霍各乞铜多金属矿床位于内蒙古狼山地区南部,属乌拉特后旗管辖,为狼山有色金属成矿带一处大型矿床,其东南尚有东升庙、炭窑口大型铜多金属矿床。
一、区域背景
矿区位于华北地台北缘,内蒙古地轴西端边缘坳陷带中狼山有色金属成矿带。由于区域构造位置特殊,区域内地层出露较齐全,岩浆活动频繁,构造复杂,矿产丰富。
区域重力异常基本呈北东向展布(图7.1),重力高、低异常由SE→NW相间排列,场值变化在(-170~-136)×10-5m·s-2之间。区域磁场平稳,场值在0~-100nT范围内变化。
小比例尺水化学测量方法试验,在霍各乞地区有明显的 Cu、Ag、Zn、、pH等组合异常。
二、成矿环境
1.地层
太古宇五台群(乌拉山群)结晶片岩、片麻岩、混合花岗岩构成结晶基底,其上覆盖为元古宇狼山群(成矿带东段定名为渣尔泰群)地槽型浅变质沉积岩系。上述地层分布在狼山南北两侧,沿内蒙古地轴呈狭长带状分布。石炭系—二叠系砂页岩层、侏罗系—白垩系绿色、紫红色砂砾层零星分布,不整合于狼山群之上。
狼山群为直接容矿岩石,自下而上划分为四组:Pt1由片岩、片麻岩、黑云母石英片岩和二云母石英片岩组成,具明显混合岩化;Pt2为主要含矿层,按岩性自下而上分为白云岩-灰岩亚组、灰岩板岩片岩亚组、白云岩亚组及炭质千枚状片岩亚组;Pt3主要由中厚层石英岩组成;Pt4由黑云母石英片岩、二云母石英片岩及炭质板岩组成。矿赋存于狼山群炭质—细碎屑沉积建造中,区域变质程度相当绿片岩相。含矿地层剖面如下:
图7.1 内蒙古狼山-渣尔泰山铜多金属成矿带西段及地球物理背景
顶板:云母石英片岩。
中国主要大型有色、贵金属矿床综合信息找矿模型
底板:千枚岩层(千枚岩、黑云母石英片岩)。
2.构造
区内褶皱、断裂构造发育,整个成矿带由以狼山群为核部,狼山群第一、二岩性组分布于两翼的复式背斜组成;其两翼又发育有二级褶皱构造。
3.岩浆岩
区内岩浆活动强烈,岩浆岩分布面积约占二分之一。其中加里东期侵入岩有斜长角闪岩、角闪辉石岩等;海西期狼山花岗岩呈岩基大面积出露。
4.区域地球化学
(1)区域地层中微量元素的含量。由狼山成矿带不同时代地层微量元素含量对比表(表7.1)可见如下内容。
①二叠系地层中以Ba、V、Ga、Ti含量最高;石炭系灰岩以Mo、Pb、Hg含量最高;Zn、Ni、Cr、Co以狼山群(未分组)岩层中的含量最高,Cu、Ag则分别以狼山群第三和第一岩性组含量最高。
表7.1 狼山成矿带区域地层成矿背景值表
②狼山群第二岩性组为含矿岩组,Pb、Zn、Mn、Mo、Ag、Ni、Co含量均大于区域和狼山群的平均含量,其中Pb、Zn、Mo、Mn的含量又高于第一、三岩组。
③狼山群不同类型岩石中Cu、Pb、Zn的含量为:灰岩>石英岩>板岩、千枚岩、片岩,即与区内岩石的矿化的强弱一致。
(2)岩浆岩中的微量元素含量。矿区花岗岩中富含Mo、Cr、Co、F等元素;斜长角闪岩与基性岩相比,则富Mo、Pb,贫Ba、V、Mn;次闪辉长岩与基性岩相比,富Mo、Pb,贫Cu、Mn、Ba、Ni、V。
(3)区域地球化学异常特征。1∶20万区域化探显示,霍各乞矿区有明显的,范围较大的Cu、Pb、Zn、Ni、Mn、Co等元素组合异常(图7.2)。
5.区域地球物理
区域重力场反映,霍各乞矿区位于北东向重力梯级带上偏重力高一侧(图7.2),其南、东侧显示为局部重力低;北西侧为局部重力高异常。重力低与北东向分布的大面积出露的花岗岩(σ=(2.55~2.61)×103kg/m3)岩体对应。
在航磁ΔT 异常图上,矿区位于大范围平静负磁场(0~-100nT)中,似等轴状的南正北负异常的变换部位,其正、负极值约±600nT;化极后负异常略向北移。平静磁场为弱磁性地层和花岗岩岩体的反映,磁异常与狼山群中含矿地层有关。
图7.2(a)霍各乞矿床区域地球物理-地球化学场剖析图,(b)化探方法试验研究区1∶10万水系沉积物测量异常剖析图
三、矿床地质特征
霍各乞矿区由一、二、三号铜多金属矿床组成(图7.3)。一号矿床为主体,以铜为主;二、三号矿床分别以铅锌、铁为主,规模较小,品位较低。
1.矿体组合分布及产状
矿体主要赋存于第二岩组(白云岩、炭质片岩夹灰岩)中第二岩性段的上部,矿层约长1500m,平均厚90m,走向70°~80°,倾角约70°;矿体均呈层状、似层状,形态较规整;与含矿岩层整合一致,并随围岩产状变化形成协调一致的褶曲或波状起伏。矿体产状较陡,倾角一般大于60°或呈直立、倒转。
主要铜矿体3个,铅锌矿体24个,铁矿体12个。其铜矿体特征见表7.2。
表7.2 霍各乞一号矿床主要铜矿体特征简表
2.矿石构造及主要矿物组合
矿石构造以浸染状、条带状为主,次为块状、细脉状、网脉状。矿石自然组合较明显地受岩性控制,条带状炭质石英岩主要形成黄铜矿-黄铁矿型组合;块状石英岩为黄铜-磁黄铁矿型组合;泥灰岩为方铅矿-磁黄铁矿型组合;炭质板岩为方铅矿-铁闪锌矿-磁黄铁矿型组合。
矿石矿物主要有:黄铜矿、黄铁矿、磁黄铁矿、磁铁矿、方铅矿、闪锌矿,次为毒砂、赤铁矿等。脉石矿物主要有石英、方解石、阳起石、铁闪石、透辉石、绢云母、绿泥石等,另有少量红柱石、电气石、石榴子石等。
3.矿化阶段及分带性
当沉积盆地形成后,在火山喷气作用形成的高温气成热液上升过程中,携带来自地壳深处的有用物质,同时捕获老地层中有用成分使其在沉积物中聚集、封存及迁移富集;成岩成矿后,又经历了区域变质作用及多期次构造、岩浆侵入。
矿化分带从顶板→底板依次为:铜→铅锌铁→铜→铅锌。
4.蚀变类型及分带
蚀变作用在矿区分布不均匀,含铅锌矿的炭质板岩热液蚀变很弱。区内主要围岩蚀变为透辉石透闪石化。与矿化有关的蚀变主要有如下类型。
硅化:与矿化关系最密切的有两种:①不规则脉状,其脉壁或脉端有黄铜矿分布;②团块状,黄铜矿呈浸染状、斑杂状分布于石英颗粒间。
透辉石-铁闪石化:是伴生磁铁矿化的主要蚀变类型。
黑云母化-绢云母化:黑云母化发育于距含矿层较远的层位中;绢云母化较普遍发育于含矿层内。
5.氧化带
氧化带的深度及产物依含矿层岩性不同而有所区别。条带状炭质石英岩:氧化带矿物以褐铁矿、孔雀石、夕孔雀石为主,平均深约48m。块状石英岩:以褐铁矿为主,一般深约21m。炭质板岩:氧化带矿物有褐铁矿、黄钾铁矾、铅铁矾,深度约达40m。
6.主要控矿因素
受同沉积断裂控制的断陷盆地,控制了含矿建造的分布;近南北向构造发育,又将盆地分成一些次级盆地、洼地,并直接控制了矿床的分布。
含矿建造的古地理环境,制约了矿体的分布;矿石建造较明显地受岩性控制。
区域变质作用、构造活动、岩浆岩侵入,对矿体进行了不同程度的改造。
四、矿区地球物理特征
1.岩矿石物理性质
根据矿区(一号矿床)岩矿石物性(表7.3)及区域物性资料分析如下。
表7.3 霍各乞矿区(一号矿床)岩矿石物性参数统计表
(1)密度:比较复杂。除铅矿石、铁矿石及透辉石岩为高密度,透闪石岩密度较低外;铜矿石与围岩密度接近,且数值较高。因矿围岩即直接容矿岩石,故呈较高密度(>2.90×103kg·m-3),亦即层控矿床之特征反映。
(2)磁性:不均匀,一般属中—高磁性。铁、铅矿石及透闪石岩磁性最强,次为高磁性的铜矿石和透辉石岩;石英岩及各种片岩因矿化、变质作用影响,具中—高磁性。
另据狼山—渣尔泰有色金属成矿带东段资料,渣尔泰群岩石属弱磁性;若磁性增强则与矿化活动相关,因而为磁法圈定含矿岩层提供了物性前提。
(3)电性:矿石和炭质板岩(或含炭质岩石)较其他岩石的电阻率低 1~2 个级次。由于区内矿石自然组合明显受岩性控制,如炭质石英岩和炭质板岩分别形成黄铜矿-黄铁矿和方铅矿-铁闪锌矿-磁黄铁矿组合,故以电法圈定含矿岩层乃至矿层均具一定前提。
2.物性模型
依据矿区岩矿石物性和一号矿床Ⅴ线地质剖面转换的概括物性模型(参见图7.9),其相应物性体特征列于表7.4。
表7.4 霍各乞矿区物性模型参数特征归纳表
3.地球物理异常
(1)矿区异常特征。磁异常(图7.3):航磁ΔT(1∶5万)异常似等轴状,负异常以半环状围绕于正异常的北西侧;正、负异常极值分别大于2800nT、小于-800nT;背景为平稳的负磁场。
地磁ΔZ异常:由多个北负南正、南缓北陡的局部异常组成环带状,环直径约2.2km(图7.3中缺二号矿床ΔZ资料,环带异常未全部展现)。一号矿异常(见图7.4)位于南部,西弱东强、规模最大;三号矿异常位环带东南,为区内最强(>10000nT)的异常;二号矿异常在北面,异常极值最高(ΔZmax达52700nT,ΔZmin约-4000nT)。
图7.3 霍各乞矿区磁异常平面图
自电异常:与磁异常形态相似,对应各矿床的异常等值线均呈北稀、南密的分布特征。因炭质板岩形成的自然电场的影响,异常的宽度较大。其中,一号矿床自电异常最强,ΔU一般为-200~-300mV;二号矿床ΔU一般<-150mV,最低-300mV;三号矿床东段有异常显示,ΔU一般为-250mV左右,西段反映不明显。
图7.4 霍各乞一号矿床物探平面图
(2)一号矿床区异常特征。
①平面异常特征(图7.4)。磁异常:ΔZ磁异常呈近东西向带状分布,与含矿层对应较好。异常长约1400m,两端窄(60~80m),中间宽,最宽处大于300m;东强西弱。东段一般大于10000nT,ΔZmax>20000nT;西段一般2000~4000nT,南缓北陡,北侧出现不连续的负异常,强度一般为-200~-1000nT。区内含矿岩层大多分布在ΔZ为2000nT等值线圈闭内或近旁,等值线北疏南密分布,反映其向南倾斜的产状特征。
自电异常:形态与磁异常相似,宽度较大。ΔU一般-200~-300mV,最强处-420mV。除含矿层外,尚有炭质板岩形成的自电异常的叠加。自电异常中心一般与含铜石英宽大或分布密集部位对应;且多处在ΔZ500nT等值线之外,与含铜石英岩分布部位大体对应。
②剖面异常特征。矿床西段:以Ⅴ线综合剖面为例(图7.5)。
图7.5 一号矿床Ⅴ线综合剖面图
磁异常:ΔZ曲线宽缓,北翼略陡;异常宽度与含矿层对应,极大值ΔZmax≈2000nT,偏向矿层底部(即向北偏移)。
自电异常:宽度与磁异常相当,亦呈北陡南缓,ΔUmin≈-400mV,且更偏向北(与炭质板岩中的铅锌矿层处于含矿层的底部有关)。
联合剖面:大、小极距均有低阻正交点,畸离带明显,ρS均值小于100Ω·m;大极距低阻带较宽,与含矿层对应良好,为含矿层中多个矿体的综合反映。
矿床东段:以ⅩⅦ线综合剖面为例(图7.6)。
磁异常:ΔZ曲线尖锐,北陡南缓,极大值落在含矿层中部,ΔZmax≈3800nT。
自电异常:ΔU曲线宽缓,南翼上升极缓,ΔUmin≈-230mV,位置与磁异常对应,很好地反映了含矿层。
图7.6 一号矿床ⅩⅦ线综合剖面图
联合剖面:有宽阔的低阻带,ρS<100Ω·m的带宽约260m,其北界相当于含矿层顶部位置,南界与矿层底板的板岩对应,正交点与含矿层的底界对应。由于一号矿床东段底板为低阻的炭质板岩,联合剖面的低阻带为矿带与炭质板岩的综合反映,炭质板岩上视电阻率更低,与物性结果一致。
五、矿区地球化学特征
1.含矿岩石微量元素的含量特征
矿区一号矿床的主体含矿岩层各主要岩矿石微量元素含量见表7.5。
①岩石中:Cu元素主要富含于(炭质)条带状石英岩中,平均含量高达2909×10-6,为其他岩性的7~35倍;黑云母石英片岩中含量最低。Hg、Au元素在(炭质)条带状石英岩中含量亦高于其他岩石;Mn在透辉、透闪石英岩中含量较高;Pb、Zn、Ba、B、Ag、Be等以炭质板岩中含量相对较高。
按主要指示元素相对区域背景值的浓集系数大小排序为:Ag(223)>Cu(135)>Pb(5)>Zn(3.3)>Mn(3.2)>Co(1.5)。
②矿石中(一号矿床):主要元素有Cu、Pb、Zn、Au、Ag、Mn、Cd、Ba、Mo等。
2.地球化学异常特征
明显的受含矿岩层层位和岩性的控制,含矿层内矿体的侧向异常十分发育,在上、下盘围岩中,形成了一定宽度的异常。
(1)岩石测量。Cu、Pb、Ag、Zn异常呈东西向带状分布(图7.7),其中Cu、Pb、Ag的中、内带异常对应于矿体的赋存部位;Cu、Pb、Ag、Zn外带异常与矿化带范围相当。V、Ga、B、Cr、Ni的低值区或负异常与矿化带的范围大致对应;矿化带上V、Ti、Ba呈负异常,其外围显示为外带异常。
(2)钻孔岩石地球化学异常剖面。钻孔岩石地球化学异常具有明显的分带特征:Cu、Pb、Zn、Ag、Au等在赋矿部位或矿化带有明显的中、内带异常(图7.8),且浓度梯度大;上、下盘的Cu、Pb、Zn外带异常范围比矿体大1~2倍;Mo异常仅在赋矿部位有中带异常的显示;V、Ti、Cr、F为负异常,或在局部赋矿部位的外围出现外带异常。
3.赋矿部位异常特征及判别指标
①出现Cu、Pb、Zn、Ag中、内带异常,并伴有Hg、Mn、Cd、(Mo、Sn)中、外带异常,和V、Ni、Cr、Ga、B及条带状Ti、F等元素的弱或负异常;
②赋矿部位及矿化类型的判别指标见表7.6。
4.地球化学异常模型
霍各乞矿床具有较典型的沉积变质型矿床的地球化学异常特点,根据矿区含矿岩层及赋矿部位的异常特征,概括其地球化学原生异常模型见图7.9b。
六、地质-地球物理-地球化学找矿模型
1.霍各乞铜多金属矿床地质-地球物理-地球化学找矿标志归纳于表7.7
2.霍各乞铜多金属矿床地质-地球物理-地球化学模型见图7.9
表7.5 霍各乞矿区一号矿床含矿岩层中主要岩性微量元素含量统计表
表7.6 霍各乞矿区赋矿部位及矿化类型地球化学判别指标
图7.7 霍各乞一号矿床岩石地球化学异常图
图7.8 霍各乞一号矿床钻孔岩石地球化学异常剖面图
3.地质找矿勘查物探化探优选方法组合流程
(1)发现和圈定铜、多金属含矿岩层:以中比例尺(1∶20万~1∶10万)航空物探(磁/放)为主,配合水系沉积物(粗粒级-10~+0.9mm)测量及1∶20万区域重力测量。
(2)寻找并圈定矿体或矿化体密集部位:以1∶5万地磁或航空综合(磁/电磁/放)测量为主,配合1∶2.5万岩屑地球化学测量和自然电场法、激发极化法等。
(3)确定或研究矿体形态及矿化类型:大比例尺(1∶1万)磁力勘查,激发极化法、电阻率(联合剖面装置)法,及地下或井中物探方法确定或研究矿体产状;以岩屑地球化学测量异常的主成矿元素和伴生元素的组合比值,判别赋矿部位和矿化类型。
图7.9 内蒙古霍各乞矿床地质-地球物理-地球化学找矿模型
中国主要大型有色、贵金属矿床综合信息找矿模型
七、地质、地球物理、地球化学特征简表
表7.A 内蒙古霍各乞铜多金属矿床地质特征简表。
表7.B 内蒙古霍各乞铜多金属矿床地球物理特征简表。
表7.C 内蒙古霍各乞铜多金属矿床地球化学特征简表。
表7.7 内蒙古霍各乞铜多金属矿床地质-地球物理-地球化学找矿标志集
表7.A 内蒙古霍各乞铜多金属矿床地质特征简表
表7.B 内蒙古霍各乞铜多金属矿床地球物理特征简表
表7.C 内蒙古霍各乞铜多金属矿床地球化学特征简表
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