北祁連兜大坂銅鉛鋅礦地質(zhì)特征及成因分析

北祁連兜大坂銅鉛鋅礦地質(zhì)特征及成因分析

北祁連造山帶是中國(guó)最重要的磺酸鹽礦床。與海相火山巖有關(guān)的銅多金屬塊（vhs）礦床是主要成礦類型。根據(jù)結(jié)構(gòu)環(huán)境，可分為四種類型：浦式、黑礦、別子型和諾蘭達(dá)型。黑礦型塊狀硫化物礦床產(chǎn)于島弧火山巖帶的海相酸性火山巖中,與鈣堿性火山巖有關(guān),具雙巖石組合,表現(xiàn)為銅、鉛、鋅礦化特征,發(fā)育有以酸性和基性海相火山巖為容礦巖石的黑礦型塊狀硫化物礦床,以產(chǎn)于造山帶東段的白銀廠礦田為代表,而尕大坂礦田正好位于其西段,處于相同的構(gòu)造背景上。本文基于尕大坂礦田出露地層主要為寒武紀(jì)黑刺溝組的一套基性-中性-酸性火山巖為主的事實(shí),從礦田地質(zhì)、礦床地質(zhì)特征的描述,尤其是對(duì)地球化學(xué)特征的穩(wěn)定同位素和流體包裹體的分析,進(jìn)而探討了礦床形成環(huán)境,為區(qū)域找礦預(yù)測(cè)提供理論依據(jù)。1形成“溝—大地構(gòu)造背景北祁連造山帶位于華北板塊與柴達(dá)木-祁連板塊的對(duì)接帶上,在晚元古代末—早古生代期間經(jīng)歷了前特提斯洋—始特提斯洋的的擴(kuò)展發(fā)展和俯沖消減,由于俯沖作用的進(jìn)行,形成的弧后盆地不斷的拉張引起大量火山噴發(fā);到了早寒武—晚奧陶世,洋盆分別向相鄰的微陸塊發(fā)生持續(xù)的雙向俯沖,被動(dòng)陸緣轉(zhuǎn)化為活動(dòng)陸緣,俯沖作用產(chǎn)生大量的火山巖漿活動(dòng),并形成高壓-超高壓變質(zhì)帶,北祁連洋向北側(cè)阿拉善陸塊的俯沖,沿著石油溝—野牛溝—清水溝—白經(jīng)寺—郭米寺—景陽(yáng)嶺南(島弧火山巖帶的南側(cè)海溝)一線,引發(fā)大量火山噴發(fā)活動(dòng),并攜帶大量成礦物質(zhì)進(jìn)入海底,形成富含成礦物質(zhì)的熱水對(duì)流系統(tǒng),并在循環(huán)過(guò)程中不斷活化和萃取巖石中的物質(zhì)成分,在火山噴發(fā)的間歇期,含礦熱流體遇到冷的海水使物理?xiàng)l件發(fā)生變化,在一些凹地冷凝沉淀形成礦床,形成了完整的“溝—弧—盆”體系;晚奧陶世發(fā)生弧后擴(kuò)張,弧后盆地形成。在長(zhǎng)期的發(fā)展演化過(guò)程中,由于洋脊擴(kuò)展、洋殼俯沖、弧后拉張等作用引發(fā)了北祁連地區(qū)大規(guī)模的海底火山噴發(fā)和熱水沉積作用,不僅為北祁連地區(qū)提供了良好的成礦物質(zhì)組分,同時(shí)在不同的拉張環(huán)境下形成了一系列不同的塊狀硫化物礦床。2礦田地質(zhì)概況尕大坂地區(qū)地處秦祁昆晚加里東造山系祁連造山帶北祁連造山亞帶,成礦區(qū)帶屬北祁連成礦帶走廊南山銅多金屬成礦亞帶,位于祁連縣北西約10多公里處,由郭米寺、大柳溝、彎陽(yáng)河、下溝、尕大坂、下柳溝、白柳溝等銅鉛鋅礦床(點(diǎn))構(gòu)成,由于它們的構(gòu)造背景和成礦特點(diǎn)相同,并且在空間分布上有一定的聯(lián)系,所以納入一個(gè)統(tǒng)一的礦田(圖1來(lái)自青海省三輪成礦遠(yuǎn)景區(qū)劃修改資料)。礦田處于野牛溝—清水溝—白柳溝—朱固寺、石青硐—白銀一帶的火山島弧帶上,出露地層主要為寒武紀(jì)黑刺溝組的一套基性—中性—酸性火山巖夾沉積巖,以火山巖類為主。巖石類型包括玄武巖、玄武質(zhì)凝灰?guī)r、玄武質(zhì)火山角礫巖(集塊巖)、安山巖、安山質(zhì)凝灰?guī)r、英安巖、英安質(zhì)凝灰?guī)r、次火山巖、流紋巖、流紋質(zhì)火山角礫巖(集塊巖)、流紋質(zhì)凝灰?guī)r、流紋斑巖,其間還夾雜有炭質(zhì)千枚巖、泥炭質(zhì)板巖、灰?guī)r及硅質(zhì)巖,其中以酸性火山巖和凝灰?guī)r為主,噴出巖走向上變化較大。區(qū)內(nèi)火山巖構(gòu)成一個(gè)核部為酸性巖,兩側(cè)為基性巖的長(zhǎng)條狀火山穹隆,各礦床(點(diǎn))就產(chǎn)在其南北兩側(cè)的蝕變帶群中?？傮w上南側(cè)礦化蝕變帶群向南傾,北側(cè)向北傾;其中南蝕變帶群中僅發(fā)現(xiàn)郭米寺銅多金屬礦床一個(gè),而北蝕變帶群中自北西向南東有大柳溝多金屬礦點(diǎn)及下柳溝、彎陽(yáng)河、下溝、尕大坂銅多金屬礦床。區(qū)內(nèi)走向斷裂發(fā)育,黑河—祁連河深大斷裂與寒武紀(jì)火山巖為同時(shí)期的同生斷層,不僅控制了火山巖的分布,也是重要的導(dǎo)礦構(gòu)造。3礦床的地質(zhì)特征3.1基性碳質(zhì)巖體各礦床的礦體均產(chǎn)于酸性火山巖與基性火山巖的接觸部位,且靠近酸性巖的一側(cè),以尕大坂礦區(qū)7勘探線(圖2,來(lái)自青海省資源潛力評(píng)價(jià)修改資料)為例,礦體產(chǎn)于火山熔巖穹丘北側(cè)的蝕變帶中,由南至北分布,巖石類型由中酸性向中基性轉(zhuǎn)變。南界未控制(第四系覆蓋)1層:黃鐵礦化絹云石英片巖(其中含銅多金屬礦體)厚度大于280m;2層:暗綠色安山玄武巖,厚大于30m;3層:綠泥石英片巖(破碎帶中有銅、鉛、鋅礦化)夾含炭千枚巖,厚大于70m;4層:安山玄武巖、安山玄武質(zhì)凝灰?guī)r,北界未控制(第四系覆蓋)。礦體產(chǎn)于黃鐵礦化絹云石英片巖中,多呈似層狀、扁豆?fàn)?與圍巖界線一般較清楚,部分呈現(xiàn)漸變關(guān)系,產(chǎn)狀與圍巖一致,隨圍巖變形而變形。礦體上盤附近常有1~2層熱水噴流的硅質(zhì)巖,如郭米寺10勘探線(圖3,根據(jù)青海省三輪成礦遠(yuǎn)景區(qū)劃資料)所示;再往頂部常出現(xiàn)一層很薄的含碳黑色巖系,這在尕大坂7勘探線剖面中十分清楚。礦體的近礦圍巖蝕變很強(qiáng),且主要發(fā)育在礦體及其下盤,蝕變除有較強(qiáng)的絹云母化、硅化、黃鐵礦化及碳酸鹽化、綠泥石化外,還有大量重晶石出現(xiàn),甚至形成重晶石巖,與黃鐵絹英巖化一起構(gòu)成含礦的標(biāo)志層。綜上可知,熱水噴流形成的巖石及其與之相伴生的黑色巖系共同組成了“雙巖石組合”,是典型的海底熱水噴流和沉積的標(biāo)志,并可作為判斷黑礦型塊狀硫化物礦床的一種標(biāo)志性巖石組合。3.2代殘余及礦石礦石類型為黃鐵礦型Cu-Pb-Zn礦石或Pb-Zn-(Cu-Zn)礦石。礦石結(jié)構(gòu)為半自形—它形細(xì)粒、變余膠狀、交代殘余及交代熔蝕、文象結(jié)構(gòu)等;構(gòu)造以條帶狀、層紋狀為主,其次為致密塊狀和星散浸染—稠密浸染狀,少量為網(wǎng)脈狀和角礫狀。礦石礦物有黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦及砷黝銅礦、斑銅礦等;脈石礦物以石英、絹云母為主,其次為重晶石、白云石、綠泥石;次生礦物有孔雀石、藍(lán)銅礦、輝銅礦、膽礬、水綠礬、鉛黃、黃鉀鐵礬、赤鐵礦、褐鐵礦等,氧化帶不發(fā)育,深10m左右。3.3成礦物質(zhì)來(lái)源黃玉春等對(duì)礦田內(nèi)郭米寺礦床的礦石鉛同位素進(jìn)行了研究,結(jié)果是:206Pb/204Pb為18.391~18.381,207Pb/204Pb為15.653~15.664,208Pb/204Pb為38.059~38.201,表明為正常鉛的釷性鉛,鉛源屬低μ(8.89~8.91)值范圍,推斷成礦物質(zhì)為上地幔和下部地殼來(lái)源,即火山—沉積巖圍巖,見(jiàn)圖4。4基性火山巖的地球化學(xué)特征尕大坂銅鉛鋅礦田產(chǎn)于北祁連結(jié)合帶洋脊蛇綠巖帶的北側(cè),沿肅北鷹嘴山—香毛山、野牛溝—清水溝—白柳溝—朱固寺、石青硐-白銀一帶斷續(xù)分布的早中寒武世黑刺溝組火山巖帶上。一直以來(lái),對(duì)區(qū)內(nèi)的含礦火山巖系的形成環(huán)境有不同的認(rèn)識(shí):大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為形成于大陸裂谷環(huán)境,部分學(xué)者認(rèn)為是島弧或島弧裂谷環(huán)境。在1∶20萬(wàn)、1∶5萬(wàn)區(qū)調(diào)取得的區(qū)內(nèi)黑刺溝組有關(guān)的巖石化學(xué)分析數(shù)據(jù)中,火山巖的SiO2含量,在基性巖中占44.4%~52.87%,中性巖在53.05%~61.87%,酸性巖在65.6%~79.28%;基性火山巖的Sr同位素初始比值為(87Sr/86Sr)=0.704~0.707,酸性火山巖的(87Sr/86Sr)=0.703~0.713。TiO2含量普遍低,絕大多數(shù)在0.1%~0.97%,個(gè)別樣品在1.13%-1.67%,具有島弧火山巖的共同特征。在TAS圖解(圖4)中,樣品分布于玄武巖區(qū)、玄武安山巖區(qū)、安山巖區(qū)、流紋巖區(qū),個(gè)別分布于英安巖區(qū),火山巖為玄武巖+玄武安山巖+安山巖+流紋巖組合,其中基性、中基性火山巖占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì),這種組合通常形成于島弧背景中(資料來(lái)源于李世金《祁連造山帶地球動(dòng)力學(xué)演化與內(nèi)生金屬礦產(chǎn)成礦作用研究》)。在AFM圖上(圖5),多數(shù)投點(diǎn)落入鈣—堿性系列,少數(shù)落于拉班玄武巖系列。利用微量元素基性玄武巖在Hf-Th-Ta圖解上(圖6),投點(diǎn)均落入鈣—堿性系列;中基性玄武巖常量元素在TFe-MgO-AI2O3圖解上(圖7)投點(diǎn)多數(shù)落入島弧和洋脊玄武巖;利用次要元素在TiO2-MnO-P2O5解上(圖8)投點(diǎn)大多數(shù)落入島弧拉班玄武巖和鈣—堿性玄武巖區(qū)(資料來(lái)于李世金《祁連造山帶地球動(dòng)力學(xué)演化與內(nèi)生金屬礦產(chǎn)成礦作用研究》)。綜合上述,認(rèn)為早中寒武世黑刺溝組火山巖并不是大陸裂谷環(huán)境下的產(chǎn)物,而是一套島弧火山巖,構(gòu)造背景為火山島弧帶,主要為鈣—堿型系列巖石組成,其形成模式如圖9所示。5島弧帶的成礦地質(zhì)特征從以上論述我們可以清楚的看出,尕大坂礦田中的各礦床具有以下特點(diǎn):(1)各礦床的礦體均產(chǎn)于酸性火山巖與基性火山巖的接觸部位,且靠近酸性巖的一側(cè);(2)礦體上盤附近常有1~2層熱水噴流的硅質(zhì)巖,再往頂部常出現(xiàn)一層很薄的含碳黑色巖系,共同組成了“雙巖石組合”,是典型的海底熱水噴流和沉積的標(biāo)志;(3)礦體多呈似層狀、扁豆?fàn)?與圍巖界線一般較清楚,近礦圍巖蝕變很強(qiáng),且主要發(fā)育在礦體及其下盤,蝕變除有較強(qiáng)的絹云母化、硅化、黃鐵礦化及碳酸鹽化、綠泥石化外,還有大量重晶石出現(xiàn),甚至形成重晶石巖,與黃鐵絹英巖化一起構(gòu)成含礦的標(biāo)志層;(4)礦石類型為黃鐵礦型Cu-Pb-Zn礦石或Pb-Zn-