今天给各位分享黄铜矿床成因的知识,其中也会对黄铜矿床成因有哪些进行解释,如果能碰巧解决你现在面临的问题,别忘了关注本站,现在开始吧!
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铜金矿床类型划分
金属矿床类型的划分不仅是金属矿床成矿理论研究的主要内容,同时也是进行成矿规律总结、成矿预测和靶区优选的重要基础。
铜矿床的分类有很多方案,在国外,1975年前苏联矿床学家沃里弗松和德鲁日宁将铜矿床划分为岩浆型、接触交代型、中低温热液型、淋滤型和沉积型6种类型;1977年出版的“苏联矿床地质”将铜矿床划分为岩浆矿床、碳酸岩矿床、矽卡岩矿床、热液矿床、黄铁矿型矿床和层状矿床6种类型(转引自宋叔和等,1989);20世纪50年代前苏联矿床学家古达林和柯瓦列夫则把铜矿床划分为铜镍型、黄铁矿型、多金属型、细脉浸染型、石英含铜脉型、矽卡岩型、铜钛钒型、层状型、铜钴型、含铜砂岩型、辉铜矿脉型和自然铜型12种类型(宋叔和,2001)。在我国,1976年郭文魁按成矿作用将铜矿床划分为6种成因类型:与海相火山作用有关的铜矿床、与基性—超基性岩体有关的铜镍硫化物矿床、与中酸性火山-深成杂岩或侵入体有关的斑岩型铜矿床、与中酸性侵入岩有关的矽卡岩型铜矿床、以陆相沉积作用为主的铜矿床和与海相沉积作用有关的铜矿床;1993年,芮宗瑶等从矿床建造是岩石建造的特殊形式的观点出发,以容矿围岩为主线,兼顾成矿环境和矿床成因,将我国的铜矿床划分为5种类型:与镁铁质-超镁铁质岩有关的铜矿床、与长英质岩有关的铜矿床、与火山岩有关的铜矿床、与沉积岩有关的铜矿床和与变质岩有关的铜矿床。
金矿床分类方案也很多,大致有以下几种:①以温度和深度分类,如深成高温型金矿床、浅成低温型金矿床;②以矿体形态、矿化类型分类,如细脉浸染型金矿床、脉型金矿床;③以容矿围岩分类,如火山岩型金矿床、砂岩型金矿床;④以构造环境分类,如造山型金矿床、韧性剪切带型金矿床;⑤以成矿物质来源分类,如幔源型金矿床、壳源型金矿床;⑥以成矿作用分类,如岩浆热液型金矿床、火山热液型金矿床等。
截至目前,没有一种公认的、通用的铜金矿床分类标准,目前在国内外矿床界对某一地区的铜金矿床分类似乎有一种倾向,采用铜金矿床最具特征或国际上流行名称来混合分类,对于铜矿床,其主要类型为斑岩型、矽卡岩型、砂岩型、火山块状硫化物型、铜镍硫化物型和陆相火山岩型等;对于金矿床,其主要类型有构造蚀变岩型、韧性剪切带型、浅成低温热液型、交代型、热泉型、石英脉型、卡林型和黑色岩系型等。根据上述混合分类方法,我们把西天山研究区内主要铜矿床划分为斑岩型、矽卡岩型和陆相火山岩型,金矿床划分为浅成低温热液型(高硫型)、浅成低温热液型(低硫型)和石英脉型。各代表性金属矿床空间分布见图3-1,矿床地质特征见表3-1。
铜矿床的主要矿石矿物,矿床成因类型及其主要地质特征?
铜矿床的主要矿石矿物是:斑铜矿、黄铜矿、辉铜矿、孔雀石,其他较少。
矿床成因类型有:1、岩浆岩成因的斑岩型铜矿:主要产于斑岩体及其围岩之中,主要地质特征有:靠近外围有特征标志层-青磐岩化,品位普遍较低,一般小于1%,但规模较大,一般产于主动高位侵入的小岩体内及其附近,岩浆岩横向剖面上看面积较小,由于岩浆岩侵入时间可能较老,因此可能有较大的剥蚀,从而导致大面积的化探铜异常,以及标志性的环带结构,主要矿石矿物为斑铜矿及黄铜矿,矿石构造一般呈浸染状、细脉浸染状和细脉状。我国著名的产于云南德钦县的普朗铜矿就是这种类型的,还有玉龙铜矿等等。
2、矽卡岩型铜矿:主要产于中酸性岩浆岩与碳酸盐岩的接触带附近,为接触交代变质作用富集形成,主要特征为:矿体较为富,品位较高,一般大于1%,主要矿石矿物为磁黄铁矿、黄铁矿、黄铜矿、磁铁矿、赤铁矿和少量锌、铅、钼等硫化物,亦可见孔雀石、蓝铜矿、辉铜矿等此生硫化物矿物,致使矿石呈五彩斑斓,非常漂亮,矿石类型可以有致密块状硫化物矿石、浸染状或网脉状矿石及含铜的磁铁矿矿石等。矿床规模以中小型居多,也可达大型。矿体形态比较复杂,呈似层状、扁豆状、囊状和不规则脉状等。此类铜矿以富矿居多,曾为早期地质找矿的热点。
3、变质岩层状铜矿:矿体呈层状﹑似层状﹑透镜状。矿石矿物以黄铜矿﹑斑铜矿为主。铜品位一般大于1%。
4、砂岩铜矿:产于中生代陆相砂岩与砂页岩中。矿体呈似层状﹑透镜状。矿石矿物以辉铜矿为主﹐其次为斑铜矿﹑黄铜矿等。铜品位多大于1%。但此类矿床我在云南工作这么久,也是非常少见,一般仅见薄膜状的孔雀石于砂岩节理裂隙内发育。个人认为,该类型矿床,需要很好的矿源层方能在后期热液作用下,进一步富集而成。
5、超基性岩中的熔离型铜镍硫化物矿床。产于下古生代纯橄岩﹑辉橄岩﹑橄辉岩岩体的中﹑下部。呈似层状﹑透镜状。矿石矿物以黄铜矿﹑镍黄铁矿为主。铜品位一般小于 1%。如中国甘肃金川﹑新疆喀拉通克等矿。
金矿
主要矿石矿物是:黄铁矿、毒砂,此类矿物为载金矿物,即金颗粒或包裹于其中,或在矿物裂隙内部,或在矿物之间的缝隙内,或在矿物晶体之间,或少量呈自然金产出。分别称为裂隙金、包体金、晶格金、游离金。
金矿床的主要类型有:
1、石英脉型
2、构造蚀变岩型
3、浅变质岩中的金矿
4、构造角砾岩型
5、隐爆角砾岩型
6、矽卡岩型
7、风化壳型(砂矿型)
铁矿
主要矿石矿物是:磁铁矿、赤铁矿、黄铁矿、褐铁矿、菱铁矿。
矿床成因类型有:
1、沉积变质型铁矿;具有“大、贫、浅、易(选)”的特点,即矿床规模大,含铁量低,矿体出露地表或浅部,易于选别。
2、岩浆晚期铁矿床;与基性、基性-超基性岩浆作用有关的矿床,以其铁矿物中富含钒和钛,通常称为钒钛磁铁矿矿床。
3、热液型铁矿;常称为夕卡岩型矿床。主要赋存于中酸性-中基性侵入岩类与碳酸盐类岩石(含钙镁质岩石)的接触带或其附近。明显受构造控制,有的是断裂控矿,有的是褶皱控矿,还有断裂与褶皱复合控矿。大多数热液型铁矿体较小,常成群出现。矿体呈脉状、透镜状、扁豆状,多见分支复合,膨胀收缩,尖灭再现现象。矿石组合简单,矿石品位一般较高。矿床规模以中小型为主。
4、与火山侵入活动有关的铁矿床
又分为两种类型:
A。陆相火山-侵入型铁矿床,矿体常呈似层状、透镜状、囊状、柱状、脉状等。矿体规模大小不一,大型矿体长可达千米以上,厚数十至二三百米,宽数十至近千米。矿石矿物以磁铁矿为主,假象赤铁矿、赤铁矿次之,可见少量菱铁矿。矿石构造有块状、浸染状、角砾状、斑杂状、条纹条带状等。这类矿床的磁铁矿以含Ti、V为特征。
B。海相火山-侵入型铁矿床,多产于地槽褶皱带海底火山喷发中心附近,铁矿床的形成与火山作用有直接的关系。典型矿床以云南大红山铁矿为代表。铁矿体赋存于由火山碎屑岩-碳酸盐岩-熔岩(细碧岩和角斑岩)组成的一套含矿建造中。下部为石英砂岩、钙质或硬砂质粉砂岩,夹泥灰岩、白云质灰岩和粉砂岩薄层;富钠质的浅色岩是主矿体的容矿岩层。上部为厚层大理岩。矿体常呈层状、似层状、透镜状,少数呈脉状或囊状,常成群成带出现。矿石构造主要有块状、浸染状、角砾状、条带状、杏仁状和定向排列构造等。矿石矿物主要为磁铁矿、赤铁矿,次有假象赤铁矿、菱铁矿和硫化矿物。脉石矿物有石英、钠长石、绢云母、铁绿泥石等。
5、沉积型铁矿床
它是出露地表的含铁岩石、矿物或铁矿体,在风化作用下,被破碎、分解,搬运到低洼盆地中,有的经过机械沉积,有的经过沉积分异作用(包括化学分异作用)沉积下来。铁矿物或铁质富集达到工业要求时,即形成沉积矿床。其矿床具有“广、薄、难”的特点,即矿层分布面积广,厚度薄,矿石多为赤铁矿、菱铁矿,含磷高,难选。根据铁矿床形成的沉积环境,可分为海相和湖相两类沉积矿床
6、风化淋滤型铁矿床
本类矿床包括原生铁矿体、玄武岩和含铁质岩石或硫化矿体,经风化淋滤、残坡积堆积形成的铁矿床。
矿床多产于铁矿或硫化矿顶部及其附近的低凹处或山坡上。矿体形态多不规则。矿石矿物有褐铁矿、假象赤铁矿等。矿床规模以中、小型为主,但埋藏浅,矿石含铁量较高,易于开采,是地方和群众开采的主要对象。在中国两广、福建、贵州、江西等省区都有分布。
矿床的成因模式
1.成矿阶段的提出
含矿岩浆上升和贯入可分为四个连续阶段:①硅酸盐岩浆阶段;②含硫化物岩浆阶段;③富硫化物岩浆阶段;④硫化物熔融阶段。上述各阶段有如下特征:
(1)第一阶段的硅酸盐岩浆仅形成少量由稀疏浸染状硫化物组成的矿体,呈小的悬挂凸镜体,位于侵入体之西段的中、上部(图2b)。
(2)在第二阶段,含硫化物岩浆形成由稀疏浸染状硫化物组成的厚层状和凸镜状矿体,位于侵入体之中下部(图2c),其镍、铜储量占矿段储量的10%。
(3)第三阶段的富硫化物岩浆贯入后,形成网状结构矿体,它呈大的凸镜体位于侵入体之下侧(图2b、2c),其镍、铜储量占矿段储量的85%。
(4)在第四阶段,硫化物熔体主要贯入到具网状结构矿体的底部裂隙里或其最底部(图2c),仅个别情况下,硫化物熔融体可贯入到其顶部、上盘或下盘。此类矿体呈脉状、透镜状、囊状,由块状硫化物组成,其镍、铜储量占矿段总储量的1%。
另外,在靠近侵入体底部和上部接触带的围岩里,以及侵入体的围岩捕虏体里,可见到接触交代矿体。它占矿段镍、铜储量的1%~2%。还可见到热液叠加型矿体,产于原生网状结构矿体尤其是稀疏浸染型矿体里,此类矿体一般以富Cu、Pt、Pd、Au、Ag和Se为特征。
上述各阶段形成的矿体,以Ni、Cu品位高,占赋存它的侵入体的体积比例大,具网状结构为特征,且见有岩浆侵入就位的证据,特别是在第一成矿阶段里,这种证据更明显。上述特征表明:矿体并非不混溶硫化物就地分离的产物,而是下地壳岩浆房里的一个较大的岩浆系统发生分异和硫化物分离,从而形成富硫化物部分,这部分富硫化物的岩浆上升、贯入形成金川矿床。
各类矿体的w(Cu)/w(Cu+Ni)、w(Pt)/w(Pt+Pd)、w(Os+Ir+Ru+Rh)/w(∑PGE)和w(S)/w(Se)值(表4)表明:不混溶硫化物熔体分异分离成矿的次序如下:块状矿石—网状结构矿石—浸染状矿石—接触交代矿石—变网状结构矿石。这意味着前三个序列矿石是反序贯入形成的,这可能反映了深部不混溶硫化物熔体的分离机制。
表4 金川矿石类型有关元素比值
注:PGE示铂族元素。
2.综合模式
以目前所获的金川矿床地质和成分特征为基础,提出下列成因模式。
(1)起源于深地幔的苦橄质拉斑玄武岩浆,上侵于地壳大于10km处(图4a)的岩浆房里,原始岩浆的体积比现在的侵入体的体积至少大3倍。
(2)地幔岩浆在上升到地壳中的岩浆房里后,在1700~1400℃(夏,1981)范围内,不混溶硫化物熔融体发生分离作用,橄榄石发生结晶分异作用(图4b)。熔离后的硫化物熔体发生聚集,在重力作用下,下沉于岩浆房之底部,而大量的橄榄石也结晶,并沉淀于硫化物熔融体之上,继之而来的岩浆中继续分离出来的硫化物熔融体又沉淀于橄榄石晶体之间,从而形成网状结构矿石层。一些硫化物微滴分离更晚,从而停滞悬浮于岩浆体之上部。这样,一个无矿岩浆—含硫化物岩浆—富硫化物岩浆—硫化物熔融体(下降系列)的分层模式便在岩浆房中形成。
(3)当岩浆房的温度在1400~1200℃期间,仅橄榄石继续结晶,硫化物保持其熔融状态,在脉动式构造应力驱动下,无矿岩浆—含硫化物岩浆—富硫化物岩浆—硫化物熔融体依次上升(图4c),侵位于地壳10~15km处,形成现存的矿体和岩石。下地壳岩浆房上部的岩浆上侵到一处或多处位置。接着,上述的无矿岩浆—含硫化物岩浆—富硫化物岩浆及硫化物熔融体呈脉动式依次上侵到前面未固化的侵入体的位置。每次脉动式上侵都是沿早先形成的岩体下侧进行的,其原因是该位置代表了一软弱带,利于岩浆上侵。这种揣测的理由如下:1)此处岩浆仅部分固化;2)固化了的接触带发育次级断裂。
图4 金川镍铜矿床成因模式
1—硅酸盐岩浆;2—含硫化物岩浆;3—富硫化物岩浆;4—硫化物熔融体;5—接触交代矿化;6—热液叠加矿化
无矿岩浆和含硫化物岩浆在低于1200℃条件下继续就地结晶(Kudo和Weil,1970;Hakli和Wright,1967;中国科学院地球化学研究所,1981),依次形成古铜辉石、顽火辉石、拉长石,深部带上来的稀疏的硫化物微滴以及被封存于橄榄石间的或晚期结晶矿物间的就地熔离形成的硫化物微滴,在悬挂式板状矿体里形成稀疏浸染状矿石。
(4)上述四种熔体侵位后,其中的挥发分随着温度降低以及结晶作用的继续进行而增加,最终挥发分聚集,导致自变质作用发生,原生的橄榄石和辉石被蚀变,形成蚀变矿物集合体,包括蛇纹石、角闪石及绿泥石。硫化物通过渗滤-扩散作用以及交代作用,侵入到围岩以及接触带附近围岩捕虏体中(图4d),受影响的围岩(主要是碳酸盐岩)被混染交代形成夕卡岩包括透闪石、绿泥石、少量钙铝榴石、硅镁石和其它接触交代矿物。上述接触交代作用进行的温度可能为600~480C(赵和李,1978)。因为矿石成分来自于侵入岩中的硫化物,故未发现岩浆矿石与接触交代矿石中硫化矿物集合体间的差别,只是后者铜矿物的比例较高。
(5)随着挥发分的进一步聚集,挥发流体中成矿成分的比例有所增加。在构造应力的驱动下,这种高挥发分的流体贯入到网状矿体及浸染状矿体里的局部构造软弱带中(图4e),形成具有热液叠加特征的矿体,此种热液成矿作用可使原生的网状矿石变为毡状、星云状矿石。也可使稀疏浸染状矿石变为斑杂状矿石。它也使得硅酸盐矿物发生强烈的蛇纹石化。铜矿物特别是方黄铜矿的比例相对于总的硫化矿物增加了约一半,而且这类矿体里的Pt、Pd、Au、Ag及Se的相对丰度也显著增加,其中Pt、Pd是以砷化物、碲铋化物、碲化物的形式产出,而Au、Ag是以显微和微细粒(0.076mm)自然金和银金固熔体形式存在。硒主要是以硫化物中硫的替代物形式出现。总之,该矿化阶段是以热液叠加为特征的,这主要表现为岩浆硫化物矿石中的Cu、Pt、Pd、Au、Ag和Se明显富集,该阶段的矿石里磁黄铁矿和黄铜矿的平衡温度为189~339℃(陈,1989)。
(6)含硫化物侵入体就位时代为1500Ma,成矿后,该区经历了漫长而复杂的地质演化过程,表现为明显的地壳隆起和剥蚀。到第四纪,大多数已知含硫化物侵入体已暴露于地表,侵入体西部矿体较浅,暴露部位遭受氧化作用,在镍铜硫化物矿床上形成氧化带,而东部的侵入体中的矿体从未暴露过,它们的最大埋深达300m。
典型矿床特征
主要选择铜、铅锌、钼、锡等矿种的典型矿床进行介绍。
(一)福建上杭紫金山铜金矿床
1.地质背景
该矿床位于永梅坳陷之西南,上杭云霄NW向深大断裂带与NE向宣和复式背斜南西倾伏端交会部位、上杭NW向白垩纪陆相火山断陷盆地东缘。区内地质体主要有:
震旦系浅变质砂泥岩和泥盆系、石炭系粗碎屑岩,分布在NE向复背斜的核部和两翼;白垩系陆相火山沉积建造,沿NW向火山断陷盆地分布;燕山早期酸性复式花岗岩体,呈NE向沿复背斜核部大规模侵入并遭受后期强烈的热液蚀变,是铜金矿主要容矿围岩;燕山晚期(早白垩世)中酸性潜火山相英安斑岩、隐爆角砾岩、花岗闪长斑岩,沿紫金山火山通道侵位于燕山早期的复式花岗岩体中,形成长1.5km,宽0.5km,长轴走向呈NE向的椭圆形复式岩筒,其顶部发育环状隐爆角砾岩带和震碎花岗岩带,两侧沿NW向裂隙带发育英安斑岩脉和热液角砾岩脉群,由它们组成的紫金山火山机构在平面上总体呈“蟹形”,是一个较完整的岩浆-气液活动体系。
矿区断裂构造十分发育,主要有NE向和NW向两组。成矿前的NE向与NW向断裂交汇处是岩浆活动的通道,控制着紫金山火山机构、复式斑岩筒的形成;成矿后的NE向和NW向断裂导致南东、北东断块的上升,矿体遭受剥蚀。控矿的NW向裂隙成群成带沿紫金山主峰两侧展布,形成长大于2km,宽大于1000m蔚为壮观的NW向裂隙密集带,英安斑岩、热液角砾岩、含铜硫化物等脉体大多沿该组裂隙分布,并具有一致的产状等特征,表明NW向裂隙是矿床最重要的控岩控矿构造。
2.矿床地质特征
紫金山铜、金矿带围绕着斑岩筒分布,矿带主要分布于岩筒北西侧外接触带,南东外接触带因断裂抬升剥蚀,仅见零星矿化。
矿化具上金下铜的垂向分带,铜矿带分布在潜水面以下,“铁帽形”金矿带叠置在铜矿带之上的潜水面以上。铜矿体呈脉状、透镜状,长、宽近等,一般700~900m,厚3~15m,产状与NW向裂隙一致,矿体由一系列主要沿NW向裂隙充填的含铜硫化物细脉组成,脉幅一般0.2~3cm,长几米至几十米不等。铜矿体成群成带、近于平行排列,剖面上呈右行侧列、间距5~15m,总体构成平行于斑岩筒长轴展布的长约2000m,宽约1000m的矿带。金矿体呈透镜状,长300~1000m,厚50~200m。产状与铜矿体近于一致。
矿石的矿物组成较复杂而独特,铜矿物以蓝辉铜矿、铜蓝、硫砷铜矿为主,脉石矿物主要有石英、明矾石、迪开石、绢云母和黄铁矿等。金矿物主要以自然金赋存在石英、褐铁矿之中。铜矿石品位Cu一般为0.8%~1.3%,单样最高可达42.7%,伴生Au为(0.1~0.26)×10-6,金矿石品位一般为(3~5)×10-6,伴生Ag、Cu、Pb、Zn等。
铜矿石结构主要为半自形-他形晶结构,交代残余、交代环边结构,叶片状、格状固溶体分解结构。铜矿石构造以细脉状、网脉状构造为主,次为细脉浸染状、斑点-斑杂状构造。金矿石构造有胶状、蜂窝状、角砾状等,自然金呈包裹体金、裂隙金存在于石英、褐铁矿中。
矿床内出露的各类岩石均遭受强烈的热液蚀变,原岩除原生石英外,其他造岩矿物几乎全被蚀变矿物所替代。主要蚀变类型有石英绢云母化、地开石化、石英明矾石化、低温硅化。其中石英明矾石化是该类型矿床的特征蚀变,又是铜矿的近矿蚀变;低温硅化是次生金矿的近矿蚀变。
热液蚀变以复式斑岩筒为中心作环带状展布。平面上环绕着复式斑岩筒呈接触带式分带,英安斑岩体内为石英-地开石-绢云母带,自接触带往外依次为石英-明矾石带→石英明矾石-地开石→绢云母带-地开石带→石英-地开石-绢云母带。铜矿物组合也具有一定的分带性,靠近热液活动中心的石英-明矾石带,硫砷铜矿、蓝辉铜矿占优势,远离中心的石英-地开石-绢云母带、石英-绢云母带铜蓝占优势,黄铜矿、斑铜矿随之增多。
3.成矿模式
紫金山铜金矿床成因属潜火山中低温热液型。矿床形成于早白垩世,其成矿的物理化学环境为中低温、低盐度、酸性、近地表处形成的,成矿物质Cu、Au主要来源于燕山晚期的中酸性岩浆,硫主要来源于深源岩浆,水以天水为主,混合部分岩浆水。在成矿后期,近地表裂隙密集地带大气降水作用进一步增强,浅部的铁铜硫化物被氧化,产生含H2SO4的强酸性,强烈淋滤围岩,致使除SiO2外的其他组分被淋失,从而形成了浅部多孔状强硅化含褐铁矿-自然金组合的金矿体。
该矿床形成于一个与燕山晚期深源中酸性潜火山作用有关的成矿系列中,定位于火山机构潜火山岩岩筒外接触带的隐爆角砾岩、热液角砾岩脉带及周围。
在紫金山矿田同源同期中酸性岩浆成矿演化过程中,在其他不同的空间部位,由于构造围岩条件和成矿物理化学环境的不同,还见有斑岩型铜(钼)矿、中低温热液型铜(金)矿、低硫浅成低温热液型银铜金矿等其他类型的矿床。
4.找矿标志
(1)深断裂旁侧复式背斜倾伏端NE、NW向断裂构造复合部位的区域成岩成矿构造环境;
(2)燕山晚期壳幔混源型中酸性钙碱性岩系岩浆活动地带,发育半隐伏次火山岩体和浅成斑岩体的有利岩浆条件,存在双峰式火山产物的白垩纪火山-构造洼地边缘;
(3)火山喷发-侵入穹隆构造的火山通道下部次火山岩体或次火山浅成复式斑岩体接触带,隐爆角砾岩及热液角砾岩脉发育地段,花岗岩裂隙构造密集带;
(4)石英明矾石化,多孔状低温硅化近矿蚀变组合,硫化物氧化带(褐铁矿化);
(5)磁场变化区;较强激电异常和自电异常;
(6)原生晕As、Sb、Au、Ag、Cu组合异常,具Hg、Pb→Sb、As、Ag、Au→Cu的组分分带;
(7)遥感特征具火山喷发-侵入穹隆环形影像与线性影像交会、有色异常。
(二)福建福安赤路钼矿床
福安赤路钼矿床处在浦城-宁德NW向断裂带、寿宁-莲江SN向断裂带及寿宁-华安NE向断裂带复合部位。区内出露地层主要为上侏罗统,岩性包括流纹质晶屑凝灰熔岩、流纹质角砾凝灰岩、碎斑熔岩等。构造以断裂为主,可分为NE向、NW向及SN向3组,近SN向断裂控制矿脉的产出。区内晚燕山期侵入岩发育,主要有以岩基状产出的似斑状花岗岩与钼矿关系密切。
钼矿化产于赤路岩体龙岬石穹状体的内、外接触带。矿体的总体形态与似斑状花岗岩穹状体基本一致,以穹状体顶部为中心,平布呈NEE向的椭圆形,剖面上,外带中矿体呈不规则眼球状,内带矿体呈似层状,二者均向南缓倾斜。
矿体主要由许多沿裂隙充填的辉钼矿细脉组成,脉长数米至百余米不等,脉幅1mm至数厘米。矿脉走向以NNW向为主,其次为NW向,少量为近EW向。矿石按矿物组合可分为黄铁矿-辉钼矿型、磁铁矿-黄铁矿-辉钼矿型、黄铜矿-辉钼矿型3种类型。构造类型以细脉状、细脉浸染状为主,次为条带状、团块状、晶洞状、脉状等。辉钼矿呈半自形他形叶片状单晶及集合体,同其他金属矿物及非金属矿物共生。矿石金属矿物主要有:辉钼矿、黄铁矿,极少量黑钨矿、白钨矿、磁铁矿、辉铋矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿等。围岩蚀变强烈,主要包括钾长石化带-钾化云英岩化带-硅化云英岩化带-硅化绢云母化带-青磐岩化带。矿体具典型的斑岩型蚀变分带特征。赤路钼矿的形成是在中深-中浅成深度缺氧的封闭环境内生成的,成矿属岩浆成因。成岩成矿物质来自地壳深部。产于燕山晚期岩株顶部穹起的内外接触带的矿体,是深源安山质岩浆演化来的超酸性岩浆期后含矿气化-高温热液,在雨水、地下水参与下,在弱碱性还原环境沿断裂、裂隙充填交代而成的大型钼矿。
(三)福建尤溪梅仙铅锌矿床
1.地质背景
尤溪梅仙地处闽北隆起、永梅拗陷与闽东火山断陷带的交接部位。其主体位于政和大埔断裂带以东的火山基底隆起带内。梅仙块状硫化物矿床是在大陆裂谷环境下形成的,具明显的块状硫化物矿床特征。梅仙铅锌银矿床和闽中地区其它同类型的矿床一起共同被称为梅仙式矿床。
矿床位于NE向寿宁-华安火山基底断隆带中段的变质岩“天窗”东部。“天窗”周边广泛分布上侏罗统火山岩,不整合(或断层)覆盖在基底变质岩之上;“天窗”内发育中晚元古界东岩组。东岩组原岩为一套以基性、酸性“双峰式”火山岩为主夹细碎屑岩及碳酸盐岩,可分为6段,第一、三、五段为主要含矿层位,总称绿片岩段,岩性主要为绿帘石岩、绿帘透辉石岩、阳起片岩、绿泥片岩、钠长阳起绿帘石岩、大理岩夹钠长浅粒岩、钠(斜)长变粒岩,原岩主要由基性-酸性火山岩、碳酸盐岩组成的细碧角斑岩建造;第二、四、六段为无矿段,岩性以变粒岩为主,原岩主要为中酸性火山岩、火山碎屑沉积岩、正常碎屑沉积岩。区内侵入岩主要为燕山晚期花岗斑岩,呈NE向岩墙状分布,对矿化具有叠加改造作用。矿区褶皱由两对宽缓的背向斜组成,褶皱轴向NE,卷入褶皱的地层主要为中晚元古代地层。褶皱核部是有利的容矿部位,矿体加厚,品位增高。断裂构造有NE向、近EW向和近SN向3组,多为陡倾角断裂。NE向和近SN向断裂为成矿后断裂,造成地层的缺失和矿体的破坏;近EW向断裂可见被晚期铅锌矿脉充填。
2.矿床地质特征
铅锌矿体赋存在东岩组的第一、三、五绿片岩段,受细碧角斑岩建造控制,可分为3个矿带,每个矿带由1~6个矿体组成。矿体呈似层状、层状、透镜状,产状与围岩片理一致。丁家山主矿体长450~1800m,延深210~420m,平均厚1.29~6.92m,最厚达25.77m,平均品位Pb为0.96%,Zn为4.21%,Ag为40.28×10-6,富矿品位Pb+Zn大于20%,Ag品位变化大,部分可构成工业矿体。
矿石呈块状、条带状构造,少量呈细脉状、浸染状和团块状构造。矿石金属矿物有磁黄铁矿、闪锌矿、方铅矿和黄铁矿,少量黄铜矿、磁铁矿、黝铜矿和银金矿;非金属矿物有绿帘石、绿泥石、阳起石、透辉石、钠长石、方解石、石英和石榴子石。
矿床中铅锌矿物具明显的垂直分带。深部矿体矿石中闪锌矿含量明显多于方铅矿,矿物组合以磁黄铁矿-闪锌矿为主,上部方铅矿数量相对增加,Pb/Zn比值明显增大,矿物组合以闪锌矿-磁铁矿-方铅矿为主。
围岩蚀变有绿帘石化、透辉石化、石榴子石化、硅灰石化、阳起石化、硅化和碳酸盐化等。
矿床成因与成矿模式:梅仙铅锌矿床成因属海底火山喷发-沉积变质块状硫化物型矿床。其成矿过程大致为:中-晚元古代在拉张的裂谷环境发生海底基性-酸性火山喷发沉积,形成的细碧角斑岩建造含锌、铅、铜、银等矿源层,伴随海底火山喷发的多次增强和发展,含矿热水也循环喷流、沉淀、堆积,促使矿胚和矿层不断发育,品位变富,规模扩大,形成顺层状硫化物矿床。加里东期褶皱隆起,经受了区域变质作用,活化、运移过程中不断接纳新的矿质,并在相应的物化条件下和构造空间中形成新的矿物相和矿物组合,导致部分矿质聚集、叠加、重结晶、富集或造就新的矿层。燕山期的岩浆侵入及热液活动的叠加,可使原矿变厚、变富,也可使原矿缺失、贫化或异地迁移成矿。
(四)广东梅州玉水铜铅锌矿床
1.地质背景
矿床位于永-梅坳陷中南段,中生代梅州断陷盆地的东北侧边缘。是一个以富铜为主的铜铅锌(银)矿。
区内出露的地层主要有:①中泥盆统-下石炭统,为浅海-滨海相碎屑建造,呈角度不整合于褶皱基底前泥盆系浅变质岩之上,常夹2~4层厚5~10m的沉凝灰岩;②中、上石炭统,主体为浅海-滨海相碳酸岩;③上侏罗统陆相火山岩,有中基性-中性、酸性熔岩、火山碎屑岩等,以喷发不整合覆盖于中、上石炭统之上,厚约30~80m;④下白垩统内陆湖相火山-碎屑沉积建造,岩石以紫红色为特征,厚大于500m,呈角度不整合覆于上述地层之上。需要指出的是,在中泥盆统-中石炭统顶部至中上石炭统底部之间普遍存在一套火山碎屑岩,岩性以凝灰岩、沉凝灰岩及赤铁矿岩为主,另有硅化岩,局部见玄武岩。虽然厚度不大,但较连续且与主矿层形影相随,其中沉凝灰岩以富钾及铁、钛含量高为特征,硅质岩则具有高硅、低铝、钾、钠、钙、镁及Fe2O3/FeO比值低等特点,与正常沉积岩有明显差别。
矿区内断裂构造比较复杂,按与成矿的先后关系可分为两类,一为成矿期或前期断裂,隐伏于上侏罗统之下老断裂,如矿区北部NE向F23断裂,与矿化在空间密切相关,厚富的矿体都明显集中于靠近断裂处,这些断裂后期多有再活动,局部破坏矿,并被后期花岗斑岩、辉绿岩等充填。另一类为产生于中上石炭统、上侏罗统及下白垩统之后,如NNE向F12断裂、NWW向F7断裂等,为成矿后断裂。
区内未发现较大规模的侵入体,仅见频繁出现大小不一、形态不规则呈岩瘤、岩脉、岩枝状产出的花岗斑岩和辉绿岩等,可见其穿切矿体,为成矿后侵入的,系燕山晚期产物。
2.矿床地质特征
矿床的主矿层呈层状、似层状产于古断裂(F23)南侧、泥盆系-下石炭统与壶天群的接触面的碎屑岩与碳酸盐之间。产状与地层近于一致,走向NW,倾向NE,规模不大,水平分布范围仅0.2km2,主矿体走向长约200m、沿倾斜宽约500m,厚度0~29.2m不等。受碳酸盐局限台地相及古断裂控制明显,具明显的层控特点。
主矿层中,下部为具细密层理的块状多金属矿石,上部为多金属矿化赤铁硅质岩、薄层状砂质白云岩、砂岩粉砂岩及泥岩等混合沉积层,水平层理发育,主矿层之下为热液蚀变矿化带,与现代海底火山喷发沉积矿床一致。此外,赤铁硅质岩中Al、K、Ti、Na偏高,块状矿石中常见有团块状、角砾及不规则状的凝灰岩夹层,矿石中见有硅铍钇矿、磷钇矿,以及伴生有较高的Y、La、Ce、Zn、Sm、Nd、Gd、Er等稀有稀土元素等,都反映了成矿与火山喷发作用有关。
矿床内各岩矿石类型都以靠近古断裂处相对发育,尤其是主矿层之下的矿化砂岩的矿经蚀变强度也是靠北部增强,由此说明F23断层可能是海底火山喷发及成矿热液活动的主要通道。
矿化类型以Cu、Fe、Pb、Zn、S为主。矿石矿物主要为黄铜矿、斑铜矿、方铅矿和闪锌矿,其次为黄铁矿、辉铜矿,少量硅锌矿、锌尖晶石、赤铁矿、含锌菱铁矿、菱锌矿、菱铁矿、硅锌矿、硅铍钇矿和磷钇矿等。
矿石构造类型在空间上具明显分带性,从矿体底部至顶部大致为:细脉状-浸染状→层纹状、角砾状、块状、条带状→网脉状、细脉-浸染状、团块状,相应的矿石类型分带为:由黄铜-方铅-闪锌矿→黄铜-斑铜-方铅-闪锌-黄铁矿型→方铅-闪锌-黄铜矿型→辉铜(少量斑铜、方铅)矿型等分带特点。矿石结构以半自形-他形微细粒结构为主,少量胶状结构、交代结构等。成矿阶段性不明显。
矿体内的铜、锌、铅元素在空间上具有比较明显的分带现象。在水平方向上,以厚富矿体所在处为中心向外,矿化元素组合具有由铜、铅、锌→锌、铜→锌、铅、铜变化特点。垂直方向上总趋势是铜一般偏于矿体下部或中下部,锌在中部或中上部,铅在上部或中上部,主元素由下而上依次为铜→锌→铅,元素组合为铜锌铅→锌铜铅→铅锌铜。
矿体内蚀变作用较弱,在地层、侵入体内外接触带及层状矿层,都只有微弱的硅化、碳酸盐化、黄铁矿化、绿泥石化等。仅在中泥盆统-下石炭统顶部的碎屑岩中脉状多金属矿化处蚀变较强。
3.矿床成因及成矿模式
玉水铜多金属矿是一个以海底火山喷发沉积为主的块状硫化物型矿床,具后生热液交代的特点。矿石的铅同位素组成比较均匀和稳定,大多属正常铅,值为9.49~9.88。单阶段模式年龄除了一件采自矿化砂岩的黄铜矿年龄为316.87Ma,相当于早石炭世也可视为“整合铅”外,其余年龄值都在427.42~518.79Ma之间,相当于早古生代,可视为来自古老基底中。矿石中硫化物δ34S值大多集中于-0.83‰~3.47‰之间,平均为-2.7‰,具有深源硫特点,可能与海底火山作用有关。少数δ34S负值较大,可能属生物沉积成因。两种碳同位素δ34C(PDB)分别为-0.24‰和-5.41‰,也反映了沉积和火成两种来源。
4.找矿模型
根据上述地质、物探、化探和遥感多源信息特征,建立的综合找矿模型为:
(1)地质矿产信息模型:大陆裂谷+海西期裂陷带+D~C地层+D3~C1与C2+3层间不整合面+燕山期花岗斑岩、辉绿岩+硅化、碳酸盐化、黄铁矿化、绿泥石化。
(2)地球物理信息模型:重力高异常与航磁异常。
(3)地球化学信息模型:Cu、Pb、Zn、Ag、As、Cd大致叠合异常浓集中心+目标元素高异常规模+指示元素明显。
(4)遥感信息模型:NE、NNE、NWW、EW向线性构造复合+环形构造(套环)+高线性密度+高结点密度。
(五)江西冷水坑银铅锌多金属矿床
矿床位于挤压构造环境的武夷隆起带内、火山构造洼地的西部边缘,是与燕山期陆相火山作用有关的银铅锌矿床。区内发育燕山期流纹质火山岩和次火山岩,外围有上侏罗统火山岩及基底前震旦系片岩、片麻岩及混合花岗岩分布。矿区内断裂发育,以NE向和NW向两组断裂为主。在晚侏罗纪火山喷发末期,有次火山岩-花岗斑岩、斜长花岗斑岩及流纹斑岩侵入。矿体主要产于花岗斑岩内部及其外接触带的隐爆角砾岩或火山岩中。花岗斑岩呈岩株、岩筒或岩墙状产出,出露面积为0.1~0.4km2,组分的特点是强酸、高钾,87Sr/86Sr初始值为0.7139~0.7089,反映岩浆物质以壳源为主,部分来自上地幔。
矿体与围岩无明显界线并呈渐变过渡接触,矿体成群产于花岗斑岩体和接触带附近的火山碎屑岩中。呈不规则状、层状和透镜状,各矿体大致平行分布。矿体沿走向、倾向不稳定,变体较大。矿石中主要有Ag、Pb、Zn,伴生元素有Cd、S、Au、Cu、In、Te、Mn,其中Cu、Au局部形成矿体。主要金属矿物有黄铁矿、闪锌矿、方铅矿、菱镁矿、菱锰矿、菱铁锰矿、磁铁矿、赤铁矿、黄铜矿、辉银矿、自然银、硫锡银矿、深红银矿及毒砂等。矿石构造以脉状、浸染状构造为主,另有团块状、块状、条带状、角砾状等构造。同位素研究表明,成矿溶液中掺有大量的地下水,成矿物质和次花岗斑岩都来源于前震旦系变质岩。
矿床按成矿作用、控矿因素、成矿方式和地质特征可划分为斑岩型、脉带型和层控叠生型3类,斑岩型是最重要的类型。斑岩型矿体主要产出于花岗斑岩的内接触带,矿石以浸染状为主,间有细脉浸染,厚透镜体状,以银、铅、锌为主。矿体总体呈面状蚀变,围绕着成矿花岗斑岩呈带状分布,一般内带为绿泥石化,中间为绢云母化,最外为碳酸盐化。脉带型为充填交代式矿化,产于次火山岩外接触带火山碎屑岩中,受裂隙带控制,沿着脉壁两侧的围岩有绿泥石化、硅化、黄铁矿化、碳酸盐化和叶蜡石化等;层控型矿体赋存于火山岩层所夹的碳酸盐岩中,呈层状、似层状,系火山热液-沉积形成。
铜多金属矿床成因类型及其主要特征
粤东北地区斑岩型及热液型铜多金属矿床(点)达数十处,其中大型银多金属矿床2处,中型铜多金属矿床2处,铅锌矿床1处;斑岩型铜多金属矿床(点)十余处。在其邻区的北西端,福建上杭紫金山为一大型斑岩-火山热液型铜金矿床,东侧平和的钟腾为一中型斑岩型铜钼矿床;东南侧的钟丘洋为一中型斑岩型铜矿床,在其西侧大宝山为一大型斑岩型铜多金属矿床。据矿床成矿地质背景、控岩控矿构造、矿床地质-地球化学特征以及成岩成矿时代等,可将矿床成因类型划分为斑岩型、夕卡岩型、热液裂隙充填型及斑岩-火山热液型四大类,其中以热液裂隙充填型和斑岩型铜多金属矿床最为重要,也是本书要论述的重点。上述四大成因类型铜多金属矿床的主要特征列于表2-1。
内生铜矿成因分类及其分布规律
矿床的成因分类反映人们对矿床成因和成矿过程的认识,是人们对矿床研究成果的高度概括。矿床分类是当前矿床学中一个复杂的问题,由于对矿床的形成条件、成矿机制、控矿因素以及成矿物质来源等方面的认识不同,以及分类原则和基础不同,而使得分类方案有很大分歧。一般认为,成矿物质及其来源是成矿的基础和前提条件,成矿环境是外界条件,而成矿作用则是成矿物质在一定的环境下富集而形成矿床的机制和过程(袁见齐等,1985)。
陈毓川等(1993)根据成矿系列理论将矿床成矿模式分为与岩浆作用有关的矿床、与沉积作用有关的矿床、与变质作用有关的矿床和其他成因矿床4个系列。郭文魁等(1987)和刘兰笙(1986)在不忽视成矿温度、压力等物理化学因素的基础上,结合我国金属成矿的条件与容矿围岩性质,将中国内生金属矿床分为岩浆型、接触交代型、斑岩型、热液型、层控热液型、陆相火山岩型和海相火山岩型等七大类。这一分类方案有利于进行区域成矿分析,比较适合于普查找矿。图1-2-1为中国主要大中型铜矿分布图,可见我国的铜矿在区域分布上具有两大显著特征。
1)铜矿床的分布与区域地质构造关系密切
海相火山型铜矿床分布在优地槽褶皱带和基底出露的隆起区。岩浆型铜矿床明显地受深断裂控制,有的分布在两大构造单元的交界处两侧及地槽区、地台区的深断裂附近,且多分布在隆起一侧。夕卡岩型和斑岩型铜矿床在地台区主要分布于地台边缘凹陷带或隆起与凹陷的过渡带,在地槽区往往分布在地背斜隆起区的边缘深断裂附近。根据铜矿床成矿特点及其与区域地质构造的分布关系,刘兰笙(1986)将中国铜矿的分布划分为古亚洲成矿域、滨太平洋成矿域和特提斯-喜马拉雅成矿域。根据中国已知中型以上铜矿的分布特征看,大地构造和区域性地质构造控制着铜矿床的区域分布和类型。
(1)天山-赤峰活动带以北地区:其范围相当于天山—赤峰活动带及西伯利亚板块,成矿时代以古生代为主,矿床主要受NW、NE和NEE向构造控制,涉及省份包括新疆、甘肃、内蒙古、河北、辽宁、吉林、黑龙江等。主要矿床类型有新疆喀拉通克、葫芦、黄山、琼河坝,吉林红旗岭、赤柏松,甘肃金川等岩浆型矿床,内蒙古霍各乞、甲升盘、东升庙等层控热液型矿床,新疆阿舍勒、辽宁红透山、内蒙古白乃庙等火山型矿床,河北寿王坟、辽宁二棚甸子、八家子、华铜、吉林天宝山、黑龙江弓棚子等夕卡岩型矿床,内蒙古乌奴格吐山、头道沟、黑龙江多宝山等斑岩型矿床。
图1-2-1 中国主要大中型铜矿分布图(矿产资料据中华人民共和国矿产图集(1973)补充;构造图据任纪舜等(1983))
(2)中部昆仑—秦岭—祁连成矿带:矿床主要受NW及NWW向昆仑、秦岭和祁连活动带构造控制,主要分布在塔里木-华北板块的南缘及其与华南板块的接触带。成矿时代以古生代为主,涉及省份包括青海、甘肃南部、陕西、山西、河南等。主要矿床类型有火山型矿床,如青海红沟、甘肃白银厂、小铁山等;岩浆型矿床,如青海德尔尼等;斑岩型矿床,如山西铜矿峪、青海纳日贡玛等;层控热液型矿床,如山西蓖子沟、胡家峪、老宝滩等;夕卡岩型矿床,如青海赛什塘等。
(3)特提斯-喜马拉雅地区:矿床主要受NW和NNW向构造控制,主要分布在藏滇板块及其与华南板块的接触带,涉及省份包括西藏、云南、四川等。成矿时代除少数中生代外,大部分都为喜马拉雅期。目前已发现有斑岩型(如西藏玉龙、马拉松多、多霞松多,云南雪鸡坪等)、火山型(如四川拉拉厂、云南大红山)、层控热液型(如云南汤丹、落雪、因民)及岩浆型(如云南白马寨、朱布等)矿床。
(4)华南板块东部地区:矿床主要受NE向构造控制,主要分布在华南板块东部的扬子陆块和南华活动带,涉及省份包括江苏、浙江、福建、江西、湖南、湖北、广东、广西等。成矿时代是多期的。矿床类型多种多样,典型矿床有湖北铜录山、封山洞,江西天排山,安徽铜陵等夕卡岩型矿床;江西德兴、福建钟腾等斑岩型矿床,福建紫金,江西铁砂街,广东大宝山、浙江西裘等火山岩型矿床,湖南铜鼓塘层控热液型矿床,江苏安基山,浙江乌岙,江西枫林等热液型矿床。
2)铜矿床与岩浆岩关系甚为密切,并明显地具有成矿专属性
如有与基性、超基性岩有关的Cu-Ni、Cu-Co等岩浆型铜矿,有与中酸性岩浆岩有关的斑岩型、夕卡岩型等铜矿床。
矿床金属组合与岩浆岩的关系也有一定规律,与基性、超基性岩有关的Cu-Ni、Cu-Co矿,与偏基性的中性岩有关的岩浆岩形成铁铜矿,中偏酸性岩浆岩形成铜钼矿、铜铅锌矿,而偏酸性岩浆岩[w(SiO2)>70%]则形成钼铜矿、铜锡矿。
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