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        甘肅省銅砷礦床成礦地質(zhì)條件分析及成礦規(guī)律

        2021-03-11 11:42:10
        世界有色金屬 2021年22期
        關(guān)鍵詞:毒砂閃長巖矽卡巖

        趙 蕾

        (中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心甘肅總隊,甘肅 天水 741000)

        1 含礦圍巖條件

        本區(qū)銅砷礦床含礦圍巖包括地層和巖體兩部分。

        由該區(qū)東部向西,依次分布著上泥盆-下石炭統(tǒng)、下二疊統(tǒng)及下三疊統(tǒng)地層,巖性為砂巖、板巖夾石灰?guī)r等,屬淺-濱海相沉積。近接觸帶地層,普遍角巖化、矽卡巖化。據(jù)以往資料判斷,該區(qū)地層內(nèi)由于其巖性組合有利于接觸交代作用地發(fā)育;局部地層內(nèi)含銅砷豐度很高為成礦提供了必要的礦質(zhì)來源[1]。據(jù)沉積巖中銅砷元素平均含量統(tǒng)計,砷含量在砂巖中1ppm、頁巖中13ppm、碳酸鹽巖中1ppm,砷含量在硫化物相10ppm,金屬相9ppm~12ppm。該區(qū)部分地層巖性經(jīng)測定,銅砷含量高出該類巖石平均含量的數(shù)十至100余倍。例如,夏河縣年木耳地區(qū)砂巖、板巖內(nèi)As豐度達100ppm~150ppm,高于該類巖石平均含量的100倍;并且Cu、Pb、Zn、Sh、W、Au、Ag的豐度普遍較高。因此,為銅砷及其他金屬成礦作用提供了良好的地球化學(xué)條件和圍巖條件。

        由各類巖體構(gòu)成銅砷礦化圍巖的情形,亦有與地層圍巖相似的特點。主要表現(xiàn)在以下幾方面:該區(qū)主要成礦巖體含Cu、As的豐度很高,是平均含量的65倍~165倍。由于巖體中Cu、As及其他成礦元素含量高,這就為各種類型銅砷礦床形成創(chuàng)造并奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。該區(qū)內(nèi)一般的斑巖型(包括隱爆角礫巖筒型)銅砷礦床即形成于中酸性侵入體和淺成侵入體內(nèi):龍得崗為石英閃長巖;阿芒沙吉為石英閃長巖及花崗閃長斑巖;尼克江為各類玢(斑)巖及蝕變閃長巖,由此可以認為成礦母巖含銅、砷等成礦元索高是形成區(qū)內(nèi)斑巖型銅砷礦床的最重要的因素之一。其次由于該區(qū)巖體中Cu、As及其他成礦元素豐度高,在巖漿期后熱液及交代作用過程中,能將Cu、As等元素從侵入體內(nèi)帶出,產(chǎn)生再分配,使之在巖體與地層接觸帶沉淀、富集、形成矽卡巖型、矽卡巖~熱液型、熱液型銅砷礦化。接觸帶、外接觸帶圍巖及其內(nèi)接觸帶捕虜體中。其中,矽卡巖型銅砷礦化集中于德烏魯巖體周圍,向兩側(cè)礦化減弱,形成兩個中型銅砷礦[2]。除毒砂外,尚伴隨磁鐵礦、黃銅礦、斑銅礦等礦化。銅砷礦體多產(chǎn)在以透輝石為主的矽卡巖帶中。這個類型礦化的圍巖在不少礦區(qū)以不純灰?guī)r、砂質(zhì)灰?guī)r居多,其地球化學(xué)性質(zhì)活潑,易于交代成礦。熱液型銅砷礦床產(chǎn)出的圍巖種類繁多,總的以各時代砂巖、板巖、灰?guī)r及其蝕變巖石居多,巖體里雖有所見及,但數(shù)量較少。礦(化)體以毒砂石英脈、含毒砂電氣石石英脈、含毒砂金屬硫化物石英脈及毒砂黃鐵礦脈幾種形式出現(xiàn)。

        眾所周知,含礦圍巖乃是礦液活動、沉淀的場所,成礦的所謂三要素與其密切相關(guān)。該區(qū)圍巖由砂板巖與不純灰?guī)r相間組合的特點,在一定情況下有利于交代作用進行;另一情況下則因有頁巖作隔擋層而不致使礦質(zhì)溶液逸散。因此總體上對礦化形成是有利的。

        2 巖漿活動條件

        中生代中期巖漿活動是形成該區(qū)銅砷等礦化的主導(dǎo)因素,且以巖石為中酸性成分和多期活動為其特點。

        據(jù)統(tǒng)計,與成礦關(guān)系最密切的巖體為花崗閃長巖(11處)、石英閃長巖(8處),其次為二長花崗巖、花崗閃長斑巖、花崗斑巖和閃長巖。

        以往工作中多將石英閃長巖、二長花崗巖及花崗閃長巖時代歸于印支期,次英安巖(龍得崗)和花崗閃長斑巖(阿芒沙吉)等時代歸于燕山早期。現(xiàn)據(jù)《甘肅省地質(zhì)志》意見,均將其對比為燕山早期,即相當中生代中期。從相互侵位次序?qū)Ρ?,主要成礦巖體屬成生較晚的時期。如龍得崗次英安巖及阿芒沙吉花崗閃長斑巖等。

        各主要成礦巖體的礦質(zhì)賦存及蝕交特征等可簡要概括為:龍得崗賦礦次英安巖等,成礦元素Cu、Pb、Sn、Ag豐度很高,其中以Cu、As元素豐度最高,最高可達400ppm,高于平均值200余倍,為巖漿后期熱液活動提供了豐富的礦源,即為成礦母巖。其隱爆角礫巖筒具有分帶性,隱爆角礫巖不但Cu、As、Pb、Ag等成礦元索特別高外,而且Na2O和K2O亦高,尤其K2O明顯高于成礦母巖,這充分說明了隱爆角礫巖中的銅、砷成礦作用是由鉀交代的鉀長石化、石英絹云母化等圍巖蝕變,致使巖體中的Cu、As、Ag、Pb、Sn活化富集,穩(wěn)爆角礫巖中的礦化富集與鉀長石化呈正相關(guān)關(guān)系。

        阿芒沙吉礦化花崗閃長斑巖具明顯的面型蝕變特征。除青盤巖化帶外,斑巖各蝕變帶硅、堿質(zhì)含量適量偏高,礦化劑亦相應(yīng)亦較高。巖體里鉀化帶的氧化系數(shù)(Fe2O3/FeO)為5.29,屬氧化程度很強的相當開放的條件;鉀化與硅化-絹云母化疊加地帶氧化系數(shù)較低為0.39,屬氧化程度不高的半開放條件;硅化-絹云母化至青盤巖化帶的氧化系數(shù)很低為0.06~0.14,說明蝕變環(huán)境屬于相對封閉的還原條件。該巖體中H2O+普遍高,說明整個蝕變過程中水熱作用很強,對礦化物質(zhì)密集運移起著重要作用。As在花崗斑巖中豐度達1070ppm,相當該類礦體平均含量500倍;花崗閃長巖豐度達540pprn,相當于平均含量250倍;Cu、Pb、Ag等元素在花崗閃長巖、花崗斑巖中相對較高,其余巖石中則較低,前者約是后者的l倍左右。主要賦礦巖石中的礦質(zhì),除來源于巖漿自身外,估計受后期熱液蝕變因素富集。

        與上述情況相類似的一些特點(如礦化元索的富集等),于該區(qū)其余產(chǎn)地里亦多見及。例如卡加沙格石英閃長巖等,一般含砷100ppm~300ppm,高達1000ppm,銅l00ppm~300ppm,鈷10ppm~30ppm,部分達70ppm。

        3 構(gòu)造控制條件

        此成礦區(qū)處于秦嶺緯向體系與祁呂系前弧西翼的復(fù)合地帶,其Ⅲ級構(gòu)造屬美武新寺~大草灘復(fù)背斜帶西段,背斜帶由美武新寺向西,至夏河縣甘加漸趨傾沒。斷裂多發(fā)育在復(fù)背斜帶兩側(cè),延伸長度數(shù)十~百余公里不等,一般傾角50°~70°,屬壓或壓扭性,具多期活動特征。總的構(gòu)造線作北西向及北西西向,西段受北西向及北東向構(gòu)造影響和改造。其成生定型時代約在晚古生代~中生代早期。上述構(gòu)造乃控制此區(qū)巖漿及礦化活動的基礎(chǔ)。

        有資料據(jù)衛(wèi)片目視解釋,認為在雙明西~合作一帶見有少許環(huán)形構(gòu)造、火山構(gòu)造及幾組方向的斷裂構(gòu)造(北東向、北西向和北西西向),且在甘加盆地兩側(cè),分布特征有些差異,現(xiàn)均已證實有隱爆角礫巖筒(龍得崗)和爆發(fā)角礫巖等。

        分析該區(qū)構(gòu)造情況尚不難看出,與銅砷等礦產(chǎn)有關(guān)的一些巖體,除受兩個體系(如前述)復(fù)活控制外,尚有區(qū)域上呈北西向展布、分段集中的特點,個別巖體(如德烏魯、阿姨山)則受兩組方向斷裂制約。

        4 成礦物質(zhì)來源及成礦溫度

        根據(jù)部分硫同位素結(jié)果,其重硫(δS34)分布散離度小于10。該地年木耳區(qū)龍得崗、阿芒沙吉等斑巖型銅砷礦,δS34在-5‰附近呈塔形分布,在正值+0.7‰~+6‰?yún)^(qū)間較為分散。說明硫源接近于隕石硫,但有較為明顯的混合作用,即有混合硫參加。此區(qū)熱液型、接觸交代型礦δS34變化具同樣特點。根據(jù)熱液礦床元素分帶模式(邵躍1975),本區(qū)毒砂形成于中~高溫階段(即200℃~350℃);個別礦區(qū)有高溫~氣化階段的礦物,如龍得崗(375℃)、阿芒沙吉(310℃~360℃)。且斑巖型毒砂生成溫度高于矽卡巖型和熱液型。

        (1)成礦時代。甘肅省銅砷礦床產(chǎn)出的地層時代較多,主要有薊縣紀、奧陶紀、志留紀、石炭紀、二疊紀和三疊紀。最重要的成礦時期以侏羅紀為主。在不同的成礦時代中,甘肅省的銅砷礦床形成的數(shù)量是不同的(表1),其中薊縣紀成型礦床1處(小型);志留紀成型礦床1處(屬中型);二疊紀成型礦床1處(屬中型);三疊紀成型礦床2處(屬中型、小型);侏羅紀成型礦床7處(中型3處、小型4處)。

        表1 甘肅銅砷礦床按時代統(tǒng)計排序表

        對礦床進行概略綜合對比分析,最重要的成礦時期以侏羅紀為主,占57.41%,次為三疊紀,占16.67%,志留紀、二疊紀,分別占9.26%,而薊縣紀僅占7.41%。侏羅紀查明資源儲量占甘肅總儲量的50.27%。

        (2)空間分布。從甘肅Ⅲ級大地構(gòu)造單元位置上看,甘肅省銅砷礦床主要分布于中秦嶺裂陷大陸邊緣(4處)、南秦嶺裂陷大陸邊緣(4處)、次為敦煌地塊(1處)、北祁連弧盆系(2處)、中祁連巖漿?。?處)5個單元,其他構(gòu)造單元未發(fā)現(xiàn)銅砷礦產(chǎn)地。從礦床類型看,薊縣紀、志留紀(Pt2、Pz1)礦床類型為淺成中-低溫?zé)嵋盒?,分布于中祁連巖漿弧、北祁連弧盆系、南秦嶺裂陷大陸邊緣。二疊紀(Pz2)為接觸交代型(矽卡巖型),分布于敦煌地塊。三疊紀(Mz)為淺成中-低溫?zé)嵋盒?,分布于中秦嶺裂陷大陸邊緣。侏羅紀(Mz)為斑巖型、淺成中-低溫?zé)嵋盒?、接觸交代型(矽卡巖型)三種,分布于中秦嶺裂陷大陸邊緣、南秦嶺裂陷大陸邊緣。

        從IV級礦帶看,甘肅省境內(nèi)包含了43個IV級礦帶,其中有6個成礦帶有銅砷礦顯示,其各成礦帶銅砷礦的分布數(shù)量不同,其中Ⅳ-28③夏河-兩當金-銻-汞-銀-鉛-鋅-銅-鐵-鉬-鎢-錫-鐵成礦亞帶(Mz)、Ⅳ-28④碌曲-舟曲-廣金壩金-鐵-錳-銅-銻-汞-砷-硒-磷-硫鐵礦成礦亞帶(Mz;Cz)的查明資源儲量及探獲資源儲量均位居一、二,探獲資源儲量的排序說明具有巨大的資源潛力。

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