青海省郭米寺-兜大坂多金屬礦田地質(zhì)特征及成因分析

青海省郭米寺-兜大坂多金屬礦田地質(zhì)特征及成因分析

1地質(zhì)成礦帶的研究20世紀(jì)50年代末，在經(jīng)過廣泛的地質(zhì)勘探后，在大寧寺的甘坂發(fā)現(xiàn)了硝化礦，并成功進行了詳細的地質(zhì)調(diào)查。郭米寺、大柳溝、下柳溝、彎曲河、下溝、甘坂等礦床相繼發(fā)現(xiàn)和評價。該地區(qū)已成為國內(nèi)外地質(zhì)礦業(yè)界著名的銅、鉛、鋅、金、銀礦床，但淺部礦的開采被停止并完成。但該地區(qū)具有第四系和白堊系紅層覆蓋廣厚的特點,利用新技術(shù)和新方法擴大原礦床規(guī)模和預(yù)測、尋找盲礦體是當(dāng)務(wù)之急,筆者試圖利用現(xiàn)有資料建立描述式為主的地質(zhì)-地球化學(xué)-地球物理找礦模型,期望對該區(qū)地質(zhì)找礦工作有所幫助。2成礦地質(zhì)背景2.1中寒武統(tǒng)黑刺溝群本區(qū)位于祁連褶皺系北祁連加里東優(yōu)地槽褶皺帶走廊南山南坡復(fù)背斜的南翼中寒武世火山巖帶內(nèi)(《祁連縣幅》1/5萬區(qū)調(diào)報告),屬北祁連成礦帶(Ⅲ1)走廊南山南坡成礦亞帶(Ⅳ2)(任有祥、彭禮貴等.2001.)。在造山帶劃分上屬北祁連造山帶Ⅲ1加里東早期郭密寺-白銀環(huán)形裂谷帶(Ⅲ1661),銅多金屬礦呈南北兩條分布于大陸裂谷環(huán)境中的中寒武統(tǒng)黑刺溝群中酸性和中基性火山巖接觸部位的礦化蝕變帶內(nèi)(賈群子、楊鐘堂等,2006),區(qū)內(nèi)構(gòu)造線呈北西西向,復(fù)背斜由次一級南北兩個復(fù)背斜和中間一個復(fù)向斜組成。褶皺形態(tài)復(fù)雜,火山機構(gòu)發(fā)育,斷裂構(gòu)造密集分布,超基性—酸性侵入巖分布普遍,火山巖主要沿復(fù)背斜軸部斷裂帶分布,由大陸裂谷型“雙峰式”火山-沉積巖系組成,為裂隙式噴溢和中心式爆發(fā)混合型(圖1)。區(qū)域內(nèi)出露地層有中寒武統(tǒng)、石炭系、侏羅系、白堊系和第四系。其中,中寒武統(tǒng)黑茨溝群巖性以基性—中性—酸性熔巖、火山碎屑巖和潛火山巖為主夾少量火山-沉積巖,為最主要的賦礦地層;白堊系和第四系地層形成本區(qū)廣厚的蓋層。2.1.1島弧-裂谷背景中寒武世海相火山巖呈狹長狀地質(zhì)體沿NW-SE向集中分布于青海省祁連縣清水溝-尕大坂。按其產(chǎn)狀可分為由中心式爆發(fā)-噴溢-侵出-侵入形成的大型火山巖穹和由裂隙式爆發(fā)-噴溢形成的層狀火山巖流兩種類型。根據(jù)任有祥、彭禮貴(2000)研究認(rèn)為,該區(qū)火山巖稀土元素分配模式為輕稀土富集型和近平坦型,火山巖形成于島弧-裂谷環(huán)境。根據(jù)夏林圻、夏祖春(1996)研究結(jié)果表明,其火山巖自然共生組合為細碧巖、鉀細碧巖-角斑巖-石英角斑巖、鉀石英角斑巖、石英鉀長斑巖、次火山巖相鈉長輝綠巖-石英鈉長斑巖組合。2.1.2郭米寺火山和大柳溝火山本區(qū)火山巖處于走廊南山南坡火山噴發(fā)帶,根據(jù)任有祥、彭禮貴(2000)研究將該區(qū)古火山口厘定為郭米寺火山口和大柳溝火山口,呈北西-南東向一字型展布于大柳溝-白柳溝古火山穹隆構(gòu)造中。1998年高精度磁測工作成功地界定了第三系紅層覆蓋地區(qū)酸性和基性火山巖的分布范圍和其界線所在位置,并發(fā)現(xiàn)該區(qū)各主要礦床在空間上均圍繞該火山穹隆構(gòu)造并產(chǎn)于酸性火山巖和基性火山巖界面的酸性火山巖一側(cè)。2.1.3多旋回組成及特征下部粗火山碎屑巖、中部火山碎屑熔巖、上部熔巖、頂部為硅質(zhì)巖、硅質(zhì)板巖?；鹕綆r具有較好的分異程度,具多旋回同期性活動的特點,各旋回由基性-中性-酸性依次形成,其火山活動產(chǎn)物及旋回間的正常沉積物組成相對獨立的巖性段。礦床產(chǎn)于巖性段上部,即火山活動旋回的上部酸性凝灰?guī)r或沉凝灰?guī)r中,具明顯的層控、層狀特點,其巖性組合從下至上為:有淺流紋斑巖侵入的層位是最主要的賦礦層位(祁正林等,1998年)。3礦床的地質(zhì)特征3.1郭密寺-吾大坂礦帶各礦體特征見表2。礦體與圍巖片理基本一致,礦體以似層狀、透鏡狀為主。礦體具分段集中、成群產(chǎn)出的特征。郭密寺-尕大坂礦帶位于郭密寺-白銀環(huán)形裂谷帶(Ⅲ16),礦帶為一總體向北東傾斜的單斜構(gòu)造,部分倒轉(zhuǎn),走向斷裂發(fā)育,黑河—祁連河深大斷裂為該地區(qū)中寒武統(tǒng)火山巖的導(dǎo)巖構(gòu)造。該區(qū)礦床和含礦巖層產(chǎn)狀陡傾角傾向較不穩(wěn)定。3.2山梁金屬礦床現(xiàn)代海底熱液成礦事實揭示,塊狀硫化物礦床成礦蝕變作用是該類礦床形成的重要環(huán)節(jié),也是此類礦床找礦的最直接、最醒目并且有效的標(biāo)志。(1)蝕變帶的展布該區(qū)蝕變帶極其發(fā)育,研究區(qū)內(nèi)可劃分為南北兩條含礦蝕變帶群。其中,南蝕變帶群即郭米寺含礦蝕變帶產(chǎn)出有郭米寺銅多金屬礦床;北蝕變帶即大柳溝-下溝-尕大坂含礦蝕變帶群,產(chǎn)出有下柳溝、彎陽河、下溝、尕大坂銅多金屬礦床,西山梁金礦點及哈熊溝多金屬礦點等。本區(qū)郭米寺蝕變帶位于大柳溝-白柳溝古火山穹隆南側(cè),走向北西,長1500m,寬200m左右。郭米寺礦床賦存于該蝕變帶;柳-彎-下蝕變帶位于大柳溝-白柳溝古火山穹隆,是本區(qū)主要的成礦蝕變帶,蝕變帶走向北西,全長10km,僅含礦地段長5500m,寬50～180m。(2)蝕變作用蝕變以硅化、絹云母化、黃鐵礦化、綠泥石化、重晶石化、碳酸鹽化等等,構(gòu)成種類繁多的蝕變礦物和礦物組合。絹云母化和硅化成為蝕變帶的主體部分;綠泥石則是形成多金屬礦床的標(biāo)型礦物,實踐證明,成礦綠泥石以富鎂為特征,以無色或淺綠色為主,而非成礦綠泥石以富鐵為其特征,呈綠色或墨綠色;碳酸鹽化也是另一重要的蝕變作用,研究表明,該種蝕變作用主要發(fā)生于成礦作用期后,各類礦床碳酸鹽礦物不盡相同,Cu-Zn礦石為方解石、Pb-Zn-Cu礦石則為含鐵白云石和含鎂菱鐵礦,說明其化學(xué)成分的研究對找礦的指導(dǎo)意義。另外,該區(qū)礦床無一例外地產(chǎn)于原巖中的長石被完全交代而形成的無長石帶中。反映了絹云母化和硅化是主要的成礦蝕變作用,其蝕變進程是絹云母化和硅化作用,隨著蝕變作用的增強,形成無長石帶,伴隨礦化作用的發(fā)生,其后是普遍地碳酸鹽巖化。3.3成礦階段及礦物組成以郭密寺礦床為例,礦體以透鏡狀和條帶狀為主,次為平行脈狀。其中的Ⅱ號和Ⅲ號呈透鏡狀,為礦區(qū)最大的礦體,Ⅱ號礦體長達660m,寬達4～23m,Ⅲ號礦體長380m,寬1～16m,二者以塊狀為主;Ⅰ號礦體為條帶狀,以浸染狀礦石為主,Cu、Pb、Zn元素含量由地表至深部一般由貧變富。常見的金屬礦物有黃銅礦和黝銅礦、閃鋅礦、方鉛礦、黃鐵礦等。脈石礦物有石英、絹云母和綠泥石、重晶石等。礦石結(jié)構(gòu)以交代溶蝕結(jié)構(gòu)、殘余結(jié)構(gòu)、文像結(jié)構(gòu)等為主,構(gòu)造以條帶狀為主,次為致密塊狀和星散浸染-稠密浸染狀,少量為網(wǎng)脈狀和角礫狀。構(gòu)成礦體的金屬礦物普遍存在互相穿插、交代和溶蝕等現(xiàn)象。從成礦階段來說,第一階段是主要成礦期,形成致密狀和浸染狀多金屬礦體,顯著的特點是黃銅礦、閃鋅礦、方鉛礦交代黃鐵礦;第二階段為多金屬成礦期,黃銅礦、黝銅礦交代黃鐵礦而閃鋅礦交代黃銅礦、黝銅礦、黃鐵礦;方鉛礦交代黃銅礦、黝銅礦、黃鐵礦、閃鋅礦等等;第三階段為閃鋅礦和方鉛礦交替脈石礦物。礦物的主要生成順序為:黃鐵礦→磁黃鐵礦→黃銅礦→黝銅礦→斑銅礦→銅藍→閃鋅礦→方鉛礦→石英。主要有益元素:主礦體平均含Cu0.69%～0.53%,Pb2.05%～4.54%,Zn2.6%～4.8%。伴生元素有Au、Ag、Sb、Bi、Mo、Co、Ga、Cd、Ge、Se、In、Te、As及S等。其中,S、Ag、Au、Ga、Ge、Se、Te7種已達綜合利用指標(biāo)。3.4全礦元素的組合類型和一系列成礦元素組合類型:為Cu-Zn型→Pb-Zn-Cu型→Fe-S型→Mn礦的系列礦床。3.5含礦地層分布該礦帶成礦時期為加里東早期,礦床類型與我國祁連山東部的多金屬礦床類似,在成礦環(huán)境、賦礦巖系、控礦因素等方面與白銀礦田基本相近,是海相火山巖型銅鉛鋅多金屬礦床。區(qū)域成礦作用在時間演化上具有多期性和不均一的特點,該區(qū)主要含礦地層為一套中寒武統(tǒng)中酸性火山碎屑巖為主的淺變質(zhì)巖系,地層在組合上顯示出一定周期性火山噴發(fā)間噴溢-沉積旋回及韻律變化特點,蝕變帶實際上產(chǎn)于周期性旋回組的頂部。地層分布與區(qū)域構(gòu)造線一致,呈北東向傾斜的單斜層構(gòu)造。多金屬礦產(chǎn)在蝕變帶中的形成與海底火山作用有關(guān),主要受蝕變帶巖組頂部絹云石英片巖和其中的小斷裂構(gòu)造如裂隙、節(jié)理所控制。礦體的產(chǎn)出形態(tài)以透鏡狀、條帶狀、似層狀為主,延伸比較穩(wěn)定。其礦石屬黃鐵礦多金屬型,以自-半自形粒狀、浸蝕狀、文象結(jié)構(gòu);塊狀、條帶狀、浸染狀角礫狀構(gòu)造為主,成礦指示元素與礦石組分一致,所呈現(xiàn)的暈異常一般緊緊圍繞礦體分布,其形態(tài)與礦體基本一致。由此認(rèn)為該區(qū)多金屬成礦多為火山活動進入間歇期穩(wěn)定階段沉積生成。4地球化學(xué)特征4.1cu、pb、zn、ag異常與礦床位置關(guān)系1984年,1∶20萬《祁連幅》化探掃面在大柳溝—綿沙彎一帶圈出Cu、Pb、Zn、Au、Ag、As、Sb、Hg等8種元素的組合異常。其中,Cu、Pb、Zn、Ag異常與已知礦床位置基本吻合。尕大坂、賴都灘地區(qū)由于上覆白堊系無異常出現(xiàn)。中寒武統(tǒng)內(nèi)各主要巖性Cu、Pb、Zn、Ag、Au5種元素含量統(tǒng)計(表1),該區(qū)巖石地球化學(xué)特征如下:(1)Cu、Zn在基性、中基性火山巖內(nèi)含量明顯偏高,Pb、Au在中酸性-酸性火山巖中含量偏高;(2)絹云石英片巖在區(qū)內(nèi)屬含礦蝕變巖,Cu、Pb、Zn、Ag、Au等元素含量高出其他巖石數(shù)倍,其離差值也較大。4.2礦帶地質(zhì)氣探工作區(qū)內(nèi)1∶5萬水系沉積物測量無異常顯示,1998至2004年在礦帶及其外圍開展的汞氣測量、地氣測量及鉆孔原生暈測量等化探工作取得了一定成效。4.2.1矩形強汞異常區(qū)1998年礦區(qū)外圍在5.88km2范圍內(nèi)進行了汞氣、地氣測量。(1)汞氣異常汞的強異常(>0.2ng/gl)呈串珠狀弧形分布在郭米寺—鴿子硐—龍洼溝一帶,汞的中弱異常(>0.05～0.25ng/gl)一在弧形強汞異常內(nèi)側(cè)、郭米寺銅多金屬礦床異常帶西端,另一在弧形強汞異常帶北側(cè),長達5～10km,與下柳溝—下溝多金屬礦床含礦蝕變帶相吻合。據(jù)此異常特征,初步認(rèn)為汞的強異常為該區(qū)深大斷裂或中基性火山巖帶的反映,在次級斷裂密集帶形成礦化富集部位。(2)地氣異常區(qū)內(nèi)尕大坂地區(qū)Cu、Pb、Au、Ag4種元素的地氣測量共圈出3個地氣、異常帶(圖1),長400m,寬150～200m,異常組合為Cu、Pb、Au、Ag,具明顯的濃集中心。其中,Ⅱ號礦體上方濃集中心Cu峰值高達2290×10-9,異常整體和已知礦化帶基本吻合。其中的賴都灘異常段,異常元素Cu、Pb、Au、Ag,濃集中心位于472線、490點附近,濃集中心Cu元素襯值達3.0,Au襯值1.5～3.0,Cu和Pb、Au異常相互疊加和激電異常吻合,地表工程驗證該異常中已發(fā)現(xiàn)銅多金屬礦體。該異常帶物、化探異常吻合程度高,已有成礦的事實,是進一步開展普查找礦的重點地段。4.2.2銅、鉛、鋅礦異常(1)在礦體上方的一定區(qū)間內(nèi)有明顯的Cu、Pb、Zn地氣組合異常;(2)2001年當(dāng)?shù)氐V山開采企業(yè)僅根據(jù)1998年圈定賴都灘地氣銅異常布置豎井,在穿過近50m紅層后約80m深處發(fā)現(xiàn)了品味較高的銅、鉛、鋅礦體;(3)2004年地勘部門根據(jù)當(dāng)年圈定的地氣異常在優(yōu)選一處異常濃集中心布置鉆孔一個,穿過近77m的紅層在255m孔深處強硅化的絹云石英片巖內(nèi)發(fā)現(xiàn)厚度1m、品位3.98×10-6的金礦體一條。(4)2005年尕大坂地區(qū)異常詳查工作根據(jù)地氣異常和激電異常布置的鉆探工程見到銅鉛鋅多金屬礦三層,厚度1～3m,銅品位0.44%～1.07%,鉛0.58%～5.46%,鋅0.62%～6.64%。上述證明,地氣測量在該覆蓋區(qū)是重要的先期工作手段,對覆蓋區(qū)找礦具有明顯的指導(dǎo)意義。5礦帶的地球物理特征5.1激電及綜合剖面分析1∶5萬磁測資料表明,區(qū)內(nèi)為變化極小的微弱負(fù)值區(qū),巖礦之間差異很小。自電異常反映微弱。在龍洼溝至下溝間,沿尕大坂蝕變帶以不等間距進行了激電及綜合剖面,圈定出3條激電異常帶;在郭米寺以北、下柳溝—下溝—尕大坂礦床以南呈負(fù)磁性特征,南北兩側(cè)均為強的正磁場特征。尕大坂、郭米寺、下柳溝、下溝其高磁場特征是負(fù)幾十納特異常,彎陽河的磁場特征是正負(fù)跳躍的磁異常。尕大坂礦床則處于正負(fù)磁異常的轉(zhuǎn)換部位,呈正負(fù)幾十納特的弱磁場特征。5.2礦帶區(qū)域的地球物理特征1998年和2004年青海地勘單位相繼對該區(qū)進行了以激電法、TEM法、高精度磁法為主的物探工作,在指導(dǎo)找礦上發(fā)揮明顯的作用。5.2.1賴都灘地氣密度異常區(qū)主要巖礦石電性參數(shù)(表3)。尕大坂激電異常段與該區(qū)含礦蝕變帶套合較好。其中,已經(jīng)發(fā)現(xiàn)5個多金屬礦體,礦體上方視極化率達4.0%。但已知礦體所在部位并未反映出明顯的高極化、低電阻特征,激電異常所對應(yīng)的實際上是整個蝕變帶的范圍。2005年銅多金屬礦普查在賴都灘地區(qū)地氣詳測異常區(qū)測制1∶1萬激電剖面4條。其中,464線異常寬100m,總體亦反映高極化率,低電阻率特征,視電阻率178～216Ω.m,視極化率3.38%～3.96%,而1460點以北視電阻率急劇升高,達500Ω.m。推測1460點為中基性火山巖與中酸性火山巖轉(zhuǎn)折部位。另外,視電阻率異常形態(tài)同賴都灘已知多金屬礦體所引起激電異常形態(tài)基本一致。因此,推斷該異常屬礦致異常,經(jīng)鉆探驗證見3層多金屬礦體。5.2.2負(fù)荷量的轉(zhuǎn)換1∶5萬磁測資料及1∶1萬高精度磁測表明礦田內(nèi)下柳溝—尕大坂礦化帶呈變化極小的微弱負(fù)值區(qū),總體處于正負(fù)磁值的轉(zhuǎn)換部位。尕大坂、郭米寺、下柳溝、下溝高磁特征是負(fù)幾十納特的異常,彎陽河則是正負(fù)跳躍的磁異常。同時由于該區(qū)賦礦部位巖性復(fù)雜,加之受到第四系砂礫石層及白堊系底礫巖等因素的影響,未能對賦礦部位