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青海省曲麻萊縣大場金礦床

青海省曲麻萊縣大場金礦床位於青海省玉樹州曲麻萊縣境內,地理坐標為東經96°14′45″~96°18′00″,北緯35°15′45″~35°19′00″。該金礦自1997年由原青海省第四地質隊發現以來,礦產普查勘探工作取得了重大突破,證實其儲量已達大型規模,金資源量約140 余噸。

1 成礦地質背景

區內地層主要為三疊系巴顏喀拉山群和少量下二疊統布青山群。巴顏喀拉山群為壹套淺海-半深海相泥砂質復理石建造,自下而上由砂巖-泥巖(已變質成板巖)-砂巖構成,反映了由海進到海退的沈積旋回。下二疊統布青山群呈NW向展布,明顯受斷裂控制,巖性以中基性火山巖、碎屑巖和碳酸鹽巖為主。

區域構造以印支期變形為主體,斷裂褶皺發育,褶皺總體上為大型的紮陵湖復式背斜,核部由二疊系地壘狀斷塊組成,在其兩翼三疊紀地層中發育有復雜的塑性揉皺構造。礦區北部為甘德-瑪多深大斷裂,在大場地區有壹系列與之平行的NWW向次級斷裂分布,同時還存在壹組NE向平移斷裂。NWW向斷裂為區內主要控礦構造;NE向斷裂多橫切地層及NWW向構造。

巖漿活動相對較弱。侵入巖以印支期侵入為主,燕山期次之。巖性主要有石英閃長巖、黑雲母石英二長閃長巖體及似斑狀黑雲母二長花崗巖,呈巖珠狀產出,礦區內無巖體侵入。噴出巖在早二疊世地層中表現為海相的火山沈積,火山活動多呈間歇性裂隙式噴發,巖性為安山巖、玄武巖和火山碎屑巖。

2 礦床地質特征

大場金礦床位於松潘-甘孜印支褶皺系北巴顏喀拉造山帶。礦區出露地層主要為三疊系巴顏喀拉山群中亞群(TBy2)砂巖、板巖互層,是礦區內的賦礦地層。砂巖與板巖構成韻律互層,顯示了典型的濁流沈積特征,其中的碳質板巖含金較高。二疊系布青山群馬爾爭組(P1m)地層分布在礦區北東角的甘德-瑪多斷裂帶之間。甘德-瑪多深大斷裂為礦區內最大的斷裂,受其影響,兩側地層中次級羽毛狀斷裂及褶皺較為發育。該斷裂走向NW,傾向NE,傾角60°左右,為脆-韌性逆斷層,破碎帶寬20~200m。破碎帶中矽化、黃鐵礦化發育,為含礦熱液提供了有利的通道。受甘德-瑪多深大斷裂的影響,該斷裂南側,即斷裂帶下盤的中三疊統巴顏喀拉山群的砂巖、板巖互層中次級斷裂、層間破碎帶非常發育,呈羽毛狀平行展布,走向110°~130°,傾向SW,傾角40°~60°,為區內含礦構造。這些含礦破碎蝕變帶寬壹般1~20m,長多數在1km 以上,斷層面在走向和傾向上表現為舒緩波狀,形成的各種構造巖(如碎斑巖、糜棱巖等)內常發育有網脈狀、細脈狀和透鏡狀石英脈。礦區內未見巖體出露,但區內礦化作用與巖漿侵入活動關系密切,地球物理資料顯示大場金礦區深部存在中酸性隱伏巖體。

2.1 礦體特征

截至目前,大場金礦床***圈定出35個金礦體,主要分布在大場河以北寬3km、長約5km 的範圍內(圖1)。礦體賦存於甘德-瑪多主斷裂南西側(下盤)。金礦體嚴格受構造破碎蝕變帶控制,其規模與破碎帶有關,破碎帶規模大、蝕變強烈,則金礦體規模大、品位高;反之則規模小、品位低。控礦破碎蝕變帶與主斷裂帶平行展布,系主斷裂派生的次級斷裂。金礦體分布由北向南似具等距性,相間400~600m。礦體形態多呈條帶狀、似層狀、豆莢狀和透鏡狀,沿走向具波狀彎曲、膨大縮小、分支復合及分叉現象,沿傾向變化規律還不太清楚。

圖1 大場金礦床地質簡圖

(據青海省地質調查院,2002,修編)

Q—第四系;TBy2—三疊系巴顏喀拉山群中亞群灰綠色砂巖夾板巖。1—金礦體

礦體長80~3240m,長度>1000m的礦體占總礦體的壹半以上,礦體在走向上呈透鏡狀,沿走向具波狀彎曲、膨大縮小及分支現象。地表厚度壹般為1.4~4.57m,最大為15.64m。金品位為0.53×10-6~24.9×10-6,平均品位為7.5×10-6。

2.2 礦石特征

根據礦石的礦物***生組合、產出條件和成礦特征,將本區的礦石類型劃分為碎裂硫化物蝕變巖型和含金黃鐵礦石英脈型。

碎裂硫化物蝕變巖型是本區主要的礦石類型,分布廣。礦石均遭受不同程度的矽化、硫化物化、絹雲母化和泥化等蝕變,金屬礦物主要為黃鐵礦、毒砂和自然金,黃鐵礦呈不規則的他形粒狀,粒徑0.1~1mm,含量3%~5%,毒砂呈針尖狀,大小1~3mm,含量5%~10%。非金屬礦物有長石、石英、綠泥石、絹雲母及板巖碎屑。

含金黃鐵礦石英脈型是次要礦石類型。礦石呈細脈狀、網脈狀或團塊狀產出。礦石中石英含量為90%~95%,黃鐵礦含量壹般為5%~10%,多呈他形晶粒狀,部分呈立方體,粒度0.5~2mm。在氧化帶中黃鐵礦已氧化為褐鐵礦,這類礦石偶見明金。

2.3 金賦存狀態

礦石中金屬礦物主要有自然金、黃鐵礦、毒砂、輝銻礦、黃銅礦、方鉛礦和閃鋅礦等。毒砂含量5%~15%,黃鐵礦2%~20%,輝銻礦1%~4%(僅限於地表),黃銅礦、方鉛礦和閃鋅礦微量。氧化礦物有褐鐵礦、孔雀石和銻化等。非金屬礦物有石英、長石、方解石、砂板巖碎屑、粘土和絹雲母等。

多元素化學分析結果:Au為0.1×10-6~110×10-6,平均6.3×10-6,Sb為0.01%~0.68%,平均0.06%,As為0.1%~1.44%,平均0.52%,表明該礦區成礦元素以Au,S,As,Sb含量高,Ag,Cu,Pb,Zn含量低為特征。

礦石中金的賦存狀態較復雜。含金黃鐵礦石英脈型金礦石中,自然金(粒度0.74~2mm)約占21%,粒度<0.74mm者和不可見金約占79%。輝銻礦石英脈中光片鑒定見大量自然金。碎裂硫化物蝕變巖型金礦石中人工重砂鑒定也見到少量自然金,粒徑在0.01~0.2mm之間,呈樹枝狀、片狀、粒狀和薄膜狀等。單礦物的含金性分析,黃鐵礦含金40×10-6~80×10-6,毒砂含金177×10-6,輝銻礦含金2×10-6~50×10-6。人工重砂原樣分析金品位為11×10-6。自然金含量為2.65×10-6,占總金含量的21%,說明金礦石中大量的金是以顯微、超顯微(粒徑<0.02mm)形式存在於礦石、礦物裂隙及晶格中,金與黃鐵礦、毒砂關系密切。

據此分析,金的賦存形式除自然金單體外(可見金),還有顯微包裹體(如包裹體金、晶隙金和裂隙金等)。由於金的含量與黃鐵礦、毒砂、輝銻礦關系密切,故不排除晶格金存在的可能性。由於礦石中泥質、粘土較多,推斷有少量的膠粒吸附金。

2.4 圍巖蝕變

礦區圍巖蝕變發育,其規模和強度決定於構造規模、性質及巖石的碎裂程度。主要蝕變有矽化、絹雲母化和硫化物化,局部還有高嶺土化、碳酸鹽化。其中,黃鐵礦化、絹雲母化、矽化與金、銻礦化關系最為密切。蝕變在空間上表現為從礦體中心向外依次是矽化、硫化物化-絹雲母化、碳酸鹽化、高嶺土化。

3 礦床成因

3.1 礦床地球化學特征

礦石化學多元素分析見表1。

由表1可知,礦區成礦元素以 Au,S,As,Sb 含量高,Ag,Cu,Pb,Zn 含量低為特征,w(Au)/w(Ag)≈1,含有少量有機碳,可能參與了成礦。

通過對黃鐵礦、毒砂掃描電鏡成分分析(表2),脈狀黃鐵礦、浸染狀黃鐵礦含 Au 分別為4.20%,4.30%,含Pt分別為1.98%,2.24%,毒砂含Au,Pt分別為2.43%,1.35%,Au,Pt兩者關系密切,呈正相關,黃鐵礦中Au,Pt含量高於毒砂中的Au,Pt含量,w(Au)/w(Pt)≈2/1,Pt的存在說明可能有深源(幔源)成礦物質參與。

表1 礦石化學多元素分析結果 w(B)/%

註:數據由青海省巖礦測試應用研究所測試,2004。據趙俊偉,2007。

表2 黃鐵礦、毒砂掃描電鏡成分分析 w(B)/%

註:數據由青海省巖礦測試應用研究所測試,2004。據趙俊偉,2007。

3.2 流體包裹體特征

通過對5件測溫薄片的鏡下觀察發現(趙財勝等,2005),石英和方解石中均含有豐富的流體包裹體,且均為與成礦作用有關的原生包裹體。這些包裹體成群出現,具有相似的氣液比和均壹溫度,內部組成也較壹致,主要組分為CO2和H2O。

3.2.1 流體包裹體類型和特征

依據室溫下包裹體的物理相態和化學組成,樣品中的原生包裹體可分為3 種類型:Ⅰ型(氣液二相包裹體),Ⅱ型(含CO2三相包裹體)和Ⅲ型(富CO2包裹體)(趙財勝等,2005)。Ⅰ型為氣液二相包裹體,即NaCl-H2O 型,約占包裹體總數的77%。主要為氣液二相,即由(H2O+NaCl)(液相)和H2O(氣相)組成,以液相為主。氣相壹般為5%~30%,多數為10%~15%。包裹體長軸壹般為6~40 μm,多數在10~15 μm 之間。包裹體形態為橢圓形、長方形和不規則狀,少數為規則負晶形和不完全負晶形。盡管激光拉曼光譜分析結果顯示該類包裹體的氣相中含CO2,但由於氣相體積非常小,以至於在常溫和低溫下均未觀察到CO2相,極其微量的CO2不足以改變包裹體中NaClH2O 的基本特性。此類包裹體發育最廣,是大場金礦床的主要包裹體類型。

Ⅱ型為含CO2三相包裹體,即CO2-H2O-NaCl型,約占包裹體總數的13%。室溫下呈三相,由CO2(氣相)+CO2(液相)+(H2O+NaCl)(液相)組成,氣相CO2常有晃動現象。少數包裹體室溫下雖表現為CO2及鹽水溶液二相,但在冷卻至-10℃左右出現CO2氣相。CO2相的φ(CO2)(體積分數)為10%~50%,多數為30%~40%。包裹體形態為橢圓形、不規則形和長條形等,包裹體長軸壹般為8~40 μm,多數在12~15 μm 之間。該類包裹體較發育,但分布不均勻。

Ⅲ型為富CO2包裹體,約占包裹體總數的10%。幾乎全部由CO2充填,包裹體形態為負晶形、橢圓形和不規則形,長軸壹般為7~15 μm,多數<10 μm。富CO2包裹體氣液體積比壹般為75%~95%,其分布特征與含CO2三相包裹體極為相似,並常與其***生。富CO2包裹體在常溫下有時呈二相,但降溫後表現為三相。包裹體總體顏色較暗,中心透明。另有少量純CO2包裹體發育,常溫下多為氣液二相,少量為單壹的氣相或液相,全部均壹至氣相。

3.2.2 顯微測溫結果

氣液二相流體包裹體(Ⅰ型)對5件樣品的55個包裹體進行了溫度測量,氣液二相包裹體的tm為-6.2~-1.2℃,平均-3.6℃,集中於-6~-2℃。氣液二相包裹體的th為152.2~314.7℃,平均211℃,集中於170~270℃(圖2)。

圖2 大場金礦床測溫數據直方圖

(據趙財勝等,2005)

利用Hall等(1988)的鹽度計算公式: ,可得到相應氣液二相包裹體的鹽度值。結果表明,大場金礦區氣液二相包裹體的鹽度為2.1%~9.5%,平均值為5.83,主要變化範圍為5~8(圖3)。

圖3 流體包裹體均壹溫度-鹽度圖解

(據趙財勝等,2005)

以所獲得的該類包裹體的均壹溫度和鹽度,應用劉斌等(1987)的經驗公式: (a,b,c均為無量綱參數)計算流體密度。計算結果表明,大場金礦區流體密度範圍為0.78~0.95 g/cm3,平均0.89 g/cm3。

根據流體包裹體的均壹溫度和流體鹽度,利用邵潔連(1988)計算流體壓力的經驗公式:p=p0th/t0(式中p0=219+2620 w,t0=374+920 w),求得相應包裹體的流體壓力。結果表明,大場礦區氣液二相包裹體的流體壓力為41×106~87×106Pa,平均57×106Pa,主要集中在45×106~75×106Pa之間。

含CO2三相包裹體(Ⅱ型)對2 件樣品中的9個包裹體進行溫度測量,tm(CO2)為-57.2~-56.9℃。該類包裹體的th(CO2)為23.6~29.6℃,平均26.3℃;th(cla)為5.0~8.1℃,平均6.0℃;th為218.2~304.5℃,平均254.3℃。部分該類型包裹體尚未均壹即爆裂,未能獲得完全均壹溫度。

Collins(1979)認為CO2籠形化合物的熔化溫度與水溶液鹽度之間存在壹定的函數關系,通過測定籠形化合物的熔化溫度可間接獲得包裹體水溶液的鹽度。根據Bozzo等(1973)的鹽度計算公式: ,計算得出該類型包裹體水溶液的鹽度為3.8%~9.0%,集中於8.3%~9.0%(圖3)。

據含CO2三相包裹體的完全均壹溫度和水溶液的鹽度,應用劉斌等(1987)的經驗公式可計算出流體密度,大場金礦區流體密度主要分布於0.74~0.89 g/cm3之間,平均為0.85 g/cm3。利用Brown等(1989)的H2O-CO2-NaCl 體系P-t相圖,投圖可得流體壓力為57×106~82×106Pa,平均為72×106Pa。

富CO2包裹體(Ⅲ型)。趙財勝等(2005)對2件樣品中的8個包裹體進行溫度測量,得出該類包裹體的初熔溫度tm(CO2)為-57.3~-56.8℃,略低於CO2的三相點-56.6℃,表明包裹體中CO2較純凈;部分均壹溫度th(CO2)為19.2~24.6℃,平均21.7℃;籠形化合物消失溫度th(cla)變化範圍為5.5~9.9℃,平均為6.01℃。此類包裹體均壹於氣相,th為273.0~323.5℃,平均295.4℃。純CO2包裹體不能獲得完全均壹溫度(圖2)。

據Bozzo等(1973)的公式計算富CO2包裹體鹽度為0.2%~8.3%,平均4.5%。應用劉斌等(1987)的經驗公式計算出大場金礦區富(或)純CO2包裹體流體密度介於0.69~0.78 g/cm3之間,平均0.73 g/cm3,將此數值投入Roedder等(1980)的H2O-CO2體系P-x相圖,得流體壓力為40×106~83×106Pa,平均65×106Pa。

3.2.3 流體包裹體成分

Ⅰ型包裹體氣相成分以H2O為主(趙財勝等,2005),其相對含量x(H2O)壹般為92.12%~97.57%;其次為 CO2,x(CO2)壹般為0.61%~6.87%;另含少量 CH4,C2H2,H2S,CO,N2及H2。液相成分以H2O為主,x(H2O)為95.31%~99.36%;x(CO2)壹般為0.1%~1.29%;另含少量CH4和 CO,個別包裹體中檢出 H2S,N2,C2H2,C2H6,C3H8及 C6H6;陰離子成分主要為 及Cl-。

Ⅱ,Ⅲ型包裹體氣相以CO2為主,x(CO2)為39.47%~84.3%;其次為H2O,x(H2O)8.29%~29.04%;N2和CO的含量相對較高,x(B)分別為2.7%~11.1%和2.08%~9.94%;個別包裹體中含有少量CH4,C2H4,C2H6,C3H8及C6H6,其x(B)均不超過3%。Ⅱ型包裹體液相成分以H2O為主,其次為CO2和N2,CO,CH4,C2H2及C2H6含量較低。

總體看來,成礦流體富含CO2,為 NaCl-H2O-CO2體系類型。此外,還含有少量 CO,H2S,CH4,N2,H2及微量的C2H2,C2H4,C2H6,C3H8和C6H6等有機組分,表明為壹種含有機質的鹽水溶液。有機組分的存在與大場金礦床賦礦圍巖碳含量相對較高的特點相吻合。熱液中有機質的存在增強了熱液活化遷移巖石中金屬成礦元素的能力(盧煥章等,2000),對大場金礦的成礦起了重要作用。

3.3 控礦因素

3.3.1 地層控礦因素

大場地區已發現的金礦床、金礦點均產於三疊系巴顏喀拉山群的砂板巖中,該套地層中經巖石統計結果顯示,糜棱巖含金最高為33.63×10-9,變化系數210%;粉砂巖12.07×10-9,變化系數400%;板巖9.46×10-9,變化系數450%;砂巖3.5×10-9,變化系數180%。板巖和粉砂巖的變化系數最大,由此初步認為區內成礦物質主要來源於廣泛分布的三疊系砂板巖地層。

綜上分析,晚三疊世—早侏羅世,該洋/海盆向北俯沖並自東向西逐步閉合,形成巴顏喀拉造山帶。這壹俯沖-碰撞作用使地熱增溫,為其後熱流體的形成提供了熱源,不但導致三疊系復理石沈積巖的低綠片巖相變質作用和褶皺,而且被逆沖作用強烈變形,與此同時還形成了大規模的逆沖、走滑斷層、韌-脆性剪切帶及與其配套的低級構造系統,且地層中泥質、粉砂質板巖與砂巖互層產出,形成了有利的容礦構造和隔擋層,這就為在造山過程中不斷增高的熱流驅動下,流體的運移和澱積成礦提供了路徑和場所,也為大規模富集成礦提供了有利條件。

3.3.2 構造控礦因素

礦區北部的甘德-瑪多深大斷裂,是印支造山過程中形成的NWW向區域性大斷裂之壹,早期顯示為韌性剪切,繼而強烈地逆沖和走滑,分別與巴顏喀拉海盆向北俯沖(韌性剪切)並繼而與東昆侖塊體斜向碰撞(形成轉換擠壓帶)有關。上述過程是在區域褶皺擡升過程中實現的,即構造從深層次韌性剪切向淺層次脆性破裂演變過程,與區域造山隆起是壹致的。大場礦區中發育壹系列軸向NW的傾伏褶皺,這些褶皺由強片理化板巖和強碎裂的砂巖(下三疊統巴顏喀拉群)構成,層理被面理強烈置換。厚大的透鏡狀Au(Sb)礦體,產在近傾沒端褶皺軸部的斷裂-裂隙系統中。礦床的這壹套容礦構造即是甘德-瑪多斷裂在印支期斜向(右行)逆沖的配套構造。據此認為,大場金礦床是巴顏喀拉構造單元與東昆侖塊體拼合過程的產物。礦床控礦構造形成於這壹過程的晚期(斜向碰撞期)。張德全對大場礦床內蝕變碎裂巖型金銻礦石進行了絹雲母40Ar-39Ar 法年齡測定,結果為(218.6±3.2)Ma,證明了這壹推理的合理性。

大場金礦床則受控於三疊系巴顏喀拉山群類復理石濁流沈積巖系(低綠片巖相變質)中的EW—NEE向大型剪切帶,與具體礦化體有關的是大型剪切帶中的脆性破裂。造成剪切帶控礦的原因可能是產於剪切帶中的金礦通常有其逐步富集的過程,在糜棱巖化過程中,剪切作用可以使原巖中的含量很低的金發生遷移,在糜棱巖中形成浸染狀、細脈浸染狀金礦石。而在糜棱巖階段之後疊加於其上的脆性變形階段發生時,由於劈理、片理和裂隙的發育,導致巖石孔隙度的增大,有利於後期熱液的活動和礦質的析出,因此,在此階段可形成脈狀的以及蝕變巖型的豐富金礦,該富金礦空間產出位置受剪切帶控制。礦石的自然類型為破碎蝕變巖型金礦石,其礦物成分有黃鐵礦、毒砂、輝銻砂和自然金等。非金屬礦物為石英、長石和粘土礦物等。礦石中的變形組構異常發育,均具碎裂或糜棱結構,顯示強烈的韌-脆性變形特征,石英礦物中均含有豐富的流體包裹體,主要以富液相和氣液多相包裹體為主,少數有富氣相包裹體。

以上特點反映大場金礦是在強烈的構造驅動下形成巨大的流體環流,導致大範圍的構造變形及熱液充填成礦蝕變,此種類型具有集中成帶分布的特點,其與造山作用過程中中酸性巖漿活動有直接關系,壹般對地層不具選擇性,多賦存於高背景、地層破碎蝕變帶或蝕變巖體中,受近NW向斷裂及旁側壹系列平行排列的NW,NWW向韌性剪切帶的嚴格控制,礦體具平行排列之特點。

此外,礦體還受後期褶皺的改造,隨褶皺變形而變形。礦區中西部主礦體沿走向常形成壹些與區域褶皺相配套的呈NW傾伏的“鼻狀”小褶皺,可以推定礦體形成時間在區域變質之後,褶皺變形之前。

綜上所述,大場金礦礦體定位於印支(晚三疊世)造山過程中,從區域、礦田到礦床(體),主要受北巴顏喀拉深斷裂(或碰撞帶)、大型剪切帶及脆性斷裂三級構造控制。

3.3.3 成礦機制

大場礦床是在區域印支造山過程的晚期,發生在會聚板塊北部邊緣的Au-Sb成礦作用的產物。碰撞作用以及由此產生的地熱增溫,驅動變質水(地層變質脫水)沿大斷裂遷移,途中不斷萃取成礦物質,包括碳、硫、金、銻和砷等。在區域隆升過程中不斷有大氣降水的滲入,從而形成富含成礦物質的CO2-NaCl-H2O流體。在造山過程的晚期,甘德-瑪多斷裂發生右行逆沖,其南盤的地層被牽引褶皺,在褶皺軸部及兩翼形成壹套斷裂-裂隙系統,當富含成礦物質的CO2-NaCl-H2O流體進入這些斷裂-裂隙系統後,首先與圍巖發生反應,形成黃鐵絹英巖,隨著流體被冷卻,在溫度為236~275℃ 時,流體不混溶作用分離出成礦流體,並在這些斷裂-裂隙系統中澱積出金和金-銻礦體。成礦流體屬於中溫、低鹽度的H2O-NaCl-CO2±CH4±N2體系。

大場金成礦與上述造山過程有密切的時空聯系,具典型的造山型特點,礦床(體)又均產於大型剪切帶的斷裂破碎帶內,反映了晚印支運動長期的構造活動和多源成礦熱液改造的特征。

參考文獻

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(李傑美、王美娟編寫)

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