青海白柳溝地區(qū)銅多金屬礦床控礦條件及找礦遠(yuǎn)景分析

袁桂林,李文忠,李磊,鞏志遠(yuǎn)

(青海省第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，青海 西寧 810029)

摘要：白柳溝礦田地區(qū)是北祁連西段重要的銅多金屬礦田之一，經(jīng)勘查又發(fā)現(xiàn)4條似層狀銅多金屬礦體，礦床成因類型主要是火山噴發(fā)-沉積型礦床。地槽(裂谷)演化、區(qū)域斷裂、古火山機(jī)構(gòu)、火山巖建造對成礦起到了重要的控制作用。區(qū)內(nèi)外找礦線索較多，具有良好的找礦前景。

關(guān)鍵詞：銅多金屬；控礦條件；找礦遠(yuǎn)景；白柳溝

中圖分類號：P 618.4

基金項目：國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系(CARS08-E-1)；河北省科技廳科技支撐計劃項目(12226501)

作者簡介：袁軍海(1969-)，男，河北無極人，副教授，博士，研究方向為植物抗病性與病害流行方面研究。

Ore-controlling Conditions and Ore-prospecting of

Bailiugou Copper Polymetallic Deposit in Qinghai Province

YUAN Gui-lin,LI Wen-zhong,LI Lei,GONG Zhi-yuan

(The Fourth Institute of Geology and Mineral Exploration of Qinghai Province，Xining,Qinghai 810029，China)

Abstract:The Bailiugou area，located in the western part of north Qilian Mountains，is one of the important copper-polymetallic ore deposits in China.After exploration the four stratiform copper polymetallic ore bodies are found,and they are mainly volcanic eruption and sedimentary type deposits.Trough(rift)evolution,regional fracture,ancient volcanic mechanism and volcanic construction play an important role in the control of mineralization.With more prospecting clues inside and outside of the area,it has good ore prospects.

Key words:copper polymetallic deposit;ore-controlling condition;prospecting perspective;Bailiugou

北祁連是中國重要多金屬勘查區(qū)，在白柳溝地區(qū)已發(fā)現(xiàn)了哈熊溝、下柳溝、西山梁、彎陽河、下溝、白柳溝、郭米寺、尕大阪、香子溝等多金屬礦床(點)，顯示出良好的找礦前景。許多學(xué)者已對該區(qū)多金屬礦床流體包裹體、同位素特征、成礦因素、成礦物質(zhì)來源、成礦系列及其演化進(jìn)行了深入的研究，建立了區(qū)域找礦標(biāo)志和找礦模型，取得了豐碩的研究成果，但對區(qū)域典型礦床之間的對比研究甚少，對區(qū)域成礦規(guī)律缺乏統(tǒng)一的認(rèn)識。本文在認(rèn)真剖析研究典型礦床的基礎(chǔ)上，旨在通過分析區(qū)域成礦條件和總結(jié)找礦標(biāo)志，結(jié)合化探及遙感找礦成果開展成礦預(yù)測工作，為多金屬勘查和資源潛力預(yù)測提供有益的參考。

1區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)位于西域板塊北祁連造山帶新元古代-早古生代縫合帶，構(gòu)造環(huán)境處于大陸裂谷帶，隸屬于北祁連加里東期銅、鉛、鋅等成礦帶走廊南山南坡加里東期銅、鉛、鋅、金(銀)成礦亞帶[1-5]。北祁連成礦帶位于青藏高原東北緣祁連山脈的北部，空間分布與北祁連造山帶一致，北部以深大斷裂與華北板塊相接，西部被阿爾金斷裂帶截切而與塔里木板塊相鄰，南部為以前寒武紀(jì)地層為主的中祁連隆起，東部與北祁連造山帶東段相連(圖1)。在晚元古代末-早古生代期間經(jīng)歷了前特提斯洋-始特提斯洋的擴(kuò)展發(fā)展和俯沖消減，引起大量火山噴發(fā)，區(qū)域上表現(xiàn)為北大河群低角閃巖相變質(zhì)巖系，長城系朱龍關(guān)群淺變質(zhì)碎屑巖、中基性火山巖、碳酸鹽巖；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，產(chǎn)生大量的火山巖漿活動，并形成高壓-超高壓變質(zhì)帶，形成了完整的“溝-弧-盆”體系。區(qū)內(nèi)表現(xiàn)為北祁連洋向北側(cè)阿拉善陸塊的俯沖，沿著清水溝-白經(jīng)寺-郭米寺-景陽嶺南一線，引發(fā)大量火山噴發(fā)活動，形成寒武系淺變質(zhì)基性-酸性火山熔巖、火山碎屑巖、凝灰質(zhì)千枚巖，夾細(xì)碎屑巖及碳酸鹽巖透鏡體。晚奧陶世發(fā)生弧后擴(kuò)張，弧后盆地形成，以奧陶紀(jì)、志留紀(jì)中基性火山巖、火山碎屑巖、碎屑巖組合為代表。在長期的發(fā)展演化過程中，北祁連地區(qū)受洋脊擴(kuò)展、洋殼俯沖、弧后拉張等作用，導(dǎo)致了大規(guī)模海底火山噴發(fā)和熱水沉積作用，火山噴發(fā)攜帶大量的成礦物質(zhì)進(jìn)入海底，形成了富含金屬成礦物質(zhì)的熱水對流系統(tǒng)[3，4]。在火山噴發(fā)的間歇期，含礦熱流體遇到低溫海水而冷凝，并在一些凹地沉淀形成了一系列不同的塊狀硫化物礦床，區(qū)域上表現(xiàn)為郭米寺、大柳溝、下柳溝、彎陽河、下溝、尕大坂等銅鉛鋅礦床(點)(圖1)。

圖1　白柳溝地區(qū)地質(zhì)圖 注：∈ 2hc-中寒武統(tǒng)黑刺溝組；C 2y-石炭統(tǒng)羊虎溝組；K 1xn-下白堊統(tǒng)新民堡群；Q-第四系；γ-花崗巖；γπ-花崗斑巖；δο-石英閃長巖；λπ-潛流紋斑巖；Sb-蝕變帶：灰白色黃鐵礦化絹云石英片巖；1-北祁連造山帶；2-中祁連造山帶；3-北祁連造山帶；4-地質(zhì)界線；5-角度不整合界線；6-斷層；7-地層產(chǎn)狀；8-金屬礦點及編號①哈熊溝銅鉛鋅礦點②西山梁金礦床③下柳溝銅鉛鋅礦床④彎陽河銅鉛鋅礦床⑤下溝銅鉛鋅礦床⑥賴都灘銅鉛鋅礦點⑦尕大阪銅鉛鋅礦點⑧郭米寺銅鉛鋅礦床

2礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1　地層

出露地層主要是中寒武統(tǒng)黑刺溝組(∈2hc)、石炭統(tǒng)羊虎溝組(C2y)、下白堊統(tǒng)新民堡群(K1xn)和第四系(Q)，其中中寒武統(tǒng)黑刺溝組為賦礦地層。中寒武統(tǒng)黑刺溝組(∈2hc)海相火山巖沉積建造，可劃分為上、下兩個巖段，下巖段(∈2hca)為一套中淺變質(zhì)的中基性火山巖夾硅質(zhì)巖，巖性有玄武巖、玄武質(zhì)凝灰?guī)r、安山巖、凝灰?guī)r及綠泥片巖，局部有硅質(zhì)巖夾層；上巖段(∈2hcb)為一套中淺變質(zhì)的中酸性火山巖，其巖性組合是流紋質(zhì)凝灰?guī)r、流紋質(zhì)凝灰熔巖、流紋質(zhì)含火山集塊角礫凝灰熔巖、潛流紋斑巖、流紋巖。該地層中有花崗巖脈，潛流紋斑巖侵入，有黃鐵礦化絹云母片巖帶，是研究區(qū)主要的賦礦層位，特別是其與中酸性火山巖接觸處是重要的找礦有利部位。上石炭統(tǒng)羊虎溝組(C2y)河湖、沼澤相沉積的長石石英砂巖、灰?guī)r、炭質(zhì)頁巖夾煤層。下白堊統(tǒng)新民堡群(K1xn)為一套山麓河湖相沉積的紫紅色礫巖、含礫砂巖、粗砂巖、底部有底礫巖的巖系，礫巖中的礫石以石英巖、砂巖等為主。第四系(Q)廣泛分布于黑河及其支溝兩側(cè)坡麓地帶，上更新統(tǒng)冰水堆積砂礫石層在山前形成臺地。

2.2　構(gòu)造

區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，大致可分為北西西-南東東向斷裂、北東東向斷裂兩組。北西西-南東東向斷裂是礦區(qū)內(nèi)最發(fā)育，規(guī)模最大的一組斷裂，為中寒武統(tǒng)上下巖組間的斷裂，由兩條主斷裂派生出的次一級斷裂也較發(fā)育，區(qū)內(nèi)銅多金屬礦均分布在該組斷裂附近的含礦破碎蝕變帶中，是區(qū)內(nèi)的控礦構(gòu)造，該組斷裂均為高角度逆沖斷裂。北東東向斷裂，該組斷裂在區(qū)內(nèi)也較發(fā)育，屬剪切應(yīng)力作用下的平推斷裂，是成礦期后破壞性斷裂，但規(guī)模較小。

研究區(qū)位于走廊南山南坡復(fù)背斜南翼，復(fù)背斜由次一級的幾個復(fù)背斜、復(fù)向斜組成，褶皺形態(tài)為緊閉的線型褶皺，形態(tài)極為復(fù)雜，倒轉(zhuǎn)褶皺多見，受斷裂構(gòu)造破壞，表現(xiàn)為以北東傾向為主的單斜巖層。

大柳溝-地盤子古火山穹窿呈北西-南東向展布，與區(qū)域構(gòu)造線一致，東西長13~17 km，南北寬3~4 km，呈東大西小的鴨梨狀展布。古火山穹窿的組成巖性為核部中酸性火山巖，兩翼出現(xiàn)巖性較復(fù)雜的中酸性火山巖夾中基性火山巖，且兩翼構(gòu)造活動強(qiáng)烈，形成一系列與區(qū)域構(gòu)造線一致的斷層和蝕變帶。

2.3　巖漿巖

區(qū)內(nèi)未見侵入巖，僅局部見有零星石英脈體產(chǎn)出，但規(guī)模小，且與區(qū)內(nèi)多金屬礦產(chǎn)關(guān)系不密切。深部噴出巖巖性組合為一套海相火山巖，從基性火山巖到酸性火山巖均有廣泛分布，火山噴發(fā)作用為海底裂隙-中心式噴發(fā)。早期火山噴發(fā)旋回形成火山構(gòu)造的基底，巖性組合為玄武巖、玄武安山巖、安山玄武質(zhì)凝灰?guī)r等，屬一套中基性火山巖，相當(dāng)于中寒武統(tǒng)黑茨溝組下巖段(∈2hca)；晚期噴發(fā)旋回巖性組合為流紋巖、安山質(zhì)凝灰?guī)r、熔巖等，為一套中酸性火山巖系，相當(dāng)于中寒武統(tǒng)黑刺溝組上巖段(∈2hcb)。兩套火山巖組構(gòu)成了走廓南山南坡地層，在大柳溝-尕大坂地區(qū)形成中間為中酸性火山巖，南北兩側(cè)為中基性火山巖的分布特征。海相火山巖與區(qū)內(nèi)的硫化物礦床成礦有非常緊密的聯(lián)系。

2.4　變質(zhì)作用

區(qū)內(nèi)中寒武統(tǒng)黑茨溝組地層經(jīng)歷了強(qiáng)烈復(fù)雜的地槽拉張、沉降、凹陷、褶皺、斷裂等構(gòu)造活動，加之巖漿侵入活動，從而發(fā)生普遍的區(qū)域變質(zhì)作用，其產(chǎn)物以綠片巖相為主。

3礦床地質(zhì)特征

3.1　蝕變帶及蝕變特征

研究區(qū)蝕變帶呈帶狀、似層狀分布，從其分布特點看，共有南、北兩個大的蝕變帶群，分別位于火山穹窿南北兩翼的中基性火山巖和中酸性火山巖的接觸部位。南翼為郭米寺蝕變帶群，分布于郭米寺一帶；北翼為下柳溝-下溝蝕變帶群，位于下溝中游一帶。

3.1.1郭米寺蝕變帶

該蝕變帶位于中酸性火山巖中，總體上與區(qū)域構(gòu)造線一致，地貌上呈負(fù)地形，由三條蝕變帶組成。最大一條蝕變帶長2 500 m，寬20～150 m，最寬為155 m，呈條帶狀分布，向北西逐漸尖滅，向南東寬度增大，但被石炭系、白堊系覆蓋。沿傾斜方向厚度逐漸減小,傾向南西，傾角一般60～75°,蝕變帶西端走向由北西扭為北北西，傾向轉(zhuǎn)而北東，傾角40～70°。該蝕變帶中有銅多金屬礦賦存。含礦地段長800 m，寬5～120 m，西窄東寬，共有三條主礦體。主蝕變帶兩側(cè)各有一條蝕變帶，都沒有發(fā)現(xiàn)工業(yè)礦體存在，蝕變種類簡單，有硅化、絹云母化、褐鐵礦化、黃鐵礦化。

3.1.2下柳溝-下溝蝕變帶

下柳溝-下溝蝕變帶在區(qū)域上呈帶狀，與區(qū)域構(gòu)造線一致，嚴(yán)格受同生斷裂控制，該蝕變帶長5 500 m，傾向變化大，在下柳溝帶呈北東傾向，彎陽河一帶時南時北，下溝段礦體傾向亦時南時北，但傾角多大于75°。

該蝕變帶又可分為南、中、北三個次級蝕變帶。南蝕變帶發(fā)育有含銅多金屬礦，蝕變帶原巖以中酸性火山巖為主體夾中基性火山巖。北、中蝕變帶均產(chǎn)于中基性火山巖中，含礦性差。南蝕變帶長5.8 km，寬50～100 m，具明顯的分帶性，即下部絹云母片巖、中部次生石英巖、上部絹云母石英片巖。絹云母片巖是銅多金屬礦賦礦的主要層位，礦體和蝕變帶產(chǎn)狀一致，該蝕變帶蝕變類型復(fù)雜，主要有絹云母化、硅化、重晶石化、綠泥石化、黃鐵礦化。

3.2　礦(化)體特征

研究區(qū)經(jīng)硐探、鉆探工程控制，共圈定銅多金屬礦體四條，編號為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ,四條礦體均呈似層狀(表1)。Ⅰ號礦體為Cu、Zn礦體，產(chǎn)于破碎蝕變帶，礦石以浸染狀礦石為主，傾向220°，傾角80°，Cu為工業(yè)礦體，Zn為低品位礦體；Ⅱ號礦體為Pb、Zn、Cu礦體，伴生Au、Ag，礦體與頂、底板圍巖界限較清晰，頂、底板圍巖均為黃鐵礦化絹云石英片巖；Ⅲ號礦體為致密塊狀與浸染狀互層的Pb、Zn、Cu礦體，伴生Au、Ag，礦體與頂、底板圍巖界限較清晰，頂、底板圍巖均為黃鐵礦化絹云石英片巖；Ⅳ號礦體為Au隱伏礦體，達(dá)到工業(yè)礦體。

表1　白柳溝地區(qū)銅多金屬礦體參數(shù)統(tǒng)計表

3.2　礦石質(zhì)量

礦石礦物為黃鐵礦(25%～45%)、閃鋅礦(7%～30%)、方鉛礦(5%～15%)、黃銅礦(1%～10%)、黝銅礦(1%～15%)；脈石礦物有絹云母、石英、白云石、重晶石等。礦石主要為半自形-它形粒狀結(jié)構(gòu)，其次為填隙結(jié)構(gòu)，礦石構(gòu)造以塊狀、條帶狀構(gòu)造為主，其次為浸染狀構(gòu)造、網(wǎng)脈狀構(gòu)造。礦物的生成順序：黃鐵礦→黃銅礦→黝銅礦→閃鋅礦→方鉛礦。礦床內(nèi)近礦圍巖蝕變主要有黃鐵絹英巖化、次生石英巖化、碳酸鹽化和硫酸鹽化。

4控礦因素分析

4.1　地槽(裂谷)演化對成礦的控制

區(qū)內(nèi)的大柳溝-尕達(dá)坂等多金屬礦床及香子溝黃鐵礦床、石頭溝錳礦點均處于北祁連加里東期島弧型裂陷槽內(nèi)，成礦作用主要形成于裂谷形成的早期(中寒武世)，中寒武世早期北祁連表現(xiàn)為強(qiáng)烈拉張，出現(xiàn)巖石圈斷裂，與此同時形成了一套海相中基性火山巖，基性和超基性侵入巖以及復(fù)理石沉積，組成一套層序不完整的蛇綠巖，即中寒武統(tǒng)黑刺溝組下巖段。隨后發(fā)生的第二次火山噴發(fā)，形成中酸性巖火山巖。成礦作用主要發(fā)生于第一次火山活動結(jié)束后的噴氣階段及第二旋迥火山活動的早期。擴(kuò)張及裂谷的形成和發(fā)展控制了研究區(qū)的塊狀硫化物礦床。

a-重晶石脈被黃鐵礦細(xì)脈穿插；b-層狀銅、鉛、鋅、黃鐵礦礦石 圖2　礦石組構(gòu)與礦物生成關(guān)系

4.2　區(qū)域斷裂對成礦的控制

區(qū)域性的北西向基底斷裂是區(qū)內(nèi)塊狀硫化物礦床的導(dǎo)礦構(gòu)造，區(qū)內(nèi)的火山洼地或火山穹窿均沿斷裂帶有規(guī)律地分布。含礦蝕變帶受次級斷裂控制，應(yīng)是同生斷裂，因此這些斷裂成為含礦火山巖及成礦物質(zhì)來源的重要通道。

4.3　古火山機(jī)構(gòu)對成礦的控制

區(qū)內(nèi)火山成因塊狀硫化物礦床成群、成帶狀分布在古火山構(gòu)造洼地內(nèi)的邊部內(nèi)側(cè)，在這些部位分布著區(qū)域性的北西西向基底斷裂的次級斷裂，沿著這些斷裂形成若干個古火山穹窿組成的火山鏈，火山成因為塊狀硫化物礦床均受古火山穹窿控制。在同一古火山穹窿構(gòu)造內(nèi)，不同的構(gòu)造部位控制著不同組合類型的礦床，如Cu、Pb、Zn組合的黑礦型礦床，受火山通道的爆發(fā)相凝灰?guī)r控制，礦石具條帶狀構(gòu)造，似層狀構(gòu)造。黃礦型的黃鐵礦礦床則受古火山通道相的次生石英巖和其它蝕變巖控制，礦石具熱液活動的特征，如浸染狀構(gòu)造，文象交待結(jié)構(gòu)，網(wǎng)脈狀石英脈發(fā)育為特征。火山沉積型的錳礦，則是遠(yuǎn)離古火山通道的古火山穹窿邊緣的海相沉積巖(沉凝灰?guī)r)控制。

4.4　火山巖建造對成礦的控制

中寒武世海相火山巖有三套有差異的建造，下巖組為基性火山巖建造，上巖組的下亞組為基性-中性-酸性火山巖建造，或基性-酸性兩極分異建造，上亞組為酸性火山巖建造。在含礦的上巖組中的下亞組火山巖上部見黑色炭質(zhì)千枚巖，從而也映證了兩次火山噴發(fā)間隙形成的熱鹵水成礦。

圖3　礦床成因模式圖

綜上所述，白柳溝銅多金屬礦床是火山活動的間隙期，火山巖中的Cu、Pb、Zn等成礦元素在海水、巖漿水、巖石裂隙水等循環(huán)作用下，從火山巖中萃取出來經(jīng)過富集、遷移形成含礦氣水熱液，通過火山通道在海底噴發(fā)沉積成礦-海底火山噴流型礦床(圖3)。

5找礦遠(yuǎn)景分析

研究區(qū)位于北祁連走廊南山銅多金屬成礦帶上，區(qū)內(nèi)主要含礦巖系為中寒武統(tǒng)黑茨溝組淺變質(zhì)的中酸性火山巖，區(qū)域上自下柳溝-彎陽河-下溝-尕大坂分布一系列銅多金屬礦床，礦床成因類型主要是火山噴發(fā)-沉積型礦床。這些礦床均產(chǎn)于大柳溝-地盤子古火山穹窿的南北兩翼。其中下柳溝-下溝-尕大坂礦床產(chǎn)于火山穹窿的北翼，處于中酸性火山巖與中基性火山巖接觸部位的靠酸性火山巖的一側(cè)；郭米寺礦床產(chǎn)于火山穹窿南翼的中酸性火山巖中。銅多金屬礦床均產(chǎn)于蝕變帶中，受同生斷裂構(gòu)造的控制。

5.1　礦區(qū)范圍內(nèi)找礦

近年來，對Ⅰ-3異常進(jìn)行了鉆探驗證，發(fā)現(xiàn)鉛鋅及金礦化體，并從物探測井資料看出這一礦化體在一定范圍內(nèi)延伸，這一礦化線索對進(jìn)一步在該區(qū)普查找礦具有指導(dǎo)意義；可控源音頻大地電磁測深發(fā)現(xiàn)的四條異常蝕變帶空間分布位置及其與物化探異常重合性、對應(yīng)性較好，通過硐探、坑道鉆探驗證，圈定銅多金屬礦體3條，通過進(jìn)一步工作，發(fā)現(xiàn)新的礦化體或擴(kuò)大礦體規(guī)模是完全可能的；采用鉆探等手段，對可控源音頻大地電磁測深推斷的Ⅰ號礦化蝕變帶及3條銅多金屬礦體的走向、延深進(jìn)行追索控制，有望擴(kuò)大找礦成果。

5.2　礦區(qū)外圍找礦

對郭米寺-倒石道、彎陽河-下溝南圈定的地氣異常，選擇有利地段布置可控源音頻大地電磁測深剖面進(jìn)行檢查，了解異常的可靠性與重現(xiàn)性，擇優(yōu)安排鉆探(硐探)進(jìn)行驗證，可擴(kuò)大該區(qū)找礦遠(yuǎn)景；白柳溝地區(qū)經(jīng)前期普查找礦，圈定了較多的物化探異常，但大多數(shù)沒有驗證，從其特征分析這些綜合異常帶應(yīng)是隱伏多金屬礦化帶的反映，通過檢查、驗證和進(jìn)一步研究，找到具有工業(yè)價值多金屬礦(化)體的可能性很大；同時在香子溝-龍王溝一帶開展較系統(tǒng)的1∶1萬高精度磁測、1∶1萬高精度重力測量，以期對整個火山穹窿的構(gòu)造形態(tài)、展布有一個系統(tǒng)了解，大致推斷可能的賦礦層位，對區(qū)域找礦潛力應(yīng)有初步的判斷，特別是開展火山穹窿南翼的找礦工作有現(xiàn)實的指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]王國強(qiáng),李向民,余吉遠(yuǎn),等.北祁連清水溝-白柳溝礦田銅多金屬礦床流體包裹體研究.礦物學(xué)報,2012,32(01):33-40.

[2]郭彥汝,王瑾,王瀟灑,等.北祁連尕大坂銅鉛鋅礦床特征及形成環(huán)境.青海大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版，2014,32(03):51-57.

[3]彭素霞,程建新,余吉遠(yuǎn),等.北祁連清水溝-白柳溝礦田塊狀硫化物礦床成礦特征及找礦方向.西北地質(zhì),2013,46(04):142-150.

[4]彭素霞,陳雋璐,程建新,等.北祁連清水溝-白柳溝Fe-S和Pb-Zn-Cu型塊狀硫化物礦床形成環(huán)境探討.地質(zhì)學(xué)報,2013,87(07):1003-1012.

[5]余吉遠(yuǎn),李向民,馬中平,等.青海省祁連縣清水溝-白柳溝礦田含礦火山巖系年代學(xué)研究.地球科學(xué)進(jìn)展,2010,(01):55-60.

[責(zé)任編輯：劉守義英文編輯：劉彥哲]