新疆西天山忠宝钨矿床地质特征及成因分析

新疆西天山忠宝钨矿床地质特征及成因分析

新疆托克森县忠宝耀矿是近年来在东疆地区发现的小型耀铜矿床。忠宝钨矿位于托克逊县城南东80公里处的戈壁滩上,已完成详查工作。矿床位于库米什-亦格尔大坂多金属成矿带中,区内已发现多处铜、金、铅、锌矿床。1岩浆岩和岩构区矿区位于塔里木板块与准噶尔板块缝合带南侧,处于萨阿尔明—库米什晚古生代沟弧带内。区域内出露的地层主要有:元古界中天山群星星峡组、志留系阿哈布拉克群、下泥盆统阿尔彼什麦布拉克组、中泥盆统阿拉塔格组、上泥盆统哈孜尔布拉克组、下石炭统马鞍桥组、中石炭统桑树园组、侏罗系三工河组等。岩性为各类片岩、大理岩、石英岩、碎屑岩、火山碎屑岩、碳酸盐岩、变碎屑岩类等。区域内岩浆岩发育,主要为加里东期侵入的闪长岩、花岗岩。华力西期侵入的超基性-基性-中性-酸性侵入岩。酸性岩体主要为斜长花岗岩、红色斑状花岗岩、二云母二长花岗岩。岩体与围岩发生混染和交代作用,在局部岩体边部接触带或岩体顶部常有交代作用形成的矽卡岩及石英脉产出,为钨、锡、铋等元素的富集提供了条件。区域构造十分发育,南部为喀拉克孜勒复向斜,中部为库米什-彩华沟背斜。区域断裂主要为拱拜子大断裂(F3),断裂走向北西西向,为区域逆掩断裂(图1)。2矿区地质2.1云母石英片岩带矿区出露地层主要为下泥盆统阿尔彼什麦布拉克组下亚组,根据岩石组合特征分为三个岩性段:第一岩性段下部为黑云母长石片岩、含石榴黑云母石英片岩、十字石兰晶石片岩、石榴石英岩、大理岩等;中部为二云母长石片岩、钙质片岩;上部为浅黄色条带状大理岩、黑云母石英片岩等。第二岩性段下部为白色大理岩、暗灰色黑云母石英片岩、角闪片岩;中部为浅灰色石英片岩、黑灰色钙质片岩、黑色角闪片岩及少量变粒岩;上部为暗灰色黑云母石英片岩、钙质片岩、大理岩成互层产出,中夹有石榴石黑云母石英片岩、矽卡岩化黑云母石英片岩。区内主要含矿矽卡岩即分布于此段地层中。第三岩性段下部为灰白色石英片岩、钙质片岩、黑云母石英片岩、二云母石英片岩,底部见霏细斑岩条带;中部以钙质片岩为主,次为石英片岩、黑云母石英片岩;上部以黑云母石英片岩为主,中夹大透镜状大理岩和少量石英片岩、绿泥石石英片岩。2.2背斜轴向0133主要有褶皱和断裂两种构造形迹。褶皱构造。矿区处于库米什-彩华沟背斜的东段倾伏端,该褶皱的两翼由阿尔彼什麦布拉克下亚组第一、第三岩性段构成,背斜轴向106°-296°。由于构造及岩浆侵入作用的影响,局部小褶曲发育,形成相对封闭有利的构造空间,有利于岩浆与围岩的充分交代和热液矿化作用。断裂构造。矿区内断裂构造以北东向为主,北西向和近南北向次之,断裂具多期活动和继承性的特点。矿区内北东向断裂近于平行出现,多为剪切走滑断层。其走向与区域构造线方向成45°交角,断裂构造对矿区岩体和矽卡岩分布控制作用明显的,矽卡岩多沿断裂带成群分布,尤其是北东向断裂。2.3主要岩性矿区内分布华里西期酸性侵入体,岩体侵位于泥盆系下统阿尔彼什麦布拉克下亚组地层中,为一岩株,主要岩性有灰白色二云母二长花岗岩,肉红色二云母二长花岗岩,肉红色正长花岗岩等。区内脉岩广布,从基性-中酸性-碱性脉岩均有分布。2.4干矿卡岩、矿物理特征矿区内与成矿有关的变质作用是接触交代变质作用,酸性岩体与碳酸盐岩接触部位形成大理岩、矽卡岩。矽卡岩多为钙质矽卡岩。分为干矽卡岩和湿矽卡岩。干矽卡岩的特征矿物主要为透辉石、钙铝榴石、硅灰石、方柱石;湿矽卡岩的特征矿物为符山石、绿帘石、阳起石、透闪石、绿泥石等。2.5矿物理性岩体矿区围岩蚀变主要为矽卡岩化、硅化、云英岩化、黄铁矿化、石英碳酸盐化、萤石化等。矽卡岩化较矿体范围大而包裹矿体,多形成钨矿化体或构成矿体,产于接触带或地层夹层中。云英岩化产于蚀变带核部或呈裂隙脉状产于矽卡岩、岩体内接触带及部分花岗岩体中,此类蚀变以白云母和石英窄脉为特征。硅化、黄铁矿化、石英碳酸盐化产于接触带或沿早期裂隙继承性产出,可见石英脉及深灰色方解石脉共生,并在石英团块中包裹白钨矿大晶体之现象,在石英团块旁侧亦可见白钨矿连生集合体。石榴石化以钙铝榴石的发育为特征,呈浅褐红色,半自形-自形粒状。远矿钙铝榴石结晶细小,在细粒矽卡岩及二云母二长花岗岩中均可见到;矿体中钙铝榴石结晶较粗,与绿帘石、纤状粗晶硅灰石共生,构成局部的富矿团块。萤石化发育于矿体、矿化矽卡岩及云英岩中,尤其在结晶其在矿化矽卡岩中含量较多时用紫外灯照射与白钨矿难以区别。3矿床地质3.1矿体地质特征据已施工的探槽及钻孔控制,忠宝钨矿区内已圈出矿体集中分布区(矿脉群)11处、矿体59个,各矿脉群所包含矿体。矿体总体上产于二云母二长花岗岩岩体的东部呈顶盖残留体或外接触带矽卡岩、云英岩中。矿体具有簇群丛生的特点,呈透镜状、似层状、脉状及不规则状。规模一般长50-300m,延深150m。主要矿体为L1-1、L4-4、L4-5、L4-6、L4-8、L4-9、L4-10、L5-2、L5-3、L7-2、L7-11、L7-14等。3.1.1矿体地质特征位于矿区西北部,矿体赋存于SK-8透辉符山石矽卡岩、透辉硅灰石矽卡岩、石榴绿帘石矽卡岩及云英岩中,矿体底板为二云母二长花岗岩,矿体上部围岩为石榴透辉石矽卡岩夹黑云母石英片岩。根据探矿工程已圈定矿体4个,产状100°∠30-60°,L1-1为主要矿体。L1-1:矿体位于矿带的下部,由8个探槽及7个钻孔控制,矿体形态为脉状、透镜状,长200m,厚1.15-16.42m,平均厚4.69m。矿体平均品位0.679%。控制最大斜深120m。矿体向深部变薄,品位变贫。总体上矿体具有上富下贫,北富南贫,产状南缓北陡的特点。3.1.2地表矿体的结构位于矿区东南,赋矿SK-27矽卡岩一小褶曲构造为,呈近东西向展布。西部走向近东西向,东端倾向160°,倾角30°-50°。钨矿化主要产于透辉符山石矽卡岩、阳起透辉符山石矽卡岩内,矽卡岩中充填的云英岩脉带及石英脉亦含矿,矿体围岩为黑云母石英片岩、石英片岩、钙质片岩及花岗岩。根据已施工的3条探槽及5个钻孔已圈出了矿体12个。主要矿体为L4-4、L4-5、L4-6、L4-8、L4-9、L4-10。L4-4:矿体产于矿带中下部,由3条探槽和5个钻孔控制。呈东大西小不规则的脉状,产状150°-189°∠35-56°,矿体长125m,厚2.55-19.04m,平均厚10.94m,矿体平均品位0.35%,地表矿体东端膨大且品位富。L4-5:矿体产于矿带中部,走向近东西,长200m,形态呈脉状,产状160-180°∠35-61°,西段倾向160°,而倾角在60°左右,东段近东西向,倾角缓。矿体中部被花岗岩脉穿切。由4个探槽和3个钻孔控制。矿体平均厚8.19m,矿体平均品位0.224%。控制斜深85m。L4-6:矿体呈脉状,由3条探槽和5个钻孔控制。长220m,中部为花岗岩脉切穿而不连续,矿体延深亦被花岗岩脉穿切,产状180°∠50°,矿体平均厚3.41m。平均品位0.164%。L4-8:矿体呈东大西小的似层状,沿倾斜方向延深较大,产状175-187°∠47-53°,由3条探槽和6个钻孔控制,长125m,平均厚11.05m。矿体平均品位0.209%。L4-9:矿体呈脉状,局部膨大,由4条探槽和2个钻孔控制。矿体产状175-186°∠53-63°,深部矿体变缓。矿体长170m,平均厚7.65m。平均品位0.249%。已控制斜深25m。L4-10:矿体呈似层状,由2条探槽和3个钻孔控制。矿体长110m,平均厚11.09m。矿体平均品位0.264%。3.1.3矿体的形态特征产于六号矿脉群东SK-20矽卡岩块中,用施工的探槽及钻孔圈出18个体,其中L7-2、L7-10、L7-11和L7-14为主要矿体。L7-2:产于矿带东下部,由3条探槽和2个钻孔控制,形态呈脉状,产状110°∠30°,矿体长81m。矿体平均厚5.36m,矿体平均品位0.312%。控制斜深60m。L7-10:产于矿带中上部,由2条探槽和1个钻孔控制,形态呈脉状,产状110°∠30°。矿体长55m,平均厚3.12m,矿体平均品位0.11%。ZK11903孔控制矿体斜深33m。L7-11:产于矿带中上部,由2条探槽和2个钻孔控制,形态呈脉状,产状120°∠23°。矿体长65m,矿体在地表薄、品位低,钻孔中厚度大、变富。矿体平均厚3.26m,矿体平均品位0.30%。矿体向下延深70m。L7-14:产于矿带中上部,由3条探槽和和1个钻孔圈定。矿体的中部膨大,两端尖灭,产状110-115°∠30°。形态呈透镜状,长80m,最厚9.80m,其厚度向下在ZK11601孔中迅速变薄,只有1.53m。矿体平均品位0.237%。ZK11601孔见矿斜深40m。3.2矿石质量3.2.1低金提升矿石中白镍矿的组成大量光薄片资料和选矿成果资料表明,矿石中有用矿物主要为白钨矿,少量锡石。(1)白钨矿:是矿石的主要有用矿物。在高品位矿石中含量较高,可达1.5～4%,粒径较粗,一般粒径在0.2～2mm;部分达5～8mm。呈星散浸染状或稀疏浸染状分布。低品位矿石中含白钨矿较少,粒度也细,在0.1～0.5mm±,呈星散浸染状产出。白钨矿多呈它形粒状,赋存于脉石矿物间隙中,与脉石矿物嵌布关系简单,接触界线平直,内部纯净,一般不含其它杂质矿物。据窄云英岩型富钨矿脉中产出的白钨矿晶体结晶形态看,结晶好的白钨矿晶体为灰白、黄白、浅黄色,少数为浅红色。呈四方双锥或板状,所见最大板状晶体粒径在8cm,双锥型晶体粒径可达3.5-4cm。(2)锡石:是矿石中伴生的有用矿物之一,含量较低,通常<0.5%。其晶体呈它形-半自形粒状,粒度较细,在0.1～0.6mm±。呈星点状分布在脉石矿间。(3)黄铁矿:暗黄色,粒径0.1-1mm,呈它形粒状、团块状、脉状,局部赋存于少量矿石中。(4)赤铁矿:褐红色,是黄铁矿氧化形成,呈胶状或粉末状,仅在局部矿体中存在。3.2.2石榴石、硅灰石、次石形矿石中的脉石矿物主要为透辉石、符山石、绿帘石、石榴石、硅灰石、次为斜长石、石英、萤石、阳起石、方柱石、透闪石、白云母、黑云母、方解石。矿石中的副矿物常见磷灰石、锆石、榍石、磁铁矿、方柱石等。3.2.3矿石微量元素特征(1)矿石常量元素特征对L1-1、L4-8、L5-3三个矿体的石榴绿帘石矽卡岩钨矿石、石榴透辉硅灰石矽卡岩钨矿石、透辉符山石矽卡岩钨矿石及白云英岩型钨矿石的取样作常量元素的分析结果表明(表1):1)石榴绿帘石矽卡岩钨矿石的SiO2含量在45%以下,其中F作为矿化剂元素参与了矿化。2)矽卡岩型钨矿石普遍含钙、镁成份高,而云英岩、云英岩化花岗岩钨矿石以Al2O3、Na2O、K2O、P2O5高为特征,说明后者的碱交代作用强,是云英岩化充分作用所致。3)矿石中硫含量均不高,钨矿化并不伴生较强的硫化物矿化。4)矿区含钨矽卡岩是钙质矽卡岩,钙的含量远较镁高,说明其原岩建造以钙质岩石为主,在充分的接触交代作用后热液矿化,生成钙质矽卡岩,并形成白钨矿的富集,无黑钨矿伴生,矿石中是贫铁的。(2)矿石微量元素特征通过对L1、L4、L5号矿体矿石作光谱分析及钨矿选矿精矿分析结果显示:矿石中微量及痕量元素Cu、Pb、Zn、Sn、Mo、As、Sb、Bi、Mn、Co、Li、Na、Ta、Be、Au、Ag的含量均较低,达不到伴生有用组分的要求,也不构成有害组分。矿石及钨矿砂的P元素含量较高,降低了矿砂的质量。部分矿体矿石中萤石含量高,属局部富集,一般达不到可综合利用的指标。3.3石材类型和构造3.3.1网状或条网状构造该类矿石一般为灰绿色,半自形粒柱状变晶结构,块状或条带状构造。主要矿物为绿帘石、透辉石、石英,次为方解石、萤石等。白钨矿呈中-细粒稀疏浸染状赋存于矿石中,当白钨矿晶体较大时形成富矿。3.3.2结构构造及构造该类矿石一般为灰绿褐色,半自形粒柱状、纤状变晶结构,块状或条带状构造。主要矿物为符山石、透辉石、阳起石、石英、绿帘石、方解石,次为斜长石、硅灰石等。白钨矿呈中细粒稀疏浸染状赋存于矿石中。3.3.3矿石结构和矿物该类矿石为灰白色,风化后常呈褐黄色,半自形粒状结构或鳞片粒状变晶结构,片状或块状构造。主要矿物为粒状石英、白云母、斜长石、黑云母,白钨矿呈稀疏或稠密浸染状赋存于矿石中。在岩体内接触带沿裂隙产出的云英岩窄脉中有白钨矿连生的大晶体产出。3.3.4矿石及白武矿该类矿石为灰白色,它形-半自形粒状结构。主要矿物为石英、白云母及黑云母少量。白钨矿常呈大晶体稀疏赋存于矿石中。含矿脉体规模一般窄而短。3.3.5岩化大理岩的浙矿石该类矿石为灰白-青灰色,半自形粒状结构,主要矿物为粒状方解石、透辉石、石英及云母,其它矿物少量。白钨矿呈浸染状赋存于矿石中。3.3.6岩化黑云母石英片岩的晖石该类型矿石为灰白色、黑灰色,半自形鳞片粒状结构,片状或条带状构造,白钨矿呈稀疏或稠密浸染状赋存于矿石中。4成矿法4.1矿期和矿化期矿区钨的矿化作用受岩体与钙质岩层交代作用及后期热液矿化作用的控制,成矿具明显的多阶段性(表2):4.1.1单一硅卡岩组合此阶段与岩体大规模侵入期同步,形成范围广的矽卡岩,其特点是以结晶细小的单一矽卡岩及其组合。主要矽卡岩为透辉石矽卡岩、石榴符山透辉石矽卡岩、硅灰石矽卡岩、符山透辉石矽卡岩,矿物多以不含水的矽卡岩矿物组合为特征,局部地段形成小而贫的浸染状钨矿体。4.1.2含矿岩石组合此阶段是晚期矽卡岩化阶段的产物,分布于热液聚集有意义的成矿部位,以结晶较粗的含水矽卡岩占主导地位,是第一阶段交代作用的继续,时间空间上具有继承性特点,主要矽卡岩以透辉符山石矽卡岩、阳起绿帘符山石矽卡岩、石榴绿帘石矽卡岩组合为特点,是矿区的主成矿阶段,常形成厚大或迭层产出的稀疏浸染状、稠密浸染状矿体。4.1.3云英岩化阶段矿化反应特征结果一个变该阶段矿化分布于湿矽卡岩的核心或沿裂隙展布。在岩体内可见形态不规则的云英岩分布,但一般矿化差,只能反映热液蚀变作用。而在矽卡岩核部或沿后期裂隙中产出的云英岩常伴随富矿脉的产出,云英岩化阶段是矿区继湿矽卡岩矿化阶段的主要迭加矿化阶段。常可见发育于接触带上含钨云英岩富脉或在矽卡岩矿体中与前期矿化明显斜交,乃至反倾向的含白钨矿云英岩窄脉密集分布,使矿体品位明显加富。4.1.4含白研矿石英脉该阶段晚于湿矽卡岩阶段,与云英岩化阶段同步或稍晚。在岩体内接触带裂隙或矽卡岩局部构造部位产出含白钨矿石英脉,脉体厚数厘米-几十厘米,长数米-十余米,脉体常与云英岩化条带共生,其中产有窄富矿脉。4.1.5阶段的碳化合物阶段在钨矿化作用晚期中低温条件下形成的细脉状、浸染状金属硫化物、碳酸盐脉,该阶段一般见弱矿化,可见黑灰色自形晶方解石。4.2成矿物质渣的成矿温度和成矿地质特征忠宝钨矿主要有用矿物白钨矿与湿矽卡岩和云英岩有关。据查里科夫有关硅酸盐岩石熔解某些硅酸盐的形成反应,硅酸盐分解反应以及形成硅酸盐的平衡区及实验资料和数据,确定硅灰石-斜长石-石榴石-透辉石-绿帘石矿物的形成温度在900-400℃,石英-云母-方解石组合形成温度在300-400℃。综合可划分忠宝钨矿的成矿温度在300-500℃之间。形成深度为中等深度(1.5-3km)。从矽卡岩的组成看,成矿物质主要来源于侵入岩、地层的钙质片岩、大理岩、石英片岩,成矿物质钨来源于岩浆期后热液。综合矿床特征,说明该矿床为典型的接触交代矽卡岩型钨矿床。是岩浆期后热液在接触带进行交代充填成矿作用的产物。4.3矿体与岩体间的接触4.3.1矿化产于华力西早期侵入岩体与阿尔彼什麦布拉克下亚组中上岩性段的地层的接触带上,内外接触带均含矿。外接触带以矽卡岩含矿为特征,是主要的矿化岩石;内接触带以云英岩化花岗岩含矿为特征,常可形成富矿。矽卡岩呈残留体产于岩体的顶部或呈条带状产于外接触带上,决定了钨矿体多产于上述二部位中。4.3.2矽卡岩多产于背斜核部及倾伏端,尤其是背斜局部构造变化圈闭处,热液活动有利,在这些有利部位常形成簇群丛生矿脉及厚大矿脉。4.3.3当岩体与岩层顺层侵入加上侧向接触时,常有群生矿脉及富矿脉产出。4.3.4钨矿体产于钙质岩石发育的阿尔彼什麦布拉克下亚组中上岩性段。地层中的钙质片岩及大理岩与黑云母石英片岩、石英片岩、角闪片岩呈互层产出,最有利于热液交代作用的发生。4.3.5有意义的矿化产于复杂的矽卡岩中,以多种组合的含水粗粒湿矽卡岩成矿好,单一致密的干矽卡岩含矿性差,一般只是矿化或仅赋存小贫矿体。4.4岩性对成矿的作用4.4.1矿区含钙质岩层的阿尔彼什麦布拉克下亚组第二、三岩