内蒙古林西大井铜锡多金属矿区构造与成矿.pdf

[收稿日期]2000 - 06 - 19 ;[责任编辑]曲丽莉。 [基金项目]中国科学院 “九五” 重大项目资助课题号KZ951B1 404 。 ① 华北有色地质勘查局综合普查大队第一普查队.内蒙古自治区林西县官地乡大井矿区铜锡多金属矿控矿因素和矿床成因等问题的初 步研究,1990。 内蒙古林西大井铜锡多金属矿区构造与成矿 王永争,覃功炯,欧 强 中国科学院地质与地球物理研究所中国矿物资源探查研究中心,北京 100101;中国地质大学,北京 100083 [摘 要]内蒙古林西大井铜锡多金属矿区的矿床类型很特殊,其特点是脉薄而密集,且多金属复杂 共生,具有较高的研究价值。通过对矿区的构造特征和矿床特征的分析,论述了构造的形成机制,进而 探讨构造与成矿的关系,认为构造在成矿过程中起着重要的作用。 [关键词]内蒙古 大井 构造与成矿 铜锡多金属矿 [中图分类号]PP618. 41 ;P618. 44 [文献标识码]A [文章编号]0495 - 5331200105 - 0019 - 05 大井矿区位于内蒙古赤峰市林西县城东北21 km处,大井矿床的矿床类型是国内外罕见的,铜、 锡、 银、 铅、 锌多种成矿组分复杂共生,是一个具有铜 锡银铅锌5种主元素和硫铟镉金等可供综合利用的 大型矿床。它以特有的多金属共生组合的富矿和多 条矿脉平行斜列,弥补了脉薄、 规模小之不足,具有 较高的研究价值和开采。 1 地质概况 大井矿区地处黄岗 甘珠尔庙成矿带的SW 部、 二叠纪黄岗 林西沉积海盆的北东边缘、 大阪中 生代火山岩盆地与基底隆起带交接处的隆起一侧, 位于林西断块中的次级断块 林西断隆的NE边缘 官地断块内图 1 。 矿区内的地层主要为一套以砂岩为主的二叠系 林西组。该地层是一套淡水湖泊相粉砂岩、 细砂岩 夹中粒杂砂岩及泥灰岩建造,野外可见波痕、 泥裂、 雨痕、 冰晶痕等沉积构造,表明当时沉积环境很浅并 几度露出地表,总厚度大约3000 m。总体走向由西 向东从NEE逐渐转向NW ,地层的倾角较陡,一般为 30 ～50 。 矿区内发育有不同规模的北东向褶皱;断裂构 造十分发育,对成矿的控制作用最为明显。 矿区内无较大的岩体出露,但脉岩非常发育,主 要有流纹斑岩、 英安斑岩、 安山玢岩、 安山玄 武岩和煌斑岩脉,其中除煌斑岩属浅成侵入岩外,其 余均属次火山岩。 2 构造特征 本区主要受海西期和燕山期构造影响,前者多 图1 大井铜矿区域地质简图 ① N 第三系砂砾岩、 泥岩; K2 白垩系上统酸性熔岩、 凝灰岩; J3 侏罗系罗上统酸-中性火山岩,少量沉积岩;J2 侏罗系中 统砂砾岩、 酸性火山碎屑岩;P2 二叠系上统砂岩、 粉砂岩局部 夹泥灰岩;P1 二叠系下统砂岩、 粉砂岩、 少量灰岩夹酸中性火 山碎屑岩;S 志留系片麻岩、 片岩夹大理岩、 变质酸性火山碎屑 岩;γ 3 5 燕山晚期花岗岩;γ 3 - 1 5 燕山晚期钾长花岗岩、 黑云钾长 花岗岩;λ π 2 - 2 5 燕山早期流纹斑岩;γ 2 - 2 5 燕山早期钾长花岗 岩、 二长花岗岩;γ π 2 - 2 5 燕山早期花岗斑岩;γ 2 - 1 5 燕山早期花 岗岩;δ 2 - 1 5 燕山早期闪长岩;γ δ 3 q 华力西晚期花岗闪长岩; δ 3 q 华力西晚期闪长岩;1 不整合界线;2 深大断裂;3 主要 断裂;4 一般断裂;5 华力西晚期背斜轴;6 华力西晚期向斜 轴;7 燕山期向斜轴;8 矿床、 矿点位置 91 第37卷 第5期 2001年9月 地质与勘探 GEOLOGYAND PROSPECTING Vol. 37 No. 5 September ,2001 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 表现为以褶皱作用为主,后者表现为以断裂作用为主。矿区的主要构造格架见图2。 图2 大井矿区构造纲要简图 Q 第四系;P2L 二叠系林西组;1 断层位置及编号;2 背斜;3 向斜;4 倒转向斜;5 地层走向 2. 1 地层产状特征及褶皱构造 区域地层总体产状走向NE- SW ,倾向NW、 少 数SE,倾角一般较陡 30 ～50。矿区内地层产状 与区域上不一致,走向上约有90 的交角,从矿区西 部向东部,地层走向从NWW向变为NW向、NNW向 图 2 。矿区内规模较大的褶皱有土楞子沟向斜、 西山根背向斜,轴的走向NE向,向NE端倾伏;北部 冲沟内有一倒转向斜。 2. 2 断裂构造特征 区内断裂构造很发育,断裂构造按走向可分为 4组北东向组;北西向组;近东西向组;近南北向 组。其中近东西向组、 北东向组规模最大;近东西向 组较晚,它切断了其它方向的断裂。北西向断裂多 被岩脉充填,主要向NE倾,倾角中等 较陡;NE向 压扭性断裂规模大,且多次活动,均向NW倾,倾角 陡 较陡;近SN向断裂一般向西倾,个别向东倾, 倾角较陡。 1 各组断裂多以断裂带出现,多条性质、 产状基 本相同、 特征基本相似的断裂平行斜列,有的有分枝 复合现象,无论是走向或是倾向上大都有舒缓波状 现象。 2 断裂多次活动特征明显,可见两到多次活动 痕迹擦痕。 3 类型基本相同的断裂大致呈等间距排列,北 东向和近南北向尤为突出。 4 交截、 错断和追踪现象常见,近南北向断裂被北 东向交截,NE向、 近SN向断裂被近东西向所错断。 02 地质与勘探 2001年 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 5 断裂与岩脉伴生,走向基本一致,有的断裂被 岩脉充填。 6 无论规模大小,多数断裂平面上表现为左行, 剖面上具正断层性质。 矿区及周边主要断裂见表1。 表1 大井地区主要断裂一览表 走 向位置与编号 规模 长m宽m 特 征 及 其 性 质备 注 北 东 向 两棵树附近3000林西组与上侏罗统接触界线,推测 上大井东5000林西组地层产状、 矿化特征不一致,推测矿区东界 西山根,F23000几～几十地层产状不一致,压扭性,310∠60 ～80 新矿部东F2 - 11500几～几十有岩脉充填,压扭性,310 ∠60 ～80 小城子北,F12500几地层走向急剧变化,压扭性310 ∠50 ～70 在F1东,F1 - 11600几F1同向,北端相交,压扭性305 ∠36 ～72 北西向 徐家营子南,F29及岩脉2500主要表现为较宽的岩脉带,岩脉与断裂平行 产出220 ∠45 ～68 F29南,F311800有岩脉充填,走向由NW转向NNW 近东西向 小城子南,F214000倾向北,倾角65 ～80矿区南界 西山根西北,F334000切断F1、F8、F29,断层两侧地层产状不一致,倾向北矿区北界 近 南 北 向 西山根西,F813003～5两侧地层产状不一致,有岩脉充填,走向NE10,压性为主兼具扭性 土楞子沟,F615000. 6～2有岩脉充填,总体260 ∠67,压扭性 土楞子沟西,F51500几～十几有岩脉充填,总体80 ∠51,压扭性 白喇嘛沟,F45001总体260 ∠71 ～75,压扭性 白喇嘛沟西,F310001总体270 ∠55,压扭性 矿区北部F30400 2. 3 节理、 劈理及层间滑动 区内节理、 劈理十分发育,节理的倾角与地层的 倾角有30 的交角,泥页岩中发育节理时,风化后 呈针状;层间滑动造成厚约20 cm硅质层,层内剪切 擦痕十分发育。 3 矿床特征 矿床是由200多条矿脉或矿体群组成,矿脉 体数量多、 分布范围广,且又常在一定范围内相对 集中,构成不同规模的矿带和矿群,全区可分为北、 中、 南3个矿带。 3. 1 矿体的一般特征 矿体呈不规则脉状、 复脉状、 交错网脉状、 串珠 脉状,在空间上平行排列、 密集成群产出,有的走向 上矿体不连续但构造破碎带仍然存在,平面上常呈 “S” 型,剖面上呈舒缓波状,具有膨缩和分支复合现 象。单个矿脉规模大小不一,走向长几十米至上千 米,倾向延深数十至数百米,矿脉比较窄,一般厚度 0. 3 m～0. 6 m ,最薄0. 1 m;多数矿体与围岩界线清 晰,但也有少数呈细脉浸染状与围岩界线不清。 矿石主要类型有锡石-黄铜矿矿石、 锡石-闪 锌矿-方铅矿-黄铜矿矿石、 闪锌矿-方铅矿石。 矿石的结构、 构造、 化学成分比较复杂;矿石矿物成 分主要为黄铜矿、 黄铁矿、 毒砂、 闪锌矿、 方铅矿、 锡 石、 石英、 菱铁矿等。矿床成矿方式以热液充填作用 为主,交代作用不发育。围岩蚀变不明显,以硅化、 碳酸盐化、 绿泥石化和绢云母化为主,局部见萤石 化。地表无明显矿化现象,仅见广泛分布的赭石化 和铁锰氧化壳。 3. 2 矿体形态与产状 通过大量的坑道观察和典型矿脉的素描,矿体 形态为薄脉型矿体,沿走向和倾向均有膨缩、 分枝复 合和急剧转折现象,剖面上呈舒缓波状,在矿脉由缓 变陡时、 矿脉复合处附近矿体变厚、 变富图 3 。 矿体总体,走向以北西向 300 ～320为主,北 东倾局部出现反倾 , 倾角变化较大 45 ～85 , 一 般55 ～70;个别矿体走向北北西或北东东。矿体 产状变化的另一特征为西部矿体倾角较缓,东部矿 体倾角陡,局部近直立以致于反倾。 此外在坑道内还可见到这样的现象由大脉构 成的矿体,其旁侧还依次发育有不规则状羽脉状、 网脉状及角砾状矿体。矿脉的产状与地层的产状 相近,尤其是在西部仅有10 ～15 的交角,有的地方 迁就地层的产状,有时误认为层控矿床。 矿区西部典型矿脉为1 、10 ,东部为4 、 51 。 4 构造与成矿的关系 本区构造尤其是断裂在成矿过程中起着重要的 作用,较大规模的断裂是成矿物质的运移通道,次级 构造为容矿构造,控制着矿体的产出部位、 矿体产 状、 形态和规模。 4. 1 构造的形成机制 该区在海西期因受SE- NW向的挤压形成一组 12 第5期 王永争内蒙古林西大井铜锡多金属矿区构造与成矿 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 图3 大井矿体平面、 剖面形态示意图 据华北有色地质勘查局综合普查大队资料改编,1990 北东向的褶皱及配套的断裂构造,如小木沟 官地 向斜、F1、F2等,此时F1、F2等受力以压性为主,形成 破碎带;至燕山期,受区域查干木伦断裂左行扭动的 影响,NW向形成张性断裂如F29及附近的岩脉 , NE向此时具有压扭性如左行的F1、F2等 ; 在F1 与F2之间形成了右旋构造,也就派生出了近SN向 压扭性断裂如F3、F4、F5、F6、 等和NWW向的张扭 性断裂如矿脉 , 应力分析见图4 ;因张扭造成矿脉 沿倾向上产状由缓变陡时,断裂的性质也由滑变为 拉张,造成更大的容矿空间;F1与F2之间向右旋转 同时造成地层由西向东走向从NW向转为NNE向、 近SN向,较硬的岩层如砂岩、 粉砂岩之间有的形 成张裂性质的断裂、 有的出现 “虚脱”,较软的岩层 如含炭质泥岩、 页岩容易形成柔滑,致使产状不 清。使得岩脉的走向与区域的不一致,区域上走向 NWSE向,而矿区F1与F2之间岩脉的走向变为 NNWSSE向,它的走向与地层相近。与北西向配 套的形成一组右行构造,规模较小,一般最大也只有 几十米长,厚度不大,如北北西向的构造。矿脉充填 的构造性质从矿脉中围岩角砾定向排列方向、 角砾 的棱角分明的形状、 可拼接性以及矿脉旁侧羽状脉 与主矿脉的交角等现象的分析,构造性质为张性为 主兼具扭性。 4. 2 构造与成矿的关系 构造对导矿、 布矿、 容矿起着相当重要的作用, NE向F2两侧都分布有矿脉,推测为一导矿、 布矿构 造。NWWNW向构造因具张性为重要的容矿构 图4 大井矿区构造形成机制示意图 a 燕山期前主断裂形成受力示意图 ;b 燕山期主断裂形成受力示意图 ;c F1与F2间断裂、 矿脉形成受力示意图; d 矿脉间剪切形成次级脉示意图 22 地质与勘探 2001年 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 造,在成矿期有张裂性质,对矿液的活动和停积较为 有利,因此矿脉以NWWNW向走向为主;在张性 断裂中由破碎角砾到破裂隙再到裂纹,矿液充填时 就形成了纯矿脉、 含围岩角砾的矿脉、 网脉状、 含矿 的角砾岩、 细脉浸染状等;在追踪地层产状地方、 在 矿脉产状由缓变陡时应力由滑变为拉张 , 厚度变 大、 品位变好;在较大的两条矿脉之间形成的次级构 造中,形成NNW的矿脉,它走向上两端与大矿脉复 合。 成矿后断裂未发现较大规模的,对矿体破坏不 大,错移也不大。 大井矿区受区域构造的影响,成矿前与成矿期 构造活动强烈,为矿液的运移、 布矿、 容矿提供了有 利的空间。断裂、 褶皱、 矿脉是一配套构造,构造控 制了矿区整个布局。 [参考文献] [1] 张家荫.内蒙东部锡 多金属成矿带的大地构造环境与成矿特 征[J ].有色金属矿产与勘查,19891 1～9. [2] 姚德,李鹤年,段国正.赤峰北部大井锡多金属矿床成矿作用地 球化学及找矿[J ].地质与勘探,1990 ,262 5～9. [3] 艾霞,冯建忠.内蒙大井银锡多金属矿床成矿地质特征及成因 探讨[J ].有色金属矿产与勘查,1992 ,12 82～92. [4] 冯建忠.大井锡多金属硫化物矿床地质特征及成因[J ].内蒙古 地质,19921 69 - 77. THE STRUCTURE AND MINERALIZATION OF DAJING COPPER- TIN- POLYMETALLIC DEPOSIT INLINXI, INNER- MONGOLIA WANG Y ong- zheng ,QIN G ong- jiong ,OU Qiang Abstract Dajing copper - tin - polymetallic deposit in Inner Mongolia is a special deposit type , and considerable for study. It is characterized by the thin2 ness and compactness of ore - vines , complex paragenetic association of polymetal and their comprehensive exploitation. Through analyzing the characteristics and relationship between structures and mineralization , thispaper discusses the ationof structures and reveals that structuresplay an important role in the processes of mineralization. K ey wordsstructures and mineralization , Tin polymetallic deposit , Dajing , Inner Mongolia [第一作者简介] 王永争1965年- ,男,1986年毕业于中南工业大学地质系,现为中国地质大学、 中国矿物资源探查研 究中心研究生,在河南省有色金属地质矿产局工作,高级工程师,主要从事矿产地质勘查与研究。 通讯地址北京市朝阳区大屯路甲11号 中国矿物资源探查研究中心 邮政编码100101 “亚洲第一井” 在东海开钻 被誉为 “地球望远镜” 的中国大陆科 学钻探工程于2001年8月4日在江苏省 东海县西南部毛北村开工,从此拉开了 我国首项重大地质科学工程的序幕。上 午10时,随着全国政协副主席万国权揿 下钻机按钮,“亚洲第一井” 正式开钻。 这项工程是用现代化深部高新技 术,从江苏省东海县毛北村向地下钻一 口直径为156 mm、 深5 km的科学钻探 井。整个工程总投资1. 6亿元人民币, 预计在2005年完成。 朱桂林 图文 32 第5期 王永争内蒙古林西大井铜锡多金属矿区构造与成矿 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.