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北祁连造山带是我国一个重要的铜铅锌钨钼铁等多金属成矿带。北祁连西段通过近年来基础性地质工作的不断开展、深入,获得了一批较好的找矿信息,取得了较大的找矿效果,显示出了良好的钨成矿前景,将成为我国钨产业的资源接替区。
成矿系列是在一定的地质时期和地质环境中,在主导的地质成矿作用下形成的,在时间上、空间上和成因上有密切联系的一组矿床类型组合。塔儿沟一小柳沟钨钼多金属矿成矿系列与中酸性岩体侵入有着密切的关系,矿化中心部位为钨钼铜,向外出现铅锌,构成从高温到中温与花岗岩有关的多元素成矿系列。塔儿沟-石硐沟钨银多金属成矿区主要有塔儿沟钨矿床和石硐沟银多金属矿床组成;小柳沟钨钼多金属矿田由小柳沟、世纪、祁宝、贵山四个钨矿床及祁青钼矿组成。
本文在大量收集塔儿沟-小柳沟地区地质资料的基础上。按照成矿系列研究的方法进行论述。
一、论述了塔儿沟一小柳沟地区区域地质背景。区域地层呈北西向带状分布,赋矿地层主要为北大河群和朱龙关群;断裂构造以北西西向断裂为主,北东东向、北北西向次之;与钨矿化有关的花岗岩体有金佛寺岩体、石油河脑岩体、野牛滩岩体、小柳沟岩体等,岩石类型以二长花岗岩为岩石组合为二长花岗岩-花岗闪长岩-花岗岩,常见与Mo、Cu、Nb-Ta等共生或伴生;SiO2含量变化大,成因类型为I-S过渡型,其成矿元素含量较高,为矿床的形成提供了物源和热源;全区元素富集和分异作用最为明显,使得该区成为全区地球化学异常特征最为显著区;区内金属矿产丰富,主要为铁、铜、钨、铅、锌、银等。
二、重点论述了塔儿沟钨矿床、石硐沟银多金属矿床、小柳沟钨钼多金属矿田的典型矿床的地层、构造、岩浆岩、矿体及矿化类型、矿石类型、矿物组合、矿石组构及围岩蚀变等。值得强调的是围岩的性质不同矿化类型不同,塔儿沟-石硐沟钨银多金属成矿床和小柳沟钨钼多金属矿田内的矿床成矿围岩均为前寒武系,塔儿沟钨矿床和石硐沟银多金属矿床成矿围岩为早元古代北大河群结晶基底,小柳沟钨钼多金属矿田的矿体围岩为中元古代朱龙关群的浅变质岩系,围岩岩性有:云母片岩、角闪岩、花岗闪长岩、千枚岩和碳酸盐岩。围岩岩性对成矿有一定的影响,当花岗岩类岩石为围岩时,形成斑岩型矿化;角闪岩和碳酸盐岩为围岩时,形成矽卡岩矿化;千枚岩和片岩为围岩时有脉状矿化。
三、收集并大致总结了塔儿沟钨矿床和小柳沟钨矿床的流体包裹体特征。塔儿沟钨矿床气液两相包裹体为主,含有Lco2和含子矿物三相包裹体。石英等硅酸盐矿物阶段主要均一温度范围在240~320℃之间,氧化物-硫化物阶段均-温度主要集在中200~300℃,矿床形成过程中不同阶段的成矿温度具有重叠性,说明成矿热液多次频繁供给热源和矿质来源。塔儿沟钨矿床石英黑钨矿脉的成矿流体以NaCl-H2O为主,成矿压力范围为30~80MPa。表明来自深处的成矿流体沿着裂隙、断裂向上运移,同时向围岩进行热量的传递及物质的交换,随着成矿压力的逐渐降低,成矿物质也随之沉淀富集,包裹体成分中CO2含量较高,可知CO2与钨多金属矿的富集可能有密切的关系。小柳沟钨矿床流体包裹体以液相和气液两相包裹体为主,还含有含Lco2包裹体。均一温度范围为170~270℃,成矿流体为CO2-NaCl-H2O体系,盐度为3.5%。早晚成矿阶段的成矿压力分别为15~60MPa和5~30Mpa,包裹体成分中CO2含量较高。
四、塔儿沟钨矿床和小柳沟钨矿床的同位素对比分析。塔儿沟钨矿床矽卡岩矿石的δ34S值为-2.5~16.1‰,主要集中在8.1~12.7‰,黑钨矿石英脉型矿石的δ34S值为9.7~15.9‰;氧同位素石英.水平衡体系中δ18OH2O值为0.7~5.7‰,黑钨矿-水的δ18OH2O值为0.6~6.4‰,表明塔儿沟钨矿床的成矿流体系岩浆流体与大气降水的混合产物。小柳沟钨矿床硫同位素分布范围很窄,以8.5‰为代表,组成比较单一,说明硫源可能比较单一;石英中δ18OH2O值为0.98~4.18‰,同样表明为岩浆热液与大气降水的混合源。总的来看,小柳沟钨矿床与塔儿沟钨矿床成矿流体的性质极为相似,可以认为它们具有相同的成矿来源。
五、通过对比塔儿沟-石硐沟钨银多金属成矿区和小柳沟钨钼多金属矿田地质特征、地球化学特征等,认为该区钨钼多金属成矿作用主要有以下几个:一是与加里东期酸性侵入体关系密切,加里东期酸性侵入体的就位提供的热源和流体源为地层中成矿元素的活化、迁移、富集提供了条件,使分散在地层中的成矿元素进一步富集,层源成矿物质和岩源成矿物质的叠加大大提高了成矿的概率;二是钨钼多金属成矿与老地层,如北大河群和朱龙关群关系密切,北大河群片岩段钨含量平均为3×10-6,朱龙关群钨含量平均达48×10-6,为钨矿成矿规律提供了丰富的成矿物质;三是钨成矿都与绿色角闪片岩有关,主要是由于云母角闪片岩中钨含量较高,孔隙度较熔岩发育,利于成矿流体的渗透及其与围岩成份充分反应和交换,且钙含量较高,利于钨矿的形成。
依据塔儿沟-小柳沟地区钨钼多金属矿床成矿系列特征、控矿因素及找矿标志提出了野牛滩为钨(铅锌银)找矿靶区、小柳沟为钨(钼铜)找矿靶区、石油河脑为钨(铜铅锌)找矿靶区及金佛寺为钨(钼铜)找矿靶区。