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内蒙古自治区双尖子山银铅锌矿床地质特征及控矿因素论文

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  关键词:双尖子山;银铅锌矿;兴隆山断裂带;地质特征;控矿因素

  1矿区背景介绍和研究目的

内蒙古自治区双尖子山银铅锌矿床地质特征及控矿因素论文

  双尖子山矿区银铅矿区,隶属于内蒙古自治区赤峰市巴林左旗富河镇管辖。双尖子山银多金属矿床地质特征典型性明显,是中国乃至亚洲规模最大的银铅锌多金属矿床。针对该地区的地质矿床特征和矿床成因,学者们开展了较多研究工作,随着目前勘探规模的扩大,矿床规模可能进一步扩大。因此了解双尖子山银铅锌多金属矿床的基本特征,总结其成矿规律对该地区的找矿工作具有重要意义。

  本文通过对研究成果的归纳及当期工作开展情况,总结了双尖子山银铅锌矿区地质特征。通过对区域和矿区地质特征分析、岩浆岩和矿石特征的探讨,探讨了该区域银铅锌矿床成因和成矿规律,对该矿区的找矿标志进行了总结,为后续找矿工作提供思路。

  2区域地质特征

  矿区位于内蒙古苏尼特右旗晚华力西地槽褶皱带和哲斯—林西复向斜的南东侧,该区域属于中部的地槽褶皱系区域。区域地层主要以二叠系、侏罗系和第四系为主。其中二叠系的地层有下统寿山沟组、中统大石寨组、哲斯组、上统林西组,侏罗系的有中统新民组、上统满克头鄂博组、玛尼吐组、白音高老组。

  该区域构造运动主要发生在燕山期,并形成了北东向构造形迹及岩浆岩带。此外,区域侏罗纪的岩相建造盆地展布也受燕山期构造控制,主要分布在北东向断陷盆地。区域内古生代褶皱构造发育,断裂构造十分发育,断裂与各期褶皱构造相伴而生。根据断裂构造的走向、力学性质大体可分为三组,即北东向压性断裂、北西向张扭性断裂、近东西向压扭性断裂,其中以北东向及北西向断裂构造最为发育。

  区域岩浆活动频繁、岩浆岩发育,主要出露在色勒崩乌拉—乃林坝林场一带。区域地质调查报告曾将其归属为晚侏罗世白音诺尔序列,侵入时代为晚侏罗世,该序列与满克头鄂博组为侵入接触关系,各侵入岩体呈不规则环状涌动套叠式分布,晚侏罗世第一次侵入体、第二次侵入体和第三次侵入体从边部区域至中心依次排列,同位素锆石U-Pb年龄为136.7Ma~141.9Ma。

  区域内银铅锌多金属矿产资源丰富。主要矿床有双尖子山超大型银铅锌矿床、白音诺尔大型银铅锌矿床等十余处银铅锌多金属矿床(点),目前已经形成以白音诺尔银铅锌矿为中心的银铅锌多金属矿产基地。

  2.1矿区构造

  矿区断裂构造发育,主要表现为兴隆山断裂带与小断层,兴隆山断裂构造带中发育北东向和北西向断裂,控制着兴隆山矿段中矿体的产出。根据走向将小断层分组:一组是北西走向,另一组北东走向。小断层对本区矿体的产出未产生明显的影响,对矿体开采基本无影响。

  (1)兴隆山断裂构造带。兴隆山矿段位于构造应力集中分布区,整体上,断裂构造带呈北西走向,倾向于南西,走向长度约5600m,宽度约1100m。该断裂构造带主导着矿体的边界、规模和产出特征。在兴隆山断裂构造带同时发育了北西向断裂带和北东向断裂破碎带,且基本在同一时期形成。其中,北西向断裂带被认为是矿区最关键的控矿构造特征。

  兴隆山断裂构造带中北西向断裂带的长度超5km,宽度约400m~750m,走向305°~310°,倾向主要为南西向,部分为北东向,倾角介于55°~76°之间。该断裂带近似于平行的带状铺展,是兴隆山断裂构造带的主体。在断裂带内发育了大石寨组,其构造性质呈现张扭性。这个断裂带被认为是兴隆山矿段最为重要的容矿、控矿构造,它控制着北西向矿体的产出。

  兴隆山断裂构造带的北东向断裂破碎带走向35°~50°,倾向北西,倾角50°~65°,破碎带长50m~300m,宽约2m~8m,稀疏平行状分布。内部岩石破碎,构造角砾略带定向排列,表现出压扭性。上下盘未出现明显错位。该断裂破碎带含银铅锌矿化,矿体呈透镜状断续产出,是北东向矿体的主要容矿控矿构造。

  (2)北西向断层和北东向断层。矿区的北西向断层主要有5条,具有张扭性质,矿区的北东向断层主要有13条,具有压扭性质。两断层均未破坏矿体,对矿体开采基本无影响。

  2.2岩浆岩

  矿区中主要有五种岩脉露出,分别为闪长玢岩脉、花岗岩脉、花岗斑岩脉、流纹斑岩脉和零星分布的石英脉,没有发现大规模的岩浆岩出露在地表。

  闪长玢岩。绿灰色,斑状结构,块状构造,矿物成分主要有斜长石、角闪石、石英等。地表主要出露在矿区西部,而东部则为隐伏状态,由钻孔控制。

  花岗岩。浅肉红色,中细粒花岗结构,块状构造。主要矿物成份为碱性长石(钾长石),含量50%左右,次为斜长石(更、钠长石),含量15%左右,石英呈他形粒状,常具波状消光,含量30%左右。地表出露于矿区西部。

  花岗岩斑岩。肉红色,斑状结构,块状构造。斑晶为钾长石,基质为石英、斜长石及微量的黑云母,出露于矿区西南部。

  流纹斑岩。褐黄色,斑状结构,斑晶中石英含量45%以上,边部发育流纹构造,出露在矿区东部。

  石英脉。灰白及白色,玻璃光泽,断面呈油脂光泽,他形—半自形晶粒状结构,局部压碎结构,部分呈碎粒或角砾状分布,主要分布在矿区西部。

  2.3围岩蚀变

  该矿区围岩蚀变种类多,特别是绿泥石化、黄铁矿化和硅化较为常见,在区内零星发育绢云母化、高岭土化和碳酸盐化蚀变。野外调查发现与银铅锌成矿关系最密切的围岩蚀变为硅化和黄铁矿化。

  硅化,区域内的硅化常发现在方铅矿、闪锌矿、辉银矿、黄铁矿颗粒之间,发育特征呈现石英细脉和网脉及浸染状。矿区硅化呈两个阶段,第一阶段石英脉烟灰色,结晶程度低,致密块状,与银铅锌矿化关系最密切,为中高温热液产物。第二阶段石英脉灰白色,以自形或半自形产出,与铅锌矿成矿关系不大,为中低温热液产物。

  绿泥石化,在矿脉的两侧呈脉状或带状发育,为鳞片状集合体,主要分布在韧性剪切带和断裂构造带内及其两侧,构造面理比较发育。

  黄铁矿化,呈星点状、斑点状分布在矿体的裂隙面上,黄铁矿晶型越好银铅锌矿化反而越不好,反之亦然。

  碳酸盐化,该矿区主要在岩石裂隙中发现乳白色钟乳状方解石,主要以脉状、片状方式充填在矿石节理裂隙中。

  3矿体特征

  双尖子山矿区银铅锌矿体主要集中在兴隆山矿段,少量分布在双尖山矿段。矿体主要赋存于二叠系中统大石寨组,少量产于侏罗系中统新民组的角砾晶屑凝灰岩中。北东向断裂构造控制矿体,主要呈似层状、脉状、透镜状近似平行产出。矿区共圈定银铅锌矿体280条,其中兴隆山矿段就有276条,其余4条散布在双尖山矿段。按照矿体规模标准,兴隆山矿段3大、中型矿体61条,小型规模205条;双尖山矿段圈定中型规模矿体1条,小型规模矿体3条。

  3.1兴隆山矿段

  兴隆山矿段矿体主要赋存在兴隆山的断裂构造带中,已发现矿体全部为隐伏矿体,矿体头部平均埋深25m~600m。含矿岩系为二叠系中统大石寨组上段(P2d2)泥质板岩、粉砂质板岩及变质粉砂岩。根据六中段水平坑道(穿脉、沿脉)、地表钻孔和坑内钻孔控制的矿体形态和产状,矿体基本平行产出,脉状、似层状或透镜状。矿体主体走向北西、倾向南西,倾角较陡,产状225°~259°∠44°~61°;三条北东向矿体产状303°~320°∠51°;北部二条北西向矿体产状58°~60°∠54°~56°。后期形成的断裂对成矿作用不明显,矿体在走向和倾向上无明显缺失。

  兴隆山断裂带中大石寨组上段泥质板岩、粉砂质板岩及变质粉砂岩具有全岩矿化特征,矿化带走向控制长约2300m、宽约640m~740m、倾向方向延深大于980m,总体形成了一条呈北西向展布、向南西陡倾斜的银铅锌矿(化)体密集带。因矿化带中含矿岩系岩性不同,导致矿体含量高低不均,形成了多条平行产出的矿体。引起这种结果是因为断裂带中密集分布的节理裂隙、岩石破碎程度,节理裂隙越发育、岩石越破碎,含矿热液越容易通过裂隙充填富集,从而形成厚大工业矿体。

  3.2双尖山矿段

  双尖山矿段矿体赋存在二叠系中统大石寨组上段(P2d2)安山质凝灰岩、角砾凝灰岩、蚀变安山岩和泥质板岩中,在该矿段圈出工业矿体4条,矿体呈似层状产出,矿体埋深0~200m,其中501号矿体出露地表,其他3条均为隐伏矿体。矿体已控制长度332m,控制矿体平均斜深240m;矿体厚度2.52m~9.50m、平均厚度4.88m,厚度变化系数57%,属厚度稳定型;矿体总体产状120°∠61°。

  4矿石特征

  4.1矿石矿物及化学成分

  该矿区的金属矿物主要包括黄铁矿、闪锌矿和方铅矿。其次有自然银、辉银矿(螺硫银矿)、硫银锡矿、辉硒银矿、深红银矿、硫锑铜银矿等含银金属矿物。在常见的脉石矿物中,石英、绿泥石、白云母为主,它们的总含量占比超过83%。除了前述矿物之外,还存在方解石、菱铁矿、磷灰石、菱锰矿、金红石等,而长石、独居石、锆石、榍石等较为少见。矿石中的主要有用组分包括银、铅和锌。其中各共生矿的平均含量为:银138.99g/t,锌1.48%、铅1.05%。矿石中其他成分主要为SiO272.48%、Al2O37.12%以及CaO、Fe2O3、K2O、MgO、S、As和Sb等。

  4.2矿石结构、构造

  该区矿石呈现出多种结构形态,包括自形—半自形结构、他形粒状结构、包含结构和固溶体分离结构,还包括残余包含结构和压碎结构等。矿石构造主要表现为浸染状、斑杂状、条带状、脉状,次要为块状和致密块状构造。

  4.3矿石类型

  双尖子山矿区所见矿体除501号矿体出露地表外,其他矿体均为隐伏矿体,未见氧化带发育。矿区矿石按照氧化程度来分属于原生矿,铅、锌平均氧化率分别为3.74%、4.81%。该矿区的矿石按照岩性可划分为变质粉砂岩型和板岩型矿石,其次为凝灰岩型和蚀变安山岩型矿石。在矿石工业分类上,包括银铅锌矿石、银锌矿石、银矿石、银铅矿石、铅锌矿石、锌矿石等。

  5矿床成因及控矿因素

  结合之前的研究,本文推断该区的构造作用为矿床提供了必要的形成空间,多期次岩浆热液活动为成矿创造了动力源,二叠系沉积—火山岩系则为成矿提供了物质来源。综合而言,该矿床成因类型可划分为中低温岩浆热液矿床,具体表现为复合类型构造裂隙充填型中低温热液脉状银铅锌矿床。地层、构造、火山岩浆等多因素相互作用,尤其是兴隆山断裂带的展布在矿区中扮演了主要的控矿角色。

  5.1火山—沉积岩系地层为成矿提供了丰富的物质来源

  矿区的赋矿地层主要为大石寨组,包括安山质凝灰岩和粉砂质泥质板岩。这种岩性组合是该区域主要的基底岩系,在形成过程中受到了后期深切地壳基底断裂的影响,其中以北东向和东西向的区域性深大断裂为主,经历了长期多次的活动。这些断裂的影响加强了矿区的火山—岩浆活动。在地层中,成矿元素如Pb、Zn、Ag、Sn等的丰度值相对较高,与矿床的形成有着成因上的必然联系。

  从区域上来看,二叠系大石寨组与侏罗纪玛尼吐组为银含量最高的地层,地壳中平均丰度分别为0.255×10-6和0.278×10-6,浓集系数高达3.77~4.01,表现出二叠系大石寨组和晚侏罗世火山岩之间存在密切的内在联系,尤其是与成矿元素有关。

  5.2断裂构造带为成矿提供了所需的空间

  铅锌银矿体主要寄存在兴隆山断裂构造带的泥质板岩、粉砂质板岩及变质粉砂岩中。大石寨组上段(P2d2)岩石展现出全岩矿化的显著特征,含矿热液沿着构造裂隙充实交代,形成了类似层状、脉状和透镜状的矿体。这些矿体受北西向蚀变带和北东向破碎带的牵制,其规模主要与断裂构造带中节理裂隙的密度或岩石破碎程度息息相关。而矿体的品位高低则主要由含矿热液充实交代的强度所决定。

  5.3多期次岩浆—火山作用造就了矿体的富集

  矿区内见有多种脉岩出露,根据分析可以发现晚侏罗世岩浆活动与成矿作用关系密切,尤其是第一次岩浆侵入发生在海西晚期,为成矿提供了主要的含矿热液。第二次侵入发生在燕山早期,第三次侵入则发生在燕山晚期,这两次侵入在海西晚期的基础上叠加产生,对多金属成矿带来了改造作用。区内火山岩来自三个火山喷发旋回,早期酸性岩浆喷发(满克头鄂博组)、中期中性火山岩浆喷发(玛尼吐组)、晚期酸性火山岩浆喷发(白银高老组),全岩Rb-Sr等时线年龄在160.26Ma~147Ma。

  侵入岩和火山岩都在该区域有露头,呈现出明显的时间延续性,揭示了岩浆活动的多次旋回和多期进行的特征。这进一步表明,基底岩系和侵入岩-火山岩是银、铅锌等金属物质的主要来源,而中生代的岩浆活动则在成矿作用中扮演着至关重要的动力角色。

  6找矿标志

  通过对矿床成因的分析和研究,发现以下特征可以作为该类型矿床的主要找矿标志。

  断裂构造标志。北东向断裂在北西向断裂构造带中发育,形成了全岩矿化的成矿空间,因此找矿靶区主要分布在北东向区域构造上的北西向断裂构造带。

  岩浆岩标志。晚侏罗世时期,矿区周边露出了花岗闪长岩、花岗岩和斑状花岗岩岩体,成为岩浆岩的明显标志。矿区内还可观察到其他具有代表性的岩石,包括闪长玢岩、花岗岩、花岗斑岩和流纹斑岩。

  围岩蚀变标志。围岩蚀变中绿泥石化、硅化、黄铁矿化和碳酸盐化是重要的找矿参考标志。

  7结论

  总体而言,双尖子山银多金属矿床的成矿过程主要受到构造作用和岩浆热液活动的共同影响。从矿床成因的角度来看,可划分为中低温岩浆热液矿床,属于构造裂隙充填型中低温热液脉状银铅锌矿床的复合类型。该矿区内的矿体主要分布在兴隆山断裂构造带中,而北东向的断裂构造在矿体形成中扮演了主导角色。未来的勘探工作可以针对上述控制因素以及硅化、绿泥石化、黄铁矿化和碳酸盐化等找矿标志展开。

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