土耳其乌古鲁卡锑矿区地质与地球化学特征及其成因.pdf

看危金蠢工程 N O N F E R R O U SM E T A L SE N G l N E E R l N G d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．2 0 9 5 1 7 4 4 ．2 0 1 2 ．0 3 ．0 0 6 土耳其乌古鲁卡锑矿区地质与 地球化学特征及其成因 圜李梦瑜 中国地质大学 北京 地球科学与资源学院北京1 0 0 0 8 3 摘要土耳其乌古鲁卡锑矿区出露一套浅变质的碳酸盐岩及中一酸性火成岩，矿体产出于两者接 触带内，矿床主要产出于这两种岩石类型之间的断裂耦合部位，矿石矿物以辉锑矿 S b S ， 、锑华 S b O ， 和黄锑矿 S b O 。 为主。乌古鲁卡矿床成矿类型为浅成中低温热液充填成矿后经变质改造类 型，成矿热液主要来源为变质前的沉积阶段。 关键词矿区地质；乌古鲁卡锑矿区；地球化学；成因 中图分类号P 6 1 2文献标识码A 文章编号2 0 9 5 - 1 7 4 4 2 0 1 2 0 3 ．0 0 5 0 ．0 5 随着我国经济的增长，对于矿产资源的需求日趋增 大。对土耳其盖蒂斯地区乌古鲁卡锑矿区地质和地球化 学特征进行研究并探讨其成矿规律，为发展我国矿业勘 查开发技术，走出国门开发国外矿产打好基础。 该锑矿区隶属土耳其屈塔希亚 K i l t a h y a 省，位于 安纳托利高原西缘穆拉特达格尔 M u r a t d a g r 山脉的北 麓。研究区内交通便利，适合野外工作，见图1 。 图1 研究区域位置 1 区域地质概况 研究区位于土耳其西部门德雷斯 M e n d e r e s 地块 收稿日期2 0 1 2 ．0 3 - 0 6 作者简介李梦瑜 1 9 8 3 ，男，北京人，博士研究生，主要从 事矿产产业经济等方面的研究。 5 0 工程技术E n g i n e e r i n gT e c h n o l o g y 万方数据 的东北缘，含有从古生代到现代的各类岩石。本地区是 从欧洲东部的迪那里德斯 D i r a r i d e s 和马其顿经安那托 利亚向东延伸到高加索和伊朗的锑成矿带的一部分，如 图2 所示。 ／ 靠A参 釜； o 剁 ●℃，一 、- 一 ．疗吖{ 【 ●▲ 露疆 | 。～ 1、。二涌．篚卜＼ ，’ n ■≯踅鬻雾 气7 - 、4 V 、 f 上一＼ ；溆三 - ～．．_ _ _ _ _ - ．’、、 - ．～ ，一一1 ＼ 漶堙，随，／。 d ■■- ． 澜 ，●- IJ 厂r } - k7≮ 、 ／ 、L 厂7 图3 安山岩中的杏仁体 一1 ．6 m m P x 一辉石IP l 一斜长石 1 ．1 ．2 沉积岩 沉积岩由碳酸盐岩一泥岩粉砂岩一砂岩一砾岩组成， 图4 凝灰岩 一4 m m 为海退序列沉积岩组合。碳酸盐岩石主要为灰红色泥灰 岩、灰色灰岩，见图5 。泥质岩石为淡黄一棕黄色具页 理的页岩、具板状构造的板岩和块状泥岩，及淡灰一淡 黄色粉砂岩、砂岩。砾岩则为杂色，由绿色变质火山岩 图5 土红色泥灰岩 有色金属工程2 0 1 2 年第3 期 5 1 万方数据 看危金蠢工程 N O N F E R R O U SM E T A L SE N G I N E E R I N G 角砾、灰色一白色灰岩角砾、硅质千枚岩角砾组成，砾 径l 1 0c m 不等，次滚圆状，胶结物主要为砂质及硅质。 时代为新近系中新世中下段 N I N 2 。 1 ．1 ．3 变质岩 该系列岩石为一套造山带沉积岩，经区域变质作用 而成，主要包括正变质岩和副变质岩两种岩石类型。 1 正变质岩。原岩为细碧岩，为海相喷发基性岩， 深绿色、灰绿色，野外可见枕状构造、片状构造，见图6 。 镜下鉴定显示其原岩由富钠斜长石和绿泥石、绿帘石及 残余辉石组成，局部可见微小气孔及火山角砾。经区域 变质作用，除绿泥石、绿帘石增多外，还常出现角闪石。 特别需要指出的是，蓝闪石的出现充分说明此类岩石是 在富钠海相环境中形成的，见图7 。 图6 具枕状构造的细碧岩 图7 细碧岩中的蓝闪石 - 1 ．6m m P x 一辉石；c H l 一绿泥石tG l I l 一蓝闪石 另可见少量的中偏酸性角斑岩，淡绿色，片状构造 较明显，主要矿物为富钠斜长石、少量绿帘石和绿泥石， 可见石英，见图8 。经区域变质，岩石中的长石、石英 及绿泥石和绿帘石等矿物呈定向排列，形成片岩。 图8 角斑岩显微特征 一1 ．6 m m 2 副变质岩，包括变质碳酸盐岩和变质碎屑岩。变 质碳酸盐岩主要包括大理岩化灰岩、白云岩、硅化灰岩， 可见少量的硅质岩，见图9 。变质碎屑岩主要有千枚岩、 片岩，千枚岩主要由绢云母及隐晶一微晶的硅酸盐质矿 物组成，见图l O 。片岩主要由云母、石英组成，具定向 排列。变质岩与锑矿的关系密切，其形成时代为侏罗纪一 白垩纪 卜K 。 图9 硅化灰岩 P x 一辉石lP l 一斜长石lG H l 一绿泥石 图1 0 千枚岩 1 ．2 构造特征 由于矿区位于造山带范围内，同时受到后期阿尔卑 斯造山运动的影响，区内构造活动十分发育。研究区内 褶皱较多，图1 1 所示褶皱为两层灰岩弧形包裹中，千 枚岩形成弧形小山，褶皱的轴向一般呈西一南西向，褶 皱构造可能仅影响变质火山岩段以上的地层，其构造为 表皮构造。 图1 1 小型褶皱露头 5 2 工程技术E n g i n e e r i n gT e c h n o l o g y 万方数据 造山运动使矿区断裂、节理非常发育，断层擦痕面、 构造滑动面随处可见，导致块状灰岩中的节理面和层理 面很难区分。区域挤压方向为北北西向，压性断裂南西 向，压扭性，张扭性断裂北北西及北北东向。张性断裂 北东向，但次级构造应力方向变化不定。在断层的结合 部位常发育断层角砾岩，见图1 2 。 图1 2 张性断裂中的断层角砾岩 2 砖养地氖 2 ．1 矿体特征 乌古鲁卡矿区地表出露的锑矿体多赋存于变质碳酸 盐岩和变质火山岩的接触带上，少部分出露于变质碳酸 盐岩与变质碎屑岩之间的接触带。变质碳酸盐岩与变质 碎屑岩之间接触带产出的矿体，一般规模较小。 以盖蒂兹河为界，将矿区划分为东、西两个成矿区。 东区矿体连续出露长度约2 1 0m ，宽约8 0m ，采样化验 的锑品位在0 ．7 ％一2 4 ．5 ％，主要位于变质碳酸盐岩与变 质火山岩接触带内。西区矿体主要产于变质碳酸盐岩内 部的次级断裂中，矿体分布较零散，延续长度较小。 2 ．2 矿石特征 矿物成分。矿石中的金属矿物主要为辉锑矿 S b S ， 、 锑华 S b 0 ， 和黄锑矿 S b 0 。 ，偶见黄铁矿、方铅矿和 闪锌矿，其他金属硫化物野外难以看到。辉锑矿，黑色， 通常呈柱状，长度一般为数厘米，晶形发育良好。矿物 多产于开放空间内，而且常覆有石英膜。锑华，亦称白 锑矿，白色，土状光泽。一般呈辉锑矿假象扇形或散射 状晶簇，亦见隐晶质似蛋白石者。黄锑矿，黄色，呈辉 锑矿假象和针状晶体。黄铁矿，呈半自形粒状，0 ．1 加．1 5 m m ，含量小于1 ％，局部可见。脉石矿物主要为石英， 次为泥质矿物、方解石。石英，白色、灰色，亦有细粒 的晶体存在。方解石，白色、灰色，隐晶细晶质。晶 洞发育，晶洞中多见石英晶簇，另见大量玉髓条带。 矿石结构构造。矿石结构主要为自形柱状晶粒结构， 可见细晶一隐晶质结构。矿石构造主要有4 种。角砾状 构造，锑矿物赋存于被硅质胶结的断层角砾岩中。蜂巢 状构造，锑矿物赋存于具蜂巢状空洞的硅质一碳酸盐质 岩石中，这是碳酸盐在热液作用下发生溶解、淋滤、硅化、 交代，并有锑矿物充填形成的，见图1 3 。块状构造，隐晶一 细晶质，黄锑矿一锑华伴生，以锑华为主，少数呈细脉 状分布。脉石矿物为细晶石英、泥质矿物及少量方解石， 偶见毒砂。受强烈构造破碎、热液蚀变矿化，形成大量 次生矿物。这种矿石因不含柱状一放射状锑矿物晶体， 故常被忽视。脉状构造见图1 4 。 图1 3 蜂巢状构造锑矿石 图1 4 脉状构造锑矿石 2 ．3 围岩蚀变 区内与成矿有关的围岩蚀变类型主要为硅化，次为 碳酸盐化。硅化主要表现为近矿的碳酸盐岩蚀变为硅化 灰岩，硅化强烈的部位形成硅质岩及次生石英岩。矿石 中常出现硅质一碳酸盐薄膜。碳酸盐化主要表现为矿体 中发育方解石晶簇。另外，矿体底板的变质火山岩中也 含有碳酸盐矿物。 2 ．4 矿石地球化学特征 从表I 可以看出，本矿区地层、岩石均有高含量的 锑，高出地壳中锑元素的丰度值上百倍，这可能与锑矿 的成矿作用有关。硅化岩石中锑元素的含量更高，说明 硅化与成矿关系密切。其中变质火山岩及硅化变质火山 岩、硅化灰岩的锑含量较高，地下水中也有锑元素的存 在，反映了矿区具有锑的成矿环境和与矿化有关的地层 含锑量特征。 3 矿床成因探讨 在岩性上，碳酸盐岩是锑矿最有利的赋矿围岩，中 有色金属工程2 0 1 2 年第3 期 5 3 万方数据 I 看五否豇往 N O N F E R R O U SM E l ．A L SE N G I N E E R I N G 表1 矿区岩石锑元素含量表 国探明的锑矿储量5 4 ％与碳酸盐岩有关f 2 】。岩石的脆性 特征，决定了它可成为有利的储矿岩石，尤其当岩石在 发生硅化作用时，其脆性和裂隙度加大，更有利于矿液 的充填【3 】。由于碳酸盐岩物理性质较硬且脆，化学性质 活泼，易形成赋矿空间。碳酸盐岩。特别是灰岩和较弱 底层界面易形成层状锑矿体。由于深部封闭条件好，利 于含矿热液与灰岩反应，形成更大的赋矿空间，且由于 封闭条件好，含矿热液不易散逸，故在灰岩与绿片岩相 面之间存在层状锑矿体。 在沉积环境及元素富集规律方面，认为正常沉积矿 床的成矿金属物质主要来自陆源，并与沉积环境有关”1 。 阿尔卑斯运动使得门德雷斯 M e n d e r e s 地块逐渐抬升为 陆地，其侵蚀基准面相对抬高，加大其风化剥蚀作用的 强度，在温热潮湿气候条件下，地块上的锑以及基底的 锑等元素易被风化、剥蚀和萃出。在海平面上升之初， 地块上的风化剥蚀物质被搬运到B a n a z 地区断裂中沉积， 形成该地区海侵体系的一套碎屑岩建造。随着海平面继 续上升，源碎屑物质减少，逐渐沉积一套碳酸盐岩建造， 锑元素在沉积过程中倾向于向泥质岩石类型富集，在砂 岩、灰岩中由于比较难以进入石英、方解石晶格内，故 比较难以富集”J ，但在该地区，锑元素在有补偿海水、 生物较为丰富的靠洋盆一侧，通过有机络合物的形式， 为碳酸盐软泥所吸附并与之共沉淀”J 。 构造方面该锑矿区矿体和矿化体都与断裂构造有 关，因此断裂构造的期次，性质、规模等特征成为矿化 控制作用的重要因素。对成矿有利的为北东向断裂，多 为张性断裂，同时又受区域小褶皱挤压后封闭。这一特 点使得当断层斜切矿源层时叉会被挤压性的构造将分散 在地层中的成矿元素发生运移与封闭。 热液来源方面，作为基底的海相火山沉积变质的绿 片岩，具有高出岩石圈丰度值数百倍的锑，可能为本区 锑矿的物质来源。造山运动使得矿区产生强烈褶皱、断 裂，为后期热液活动及锑矿充填沉积提供了运移通道和 赋存空间。岩浆活动所产生的热液与基底岩石相互作用 形成含矿热液，含矿热液通过碳酸盐地层则发生化学作 用使其溶解，被硅质交代的锑矿热液因成分改变，从而 析出锑元素并形成锑矿物，充填在灰岩及千枚岩内的断 裂破碎带和节理中。 4 结语 1 乌古鲁卡锑矿区主要出露一套中一酸性的火山岩 变质岩，以绿片岩相为主，沉积岩以硅化的碳酸盐岩为 主，矿床主要产出于这两种岩石类型之间断裂耦合部位。 2 根据矿体、矿石及围岩蚀变特征，认为乌古鲁卡 锑矿区成矿类型为浅成中低温热液充填成矿后经变质改 造类型，其元素呈有机络合物形式富集于碳酸盐软泥之 内，其主要成矿热液来源为变质前的沉积阶段。 参考文献 [ 1 】卞建忠，王建军．土耳其G E D I Z D 地区锑矿项目预查报告 【R 】．南京华东地质调查有限责任公司，2 0 1 0 2 - 1 7 ． 【2 】翟峪生．中国区域成矿特征及若干值得重视的成矿环境川． 中国地质．2 0 0 3 ，3 0 4 3 3 7 ．3 4 2 ． [ 3 】陶长清肖家山锑矿地质特征及找矿前景【J 】．甘肃科技， 2 0 1 0 ，2 6 2 6 0 - 6 2 ． [ 4 】王约．独山抬升与。巴年式”锑矿成矿作用探讨【J ] ．贵州 地质，1 9 9 7 1 4 2 15 3 一L 5 9 ． [ 5 】刘建明，郑明华．华南巨型锑矿带的特征及其制约因素叨． 地球物理学报。1 9 9 8 ，4 1 增刊 2 0 6 ．2 1 5 ． 【6 】王学煜，金世昌．贵州独山锑矿地质【M 】．昆明云南科技出 版社，1 9 9 4 5 3 - 1 1 8 ． 5 4 工程技术E n g i n e e r i n gT e c h n o l o g y 万方数据