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河南省嵩县雷门沟矿区成矿地质地球化学环境研究

分类:工程师职称论文 时间:2022-02-08

  摘  要 :河南省嵩县雷门沟矿区地处华北地台的南缘,熊耳山古隆起与嵩县中新生代断陷盆地的交界处,属环太平洋成矿带东秦岭矿带,岩浆及构造活动具多旋回和多期次活动的特点。区内由 51 个新老钻孔系统施工控制,钻探总进尺 17184.90m,矿区共圈定大小矿体 92 个。其中工业钼矿体 19 个 ;低品位钼矿体 66 个 ;钼氧化矿体 7 个。矿区 2 号矿体呈长圆近环状赋存在花岗岩体及其内外接触带附近,以外接触带为主,矿体产状稳定、规模巨大、形态简单,展布全区,是本矿区的主矿体。该矿床受高 - 中温热液蚀变影响,是以钼为主,伴生元素硫可供综合利用的一特大型斑岩型钼矿床。采用垂直平行断面法,对矿区主要矿体的资源量估算,区内估算(332)+(333)工业矿钼矿石资源量 93553 万吨,金属量 741990 吨,平均品位 0.079%。

河南省嵩县雷门沟矿区成矿地质地球化学环境研究

  关键词 :钼矿 ;雷门沟 ;爆发角砾岩 ;地球化学

  1  区域地质背景

  区域内出露地层有 :太古宇太华岩群中深变质岩系、中元古界熊耳群火山岩系及新生界各种盖层等 ;区域构造位于华北地台南缘,华山~熊耳山台隆东段。地处龙脖—花山复背斜的东南翼,该褶皱轴部西段被中生代花山、蒿坪两超单元花嵩岩侵入,东段火山岩区走向断层发育 [1]。具典型地台双层结构 :结晶基底与盖层。基地地层由太华岩群片麻岩系组成,盖层由熊耳群火山岩系组成,并分布于背斜构造的周围。区内岩浆活动频繁,结晶基底变形变质强烈,盖层断裂构造发育 ;区域内岩浆活动强烈,分布广泛,集中分布于西部。以晚太古代变质侵入岩和中生代中酸性侵入岩为主,呈岩基、岩墙产出 ;另有中晚元古代中~基性及正长斑岩脉或小岩株产出 [2]。其总体展布方向与区域构造线方向一致,具明显多期多旋回活动特作,具有时代越新岩石酸度越高的特点。区域内地层、岩浆岩和构造等均受南坡岭—花山背斜控制,呈近东西向展布。岩浆活动及构造活动具多旋回和多期次活动的特点,金属矿产丰富。

  2  矿区地质特征

  2.1  地层

  矿区内出露地层主要为太古宇太华岩群片麻岩系,从矿物成分、岩石化学特征及副矿物特征看,片麻岩系地层多为沉积变质而成,片麻理倾向多为 100°~ 140°,倾角 15°~ 35°之间,局部因混合岩化蚀变或受岩体侵入影响,地层片麻理产状不清或产状紊乱。

  2.2  构造

  矿区地处龙脖—花山复背斜的东南翼,该褶皱轴部西段被中生代花山、蒿坪两超单元花嵩岩侵入,东段火山岩区走向断层发育 [3]。具典型地台双层结构 :结晶基底与盖层。基地地层由太华岩群片麻岩系组成,盖层由熊耳群火山岩系组成,并分布于背斜构造的周围。区内岩浆活动频繁,结晶基底变形变质强烈,盖层断裂构造发育。

  2.3  岩浆岩

  矿区内岩浆岩活动频繁,主要时代为元古代中晚期及燕山晚期。以花岗岩类侵入为主。主要有万村、花山、嵩坪三个超单元和雷门沟独立单元,多呈大规模岩基产出。另有爆发角砾岩株及花岗斑岩脉分布。雷门沟独立单元主要岩性为细~微粒斑状二长花岗岩,岩石为灰白色,似斑状结构,石基具微细不等粒花岗结构,块状构造。斑晶主耍由钾长石、斜长石、石英组成,基质成分同斑晶,副矿物主要有磁铁矿、锆石、磷灰石、金红石等。岩石金属矿化强,主要有辉钼矿、黑钨矿等,特别是钼矿化,已构成工业矿体。蚀变有硅化、钾化、高岭土化等。

  3  矿床地质

  矿区位于熊耳山古隆起与嵩县中新生代断陷盆地的交界处。燕山晚期的雷门沟细—微粒斑状花岗岩体侵入于太古宇太华岩群片麻岩系之中,形成宽广的面型蚀变,钼矿体呈近环状赋存在花岗岩体及其内外接触带附近,并且有矿体产状稳定、规模巨大、形态简单、品位较贫等特点。组成矿体的主要岩石有细—微粒斑状花岗岩,爆破角砾岩和蚀变围岩(各类片麻岩),是典型的斑岩型钼矿床。矿区范围内由 51 个新老钻孔系统施工控制,矿区共圈定大小矿体 92 个。其中工业钼矿体 19 个 ;低品位钼矿体 66 个 ;钼氧化矿体 7 个。其中 2 号矿体为主要矿体,该矿床为以钼为主,伴生元素硫可供综合利用的一特大型钼矿床。

  3.1  矿体特征

  平面上,矿体呈近东西向延伸的长方形的板状体,主矿体规模大、形态简单,大致呈长圆近环状产于花岗岩体与太华岩群片麻岩系的内外接触带附近,以外接触带为主,局部可达外接触带 600m 范围。矿体形态如图 1,2。

  由图可见,在雷门沟爆发角砾岩体内,2 号主矿体受花岗岩与角砾岩之接触带控制呈层状或似层状,以 28 横线和 Ⅴ纵线交界处为矿体中心,最大厚度近 600m,矿体整体近乎水平,中间厚四周薄,呈环带状,自接触带向花岗岩体内延伸 100m,向蚀变围岩中延伸宽 100m~400m,侧伏角 5° ~15°。

  3.2  矿石质量特征

  根据选矿试验报告及光、薄片鉴定结果,金属矿物主要为辉钼矿和黄铁矿,其次为极少量黄铜矿、白钨矿、钛铁矿、自然金、方铅矿、闪锌矿、辉锑铅矿、单斜辉锑铅矿、磁铁矿、赤铁矿、蓝辉铜矿、褐铁矿、孔雀石和钼华等 ;非金属矿物有石英、钾长石、斜长石、绢云母、黑云母、白云母、角闪石、次闪石、绿泥石、绿帘石、方解石、白云石、萤石、沸石、硬石膏、石膏、高岭石和多水高岭石等。

  4  成矿地质地球化学环境探讨

  矿区内主要成矿物质来源与雷门沟细-微粒斑状花岗岩体密切相关,雷门沟细 - 微粒斑状花岗岩体为高硅、富钾及铝过饱和系列之岩体[4]。SiO2含量自岩体中心向外呈有规律降低,Al2O3 含量自岩体中心向外呈有规律增加,可能属同化围岩成分造成的结果。

  4.1  碱质含量

  岩体中K2O 的含量自中心向外,其变化不大,说明钾质的来源与围岩关系不大,K2O 的含量主要来自岩体自身。岩体中K2O+Na2O+CaO 的含量达 8.74%,比一般花岗岩略低,且自岩体中心向外呈有规律增加,其原因为 CaO 和 Na2O 的含量呈有规律增加。

  4.2  钾钠比值

  K2O/Na2O 的比值为 3.34,比一般花岗岩高一倍以上,这对钼的成矿有利。

  综上分析 :

  (1)Mo、W、Cu、Pb 等元素,自围岩向蚀变带大幅度增高,自岩体中心相至边缘相呈有规律地降低,说明这些元素由雷门沟斑状花岗岩体带出,并富集在围岩蚀变带中。

  (2)As 元素丰度自蚀变带向正常围岩逐步增高,说明该元素向围岩迁移富集。

  (3)Cr、Co、Ni 和 Mn 等元素在矿化蚀变过程中含量变化不大。

  5  结论

  综上分析,构造是成矿的先决条件,岩浆岩是成矿的必要条件,热液蚀变的多次叠加是成矿及矿化富集的重要条件,三者互为因果,相辅相成,缺一不可 [5]。花岗岩冷凝收缩后形成的放射状和环形的微裂隙系统,岩体与围岩之接触带构造以及爆破角砾岩体内所形成的角砾状构造等,为含矿热液提供了活动及沉淀的场所 ;细 - 微粒斑状花岗岩体是矿液的主要来源,矿化蚀变受花岗岩体严格控制。花岗岩体具酸度高、富碱和高钾之特征,有利于钼矿化 ;由黄铁矿硫同位素分析,其结果 δS3%、δS4% 分别为 2.67 和 3.55,接近陨石硫同位素之数值,说明成矿物质来自上地幔及下地壳 ;矿区花岗岩的固结指数(SI)和分异指数(DI)值介于幔源型花岗岩与壳源型花岗岩之间,故成矿物质来源应为上地幔下地壳之产物。

  成矿母岩体为浅 - 超浅成的酸性花岗斑岩体,从岩石化学特征看,斑状花岗岩中 SiO2 平均含量 73.97%,Al2O3 12.87%,KO2/Na2O=3.59,斑状二长花岗岩中 SiO2平均含量为 72.88 %,Al2O313.56 %,K2O+Na2O=8.47 %,K2O/Na2O 平均值为 3.90。显然,岩体为富强硅碱 ( 特别富钾 ) 的硅铝过饱和的钙碱性岩体。其侵入于硅铝质围岩中,岩浆期后热液活动造成了面型蚀变,对钼矿的形成是极为有利。主要金属矿物为辉钼矿和黄铁矿呈浸染状、细脉状和细脉浸染状分布在花岗岩岩体及蚀变围岩中,以上岩石本身即为钼矿石。由此成为矿体规模巨大、形态简单,属典型斑岩型钼矿床的主要原因。——论文作者:孙芳计1,2,刘 勇3 ,周雅锋1,2,宋维壮3

  [1] 陈小丹 .豫西雷门沟斑岩钼矿床流体成矿作用研究 [D].中国地质大学 (北京 ),2012.

  [2] 李永峰 , 毛景文 , 刘敦一 , 等 . 豫西雷门沟斑岩钼矿 SHRIMP 锆石 U-Pb和辉钼矿 Re-Os测年及其地质意义 [J].地质论评 ,2006.

  [3] 陈小丹 ,叶会寿 ,毛景文 ,等 .豫西雷门沟斑岩钼矿床成矿流体特征及其地质意义 [J].地质学报 ,2011.

  [4] 白凤军 ,毛景文 ,李永峰 ,李俊平 ,豫西雷门沟钼矿床 Re-Os同位素年龄及其地质意义 .

  [5] 温国珍 ,亢红涛 ,吴建军等河南省豫西某钼矿花岗岩化学特征与成矿关

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