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        河南省葉縣馬頂山鎢錳礦區(qū)地質(zhì)特征及找礦遠(yuǎn)景*

        2018-11-20 10:48:36申開洪張保平豆敬磊
        現(xiàn)代礦業(yè) 2018年10期
        關(guān)鍵詞:特征

        申開洪 張保平 豆敬磊

        (1.河南省地質(zhì)科學(xué)研究所;2.河南省地質(zhì)調(diào)查院;3.河南省地質(zhì)博物館)

        河南省葉縣馬頂山地區(qū)地質(zhì)勘查程度總體較低,僅20世紀(jì)80年代河南省區(qū)測(cè)隊(duì)在該地區(qū)開展過1∶20萬化探掃面工作[1-4],但隨著近年來國(guó)家加大對(duì)該區(qū)地質(zhì)找礦工作的投入,面對(duì)新一輪的找礦形勢(shì),2009—2013年,河南省地質(zhì)科學(xué)研究所的技術(shù)人員依托“舞陽魯山地區(qū)1∶5萬區(qū)域礦產(chǎn)調(diào)查”項(xiàng)目開展了礦產(chǎn)地質(zhì)填圖、1∶5萬高精度磁測(cè)、1∶1土壤(巖石)剖面測(cè)量、可控源大地電磁測(cè)量、巖芯鉆探等工作,加強(qiáng)了對(duì)該區(qū)控礦構(gòu)造的綜合研究,取得了一系列有價(jià)值的勘查成果,并在馬頂山地區(qū)首次發(fā)現(xiàn)了鎢錳礦床。通過對(duì)該礦床的鎢錳礦石進(jìn)行電子探針分析,發(fā)現(xiàn)鎢在硬錳礦中分布均勻,硬錳礦中的鎢呈離子吸附狀態(tài)存在。目前,該礦床屬于河南省內(nèi)首例新類型鎢錳礦床[5-6],并伴生有稀土。本研究通過對(duì)礦區(qū)地質(zhì)特征、物化探異常特征進(jìn)行分析,并對(duì)礦區(qū)找礦遠(yuǎn)景進(jìn)行探討,為該區(qū)后續(xù)找礦勘查工作提供有益參考。

        1 區(qū)域成礦地質(zhì)背景

        馬頂山鎢錳礦在大地構(gòu)造上位于華北陸塊南緣活動(dòng)帶,處于三門峽魯山斷裂帶與洛南欒川斷裂帶之間,區(qū)域成礦地質(zhì)條件十分優(yōu)越。區(qū)域上受到不同時(shí)期、不同方向、不同應(yīng)力的地質(zhì)作用,魯山—舞陽隆起具有基底和蓋層地臺(tái)型式雙層結(jié)構(gòu)[2-4],形成了復(fù)雜的斷裂構(gòu)造格局(圖1)。區(qū)域構(gòu)造格局表現(xiàn)出研究區(qū)受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、南北巖漿活動(dòng)影響,蝕變現(xiàn)象廣泛分布,以硅化、褐鐵礦化、絹云母化、綠泥(簾)石化最為普遍。區(qū)域上出露的主要地層單元為熊耳群(Pt2Xn)和汝陽群(Pt2Ry),2個(gè)地層單元均為區(qū)域上重要的含礦源層,其中,汝陽群云夢(mèng)山組為區(qū)內(nèi)主要的礦源層和賦礦層位。

        圖1 研究區(qū)及鄰區(qū)地質(zhì)構(gòu)造略圖(2010年修編,河南省地調(diào)院)

        2 礦區(qū)地質(zhì)特征

        2.1 地 層

        馬頂山鎢錳礦區(qū)東部被大片第四系覆蓋,西部被孤石灘水庫(kù)淹沒,出露地層較為簡(jiǎn)單,主要為汝陽群(Pt2Ry)云夢(mèng)山組(Pt2y)、白草坪組(Pt2bc)、北大尖組(Pt2bd)和第四系(Q)。根據(jù)ZK001及ZK04鉆孔揭露,礦區(qū)第四系覆蓋層厚度為5~65.69 m(圖2)。

        (1)云夢(mèng)山組(Pt2y)。該巖組以肉紅色、紫紅色中—粗粒石英砂巖夾泥巖為主,底部為礫巖層,下部常見玄武安山巖夾層。根據(jù)巖性組合,云夢(mèng)山組可劃分為4個(gè)巖性段。一段底部為含灰白色厚—巨厚層狀硅質(zhì)礫巖與含礫粗粒石英砂巖互層,與下伏熊耳群火山巖不整合接觸,中部為淺紫紅色厚—中厚層狀粗—中粒石英砂巖、長(zhǎng)石石英砂巖,上部為青灰色、紫紅色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖,頂部為火山巖夾層。二段自下而上均為紫紅色中厚層狀中粗粒石英砂巖與暗紅色粉砂質(zhì)泥巖互層。三段為灰紅色、暗紅色薄—中厚層狀中粒石英砂巖、中粒長(zhǎng)石石英砂巖(圖2)。四段以淺紫紅色、肉紅色、灰白色薄—中層狀中細(xì)—中粗粒石英砂巖,長(zhǎng)石石英砂巖與紫紅色粉砂質(zhì)泥巖呈薄的互層。

        圖2 葉縣馬頂山礦區(qū)地質(zhì)特征

        (2)白草坪組(Pt2bc)。該巖組主體由紫紅色泥巖或頁巖組成,下部或上部夾薄層石英砂巖或?yàn)閮烧呋?,地貌上常形成?fù)地形,識(shí)別和劃分標(biāo)志明顯。

        (3)北大尖組(Pt2bd)。該巖組底部以白色或灰紅色細(xì)粒石英砂巖與白草坪組泥巖分界,界面處常見十幾厘米厚的海侵滯留礫巖;上部以白云巖結(jié)束為頂界,分界標(biāo)志清晰。

        2.2 構(gòu) 造

        礦區(qū)受區(qū)域性大斷裂(三門峽—魯山斷裂)控制,礦區(qū)南部受欒川構(gòu)造帶控制明顯。區(qū)內(nèi)構(gòu)造主要表現(xiàn)為燕山期淺表層次構(gòu)造變形特征,以極其發(fā)育的脆性斷裂構(gòu)造為特征,褶皺不發(fā)育,僅局部地段顯現(xiàn)出寬緩的背向斜構(gòu)造。礦區(qū)構(gòu)造總體上可大致分為NW—EW、NNE向2組斷裂,將巖石切割成大小不等的斷塊。斷層規(guī)模中等,一般比較平直,傾向不定,傾角較陡。

        (1)NNE向斷裂(F1)。F1斷裂沿礦區(qū)孤石灘水庫(kù)西南岸分布,走向7°~8°、傾向100°~75°。區(qū)內(nèi)出露長(zhǎng)度約1 km,向北部分均被水庫(kù)淹沒。推測(cè)其延伸長(zhǎng)度大于10 km。F1斷裂在礦區(qū)內(nèi)主要表現(xiàn)為脆性特征,沿水庫(kù)南岸可見構(gòu)造角礫巖、碎裂巖化巖石、碎粉巖等。構(gòu)造巖多為長(zhǎng)石石英砂巖、泥巖,受斷裂影響,巖層節(jié)理和裂隙極為發(fā)育,鎢錳礦脈即產(chǎn)于節(jié)理裂隙中,故礦石表現(xiàn)為疏松、碎裂特征。

        (2)NW—SE向斷裂。F2斷裂發(fā)育于汝陽群中,切割云夢(mèng)山組二段、三段、四段及白草坪組,區(qū)內(nèi)出露長(zhǎng)度約450 m,為一正斷層,產(chǎn)狀34°∠75°,斷距10~15 m,向西被孤石灘水庫(kù)覆蓋,僅局部可見斷層特征,構(gòu)造礫巖多見為石英砂巖角礫、少量泥巖。F3斷裂發(fā)育于云夢(mèng)山組二段中,為一正斷層,產(chǎn)狀76°∠72°,出露長(zhǎng)度為100 m,向西被孤石灘水庫(kù)覆蓋,可見構(gòu)造礫巖多為石英砂巖、泥巖。F4斷裂發(fā)育于汝陽群云夢(mèng)山組二段中,產(chǎn)狀67°∠72°~75°,為一傾向SE的正斷層,切割地層及礦脈均有小的位移,斷距不大于10 m,斷裂帶中可見構(gòu)造角礫巖,主要由石英砂巖、少量泥巖組成,該斷裂出露長(zhǎng)度約430 m,向NW延入孤石灘水庫(kù)。F5斷裂出露于云夢(mèng)山組一、二段之間,斷裂北側(cè)出露云夢(mèng)山組一段長(zhǎng)石石英砂巖,南側(cè)為云夢(mèng)山組一段頂部灰綠色安山巖,產(chǎn)狀為17°∠42°,為一逆斷層,區(qū)內(nèi)出露長(zhǎng)度約200 m。

        3 礦區(qū)物化探異常特征

        礦區(qū)出露的地層為中元古界汝陽群云夢(mèng)山組,主要巖性為石英砂巖夾泥巖。根據(jù)1∶5萬地面高磁資料,馬頂山磁異常(編號(hào)為WCY-10D)面積較小,約3.66 km2,強(qiáng)度一般,異常呈橢圓狀,有1個(gè)正極值點(diǎn),△T值一般為-90~100 nT,最高為110 nT,推測(cè)該異常之下有隱伏花崗巖體存在,根據(jù)目前發(fā)現(xiàn)的鎢錳礦床,推測(cè)鎢錳礦床與下伏花崗巖體關(guān)系十分密切[7]。該異常區(qū)為礦區(qū)最有利的成礦地段,為礦致異常,具有重要的找礦意義[8]。

        礦區(qū)現(xiàn)有的地球化學(xué)資料僅有河南區(qū)測(cè)隊(duì)開展1∶20萬平頂山幅區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查工作時(shí)所圈定的化探異常[1](圖3),其中,與礦區(qū)有關(guān)的異常編號(hào)為59-丙2和61-丁。59-丙2異常元素主要為W、Sb、Ti,61-丁異常主要為Mn、Ni、Fe、V、Zn、W。馬頂山鎢錳礦區(qū)主要位于59-丙2異常內(nèi),該異常位于馬頂山北部,為一丙類異常,異常形態(tài)為半橢圓形,面積約16 km2。異常出露地層位為汝陽群、洛峪群,異常不完整,東北由于被大片第四系覆蓋未封閉,呈NE—SW帶狀展布。異常元素組合為W-Sb-As,其中,w(W)一般為(4~7)×10-6,最高值為7.4×10-6,平均為5.97×10-6;w(Sb)一般為(0.94~1.09)×10-6,最高值為1.1×10-6,平均為1.03×10-6;w(As)一般為(10.97~13.96)×10-6,最高值為14.2×10-6,平均為13.1×10-6,其余元素異常強(qiáng)度較低。

        圖3 馬頂山一帶1∶20萬地球化學(xué)異常分布

        本研究在前期1∶20萬化探異常和1∶5萬高磁異常的基礎(chǔ)上,在馬頂山地區(qū)開展1∶5萬區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查工作時(shí)[4],進(jìn)行了1∶1萬土壤地球化學(xué)測(cè)量,主要分析了W、Mn、Sb、As、Bi、Hg、Cu、Pb、Zn、Ag、Au等元素。其中,w(W)最高為136.2×10-6,多數(shù)樣品w(W)為(30~80)×10-6;w(Mn)最高為10.1×10-6,多數(shù)樣品w(Mn)為(1~6)×10-6,進(jìn)一步證明了1∶20萬平頂山幅區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查工作所圈定的化探異常的可靠性及良好成礦元素套合的找礦遠(yuǎn)景,最終在馬頂山以北59-丙2異常(以W異常為主)及61-丁異常(以Mn異常為主)的組合部位首次發(fā)現(xiàn)了鎢錳礦脈(帶)。

        4 礦床地質(zhì)特征

        4.1 礦體特征

        目前,通過地表勘查發(fā)現(xiàn)了1條礦體,編號(hào)為Ⅰ#(圖2)。該礦體地表出露長(zhǎng)度為420 m,平均厚度為5.47 m,最厚達(dá)5.6 m;礦體傾向約85°,傾角為35°~65°,平均傾角為50°;礦體品位WO3為0.20%~1.04%,平均為0.60%;Mn為6.66%~25.81%,平均為16.01%;礦體厚度變化系數(shù)為63.26%,厚度較穩(wěn)定,品位變化系數(shù)為47.75%。礦體主要產(chǎn)于云夢(mèng)山組底部石英砂巖節(jié)理(裂隙)中,節(jié)理寬度不等(1~10 cm),產(chǎn)狀為315°∠80°、125°∠12°。

        4.2 礦石特征

        礦石結(jié)構(gòu)致密,呈塊狀構(gòu)造、疏松碎裂構(gòu)造,硬錳礦多沿礦石裂隙呈充填狀分布,具有網(wǎng)脈狀膠結(jié)結(jié)構(gòu),褐鐵礦、硬錳礦呈網(wǎng)脈狀分布于碎屑物粒間,部分硬錳礦呈同心環(huán)狀膠結(jié)結(jié)構(gòu)。礦石裂隙發(fā)育,應(yīng)為次生富集的鎢錳礦,根據(jù)光薄片、電子探針鑒定結(jié)果,礦石中的主要金屬礦物為含鎢硬錳礦、褐鐵礦、軟錳礦,脈石礦物主要為石英、云母、少量的磷灰石、方解石和黏土礦物。

        礦區(qū)礦石主要可分為2種。一種為含鎢硬錳礦石,黑色,弱磁性,通過電子探針分析,可以確定硬錳礦中的鎢呈離子吸附狀態(tài)存在。含鎢硬錳礦主要呈網(wǎng)脈狀、不規(guī)則狀分布于脈石礦物粒間,粒度一般為0.05~3 mm,硬錳礦中均含有WO3,含量為3.2%~4.2%[5]。另一種為鋇硬錳礦石,根據(jù)該礦中硬錳礦的電子探針分析結(jié)果可知,鋇硬錳礦主要呈網(wǎng)脈狀、不規(guī)則狀、結(jié)核狀、葡萄狀分布于脈石礦物粒間,由于礦物形成后發(fā)生脫水,光學(xué)顯微鏡下經(jīng)常見到因失去結(jié)構(gòu)水而產(chǎn)生的收縮裂紋,鋇硬錳礦粒度主要為0.1~2 mm。

        硬錳礦中的稀土元素呈離子吸附狀態(tài)存在,硬錳礦中均含有W,w(WO3)為2.96%~5.03%,平均為3.31%,稀土元素Eu2O3含量相對(duì)穩(wěn)定,一般為0.33%~0.624%,平均為0.48%。礦石掃描分析結(jié)果顯示,W以及稀土元素Eu均富集于硬錳礦中,且均勻分布,未發(fā)現(xiàn)鎢和稀土元素的獨(dú)立礦物。

        5 找礦遠(yuǎn)景

        馬頂山鎢錳礦位于華北陸塊南緣活動(dòng)帶,成礦地質(zhì)條件十分優(yōu)越,礦體的出露位置與物化探異常十分套合,1∶1萬高磁異常反演推測(cè)礦區(qū)深部可能存在隱伏花崗巖體。目前發(fā)現(xiàn)的鎢錳礦石特征表明,賦礦巖石節(jié)理和裂隙極為發(fā)育,鎢錳礦(脈)主要產(chǎn)于節(jié)理裂隙中,推測(cè)巖石中鎢錳礦的成礦物質(zhì)可能來源于下伏巖體,鎢錳礦床的形成與下伏花崗巖體關(guān)系十分密切[7-8],深部可能存在一定規(guī)模的礦體。建議在已有地質(zhì)成果的基礎(chǔ)上,對(duì)礦體延伸方向進(jìn)行深部工程驗(yàn)證,該礦床有望達(dá)到中—大型規(guī)模。礦區(qū)找礦方向?yàn)椋孩俚V體主要受NE—SW向斷裂F1控制,斷裂傾向NE,受該斷裂影響,形成的大小不等、密集程度不同的節(jié)理帶,也為主要的賦礦空間和找礦標(biāo)志,礦區(qū)開展后續(xù)工作時(shí)應(yīng)著重仔細(xì)觀察巖石的新鮮節(jié)理(裂隙面);②礦區(qū)內(nèi)現(xiàn)有2處化探異常59-丙2、61-丁,其中在59-丙2異常內(nèi)已經(jīng)找到鎢錳礦體,根據(jù)在59-丙2異常內(nèi)取得的找礦成果,預(yù)測(cè)在59-丙2異常16 km2范圍內(nèi)可能還存在鎢錳礦(化)體,建議礦區(qū)下一步勘查工作應(yīng)兼顧61-丁異常;③根據(jù)礦區(qū)磁異常反演推測(cè)深部可能存在隱伏花崗巖體,并且極有可能在巖體外接觸帶上存在原生鎢錳礦體,建議在礦體延伸方向進(jìn)行深部工程驗(yàn)證。

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