‘壹’ 地质成矿条件和资源开发利用条件
1.区域地质和成矿地质条件分析
在玻利维亚西部,集中有中安第斯一些最重要的金属成矿区。安第斯高原已经成为一个以银为代表的矿产资源富集区。区内广泛发育多期侵入岩、火山岩,岩浆活动十分强烈,断裂构造、褶皱构造等聚矿构造样式繁多,且成矿物质来源丰富,找矿前景非常广阔。这里有很多锡、锌、铅-银、锡-钨、铋、铅-锌、金和锑的脉型矿床。玻利维亚的锡和银矿床在世界上是有名的,最重要的是波托西省塞罗里科山的巨型斑岩Ag-Sn矿床。它是目前世界上已知规模最大的脉状银矿床,为高品位、可混采的银矿床,1996年仍保有银储量1977吨,银品位达175g/t。此外,还有波托西省圣克里斯托巴尔Ag-Zn-Pb矿床和奥鲁罗省科里科罗Au-Ag矿床。
锑矿集中于西部山区猛友的拉巴斯-波托西矿带。该矿带北西起自秘鲁,经玻利维亚向南东延至阿根廷,全长900公里,宽50~100公里,矿带约分布有大小200多个矿床(点)。尺知纳其中主要矿床有图彼萨、卡拉科搭等。这些矿床多属中小型,其情况类似,多属锑金石英脉型和锑钨重晶石脉型。矿带南部以锑金为主,北部以锑钨为主。
在玻利维亚高原(阿尔蒂普拉诺高原),有很多的金和银浅成低温热液矿床,而且勘探费用较低。阿尔蒂普拉诺是一个广阔的纵向构造盆地。在阿尔蒂普拉诺的东面和西面与科迪勒拉山脉交界处还可能找到一些大矿床。在西科迪勒拉山,已经探明了许多硫化物矿床。同时,西科迪勒拉山还有丰富的金、锡、钨、铅、银、锌和锑。东科迪勒拉山脉及其与阿尔蒂普拉诺纵向盆地之间的山前过渡地带是世界上最重要的多金属矿集中区之一。这里有从阿根廷最北部经过玻利维亚延伸到秘鲁最南部的“玻利维亚钨锡矿带”。在该矿带的西侧为一条以Sb、Pb和Zn等矿产资源为主的“辅矿带”,地理位置上在的的喀喀湖-波波湖一线以东。钨锡矿带的南端以多金属-锡矿床为特点。
阿尔蒂普拉诺高原的乌尤尼盐湖矿是世界上最大的盐湖矿。中安第斯山的其它干盐湖含有丰富的锂、钾、硼和镁,以及其它蒸发盐类矿物。乌尤尼盐湖矿也有可能含有这些重要的矿物。
在玻利维亚的东部,有广泛的前寒武纪地质露头,这些露头区的地质和矿产环境与巴西正在开发地区的地质和矿产环境类似。除铁矿以外,还赋存有与绿岩带有关的金矿;与碱性杂岩体有关的磷酸盐矿物、稀土矿物和钍矿;与超基性岩有关的镍和铂矿;锡和冲积金矿;宝石和次宝石;铅-银-锌矿;以及锰矿床。
在玻利维亚的北部,由安第斯山脉中的科迪勒拉山流向亚马逊盆地的各条河流的冲积物中含有大量的金和锡,常形成砂金矿和砂锡矿床。
玻利维亚全国范围矿产勘查工作程度低,有发现新矿床的潜力。据地质学家估计,玻利维亚近60%的土地有成矿潜力,但已取得矿权的土地面积约1200万公顷,仅占9%;还有许多诸陵没如东部丛林区那样从未进行过勘查的地区。
2.矿产资源开发条件分析
玻利维亚矿产资源十分丰富,主要包括锡、锑、钨、铁、金、银、铅、锌、铜、钼、铋、锂、硼等。
(1)锡、钨
截至1999年底,探明的锡保有储量为45万吨,储量基础为90万吨,占西方世界四分之一,占世界7.5%,仅次于中国、巴西、马来西亚和泰国,居世界第五位。主要分布在拉巴斯、奥鲁罗、波托西三省的安第斯山脉地区。与锡伴生的银、铅、锌等也很多。玻利维亚的锡矿床多为锡石-硫化物矿床,大中型,少数特大型。矿石含锡0.2%~1.5%,多为地下开采,选矿流程复杂,回收率低(一般为30%~60%)。
玻利维亚是世界具有较大钨资源潜力的国家之一。1999年玻利维亚钨储量(含钨量)为5.3万吨,钨储量基础为10.0万吨,仅次于中、俄、加、美,居世界第四位。矿床工业类型均为黑钨矿,多为地下开采。现将玻利维亚锡-钨矿带及主要锡-钨矿床的开发利用情况简单介绍如下:
表15玻利维亚矿产储量与储量基础单位:万吨
玻利维亚锡-钨矿带上的热液石英脉锡、钨矿,均位于该国西部拉巴斯-波托西成矿带。主要工业矿物为黑钨矿、锡石。其中,钨金属储量12.9万吨,品位0.416%。成矿时代为新生代,矿带从北部边界经过整个西部进入阿根廷,南北长1000公里,东西宽100公里左右。由一条大断层分为两部分,北部以早古生代沉积岩及大的基岩活动为主,大型钨矿床较多,南部火山及次火山活动频繁,矿化以多金属矿床为主。全带100多个矿床(点),规模较大者十几个。老开采区。
保尔萨尼格拉(Bolsa Negra)热液石英脉钨、锡矿位于拉巴斯东北。钨金属储量0.93万吨,品位0.62%,矿石工业类型为黑钨矿。成矿时代为第三纪,矿床处于岩层走向转弯部位的片岩和角岩中,矿体呈透镜状,厚度变化大,局部膨胀厚达60米(有二十几个膨胀体)。矿石矿物有黄铁矿、闪锌矿、钨铁矿、白钨矿、锡石等。地下开采,规模15万~30万吨/年。
乔赫亚(Chojlla)热液石英脉钨、锡矿位于拉巴斯东偏北。钨金属储量0.64万吨,品位0.43%,矿石工业类型为黑钨矿。成矿时代为第三纪,在花岗岩体隐伏接触带上部的奥陶-志留纪的砂岩、板岩层中发育有NE和NW两组断层,其中有矿脉充填。后一组中有几条主脉,长1400米,厚0.6~0.9米,延深500米,倾向南西,倾角40°~60°。主要矿物为黑钨矿、黄铁矿、锡石、黄锡矿、方铅矿、闪锌矿、黄铜矿。地下开采,规模1800吨/日。混合精矿含WQ335%、Sn32%,年产钨精矿450吨左右。
恩拉马达(Enramada)热液石英脉钨、锡矿位于乔吉拉以西2公里。钨金属储量0.3万吨,品位0.64%,矿石工业类型为黑钨矿、锡石。成矿时代为第三纪,与乔赫亚矿床类似,但相对含锡少。矿带长800米、宽300米、深400米。重要矿脉二十几条,厚几厘米~1米。伴生矿物:石英、毒砂、黄铁矿、闪锌矿、磁黄铁矿、电气石、萤石等。地下开采,规模600吨/日。
卡拉科莱斯(Caracoles)斑岩型(热液型)锡、钨(钼、银)矿位于拉巴斯东南。锡金属储量0.8万吨,品位0.16%;钨金属储量0.013万吨,品位0.93%,矿石工业类型为黑钨矿、锡石。成矿时代为第三纪,矿带产于花岗闪长岩体中,角砾岩化部位矿化发育。主要矿物有微粒锡石、辉钼矿、黑钨矿、黄铁矿、石英等。围岩蚀变有绿泥石化、电气石化和绢云母化等。地下开采,规模15万~30万吨/年。重-浮选,现已停采。
科尔基里(Colquiri)热液型锡(银、铅、钨)矿位于拉巴斯南东140公里。锡金属储量2.57万吨,品位0.5%~0.8%,矿石工业类型为黑钨矿、锡石。成矿时代为第三纪,矿床产于近东西向断裂与南北向褶皱的交切部位,矿带长3公里,宽30米,延深500米,上部铅、银高,下部富锡。地下开采,规模30万~50万吨/年。重-浮-磁选,选厂规模为1800吨/日。
比洛科(Viloco)热液石英脉钨、锡矿位于拉巴斯东南。钨金属储量0.05万吨,品位0.98%,矿石工业类型为黑钨矿、锡石。成矿时代为第三纪,矿化产于花岗闪长岩接触带附近,矿脉切过花岗岩体接触带,插入石英岩层中,长400米。主要矿物有锡石、黑钨矿、白钨矿、磁黄铁矿、毒砂等。曾地下开采,现已停采。
奇科特格朗德(Chicote Grande)热液石英脉钨、锡(铜、锌)矿位于拉巴斯东南。钨金属储量7.2万吨,品位0.34%,矿石工业类型为黑钨矿。成矿时代为第三纪,矿体分布在背斜轴部的奥陶纪-泥盆纪电气石化石英岩和角岩中,褶皱和断裂发育。含黑钨矿及硫化物的石英脉垂深1300米。有40多条富脉,100多条细脉,长者几十米至数百米,厚5厘米~1.2米,平均厚22厘米。还有网脉带,宽80米,长350米,延深280米。主要为黄锡矿、黑钨矿,少量毒砂和闪锌矿。区内有砂矿,黑钨矿品位200g/t。1914-1918年为该国最重要矿山。地下开采,目前规模为100吨/日,现正在扩建1000吨/日。
昌比拉亚(Chambillaya)热液石英脉钨矿位于拉巴斯南偏东。钨金属储量0.06万吨,品位0.48%,矿石工业类型为黑钨矿。成矿时代为第三纪,在1400米直径的范围内,发育着破碎和裂隙带,充填有气成热液。围岩为电气石化角岩。是一有前景的矿床。选厂规模600吨/日,精矿品位WO370%,1984年产精矿含钨257吨。
卡米(Kami)热液石英脉钨、锡矿位于奇科特格朗德南西7公里。钨金属储量0.15万吨,品位0.52%,矿石工业类型为黑钨矿-锡石-硫化物脉。成矿时代为第三纪,矿脉产于张裂隙中,在1000米的范围内产有5个矿脉组,单脉厚10厘米~1.2米,平均厚0.6米,延深达1300米。主要矿物:黑钨矿、石英、锂云母、电气石。矿脉发育在石英、黄玉角岩中。较晚的石英-锡石脉发育在边部泥质页岩中。地下开采,规模15万~30万吨/年。
克奇斯拉(Quechisla)斑岩型锡(银、锌、铅、铜、钨、铋)矿位于波托西之南。锡金属储量1.66万吨,品位1.23%,矿石工业类型为黑钨矿、锡石、硫化物。成矿时代为第三纪,矿床产于南北向褶皱向北西转弯处,在断裂交汇处发育一个电气石化石英斑岩颈,矿化发育其中。地下开采,规模30万~50万吨/年。
塔斯纳(Tazna)热液石英脉钨(铋、铅、锌、锡)矿位于波托西南偏西60多公里。钨金属储量1.16万吨,品位1.13%,矿石工业类型为黑钨矿。成矿时代为第三纪,花岗岩体侵入于电气石化角岩中,其附近发育含钨石英脉,已控制长400米,深250米,平均厚40厘米。地下开采。
旧普韦布洛(Pueblo Viejo)热液石英脉钨矿位于该国南端。钨金属储量0.096万吨,品位0.87%,矿石工业类型为黑钨矿。成矿时代为第三纪,英安岩体南北长12公里,东西宽8公里,其中的矿脉已控制长1000米,不规则矿化带宽200米。
乔赫亚(Chojlla)热液型锡(钨、铅、银)矿位于拉巴斯东偏北。锡金属储量5万吨,品位0.23%,矿石工业类型为锡石-硫化物型。成矿时代为第三纪,矿体产在花岗岩及其外接触带的角砾岩内。矿脉呈雁行状排列,共有25条主脉和75条支脉组成,垂直延深500米。地下开采。重-浮选,锡精矿品位27%,回收率75%,综合回收Sn,W。选厂规模600吨/日。
罗德奥(Rodeo)砂锡矿位于拉巴斯南东。锡金属储量50万吨,品位0.06%。矿石工业类型砂锡矿。成矿时代第四纪,矿体呈层状产出,锡石碎屑分散于砾石、砂泥土等组成的冰水沉积物中。露天开采。重选。
科尔基里(Colquiri)热液型锡矿位于拉巴斯南东140公里。锡金属储量2.58万吨,品位0.5~0.8%,矿石工业类型为锡-硫化物型。成矿时代为第三纪,切割北西褶皱的横向断裂控制矿化。矿化带延长3公里,宽30米,延深500米。上部铅银高,下部锡高。主要矿物有闪锌矿、锡石、萤石、磁黄铁矿、方铅矿、黄锡矿。地下开采。浮选、磁选。精矿品位28.4%,回收率50%,回收锡和锌。选厂规模为日处理矿石1800吨。
瓦努尼(Huanunj)斑岩型锡(铜、锌、铅、银)矿位于奥鲁罗南东45公里。锡金属储量2.53万吨,品位1.06%,矿石工业类型为锡石-硫化物型。成矿时代为第三纪,矿脉产于北西向背斜的核部。矿脉长600米,深320米,上部宽14米。原生矿物有锡石、黄铁矿、铁闪锌矿、黄铜矿、萤石。地下开采。重-浮选,锡精矿品位18%,回收率65%,选厂规模为日处理矿石1300吨。
阿维卡亚(Avicaya)火山岩型锡(铜、铅、锌、银)矿位于奥鲁罗东南。锡金属储量7.35万吨,品位0.82%,矿石工业类型为锡石-硫化物型。成矿时代为第三纪,矿化带产于破火山口内。矿脉走向北东30°,倾向南东,与主断裂锐角相交。矿脉上部为锡、银、中部为铅、锌,下部为富锡矿石。地下开采。重-浮选。
拉拉瓜(Llallagua)斑岩型锡(铜、锌、铅)矿位于奥鲁罗南东。锡金属储量5.27万吨,品位0.5%~0.9%,矿石工业类型为锡石-硫化物型。成矿时代为第三纪,矿脉产于北西向背斜倾没端的花岗斑岩岩株的裂隙中。共有30条主脉和400条支脉与背斜轴斜交。地下开采。重-浮选,选厂规模为处理矿石2200吨/日,回收率81.2%。
卡塔维(Catavi)斑岩型(角砾岩筒)锡(钨、铋)矿位于奥鲁罗南东。该矿是玻利维亚最大的锡矿山,锡金属储量10.54万吨,品位0.52%,矿石工业类型锡石-硫化物。成矿时代第三纪,矿化呈脉状、浸染状,矿脉产于流纹质次火山岩中,也有的产于板岩中。主要矿物有锡石、黄铁矿、锑酸盐、辉铋矿、黑钨矿、石英、电气石、绿泥石、萤石。地下开采,矿石成分复杂,锡石呈微细粒嵌布,采用洗选、重介质预选、脱硫浮选、锡石浮选和重选联合流程。选厂规模日处理矿石5500吨,精矿含锡26%,回收率65%。
科拉维-卡努提劳(Colavi-Canutillo)火山岩型、斑岩型锡(铜)矿位于波托西的北东。锡金属储量7.2万吨,品位0.45%,矿石工业类型为锡石-硫化物型。成矿时代为第三纪,矿化产于6米厚的钙质砂岩中,有3~4层矿,锡石呈浸染状产出。每层厚1~1.5米。黄铁矿、菱铁矿、白云石、重晶石、黝铜矿等为主要伴生矿物。地下开采。重-浮选。
塞罗里科(Cerro Rico)斑岩型锡(铅、锌、铜、铋、银)矿位于波托西之西南。锡金属储量4.75万吨,品位1%,矿石工业类型为锡石-硫化物型。成矿时代为第三纪,椭圆状的花岗斑岩岩株面积2平方公里,深部缩小为岩墙,有3个矿群,产于斑岩中。地下开采。重-浮选,规模为日处理矿石800吨,精矿含Sn21%,回收率64%,综合回收Sn、Pb、Zn、Cu、Bi。
(2)锑
玻利维亚锑矿资源也很丰富,截至1999年底,保有锑矿储量31万吨,储量基础32万吨,仅次于中、俄,居世界第3位。赋存于玻利维亚锡-钨矿带中、南部的锑矿,多与金矿共生。
卡拉科塔锑金矿分布于矿带中部,矿床产于褶皱带内,由黑色页岩组成背斜核部,属中型矿床。矿体呈串珠状、透镜状,充填于断裂带附近的片理中,一般长50~300米,厚2米,延深200米。矿石由辉锑矿、自然金、黄铁矿、石英组成。含Au约8~30克/吨。成矿与中生代火山作用有关。
图彼萨锑金矿位于矿带的南部,波托西省的东南。锑矿储量达27.9万吨,是矿带中主要矿床之一。矿体呈脉状、串珠状,产于三叠纪-侏罗纪的黑色页岩中,沿断裂裂隙充填,矿脉厚一般为0.6~0.9米,膨胀部位达8米。矿石由辉锑矿、自然金、黄铁矿、石英组成。矿石品位含Sb8.78%。
卡拉科塔(Carracota)热液型锑(金)矿位于拉巴斯省西南部。锑金属储量中型,品位1%~8%,矿石工业类型为锑金矿。成矿时代为新生代,矿体呈串珠状、透镜状、柱状,产于三叠-侏罗纪地层形成的背斜鞍部及拗折处,矿体长300米,厚2米,延深200米。矿体受20公里的褶皱带控制。围岩蚀变有硅化和绢云母化等。矿石含金8~30g/t。地下开采。
图彼萨(Tupiza)热液型锑(金)矿位于波托西省东南部。锑金属储量27.9万吨,品位8.78%,矿石工业类型为锑金矿。成矿时代为新生代,矿体呈串珠状,产于三叠纪-侏罗纪的黑色硫化页岩中的断裂带内,矿化受构造控制作用明显。地下开采。
(3)银
玻利维亚银矿资源十分丰富。据估计储量达29970吨,多与铅锌矿床共生。1996年发现的圣克斯托巴尔银铅锌矿床可能是近年来世界范围内银矿勘查的最重要发现。这个矿床的发现与开发,将是玻利维亚成为重要的银生产国。
圣克里斯托巴尔(San Cristobal)银锌铅矿床该矿床是美国埃佩克斯银公司总地质师L·布坎南博士在该区进行野外作业时发现的,布坎南博士曾因提出鉴别浅成热液及有关矿床的“布坎南模式”而享誉西方矿业界,并因此获整个地区的勘探和采矿权。矿床位于一直径近4km的坍塌破火山口中部。1996-1998年的钻探工程证实,该矿床有概略矿石储量2.95亿吨,平均含银62.2g/t,锌1.57%,铅0.55%,因此求得银储量16110吨,锌406.6万吨,铅142.5万吨。矿床产在破火山口洼地的沉积岩和火山岩中。初步可行性研究得出该矿床可建设成为一个年产银545吨和铅15.4万吨的世界最大的陆产银矿之一,可与墨西哥里尔·德安吉利斯露采银矿山相比,但本矿床要比彼矿床大数倍,生产规模大一倍。矿床近地表,剥采比约1.4∶1,采矿成本低。初步可行性研究结果提出可日产3万吨矿石。到1998年底,勘探和开发工作已花费了4000万美元,预计1999年中期完成可行性研究,并使投资达2400万美元,从2002年开始产量达到30000吨/天。这样,San Cristobal将使玻利维亚这两种金属目前的产量翻一番。另外,该地勘查远景良好,主采坑旁侧及深部矿化均未尖灭。公司的储量完全是从火山口的2个原来的靶区计算的,公司地质人员还鉴别出了在火山口区内、外的另外12个勘查目标。圣克里斯托巴尔项目已成为玻利维亚现代工业中最大一笔矿业投资。
(4)铜
玻利维亚铜矿资源较为贫乏,而且规模较小。
科罗科罗(Corocoro)沉积型铜矿位于拉巴斯西南80公里。铜金属储量73万吨,品位1.3%~5%,矿石工业类型硫化矿、氧化矿、自然铜。成矿时代第三纪,含矿岩石为红色长石砂岩夹蒸发岩和凝灰岩,矿体受褶皱控制。自然铜和辉铜矿胶结砂岩和交代植物残体。矿物分带明显,自下而上由自然铜到辉铜矿。地下小规模开采。
此外,在奥鲁罗、波托西省的西部,还有大片盐滩地,盛产盐矿(富含锂)、但未被利用,具体储量也未查明。据估计,锂的储量占全世界66%,为第一位。玻东部圣克鲁斯省东端,有一尚待开发的大型铁矿-穆通铁矿。该矿属沉积变质性(富集),但变质程度较低,品位在47%~48%,为赤铁矿,无磁性。原生矿石4亿~4.5亿吨,较富的残积、坡积矿约3000万吨,规模不大。由于该矿矿石不能作为富矿石直接入炉,且不能磁选,加上穆通所在地区交通不便,使得生产成本和运费都大大提高,缺乏国际竞争能力。
‘贰’ 锡、钨矿床的特征
我国锡矿资源丰富,大兴安岭是我国新发现的锡和钨成矿带。大兴安岭中南段锡矿床和矿化点众多,如黄岗梁、大井和敖瑙达坝、东山湾、查木军、敖尔盖、白音诺粗碧、浩布高、宝盖沟等矿床(见图7-1),此外还有图上未标出的赋存于白银臬上侏罗统流纹质凝灰熔岩中硅化、电英岩化细脉中的锡石小型矿床(位于黄岗梁矿床东北、宝盖沟西南)。但是以锡矿资源储量来说,主要集中在黄岗梁、大井和敖瑙达坝三个矿床。该地区锡的工业矿物主要是锡石和木锡矿(Wood Tin,也称锡酸矿,H2SnO3)。
大兴安岭中南段,大型钨矿床只有一处,即黄岗梁;小型锡钨矿床两处;即东山湾和查木罕;另有锡钨矿点多处(小海清、东山湾、查木罕均为云英岩型矿床)。
因此,该地区目前已探知的大型锡、钨矿床以黄岗梁最有代表性。从钾长花岗岩到被交代的大理岩依次大体可划分为:钠长石化花岗岩、石榴石矽卡岩(钙铁掘凳做石榴石为主)、透辉石石榴石矽卡岩、石榴石透辉石矽卡岩、辉石矽卡岩。需要指出的是黄岗梁1矿段的矽卡岩曾被认为是钾长花岗岩交代安山岩形成的。但是安山岩中CaO含量仅为4.20%~7.52%,而矽卡岩中CaO含量在20%以上,CaO在矽卡岩形成过程中属惰性组分,钙来自何方?实际上该矿床产于钾长花岗岩与上二叠统黄岗梁组(地层清理将原下二叠统的黄岗梁组归入上二叠统哲斯组,见第三章,下文同此)接触带上,矽卡岩中常见到大理岩的残留体(艾永富等,1990),钙来自黄岗梁组碳酸盐岩。归纳起来黄岗梁锡、钨多金属矿床有以下特点。
1.与成矿有关的侵入岩——钾长花岗岩
钾长花岗岩主要矿物成分为条纹长石(50%~60%);石英(30%-40%);斜长石含量较少,为更钠长石—钠长石(An4-15);黑云母(3%~65%),黑云母富铁(ΣFeO=25.7%~31.1%)而贫镁(MgO=0.6%~3.4%)和钛(TiO2=1.0%~3.1%),为铁叶云母和铁黑云母,其成分和广西大厂、云南个旧、广东阳春锡山等与Sn、W成矿关系密切的花岗岩中的黑云母相似,与S型花岗类中的黑云母也接近(阎国翰等,1991)。副矿物以锆石、萤石、磁铁矿、磷质灰石为主,有少量榍石、金红石、电气石、锡石和白钨矿。
钾长花岗岩岩石化学:13个全岩化学分析样品的CIPW标准矿物计数值是Q 29.70~39.99、Or 21.64~30.30、Ab 23.00~37.40、An 0.25~24.00、C 0~2.30和Ap 0.20~0.29、Di为0、Hyen+Hyfs为1.16~3.99、Ol为0、Mt大部分样品为0,少数样品0.6~1.81、Hm为0、Il 0.11~0.36、Ap 0.24~0.31。这些数据判衡反映了黄岗梁与矿相关的花岗岩高SiO2(74%~77%)、富碱且K>Na、贫铁和镁,大部分岩石为铝饱和系列,小部分岩石为正常系列。世界各地与锡相关的花岗岩都具上述特点。黄岗梁特别之处是以铝饱和系列的岩石为主,所分析样品只有少数铝不饱和。
钾长花岗岩的稀土元素特点:13个全岩样品分析,ΣREE为(172.76~408.97)×10-6,L/H为4.3~175.53。Eu为(0.05~0.14)×10-6,显示出较高的ΣREE、轻稀土较重稀土富集和铕极大的负异常。微量元素的蛛网图显示Rb、Th、La、Nd、Sm、Gd正异常,Ba、Nb、Sr及Ti明显负异常。Hf、Zr和Y大体上也是负异常。Rb大约是原始地幔值的500~1000倍,Th是原始地幔的200~600倍,而Sr则仅为原始地幔值的0.4或0.6,Ti甚至比Sr还亏损。Ba和Nb值也仅为原始地幔的5~8倍。微量元素表明,黄岗梁矿区与成矿有关的花岗岩石和富集地幔无关。
2.围岩特点
黄岗梁矿区的锡、铁、钨矿体均赋存于二叠系火山-沉积岩系中。这套岩系由两套岩石组成。大部分是大石寨组,是以火山喷出岩为主的火山-沉积建造。上部是黄岗梁组之火山碎屑-碎屑岩建造。大石寨组的底部是细碧岩-角斑岩组合,上部是玄武-安山岩组合。黄岗梁组底部为厚层大理岩,上部为黑色厚层粉砂岩夹凝灰岩和中基性火山岩,黄岗梁矿区矽卡岩主要沿黄岗梁组大理岩发育。此外,大石寨组和黄岗梁组中富铁火山-沉积岩系中某些成矿元素含量很高,如W为(10~72)×10-6,Sn为(8.5~33)×10-6,Mo为(2~10)×10-6,As为(7~22)×10-6,它们分别是克拉克值的几倍至20倍。此外据统计,整个大兴安岭地区下二叠统的火山岩系的成矿元素丰度值也比较高,如安山岩中Sn、As、Zn、Pb、Cu的丰度值(×10-6)分别是克拉克值的0.96、1.26、1.33、3.89和5.43倍,同时碳酸盐岩中这些元素的丰度值也与安山岩相近(鲍修坡等,1990)。
3.矿体产状、规模及矿石类型
黄岗梁矿体均产于黄岗梁组底部大理岩与钾长花岗岩接触带形成的矽卡岩内。含矿带长约19km,宽0.2~2.5km。分7个矿段,有百余个矿体。铁矿石量大于108t,锡金属量达30×104t,钨、锌、铅和砷等也都达到大型或中型矿床的规模。
矿石类型有:①硅酸盐-磁铁矿矿石,硅酸盐是指矽卡岩矿物,如石榴子石、透辉石等,此类矿石主要在1矿段;②锡石及木锡矿-硅酸盐-磁铁矿矿石是这个矿区的主要矿石类型,铁和锡都有工业意义;③白钨矿-锡石-硅酸盐-磁铁矿矿石,主要分布于3矿段;④硫化物锡石-硅酸盐-磁铁矿矿石,分布于各矿段,以3矿段为主;⑤锡石木锡矿-硅酸盐矿矿石,各区段均有分布,可形成独立矿体;⑥硫化物矿石,金属硫化物矿物可在矽卡岩中构成单独的锌、铜、砷和铅矿体(沈逸民等,1984)。上述6种矿石类型有两个特点:一是6种类型中都有硅酸盐矿物,换句话说,所有的矿化都未离开矽卡岩;二是木锡矿(H2SnO3)分布很广,不仅在②和⑤类矿石中存在,而且广泛分布于石榴子石、辉石、闪石类矿物和磁铁矿中。有相当一部分锡加入了磁铁矿和硅酸盐矿物的结晶格架中。
关于黄岗梁钨、锡、铁多金属矿床的成因,目前多数人认为是接触变质矽卡岩型矿床,成矿物质与岩浆活动有关。但沈逸民等(1984)等认为钾长花岗岩的侵入活动不仅带来了成矿物质,而且还利用了下二叠统富铁和某些成矿元素及含氟、氯的火山岩建造中的成矿物质。也有人认为黄岗梁矿床的矽卡岩属典型的层状矽卡岩,与岩浆热液的双交代作用无关,而是海底火山物质或海底热液喷流岩经后期热变质而成(刘建明等,1999)。虽有上述不同的成因看法,但对于矿床形成与岩浆活动有密切关系的看法是一致的。
‘叁’ 矿床类型
区内矿床(化)类型较多,成因复杂多样。本书在前人研究成果资料基础上,综合分析区内矿床产出地质条件、成矿环境和成矿作用、物质来源及矿化特征,对区内矿床类型进行了划分(表2-1-2):主要有岩浆热液型矿床(钨、钼、锡、铅、锌、银、金、铜)、斑岩型矿床(钨、钼、铜、金)、矽卡岩型矿床(钨、铅、锌、银、铜)、石英脉型矿床(金)、热水喷流沉积型矿床(铜)、沉积-改造型矿床(银、铅、锌)及砂岩型矿床(金)。
(一)岩浆热液型矿床
这类矿床是安徽东南地区的主要矿床类型,包括高中温热液矿床和热液脉状矿床。前者以金矿化为主,后者以钨、锡、铅锌、铜矿化为主。该类矿床主要分布在太平褶断带和皖浙褶断带内,以及历口构造带与太平褶断带结合部位、近东西向断裂和北东向主干断裂两侧,以乌溪(金、铅、锌、银)、西坞口(钨、锡)、铜尖下(铜)、古门坑(钨)、巧川(铜、钨)等矿床为代表。
表2-1-2 安徽东南地区钨钼锡铅锌银金铜矿床(矿化)类型表
续表
该类矿床主要赋矿地层是青白口纪周家村组与井潭组碎屑岩、火山岩类岩石组合,南华纪南沱组含砾含锰凝灰质岩,夹透镜状白云质灰岩、含砾粉砂岩。早震旦世蓝田组含锰白云质灰岩、炭硅质板岩、泥灰岩、钙砂质板岩,寒武纪大陈岭组泥灰岩、钙质板岩及志留纪石英砂岩、细砂岩、粉砂岩。控(容)矿构造主要为断裂构造破碎带、韧性剪切带、层间构造及裂隙构造。与成矿有关的侵入岩主要为晚侏罗世和早白垩世花岗闪长岩、石英闪长岩、花岗斑岩等。矿体形态一般为脉状、透镜状和条带状等,矿石结构主要为细脉状、浸染状及块状,蚀变特征主要为硅化、绢云母化、钾化、绿泥石化、黄铁矿化及碳酸盐化。钨锡矿石结构多为细脉状、浸染状和团块状,围岩蚀变为云英岩化、绢云母化、硅化、黄铁矿化,云英岩化一般在矿体中上部发育。
矿石矿物组合:金矿石除自然金外,尚有黄铁矿、毒砂、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、自然银、辉钼矿等;非金属矿物主要为石英、绢云母、绿泥石等,次要矿物为白云母、钾长石、方解石等。钨锡矿石金属矿物为白钨矿、黑钨矿、锡石、辉铋矿、毒砂、黄铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿等;脉石矿物为石英、白云母、萤石等。铅锌银矿石金属矿物为方铅矿、闪锌矿、黄铁矿、黄铜矿等;脉石矿物以石英为主,次为方解石、萤石、绢云母、绿泥石等。
这类矿床已知矿产地一般为中小型,矿石品位金为中至富,钨锡铅锌银矿多数为中等品位。
(二)斑岩型矿床
斑岩型矿化为钨、钼、铜、铅、锌等,主要分布在历口构造区及其与白际岭岛弧区接合部位,大体沿近东西向祁门-三阳断裂北侧及北东向宁国墩-五城断裂中段及北西向断裂北段分布。已知矿产地主要有东源钨钼矿床、三宝铜铅锌矿床、金谷山铜钼矿床和古祝钼铜矿床等。
这类矿床地质特征与国内外典型斑岩型矿床有相似之处。控矿构造主要为东西向主干断裂及层间滑脱构造、裂隙构造和隐爆角砾岩带。与矿化有关的侵入岩为晚侏罗世花岗闪长斑岩、斜长花岗斑岩、似斑状二长花岗岩,侵入体多呈小岩株、小岩瘤及岩枝产出,具有深源高位侵入特征。岩体出露面积一般为0.5~1km2。岩石斑状结构明显,石英颗粒呈卵状、粒状,具有熔蚀特征。岩体周边围岩主要为中新元古代砂质千枚岩、绢云母千枚岩、变质火山岩,早古生代砂岩、灰岩、硅质岩等。围岩蚀变为硅化、绢云母化、绿泥石化、钾化、黄铁矿化、角岩化、碳酸盐化。蚀变水平分带与国内外典型斑岩型矿床相似,矿体形态多数呈透镜状、脉状。矿石结构构造为细脉状、网脉状、浸染状、角砾状。裂隙构造发育地段矿脉分布密集,矿石品位较富。矿石金属矿物为黄铜矿、黄铁矿、闪锌矿、方铅矿、辉钼矿、白钨矿、磁黄铁矿、磁铁矿、赤铁矿等,脉石矿物为石英、重晶石、绿泥石等。
已知矿产地矿床规模多为大、中型,区域成矿地质条件显示,区内斑岩型钨钼铜金多金属矿资源潜力较大。
(三)矽卡岩型矿床
矽卡岩型矿床多数产贺孝地分布在江南造山带北侧太平褶断带及皖浙褶断带北荆州-仙霞段念拍判内,以钨仔改、铜、铅、锌、银矿化为主。在区域上大致沿江南深断裂、周王断裂及宁国墩-五城断带东北段两侧分布,可以逍遥钨铜多金属矿床、际下钨铜矿床及铜山铜矿床为代表。
这类矿床的含(赋)矿地层主要为南华纪南沱组、震旦纪蓝田组、寒武纪大陈岭组、杨柳岗组及二叠纪栖霞组,其岩石组合主要为泥灰岩、白云质灰岩、碳硅质板岩、含炭质粉砂质泥岩、含锰灰岩、生物碎屑灰岩及条带状灰岩等。与成矿有关侵入岩为晚侏罗世花岗闪长岩、石英闪长玢岩、二长花岗岩等,矿体多受岩体接触带及层间构造控制,矿体为似层状、透镜状。矿石结构构造为浸染状、条带状、细脉状矿石,围岩蚀变为矽卡岩化、硅化、透闪石化、绿泥石化、绢云母化、碳酸盐化等。钨矿床矿石矿物组合,主要为白钨矿、磁黄铁矿、黄铁矿、闪锌矿、黄铜矿、自然铋等。脉石矿物为石英、透闪石、透辉石、绢云母、绿泥石、方解石等。铅锌银多金属矿石金属矿物为方铅矿、闪锌矿、斑铜矿、黄铁矿、自然银等。
已知矿床一般为大中型,钨矿石品位为中-富,铅锌银矿品位为中贫。
(四)石英脉型矿床
这类矿床主要分布在白际岭岛弧带内,以金矿为主,次为金多金属矿床(点),自南向北有璜尖、韩家、天井山、小贺、老棚等金矿点,大体呈北东向展布。金矿化分布在青白口纪周家村组和井潭组变质火山-沉积岩、变质中酸性火山岩、晋宁晚期片麻状花岗岩和花岗质糜棱岩带内,受韧性剪切带和韧脆性剪切带控制。矿石类型有含金石英脉、含金蚀变岩和含金糜棱岩。含金石英脉主要分布于韧性剪切带中心或边部,矿石含石英、少量硫化物和自然金,具他形-半自形和包裹结构,团块状、浸染状和片状构造。金属矿物以黄铁矿为主,次为毒砂、闪锌矿、方铅矿、黄铜矿、黝铜矿、白钨矿等;脉石矿物主要有石英,次为重晶石、绢云母、碳酸盐等。蚀变岩型金矿石主要分布在蚀变破碎带内,可分为石英网脉状型、绢云母化蚀变岩型、硅化黄铁矿蚀变岩型3种矿石。前二者矿石品位较低,后一种矿石含金为中等。矿石具角砾状结构、致密块状构造。金属矿物除自然金外,主要有黄铁矿、黄铜矿,次为白钨矿、闪锌矿等。矿石品位中等,部分矿石品位较高,含金糜棱岩主要分布于韧性剪切带中心及花岗质糜棱岩边部。以含金石英绢云千糜岩为主,次为含金硅化花岗质糜棱岩和含石墨绢云钠长千糜岩。细脉状、浸染状构造,金属矿物具半自形-他形晶粒状结构。金属矿物除自然金外,主要有黄铁矿、毒砂、黄铜矿、方铅矿、白钨矿等;非金属矿物有绢云母、石英、绿泥石、钠长石、重晶石、方解石等。这类金矿产地一般为小型,矿石品位较高,但地质研究程度较低,区域成矿条件显示具有良好的找矿前景。
(五)热水喷流沉积型矿床
这类矿床一般是在水下海底之上进行,由热水喷流沉积成矿作用形成。成矿物质主要来源于海底火山热液和喷气。安徽东南地区海相火山热水喷流沉积型铜矿床按其成矿方式和赋矿层位,可分为产于中元古代变质细碧角斑岩中的铜矿床及产于青白口纪变质火山岩系中的铜矿床两个亚类。
1.产于中元古代变质细碧角斑岩中的铜矿床
这类矿床主要分布于江南造山带白际岭岛弧带的北西侧,在成因上与海底火山喷发的细碧角斑岩密切相关。含矿地层为中元古代西村岩组,其岩性为蛇绿岩套组合,主要有细碧岩、球粒玄武岩、层状辉绿岩、角斑岩及石英角斑岩,其间夹有千枚状碎屑岩。岩性大致显示海底喷发由基性到酸性,且在火山喷发间歇期间沉积碎屑岩(千枚岩、硅质板岩等)。海相火山岩具枕状构造,含钠质高。铜矿化产于细碧岩中,呈细脉浸染状。细碧岩铜丰度值为0.005%~0.15%(黄土岭),明显高于该区碎屑岩铜丰度值0.005%,再从硫同位素δ34S及32S/34S值分析,铜源来自海底火山。可以黄土岭、水竹坑铜矿为代表。
铜矿体形态为透镜状、脉状和薄层状。矿石结构多为细脉状、细粒浸染状。围岩蚀变主要为绿泥石化、阳起石化、透闪石化、绿帘石化、碳酸盐化、硅化等。矿石金属矿物为黄铁矿、磁黄铁矿、磁铁矿、黄铁矿、斑铜矿、钛铁矿等;脉石矿物为绿泥石、绿帘石、阳起石、透闪石、石英、方解石等。
已知矿产地多为小型矿床(点),但矿石铜品位一般较富。
2.产于青白口纪变质火山岩系中的铜矿床
这类矿床(点)主要分布在江南造山带北部历口构造带北侧。已知铜矿床(点)有宕里、壁坑、上戴、田畈里等地。铜矿化产于青白口纪铺岭组安山岩、安山玄武岩中。这类矿床的成矿作用和形成机理研究不够,因而在成因上有争议。然而研究资料表明,这类矿床是在海底火山喷流口以上,由海底火山通道喷流溢出的含矿热液和火山物质通过与冷海水相互作用,使热水和气液中物质组分在海底沉淀而富集成矿。区内这类矿床(点)具有以下地质特征:具有一定层位,层控、时控特征明显;矿石铜矿化呈层纹状,矿石具有原生微细层理和微细沉积韵律;矿体多为薄层状、条带状(顺层条带),平行脉状;岩矿围岩常见有硅质岩(喷流岩);矿体上下盘具有不对称蚀变作用,即在矿体下盘见有底蚀构造。由此说明这类矿床是在喷流口以上海底所形成的热水喷流沉积矿床。
矿床围岩蚀变主要是绢云母化、绿泥石化、黄铁矿化、硅化、绿帘石化等。矿石金属矿物为黄铜矿、斑铜矿、辉铜矿、赤铜矿、黄铁矿等;脉石矿物是绿泥石、绿帘石、透闪石、石英、方解石等。
已知铜矿产地为小型和矿点,品位贫-中等。
(六)沉积-叠加改造型矿床
这类矿床先是同生沉积,后经岩浆热液改造富集成矿。已知矿化带由西向东,主要沿大历山岩体北侧—黄山岩体东侧—仙霞岩体北侧,及黟县岩体—蓝田一带分布,总体呈东西向分布。已知含(赋)矿地层主要为震旦纪蓝田组和寒武纪荷塘组黑色岩系,岩石类型主要为锰质碳酸盐岩、钙泥质碳酸盐岩及炭质泥岩组合。一般蓝田组第二岩性段上部黑色炭质页岩及第三岩性段含锰粉砂岩和泥岩,银铅锌矿化较为富集。矿体多产于白垩纪花岗闪长岩体周边的黑色岩系中。矿化富集地段与岩浆热源有关的矿体多呈层状、似层状和透镜状。
围岩蚀变主要有透辉石化、绿泥石化、硅化、绢云母化、透闪石化、碳酸盐化。矿石金属矿物主要为方铅矿、闪锌矿、黄铁矿、磁黄铁矿、硫碲矿、黄铜矿等;脉石矿物为石英、透闪石、绿泥石、方解石、绢云母等。银的富存状态为两种形式,一是分散在方铅矿内呈类质同象形式;另一种是方铅矿内的含银包体,如硫碲银矿、硫碲铅银矿等。方铅矿是银的主要载体矿物。
已知银铅锌矿产地规模为中小型,矿石品位中等,具有良好的资源潜力。
(七)砂岩型矿床
这类矿床以铜金矿化为主,产于中生代陆相红层盆地区,可以莲花尖金矿和桂林铜矿为代表。金矿含矿地层为侏罗纪月潭组,岩性为其底部的石英砾岩、粗砂岩。铜矿化含矿地层为白垩纪徽州组,岩性为紫红色砂砾岩、粗砂岩及岩屑砂岩等。
已知金铜矿产地一般规模小、品位较低,可供地方开采利用。
‘肆’ 有色金属矿产包含哪些类别
狭义的有色金属又称非铁金属,是除了铁、锰、铬以外的所有金属的统称。广义的有色金属还包括有色合金。
有色金属矿产大致上可以分为5类:
重金属:密度大于4500千克/立方米(4.5g/cm3),如铜、镍、钴、铅、锌、锡、锑、铋、镉、汞等;
轻金属:密度小于4500千克/立方米(0.53~4.5g/cm3),如铝、镁、钾、钠、钙、锶、钡等;
贵金属:价格比一般常用金属昂贵,地壳丰度低,提纯困难,化学性质稳定,如金、银及铂族金属;
稀有金属:包括稀有轻金属(如锂、铷、铯等)、稀有难熔金属(如钛、锆、钼、钨等)、稀有分散金属(如镓、铟、锗等)、稀土金属(如钪、钇、镧系金属)、放射性金属(如镭、钫、钋及阿系元素中的铀、钍等);
半金属:性质价于金属和非金属之间,如硅、硒、碲、砷、硼等。
‘伍’ 钨、锡、钼稀有金属矿
中亚钨、锡贺模、钼、稀有金属矿床主要产于中哈萨克斯坦的阿加德尔地区乌斯品—莫英特地块及其周围;北哈萨克斯坦的科克切塔夫及东哈萨克斯坦的卡尔巴—纳雷姆等一带。多与后碰撞富碱及碱性花岗岩有关。
哈萨克斯坦的钨矿储量占独联体54%,钼、锡、钽等亦有丰富资源。
中哈萨克斯坦的阿加德尔地区、有最大的Mo-W网脉型矿床(上凯拉克特、科克坦克尔、巴特斯套)和石英脉—云英岩型矿床(阿克恰套、东科翁腊德);北哈萨克斯坦科克切塔缺顷夫地区最大的网脉型锡矿有苏雷姆比特、杜里特什科依等矿床;在东哈萨克斯坦的卡尔巴—纳雷姆地区有伟晶岩和云英岩—脉状—网脉状钨、锡、钽、铌矿床和稀土矿床如别洛哥尔伟晶岩型Ta矿床,米地维地卡Ta、Nb矿床,巴肯洛依Sn、Ta、Nb矿床、布南底锡和锡钨矿床、卡拉苏锡钨矿床等;楚伊犁带有云英岩—石英脉、伟晶岩和矽卡岩—碳酸盐—云英岩矿床如卡拉俄贝钨钼矿床等。
一、钨
主要是WO3储量约2.1Mt,具有重要经济价值的矿床是阿克恰套、上凯拉克特、卡拉俄贝和巴扬等矿床。
在阿克恰套地区已圈定有300多条云英岩—石英脉含矿体,多受近南北走向断裂控制。脉体厚度变化大,从几厘米到十几米不等,长几十米到几百米,主要含矿脉沿走向长几十米到 1500~2000m。矿石中含95种矿物,其中主要是石英、白云母、黄玉、黄铁矿、黑钨矿、辉钼矿(钼华)、迪开石和丝光白云母等,其中钨矿和辉钼矿有经济价值。在图尔盖坳陷带中的斯米尔诺夫矽卡岩型钼钨矿床可达超大型规模,可能与石炭纪岩浆活动有关。
上凯拉克特钨矿:储量1.1Mt,品位0.128%,位于乌斯品-捷克图尔马斯早古生代褶皱基底上的泥盆纪—石炭纪裂谷带内,与石炭纪—二叠纪后碰撞岩浆活动有关,属高温热液脉型(云英岩-石英脉型),该矿东南还有巴图斯套大型钨钼矿。
新疆境内的钨矿有岩浆热液型和矽卡岩型。矽卡岩型钨(钼)矿,分布于南天山,如库米什、喀尔卡特、曲惠沟、忠宝等钨矿,南天山-红柳河附近有砖井山(小白石头)钨钼矿。南天山钨钼矿产于晚古生代晚期黑云母花岗岩、似斑状花岗岩与泥盆纪灰岩接触带的矽卡岩带内,以白钨矿为主。砖井山钨矿产于蓟县系碳酸盐岩与晚古生代中期黑云母花岗岩接触带的矽卡岩带内,以白钨矿为主、次为辉钼矿、黄铜矿闪锌矿等。岩浆热液型云英岩-石英脉型钨或钨钼矿,分布于准噶尔-阿拉套及博格达等一带,成矿与晚古生代花岗斑岩、斑状黑云母花岗岩、二长花岗岩为主,属髙硅富碱型的后碰撞花岗岩,如琼洛克矿床,含钨较高,以黑钨矿为主,围岩蚀变以云英岩化为主。
二、钼矿
在哈萨克斯坦勘探过的钼矿床有34个,其中26个计算了储量(约100×104t)。目前哈萨克斯坦主要钼矿的生产来自东科翁腊德矿床(200~250kt)开采了52年现仍在开采之中,它包括一系列向南陡倾斜平行排列的含钼云英岩—石英脉,形成长大8km的含矿带。矿石主要是结核状含云母的石英—云英岩和大粒度辉钼矿。透镜状矿体向西缓倾,其中石英—辉钼矿脉(很少石英—黑钨矿)厚度从0.3~1.5m,主要矿物有:石英、辉钼矿、黄铁矿、白云母、钠长石、铌铁金红石、微斜长石和黄铜矿。
新疆的钼矿主要为斑岩型和矽卡岩型、热液脉型,此外在伟晶岩中有时也伴生钼矿。斑岩型、矽卡岩型钼矿常与铜共生或伴生,如上述的斑岩型铜钼矿中,北准噶尔的希勒库都克斑岩型钼铜矿床,以钼为主,成矿以晚古生代髙钾钙碱性岩浆活动有关,属后碰撞期产物。肯登高尔、莱历斯高尔斑岩型钼矿,产于博罗霍洛山以钼为主,铜次之,最近又在该带发现了艾姆劲钼(金)斑岩型矿床,成矿时代石炭纪。西准噶尔的苏云河钼矿为热液脉型,产于后碰撞包古图斑岩铜矿附近,与该斑岩体晚期的岩浆热液活动有关,成矿期为早二叠世(280Ma)。独立的斑岩钼矿,产于东天山觉罗塔格东段,容矿地层为石炭纪干敦组硅质细碎屑岩为主及细碧-角斑岩建造,成矿物质,主要来自深熔岩浆的伏拍陆高侵位花岗斑岩。岩体外接触带的构造发育处,含大规模石英网脉型钼、(铼)多金属矿化,形成白山式石英脉型钼(铼)矿床。矿区南侧花岗斑岩脉的锆石 U-Pb年龄 235~245Ma(李华芹,2006),东部中粒黑云母花岗岩的 SHRIMP 锆石 U-Pb年龄(239±8)Ma,矿石中辉钼矿的Re-Os等时线年龄为(224.8±4.5)Ma 表明其成矿时代为中三叠世。与黑云母斜长花岗岩有关的钼矿181Ma和187Ma(李华芹,2000)成矿时代为侏罗纪。它们属板内后造山期的产物。
三、锡矿
苏雷姆比特和杜里特什科依两矿床是最近在北哈萨克斯坦科克切塔夫发现的。它们具有巨大的锡储量。在它们被发现以前,锡是作为一种稀有金属矿床生产过程中的副产品。其他矿床如卡拉俄贝、尤比里洛依矿床(楚—伊犁带)及别洛哥尔、巴肯洛依等矿床(卡巴尔—纳雷姆带)这些矿床总储量32800t,每年大约生产180t。
现以苏雷姆比特锡矿床为例,该矿床位于科克切塔夫地块北部,矿床出露于长10km宽2km的区域。出露地层为前晚里菲世的炭质—粘土岩和千枚状页岩。中泥盆世的辉长岩—闪长岩和闪长岩岩株侵入其中。矿化发生在北西向内—外接触带中。矿体有3种形态:线型网状脉、矿化穹隆、脉状。第一种类型最重要,该类型矿体倾向北西,呈透镜状和层状产出。一般情况下矿体中锡延走向和倾向变化不大,最高品位Sn>1%,除Sn外还含W(0.03%)、Bi(0.5%)、Be(0.5%)、Mo(0.03%)、Li(0.2%)、Pb(0.2%)、Cu(0.8%)、Zn(1%)和Ag(10g/t)。硫化物—绿泥石—绢云母板岩中也含银,品位可达30~19 g/t。
新疆的锡矿主要是岩浆热液型,据岩浆岩性质可分两种类型;即碱性花岗岩型和S型花岗岩高温热液型。前者分布于东准噶尔,成矿与后碰撞亚碱性黑云母花岗岩类和碱性角闪石花岗岩类有关。如萨惹什克锡矿与钠闪石 A 型花岗岩有关,锡矿产于钠闪石-石英脉中,少数产于强蚀变钠化、云英岩化花岗岩及石英脉两侧蚀变带中。成矿时代为二叠纪(263±3Ma)。高温热液型锡矿一般与 S型花岗岩有关,多产于阿拉套地区,以喀孜别克锡矿为代表,锡矿产于晚石炭世S型花岗岩中,接触带发育云英岩化及绿泥石化,矿石矿物除锡石、黑钨矿外,还含辉钼矿、黄铜矿、方铅矿等。南天山独山锡矿,成矿与早二叠世末期(264~259Ma)含锡钾长斑岩的侵位及热液充填交代有关。它们均属后碰撞岩浆热液活动产物。羌塘-三江褶皱系的河尾滩地区,见有含锡伟晶岩脉,属高温热液成因,成矿时代为侏罗纪。
四、钽和铌等稀有金属矿床
哈萨克斯坦钽资源量主要集中在12个矿床中,其中7个矿床已勘探,探明储量为2159 t。矿床集中在卡尔巴—纳雷姆带,大多数与伟晶岩共生的矿床产于卡尔宾斯基花岗岩深层岩体西南接触带,该岩体主要为钾长花岗岩、白岗岩、碱性花岗岩等组成,形成于二叠纪。这些钽—铌铁矿床含钽量大于铌。
铌矿床中最重要的是科克切塔夫的罗瑟夫斯科耶矿床。该矿床(Zr、Ta、Nb)的成矿作用与华力西期(?)黑云母钠长花岗岩有关。矿体产于岩体顶部强烈的钠自交代作用的岩石中。矿石含水锆石—铌铁矿,呈细脉浸染状。
扎尔玛-萨乌尔带的上埃斯品(Verkhne Ecpe)矿床是钽—铌稀有、稀土矿床的典型代表,产于Akzhailiausky花岗深层岩体北缘,与上埃斯品(Verkhneespinsk)钠闪石—钠长石—花岗岩侵入有关,岩体侵入下石炭统页岩中,地表呈两个钠闪石—钠长石—花岗岩体(大的3000m、小的1000m),而在深处则合二为一。矿体呈层状和脉状,产于矿化钠闪石—钠长花岗岩、脉状钠闪石—钠长石—花岗伟晶岩、伟晶岩和接触变质带中。原生矿化以氟钙钠钇石—水锆石—烧绿石为主,主要矿物元素:Zr、Nb、TR(La、Ce、Cd、Sm、Yb等)伴生Ti、Ta。
蒙古国东南部还产与印支期岩浆活动有关的钨钼铍矿床,如玉古兹尔矿床,辉钼矿铼、锇同位素等时线年龄为(224±6.2)Ma,黑云母花岗岩SHRIMP锆石U-Pb同位素年龄(225.9±2.1)Ma,矿床形成于晚三叠世。为石英脉及云英岩型。
新疆稀有金属有铍、锂、铌、钽等矿种,成因类型主要为花岗伟晶岩型和碱性岩型。一般矿床均由多个稀有金属矿物组成,此外,还有一些其他类型,如产于阿斯喀尔特绿柱石砂矿中的铍,白杨河铀铍矿中的铍为陆相火山岩型,是铍矿的重要类型之一(见后)。
花岗伟晶岩型(含花岗岩型)主要分布于阿尔泰地区,次为东准噶尔、西昆仑等。常成群、成带出现,围绕花岗岩向外,稀有金属分布呈有规律的带状排列,如可可托海超大型稀有金属(铍锂等)矿床,含矿伟晶岩产于辉长岩体中,矿脉由外向内可分为10个不同结构带,其中1、2、4带以铍为主,5、6、8带以锂为主,铌分布在1~4带,钽主要分布于5~7带。按已知储量铍、锂分别为超大型,钽为大型,铌为小型。并含稀土。阿拉尔黑云母二长花岗岩(210~212Ma)岩基,具 S 型花岗岩特征,与含矿伟晶岩的形成有关。阿尔泰阿斯喀尔特铍矿(中型),产于含铍花岗岩与白云母花岗岩组成的岩钟状侵入体内。含矿花岗岩由下至上可分出6个结构带,主要有用矿物为绿柱石(铍)伴生钼矿。
与碱性岩有关的稀有金属矿床主要有铌、锂、钽、锆如南天山伊兰里克、波孜果尔铌钽锆矿和库鲁克塔格的阔克塔格西稀有金属矿。矿化与碱性花岗岩、碱性岩、碱性伟晶岩有关。成矿时代较宽,如波孜果尔为二叠纪,阔克塔格西为三叠纪,伊兰里克为前寒武纪。伊兰里克铌钽矿产于碱性伟晶岩中,伟晶岩结构分带清楚,其中钠长石带矿化较好,稀有金属矿物为烧绿石、钛铌钽酸盐和钛钇铌酸盐等铌钽矿物及锆石、曲晶石、异性石等。
‘陆’ 赣南崇余犹矿集区成岩成矿时代
崇余犹矿集区位于江西省西南部,涵盖崇义、大余、上犹全境及南康西部地区(图2-27)。与湖南、广东邻接。该矿集区是南岭中、东段石英脉型黑钨矿的重要产地,包括4个Ⅴ级成矿区带:①营前矿逗返田。主要矿化类型是矽卡岩型钨银多金属,如焦里钨银矿;②淘锡坑-高坌矿田。主要矿化类型是石英脉-蚀变岩型钨锡矿,以淘锡坑为代表;③天门山-红桃岭矿田。主要矿化类型是岩体-石英脉蚀变岩型钨锡铅锌多金属矿,茅坪钨锡矿、牛岭钨锡矿、老庵里锡多金属矿;④九龙脑矿田。主要矿化类型是石英脉-矽卡岩型钨锡多金属矿。
图2-27 崇余犹矿集区区域地质简图
一、淘锡坑钨多金属矿区
江西省崇义县淘锡坑矿区位于NNE向九龙脑-营前岩浆岩带与EW向古亭-赤土区域构造-岩浆-成矿带的交汇部位,是九龙脑-淘锡坑矿田的一部分。该地区在60年代、80年代以及2003年至今开展了地质找矿工作,科研工作较少。本文在淘锡坑矿区成矿主脉体坑道中选取了5个辉钼矿样品和一个黑钨矿样品,由中国地质科学院国家地质实验测试中心屈文俊研究员用同位素稀释-等离子体质谱法,进行了Re-Os等时线年龄测定,获得了154.4±3.8Ma的辉钼矿等时线年龄数据。
1.地质背景
区内广泛出露震旦—奥陶系,分布面积占80%以上;另有少量泥盆系、石炭系、二叠系、白垩系、第三系分布。震旦系为火山物质、泥砂质所构成的复理石建造,断块状分布于樟东坑-天井窝、仙鹅塘-淘锡坑一带,包括坝里组与老虎塘组;寒武系则以泥砂质为主体,下部含炭、上部夹透镜状碳酸盐岩层,集中出露于矿田东南与北部;奥陶系更为复杂,主要为笔石页岩建造,间夹多层砂质、砾质碳酸盐岩层。这些地层经加里东运动,褶皱隆起而成为本区基底。泥盆系、石炭系、二叠系呈角度不整合于基底地层之上,从磨拉石建造开始,以浅海碳酸盐岩建造为主,至陆相沼泽泥砂质含煤建造结束。侏罗系、白垩系、第三系为断陷盆地沉积的红色碎屑岩系。
本区构造变形强烈,褶皱断裂发育,长期多阶段构造演化形成了各具特色的加里东、海西—印支、搏蠢燕山构造层。每个构造层均有独特的沉积建造、岩浆活动、构造变形及复杂多样的组合形式,并彼此交汇、叠加改造,形成以NNE向、EW向构造为主,叠加NE、NW、近SN向构造的总体格局。EW向构造以及NNE向构造,在钨锡成矿时期,均有过多次反复的活动,形成了广泛的、形式多样的复合构造,以及其他方向的次级配套构造。这些构造为本区燕山期成矿岩体,以及钨锡多金属矿床的形成,提供了有利的条件。
区内岩浆活动以加里东期和燕山期为主,加里东早期阶段以中基性至酸性海底火山喷发为主,晚期阶段表现为强烈的混合岩化和酸性岩浆侵入;燕山早期主要为酸性岩浆侵入活动,间有少量基性岩浆侵入;海西—印支期岩浆活动比较微弱,仅有少许中酸性岩株出露。
九龙脑岩体:出露在矿区以南8km处,南起洪水寨,北至园洞,东西宽15km,南北长12km,面积约105km2。形成于燕山期,呈岩基状出露于矿田中部,作NNE向展布,往北、往南隐伏。该岩体可划分出马子塘、园洞、石溪、竹高岭4个不同期次形成的岩体。其受区域性NNE与EW向构造的复合控制,起始于晚三叠世,以中侏罗世为主体,晚侏罗世与钨锡成矿关系最为密切。岩体南端为粗粒黑云花岗岩,往北逐渐过渡为二云母花岗岩,并有小岩枝伸延到柯树岭矿区。岩体为重熔“S”型花岗岩,石英含量较高,钾长石高于斜长石,暗色矿物以黑云母为主,副矿物中常有磁铁矿、锆石、磷灰石、独居石、萤石、黑钨矿等,多阶段活动明显,演化程度较高,并富含W、Sn、Pb、Ag等成矿元素,是矿田内钨、锡、铅、锌的成矿母岩。
本区已知矿床较多,矿化复杂,类型多样,环绕燕山期九龙脑岩体,分布着以樟东坑、九龙脑为代表的钨矿床,以洪水寨、淘锡坑、柯树岭为代表的钨锡矿床和以赤坑、宝山为代表的银铅锌矿床。成矿多与隐伏、半隐伏小花岗岩体密切相关,矿床类型以石英脉型为主,次为矽卡岩型、破碎蚀变岩和云英岩型。矿带主要赋存于EW向次级裂隙中与SN向的矽卡岩带内,矿化体规模较大,沿走基指陪向延长常达数百米以上,宽达几米至几十米。主要矿物有黑钨矿、锡石、白钨矿、方铅矿、闪锌矿、黄铜矿等。陶锡坑一带是赣南钨锡多金属矿的主要产地,也是最具找矿远景的成矿区之一。
2.矿区地质特征
矿区地层较简单,主要是震旦系、寒武系、奥陶系变质岩系,也是主要赋矿围岩,在矿区东部有泥盆系、二叠系、石炭系沉积岩出露,构成宝山近SN向向斜坳陷的一部分(图2-28)。区内断裂发育,形式复杂,规模不大,活动时间较长,既有控矿、储矿断裂又有成矿期后破坏性断裂构造。根据空间展布可分以下4组:①SN向断裂;②NW向断裂;③NE向断裂;④EW向断裂。据地表和深部工程揭露,陶锡坑矿区岩浆岩可分3期:最早为闪长岩脉,其次是隐伏花岗岩体(包括伴随的各种酸性岩脉),最后为基性的辉长岩脉。根据深部钻孔资料,推测区内隐伏岩体总体呈NNW向延伸,以北西段(宝山、棋洞、烂埂子)、牛角湾、西坑口为顶凸起,标高在+50至-200m左右。
在深部隐伏花岗岩体的热力作用下,于外接触带的变质岩中形成了较为明显的热力蚀变晕圈。越近花岗岩体,变质越强,反之则逐渐减弱。根据野外观察及钻孔编录,可以观察到自花岗岩体向外,大致可分为3个蚀变带:①角岩带;②强角岩化蚀变带;③角岩化-弱角岩化蚀变带。
图2-28 淘锡坑矿区地质图(转引自陈郑辉博士论文)
矿区北西段(宝山、棋洞、烂埂子)已完成评价,其历年采出钨精矿累计约1.4万t,现保有三氧化钨储量3.5万t,达中型矿床规模。矿区钨矿床类型为外接触带石英细脉-大脉型。
3.测试方法及结果
淘锡坑矿区目前开采的主要是356m中段以下的矿体,矿脉由306m中段标高到56m中段标高,矿体厚度由0.3~0.5m变大到1.7~1.9m,矿脉中成分主要是石英和云母,以及黑钨矿、辉钼矿、黄铜矿、萤石等。本次采集的样品是宝山区段生产坑道中主矿体的矿石样品(图2-29),用以进行Re-Os同位素研究。样品的测试结果见表2-20,图2-30。Re-Os同位素分析测试的结果表明辉钼矿的模式年龄变化于153.5±2.7~156.4±3.5Ma。表2-20中样品TXK1-6为与辉钼矿同一矿脉中的黑钨矿,其成矿年龄(164.0±2.7Ma)要比辉钼矿早。其中样号为TXK1-3的辉钼矿作为平行样测试了两次,目的是进行检测测试的结果。平行样的测试结果非常接近,说明测试结果是可靠的。
图2-29 淘锡坑矿区104线剖面图(转引自陈郑辉博士论文)
表2-20 江西淘锡坑钨矿中辉钼矿的Re-Os同位素数据
4.讨论与结论
上述结果表明,陶锡坑矿区同一矿脉中5个辉钼矿的模式年龄变化于153.5±2.7~156.4±3.5Ma,其等时线年龄为154.4±3.8Ma,在等时线图上分布近于一条直线。等时线年龄与模式年龄很接近,说明测试结果是可信的,可以作为淘锡坑矿区的成矿年龄。黑钨矿的模式年龄数据为164.0±2.7Ma,要比辉钼矿的等时线年龄大约10Ma。这与黑钨矿先于辉钼矿形成的地质特征是吻合的,也表明该矿区的成矿作用从黑钨矿到辉钼矿经历了至少10Ma的历史。正是较长时间内成矿物质在相对稳定构造条件下的不断补给,导致了富矿脉的形成和黑钨矿、辉钼矿等矿石矿物粗大晶体的形成。本矿区样品辉钼矿中铼含量比其他矿区的辉钼矿要低将近3个数量级,代表了什么地质意义或什么原因造成,还有待于进一步研究。
图2-30 淘锡坑矿区辉钼矿的Re-Os等时线年龄
赣南黑钨矿的形成是该地区多期岩浆构造演化活动的产物,而燕山早期的岩浆热液则是该地区钨矿成矿主要的物质来源。淘锡坑钨矿属于高温热液成因黑钨矿-石英大脉型矿床,其中辉钼矿年龄的测定结果,表明成矿作用与燕山期花岗岩有关。
二、茅坪钨矿区
江西省崇义县茅坪钨锡矿床是20世纪80年代末探明的一处大型钨锡矿床,矿区包括上茅坪、下茅坪、高桥下3个区段,矿床由上部石英脉型钨锡矿床和深部隐伏花岗岩体顶部的云英岩化花岗岩浸染型钨锡矿床所组成。该矿床发现于1918年,1949年前有少量民采,1955~1989年有重工业部江西220队、赣南钨矿大队、908地质队、冶金616队及江西有色地质二队先后在此开展过地质找矿工作,但科研工作程度相对较低,相关文献(李毅等,1991;郑跃鹏等,1991;黄定堂,1999)较少。本次工作在茅坪矿区采取了-5m标高云英岩型矿体中辉钼矿5件,云英岩型矿体上部40m标高石英脉型矿体中辉钼矿2件,由国家地质实验测试中心采用同位素稀释-等离子体质谱法进行Re-Os等时线年龄测定,获得了云英岩型矿体辉钼矿等时线年龄数据为158±4Ma。
1.区域地质背景
茅坪钨锡矿床位于南岭成矿带东段江西省赣南地区,据陈毓川院士的成矿区(带)划分方案,赣南处滨西太平洋成矿域(Ⅰ)之华南成矿省(Ⅱ)的南岭东段中生代锡银铅锌稀有稀土金属成矿区(Ⅲ),赣南钨锡成矿亚区(Ⅳ)。崇(义)-(大)余-(上)犹钨多金属矿矿集区是赣南成矿亚区中最重要的矿集区之一,天门山-红桃岭矿田又为矿集区内主要矿田之一,处NNE向西华山-张天堂岩浆带与EW向古亭-赤土区域构造-岩浆-成矿带的交合部位(图2-31)。
矿田出露地层以广布的震旦—寒武系基底岩系为特征,另有少量的泥盆系、白垩系、第四系地层。震旦系老虎塘组为一套由火山质、泥砂质岩构成的复理石建造;寒武系牛角河组和高滩组为一套由泥砂质夹少量凝灰质、碳质岩层构成的类复理石建造,泥盆系陡水组呈角度不整合覆盖于基底岩系之上,以磨拉石建造为主,中上部夹碳酸盐岩层;白垩系和第四系以山间磨拉石、内陆河湖相膏盐建造为特征的断陷沉积。据前人研究,震旦纪—寒武纪碎屑岩建造构造层中富含W、Sn、Cu、Pb、Zn、Ag等成矿元素,其W、Sn、Pb高出地壳克拉克值1.5~3倍,是矿田内钨、锡多金属矿床的主要赋矿地层。
图2-31 西华山—张天堂岩浆岩带控矿示意图
区内构造变形强烈,褶皱、断裂发育,褶皱以发育于基底地层中的倒转背斜为主。断裂以NNE和EW向为主,次为NW向和近NS向断裂。其中,NNE向和EW向断裂构造复合部位为区内燕山期岩浆岩侵入、定位提供良好空间,EW向断裂则是本区钨锡多金属矿体的主要控矿和容矿构造。
矿田出露和隐伏的岩浆岩体众多,多为多期次多阶段岩浆活动形成的复式岩体,尤以燕山期花岗岩类为最盛,典型代表有天门山岩体、红桃岭岩体和张天堂岩体。天门山复式岩体与下寒武统牛角河组浅变质岩呈侵入接触,接触面较平直,产状外倾,倾角40°~65°,主要岩性为先期侵入的中细粒斑状黑云母花岗岩和后期侵入的细粒斑状黑云母花岗岩,前者呈灰白色,似斑状结构,块状构造,斑晶为石英、钾长石、斜长石,基质为长石、石英、黑云母。后者呈小岩株、岩瘤、岩滴状,灰白、肉红色,细粒花岗结构,块状构造,斑晶以钾长石、石英为主,基质主要为石英、长石、黑云母。天门山岩体东侧红桃岭岩体亦具二次活动特征,先后形成细粒斑状黑云母花岗岩和细粒白云母花岗岩,后者呈SN向蠕虫状的岩瘤侵入于前者,总体呈NE向长条形岩株产出;北部张天堂岩体岩性为中细粒斑状二云母花岗岩。
矿田内钨锡矿床(点)众多,主要类型为石英脉型、破碎蚀变岩型和云英岩型。空间分布上,环绕成矿岩体(或隐伏岩体)内外接触带产出,主要为石英脉型、云英岩型钨、钨锡矿床,如茅坪、红桃岭、下垅、牛岭钨锡矿、八仙脑钨多金属矿等。茅坪钨锡矿床产出于天门山岩体北端约3km处,矿区深部的隐伏花岗岩为岩体向北倾伏延伸的次级岩突(图2-32)。
2.矿区地质特征
矿区地层主要出露寒武系中下部浅变质砂岩、板岩。隐伏岩体上部围岩发生不同程度的角岩化,由岩体向外,依次可划分为二云母角岩带→黑云母阳起石角岩带→黑云母角岩带→绢云母角岩带。
矿区褶皱断裂构造较发育,褶皱构造有上茅坪-下茅坪同斜和沈端口西-高桥下背斜,轴向近于SN,并大致与区域主褶皱轴平行。另外,还有NE向分布的褶皱。主要控矿断裂走向EW,倾向南、北者皆有,倾角50°~75°,一般长300~500m,宽数十厘米,正、逆断层均有,成矿后断裂主要为NE向及NW向两条较大的破碎带F1、F2,皆为逆断层。
矿区内地表仅见几条闪长岩脉,皆被矿脉切穿,为成矿前侵入。钻探及后期坑道均揭露矿区深部存隐伏花岗岩体,控制面积为0.5km2,顶面标高为0m左右,呈岩钟状近EW向展布,岩性为斑状黑云母花岗岩和细粒花岗岩,具高硅,铝过饱和,富钾、贫铁、镁、钙等特征;富含W、Sn等成矿元素,钨锡含量分别为4.8×10-6和78×10-6,高出一般酸性花岗岩的数倍至数十倍,高挥发分元素F及稀碱元素Li、Rb、Cs,贫Sr、Ba;具δEu极低负异常。
图2-32 崇义茅坪钨锡矿区地质简图(据江西有色二队资料修改)
矿区主要有两种钨锡矿化类型:上部石英脉型和深部云英岩型。
石英脉型钨锡矿体呈脉状产出,地表多以密集线脉形式存在,部分以细脉形式出现,深部以密集薄脉形式出现。单体矿脉沿走向延伸或沿倾向延深100~1000m不等,一般长、深300~400m,部分达800m以上。脉宽一般5~20cm,部分达30cm以上,最大脉幅达93cm。矿脉沿走向或倾向呈波状弯曲、膨大缩小分支复合、尖灭侧现等现象常见。矿脉之间平行成组或交叉重叠排列,矿脉产状北面下茅坪区段以EW走向、南倾为主,倾角40°~60°;南面高桥下区段以EW走向、北倾为主,倾角40°~80°;中部上茅坪区段NW向、近EW向、近SN向三组不同走向矿脉互相穿插,倾向变化显着,倾角较大。矿区矿脉的倾角由矿区中心部位向南北方向由陡变缓。矿脉穿切隐伏岩体的顶部、云英岩型矿体及外接触带的变质岩(图版13);矿体连续性较好,钨锡品位局部较高。云英岩型钨锡矿体成似层状富集在隐伏岩体顶部云英岩中,矿体赋存于岩体顶盖面似伟晶岩壳以下150m范围内,且主要分布中部石英脉密集部位,面积约0.72km2。矿体长数百米到千余米,厚几米到几十米。矿床形态简单,多为似层状、板状,少数呈扁豆状、透镜状近EW向展布,钨锡主要富集在矿床的中上部云英岩化和黄玉化强烈的部位或边部黄玉、云母大量出现的地段,矿体除钨锡矿化外,还有铌钽矿化。
矿床垂向矿化分带明显,自下而上可分为4个矿化带:①钨锡(铌钽)云英岩似层状矿化带:矿化带位于岩体顶部(图2-33),也即为云英岩型钨锡(铌钽)工业矿体的赋存部位。钨锡矿物呈浸染状矿化,矿石中钨锡铌钽平均品位为WO3为0.176%、Sn0.231%、Nb2O5+Ta2O50.0284%;②钨钼(锡)石英脉矿化带:位于岩体外接触带浅变质砂板岩中,矿化以钨、钼为主,伴生锡矿化,以密集薄脉形式出现。该带W、Mo富集,Sn、Nb、Ta贫乏。钨、钼、锡平均品位:WO32.35%,Mo0.313%,Sn0.068%;③钨锡硫化物脉矿化带:矿化带位于脉状钨钼(锡)矿体之上浅变质砂板岩中,矿化以钨、锌为主,伴生锡、铜矿化,矿脉平行成组或交叉重叠排列,该带以硫化物相对发育为特征。矿石平均品位为WO30.973%,Sn0.295%,Zn0.517%、Cu0.101%;④萤石白云母线脉带:矿化带位于矿体最上部,矿化微弱,无工业意义。
图2-33 茅坪钨锡矿300勘探线剖面及采样位置图(据江西有色二队地质资料及矿山资料等简化)
3.样品描述及测试方法
本文采集的辉相矿样品是在上茅坪区段-5m标高300勘探线附近的云英岩型含辉钼矿钨锡矿石样品5个,编号分别为MP-M1—MP-M5,另在海拔40m标高300勘探线相应位置采取石英脉型钨钼矿石2个,编号分别为MP-M6—MP-M7,用以进行Re-Os同位素研究,采样地点标在图2-33中。云英岩型矿石中矿物有黑钨矿、锡石、石英、白云母、钠长石、黄玉、萤石、少量辉钼矿、铌钽铁矿等,黑钨矿呈细小柱状浸染状分布于矿石中,辉钼矿仅局部可见,多呈细粒鳞片浸染状分布于钨锡矿化云英岩中,个别呈细小集合体团块产出;石英脉型矿石中主要成分是黑钨矿、辉钼矿、石英和云母等,黑钨矿呈细板状自形半自形晶体,自围岩向脉中心生长,部分在脉中心部位呈集合状团块状分布。辉钼矿主要呈条带状沿石英两侧脉壁生长,少部分呈半自形晶赋存于黑钨矿边。云母主要生长在围岩与辉钼矿及脉体的交界处,为自形、半自形晶体(图版14)。分析样品主要选取与黑钨矿伴生的辉钼矿单矿物,两种类型共选取7个样品,测试工作由国家地质实验测试中心Re-Os同位素实验室完成。
4.测试结果
茅坪钨锡矿辉钼矿的Re、Os含量见表2-21,其中187Os为总187Os,计算时的误差指其总误差,包括样品的称量误差、稀释剂标定误差、质谱测量误差和质量分馏校正误差等,置信度为95%。本次实验全流程空白水平Re约2pg,普通Os为0.2pg,远远小于所测样品中Re、Os含量,不会影响实验中Re、Os含量的准确测定。经过样品的测试,得出每个样品中187Re,187Os的含量和根据公式计算所得的辉钼矿单矿物模式年龄值(表2-20)。根据187Re和187Os的含量绘制等时线图,获得辉钼矿的模式年龄变化于(141.4±2.2)~(158.2±2.2)Ma之间,等值线年龄为158±4Ma(图2-34)。
表2-21 江西省茅坪钨锡矿中辉钼矿Re-Os同位素数据
注:测度数据由国家地质实验测试中心屈文俊等人完成,采样者:张永忠等。
图2-34 茅坪钨锡矿中辉钼矿的Re-Os等时线
5.讨论
(1)茅坪矿区成矿作用时代
Re-Os同位素测年方法是直接精确测定辉钼矿及相关矿化模式年龄的有效手段,茅坪矿区云英岩中5个辉钼矿的6个模式年龄变化于150.7±2.4Ma~158.2±2.2Ma之间,在等时线图上分布近于一条直线,其等时线年龄为158±4Ma,等时线年龄与模式年龄很接近,说明测试结果是可信的,可以作为茅坪矿区的云英岩型钨锡矿的成矿年龄,年代为侏罗纪中世。石英脉型矿体中辉钼矿模式年龄变化于141.4±2.2Ma~151.0±2.4Ma,但由于样品数只有2个,代表性不足,但从其模式年龄变化区间及平均模式年龄(146Ma)大致可推断石英脉型矿体略晚于云英岩型钨锡矿体成矿,本次测试结果得出的两者成矿关系与野外观测到石英脉型矿体切穿早期形成的云英岩型矿体的现象是相符的,说明矿区存在着两期成矿作用。
(2)天门山-红桃岭钨锡矿田成岩成矿作用时代
天门山-红桃岭矿田内,围绕天门山、红桃岭、张天堂3个主要出露岩体周边产出一系列钨锡矿床,近年对这些岩体、矿床的成岩成矿时代同位素研究一直方兴未艾,表2-22和表2-23分别列出在矿田内取得的一批矿床及岩石同位素年龄数据,本次研究工作取得的茅坪成矿同位素年龄数据明显比丰成友(2007)和刘善宝(2007)取得的天门山岩体成岩数据要早,而比曾庆涛(2007)所取得的数据要晚,说明天门山岩体在成岩过程跨度较大,据本区区域调查资料,岩体原为相变的主体和补体两套岩性,刘善宝(2007)测得的主体(152±2Ma)和补体(152±2.6Ma)及更晚些的花岗斑岩(150.8±1.8Ma)年龄极为接近,丰成友(2007)对岩体的测试结果(151.8±2.9Ma)也与其基本一致,都在150~152Ma之间,而曾庆涛(2007)的数据则为167Ma,明显早十余百万年,由于以上3组测试数据其测试对象、测试方法及测试单位均一致,因此分析其产生的原因可能由于样品采集位置的不同而造成,进一步推断岩体本身可能为多期侵入的杂岩体,并伴随有多期成矿作用的发生,类似西华山复式花岗岩体之“四次成岩、四次成矿”作用(吴永乐,1987);天门山较早一期的成岩作用(167Ma)对应为茅坪云英岩型矿体(158Ma);主体和补体花岗岩成岩作用(150~152Ma)对应的成矿作用为八仙脑钨多金属矿床(133~147Ma),茅坪石英脉型钨矿体是否归为这一期成矿作用亦有待更充分的证据证实。而据现有数据,杂岩体成岩时代跨度基本可以厘定为(150.8~167Ma),为燕山期中侏罗世侵入成岩,至少存在两期侵入成岩作用,杂岩体的划分有待进一步地质工作开展,岩体成岩过程中相关的成矿作用时代跨度为133~158Ma,对应为燕山中期第一和第二阶段。
华南地区中生代成矿作用的最大特点是绝大多数矿床钨、锡多金属矿化的形成与花岗质岩浆活动关系密切。综合以上天门山-红桃岭矿田的成岩成矿同位素年龄表明,矿田成岩成矿作用主要集中在160~150Ma之间,即华仁民等(2005)划定的华南燕山期中期的第一阶段(170~150Ma),而燕山期中期的第二阶段(150~139Ma)亦有成矿作用发生(八仙脑和牛岭等)。
(3)天门山-红桃岭钨锡矿田成岩成矿作用时差问题讨论
表2-22 天门山-红桃岭钨锡矿田钨多金属矿床同位素年龄数据
表2-23 天门山-红桃岭钨锡矿田岩石同位素年龄数据
从上表所列矿田内取得的岩石和矿床同位素年龄数据来看,摇篮寨(塘漂孜)岩体型钨矿(155.8±2.8Ma)与其成矿作用相关的张天堂岩体(156.9±1.7Ma)在年龄上基本一致,红桃岭岩体(151.4±3.1Ma)及周边的牛岭(154.9±4.1Ma)、樟斗钨矿(149.1±7.1Ma)在年龄上差别不大,而天门山岩体及周边的茅坪、八仙脑钨矿床在时代上部分数据存在一定差异,但可能正如前述的岩体的复杂性,存在着目前尚未完全认识清楚的多期侵入成岩成矿作用所致。矿田已有同位素年代学证据表明成岩成矿作用近乎同时进行,成矿作用比成岩作用略晚,但时差一般不超过5Ma。
近年针对南岭地区燕山期成岩作用与成矿作用时间上的差异有着较多的讨论,许多学者根据较新的年代学资料趋向于认为成岩和成矿作用同时进行,其间几乎没有时间差,也许成矿作用稍晚于成岩作用,这是由于花岗岩成矿需经历岩浆冷凝挥发分聚集、热液运移、金属矿物沉淀的过程,但是由上述原因导致的花岗岩类的侵位与相关的成矿作用在时间上的差异并不会很大,成岩、成矿年龄在误差范围内是一致的,天门山-红桃岭矿田内新近取得的一批同位素年龄数据对这一观点进行了直接佐证。