青海省兴海县索拉沟铜多金属矿成矿地质特征与矿床成因.doc

青海省兴海县索拉沟铜多金属矿成矿地质特征与矿床成因卷(Volume)35,期(Number)1,总(SUM)128页(Pages)161166,2011,2(February,2011)大地构造与成矿学GeotectonicaetMetallogenia青海省兴海县索拉沟铜多金属矿成矿地质特征与矿床成因燕宁,李社宏,陆智平,王飞,李发明(1.青海省有色地质矿产勘查局,青海西宁810000;2.中国科学院广州地球化学研究所,广东广州510640;3.中国科学院研究生院,北京100049;4.青海省国土规划研究院,青海西宁810000)摘要:通过对索拉沟铜多金属矿床的矿体特征,矿石组成,周岩蚀变特征分析和沦述,以及对矿石的硫,铅同位素和包裹体均一温度的测试,结果显示矿石硫同位素8S值变化于一3.914.42%0,具有深源特征;铅同位素投影在造山带铅附近,模式年龄与区域中酸性岩体基本一致;矿物包裹体爆裂法测温范围在270C365间,反映成矿过程是一个浅层降温过程.综合分析后认为成矿物质主要来源为三叠纪地层,矿床经历了沉积成岩,热液改造两个阶段,属于与岩浆活动有关的沉积一热液改造型层控矿床.关键词:索拉沟;地质特征;矿床成因中图分类号:P611.1文献标志码:A文章编号:10011552(2011)01.0l61.06青海省兴海县索拉沟铜多金属矿床位于鄂拉山华力西期一印支期多金属成矿带中满丈岗印支期多金属成矿亚带内.秦岭和昆仑复合部位的鄂拉山成矿带是青海省一条重要的北西一南东向铜金属成矿带,有赛什塘一铜峪沟铜矿床,日龙沟锡多金属矿床,尕科合含铜银砷矿床,仁蒙铜银矿点和会什多龙铅锌(郁东良,2009)等矿床.这些矿床(点)主要分布于该矿带的南部和中部.在前人对满丈岗地区所做的物探(史长义等,1996),化探(赵有军等,2008;郁东良,2008)工作基础上,作者对索拉沟铜多金属矿床的基础地质资料和矿床地球化学特征进行了进一步的综合分析与研究,认为该矿带整体具有较好的找矿前景.该项研究对本矿床的评价和区域成矿认识都有重要意义.1区域地质概况索拉沟铜多金属矿床在上世纪90年代中后期发现,由于交通位置偏僻,所以对矿床的研究程度有限.矿区以北西西向温泉断裂为界,断裂以西系中酸性火成岩,酸性侵入岩广泛分布的岩浆岩带,断裂以东为河卡山前陆逆冲断裂带,发育有三叠系含火山岩的复理石建造和火IJ,1岩建造,火山机构发育.区域内出露有中二三叠,晚三叠世及古近纪,新近纪地层(图1).研究区内主要为中三叠统b岩组,是一套滨一浅海相含火山物质的碎屑岩沉积建造.主要岩性是上部为厚度不大,延伸稳定的不纯硅质岩,下部则以粉砂质变泥岩为主.地层产状变化较大,总体呈”s”型展布.b岩组向下可以分为两个岩性段和五个岩性层.矿区内主要为第一岩性段的第二层和第二岩性段的第二层,与矿化关系密切的为第二岩性段的第二层,岩性主要为不纯硅质岩,砂岩,粉砂岩和凝灰岩等.区内构造发情况简单,中三叠世地层内早期为一向东倾斜的单斜构造F.,F被其后的北东东向F,F断裂走滑错断.在这两期主要断裂之外还有收稿日期:20090810;改回15t期:20100731第一作者简介:燕宁(1973),男,工程师,长期从事地球化学勘查项目管理及综合研究.通讯作者:李社宏,博士研究生,构造地质与成矿方向.Email:shehonglisohu,CO/Il62第35卷囤1回2固3困4圆56圈71.第四系;2.中三叠统b岩组第一岩性段第二岩性层;3.中三叠统b岩组第二岩性段第二岩性层;4.正断层;5.产状;6.矿体及编号;7.河流.图l索拉沟铜多金属矿区地质图Fig.1GeologicalmapoftheSuolagouCu-polymetallicdeposit近南北向,北北西向和北西向的小断裂,这些小断裂规模一般不大,生成时间较晚.本区中生代早期岩浆活动表现强烈,三叠纪陆相火山岩与印支期侵入岩在区域内较为发育,同时在中三叠统海相沉积地层中也见有不少凝灰岩及含火山碎屑的不纯硅质岩.2矿床地质特征2.1矿体特征索拉沟铜多金属矿床矿体形态简单,单个矿体呈似层状,透镜状沿一定地层层位产出.矿体产状与地层产状基本一致,受地层控制明显,在空间上总体呈雁列式分布(图1).矿体主要赋存于中三叠世地层中.矿体规模较大,围岩是一套由粉砂质变泥岩,不纯硅质岩,粉(细)砂岩,凝灰岩,泥灰岩(泥晶灰岩)薄层构成的类复理石建造.矿化现象普遍较强,部分地段矿体与围岩无明显界线.矿体之间有明显依存关系,围绕某一厚大矿体总有分枝,尖灭,再现或平行产出的小矿体存在.矿区内目前已发现MIMV五个矿体群.其中MI矿体群矿体呈似层状,倾向50.90.,倾角40.50.,长200475m,延深185275rn,厚度1.56.57m.MII矿体群呈似层状,透镜状,倾向80.100.,倾角35.50.,长200600m,延深100650m,厚度1.0534.31m.MIII矿体群呈似层状,倾向60.115.,倾角40.5O.,长300800m,延深70680m,厚度0.6516.20m.MIV矿体群呈似层状,透镜状,倾向60.115.,倾角40.50.,长600m,延深100480m,厚度0.7034.30m.MV矿体群呈透镜状,倾向80.120.,倾角20.60.,长约500m,延深50640m,厚度1.1316.60m.此外,还有少量微小块体,用M来表示,其规模比较小,与附近矿脉群主矿体特征一致.2.2矿石特征2.2.1矿石类型矿石类型按有用元素含量不同划分为四种矿石类型:即铜矿石,铅矿石,锌矿石和铅锌矿石.虽然对过渡类型矿石一锌铜矿石,铜锌矿石,铅锌铜矿石等未进行单独划分标定,但矿体中不同矿石类型的分布具有如下规律;(1)矿体自地表向深部,有由铅矿石向锌矿石再向铜矿石的演变的宏观规律.(2)在矿体走向上,中部以铜矿石为主,向两端向铅锌矿石变化的特征,该特征在地表出露的矿体中表现尤为明显.因此矿床类型是一个以铜为主的多金属矿床,随着勘探和生产的深入,其它硫化物金属也有可能成为主要矿石.2.2.2矿物戍分矿石矿物成分比较简单,主要有磁黄铁矿,黄铁矿,黄铜矿,闪锌矿,方铅矿;其次有白铁矿,胶状黄铁矿,偶见有黝铜矿,毒砂,白铅矿,自然铋等.脉石矿物种类较多,视赋矿岩性不同有一定变化,主要有粘土矿物,隐晶硅质,微粒石英,长石,方解石,绿泥石,绿帘石,次为绢云母,黑云母,阳起石,沸石及少量透辉石,葡萄石,萤石等.2.2.3矿石结构构造矿石构造主要有条带(纹)状构造,星点浸染状构造,其次有充填脉状构造和角砾状构造及少量斑点状构造.矿石结构以它形粒状结构,交代残留结构为主,其次有半自形一自形粒状结构,胶状结构,固溶体分离结构等.2.3主要金属矿物的赋存状态矿石中铜,铅,锌主要以黄铜矿,方铅矿,闪锌矿状态存在.第1期燕宁等:青海省兴海县索拉沟铜多金属矿成矿地质特征与矿床成因l63黄铜矿:它形粒状,其单体粒径一般0.050.5mm,偶见连晶达35ram,常与闪锌矿一起交代磁黄铁矿,黄铁矿,并见有黄铜矿呈水滴状产于闪锌矿内.电子探针分析结果表明,黄铜矿含zn,Ga较高,且细脉中的黄铜矿比顺层硫化物条带中的黄铜矿更富Zn,Ga,Mn.方铅矿:它形粒状或不规则状,单体粒径一般0.050.1him,呈脉状产出者粒度可达13mm,多分布于闪锌矿边缘或闪锌矿集合体中,与闪锌矿接触边界平滑.偶见方铅矿与磁黄铁矿,黄铁矿,黄铜矿镶嵌,接触边界平滑.部分方铅矿呈它形一半自形零星分布于围岩中,见有白铅矿沿方铅矿边缘或解理缝交代方铅矿形成的交代残留结构.电子探针分析结果显示其含Cu,Zn,Ga较高的特征.闪锌矿:它形粒状产出,单体粒径一般0.050.3mm,粗粒者可达1IllITI左右,少数连晶可达5mm.常与黄铜矿连生,并交代磁黄铁矿和黄铁矿,其中常见水滴状黄铜矿.电子探针分析结果表明闪锌矿富Fe,Cd,而相对贫Mn,且普遍含Cu.2.4围岩蚀变矿体围岩普遍经受了区域浅变质和热接触变质作用,并叠加热液蚀变.围岩蚀变主要有:硅化,绿泥石化,绿帘石化,绢云母化,黑云母化,钠长石化,碳酸盐化,葡萄石化,沸石化及角岩化等,与成矿关系密切的有硅化,绿泥石化,绢云母化及碳酸盐化等.热液蚀变矿物分布不均匀,在化学性质活泼或孔隙度较大的岩石薄层中蚀变较强.而在围岩中的钙质岩石薄层往往被后期蚀变矿物或金属矿物取代,甚至完全被交代,在围岩中形成蚀变矿物条带或蚀变矿物与金属硫化物的混合条带.3矿床成因3.1成矿物质来源矿区中三叠纪地层具有成矿物质来源(海底火山活动,陆源剥蚀),沉积,富集等有利沉积环境条件.矿区含矿地层中成矿物质的初始富集,形成“矿源层”(赵有军等,2008),局部地段可能形成矿体.区域内三叠纪岩石经过重砂分析,含有较高的Cu,Pb,Zn,Sn,As,Sb和Au等(路耀祖,2006,2008).在满丈岗,水系沉积物中Cu的均值达到41.48Ig/g,各类火山岩石中cu的含量在l739txg/g,Pb和zn在各类火山岩石含量在l657Ixg/g和2889Ig/g之间(郁东良,2008).在含矿地层中,不同岩石薄层在物理化学性质上存有明显的差异性,这为后期热液改造,成矿物质的再富集和矿体就位提供了有利条件.满丈岗地区在海西晚期以后火山喷发,岩浆侵入,构造活动频繁发生,为矿床的形成提供了矿质,热动力及导矿,容矿空间.同时,三叠纪火山岩作为矿源层为成矿系统提供了丰富的成矿物质,这为索拉沟铜多金属矿床形成提供了必要条件.3.2硫同位素特征采集矿石中新鲜的铜矿石,铅矿石及锌矿石,挑选磁黄铁矿,黄铜矿,黄铁矿,方铅矿和闪锌矿矿物,在西安地质矿产研究所采用同位素分馏法测试其中硫同位素(见表1).可以看出本区硫同位素组成变化范围较小,8”S值变化于一3.91%4.42%0之间,极差8.33%0.6”S平均值为2.42%0,除两个样品8”s为负值外,其余均为正值.从矿床中硫同位素组成分析,6”s值主要集中于1.5%04.5%0之间,磁黄铁矿平均2.81%.,黄铜矿平均3.57%e,黄铁矿平均2.09%0,闪锌矿平均0.84%e,各具体硫化物矿物8s没有明显的差异.一般地幔物质的6s在一3%e3之间(杨学明等,2000),地壳来源的花岗岩6”s范围大一些,在一4%09%c(郑永飞和陈江峰,2000),结合矿区含矿地层沉积时有海底火山喷发喷气活动分析,矿床具有深源硫的特征,反映成矿流体来自深部,同时可能混染了地壳物质.表1索拉沟矿床硫同位素表Table1SisotopeofSuolagouCu?polymetallicdeposit样号测试矿物8S()样号测试矿物8S(%)1磁黄铁矿3.829黄铁矿一1.232磁黄铁矿23210黄铁矿4423磁黄铁矿387l1黄铁矿3.274磁黄铁矿t.9512黄铁矿1.905磁黄铁矿2.09l3闪锌矿一3.916黄铜矿4.O514闪锌矿2.957黄铜矿3.0815闪锌矿2.538黄铜矿3.5916方铅矿3953.3铅同位素特征鉴于铅同位素在矿床中有较好的效果(李中兰等,2007),将采集的新鲜样品除过做s同位素外,部分矿物样品在宜昌地矿所采用UPb法分析铅同位素,测试成果见表2.其中一件为围岩中浸染状磁黄铁矿样品外,其余五件样品采自矿石.铅同位素组成变化范围很窄,.Pb/Pb为18.24518.369,l64第35卷表2索拉沟矿床铅同位素组成表Table2PbisotopeofSuolagouCu-polymetallicdeposit极差0.124;Pb/Pb为15.53915.612,极差0.037;Pb/Pb为38.14738.393,极差0.246,反映铅的来源基本一致,且基本属正常铅范围.在铅构造模式图中(图2)5个样品投影比较集中,均落在造山带铅演化的附近.获得铅模式年龄主要有两个时段,一个时段为204.4226.4Ma,另一个时段在301.4Ma.路耀祖(2008)分析满丈岗地区6个中酸性岩体,其年龄大体也可以分出两个阶段,主要的一个阶段为188.25207.62Ma,另一个阶段为(277.123.54)Ma.这些年龄与本次研究测试年龄有一定的一致性,说明该期成矿与本地的花岗岩的侵入有一定的关系.Pb/!.Pb图2索拉沟多金属矿铅同位素构造模式图(ZartmanandDoe,1981)Fig.2TectonicpatternmapofPbisotopeinSuolagouCu?polymetallicdeposit3.4矿物包裹体特征采集矿区矿物包裹体在西安地质矿产研究所应用运用爆裂法测试均一温度,成矿温度范围为270C365(表3),结合矿区热液蚀变矿物以中低温矿物为主,说明矿区热液改造成矿属中低温环境.张培青(2007)指出矿区石英脉流体包裹体的均一温度还有一期在220240C,并具有中低盐度(6.7%9.9%NaC1)等特征,从而推算出该矿床成矿深度在2.132.87kin之间,反映浅成成矿环境.矿石中矿物生成顺序大致为黄铁矿一磁黄铁矿一黄铜矿,闪锌矿,方铅矿,测温表明磁黄铁矿>黄铜矿,闪锌矿,反映成矿过程是一个降温过程,成矿物质是在较高温度下活化迁移,随温度降低而富集成矿的表3索拉沟铜多金属矿床矿物包裹体均一温度表Table3HomogenizationtemperaturesforfluidinclusionfromSuolagouCu-polymetallicdeposit测定矿物爆裂温度磁黄铁矿(围岩)磁黄铁矿黄铜矿闪锌矿3653402652704讨论及结论矿床从发现到认识是一个逐渐深入的过程(王核等,2008;刘健等,2009),索拉沟多金属矿床认识就是这样的一个过程.温应江(1993)认为该矿床为砂页岩型矿床;宋治杰等(1995)认为索拉沟铜多金属矿床属岩浆气液交代一充填成矿.张培青(2007)将索拉沟地区的矿床分为三段,本研究区处于其研究的第段,认为本段中的矿床是三叠世热水沉积型矿床,成矿受地层控制.早二叠世开始,区域上地壳拉张形成海南三叠纪裂陷盆地.在浅海台地相对低洼部位(还原条件下)火山碎屑物,陆源砂,粉砂,泥质物一起沉积下来,形成了成矿物质初始富集的”矿源层”或贫矿层(张培青,2007).从文中测试的铅模式年龄301Ma来看,可能更早时间,地壳已经开始拉张.含有地幔组分的硫化物(8”S为1.5%04.5%0)从深部伴随火山喷发进入沉积区,这些沉积火山岩和沉积地层第1期燕宁等:青海省兴海县索拉沟铜多金属矿成矿地质特征与矿床成因l65形成了含Cu,Pb,Zn等金属矿物的”矿源层”,也形成了矿床近似层状构造的基本形态.由于此类碎屑岩石中存在大量孔隙,这为后来热液改造创造了条件.在随后三叠纪晚期(大约204.4226.4Ma左右)造山过程中,矿区受到强烈构造一岩浆活动作用.岩浆由深部向上运移,温压降低,热液流体从岩浆中逐渐脱离出来.热液流体使地层中岩石脱水,成矿元素活化,聚集形成富矿热液.这个过程足在造山环境下进行的,含矿热液沿地层层理,岩石孔隙,裂隙,缝隙运移,交代周围岩石中化学组分或充填于岩石裂隙和地层间.包裹体均一温度反映随着含矿流体降温,在流体温度降至中低温,成矿流体富集冷凝形成条带状,层状矿体,分布中三叠世地层中.综合_卜述研究认为,索拉沟铜多金属矿床经历了沉积成岩,热液改造两个阶段,索拉沟铜多金属矿床属于与岩浆活动有关的沉积一热液改造型层控矿床致谢:两位审稿老师,中国地科院矿产资源研究所王登红研究员和长安大学钱壮志教授详细审阅了本文,并提出了非常中肯的修改意见,作者在此表示衷心的谢意.由于一些客观条件所限,研究工作和稿件的修改仍然有不够完善之处,有待今后的深入研究.参考文献(References):李中兰,崔学军,刘红英,王冉,徐力峰.2007.铅同位素方法在隐伏矿深度与资源量定量预测叶1的应用研究以北祁连西段寒LLl金矿为例.大地构造与成矿学,31(4):44】一45J.刘健,凌明星,李印,孙东.2009.白云鄂博大型REENbFe矿床的稀土成矿模式综述.大地构造与成矿学,33(2):270282.路耀祖.2006.满丈岗地区金矿化特征及找矿标志.西部探矿工程,118(2):l一2.路耀租.2008.满丈岗超单元时空分布规律及其找矿意义.黄金科学技术,16(5):3740.史长义,沈夏初,余正华.1996.青海索拉沟铜多金属矿床地质地球化学找矿模型.有色金属矿产与勘查,5(6):368374.宋治杰,张汉文,李文明,张心广,王维.1995.青海鄂拉山地区铜多金属矿床的成矿条件及成矿模式.西北地质科学,16(1):134144.上核,刘建平,李社宏,陈根文,任广利,赵玲.2008.西昆仑喀依孜班岩钼矿矿的发现及其意义.大地构造与成矿学,32(2):179184.温应江.1993.鄂拉lLi砂页岩铜矿的地质特征及预测准则(摘要).青海地质科技情报,1:89.杨学明,杨晓勇,陈双喜.2000.岩地球化.合肥:中国科学技术大学出版社:235241.郁东良.2008.青海省满丈岗地区金地球化学特征及找矿方向探索.黄金科学技术,16(1):3740.郁东良.2009.青海省兴海县拉届亥一拿东地区成矿模式浅淡.西部探矿工程,21(1):144145.张培青.2007.青海省索拉沟铜多金属矿床成矿模式探讨.青海国土经略,(6):3133.赵有车,李彦强,路耀祖.2008.青海省兴海县满丈岗地区金的成矿条件及找矿前景.黄金科学技术,16(5)2728.邵永琶,陈江峰.2000.稳定位索地球化学.北京:科学出版社:1045.ZartmanREandDoeBR.1981.Plumbotectonies-TheMod.e1.Tectonophysics,75(12):135一l62.166第35卷MetallogenicCharacterisiticsandGenesisofSuolagouCopperMulti-MetallicDepositinXinghaiCounty,QinghaiProvinceYANNing,LIShehong,LUZhiping,WANGFeiandLIFaming(1.QinghaiProvinceNonferrousMetalGeologicalExplorationBureau,Xining810000,Qinghai,China;2.GuangzhouInstituteofGeochemistry,ChineseAcademyofSciences,Guangzhou510640,Guangdong,China;3.GraduateUniversityofChineseAcademyofSciences,Beng100049,China;4.InstituteofLandandResourcePlanningandResearchofQinghaiProvince,Xining810000,Qinghai,China)Abstract:Thisarticlediscussescharacteristics,compositionoforebodyandwal1.rockalterationmineralsofCupolymetallicdepositinSuolagou,Xinghai,Qinghai.Genesisofthedepositwasanalyzedbythesulfurisotopes,theleadisotopesandhom0genizationtemperatureofinclusions.Thevaluesofsulfurisotopic(6j4S)are-3.914.42%.withamantlecharacteristics.Leadisotopiccharacteristicsshowtheorogenicbeltinthet