西昆仑库斯拉甫地区吐洪木列克铅锌矿床成矿作用

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  摘 要:吐洪木列克矿床位于西昆仑库斯拉甫铅锌矿带的南部,具有很大的找矿价值。为初步探讨成矿来源,文章测定了该地区9件碳酸盐岩围岩的稀土元素组成,分析结果表明,样品均为典型的LREE富集型,轻稀土分馏显著,并具有弱负Eu异常,Ce异常不明显。经分析,其成因可能与围岩有关,同时通过与典型的密西西比河谷型铅锌矿床对比得出,该矿床为与其为同一类型。
  关键词:西昆仑;吐洪木列克;铅锌矿床;成矿流体;MVT
  库斯拉甫铅锌矿带位于西昆仑-帕米尔地区西北缘与塔里木西南缘交界处,北起昆盖河,南到达木斯,矿带自北西向南东展布,长约130公里,宽约2公里,地理坐标:东径76°18′30″-76°24′45″;北纬38°00′00″-38°03′30″,面积65km2。矿区分为两部分:东部是卡兰古区;西部是吐洪木列克区,由北向南包括吐洪木列克、卡拉塔什、乌苏里克等矿床(点)。吐洪木列克铅锌矿床位于阿克陶县库斯拉甫乡北5-8km,行政辖属阿克陶县库斯拉甫乡。
  一、成矿地质背景
  吐洪木列克矿床位于塔里木板块西南缘奥依塔格-库尔良裂陷槽中,北为塔里木西缘喀什坳陷,南为西昆仑构造—岩浆带。晚古生代,由于古特提斯裂解作用的影响,塔里木板块俯冲带迁移到康西瓦断裂带附近,板块俯冲方向由南西往北东,昆中又成为晚古生代岩浆弧(即昆中多期岩浆弧),库斯拉甫—他龙地区正处于弧后位置,在板块俯冲的影响下遂发展成为晚古生代弧后裂谷(即奥依塔格—库尔良裂陷槽),在晚泥盆世和早石炭世是其主要发展时期。
  区域地层主要为泥盆—石炭系一套陆棚浅海相碎屑岩和碳酸盐岩,主要有中泥盆统克孜勒陶上亚组(D2kb)、上泥盆统奇自拉夫组(D3q)、下石炭统卡拉巴西塔克组(C1kl)、下石炭统和什拉甫组(C1h)及侏罗系和白垩第地层。岩性主要为富含钙质的碎屑岩夹碳酸盐岩,岩石组合为钙质砂岩、粉砂岩、泥岩、生物碎屑灰岩、中细粒钙质砂岩、石英细砾岩、泥质砂岩、石英砂岩,片理化石英砂岩等。下石炭统和霍拉甫组(C1h)为铜铅锌多金属含矿层,主要产于白云岩中,呈层状或似层状。
  区内断裂极为发育,以北西向和南北向为主,主要的区域性深大断裂有库地北断裂、西昆仑山前断裂。其中库地北断裂具边界或缓冲性质断裂,为其与西昆仑构造带的地表边界,影响晚古生代地层的分布和矿(化)体空间展布。西昆仑山前断裂为南北两大板块对挤压力的缓冲过渡带,控制着第三系古新统地层展布。
  区域内岩浆岩活动较弱,主要分布在库斯拉甫断裂以西。
  吐洪木列克矿区区域地质简图
  二、矿区含矿建造
  下石炭统卡拉巴西塔克组(C1kl)在吐洪木列克盆地形成特征的含矿建造,下石炭统卡拉巴西塔克组第二岩性段是主要的含矿岩系,具韵律变化特征,由上到下岩性为:
  (1)上覆第三岩性段的灰岩及砂岩夹炭质页岩。
  (2)灰色含砾灰岩夹灰质砾岩:厚91.89m。
  (3)灰色厚层灰岩:厚12.44m。
  (4)灰黑色薄层灰岩夹炭质页岩:厚20.39m。
  (5)灰色含砾灰岩夹灰质砾岩:厚10.58m。
  (6)灰色厚层灰岩:厚35.53m。
  (7)灰黑色薄层灰岩夹炭质页岩:厚55.64m。
  (8)下伏第一岩性段的灰岩夹砂岩、页岩。
  西昆仑库斯拉甫地区地层柱状图
  UPA:上含矿层;MPA:中含矿层;LPA:下含矿层
  含矿岩系为一套碳酸盐岩夹碎屑岩建造,灰色厚层灰岩为控矿层位,局部相变为含炭质灰岩或白云质灰岩。
  由上可看出含矿岩系表现出两个沉积韵律变化特征,其中两层厚层灰岩是两个主要控矿层位。其有利成矿因素为:①卡拉巴西塔克组整体含炭质即有机质较高,在成矿过程或热液作用下,有机质及烃类溶于成矿热液中,极有利于成矿物质的搬运,并在有利空间成矿;②灰色厚层灰岩性脆、容易破碎,并易与热液起化学反应,产生交代成矿或促使矿质沉淀成矿,本层是断裂上盘的软弱层位;③薄层灰岩夹炭质页岩相对稳定、致密,具有隔挡层作用,将成矿热液相对集中于较破碎的灰岩中成矿。
  灰岩或白云质灰岩内褶皱或揉皱越发育、层间断裂及节理密切协作密集、角砾岩化较强,铅锌矿化越强,且易于形成富铅锌矿。灰岩或白云岩厚度与矿强度成正相关,灰岩或白云岩厚度越大,铅锌矿化范围越大,且宜于形成富集地段。厚层灰岩中夹有薄层灰岩或页岩,则不利于铅锌矿化,灰岩物理性质及岩性越均一,越有利成矿。
  三、区域構造及控矿
  以塑性变形为主,形成褶皱、牵引褶皱及揉皱,在层间形成滑动及角砾岩带,是控矿的主要空间。
  (一)褶皱
  奇自拉夫背斜是区内主干褶皱,总体表现为向北收缩向南撒开,与区构造线一致,组成背斜的地层主要为上泥盆统奇自拉夫组和下石炭统卡拉巴西塔克组,上泥盆统奇自拉夫组构成背斜的骨架,其核部地层为上泥盆统奇自拉夫组第一岩性段,下石炭统卡拉巴西塔克组在翼部呈片状分部。
  在奇自拉夫背斜两翼均发现有次级褶皱或揉皱,其中卡兰古向斜是最有代表性的次级褶皱,组成向斜的地层为下石炭统卡拉巴西塔克组,总体与区域构造近于垂直,主要受同生断裂控制,对成矿极为有利。
  (二)断层
  区内断裂不发育,主要为区域及其次级断裂,表现为早期同生沉降,后其变形控矿特征。
  1.同生断裂即具推覆特征又是导矿构造。同生断层早期拉张,到晚期推覆、压扭,即是成矿热液预富集系统,又是导矿构造,表现出控矿控岩特性。二级盆地与同生断层是配套的作用系统,二者的相互作用,使成矿热不断富集,并封存于断层中,为成矿提供了矿质来源和通道。
  2.同生断裂上盘是成矿空间。同生断层上盘是成矿空间,使本区铅锌矿床(点)均分布于同生断层上盘,同生断层上盘的层间断层及角砾岩带是矿体主要的定位空间,成矿热液沿断层向上近于垂直运移,在其上盘有利空间成矿。在同生断裂推覆挤压过程中,上盘形成软弱的破碎空间,同时存在易于破碎和发生化学反应的软弱层—厚层灰岩,因此,断层上盘构成了本区主要的成矿空间。   3.矿体定位系统。二级盆地封闭后,同生断层推覆作用下,在断层上盘形成与同生断层连通性好的断裂及较完整的褶皱构造,是矿体有利的赋存空间。
  四、矿床地质特征
  吐洪木列克铅锌矿区分为南、北两段,均为厚层状灰岩或角砾岩,北为Ⅰ号矿段,呈透镜体状,南北走向,长轴方向长400米,宽10—20米;南段为Ⅱ号矿段,南北走向,长450米,宽10—30米。在Ⅰ号矿段的南端形成较富矿体。以铅矿化为主,锌矿化较弱。
  (一)矿体特征
  Ⅰ号矿段Ⅰ-1号矿体长324米,平均水平厚30.47米,平均品位铅2.86×10-2,其中有富矿分布,但不均匀,呈透镜状、鸡窝状;Ⅱ号矿段Ⅱ-1号矿体长330米,水平厚10.86米,铅品位2.29×10-2;其余II-2、II-3等矿体延长有限,品位不高。
  岩层普遍矿化,在局部形成矿体,在断裂及角砾岩集中部位形成富矿体,因此矿体及富矿体连继性不好,由于施工条件太差,矿体控制程度不高。
  (二)矿石类型结构构造及矿物组成、共生关系
  矿石矿物主要为方铅矿,闪锌矿;脉石矿物为白云石、方解石、重晶石及石英。
  矿石结构有粗晶结晶结构、交代溶蚀结构、嵌晶结构、孔洞交织结构。富矿体矿石结构为粗、细晶结晶结构及交代溶蚀结构。矿石构造为浸染状、细脉浸染状、角砾状、块状。富矿体矿石主要为块状,角砾状,稠密浸染状,赋存于角砾岩带中部,呈透镜状,向外逐渐变贫,矿石变为稀疏浸染状或细脉状。
  矿石的主要自然类型可分为砾岩型、含砾砂岩型和砂岩型浸染状铜矿石。有益组份有银、铅、铋等。矿石自然类型为原生矿,矿石工业类型为硫化矿。主要为碳酸盐型矿化。原生矿为灰色,灰黑色,坚硬致密。
  (三)围岩蚀变
  矿床中变质作用主要是受区域构造作用影响而形成的线性带状构造变质带,表现为区域大断裂的两侧的岩石可见大量的片理化。区内侵入岩、火山岩极不甚发育,未见明显热力、热液变质作用。
  五、成矿作用研究
  (一)稀土元素分析
  对区内含矿建造中碳酸盐岩围岩进行取样,总计9件,来进行稀土元素组成测试分析,分析测试工作由澳实分析检测(广州)有限公司完成。稀土元素的球粒陨石标准化采用了C1球粒陨石(Sun and McDonough,1989)数据,得到的含量数据如下:
  9件样品中,稀土元素总含量∑REE变化范围为35.42×10-6~171.87×10-6,均值为90.20×10-6,LREE变化范围为31.91×10-6~153.13×10-6,均值为81.19×10-6,HREE变化范围为3.51×10-6~ 18.74×10-6,均值为9.01×10-6。LREE/HREE=7.95~ 10.26,平均值为9.07。(La/Yb)N为9.53~14.17,均值为11.83。样品的轻、重稀土分馏程度较为显著,其稀土元素球粒陨石标准化配分模式也较为一致,为典型的右倾式轻稀土富集型。样品具有较弱的负铕异常,δEu均值为0.71,表明岩石为壳幔型且分离结晶作用过程比较简单,δCe均值为0.95。综上可知,碳酸盐岩围岩可能为矿床提供部分成矿物质以及为铅锌的成矿热液。
  (二)与典型MVT矿床对比
  将吐洪木列克矿区铅锌矿床与密西西比河谷型铅锌矿床特点对比,如下表:
  项目 矿区 MVT
  容矿
  主岩 时代 主要为D——C、次为P、 主要为∈-O、D-C,次为S、P、T、J
  岩性 白云岩、白云质灰岩、砂砾岩、砂岩 白云岩,很少为灰岩、砂岩
  成因 同生—后生——层控为主 后生—层控
  所处盆地部位 奥依塔格——库尔良盆地西缘,较浅层次 盆地斜坡,较浅层次
  沉积岩相 裂谷斜坡和碳酸盐台地 碳酸盐台地相,前陆冲断带或前渊周边部
  矿床(体)规模 分布的群聚性,目前单个矿床多为中小型,矿区可达大型以上 群聚性,单个矿床多为中小型,少数为大型,矿区可达大型-超大型
  矿区范围 约60平方千米 大多为1500平方千米
  与岩浆活动关系 无关 无关
  流体运移 大规模流体沿断裂带、可渗透带、岩相岩性变异带向上运移 大规模流体沿断裂带、页岩边部、盆内高地周边向上运移
  淀积温度 中低温,70-180℃、热异常 75℃-200℃,热异常
  流体性质 高密度、高盐度 高密度卤水,含盐度10—30%
  矿石成分 方铅矿、闪锌矿、黄铁矿、黄铜矿、白云石、方解石、石英、炭质 闪锌矿、方铅矿、黄铁矿、白铁矿、白云石、方解石、石英、炭质
  矿石结构、构造 粗晶—細晶、溶蚀交代结构;块状—浸染状、角砾状、雪顶构造、 粗晶—细晶、溶蚀交代结构;块状—浸染状、角砾状、斑马状、雪顶构造、
  围岩蚀变 白云石化、方解石化、硅化、 白云石化、溶蚀角砾岩化
  硫、铅同位素 成矿元素和还原硫为壳源(基底岩石和海水) 成矿元素和还原硫为壳源(基底岩石和海水)
  控矿因素 砂页岩与碳酸盐岩的界面附近、灰岩向白云岩的转换带、断裂和破碎带、 灰岩向白云岩的转换带、页岩楔、成矿前流溶角砾岩带、断裂和破碎带
  成矿时代 海西期 可以是成岩后,与构造隆起同时
  (三)成矿作用
  综上所述可知该矿床为MTV型铅锌矿床,表现热水成矿作用特点,属热水成因层控成矿,矿床属角砾岩的一部分,与围岩过渡,成矿作用与角砾岩化作用是同一过程。成矿作用分为两期:早期为成矿热水预富集及储存期;晚期为预富集成矿热水沿断裂上侵成矿期。
  1.成矿热水是封存的热水矿化体。特富矿体的形成:本区地层是长期持续稳定的沉积环境下的产物,成矿元素丰度较低,构不成区域性矿源层,区内地层未变质,没有较大规模连续产出的矿带、蚀变带,岩浆活动弱,改造强度小,无法形成相对富集的矿原层,只有深部成矿热水初步富集成液体矿化体,才能形成特富矿体;区内矿化相对集中:二级盆地及同生构造决定了矿化热水的储存空间和活动范围,从而使矿化热水在相对集中的范围内运移成矿,表现出多个矿化集中区;根据包体及同位素、稀土研究,成矿物质来源于泥盆系以下地层,属深部来源,而成矿元素Pb、Zn与Mn、Ba正相关,说明成矿热液具海底热水性质,应是封存于同生断裂中的矿化热水。   2.成矿热水初步富集系统。热水循环及矿化热水初步定位:同生断裂不断深切,二级盆地随之沉降,地壳变薄,热流值增大,带动海水循环,成矿物质亦随水循环,由周围向同生断层集中,形成矿化热水,初步富集于同生断层中。二级盆地与同生断裂是配套的作用系统:二级盆地相对不深,海水静压力不能将同生断裂中的预富集矿化热水向上运移而喷流释放,矿化热水可以不断富集而储存起来;二级盆地热流值不高,预富集矿化热水储存于同生断裂浅部,热力不足以使矿化热水扩散或向上喷出释放;预富集矿化热水的封存:二级盆地不断沉积的物质及盆地开始封闭,将预富集矿化热水封存于断层中,随着二级盆地的封闭,在挤压作用下,预富矿化热水向低压区运移,并在有利部位成矿。
  3.预富集成矿热水成矿。由于区域断层的推覆及挤压作用,在断层上盘形成软弱的破碎空间,封存于断层中的预富集成矿热水沿断层上侵,进入该断层上盘的裂隙及软弱层位,最终充填、交代成矿。
  由于二级盆地彼此间沉降深度、配套的同生断层规模以及热水活动强度、规模不同,从而造成各盆地后期矿化规模及强度不同。其中塔木盆地、卡兰古—吐洪木列克盆地、铁克里克盆地规模较大,同生断层连续,沉降较深、预富集成矿热水集中,形成较富的及规模较大的矿体。
  六、结语
  (1)吐洪木列克矿床成因类型为密西西比河谷型铅锌矿床,后期可能经历了热液改造。
  (2)矿床成矿作用与角砾岩有关,且成矿作用与角砾岩化作用为同一过程。
  (3)矿床受到明显断层褶皱带以及白云岩化,因此可作为找矿的标志。
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