则以钠长石、绿泥石、角闪石、黑云母为主,次为绿帘石及方解石。该岩石矿物组合与之相似。(4)产出条件。火山岩与正常沉积岩互层整合,呈“层状产出”,组成火山-沉积旋回,构成会理群河口组,与细碧—角斑岩类相似。(5)大地构造环境-古板块火山岛弧带或前震旦系优地槽褶皱带。区域变质相属绿片岩-角闪岩相,与细碧-角斑岩类吻合。(6)稀土元素判别。成都矿产地质研究所1986年所做的矿床范围内2件岩石稀土元素资料及矿区外围角斑岩稀土元素资料见表3、图1。从中可以看出,二者具有完全一致的稀土配分型式,反映出同源产物的特征,由此也说明含矿岩系原岩为一套细碧角斑岩类。4.2矿产资源可综合利用的案例根据前人对矿区矿石大量光谱分析、单矿物分析和化学分析等结果来看,组成矿石的元素繁多且复杂,约有49种,其中可综合利用或可考虑综合利用的元素有14种之多。通过前人对矿区1号矿体不同类型中的硫同位素分析结果来看,S32/S34=22.13～22.22,δS=3.9～0,与国外的测试资料对比,可以看出矿区的硫接近于陨石硫,属于壳下物质。故推测本区的成矿物质来源于上地幔,是由于火山喷发作用上升带至地表的结果。4.3火山喷发的成分3个旋回中的火山喷发作用都表现出火山熔岩不及火山凝灰岩发育,以及未见或不发育集块岩特点,表明区内的火山喷发是以较宁静的裂隙式喷溢为主,同时也说明该建造属于稍远火山中心相的海底喷发集中堆积而成。4.4其他性能(1)矿体的形状和外观反映了热液变质改造的性质矿体呈层状、似层状、透镜状,形态较为简单,与区域片理产状基本一致。矿化程度受围岩变质强弱控制。(2)透镜状,仅以形貌为名其特征为:厚度不大,形状多变,有囊状、羊肠状、透镜状等,多呈不规则外形。小脉成份与围岩相似,矿物有碳酸岩、石英、黑云母、黄铜矿等。4.5成矿作用及成矿向成矿的变化按照火山-沉积热液改造铜矿床的成因观点,本人对拉拉铜矿床的成矿作用进行了反演,并将成矿作用划分为两个不同的阶段:(1)火山-沉积阶段:矿床的含矿建造或矿源层是会理期海相的火山-沉积建造。而与细碧-角斑岩系的熔岩、火山碎屑岩、次火山岩以及与火山作用有关的火山喷气、热液应该是铜、钴钼、稀有、稀土元素及矿化剂和碱金属等物质的来源和成矿的基础。这些成矿元素是由细碧-角斑岩的岩浆通过深大断裂(F1断层)从上地幔喷溢到海底,它们在岩石中存在形式多种多样,含各种有用组份的矿物存在熔岩中和火山碎屑中。在熔岩喷溢流动过程中或火山碎屑物喷发后,形成的火山碎屑流、火山泥石流、火山浊流等靠海洋环流和冷热海水的对流作用,经搬运堆积到海底盆地或斜坡上。在火山搬运过程中,有部分成矿物质溶解在海水里呈真溶液或胶体状态形式搬运,在适当条件下富集成矿。但绝大部分成矿物质仍呈各种分散固体形式赋存在含矿建造或矿源层中,经历沉积-成岩作用。(2)热液改造阶段:伴随着会理-晋宁造山运动,矿层的含矿建造或矿源层发生了广泛的区域变质作用,在区域热动力作用下,出现了与变质作用有关的气化-热液活动,在它的参与作用下,含矿建造或矿源层中的成矿物质经过活化转移,富集成矿。在沉积成岩阶段富集成矿的硫化物矿体,在变质作用过程中同样受到变质热液的改造,使其形态、产状、结构发生重大变化,形成富矿体。同时,在区域热动力作用下引起的重结晶作用和变质热液作用、交代蚀变作用达到顶点时,发生造山带中期的褶皱变形,在此期间构造变形作用除了对含矿建造或矿源层中有用组份活化富集有明显影响外,同时构造变形所产生的褶皱、断裂为变质热液的迁移提供了通道,并为有用元素提供了空间赋存场所,形成了一定形状、产状和规模的矿体、矿床。最后,在造山运动后期,地层和含矿层遭受剥蚀作用,由于温度和压力的降低,岩石发生退变质作用,部分硫化物因氧化和溶解,形成了矿体的氧化带。从上可以看出,拉拉铜矿床的形成经历了一个漫长而又复杂的地质过程,是多期次、多阶段、多种成矿作用相互叠加的结