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豫西八宝山矿区斑岩型铜钼矿床的发现及其意义
王亚伟
1,2
,史保堂
1,2
,刘晓毅
1,2
,梁家乐
1,2
,冷小明
1,2
,司荣军
3
1
河南省地质矿产勘查开发局第一地质矿产调查院
2
河南省金银多金属成矿系列与深部预测重点实验室
3
河南理工大学资源环境学院
第一作者:
王亚伟
,硕士,工程师,主要从事金属矿产勘查工作。
豫西八宝山铁矿区
是一个以矽卡岩型铁矿而闻名的老矿区
,
近期勘查在铁矿体侧向边部
新发现了斑岩型铜钼矿床,
资源量达中型规模,
实现了该区域斑岩型矿床的找矿突破。
本文在
河南省财政地质勘查项目(豫国土资发〔2018〕22号)
资助下
,
对比典型斑岩型铜钼矿床特征
,
论证了新发现铜钼矿床的
成矿岩体特征、矿体形态、矿石结构特征、矿床热液蚀变及分带
特征,
确认了斑岩型矿床类型
。
作者有近6年矿区勘查工作经历,
较详细论述了斑岩型铜钼矿床的发现过程,
总结了找矿经验,
为类似矿区找矿勘查工作
提供了重要参考和借鉴。
斑岩型铜(钼)矿床是世界上最为重要的铜、钼矿来源
,因其巨大的经济价值及重要的学术意义而备受大家重视。
20世纪70年代以来,国内外众多学者已在斑岩铜矿的全球空间分布特征、成矿物质来源、控矿因素等诸多方面进行大量研究
,经几十年的系统研究,
已建成一套比较完善的成矿理论和成矿模型
。斑岩铜矿床与其他内生矿床相比较,
在成矿岩体特征、蚀变特征、矿石特征等方面有其独特特征
。
八宝山矿区位于河南省卢氏县潘河乡
,
是河南省重要的矽卡岩型铁矿床
,
属老矿区,
自20世纪60年代秦岭区测队、豫07队、豫地质四队
等多家地勘单位已对本区开展过地质勘查工作
(河南省地质局地质四队,1977
①
),
提交了一个中型铁矿床,
目前处于开采阶段
。
以往勘查工作重点是矽卡岩型铁矿床
,
未能重视岩体内的勘查工作。
近十几年来,
也有不少学者对八宝山岩体成岩年龄、物质来源、矿床成因方面进行过研究
,
提出矿区深部可能存在斑岩型铜钼矿床
,但缺乏直接证据。
近期完成的
“河南省卢氏县八宝山矿区深部及外围铁铜多金属矿普查”
项目
(河南省地质矿产勘查开发局第一地质矿产调查院,2020
②
),
取得了斑岩型铜钼矿床的找矿突破,
提交1个中型铜钼矿床
(
铜金属量10.9万吨,Cu平均品位0.51%;钼金属量4767吨,Mo平均品位0.089%
),
证实了本矿区斑岩型铜钼矿床的存在
。本文在前人工作的基础上,
依据笔者在本区近6年的勘查工作经历,
论述斑岩型铜钼矿床的
发现过程
及矿床类型的
确定依据,
总结
找矿经验
,以期为类似矿区的勘查工作提供指导和借鉴。
研究区大地构造
属华北陆块南缘卢氏—栾川陆缘褶断带
,
南侧紧邻东秦岭造山带,
属小秦岭—豫西金钼铜多金属成矿带
。
出露地层为中元古界官道口群、新元古界栾川群及下古生界陶湾群
,
为一套碳酸盐岩-碎屑岩建造
。区内岩浆、断裂构造活动强烈,
区域性断裂构造以近东西向和北北东向最为发育
,
两组不同方向断裂相交形成棋盘式构造框架。
区内岩浆岩分布严格受构造控制
,在上述两组断裂交会部位
常发育燕山期中酸性小岩体,其空间展布具有明显的方向性、等距性(图1)。
区域内小岩体多数成矿,
如
银家沟大型硫铁矿床
、
夜长坪大型钼钨矿床
、
曲里小型铁锌矿床
、
后瑶峪小型钼矿床
等,
形成杜关—夜长坪成矿远景区
,研究区
位于该成矿远景区东部的曲里—杜关岩浆岩成矿亚带
,
该成矿亚带向北东方向可延伸至崤山东部金银多金属成矿带
,如中和银多金属矿床、申家窑金矿床。另外,
本区位于区域大断裂——黑沟断裂附近
,
黑沟断裂两侧分布大量矿产地,
如卢氏南
阳山锂铍铌钽稀有金属矿床、王庄锑矿床、橡子庙沟铁矿床
,
成矿条件优越。
图1 区域构造-岩浆岩纲要图
a—大地构造简图;b—研究区位置图
1—燕山期酸性岩体及名称;2—燕山期闪长岩体及名称;3—断层 4—研究区位置
矿区出露地层主要为中元古界官道口群
,
为一套滨—浅海相碳酸盐岩夹碎屑岩沉积建造
,
中低级区域变质
。其中杜关组(Pt
2
d
)、冯家湾组(Pt
2
f
)
为八宝山岩体围岩,岩性为钙质白云岩、燧石条带白云岩及厚层状白云岩
,整体呈近东西向展布,
靠近岩体部位发生强烈矽卡岩化。
区内断裂构造十分发育
,按方向分为近东西向、北北东向、北北西向、近南北向及北东向5组。
其中近东西向断裂规模最大,
产状较陡(倾角60°~80°),切割深度较大(>500 m),
常见花岗岩脉局部充填
,
对区内岩体和矿化蚀变带的展布方向具有控制作用
。其余4组断裂规模较小,
影响范围仅限于浅部50~100 m范围,破矿影响极小
。
1—第四系;2—中元古界冯家湾组;3—中元古界杜关组;4—黑云二长花岗斑岩(中心相);5—正长花岗斑岩(边缘相);6—褐铁矿;7—北-Ⅲ铜钼矿体;8—断裂;9—岩相界线;10—地质界线;11—勘探线及编号
研究区出露岩体为八宝山岩体,
该岩体地表出露形态似一条头东尾西的鱼形(图2),
东西长约2 km,南北宽约0.7 km,面积约1.05 km
2
;
岩体与围岩接触带倾向岩体方向,
剖面呈上缓下陡的喇叭状,深部产状近直立
。成岩年龄为(146±2) Ma(曾令君等,2013a),
属晚侏罗世燕山早期
。分为中心相黑云二长花岗斑岩和边缘相正长花岗斑岩两个岩相,
岩体与围岩接触部位发生强烈矽卡岩化。
中心相:
岩性为黑云二长花岗斑岩,
分布在岩体中间部位,呈灰—浅灰色(图3a),
斑状结构,基质为微粒结构,块状构造
。斑晶含量40%~65%,
主要造岩矿物为自形板状正长石、斜长石,
其次为熔蚀状石英、黑云母(图3c)。长石斑晶构成1~4 cm巨晶,其余斑晶粒径2~6 mm。基质含量35%~60%,粒径<0.2 mm,成分与斑晶相似。
地表岩石高岭土化强,风化剥蚀呈负地形
。
边缘相:
岩性为正长花岗斑岩,硅化、钾化较强
,分布在岩体周边,
形成一个环状带。
呈浅灰、浅肉红色(图3b),
斑状结构,基质为微粒结构,块状构造
。斑晶含量10%~35%,主要为自形板状正长石、熔蚀状石英(图3d),粒径1~2 cm。基质含量65%~90%,粒径<0.2 mm。
岩石相对致密完整,地表呈正地形
。
a—黑云二长花岗斑岩宏观照;b—正长花岗斑岩宏观照;c—黑云二长花岗斑岩微观照;d—正长花岗斑岩微观照
Q—石英;Or—正长石;Pl—斜长石;Bt—黑云母
区内共发现矿种8个
(铜、钼、铁、硫、铅、锌、银、金),
圈出矿体16条
,根据成矿元素组合及矿体分布空间特征,
由内而外可分为3类矿体
(图4):
第一类为分布在岩体边缘相的斑岩型铜钼矿体,
矿体呈脉状、透镜状,局部呈囊状,规模较大,
该类矿体为近期普查新发现,
详情见后文;
第二类为矽卡岩型铁铜矿体,
是最早发现的典型的矽卡岩型矿体
,
其分布受矽卡岩带控制,矿体呈脉状、透镜状,规模较大
,
如南-Ⅱ号矿体长1258 m,最大斜深1378 m,最大厚度24.65 m,平均厚5.94 m,平均品位TFe为42.5%、Cu为0.55%、S为15.25%
;
第三类为分布在岩体围岩内的铅锌银矿体,
其分布受断裂构造控制,
矿体呈脉状,局部呈透镜状,规模较小,
南-Ⅻ号矿体规模最大,矿体长476 m,最大斜深276 m,最大厚度6.56 m,
平均厚4.79 m,
平均品位Pb为3.59%、Zn为5.86%、Ag为70.85×10
-6
。
1—热液型铅锌矿体分带;2—斑岩型铜钼矿体分带;3—矽卡岩型铁铜矿体分带;4—斑岩型铜钼矿体及编号;5—岩相界线;6—勘探线及编号
斑岩型矿床
是
指与中—酸性浅成—超浅成侵入岩(斑岩)有关的低品位、大规模、细脉浸染状岩浆热液矿床
,在成矿岩体特征、矿体特征、矿石结构及热液蚀变等方面
具有其独特性
,后文将从这4个方面将八宝山岩体边缘相铜钼矿体与典型斑岩型矿体进行对比,
以论证本区斑岩型矿体的存在
。
斑岩型Cu-Mo矿成矿岩体
主要
为二长花岗斑岩或花岗闪长斑岩
,岩体地表出露面积一般小于1.5 km
2
,
并且多数成矿岩体为多期岩浆演化
,即为复式岩体。
八宝山岩体为酸性浅成斑岩体,
出露面积1.05 km
2
,
为复式岩体
(中心相为黑云二长花岗斑岩、边缘相为正长斑岩),
其特征符合斑岩型Cu-Mo矿成矿地质体的基本特征。
斑岩型原生矿体形态取决于多种因素
,包括矿化和非矿化斑岩体的相对位置、赋矿蚀变带形态及成矿构造类型等,
平面常表现为成矿环带,剖面形态常为平行脉状、透镜状及不规则状,
在矿化富集部位常表现
为厚大囊状矿体形态
。
本研究发现多个铜、钼矿体主要赋存在岩体边缘相
,平面上表现为不规则椭圆形成矿环带(图3)。其中北-Ⅲ、南-Ⅴ矿体规模较大,
其剖面矿体形态表现出厚大囊状斑岩型矿体特征。
a—北矿带2线剖面图;b—南矿带55线剖面图
1—矽卡岩型铁矿体;2—矽卡岩型铜矿体;3—铜钼矿体;4—矽卡岩带;5—岩相界线;6—坑道及编号;7—钻孔及编号
北-Ⅲ矿体出露在岩体北部55线至4线(图2)
,矿体走向长985 m,最大斜深913 m,
整体倾向岩体内侧。平面上呈弧形,
2线部位向北东向凸起;
剖面呈上厚下薄不规则形态,
650 m标高以上呈厚大囊状(图5a),
向下分支呈多条脉状,深部厚度变薄。
矿囊走向长约580 m,倾向斜深约200 m、
最大厚度为109.87 m。
Cu平均品位0.46%,Mo平均品位0.072%。
南-Ⅴ矿体分布在岩体南部在55线附近,
矿体走向长782 m,最大斜深997 m。438 m标高处呈囊状或厚大透镜体状,矿囊厚约73 m,
由9条平行矿层组,单矿层厚2.1~10.3 m(图5b)。
Cu平均品位0.56%,Mo平均品位0.071%。
区内斑岩体内铜钼矿的矿石构造主要为网脉状和细脉浸染状
,
脉体宽度多在毫米级,
另外在岩体接触带部位
发现水压致裂裂隙构造
,
显示了斑岩型矿床的矿石构造特征。
网脉状构造:
由不同方向细脉交叉呈网状(图6a)
,网脉宽度多为2~3 mm。
细粒黄铁矿、黄铜矿、辉钼矿沿细脉分布
,裂隙内金属矿物多具硅质胶结。
具网脉状矿石构造的矿体多分布在岩体北部
(北-Ⅲ矿体),
矿体上部以铜矿为主,下部以钼矿为主,矿体规模大
,矿化较均匀,单矿体厚度可达100余米,近地表矿石已氧化,但其网脉状构造依然可辨(图6b)。
细脉浸染状构造:
由多条含矿细脉组成,细脉宽度多为2~5 mm,少数脉体宽度可达 20 mm,
金属矿物一部分沿裂隙呈细脉状分布,一部分呈浸染状分布在细脉两侧
(图6c、图6d)。具细脉浸染状矿石构造的矿体多分布在岩体南部。
水压致裂裂隙构造:
水压致裂裂隙常发育于成矿花岗斑岩及其外接触带围岩中,是岩浆-流体作用的产物
,
为斑岩型钼矿床内常见的成矿结构面
。在八宝山岩体南边缘部位发育的裂隙走向多垂直岩体轴向,
即显示出从岩体内部向外呈放射状,沿岩体接触界带具有面状分布特征
,显示为水压致裂裂隙构造;
裂隙内多充填钼矿化石英细脉,形成细脉浸染型矿石
(图6c)。
a—网脉状矿石构造;b—网脉状矿石构造(氧化矿);c—细脉浸染状矿石构造;d—细脉浸染状矿石构造(镜下)
斑岩型矿床具有其特有的蚀变组合及其分带模式
,
俗称“大白菜模式”
。
由内到外依次为
石英内核、Ca-Na蚀变带、钾化带、绢英岩化带、泥化带、矽卡岩化带或青磐岩化带
。
本区矿床蚀变同样具有斑岩型矿床蚀变分带特征,
由内而外为绢英岩化带、泥化带、矽卡岩化带
(图7)。与斑岩型矿床典型蚀变模式相比,
缺少石英内核、Ca-Na蚀变带及钾化带
,
绢英岩化带、泥化带、矽卡岩化带均存在
。可能是由于勘探深度不够,
石英内核、Ca-Na蚀变带及钾化带隐伏在深部未能揭露
。八宝山矿区蚀变分带特征如下:
图7 矿床蚀变特征
a—研究区矿床蚀变剖面示意图;b—斑岩型Cu-Mo矿床蚀变剖面示意图(据叶天竺等修改,2017);c—硅化、绢云母化花岗岩;d—高岭土;e—矽卡岩
1—石英核;2—Ca-Na蚀变带;3—钾化带;4—绢英岩化带;5—泥化、矽卡岩化带;6—矿化组合及分布位置;7—斑岩体
(1)绢英岩化带:
带内蚀变主要为绢云母化和硅化
,沿裂隙充填呈细脉状,
同时伴有黄铁矿化、黄铜矿化及辉钼矿化,为成矿期蚀变
(图7a、c)。边缘相正长花岗斑岩蚀变明显强于中心相二长花岗斑岩,
推测可能是由于成矿热液沿岩体边缘及岩相界线向上运移,
且岩体边缘裂隙较发育所致。
(2)泥化带:
该蚀变带位于近接触带附近,主要发生黏土化
(高岭土和蒙脱石),为成矿期后的晚期蚀变。泥化带内局部高岭土化非常强烈,
可形成高岭土矿
(图7d);
带内金属矿化非常弱,工作中发现斑岩型铜钼矿体延伸至泥化带常发生突然尖灭
。
(3)矽卡岩带:
早期蚀变为矽卡岩化,表现为石榴子石-透辉石化,成矿期蚀变表现为退矽卡岩化
,生成大量含水矽卡岩矿物(绿泥石、绿帘石及阳起石等)(图7e),
同时伴有大量的磁铁矿、黄铁矿及黄铜矿生成
。
通过上述对比分析,
本矿区新发现的铜钼矿在成矿岩体特征、矿体特征、矿石结构及热液蚀变特征方面
,
均呈现出典型斑岩型矿床所具有的特征
(表1),佐证了本区岩体边缘相的铜钼矿矿床类型属斑岩型矿床类型。
八宝山矿区自20世纪70年代
首次提交中型矽卡岩型铁矿床以来,
期间亦经历过多次找矿工作,均未取得突破。
近期普查工作
新发现1个中型斑岩型铜钼矿床,取得了八宝山老矿区找矿突破,
以下将
对此次找矿突破所取得的找矿经验进行总结。
笔者在收集分析以往钻孔资料中发现,
钻孔样品主要布设矽卡岩带及其附近,岩体内样品非常少,
说明以往忽视了岩体内的找矿工作
。同时在普查工作中发现,
八宝山岩体边缘相正长花岗斑岩内发育大量黄铁矿化硅质细脉
,通过野外观察及样品检查,
发现此类蚀变岩具有铜钼矿(化)
。以上发现
引起了地质工作者对岩体内部找矿工作的重视
,
从而转变了原有的找矿思路,拓宽了找矿空间
。
老矿区往往已有较多学者对其地质特征进行研究,
并形成固定的认识
。现在我们
若完全沿用原有的
地质认识和找矿思路,
很难实现老矿区的找矿突破。
因而,在老矿区的找矿工作中,
我们要打破原有找矿思想桎梏
,客观、真实分析各种地质现象,
尤其不可忽视前人所忽视的找矿信息
,
拓宽找矿思路,扩大找矿空间
。
本次普查正式转变了
原有只在矽卡岩带内找矿的思路
,
加强了岩体内的找矿工作
,
从而发现了岩体内的斑岩型铜钼,
实现了本区的找矿突破
。
在新的找矿思路指导下
,工作中发现八宝山岩体内
存在铜钼矿体、岩体接触带存在矽卡岩型铁铜矿、岩体外围存在热液型铅锌银矿
。在上述发现的基础上,提出本区
存在斑岩型-矽卡岩型矿床的设想
,
利用新的找矿理论,
建立理想成矿模型,进而指导勘查工作。
斑岩型成矿体系演化过程中,
由于围岩条件和构造条件的差异
,
在成矿体系不同部位形成不同类型的矿床
。本次普查
所建成矿模型同样具有分带性,由内而外包括3个矿床分带
(图4):
其一为产于岩体边缘相的斑岩型铜钼矿床分带
,
其二为产于接触带上的矽卡岩型铁铜硫矿床分带
,
其三为岩体外围热液型铅锌银矿床分带。
根据不同矿床分带的
空间分布、成矿特征,选择找矿靶区及找矿方法
。
因此,在充分收集、综合分析、认真研究已有地质资料的基础上,
利用先进科学的找矿理论做指导
,
建立矿区最为科学的成矿模型
。以成矿模型做指导,
能够为找矿工作者提供更为清晰的找矿思路,
使其在找矿工作中
做到有的放矢、事半功倍。
由于八宝山岩体边缘相正长花岗斑岩黄铁矿化非常普遍
,Cu、Mo品位较低,
肉眼极难辨认是否含矿
。
为了防止出现丢矿现象
,
笔者采用化探样与化学样相结合的采样方法:
首先
对所有钻孔、坑道系统采集分析化探样
,
然后根据化探异常显示,确定化学样采样位置及分析元素
,
确保不漏矿
。如北矿带55线钻孔ZK5518,前期在边缘相正长花岗斑岩内
只发现大量黄铁矿化,但肉眼难辨是否有铜钼矿化
,钻孔原生晕显示孔深20~280 m处
Cu、Mo异常特别明显
,
进而对该段进行采样分析,结果发现3层铜钼矿
,单层矿厚8~24 m(图8)。
经统计,岩体内多数铜钼矿体均是依据上述采样方法发现
,
从而实现了岩体内铜、钼矿的找矿突破
。由此可见,此类利用化探样确定基本分析样的采样位置及测试元素的采样方法,
在多金属矿化、低品位矿床勘查工作中十分有效
,可确保大储量、低品位矿产不遗漏。
图8 北矿带ZK5518钻孔化探异常图(据河南省地质矿产勘查开发局第一地质矿产调查院,2020
②
修改)
(1)斑岩型矿床类型的确定。
八宝山矿区新发现的铜钼矿在成矿岩体特征、矿体特征、矿石结构及热液蚀变特征方面
,
均呈现出典型斑岩型矿床所具有的特征
,佐证了八宝山岩体边缘相的铜钼矿床属斑岩型矿床类型。
(2)老矿区找矿经验总结。
本文通过对八宝山矿区找矿突破的工作总结
,
得出3条在老矿区勘查的找矿经验:
第一条是勇于转变找矿思路,
打破原有找矿思想桎梏,拓宽找矿思路,扩大找矿空间;
第二条是重视成矿模型的建立,
建立科学的成矿模型,为找矿工作者提供更为清晰的找矿思路,工作中做到有的放矢;
第三条是优选样品采集、测试方法
,利用化探样确定基本分析样的采样位置及测试元素的采样方法,在多金属矿化、低品位矿床勘查工作中十分有效,可确保大储量、低品位矿产不遗漏。
(3)区域找矿意义。
八宝山矿区斑岩型铜钼矿的发现,
进一步佐证了本区域小岩体具有形成斑岩型矿床的潜力
,
为周边小岩体的地质勘查提供了新的找矿思路
;
本文总结的老矿区找矿经验,
对其周边小岩体斑岩型矿床矿的寻找
具有重要的借鉴意义
,同时
对实现区域性找矿突破也具有一定的指导意义。
① 河南省地质局地质四队.
1977.
河南省卢氏县八宝山矿区铁铜矿勘探地质报告[R].
② 河南省地质矿产勘查开发局第一地质矿产调查院. 2020. 河南省卢氏县八宝山矿区深部及外围铁铜多金属矿普查报告[R].
原文来源:
王亚伟,史保堂,刘晓毅,梁家乐,冷小明,司荣军. 2023. 豫西八宝山矿区斑岩型铜钼矿床的发现及其意义[J]. 矿产勘查,14(3):407-415.
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