北秦嶺清巖溝鎳-鉬礦床成礦特征及成因

王立社, 張復(fù)新, 鄭 煒, 侯俊富, 雷永孝, 房 波, 周 燕, 韓 媛

(1.西安地質(zhì)調(diào)查中心,西安 710054;2.西北大學(xué)地質(zhì)系,西安 710069;3.西北有色地質(zhì)勘查局物化探總隊(duì),西安 710054;4.中國(guó)鋁業(yè)股份有限公司,北京 100082; 5.中國(guó)石油天然氣股份公司青海油田,敦煌 736202)

北秦嶺清巖溝鎳-鉬礦床成礦特征及成因

王立社1, 張復(fù)新2, 鄭 煒3, 侯俊富4, 雷永孝1, 房 波5, 周 燕5, 韓 媛1

(1.西安地質(zhì)調(diào)查中心,西安 710054;2.西北大學(xué)地質(zhì)系,西安 710069;3.西北有色地質(zhì)勘查局物化探總隊(duì),西安 710054;4.中國(guó)鋁業(yè)股份有限公司,北京 100082; 5.中國(guó)石油天然氣股份公司青海油田,敦煌 736202)

經(jīng)野外調(diào)研和室內(nèi)研究發(fā)現(xiàn),位于商州市大荊鎮(zhèn)北的清巖溝鎳-鉬礦床賦存于廟灣組下部黑色巖系中,巖系由絹云斜長(zhǎng)石英千枚巖、黑云斑點(diǎn)狀二云母千枚巖、石墨化絹云千枚巖、白云母細(xì)晶大理巖-碳質(zhì)白云巖、含石墨石英透輝透閃巖、含鈦方解-石英片巖等組成,含Mo、Ni、Ti、Cu、Pb、Zn、P及碳質(zhì)高。宏觀及微觀地質(zhì)特征表明,巖石經(jīng)歷了區(qū)域變質(zhì)變形、后期強(qiáng)烈韌-脆性剪切構(gòu)造作用疊加、改造。正是這種地質(zhì)過程導(dǎo)致Mo、Ni等成礦元素在沉積期形成之后,發(fā)生遷移、沉淀,形成硫化物型鎳、鉬礦化,礦(化)體就位于巖系強(qiáng)烈揉皺與膨大的片理化帶、賦存于強(qiáng)變形的剛性與塑性構(gòu)造體接觸帶。研究表明區(qū)內(nèi)的巖脈與礦化關(guān)系不明顯。最后認(rèn)為,清巖溝鎳-鉬礦床為黑色巖系容礦的層控型沉積-變質(zhì)疊加-韌脆性構(gòu)造改造的后生熱液成因礦床。

秦嶺 鎳-鉬礦床 成因 黑色巖系

Wang L i-she,Zhang Fu-xin,Zheng W ei,Hou Jun-fu,LeiYong-xiao,Fang Bo,Zhou Yan, Han Yuan.M etallogen ic characteristics and genesis of the Qingyangou Ni-M o deposit in the northern Qingling mounta ins[J].Geology and Exploration,2010,46(5):0863-0871.

0 前言

黑色巖系是地史發(fā)展過程中,特定地質(zhì)環(huán)境的產(chǎn)物。巖系中往往富集鉑族(PGE)、汞(Hg)、硼(B)、砷(As)、錳(Mn)、銻(Sb)、金(Au)、銀(Ag)、鉛(Pb)、磷(P)、鋇(Ba)、鈾(U)、鉬(Mo)、釩(V)、鋅(Zn)、銅(Cu)、鈷(Co)、鎳(Ni)及稀有元素,是形成各種礦產(chǎn)的有利巖性(陳華勇等,2001;張光弟等,2002;易發(fā)成等,2004;楊劍等,2005;趙百勝等, 2007),秦嶺黑色巖系是我國(guó)重要的成礦巖系之一,近幾年找礦有明顯突破,先后發(fā)現(xiàn)并成功勘查夏家店釩-金礦、爛木溝金礦、清巖溝鎳-鉬礦、鯉魚山鉬-釩礦、魯家坪毒重石-重晶石-鋇解石礦床等,顯示了秦嶺黑色巖系成礦的巨大潛力,促使專家、學(xué)者對(duì)黑色巖系相關(guān)金屬礦床進(jìn)行持續(xù)研究(范德廉等,2004;高菊生等,2006;耿林等,2007;張復(fù)新等, 2009;江永宏,2009)。清巖溝鎳-鉬礦床是秦嶺黑色巖系近幾年發(fā)現(xiàn)的典型礦床之一,目前該礦床已進(jìn)行了普、詳查,礦床規(guī)模達(dá)小型,研究其成礦特征及成因?qū)罄m(xù)找礦具有重要的理論和實(shí)踐意義。

1 礦區(qū)地質(zhì)概況

清巖溝鎳-鉬礦床位于陜西省商州市大荊鎮(zhèn)以北的清巖溝。處于鐵爐子斷裂以北的雪家溝-高家扒復(fù)式向斜褶皺北翼,大地構(gòu)造位置屬于北秦嶺商丹古洋盆北部火山島弧北側(cè)的早古生代活動(dòng)陸緣帶。區(qū)域出露的地層主要為元古界熊耳群、寒武系、奧陶系、二疊系、白堊系以及第三系,呈近東西向展布。熊耳群主要為黑云斜長(zhǎng)片巖和二云石英片巖,寒武系為細(xì)晶白云巖、微晶灰?guī)r,奧陶系為碳質(zhì)絹云千枚巖、碳質(zhì)千枚巖、綠泥-絹(白)云-石英千枚巖、二云母(斑點(diǎn)狀)石英片巖。礦區(qū)地層主要為奧陶系,是原陶灣群分解出來的部分(王守仁,1983),張維吉教授在地礦部“七五”重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目研究報(bào)告中認(rèn)為陶灣群是分布在華北地塊與北秦嶺褶皺帶之間的冒地槽型沉積,不整合在薊縣系至寒武系不同層位之上,時(shí)代為奧陶系。根據(jù)巖性組合將其劃分為4個(gè)巖組,自下而上分別命名為廟灣組Om、屈垌組Oq、石板河組Os和垢神廟組Og,礦床附存于廟灣組黑色巖系中。

2 成礦特征

2.1 礦區(qū)巖石特征

廟灣組向下與寒武系碳酸鹽巖類呈角度不整合或斷層接觸。清巖溝實(shí)測(cè)剖面如圖2,地層自下而上為:①絹云碳質(zhì)千枚巖夾碳質(zhì)硅質(zhì)巖透鏡體;②石英二云千枚巖;③絹云碳質(zhì)千枚巖;④淺黃綠色石英二云千枚巖;⑤絹云碳質(zhì)千枚巖與含碳絹云千枚巖互層;⑥灰色片狀礫巖;⑦含碳絹云千枚巖;⑧灰色片狀礫巖;⑨灰色-淺灰綠色絹云石英千枚巖。向上與屈垌組(Oq)呈整合接觸關(guān)系。

廟灣組(Om)下部以絹云碳質(zhì)千枚巖-質(zhì)千枚巖夾含白云巖-結(jié)晶灰?guī)r為主的下巖段是黑色巖系的主要組成部分,是清巖溝鎳-鉬礦床與礦化體的主要賦存層位。因此,礦床的含礦巖石主要為:絹云斜長(zhǎng)石英千枚巖、黑云斑點(diǎn)狀二云母千枚巖、石墨化絹云千枚巖、白云母細(xì)晶大理巖-碳質(zhì)白云巖、含石墨石英透輝透閃巖、含鈦方解-石英片巖。

①絹云斜長(zhǎng)石英千枚巖:不同粒級(jí)變晶石英約47%,微細(xì)粒者與絹云母混生一起未被變質(zhì)分異出來,半多邊等軸粒狀者變質(zhì)至礦物成分分異條帶,再經(jīng)構(gòu)造剪切形成構(gòu)造扁豆體和構(gòu)造透鏡體;細(xì)片、鱗片狀集合體白-絹云母約39%,或與石英交生,或由白絹云母集合形成紡錘體(由剪切構(gòu)造作用形成);細(xì)片狀黑云母約3%,大多退色化向白云母過渡,片晶被氧化鐵染;他形粒狀更長(zhǎng)石約5%,中度絹云母化長(zhǎng)石輪廓可辨;細(xì)片狀綠泥石聚晶約2%;石墨化碳質(zhì)約0.5%,呈微細(xì)片晶平行絹云母片理化帶;細(xì)板條狀鈦鐵礦約1%;微細(xì)粒狀榍石聚晶約0.5%,為含鈦原巖變質(zhì)-變形析出鈦質(zhì)重組形成;電氣石(少)微細(xì)短柱狀;褐鐵礦(約1.5%)不規(guī)則粒狀、粉末狀。

圖1 清巖溝鎳鉬礦床位置及地質(zhì)略圖(據(jù)王立社等,2010)Fig.1 Sketch map show ing geology and locality of the Qingyangou Ni-M o deposit(afterWanget al.,2010)

圖2 清巖溝廟灣組剖面圖(2007年實(shí)測(cè))Fig.2 Geological section of theM iaowan Formation in Qingyangou

②黑云斑點(diǎn)狀二云母千枚巖:白-絹云母約78%,呈細(xì)片、鱗片狀集合體,沿片理平行排列;細(xì)片狀黑云母集合體約16%,部分聚晶沿片理化帶平行分布,與絹云母交互產(chǎn)出;細(xì)葉片狀綠泥石聚晶約3%;細(xì)板條狀鈦鐵礦約2%;微細(xì)粒狀榍石聚晶約0.5%,為含鈦原巖變質(zhì)-變形析出鈦質(zhì)重組形成;細(xì)微粒柱狀綠簾石約0.5%;微細(xì)短柱狀電氣石少量;次生褐鐵礦約0.5%。

③石墨化絹云千枚巖:絹云母約69%,呈鱗片狀集合體與碳質(zhì)混生一起變質(zhì)重結(jié)晶;約14%石英呈微細(xì)網(wǎng)脈狀穿切巖石,另有部分順片理石英碎裂的不規(guī)則粗脈;約有4%石英粉砂呈微拉長(zhǎng)狀砂狀散布,為變質(zhì)粉砂殘留;石英片巖約5%,呈構(gòu)造扁豆體;石墨約1.5%,微細(xì)鱗片平行片理化帶分布;褐鐵礦約6%,氧化析出次生淋濾脈狀分布;金紅石約0.5%,條柱微晶;少許黃鐵礦、電氣石微晶見于千枚巖及石英脈中。混雜一起。

⑤含石墨石英透輝透閃巖:纖束狀聚晶透閃石約53%;細(xì)粒微拉長(zhǎng)狀石英集合體約22%;柱狀交代殘留透輝石約1.5%;細(xì)片狀斜綠泥石集合體約8%,選擇性交代透輝石;微細(xì)片狀及粉末狀石墨和碳質(zhì)約6%;鱗片狀絹云母約8%,與變晶石英混生;磷灰石約1.5%,呈短柱細(xì)晶脈狀、團(tuán)塊狀集合體;半自形黃鐵礦約0.5%。

⑥含鈦方解-石英片巖:石英約83%,細(xì)粒他形粒狀集合體,晶粒邊緣花邊狀接觸;方解石約8%,呈不規(guī)則邊緣的他形粒狀變晶;白云母約4%細(xì)片狀,顯示片理構(gòu)造;不等粒狀黃鐵礦約2%;他形細(xì)粒黃銅礦約0.3%;他形微細(xì)粒金紅石約0. 5%,最大(=0.25mm;板條狀鈦鐵礦約1%;磁黃鐵礦約0.5%;磷灰石(少量)短柱狀細(xì)晶。

從宏觀及微觀尺度觀察以上各類千枚巖性已達(dá)到中-低變質(zhì)程度,碳質(zhì)千枚巖中碳質(zhì)均已石墨化,絹(白)云母-黑云母-石英質(zhì)巖石中多有鈦鐵礦、金紅石、磁鐵礦、磷灰石等變質(zhì)礦物和斑點(diǎn)狀變晶結(jié)構(gòu)及變質(zhì)分異石英石香腸。變形巖石中S1、S2、S3片理發(fā)育,伴隨礦化蝕變強(qiáng)烈,在碳質(zhì)千枚巖與碳酸鹽巖接觸帶及其兩側(cè)構(gòu)造擴(kuò)容帶產(chǎn)出工業(yè)礦(化)體。

礦區(qū)出露綠泥石化角閃云煌巖,多順層侵入,后期又被韌-脆性構(gòu)造裹入構(gòu)造帶內(nèi)。礦物組成為:半自形板狀鉀長(zhǎng)石約40%,輕度高嶺土化;似斑晶及基質(zhì)細(xì)晶黑云母約46%,中等程度退色化;似斑狀綠泥石化角閃石約8%;他形細(xì)晶石英約1%;短柱狀細(xì)晶磷灰石約0.5%;鈦鐵礦+榍石(少)暗色礦物析出物;半自形細(xì)晶黃鐵礦約0.3%;少量黃銅礦星點(diǎn)分布。

部分煌斑巖脈由于裹入到后期韌-脆性控礦構(gòu)造帶中,脈巖中黑云母、角閃石暗色礦物普遍退色化,釋放出的鐵、鈦質(zhì)加入到黑色巖系被改造的構(gòu)造-熱液之中,少量礦化熱液亦循環(huán)滲透進(jìn)入巖脈之中,造成煌斑巖脈中有輕度多金屬硫化物礦化。礦區(qū)外圍各處分布有煌斑巖脈,未見鎳、鉬異常,表明鎳、鉬成礦物質(zhì)來源與巖脈無關(guān)。煌斑巖脈的展布是斷裂活動(dòng)和深部物質(zhì)上涌的結(jié)果。

2.2 礦區(qū)構(gòu)造特征

礦區(qū)處于雪家溝-高家扒復(fù)式向斜褶皺北翼,具體呈南傾的單斜構(gòu)造,礦區(qū)含礦黑色巖系受構(gòu)造作用影響而發(fā)生了強(qiáng)烈變形、變位和膨大,其產(chǎn)狀、分布特征與區(qū)域比較顯得很不協(xié)調(diào)。巖系下部絹云碳質(zhì)千枚巖在平面上呈不規(guī)則的“帚”狀,向北東向收斂,向西南膨大分支,形態(tài)復(fù)雜(圖3)。東北最薄處厚度小于50m,中部最厚處約500m。但向西南方向迅速分支減薄尖滅,與東西向地層呈斷層接觸關(guān)系。在西南部與二云石英千枚巖呈交替疊置,多見結(jié)晶灰?guī)r、片狀大理巖及白云巖構(gòu)造透鏡體。由于礦區(qū)疊加控礦構(gòu)造強(qiáng)烈,構(gòu)造擠壓導(dǎo)致巖層的切入,使礦區(qū)地層層序與外圍剖面有差別。

2.3 礦體特征

礦體賦存于絹云碳質(zhì)千枚巖段再經(jīng)韌-脆性剪切變形疊加的地層與構(gòu)造聯(lián)合控制的容礦帶中,具明顯的層控-巖控與構(gòu)造-熱液成礦及控礦的特征。鎳-鉬礦(化)體就位于絹云碳質(zhì)千枚巖的強(qiáng)烈揉皺變形及膨脹部位,幾組斷裂交叉地段,灰質(zhì)白云巖構(gòu)造透鏡體化并切入韌-脆性剪切變形的絹云碳質(zhì)千枚巖段的接觸帶中及其兩側(cè)部位,較強(qiáng)構(gòu)造破碎部位鎳-鉬礦化明顯增強(qiáng)。

按礦體空間分布位置,劃分出了Ⅰ號(hào)、Ⅱ號(hào)和Ⅲ號(hào)鉬-鎳礦帶,主要工業(yè)礦體賦存于Ⅰ號(hào)、Ⅲ號(hào)礦帶中。

圖3 清巖溝鎳-鉬礦地質(zhì)簡(jiǎn)圖(2007年實(shí)測(cè))Fig.3 Geological sketch of the Qingyangou Ni-M o deposit

Ⅰ號(hào)鉬礦化帶位于礦區(qū)南部,長(zhǎng)896m,包含4條鎳-鉬礦體。Ⅰ-Ⅰ號(hào)鎳-鉬礦體和Ⅰ-Ⅱ號(hào)鉬礦體平行展布,礦體西段向南傾、東段東傾,傾角48°～65°,顯然是受多組斷裂構(gòu)造控制所致。Ⅰ-Ⅰ號(hào)鎳-鉬礦體長(zhǎng)896m、厚0.67m～5.06m、鉬平均品位0.0n%～0. n%;Ⅰ-Ⅱ號(hào)鉬礦體長(zhǎng)762m、厚0.91m～4.46m、鉬平均品位0.0n%～0.n%;Ⅰ-Ⅲ號(hào)鉬礦體位于Ⅰ-Ⅱ號(hào)鉬礦體以北,地表上舒緩波狀延伸,產(chǎn)狀150°∠65°,礦體長(zhǎng)210m、厚0.91m～3.13m、鉬平均品位0.0n%～0.n%;Ⅰ-Ⅳ號(hào)鉬礦體位于Ⅰ-Ⅰ號(hào)鉬礦體以南,地表上呈北凸的弧形,礦體長(zhǎng)162m、厚0.81m～0.88m、鉬平均品位0.0n%～0.n%。Ⅰ號(hào)礦帶深部勘探發(fā)現(xiàn)礦體厚度0.91m～2.26m,鉬平均品位0.0n%～0.n%。Ⅰ號(hào)礦帶中鎳的品位為0.013%～1.06%。鎳-鉬礦體連續(xù)性較好,有分支復(fù)合現(xiàn)象,但厚度和品位變化較大,向深部延伸較穩(wěn)定。

Ⅲ號(hào)鎳-鉬礦化帶位于Ⅰ號(hào)礦化帶北約80m,礦化帶長(zhǎng)1250m,北東東向展布,以鉬礦化為主,包含3條礦體。各礦體大體平行,礦體傾向150°～170°,傾角50°～60°。Ⅲ-Ⅰ號(hào)鉬礦體長(zhǎng)646m、厚0.93 m～2. 81m、鉬平均品位0.0n%～0.n%;Ⅲ-Ⅱ號(hào)鉬礦體長(zhǎng)300m、厚0.33～1.89m、鉬平均品位0.0n%～0.n%。Ⅲ-Ⅲ號(hào)鉬礦體長(zhǎng)100m、厚約0.44m、鉬平均品位0. n%。Ⅲ號(hào)礦帶礦體的礦化特征與Ⅰ號(hào)礦帶相似,但鎳含量稍低品位為0.013%～0.56%。

2.4 礦石特征

鎳、鉬及鎳-鉬礦石類型在幾種賦礦原巖中均有出現(xiàn),主要礦石各類型組成如下:

碳質(zhì)絹云石英千枚巖型鎳-鉬礦石,處于礦區(qū)變形構(gòu)造帶中,由絹云石英片巖和碳質(zhì)千枚巖兩種巖層組成的變質(zhì)構(gòu)造層交混一體。金屬礦物有褐鐵礦、鈦鐵礦、輝鉬礦、黃鐵礦、鎳黃鐵礦等金屬礦物組成,其中輝鉬礦約為1.5%,鎳黃鐵礦少許。

碳質(zhì)絹云-石英千枚巖質(zhì)含鋅鉬多金屬礦石,金屬礦物有自形、半自形細(xì)晶黃鐵礦約1.5%;輝鉬礦少量(圖4a);呈不規(guī)則細(xì)粒閃鋅礦少許;變質(zhì)新生礦物金紅石和鈦鐵礦約0.5%。

碳質(zhì)絹云石英千枚巖質(zhì)磁黃鐵-鎳黃鐵礦礦石,金屬礦物有細(xì)晶鈦鐵礦;他形粒狀磁黃鐵礦約8%;黃鐵礦約1%;黃銅礦約0.2%,他形微細(xì)粒;見幾片輝鉬礦微細(xì)片狀聚晶;他形-半自形鎳黃鐵礦約0.1%(圖4b)。

含銅-鉛鋅礦化白云巖型磁黃鐵-鎳黃鐵礦礦石,金屬礦物為磁黃鐵礦約2%,一種為渾圓他形浸染微細(xì)粒,另一他形脈絡(luò)狀細(xì)粒集合體,與黃鐵礦共生;黃鐵礦約0.5%,膠狀與粒狀兩種狀態(tài);鎳黃鐵礦約0.1%,呈不規(guī)則微晶花絮狀被磁黃鐵礦包含;閃鋅礦約0.5%,呈他形細(xì)粒沿千枚巖與大理巖接觸薄弱帶充填;黃銅礦約0.3%,呈他形微粒;方鉛礦約1%,他形粒狀,充填閃鋅礦粒間、交代閃鋅礦或充填微裂隙中(圖4c)。

含鉛鋅-鎳黃鐵礦化碳質(zhì)二云母石英千枚巖,鈦鐵礦約1%,條板狀細(xì)晶;黃鐵礦(少)半自形細(xì)粒;磁黃鐵礦(少)他形粒狀;鎳黃鐵礦(少)他形-半自形。

礦石結(jié)構(gòu)發(fā)育他形細(xì)粒結(jié)構(gòu)(磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦、黃銅礦)、半自形粒狀結(jié)構(gòu)(黃鐵礦、毒砂)、包含結(jié)構(gòu)(磁黃鐵礦-鎳黃鐵礦)、固溶體結(jié)構(gòu)(閃鋅礦-黃銅礦)、填隙結(jié)構(gòu)(方鉛礦),充填-交代結(jié)構(gòu)(磁黃鐵礦-鎳黃鐵礦、閃鋅礦-黃銅礦、閃鋅礦-方鉛礦),斑雜浸染構(gòu)造、細(xì)脈浸染構(gòu)造、團(tuán)塊狀構(gòu)造。

2.5 主要礦物特征及成因

輝鉬礦形態(tài)呈自形微細(xì)鱗片狀、微細(xì)鱗片聚晶, Φ=0.01～0.04 mm×0.1～0.2mm,順韌-脆性片理化帶分布,與石墨細(xì)微片平行分布。輝鉬礦化的容礦巖石主要為碳質(zhì)千枚巖,即使在灰質(zhì)白云巖和細(xì)晶大理巖中亦有鉬的礦化出現(xiàn),也是含碳質(zhì)的構(gòu)造帶,或有強(qiáng)變形的碳質(zhì)千枚巖夾互紋層。根據(jù)礦相顯微學(xué)研究,輝鉬礦緊密與變晶石墨共生一起,因此,推測(cè)沉積預(yù)富集期鉬主要賦存于有機(jī)碳中。礦石中鉬主要以輝鉬礦獨(dú)立礦物存在,但仍有少部分鉬被吸附在未完全石墨化的碳質(zhì)中。

圖4 礦石中礦物顯微照片F(xiàn)ig.4 M icroscope pictures of m inerals in ores

鎳黃鐵礦(0.1%)他形-半自形,Φ=0.02～0.05mm,呈他形細(xì)粒、不規(guī)則花絮狀、微晶狀包含及嵌布聚合于磁黃鐵礦粒晶中,與磁黃鐵礦、黃鐵礦密切共生。礦石中鎳除了以鎳黃鐵礦獨(dú)立礦物存在之外,部分鎳還以類質(zhì)同象賦存于磁黃鐵礦、黃鐵礦中,與電子探針分析結(jié)果一致(表1)。

表1 清巖溝鎳-鉬礦石電子探針元素分析(10-2)Table1 Analysis of related elements data of ores by mean of electron probe X-ray(10-2)

磁黃鐵礦是與鎳黃鐵礦最為密切的共生礦物,一種為渾圓他形浸染微細(xì)粒Φ=0.01～0.05mm,其中包含微細(xì)粒鎳黃鐵礦;另一種為他形脈絡(luò)狀細(xì)粒集合體,與黃鐵礦共生一起Φ=0.05～0.15mm。形成熱液階段的早-中期階段,沿多組構(gòu)造交匯地段富集。在片理化碳質(zhì)千枚巖與細(xì)晶片狀大理巖及其接觸帶中分布就位。

鎳黃鐵礦、磁黃鐵礦與輝鉬礦的形成機(jī)理相似。沉積期黑色巖系中有機(jī)碳質(zhì)吸附鉬、鎳以及成巖黃鐵礦化合的少量鉬、鎳,變質(zhì)作用期使含礦碳質(zhì)巖系變質(zhì),重結(jié)晶、分異、新生礦物出現(xiàn),所有這些變化使碳質(zhì)巖石中鉬等成礦元素活化遷移。同時(shí),有機(jī)碳質(zhì)伴隨區(qū)域變質(zhì)作用,受熱而降解產(chǎn)生H2O、CO2、N2、CH4、H2S等氣、液態(tài)可溶性烴,從而萃取含礦巖系活化出來的鉬等成礦元素。在韌-脆性剪切構(gòu)造活動(dòng)過程中含礦碳質(zhì)巖石的碳質(zhì)石墨化,并進(jìn)一步產(chǎn)生可溶烴及含礦熱液,先期高溫物理化學(xué)條件下被活化出來的鉬有機(jī)會(huì)與低價(jià)還原硫化合形成輝鉬礦而沉淀于片理化帶中。輝鉬礦形成,消耗了熱液中的部分硫化氫,與有機(jī)質(zhì)伴生的生、化作用產(chǎn)生的可溶性氣、液態(tài)烴類,完全可以提供使鎳活化所需的硫-氫、碳-氫、碳-氧有機(jī)絡(luò)陰離子團(tuán)。鑒于鎳黃鐵礦與磁黃鐵礦、黃鐵礦等緊密共生,表明鎳等主要與硫-氫含有機(jī)絡(luò)陰離子結(jié)合運(yùn)移沉淀的。因此,鎳的金屬硫化物礦化大多數(shù)也賦存于含碳質(zhì)黑色巖石系列中,而少許礦化部分沿構(gòu)造片理帶進(jìn)入低碳質(zhì)或不含碳質(zhì)的千枚巖中。

2.6 成礦元素化學(xué)特征

2.6.1 主要巖石類型成礦元素特征

清巖溝地區(qū)黑色巖系及礦區(qū)巖石主要成礦元素含量如表2,在黑色巖系高碳質(zhì)巖石中Mo、Au、Ag、V、Cu、Pb、Zn明顯地高于其他巖石。碳質(zhì)絹云母千枚巖Mo為15.95×10-6、Au為3.84×10-9、V為295.7×10-6、Cu為30.2×10-6、Pb為39.2×10-6、Zn為142.04×10-6。在西安礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測(cè)中心對(duì)碳質(zhì)絹巖進(jìn)行光譜半定量微量元素分析顯示: As為0.01×10-2、Cr為0.015×10-2、Ni為0.06× 10-2、Co為0.001×10-2、Ga為0.003×10-2、Ba為0.4×10-2、Sn為0.0008×10-2、Ti為2×10-2、B為0.01×10-2,除Co和B外均較上地殼(Taylor, 1985)高;Mn為0.07×10-2、P為2×10-2、W為0. 003×10-2,除Mn外均高于地殼豐度(馬遜,1982)。

表2 礦區(qū)主要巖石類型成礦元素含量Table2 Content of ore-form ing elements of ma in types of rocks in the m in ing area

2.6.2 礦石化學(xué)成分特征

碳質(zhì)千枚巖和含碳灰質(zhì)白云巖礦石化學(xué)全分析和微量元素分析(表4)顯示,主要有用組份為Mo、Ni,伴生組份為Cu、Zn、Pb、Tc等。

對(duì)Ⅰ號(hào)鎳-鉬礦帶鎳鉬礦石中Ni、Mo含量測(cè)試結(jié)果(表5),表明兩成礦元素含量均達(dá)到工業(yè)含量,并且二者具有較好的消長(zhǎng)關(guān)系。礦石品級(jí)與有機(jī)碳含量及蝕變作用強(qiáng)度存在直接關(guān)系,鎳鉬礦化好、元素含量高的地段位于強(qiáng)烈的韌脆性剪切構(gòu)造帶中,石墨化碳質(zhì)千枚巖與白云巖-細(xì)晶大理巖接觸帶上,該巖性、構(gòu)造位置使三者具有較好的同步性和正消長(zhǎng)關(guān)系。表6為該礦帶鎳鉬礦石中Mo、Cu、Pb、Zn、T iO2含量分析結(jié)果,從表可見Mo與Cu、Pb、Zn、Ti含量之間消長(zhǎng)關(guān)系不明顯。鎳-鉬與銅-鉛-鋅并非同一成礦階段的礦化產(chǎn)物,同存于碳質(zhì)巖性段的鎳、鉬礦化均需要較高溫、強(qiáng)還原物理化學(xué)條件,因此它們密切共生,且礦化強(qiáng)度具有較好的消長(zhǎng)關(guān)系;形成石墨、輝鉬礦、磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦、黃鐵礦的礦物共生組合;閃鋅礦-黃銅礦-硅化等屬于中溫礦化蝕變組合。兩組礦化元素礦化蝕變類型不一致、礦化共生關(guān)系與同步性不一致,礦化空間就位有別,導(dǎo)致兩組元素相關(guān)關(guān)系僅微弱同步。對(duì)于清巖溝礦床來說,中晚期階段的賤金屬礦化較微弱,致使Cu、Pb、Zn、Ti含量均低于工業(yè)品位,成為重要有用伴生元素。

表4 礦石元素分析(10-2) Table4 Element analysis of ores

表5 礦石中M o、Ni含量(10-2)Table5 Content ofM o and Ni elements of ores(10-2)

表6 礦石中鉬、銅等元素含量(10-2)Table6 Content ofM o,Cu,Pb,Zn and T iO2of ores(10-2)

3 清巖溝鎳-鉬礦床成因探討

清巖溝鎳-鉬礦床產(chǎn)于含Mo、Ni、Ti、Cu、Pb、Zn、P豐度高的黑色巖系中。原巖由含硫鐵質(zhì)碳質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂-細(xì)砂巖、含鐵質(zhì)碳質(zhì)粉砂-細(xì)砂巖質(zhì)泥巖及碳質(zhì)碳酸鹽巖夾互層組成的沉積巖系。王立社等(2010)通過對(duì)巖系的稀土元素地球化學(xué)及相關(guān)的微量元素參數(shù)等研究,結(jié)合地質(zhì)特征等認(rèn)為該黑色巖系形成于活動(dòng)陸緣一種缺氧、熱液頻繁、生物活動(dòng)的環(huán)境。這種構(gòu)造環(huán)境為成礦元素早期富集提供了有利條件(如Mo為親酸性和基性巖石元素,Ni為親基性-超基性巖元素,兩者是通過沉積作用聚合到一起的)。

含礦巖系先經(jīng)早期區(qū)域變質(zhì)-變形作用,巖石普遍千枚巖化,泥質(zhì)、碳質(zhì)、鈣質(zhì)重結(jié)晶(黃鐵礦、鈦鐵礦、金紅石、變斑狀磁鐵礦、石墨、白云母、斑點(diǎn)及變斑狀黑云母、方解石、石英變晶),粉砂-細(xì)砂石英聚合歸并形成較大的變晶,巖石成分在變質(zhì)變形過程中發(fā)生分異,巖石中形成絹云母、碳質(zhì)-泥質(zhì)與黑云母-石英相對(duì)集中的條帶狀構(gòu)造,同時(shí)有平行片理化帶的石英變質(zhì)細(xì)脈產(chǎn)生,原生沉積層理消失貽盡。這一作用過程使巖系中Mo、Ni、Ti、Cu、Pb、Zn、P等元素,通過變質(zhì)分異、礦物重結(jié)晶凈化而發(fā)生遷出、轉(zhuǎn)移。直接礦化表現(xiàn)為含鈦、磷質(zhì)重結(jié)晶凈化析出鈦鐵質(zhì),磷質(zhì),并重組形成鈦鐵礦、金紅石、榍石、磷灰石等。

后經(jīng)強(qiáng)烈的韌-脆性構(gòu)造疊加,變質(zhì)-變形的黑色巖系發(fā)生多期多階段變形改造,石墨再次結(jié)晶長(zhǎng)大、集合體呈揉皺變形狀,發(fā)育的S1、S2片理化在強(qiáng)變形帶同時(shí)出現(xiàn),黑云母、磁鐵礦變斑多有旋轉(zhuǎn),變質(zhì)分異的石英細(xì)脈形成石香腸,白云母石英千枚(片)巖及碳酸鹽巖構(gòu)造透鏡體、扁豆體化,層狀黑色巖系強(qiáng)烈變形揉皺與膨大,特別在變形揉皺與膨大部位的剛性與塑性構(gòu)造體間,工業(yè)礦體、礦化體就位于黑色巖系強(qiáng)烈揉皺與膨大的片理化帶中、賦存于強(qiáng)變形的剛性與塑性構(gòu)造體接觸帶上。表現(xiàn)其是控制成礦物質(zhì)富集與就位的關(guān)鍵。礦化熱液活動(dòng)發(fā)育,出現(xiàn)硫化物型的含鎳、鉬的礦化與蝕變,形成輝鉬礦、磁黃鐵礦、黃鐵礦、鎳黃鐵礦、毒砂、黃銅礦、閃鋅礦、方鉛礦組合,伴隨較強(qiáng)烈的硅化、微細(xì)鉀長(zhǎng)石化、白云石化、綠泥石化及方解石化。含礦熱液活動(dòng)與韌-脆性剪切構(gòu)造密切伴生,是成礦的直接動(dòng)力來源。

綜上認(rèn)為,清巖溝鎳-鉬礦床屬于以黑色巖系為容礦層控型沉積-疊加-改造的后生熱液成因礦床。

致謝 野外工作得到高菊生、李建斌、任濤、樊忠平、魏密等專家的大力支持,審稿人及鄭杰編輯給予了有益指導(dǎo),在此一并謝過!

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[附中文參考文獻(xiàn)]

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M etallogen ic Characteristics and Genesis of the Qingyangou Ni-M o Deposit in the Northern QinglingM ounta ins

WANGLi-she1, ZHANG Fu-xin2, ZHENGWei3, HOU Jun-fu4, LEI Yong-xiao1, FANGBo5, ZHOU Yan5, HAN Yuan1

(1.Xi’an Geological Survey Center,Xi’an 710054;2.Depar tm ent of Geology,Northwest University,Xi’an 710069; 3.Geophysical and Geochem ical team of NorthwestM ining Geologic Exploration bureau,Xi’an 710068;4.Alum inum Corporation of China Lim ited,Beijing 100082;5.Plant of Q inghai O ilField,PetroChina Lim ited Com pany,Dunhuang,Gansu 736202

Field investigations and researches suggest that theQingyangouNi-Mo deposit hosts in the black rock series at the lower section of theMiaowan formation,which ismade up of sericite,plagioclase quartz phyllite,maculose biotite two-mica phyllite,graphitlized sericite phyllite,muscovite fine crystalline marble-carbonceous dolomite,graphite-quartz-diopside-tremolite rock and clalcite quartz schist.The contents ofMo,Ni、,Ti,Cu, Pb,Zn,P and TOC are high in these rocks.Macroscopic and microscopic geological characteristics show the rocks have experienced regional metamorphism,and the shear tectonic processof brittle-ductile superposition and transformation in the laterperiod.Because of thisprocess,Mo andNi have been migrated deposited after their for mation.Finally,they are hosted in the schistosity zone or the contact between ductile bodies and rigid bodies,which has undergone intense tectonic deformation.Studies show that the relationship between veins and mineralization in the deposit area is not obvious.Thus we consider that this deposit is a sedimentary-metamorphic-structural-hydrother mal-refor mation type Ni-Mo deposit.

Qingling,Ni-Mo deposit,genesis,black rock series

book=9,ebook=676

P618.61

A

0495-5331(2010)05-0863-09

2010-06-13;

2010-08-09;[責(zé)任編輯]鄭 杰。

西北有色地勘局地勘院科研項(xiàng)目“陜西南部黑色巖系金屬礦床成礦規(guī)律及找礦預(yù)測(cè)研究”(編號(hào):地勘[2006]),新疆維吾爾族自治區(qū)地質(zhì)勘查基金項(xiàng)目“新疆若羌縣長(zhǎng)沙溝巖體中段鐵多金屬礦普查”(編號(hào):[2010]286)資助。

王立社(1976年-),男,博士,助理研究員,巖石學(xué)礦物學(xué)礦床學(xué)專業(yè),E-mail:wlishe@cgs.cn。