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科研成果
《块状硫化物型成矿系统三维结构与矿体定位机制》课题最新进展
发布日期:2021-03-15

  1. 通过对阿舍勒出露的地层进行重新研究,辅以锆石U-Pb定年的方法,重新建立了阿舍勒矿区地层格架。确定阿舍勒组可分为5个序列,从下至上依次为:硅质凝灰岩层(Das-A)、英安质层(Das-B)、流纹质层(Das-C)、矿层(Das-D)、及玄武岩层(Das-E)在矿区呈整合接触(图1。阿舍勒组年龄为405-377Ma,其中含矿英安质层与矿层的年龄可能为387Ma。指出矿区的褶皱构造为一背一向构造,即矿区东部(II矿带)为复式背斜构造,矿区西部为紧闭向斜构造。矿床主矿体I的产出受向斜构造控制。 

  通过井下坑道矿层的追索与对比及关键钻孔岩芯的详细观察与分析,发现与确认阿舍勒矿床I-2矿体上盘普遍发育热液状矿化,为通道相成矿,进一步确定I-2矿体为倒转层序并确定矿区向斜的存在(图2)。 

 

1 阿舍勒组地层的划分方案及其年龄 

 

阿舍勒矿区13线剖面图及野外照片    

  2. 建立阿舍勒矿床多通道与硫化物堆叠置的成矿模型,系统厘定阿舍勒矿床矿石的结构构造,其类型主要(致密)块状矿石、条带状矿石、纹层状矿石、角砾状矿石、浸染状矿石和网脉状矿石等6种矿石类型。 其中块状矿石与层状属于沉积相矿体,而网脉状矿石、角砾状矿石与一些浸染状矿石属于通道相矿体。识别出3个喷流系统(图3)。每个喷流系统都由沉积相与通道相组成。其中位于11线以北的矿体I-2主要为沉积相的块状矿体,矿体上部的网脉状矿化蚀变带铜锌含量低、并被后期侵位的英安斑岩穿切。主矿体I-12个较大的通道共同补给。 

  建立了矿床结构模型(图3)。新模型显示矿床喷流成矿具多阶段与硫化物堆叠置的特征。硫化物堆叠置成矿作用包括垂向叠置与侧向叠置,矿床发育3期成矿作用,晚期成矿作用交代早期矿床,矿床顶部的铜锌矿层为后期富集交代而成。通道蚀变分带明显,中心为硅化带与绢英岩带、两侧为绿泥石化带;通道脉体也表现出垂向的变化特征,从深部向层状矿体依次为稀疏浸染的微脉带、稀疏浸染的细脉带、中等浸染的粗脉带、稠密浸染的黄铁矿脉、及块状黄铁矿。矿床侧向远端发育重晶石与铁碧玉。矿床主要赋存于凝灰岩中,矿床附近及下部的同期或近同期的次火山岩发育,可能为成矿流体的循环提供热量。 

 

3 阿舍勒矿床喷流系统构成示意图(左)与喷流成矿系统结构模型(右) 

  3.卡拉塔格矿集区发育VMS型、(次)火山热液、斑岩型、矽卡岩型和岩浆铜镍硫化物矿床,是研究长寿火山弧增生成矿的天然实验室。通过系统的地 质和成矿作用研究,基本查明矿集区含矿建造和控矿构造特征、地质-构造-成矿时空耦合规律,厘定卡拉塔格岛弧增生成矿动力学过程,即早志留世初生火山弧环境形成了VMS型铜锌(金)矿,埃达克岩浆活动形成了斑岩铜(金)矿,早泥盆世形成矽卡岩型铁铜矿、晚石炭世高钾钙碱性火山作用晚期形成了次火山热液矿床,早二叠世基性(-超基性)阿拉斯加型岩体侵入形成了岩浆铜镍硫化物矿床。  

  4.总结了新疆北部VMS矿床时空分布规律。 新疆北部VMS型矿床划分为阿尔泰南缘成矿带和东天山卡拉塔格-小热泉子成矿带,前者包括阿舍勒矿集区、克兰矿集区和麦兹矿集区;后者包括卡拉塔格矿集区和小热泉子矿集区。含矿岩系主要有下志留统红柳峡组、上志留-下泥盆统康布铁堡组、下-中泥盆统阿舍勒组和下石炭统小热泉子组含矿火山岩系,每个含矿岩系有多个含矿层位。矿区发育喷气岩,如重晶石、含铁碧玉岩、硅质岩、黄铁矿层、绿泥石岩、钠长石、铁锰质大理岩等,每个矿床不尽相同。热液蚀变围绕矿体不均匀分布,一般发育在下盘,空间上主要发育于喷流系统和矿体底板及补给体系形成的蚀变岩筒内。主要有硅化、黄铁矿化、绢(白)云母化、绿泥石化、绿帘石化、重晶石化、碳酸盐化、钠长石。矿化由层状矿(条带状、条纹状、致密块状构造)和脉状矿化(与硅化有关,细脉状、网脉状、浸染状构造)。 

  新疆北部13VMS型矿床58 件测年数据表明年龄变化于354438 Ma(图4),矿床形成于3个成矿期,即早志留世(428438 Ma)、早-中泥盆世(379413 Ma)和早石炭世(354357 Ma)。 

   

  图4 新疆VMS矿床成矿年龄直方图 

  1-阿舍勒;2-萨尔朔克;3-大东沟;4-铁木尔特;5-乌拉斯沟;6-塔拉特;7-可可塔勒;8-铁列克萨依;9-萨吾斯;10-红海-黄土坡;11-红石;12-黄滩;13-小热泉子 

  5VMS矿床成矿“末端”效应控制因素。硫化物和重晶石δ34S值为-28‰31‰,表明硫来自火山岩或火山喷气、海水硫酸盐还原作用。δ13CPDB变化于-11.6‰5.9‰δ18OSMOW值介于1.1‰15.2‰,碳主要来自岩浆体系,并受低温蚀变、海水渗透作用等多种因素影响,少量来自海相碳酸盐岩。主要发育液体包裹体,少量气体包裹体,少数矿床喷流通道中出现CO2和含子矿物包裹体。成矿温度从高温到低温500100 ,主要为中低温300120 ,低盐度210 wt%NaCl2-H2O体系。成矿流体为深循环海水混合岩浆水。受火山机构、岩相、矿化部位、物理化学条件控制同一成矿系统出现多种矿化,如阿舍勒矿集区、卡拉塔格矿集区的红海-黄土坡矿床和红石铜矿。 

  6.通过系统的填图和研究,在成矿末端效应研究基础上,建立了矿集区三维地质模型(图5)。以矿集区已知矿床物性研究为基础,以红石-红海矿区和月牙湾矿区<500m深度的探测为先导,建立了VMS型和岩浆铜镍硫化物型矿床找矿模型(图67)。通过大功率激电、TEMCSAMTAMT和广域电磁测深等方法试验,建立重力+磁力+大功率激电+TEM+AMT+广域电磁测深深浅结合的3000m探测技术,圈定了深部成矿地质体、蚀变地质体、构造和隐伏岩体,圈定2处找矿靶区,支撑企业开展了钻探验证,其中月牙湾铜镍矿找矿靶区已达大型规模,深部发现了块状矿体。 

 

5 红石-红海矿区广域电磁测深地质反演剖面图 

 

6 红石-红海矿区地球物理三维参数模型 

   

A-大功率激电测深                         B-CSAMT测深 

 

C-广域电磁法测深 

7 月牙湾铜镍矿大功率激电测深,CSAMT和广域电磁法测深等地球物理测深反演图