矿石矿物的组成和结构构造

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1.矿石矿物的组成

大厂锡矿矿石矿物的组成较为复杂,陈毓川等(1987,1993)对矿石矿物进行了详细的研究,共鉴定出矿物有120种以上,为大厂锡矿矿物学研究奠定了扎实的基础。同时黄民智等(1988)在《大厂锡矿矿石学概论》一书中,从主要金属矿物及标型特征、有用元素赋存状态及分布规律、成矿的物理化学条件、成矿物质来源及矿床成因等方面进行了比较系统、全面的总结,可以说是迄今为止对大厂矿田金属矿物及矿石学研究较为全面的一本专著。在此仅对其主要组成作一简单介绍(表3-1)。

表3-1 长坡-铜坑矿石矿物成分一览

(据黄民智,1988)

长坡-铜坑矿锡石多金属硫化物矿石组合复杂,主要的矿石矿物有:铁闪锌矿、毒砂、黄铁矿、磁黄铁矿、锡石和脆硫锑铅矿,次要的有白铁矿、黄铜矿、黄锡矿、黝铜矿、方铅矿、胶黄铁矿、硫锑铅矿及辉锑锡铅矿等。脉石矿物主要为石英、方解石、电气石、钾长石、绢云母和菱铁矿等;通过野外观察和显微镜下鉴定,脉状矿体和层状矿体在矿石矿物组成上是一致的。

2.矿石主要的结构构造

矿石的结构构造特点是矿石形成过程的客观证据,有助于分析矿床的形成地质条件、物理化学环境、成矿作用及其演化特点,为矿床成因研究提供重要信息。矿体中由于矿物组成复杂,构造、岩浆、成矿多期活动,致使矿石的结构和构造也较为复杂。

(1)矿石的构造特征

矿石的构造主要为致密的块状构造、条带状构造、网脉状构造、扁豆状构造、细脉状构造、浸染状构造和栉状构造等。

1)块状构造:矿石矿物的含量较高,一般大于85%以上,脉石矿物的含量很少。矿物分布均匀,无方向性、致密。矿体有以下类型:①广泛发育在层状或似层状矿体中的层间构造虚脱部位或者与地层同步褶皱的褶皱转折端,或由于交代作用比较强烈时有利的围岩被彻底交代形成的致密块状矿石,该类矿石中常保留有围岩的残留或残块(图3-12A,B);②出现在矿床上部的大脉状(图3-12C)、层面脉(如77号、75号、79号矿体)(图3-12D)、断层脉(190号)矿体中(图3-12F),呈致密块状,脉石矿物很少;③硅质岩中钙质结核被交代,形成富矿包(图3-12E)。

图3-12 长坡-铜坑矿的块状矿石产生特征

2)条带状构造:矿石矿物与脉石矿物相间,呈条带状。其形成是由于含矿热液选择性交代条带状灰岩或硅质灰岩中富钙质条带,保留了原条带状灰岩构造。该类矿石中一般磁黄铁矿、毒砂和黄铁矿较为发育,其次为铁闪锌矿和锡石。条带灰岩中条带宽一般为0.5~2cm,条带相对较为平直,但延续长短不一,常常可见由细条带状矿体向围岩的过渡(图3-13A,B,C,D)。

图3-13 大厂矿区条带状矿石产生特征

3)网脉状构造:是由层纹状矿化与细裂隙脉状矿化相互穿插形成,或者是早期形成的锡石与硫化物被晚期形成的硫化物与硫盐交代而形成不规则的网脉状构造。该构造在大厂矿田(尤其是硅质岩)中分布广泛(图3-14)。

图3-14 大厂硅质岩中92号矿体的网脉状构造

4)扁豆状构造:扁豆状灰岩中矿石特有的构造。其形成是由于铁闪锌矿、磁黄铁矿、黄铁矿和锡石等矿物选择性交代扁豆状灰岩中的富钙质扁豆体(图3-15A)。随着交代作用的进行,扁豆体明显程度降低。当交代作用进行彻底时,矿石具有块状构造(图3-15B)。

5)似石香肠构造:当条带状灰岩受到应力作用后,硅质条带被压扁、拉长或拉断,金属硫化物交代的钙质部分发生塑性流动,充填了被拉断的硅质部分,而形成石香肠构造。

图3-15 大厂矿区扁豆灰岩中矿石的扁豆状构造

6)细脉状构造:细脉状构造是由矿液沿NE向、NW向等裂隙充填或充填交代形成的,在大厂矿区普遍发育。尤其在上部靠近大厂背斜的转折端部位,细裂隙脉更为发育。细脉状构造的矿石可出现在所有地层单元中。具有细脉状构造的矿石成分复杂,可以由单一的锡石-石英脉、毒砂-石英脉,也可以由硫化物细脉、石英-硫化物细脉等组成。前者的脉壁界限清楚、平整,后者细脉的两侧可以见到向两侧选择性交代形成的“非”字形构造(图3-16A,B)。

图3-16 矿石的细脉状构造

7)浸染状构造:主要出现在硅质岩和条带状灰岩中,主要金属矿物黄铁矿、磁黄铁矿、铁闪锌矿和毒砂等呈顺层浸染状分布在围岩之中(图3-17)。

除了以上主要构造外,还有栉状构造、角砾状构造和晶洞状构造等。

图3-17 矿石的浸染状构造

(2)矿石的主要结构

矿石结构可以反映矿石矿物之间的相互关系。长坡-铜矿锡矿主要表现为3种形式:①矿物结晶过程形成,如自形晶结构、半自形-他形结构、生长环带结构;②交代作用过程中形成,如交代溶蚀和交代残余结构、交代环边结构;③矿物的固溶体分离形成,如乳滴状结构。

1)自形晶结构:该结构多为有较强结晶能力的矿物所具有,如锡石、黄铁矿、毒砂和脆硫锑铅矿等。在矿石中比较常见,矿物表现为自形程度高、具有规则的几何多面体形态,如锡石的四面体或八面体;黄铁矿的立方体或五角十二面体;毒砂的菱面体;脆硫锑铅矿的针状、长柱状等(图3-18A,B,C)。

2)半自形或他形结构:当交代作用不强烈时,早期形成的矿物被交代溶蚀成为半自形或他形(图3-18D)。

图3-18 主要矿物的自形晶结构

3)生长环带结构:在毒砂和锡石中,由于含有不同的杂质或不同色调引起的环带交互而成,或者黄铁矿由于次生增大,形成环带(图3-19)。

图3-19 具有环带结构的锡石和黄铁矿

4)交代溶蚀和交代残余结构:早期形成的矿物被晚期形成的矿物交代溶蚀,呈港湾状或筛孔状,或仅保留有早期矿物的残块(片)(图3-20)。

图3-20 交代溶蚀和交代残余结构

5)交代环边结构:新生的黄铁矿交代早期的胶状黄铁矿,在其周围形成明显的环边。或在白铁矿和磁黄铁矿周围形成自形毒砂与黄铁矿(图3-21)。

图3-21 具有反应边结构的矿石

6)乳滴状结构:黄铜矿、磁黄铁矿在铁闪锌矿中或黝铜矿和黄锡矿在脆硫锑铅矿中呈均匀或不均匀乳滴状分布,或呈定向不连续的片状、格子状分布(图3-22)。

图3-22 矿石的乳滴状结构

大明山钨矿床

大冶式铁矿是鄂东南大冶-黄石一带产于燕山期中酸性侵入体与二叠系—三叠系碳酸盐岩接触带附近的矽卡岩型铁矿,是我国重要的富铁矿类型。

一、区域地质环境

大地构造位置:鄂东南褶冲带大冶陆内裂谷。

主要赋矿地层:中二叠统茅口组、栖霞组;下三叠统大冶组;中下三叠统嘉陵江组;中三叠统蒲圻组。

控矿侵入岩:石英正长闪长玢岩、花岗闪长斑岩、石英正长闪长岩、闪长玢岩。

成矿时代:156~115 Ma。

构造部位:大冶台地褶冲带裂谷、金牛大陆边缘裂谷。

主要控矿构造:NWW-近EW向的褶皱、断裂及NNE向横跨褶皱、断裂;复杂形态的接触带。

控矿沉积建造:浅滩-潮间坪颗粒岩相、萨布哈-潮上坪去膏化微晶灰质白云岩、白云岩相、泻湖含膏白云岩相。

围岩蚀变:矽卡岩化、角岩化;蚀变越强,矿化越好,蚀变带越宽,矿化带越宽。

岩石化学成分:SiO2:5.8%~68%;K2O+Na2O:7.6%~9.5%。

岩体规模:大岩体。

二、区域成矿地质特征

大冶式铁矿中几个典型矿床的成矿地质特征如下。

(一)铁山铁(铜)矿床

侵入岩:正长闪长岩、细斑石英正长闪长玢岩或黑云母透辉石闪长岩。

围岩:大冶组及嘉陵江组。

成矿时代:K-Ar年龄:矿石中金云母132~149 Ma。岩体同位素年龄148~165 Ma。

构造:接触面呈“S”形或凹凸弯曲的接触带转折处成矿最好。

围岩蚀变:矽卡岩化、磁铁矿化。

温压条件:岩体成岩温度950~1030℃,矽卡岩成岩温度580~640℃。磁铁矿爆裂温度为3组:700~800℃,475~630℃,330~450℃。成岩压力(55~71)×106 Pa。

矿体形态:大矿体6个,小矿体26个。6个大矿体呈不规则透镜体状、似层状及囊状。

矿物组合:磁铁矿、赤铁矿、菱铁矿、黄铁矿、黄铜矿、磁黄铁矿、斑铜矿、白铁矿。

(二)铜绿山铜(铁)矿床

侵入岩:浅成边缘相为石英正长闪长玢岩;中浅成过渡相为斑状石英正长闪长岩;中浅成中心相为不等粒石英正长闪长岩。

围岩:三叠系下统大冶组、三叠系中下统嘉陵江组碳酸盐岩地层。

成矿时代:K-Ar年龄:金云母和矿石98~145Ma,岩体黑云母等143~150 Ma。

控矿构造:褶皱变形和褶皱叠加作用明显,断裂具有多期活动的特征;断裂-接触破碎带。

成矿物化条件:岩体成岩温度956~1040℃;矽卡岩中均一温度473~740℃,磁铁矿中最高爆裂温度506℃,大都集中在340~460℃之间。

蚀变:岩体到围岩:(1)钾化带;(2)类青磐岩化带;(3)内矽卡岩化带;(4)矽卡岩带;(5)外矽卡岩化带;(6)类青磐岩化带;(7)泥化带。

矿石:褐铁矿赤铁矿矿石、褐铁矿(赤铁)、磁铁矿矿石。

(三)灵乡铁矿床

侵入岩:闪长玢岩。

围岩:三叠系碳酸盐岩建造。

成岩时代:195±~137±5Ma。

控矿构造:断裂构造发育部位、接触带附近、岩体顶缘。

矿体形态:呈透镜状、扁豆状、似层状。

矿石:磁铁矿-赤铁矿。

(四)王豹山铁矿床

侵入岩:闪长玢岩、石英闪长玢岩。

成矿时代:67±3~137±5 Ma。

围岩蚀变:绿泥石化、硅化、碳酸盐化,次为矽卡岩化,绿帘石化、黄铁矿化。

构造部位:灵乡群底部砾岩。

矿石:磁铁矿、赤铁矿、次为黄铁矿,偶见菱铁矿。

三、铁山铁(铜)矿床地质特征

以湖北省黄石市铁山铁(铜)矿床为大冶式铁矿的典型代表,简要介绍其矿床地质特征。

(一)矿床概况

铁山铁(铜)矿床查明铁资源储量为16291.6万吨,平均品位TFe48.79%、Cu0.629%,属大型铁矿床。伴生Cu金属量67.2947万吨,伴生Co金属量级31434吨。

(二)矿区地质

铁山铁矿地质图如图6-2所示。

图6-2 铁山铁矿地质图

1.地层

与成矿有关的地层为三叠系下统大冶群灰岩、白云质灰岩。主要为第3岩性段薄层状微晶灰岩,含泥质条带;第4岩性段厚层状灰岩、白云岩,其顶部含石膏假晶、鲕状灰岩;第5岩性段薄层状白云岩、白云质灰岩夹角砾状白云岩,含石膏假晶;第6岩性段薄层状、厚层状灰岩,夹泥质条带;第7岩性段厚层状及薄层状、角砾状白云岩,钙质白云岩。近矿围岩由于热变质作用,变成大理岩和白云质大理岩,分布于矿体南侧。

2.构造

矿区地处扬子准地台下扬子坳陷褶皱带的大冶坳陷褶皱束内。按地质力学观点,属淮阳山字型构造前弧西翼。

与成矿有关的构造是一系列NWW-SEE向的挤压构造带,褶皱、断裂发育。铁山岩体就是沿着次级褶皱构造——铁山背斜北翼断裂带侵入的。成矿前的断裂、接触构造或二者的复合构造,对矿体的形成起控制作用。主矿体均赋存在铁山岩体南缘中段闪长岩与大理岩的接触带内。在大理岩与石英闪长岩接触带形成的舌状接触构造的前缘及下缘,是成矿最有利的部位。

3.岩浆岩

铁山侵入体为燕山早期产物,属深源同熔型中酸性岩类,由花岗闪长岩、石英闪长岩、辉石闪长岩及正长闪长岩组成。石英闪长岩全岩钾-氩法同位素年龄为143~138 Ma。铁山岩体主要由闪长岩(内部相)和石英闪长岩(边缘相)组成。由于钙镁同化混染作用,边缘出现透辉石闪长岩和黑云母透闪石闪长岩,靠近接触带的石英闪长岩常有透辉石化和细粒钠长石化,而黑云母辉石闪长岩则常有钾长石化和方柱石化。

(三)矿体特征

矿床全长约5 km,宽约500 m,面积2.5 km2。共有6个大矿体,从西到东依次为铁门坎、龙洞、尖林山、象鼻山、狮子山和尖山等矿体。各矿体均产于闪长岩与大理岩接触带上,受断裂、接触带控制(图6-3)。除尖林山矿体为隐伏矿体外,其他矿体均露出地表。

除尖山矿体赋存于捕虏体接触带外,其他矿体均产在正接触带上。

矿体形态、产状受接触带、断裂和其派生的低序次横断层及大理岩舌状体接触带控制。不同地段矿体形态产状变化较大。在大理岩舌状体端部,矿体厚大平缓,多呈透镜状,如尖林山和象鼻山矿体。在陡倾斜的接触带,矿体呈似层状,其产状陡直且延伸大,如狮子山、龙洞和铁门坎矿体中段。与地层走向斜交的接触带,矿体形态产状较复杂。多呈囊状,并具分枝复合现象,如尖山矿体。

矿体规模和品位变化较大。单个矿体走向延长360~872 m,倾斜延深20~550 m,厚度10~180m。铁矿石品位以铁门坎矿体最高,尖林山矿体最低;铜矿石品位以龙洞矿体最高,狮子山矿体最低。

矿体与大理岩或石英闪长岩接触时,界线清晰。当矿体与矽卡岩接触时,透辉石矽卡岩呈条带状、条纹状,并逐步过渡为条带状磁铁矿矿体。当矿体与白云质大理岩接触时,二者呈浸染状过渡,在接触带常出现厚度不等的含菱铁矿和赤铁矿的混合型贫矿体。

(四)矿石特征

矿石以磁铁矿为主,次为赤铁矿。在氧化带中主要为假像赤铁矿、赤铁矿、含铜褐铁矿、孔雀石、赤铜矿和黑铜矿等,次为磁铁矿、黄铜矿、铜蓝、蓝铜矿和软锰矿等。在原生带中主要为磁铁矿、黄铜矿和黄铁矿,次为赤铁矿、菱铁矿、白铁矿、斑铜矿和磁黄铁矿等。脉石矿物为绿泥石、透辉石、金云母、方解石、高岭石、蛋白石和石膏等。

伴生组分Cu以单矿物形式存在,有黄铜矿、斑铜矿、孔雀石和赤铜矿;Co以类质同像赋存在黄铁矿中;Au主要赋存在黄铁矿、黄铜矿和其他金属硫化物中,呈包裹体金和裂隙金存在。

铁矿石的自然类型为磁铁矿矿石、赤铁矿矿石和混合矿石。根据矿物组成和化学成分将矿石划分为6种工业类型:高铜低硫氧化矿石、高铜高硫氧化矿石、低铜高硫氧化矿石、高铜磁铁矿矿石、低铜磁铁矿矿石和含铜贫铁矿石。

铁矿石以他形粒状结构为主,次为交代残余骸晶结构,少见半自形-自形晶粒状、格状、似文象结构。以块状、花斑状构造为主,次为蜂窝状、土状构造,少见角砾状、斑杂状、条带状构造。伴生的黄铜矿和黄铁矿呈条纹状或浸染状分布于块状磁铁矿中。

铁矿石的化学组分特点是富铁、高硫、低磷,并伴生Cu、Co、Au等有益元素,是一个经济价值很高的铁铜矿床。

(五)围岩蚀变

在岩体与碳酸盐岩石接触带的两侧发育有矽卡岩化、金云母化、绿帘石化、绿泥石化、碳酸盐化和高岭土化等。由闪长岩体到大理岩岩石蚀变分带是:轻微蚀变的钠长石化闪长岩→细粒钠长石化闪长岩→方柱石化钠长石化闪长岩→透辉石(次透辉石)矽卡岩→透辉石化硅化大理岩→大理岩、白云质大理岩;或为轻微钾(钠)长石化黑云母辉石闪长岩→网脉状石榴子石-方柱石化黑云母辉石闪长岩→石榴子石-方柱石-钾(钠)长石化矽卡岩→含铁金云母透辉石(次透辉石)矽卡岩→大理岩。

图6-3 铁山铁矿床16线剖面图

四、矿床成因与成矿模式

1.成矿阶段

据矿床铁铜矿化与岩浆岩的相互穿插、包裹、捕虏关系,矿化、蚀变强度的分布,矿体的空间分布,铁山铁铜矿矿床的成矿期次及阶段可划分为:

(1)矽卡岩阶段

本阶段矽卡岩由透辉石、石榴子石、方柱石、硅灰石、钠长石等矿物组成,总体成带状沿接触带方向展布,受接触面形态、产状控制明显,与早期断裂构造也有一定的关系。本阶段矽卡岩以在岩体一侧的内带较为发育,大理岩一侧的外带相对较为微弱为特点。内带中矽卡岩多呈网脉状、囊状体分布,为囊状透辉石矽卡岩→网脉状、囊状(硅灰石)石榴子石透辉石矽卡岩→网脉状石榴子石方柱石透辉石矽卡岩→稀疏网脉状、脉状钠长石透辉石方柱石矽卡岩。主要分布在矿区的尖山矿体东段、狮子山矿体中段、龙洞矿体东侧,铁门坎矿体东段偏中间部位。

矽卡岩石榴子石、透辉石测温表明本阶段形成温度较高,在580~680℃。

(2)磁铁矿阶段

本阶段以磁铁矿的大量发育和含水矽卡岩矿物的存在为特征。它主要由磁铁矿、透辉石、金云母、阳起石、绿帘石、磷灰石、透闪石、钠长石、石榴子石、葡萄石等矿物组成,以及镜铁矿、硬石膏、菱铁矿及黄铁矿等。矿石多呈浸染状、条带状、团块状及脉状。本阶段的透辉石粒度较前一阶段的大,自形程度高。在狮子山矿体中见本阶段透辉石、阳起石、磁铁矿成脉状穿插早期铁矿,或胶结早期磁铁矿角砾。在铁门坎矿体和龙洞矿体中,石榴子石、透辉石、绿帘石等矿物组成的矽卡岩在岩体中成脉状,脉内晶洞构造发育,且晶洞内有六方柱状磷灰石和呈八面体晶形的磁铁矿产出。团块状磁铁矿则多见于矽卡岩囊状体内。在铁门坎和龙洞矿体中还见粗晶透辉石、阳起石晶簇嵌布于块状粗晶磁铁矿中。

据测温资料表明本阶段矿物形成温度320℃~560℃之间,形成温度范围较大。这表明本阶段延续时间长,过程较为复杂。

(3)石英硫化物阶段

本阶段以矿物组合较为复杂、黄铜矿含量较高、不具定向排列为特征。主要矿物成分有黄铁矿、黄铜矿、白铁矿、磁黄铁矿、斑铜矿、闪锌矿、石英、萤石、绿泥石等。它们常呈细小脉状、团块状叠加于前述各阶段之上。本阶段硫化物分布广泛,在各个矿体中均有表现,尤以矽卡岩发育地段及深部更为突出。它常伴有薄膜状绿泥石化现象发生,当硫化物呈脉状穿插岩浆岩时,在脉侧有钾长石化蚀变。

本阶段矿物形成温度不高,黄铁矿和黄铜矿测温结果在200℃~245℃之间。

(4)碳酸盐阶段

本阶段碳酸盐矿物主要为方解石、铁白云石、菱铁矿等,多呈细脉状或网脉胶结破碎的磁铁矿,或沿磁铁矿石的裂隙延伸,有时贯入闪长岩及大理岩中。这类细脉中晶洞构造发育,方解石常呈完好的自形晶生长在晶洞壁上,除此还见石英、蛋白石、玉髓、针铁矿、黄铁矿等呈晶簇叠生在方解石之上。

铁白云石和石英包体测温结果分别为174~194℃和164~171℃,形成温度均低于上述各阶段。

2.矿床成因及成矿模式

大冶式铁矿为矽卡岩型铁矿。其成矿模式可以总结如图6-4所示。

1)来自深部的中酸性岩浆侵入到三叠系大冶灰岩等碳酸盐岩围岩中就位,来自岩浆的高温热液与围岩及岩体发生交代作用,形成各种矽卡岩及其分带。早期的矽卡岩由石榴子石、透辉石等不含水的矽卡岩矿物组成,称为干矽卡岩阶段;随后,随着气液的增加和温度的降低,干矽卡岩矿物被含水的透闪石、阳起石、绿帘石等矿物交代,称为湿矽卡岩阶段。

2)在矽卡岩形成之后,流体变得氧化,热液中的大量铁质沉淀,形成磁铁矿。此阶段称为氧化物阶段,也称磁铁矿阶段,是形成矽卡岩型铁矿的最重要阶段,在侵入体与围岩接触带的矽卡岩中及其附近不同部位,分别形成了铁山、光面垴、铁子山、垴青、刘岱山、铜坑、巷子口、张福山、李村、王豹山、新屋下等铁矿床。

3)随着热液温度的进一步降低,环境变得还原,沉淀形成大量硫化物和石英,称为石英硫化物阶段。

4)成矿作用接近尾声,热液温度更低,形成少量碳酸盐细网脉,称为碳酸盐阶段。

图6-4 大冶式铁矿成矿模式图

 华北古陆西南缘成矿系统的划分及与构造演化的耦合关系

大明山钨矿床 位于武鸣县两江镇境内。其大地构造位置属于华南陆缘构造区、右江海西-印支期裂陷海的西大明山断隆。矿区处于丹池锡多金属成矿带的南段。在20世纪30年代已发现该区的钨矿化。新中国成立后,有多个地质单位在矿区开展过调查及勘查工作。1960年起,广西冶金地质勘探公司272队对矿区进行了勘查工作,查明为一大型黑钨矿床。

一、矿区地质

1.岩相古地理特征

矿区位于桂中大明山西侧,属右江裂陷盆地。在志留纪末,由于受加里东造山运动(广西运动)的影响,区域褶皱隆升,形成了华南造山带,该区即处于近东西向的西大明山-大瑶山隆起带轴部北侧,区内普遍缺失奥陶系和志留系。同时,由于扬子板块与华夏板块聚合,形成了统一的中国南方板块,结束了中国南方主要板块活动阶段,进入板内活动阶段。板内活动以张裂作用为主,伴随明显的走滑运动。该区地壳拉张活动在泥盆纪开始发生,表现为海底逐渐微型扩张,沿张裂带发育成北西向的同沉积断裂带。矿区即位于穿过桂中大明山附近的北西向南丹-昆仑关同沉积断裂带上。

广西运动后,海水自钦州海槽向北东方向入侵,在泥盆纪之前尚未到达本区,本区仍处于风化剥蚀区。

早泥盆世开始,地壳微型扩张,海侵发生,导致海水由南西进入本区。莲花山期,在大明山古岛西北侧有一沉降中心,大明山钨矿区即处于沉降中心的北东侧(图3-10),为一套前滨-近滨相带的碎屑沉积,沉积物由含砾砂岩、中—细粒砂岩、粉砂岩及泥岩组成。至那高岭期,基本继承了莲花山期的沉积构造环境,但随着地壳的沉降,海域扩大,海水加深,大明山古岛已被海水淹没,矿区已属于潮下带-半局限盆地相带,沉积物岩性为粉砂岩、泥质粉砂岩夹石英砂岩、泥岩的细碎屑岩组合。郁江期(益兰期),本区仍属潮下带-半局限盆地相带环境,沉积物为石英砂岩、泥岩、黑色泥岩夹泥灰岩组合。

早泥盆世晚期的塘丁期,为广西泥盆纪早期一个重要的地壳剧烈拉张期,海侵进一步扩大,沉积相带分异明显,并形成了与北西向同生断裂活动密切相关的南丹台沟,自此以后,本区在泥盆纪即处于南丹台沟环境。

图3-10 大明山地区早泥盆世莲花山期岩相古地理(据吴诒等,1987)

2.地层矿区出露地层有寒武系,下泥盆统莲花山组、那高岭组及郁江组。其中莲花山组石英

砂岩为钨矿的主要赋矿层位。其地层岩性特征如下:

(1)寒武系()寒武系为本区最老的地层,分布于深谷中,岩性为青灰色、浅灰色白云母石英砂岩、砂页岩,下部含钙质砂岩、页岩。复理石韵律明显,属浅海相碎屑岩,见石英脉型铜、

铅、锌、锑矿化。

(2)下泥盆统莲花山组(D1l)该组为一套浅海近滨-前滨相沉积的碎屑岩,与下伏寒武系呈角度不整合接触。按岩

性细分为3层。1)含砾砂岩、粗砂岩(D1l1):紫灰色致密块状。底部为砾岩层,砾石呈半滚圆状,成分为砂岩及少量石英,大小不一,排列无序,砂泥质胶结。中上部为含砾砂岩、粗砂

岩。层厚5~10m。

2)泥质砂岩(D1l2):浅灰绿色致密状,夹石英砂岩。厚20m。3)石英砂岩夹粉砂岩(D1l3):浅灰-灰白色石英砂岩(局部为石英岩)夹紫灰、灰

绿色砂页岩,平行层理。层状、似层状层间细脉带黑钨矿主要产于该层中,属前滨带沉积。

(3)下泥盆统那高岭组(D1n)

那高岭组可细分为3层。

1)粉砂岩夹石英质砂岩(D1n1):青灰色致密厚层状粉砂岩夹薄层石英质砂岩及页岩。厚约30m。

2)斑点状石英质砂岩(D1n2):青灰色细粒斑点状石英质砂岩,含硅质、钙质结核,斜层理、交错层理发育。厚约26m。

3)泥质粉砂岩(D1n3):青灰、浅灰绿色,泥质粉砂质结构,含硅质、钙质、黄铁矿结核,互层产出,厚层状、板状交错层理、韵律层理清晰可见。厚约105m。

(4)下泥盆统郁江组(D1y)

郁江组可细分为4层。

1)D1y1:浅灰色厚层状砂岩、石英砂岩,平行层理。厚约30m。

2)D1y2:暗灰、灰黑色薄层砂页岩,黑色页岩,底部夹一层厚约0.8m之含磷页岩。厚约20m。

3)D1y3:浅灰色致密状、厚层状石英砂岩夹薄层页岩,多层互层产出。厚约12m。

4)D1y4:深灰色页岩夹砂岩,产腕足类扭形贝化石,并含磷、钙质结核,夹透镜状泥灰岩,底部有一层厚约0.2m的赤铁矿层。全层厚约50m。

3.构造

本区以不整合面为界分为两个构造层,下部构造层由寒武系组成;上部构造层由泥盆系组成。

连龙背斜:处于下部构造层中。背斜轴位于似层状黑钨矿体北侧,轴向东西,北翼倾向北,倾角47°~68°,南翼倾向南,倾角45°~56°,褶曲轴大致平行似斑状黑云母花岗闪长岩体的长轴。

七凤背斜:处于上部构造层中,是控制矿区层状、似层状黑钨矿体的主要构造。工业矿体主要在背斜轴部,次为南西翼。背斜轴向弯曲,东段呈东西向,北翼倾向北,倾角7°~12°,南翼倾向南,倾角10°~14°,控制主矿体;西段轴向310°~320°,北东翼倾向北东,倾角24°~35°,南西翼倾向南西,倾角10°~14°。背斜枢纽起伏、弯曲,向北西倾伏(图3-11)。

矿区断裂构造发育。

在下部构造层中,断裂按走向可分为东西向、北西向及南北向3组。走向东西向组为似斑状黑云母花岗闪长岩之充填空间,一般倾向南,倾角56°~80°,局部见铜、铅、锌、锑矿化;走向南北组,陡倾角,张性或张扭性,有石英斑岩及含铜、铅、锌、锑石英脉充填,矿化也弱。

上部构造层中断裂发育,并与下部构造层之断裂演化具继承性,按走向分为东西向、南北向、北西向及北东向4组,是控制岩体及区内石英大脉型黑钨矿、石英网脉型黑钨矿的主要因素之一。

4.岩浆岩

区内岩浆岩较发育,出露大小岩体14个,呈岩株、岩墙、岩脉状产出,或为超浅成次火山岩。岩性总体属中酸-酸性花岗岩类,其中与钨矿有关者为细粒白云母花岗斑岩。

1)似斑状黑云母花岗闪长岩(γδ5):有6个岩体,面积共约0.64km2。呈浑圆状、长轴状之岩株、岩墙产出。岩石深灰色,似斑状结构,斑晶为短板状自形、半自形晶之长石,基质为细粒长石、石英、黑云母和角闪石,SiO2含量为57.95%~66.66%,岩石含W(1.30~37.9)×10-6。岩体中黑云母同位素年龄为221Ma,属海西-印支期产物。其中53号岩体具较强细晶黄铁矿化,局部裂隙充填有Cu、Pb、Zn石英小脉,岩体中含As较高,为359.3×10-6。

图3-11 大明山钨矿七凤、石高矿床地质图(据卢新全,1984)

2)细粒白云母花岗斑岩(γπ35):分布于七凤背斜轴部及似层状黑钨矿床南侧,呈密集的4个小岩体,总面积364m2。为浅成侵入体,侵入于寒武系及下泥盆统中,岩体接触面倾向南西,倾角36°~60°,岩体顶部及边部内外接触带产石英网脉型黑钨矿。脉状产出之白云母花岗斑岩(边部相为细晶岩脉)见于矿区西南,呈南北向延伸,厚0.8~1.2m。岩石呈浅灰-灰白色,细粒斑状结构,斑晶为六方锥状石英、板状长石、聚片状白云母。岩石SiO2含量为74.13%~76.39%,含W(333.3~405.7)×10-6。岩体同位素年龄为(86~110)Ma,属燕山晚期产物。

此外,矿区还有隐伏的印支早期细粒花岗岩岩枝,另沿下泥盆统底部发育次火山岩石英斑岩,还有喜马拉雅期含钽铌铷铯的长英细晶岩脉。

5.热水沉积岩

矿区含矿层位下泥盆统莲花山组第三层石英砂岩中见有石英岩产出。石英岩呈白色,前人称其为糖粒状石英岩,常与层状黑钨矿体密切伴生,并见石英岩条带与黑钨矿条带相间组成的条带状构造。更特征的是这种石英岩本身具明显的纹层状构造(照片1),这种纹层是由微粒状石英条纹与细粒状石英条纹相间组成,其中微粒状者粒度为0.01~0.25mm,组成的纹层宽0.06~0.3mm;细粒石英粒度为0.1~1.2mm,组成的纹层宽0.3~1.5mm。岩石具他形粒状、镶嵌状结构。其石英的氧同位素组成δ18O为14.1~14.4(万兵,1983),与热水沉积岩相似,因此,这种石英岩应为热水沉积岩。

二、矿床地质

区内黑钨矿床按矿体形态可分为3种类型,即层状黑钨矿、石英大脉型黑钨矿及石英网脉型黑钨矿,以层状和似层状者为主。

(一)层状黑钨矿体

1.矿体特征

矿体位于七凤背斜轴部及南西翼,分布于七凤、石高、镇武山及户里一带。产于下泥盆统莲花山组中上部石英砂岩及砂质页岩层中。矿体产状与围岩产状一致,同步褶曲,产状一般为230°∠20°,在背斜轴部矿体平缓,南西翼较陡。矿体呈层状、似层状产出,有1~5层矿。矿体沿走向延长达1000~2000m,倾向延深已控制300m。含矿层位稳定并受石英砂岩控制,矿体厚度较大,背斜轴部厚20~40m,最厚78.9m,最薄7.5m,平均厚30m,矿层与地层均为北东厚、南西薄,从北东部的七凤,经石高、镇武山至西南的户里地段,地层逐渐变薄,矿层厚度亦变小,另外在次级洼地中央矿层厚、边缘薄。在纵剖面上矿体向西倾伏,倾斜延长900m(图3-12)。

图3-12 大明山钨矿七凤区似层状矿体纵剖面示意图(据卢新全,1984)

2.矿石特征

(1)矿物成分

矿石中矿物组合较简单,主要为石英(90%~95%)、黑钨矿(1%~2%),少量辉钼矿、辉铋矿、磁黄铁矿、黄铜矿、绢云母、黄铁矿、毒砂、白钨矿和萤石。主要矿物的特征如下:

黑钨矿:褐黑色,多为粉粒状、粉尘状晶体,次为小针状、小刀片状。粒度很细,产于砂岩中者粒径0.05mm左右,产于页岩中者0.01mm。空间上与石英密切共生,另有少量黄铜矿、辉钼矿共生。3个单矿物分析结果如下:WO374.03%,FeO18.89%,MnO4.27%,Nb2O50.072%,Ta2O50.0017%,Sc2O30.00077%,TR2O30.0057%,Sn0.02%,Pb0.06%,Zn0.03%,As0.04%,Cu0.003%,以含钨、铁为主,次为锰,应为钨铁矿(万兵,1983;卢新全,1984)。

石英:乳白色、白色,不规则粒状,他形粒状、镶嵌状产出,粒度为0.01~0.25mm及0.1~1.2mm。局部见呈石英岩状产出。有绢云母、白云母共生,主要与黑钨矿共生组成条纹或条带。

辉钼矿:钢灰色,片状聚晶,分布于石英脉壁及矿物晶粒间。

(2)化学成分

矿石中主要有益组分为钨,层状矿体含钨较均匀,WO3一般为0.1%~0.5%,七凤、户里各矿段含钨相近,其中七凤矿段WO3平均为0.255%。矿石中其他组分含量为:Mo0.014%,Sn0.003%,As0.001%,Cu0.02%,Pb0.01%,S0.15%,达不到综合利用要求。

(3)结构构造

矿石结构构造有粉尘状-细粒状结构、他形粒状结构、纹层状构造和条带状构造。纹层状构造由粉尘状黑钨矿条纹与微细粒状石英条纹组成,或者见由硅质岩中粒度不同的石英条纹组成(照片1),条带状构造则是由粉尘状黑钨矿呈密集的小薄层(单层厚一般小于1cm)与石英条带(单层厚1cm左右)呈黑白相间组成。

3.围岩蚀变

层状矿体的蚀变主要为硅化、退色化、绢云母化和萤石化,近细粒白云母花岗斑岩出现云英岩化、叶蜡石化、碳酸盐化及绿泥石化。

(二)石英大脉型黑钨矿体

矿体呈脉状产于细粒白云母花岗斑岩小岩株的外接触带、下泥盆统莲花山组砂岩和石英砂岩中,寒武系砂岩中偶有产出。主要见于石高、镇武山一带。矿脉按其产状分为倾向250°~290°、倾角55°~70°组及倾角14°~20°组。脉幅10~34cm,大于10cm厚的脉体24条,其中厚度达24cm的12条,单脉长20~350m,延深80~300m。呈左列或右列式排列,沿走向或倾向有分支复合。矿石含WO3为0.15%~1.59%,其中七风、石高一带石英大脉中含WO3在1%左右,在镇武山一带较贫,含WO3仅为0.15%。

1.矿物成分

金属矿物主要为黑钨矿,次为辉钼矿、黄铁矿、方铅矿、黄铜矿、铁闪锌矿、毒砂、辉铋矿、磁黄铁矿、锡石及白钨矿。非金属矿物主要为石英,次为白云母、白云石、萤石、电气石及方解石。

黑钨矿:自形板状,粒度为1~2cm,大者达5cm。见有辉钼矿-黑钨矿-石英组合的对称条带状及晶洞状构造,晶洞中矿物除石英外,有黑钨矿、锡石和萤石等。可见黑钨矿集合体呈束状、放射状。此外,局部还见黄铁矿与黑钨矿密切伴生,黄铁矿沿黑钨矿板状晶体间充填。

石英:是脉状钨矿的主要脉石矿物,含量为90%~95%,呈灰白色、乳白色或无色。油脂光泽,块状、梳状及晶簇状构造。含矿地段石英为半透明或烟状石英,黑钨矿富集地段常出现对称条带状、束状、放射状、晶洞状黑钨矿-石英脉。

黄铁矿:半自形-自形粒状,常见立方体晶形,粒度一般为1~2mm。在石英脉中常见沿黑钨矿板状晶体间充填,少量也见沿块状石英之裂隙充填,或呈星点状浸染于块状石英中。总体看矿脉中仅局部发育。

2.结构构造

矿石具自形晶、束状、放射状结构,块状、对称带状、梳状、晶洞状及晶簇状构造。

3.围岩蚀变

以强硅化、云英岩化及绢云母化较发育为特征。

(三)石英网脉型黑钨矿体

该类矿化主要分布于石高一带。矿体呈石英网脉状产于细粒白云母花岗斑岩边部或顶部的内外接触带。矿体为沿多组裂隙充填的黑钨矿石英网脉,密集者达每米33条,脉幅1cm左右,局部可见脉幅达8cm者。单脉长几米至十几米。脉内矿物一般仅见黑钨矿、石英、白云母、绢云母和萤石,但脉幅达8cm者可见辉钼矿、黑钨矿、黄铜矿、方铅矿、铁闪锌矿、辉铋矿、毒砂、锡石等矿物组合。钨矿石品位为0.179%,其中处于七凤花岗斑岩岩墙下部石英细脉带中者含钨稍富。

围岩蚀变较复杂,有硅化、云英岩化、绢云母化、黄铁矿化、萤石化和叶蜡石化,均与钨矿化有空间及成因联系。

三、成矿作用分析

对大明山钨矿的成因前人提出了多种认识,可以归纳为3种观点:①岩浆热液观点,如冶金部南岭钨矿专题组(1979)提出了岩浆期后气化热液矿床的认识,陈志中等(1986)提出矿床为岩浆期后热液成因,认为成矿物质主要来自岩浆,但不排除围岩也可带来一部分成矿物质;②层控观点,如万兵(1983)提出该矿床为层控型钨矿床的认识,康永孚(1984)则提出为层控改造钨矿床的认识,认为矿床原为下泥盆统沉积的古砂矿,受后期岩浆热液的热流作用影响,形成了层控改造黑钨矿床;③复控成因观点,如卢新全(1984)认为矿床具同生成因(七凤层状、似层状黑钨矿)及后期岩浆热液叠加的多源、多阶段、多成因复合成矿作用,罗茂林(1986)认为矿床属复控型钨矿床,主要成矿物质来源于壳源重熔岩浆作用,矿床又赋存于寒武系和下泥盆统的特定层位,说明成矿与围岩的含矿性有一定内在联系,矿床为多期多阶段成矿作用形成。

作者经研究后认为,本矿床应为热水沉积+岩浆热液叠加改造型矿床,其依据如下:

1)矿区构造环境为南丹-昆仑关同沉积断裂带及丹池裂陷槽,早泥盆世地壳已有微型扩张,因此,总体为一拉张环境,有利于热水沉积矿床的形成。

2)矿区有3类矿体,即层状矿、石英大脉状矿及石英网脉状矿,但以层状矿为主。层状矿呈层状、似层状产出,并具多层性,主要产于下泥盆统莲花山组石英砂岩中,次为页岩中,且矿层产状与岩层产状一致,同步褶曲,表现出明显的同生沉积特征。

3)层状矿体沉积特征明显,矿层与赋矿地层(D1l)厚度变化规律相同,二者均为北东厚、南西薄,北东七凤地段莲花山组(D1l)厚85m,矿层厚30m,南西户里地段莲花山组(D1l)厚57m,两层矿共厚11~20m。另外,黑钨矿呈粉尘状、粉粒碎屑状,其粒度分别与矿层基质部分砂页岩的粒度相对应,即砂岩中矿物粒度大,粒度约为0.05mm,页岩中粒度小,约为0.01mm。

4)矿石具粉尘-细粒状结构:黑钨矿粒度细小,仅0.01~0.05mm,较一般石英脉型钨矿中的黑钨矿要细得多,同时矿石具条带状、纹层状构造,即使强调岩浆热液成因者也认为层状矿体具独特的浸染条带状构造,反之石英大脉型或网脉型矿体中均不见条带状构造。这种结构构造正是热水沉积矿床矿石的特征。

5)矿区发育石英岩,且具细晶结构、他形粒状镶嵌结构,并具明显的纹层状构造(照片1)。石英岩中石英的δ18O为14.1~14.4(万兵,1983),高于海滨石英砂的δ18O平均值(11.2)及火成石英δ18O的平均值(10),明显低于放射虫氧化硅的δ18O值(38)及现代海洋硅质岩的δ18O值(30~35),而与热水沉积硅质岩常见的δ18O值(12.0~24.0)极为相似,表明应为热水沉积成因。

6)层状矿床的蚀变为硅化、退色化、绢云母化及萤石化等,与形成热水沉积硅质岩的热水沉积作用具有密切关系,但作为黑钨石英脉型钨矿常见的蚀变———云英岩化在层状矿中却未见及,云英岩化仅见于细粒白云母花岗斑岩接触附近的石英大脉型及网脉型钨矿体中。

7)层状钨矿中黑钨矿爆裂温度为327~338℃(n=3),平均为320℃,石英爆裂温度为324~343℃,而石英的均一温度平均为251℃(万兵,1983;罗茂林,1986),这种特征又表明层状矿具明显的热液特征。层状矿表现出既具沉积成矿又具热液成矿的特征,较好地反映出了其海底热水沉积成矿的成因。

8)石英大脉型钨矿主要分布于岩体外接触带莲花山组(D1l)及寒武系砂、页岩中,石英网脉型钨矿则主要分布于岩体内外接触带,主要见于石高、镇武山一带,且两类矿体均发育云英岩化,远离岩体均未发现这两类钨矿的工业矿体,表明石英大脉型及网脉型钨矿与白云母花岗斑岩在空间上及成因上有联系。

9)无论是层状矿还是大脉型或网脉型矿体,矿区钨矿体中硫化物硫同位素组成的变化范围均小,δ34S为0.08~1.8(陈志中等,1986),表明矿床硫源均来自于深源硫,可能与细粒白云母花岗斑岩的深部岩浆源有关。

10)据上述作者认为:大明山钨矿床的形成经历了两个不同时期的成矿事件。

·早泥盆世莲花山期:随着地壳发生微型扩张,坳陷区发生海侵,同时也引起了地壳深部含矿流体沿生长断裂运移到海底,以喷流或热泉的形式在海底洼地沉积成岩成矿,由于生长断裂的多次活动,造成了本区层状矿具多层产出的特征。区内寒武系砂岩含W(6.1~52.8)×10-6,其中含WO3大于0.01%的层位厚达150~350m。因此,可以认为,寒武系可能为钨矿成矿提供了部分矿源。区内白云母花岗斑岩含钨较高,达(333.3~405.7)×10-6,同样可以认为,区内地壳深部的岩浆除可为热水成矿作用提供热动力外,也可提供部分矿源。也就是说,大气降水、海水及地壳深部流体沿岩石裂隙系统发生对流循环的过程,可将寒武系中的钨萃取出来,并与深部含钨岩浆热液一起共同组成富钨的混合流体,它们沿生长断裂运移到海底洼地卸载沉积成矿,形成了产于莲花山组中的层状、似层状钨矿及伴生的热水沉积石英岩。

·燕山晚期:燕山晚期发生了白云母花岗斑岩的侵入作用,以及与之有关的黑钨矿化作用。该期黑钨矿化的特征是矿化仅产于岩体内外接触带附近,有明显的云英岩化相伴,黑钨矿粒度较大,矿体呈石英大脉或网脉状产出,对早期的层状、似层状矿的改造作用不明显,即使岩体与层状黑钨矿接触处矿体厚度没有增大,品位也未变富,层状矿体钨矿石中的条带状构造仍然保留,只是矿石中黑钨矿粒度变粗,板状晶体完好。

综合上述可以认为,大明山钨矿床的层状矿体及脉状矿体是两期成矿作用的产物;早泥盆世莲花山期的热水沉积成矿作用形成了层状、似层状矿体,为主要的成矿时期;燕山晚期的岩浆期后热液成矿作用形成了石英大脉型及石英网脉型黑钨矿体,为次要成矿期,仅对早期层状矿局部有叠加改造作用。两期成矿作用形成了本区以层状黑钨矿为主的热水沉积+岩浆热液叠加的多期、多因复成矿床。

一、成矿系统的划分原则

关于成矿系统的划分,可以包含3个层次的内容(翟裕生,1999):

第一层次:成矿系统大类(巨系统,按构造动力体制划分)。

第二层次:成矿系统类(按成矿机理划分)。

第三层次:成矿系统(按含矿建造划分)。

对于全局性、一般性的划分方案来说,分为3个层次显然是必要的。具体到华北古陆西南缘成矿系统的划分,我们采用“成矿系统”和“成矿组合”两个划分层次。这种所谓“成矿系统”,相当上述“第一层次的成矿系统大类(巨系统)”,是指在一定构造动力学条件下,古陆边缘构造演化发展的一定阶段中由控制成矿诸要素结合成的、具有成矿功能的自然系统。显然古陆边缘构造演化发展的一定阶段只能划分一个这样的“成矿系统”。这里所说的“成矿组合”是指同一个成矿系统里,在一定的地质背景下,以一种成矿作用为主形成的、由一种或多种成矿元素组成的一个或一组矿床。由此可见,一个成矿系统可以包含一个或一个以上的成矿组合,而一个成矿组合可以看作成矿系统的子系统。

二、成矿系统的划分及与构造的耦合关系

按照上述划分原则,结合华北古陆西南缘的构造、演化与发展史,划分了如下成矿系统及相关的成矿组合(图1-1、2-1、表7-1)。

表7-1 华北板块西南边缘的成矿系统与成矿组合

(一)华北古陆西南边缘中太古代—中元古代裂解期前成矿系统

该成矿系统发生于龙首山蓟县纪裂谷之前,包括两个成矿组合,即东大山铁成矿组合及金川镍铜钴铂族成矿组合。

1.中太古代陆核边缘海盆沉积成矿组合——东大山铁成矿组合。

主要由东大山铁矿组成。东大山铁矿形成于中太古代古陆核边缘海盆。矿区位于永昌县河西堡镇西北侧,矿床围岩为龙首山岩群黑云变粒岩、黑云斜长片麻岩、斜长角闪岩、镁橄榄石白云质大理岩、磁铁角闪石英岩,矿带呈NWW向展布,矿体呈似层状、扁豆状、豆荚状产出。矿石类型有:(黑云)磁铁矿石、重晶石磁铁矿石、角闪石磁铁矿石等。其中喷流岩-重晶石岩指示热液喷流作用存在。

2.中元古代裂谷期前底辟岩浆成矿组合——金川镍铜钴铂族成矿组合。

如前所述,金川铜镍矿之母岩是长城纪与地幔分离的。除此之外,沿龙首山陆缘带还见一系列规模不等的镁铁-超镁铁侵入岩,它们也侵位于白家嘴子组或其它岩组中,形成长百余千米的镁铁、超镁铁质岩断续分布的构造岩浆带,从目前所获资料来看:其东西两段岩体与中部金川岩体有明显差异(m/f值相差较大),这种差别是原岩来源不同所决定的,还是同一地幔岩浆源演化分异的结果,尚需进一步研究。

金川岩体的围岩为龙首山岩群白家嘴子岩组的蛇纹石化白云质大理岩、云母石英片岩、黑云片麻岩、条带状均质混合岩、斜长角闪岩。含矿岩体长6.5km,宽数十米至500余米,面积1.34km2。岩体呈NW向展布,倾角50°~80°,呈不规则岩墙状、垂向上呈板状、楔状、分枝状、漏斗状、透镜状。矿体共有4种类型:岩浆就地熔离型、岩浆深部熔离-贯入型、晚期贯入型及接触交代型。其中岩浆深部熔离-贯入矿体规模巨大、厚数十米至百余米,长数百米至千余米,属最重要的矿体类型。矿体呈透镜状、似板状、扁豆状。矿石矿物为磁黄铁矿、镍黄铁矿、黄铜矿等,矿石具浸染状、角砾状构造,海绵陨铁结构。为超大型矿床。

(二)柴达木—中祁连古陆北缘中、新元古代裂解成矿系统

该成矿系统主要有桦树沟-柳沟峡海底喷流沉积铁成矿组合。

桦树沟—柳沟峡铁矿(又称之为镜铁山式铁矿),形成于北祁连微陆块之中,但正如前所述,它们原本是柴达木北缘分子,只是后来(加里东期)被移至祁连洋中。另外,中元古代伊始,柴达木北缘就处于祁连洋的俯冲作用之中,形成熬油沟洋岛型蛇绿岩,属安底斯型活动陆缘,活动陆缘之后往往有裂谷(裂陷)环境,镜铁山式铁矿围岩——桦树沟组与熬油沟组属同时异相产物,前者产于裂谷环境,并且从中元古代到新元古代这种裂陷环境逐渐加深而形成裂陷海。

该成矿组合中,镜铁山铁矿(包括桦树沟和黑沟铁矿)为大型,柳沟峡铁矿和白尖铁矿为中型,其余还有数十处小型铁矿,这些铁矿呈众星捧月之势,分布集中,矿体呈条带状,矿石具层纹状、胶状、块状,浸染状构造,主要矿物组合为:镜铁矿、磁铁矿、黄铁矿及碧玉、白云石、重晶石、铁白云石、石英等,经氧化和蚀变可出现褐铁矿、赤铁矿、绿泥石、云母、方解石、石英等,在桦树沟铁矿中,重晶石(喷流岩)矿已具大型规模。铁矿体围岩主要为石英绢云千枚岩,属海底喷流沉积(变质)型铁矿。

(三)华北古陆西南缘加里东期活动大陆边缘成矿系统

该成矿系统比较复杂,具体包括:

1.早期陆缘弧(裂谷)成矿组合:白银厂-清水沟铜、铅、锌、金、银成矿组合

陆缘弧演变到一定程度,往往出现裂解,形成细碧岩-石英角斑岩,这种双峰式火山岩的出现,预示着有可能形成块状硫化物矿床,白银厂矿体的围岩为酸性火山岩及其碎屑岩,其形成机制前已述及,正是这种在陆壳适当厚度且较软弱的情况下,才能形成具“酸性核”的火山穹隆,才有利于矿体的形成。靠近俯冲带的火山岩,因陆壳较薄,主要形成基性火山岩,这样的环境不利于形成块状硫化物矿床。已知的火山穹隆为白银厂、清水沟、白柳沟地区及石头沟、香子沟地区。

白银厂矿田矿体呈透镜状、似层状,后期剪切构造对其形态有改造作用。矿石具块状、浸染状构造,次见条带状、网脉状、细脉状构造。矿石矿物有黄铁矿、闪锌矿、方铅矿等,其中闪锌矿的出现,表明火山露出水面,为比较开放的环境,且海水也不太深。矿床中的金属硫化物具分带现象,从上到下为黄铁矿、闪锌矿、黄铜矿、网状、浸染状铜矿,属火山-喷气矿床。清水沟-白柳沟铜及多金属矿田与白银厂类似。

2.中晚期岛弧火山成矿组合:红沟、胶龙掌铜及多金属成矿组合

陆缘弧部分与大陆彻底分离,向洋迁移,形成弧间盆地,岛弧也趋于成熟,形成细碧岩、角斑岩及石英角斑岩(部分扣门子组及部分中堡群)。红沟矿体与细碧岩有关,属黄铁矿型富铜铁矿床。矿体呈脉状、扁豆状。矿石矿物为黄铜矿、黄铁矿(可单独组成磁铁矿体),其次见赤铁矿、毒砂、方铅矿、闪锌矿、黝铜矿等。次生富集带矿物有孔雀石、蓝铜矿、褐铁矿、铜蓝、辉铜矿、黄钾铁矾、自然铜、自然硫等。脉石矿物为石英、方解石等,矿石呈块状、浸染状,此外还伴有金、银。同类矿床还有甘肃庄浪胶龙掌块状硫化物矿床。

3.中期弧后盆地火山成矿组合:石居里、九个泉、猪嘴哑巴铜成矿组合

北祁连次生洋向北作洋内俯冲,形成白银北-永登石灰沟-走廊南山洋壳型岛弧,该洋壳型岛弧之北侧,则是弧后扩张区,形成蛇绿岩及塞浦路斯型块状硫化物矿床。东部以银铜沟-猪嘴哑巴黄铁矿型铜矿为代表,西部以九个泉、铜沟黄铁矿型铜矿为代表。矿体产于枕状拉斑玄武岩层内及与上覆深海沉积细碎屑岩层过渡部位。

4.与俯冲作用有关的岩浆热液成矿组合

包括两个成矿组合,分别是塔尔沟—小柳沟钨成矿组合及大东沟—吊大坂铅锌成矿组合。

塔尔沟成矿元素是钨,小柳沟是钨、钼、铍、铅、锌、铜等。

塔尔沟钨矿位于甘肃省肃北县境内,矿体围岩为北大河岩群片岩、条带状大理岩,北邻加里东期野牛滩花岗岩。该岩体为复式岩体,由花岗闪长岩、黑云母花岗岩、花岗岩、正长闪长岩组成。它们侵位于阴沟群中,其岩枝中钨等元素分布特征与矿体的相似。矽卡岩型矿体呈楔状、长扁豆状,主要矿物为白钨矿,呈自形、半自形星散状,浸染状分布于矽卡岩矿物之间,另外,还可见到黄铁矿、磁黄铁矿、方铅矿和闪锌矿等。主要脉石矿物为透辉石、石榴子石、符山石、阳起石及石英、斜长石、云母、萤石、方解石等。石英脉型钨矿体呈脉状分布,主要矿石矿物为黑钨矿、黄铜矿、黄铁矿、磁黄铁矿、白钨矿、毒砂、方铅矿等,主要脉石矿物为石英、萤石、方解石、白云母等。矿石具晶粒结构、填隙结构,矿石构造主要为晶洞状、梳状、浸染状、块状、脉状构造。

小柳沟钨钼矿位于肃南县祁青乡境内,矿体围岩为中元古代熬油沟组,在镜铁山地区,邬介人(1993)新发现的寒武纪化石,表明现在所划的地层中有新地层分子。矿体围岩为千枚岩及大理岩,矿体南部见小柳沟花岗闪长岩,钨钼矿化与之有关。矿体以脉状为主,另见块状、似层状矿体,主要矿物为辉钼矿、白钨矿、辉铋矿等。除了上述钨矿床外,在前述的桦树沟和柳沟峡矿区,受野牛滩和小柳沟花岗岩的影响,在加里东期叠加了铜矿化,它们和铁矿体相互陪伴。桦树沟铜矿体位于铁矿体下盘F10号走向逆断层的片理岩带中。CuⅠ矿体产于破碎含铁碧玉岩中,呈似层状、透镜状;CuⅡ矿体产于蚀变千枚岩中,形态不规则,此外还见有6条小铜矿体。矿石矿物主要为黄铜矿、黝铜矿、斑铜矿、铜蓝,脉石矿物有石英、铁白云石、绢云母、方解石、重晶石、绿泥石等。矿区内广泛发育的石英闪长玢岩脉与成矿有关,而这种岩脉已查明是矿区外围加里东期吊大坂花岗岩、小柳沟花岗岩演化分异晚期的产物。

柳沟峡铜矿位于肃南县鱼儿红乡境内,其矿体分布、组成特征与桦树沟多有相似之处,属同一成因。

大东沟-吊大坂铅锌成矿组合也与该区的加里东期花岗岩有关。主要岩石类型有中粗粒花岗闪长岩、黑云母花岗岩、二长花岗岩。

大东沟铅锌矿位于肃北县境内,矿区地层为中元古界朱龙关群,南部见北大河岩群。矿体呈层状、透镜状,主要矿石矿物为方铅矿、闪锌矿、磁铁矿、黄铁矿、黄铜矿等,脉石矿物为方解石、石英、绿泥石、绢云母、斜长石等。

吊大坂铅锌矿位于肃南县祁青乡境内,其矿床特征及成因与大东沟铅锌矿基本相同。

研究表明,桦树沟—柳沟峡铜矿、大东沟—吊大坂铅锌矿成矿物质可能来源于元古代地层,是加里东期岩浆活动使其活化、迁移、富集成矿。

5.洋壳残片蛇绿岩成矿组合(大道尔吉铬成矿组合、玉石沟铬成矿组合)

大道尔吉铬矿位于肃北县城东南86km处,含铬超基性岩体形成时代可能是加里东晚期,是南祁连弧后盆地扩张之产物,研究表明超基性岩体属蛇绿岩,铬铁矿产于堆晶杂岩里的纯橄岩和方辉橄榄岩中。

玉石沟铬铁矿位于祁连县,也属蛇绿岩型铬铁矿。铬铁矿分堆晶铬铁矿和豆荚状铬铁矿,前者产于堆晶纯橄岩或堆晶辉石岩中,后者产于地幔岩(纯橄岩-斜辉辉橄岩)中,前者呈透镜状、条带状,产于岩体“涡流”、“弧流”部位,后者呈扁豆状、巢状、豆荚状分布。二者矿石均具浸染状、块状构造。

(四)碰撞造山成矿系统

残余盆地沉积成矿组合——天鹿铜矿组合

矿化主要产于早志留世肮脏沟组中,另在老君山组中也见铜矿化,前者发生于俯冲造山晚期,后者发生于碰撞造山期。天鹿铜矿位于肃南县。矿化呈浸染状、条带状与砂岩层整合产出,属同沉积期产物。主要含铜矿物为斑铜矿,颗粒较细(<1mm)。此外常见孔雀石。

(五)走滑断层成矿系统

矿化主要与A型俯冲以及两板块走滑运移所引起的韧性剪切作用有关,成矿时代主要为华力西期。矿化集中区位于阿尔金左行走滑断裂与走廊南山断裂组成的三角区。主要矿床有:寒山金矿、鹰嘴山金矿、童子坝金矿、金湾子金矿及车路沟金矿。其中寒山金矿源岩为阴沟群之中酸性火山岩(洋壳型岛弧),鹰嘴山金矿源岩为黑刺沟组蛇绿岩(陆缘弧辟开部位),车路沟、童子坝金矿产于阴沟群薄层砂板岩、粉砂岩夹流纹岩、英安质凝灰岩(陆壳型岛弧)之中,这些岩石均变为构造破碎蚀变岩。另外,在桦树沟铁矿中,还见有此种成因的金矿化,这些华力西期金矿均与韧性剪切作用所引起的含金流体活动有关,韧性剪切作用是含矿流体活化、迁移、富集的主要动力。

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  • heshimuye的头像
    heshimuye 2025年07月24日

    我是庄赫号的签约作者“heshimuye”

  • heshimuye
    heshimuye 2025年07月24日

    本文概览:网上有关“矿石矿物的组成和结构构造”话题很是火热,小编也是针对矿石矿物的组成和结构构造寻找了一些与之相关的一些信息进行分析,如果能碰巧解决你现在面临的问题,希望能够帮助到您。1...

  • heshimuye
    用户072410 2025年07月24日

    文章不错《矿石矿物的组成和结构构造》内容很有帮助