3 矿床地球物理特征(含化探异常标志)
4 矿床成因认识
5 总结
1 区域地质矿产特征
近年来,新疆地矿局等单位在我国境内喀喇昆仑地区相继发现落石沟、宝塔山、长山岭、多宝山、天神、天神北、驼峰岭、鸡冠石、火烧云、甜水海、萨岔口等铅锌矿。其中,位于新疆和田的火烧云Pb-Zn矿床资源量已超过1800万吨,平均品位铅+锌31.8%,为超非硫化物大型富矿床。超越云南金顶矿床(1500万吨)成为我国最大的锌(铅)矿床。仅次于伊朗的Mehdiabad非硫化物锌矿床(铅锌资源量2071万吨,Zn品位为7.2%,Pb品位为2.3%,Ag品位为51X10-6),为世界第二大非硫化物铅锌矿床。
火烧云铅锌矿位于青藏高原北缘喀喇昆仑地区(图1),行政区划为新疆和田南部的甜水海地区,区内海拔多在5000m以上。大地构造位置为羌塘-三江造山系甜水海地块之乔尔天山-林济塘中生代前陆盆地。该区东南侧以阿尔金断裂为界与北羌塘地块相隔,北部金沙江缝合带的西段部分由此经过,南界为龙木错-双湖缝合带,西南边界为喀喇昆仑断裂(图1)。
图1 火烧云矿床大地构造位置图(吴志旖等,2019)
图2 青藏高原西部铅锌矿床分布图(据高兰等,2020)
2 矿床地质特征
2.1 矿区地质特征
图3 新疆和田县火烧云铅锌矿区域地质图(a)与矿区地质图(b)(董连慧,2015)
A-B-C为火烧云Pb-Zn矿床联合断面图;1.第四系;2.古近—新近系;3.上白垩统铁隆滩群;4.中侏罗统龙山组;5.上侏罗统红其拉甫组;6.下三叠统下河尾滩群;7.中三叠统上河尾滩群;8.上三叠统克勒青河群;9.下二叠统空喀山组;10.上石炭统恰尔提群;11.阿克赛钦湖;12.整合界线;13.角度不整合界线;14.实际断层;15.逆断层;16.逆冲断层;17.已完成见矿钻孔及编号;18.勘探线及编号;19.铅锌矿矿体;20.铅锌矿矿床
2.2 矿体地质特征
图4 火烧云铅锌矿区地质及主矿体水平投影图(高永宝,2019)
1第四系洪冲积、残坡积物;2第四系残坡积物;3中侏罗统龙山组灰岩段第五岩性层:灰色生物碎屑灰岩;4中侏罗统龙山组灰岩段第四岩性层:浅灰色细晶灰岩,局部夹少量薄层状泥质灰岩压碎状泥晶灰岩;5中侏罗统龙山组灰岩段第三岩性层:深灰色泥岩、泥质灰岩;6中侏罗统龙山组灰岩段第二岩性层:浅灰色碎裂状细晶灰岩、压碎角砾状灰岩夹泥岩;7中侏罗统龙山组灰岩段第一岩性层:深灰色细晶灰岩,局部含生物碎屑;8中侏罗统龙山组砂岩、砾岩段:紫红色砂岩、含砂砾岩;9上三叠统克勒青河组灰绿色细砂岩、深灰色粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂岩、长石石英砂岩、石英岩屑砂岩;10整合地质界线;11不整合地质界线;12正断层及编号;13矿体地表露头及编号;14勘探线位置及编号;15钻孔位置及编号;16地层产状;7.Ⅲ1矿体投影界线
图5 火烧云铅锌矿床4号线剖面图(高永宝,2019)
1.中侏罗统龙山组灰岩段第四岩性层浅灰色细晶灰岩,局部夹少量薄层状泥质灰岩压碎状泥晶灰岩;2.中侏罗统龙山组灰岩段第三岩性层深灰色泥岩、泥质灰岩;3.中侏罗统龙山组灰岩段第二岩性层浅灰色碎裂状细晶灰岩、压碎角砾状灰岩夹泥岩;4.中侏罗统龙山组灰岩段第一岩性层深灰色细晶灰岩,局部含生物碎屑;5.中侏罗统龙山组砂岩、砾岩段紫红色砂岩、含砂砾岩;6.矿化带;7.褐铁矿化;8.矿体及编号;9.钻孔位置及编号
图6 火烧云铅锌矿床19号线剖面图(来源网络)
2.3 矿石特征
表1 铅锌矿床工业指标一般要求
3 矿床地球物理特征
3.1 矿区岩(矿)石物性特征
表2 火烧云铅锌矿岩(矿)石物性参数统计表
3.2 物探异常特征
3.2.1 区域重力异常特征
在1:5万重力异常图上,北西—南东向串珠状重力低异常从矿区中部穿过,反应了岔路口大断裂的分布范围,其北部重力异常展布较为稳定,以北西—南东向重力高值异常为主,成因多与沿次级构造控制的热液活动有关,目前已发现的大红山铅锌矿点具有明显的金属硫化矿特征;南部异常较为复杂、凌乱,存在不同程度的次级局部重力高值异常叠加,走向不一,幅值变化剧烈,目前已在该带内发现的火烧云、牛郎山、马鞍山、萨岔口、长平岭等铅锌矿(床)点均与之剩余重力力高异常有较好的对应关系(图7)。
图7 新疆和田县火烧云铅锌矿区域重力剩余异常图(屈栓柱等,2018)
3.2.2综合物探剖面异常特征
图8 火烧云铅锌矿65°方向勘探线剖面图(屈栓柱等,2018)
图9 火烧云铅锌矿区1:1万重力、电磁法综合解释剖面(屈栓柱等,2018)
a-重力异常剖面曲线;b-CSAMT电阻率二维反演剖面;c-综合地质解释剖面模型
3.3 化探异常标志
4 矿床成因新认识与争议
4.1 董连慧等海底喷流-沉积成因(2015)
图10 特提斯铅锌成矿带空间展布(a)及在青藏高原的分布(b)(董连慧等,2015)
1.古近—新近—第四纪沉积盆地;2.逆冲断裂;3.走滑断裂;4.断裂;5.铅锌矿床;6.铅锌矿带图a中的矿带:①Taurus铅锌矿带(土耳其);②Sanandaj-Sirjan铅锌矿带(伊朗);③—Lasbela-Khuzdar铅锌矿带(巴基斯坦);④—藏北铅锌矿带(中国)与“三江”铅锌矿带(中国-缅甸-老挝)
图b中的铅锌矿盆地:①—兰坪盆地;②—昌都盆地;③—玉树盆地;④—沱沱河盆地;⑤ —乔尔天山-林济塘盆地;AFZ—阿尔金断裂带;KFZ— 昆仑断裂带;KKFZ— 喀拉昆仑断裂带;JSS—金沙江缝合带;BNS—班公湖-怒江缝合带;YS—雅鲁藏布江缝合带;TT—特提斯逆冲带;HT—喜马拉雅逆冲带
图11 火烧云Pb-Zn矿矿石照片(董连慧等,2015)
a-锌矿与白铅矿的交互层;b-纹层状方铅矿(白色虚线为方铅矿纹层);c-透明的纹层状菱锌矿;d-角砾状菱锌矿;e-角砾状白铅矿;f-块状菱锌矿及团块状白铅矿;g-交代蚀变成因的菱锌矿(薄片);h-具韵律构造的菱锌矿层(薄片);i-具粒序层理的菱锌矿层(单偏光);j-菱锌矿与方解石交互生长形成同心环状互层的鲕粒状晶体(单偏光);Sm-菱锌矿;Ce-白铅矿;Gn-方铅矿;Cal-方解石
图12 火烧云铅锌矿床铅锌硫化物脉体照片(董连慧等,2015)
a—具沉积结构的铅锌硫化物及灰岩(围岩)(白色虚线为粒度分界线,白色方框为图b薄片位置);b一具沉积结构的铅锌硫化物及灰岩(薄片);Gn—方铅矿;Sp—闪锌矿;Cal—方解石
a―火烧云Pb-Zn矿床联合断面图(A-B-C);b―纹层状矿石(菱锌矿与白铅矿交互层)顶底板与围岩灰岩的接触界线;c—火烧云Pb-Zn矿区露采坑D-D'剖面图;d—c图菱锌矿层中的沉积超覆构造(其中白色虚线为沉积超覆界线)1.中侏罗统龙山组灰岩段;2.中侏罗统龙山组砂砾岩段;3.上三叠统克勒青河群砂岩层;4.灰岩;5.泥岩;6砾岩;7砂岩;8.纹层状菱锌矿与白铅矿;9.纹层状菱锌矿与白铅矿+纹层状菱锌矿+铅锌硫化物;10.纹层状菱锌矿与白铅矿;11.纹层状的菱锌矿;12.角砾状与交代蚀变成因的菱锌矿与白铅矿;13.角砾状菱锌矿与白铅矿;14.角砾状菱锌矿;15.富含碳质、泥质成分的铅锌硫化物;16矿体编号(说明:为早期矿体编号)
图14 喀喇昆仑地区Pb-Zn成矿模式(董连慧等,2015)
1.侏罗纪;2.三叠纪;3.古生代;4.元古代;5.岩浆岩;6.灰岩;7.砾岩;8.砂岩;9.纹层状碳酸盐型铅锌矿;10.纹层状铅锌硫化物;11.铅锌硫化物;12.断层及其编号;13初生的成矿流体;14贫S且富Pb,Zn成矿流体;15富S且富Pb,Zn成矿流体
4.2 吴志旖等表生氧化密西西比河谷型(MVT)成因(2019)
吴志旖等观察发现,火烧云矿床的赋矿碳酸盐岩发育生物碎屑灰岩,普遍发育鸟眼构造,并发育沉积石膏,故赋矿围岩是沉积在蒸发相和浅水环境的,在如此浅的水深条件下是不可能发生海底热液喷流作用的.事实上,SEDEX矿床往往形成于深海环境,赋矿围岩以碎屑岩为主,而不是以碳酸盐岩为主,相反,以碳酸盐岩为主的地层是MVT矿床的典型赋矿围岩。
有关观察新发现证据参见图15、16、17。
图15 火烧云矿床联合断面(吴志旖,2019)
图16火烧云矿床赋矿的中侏罗世龙山组地层的典型岩石(吴志旖,2019)
a生物碎屑灰岩;b龙山组上段III1矿体上盘泥灰岩中发育薄层沉积石膏;c中侏罗统龙山组上段发育厚层石膏;d发育鸟眼构造的灰岩
图17火烧云主要铅锌矿石特征(吴志旖,2019)
4.3 高永宝等盆地边缘褶皱逆冲+构造流体+次生交代成因(2019)
图18 火烧云矿区矿石及矿物照片(高永宝,2019)
a—h.Ⅱ号矿带矿石及矿物;i—t.Ⅲ号矿带矿石及矿物;Cer.白铅矿;Gn.方铅矿;Ang.铅矶;Gp.石膏;Sml.第一期菱锌矿;Sm2第二期菱锌矿;Mn-Ox锰氧化物;Hydro水锌矿
盆地边缘褶皱逆冲+构造流体+次生交代成矿系统具有独特的成矿物理化学条件及成矿机制,如图19。
图19 火烧云一带区域铅锌成矿模式图
4.4 高兰等原生深成(hypogene)热液交代锌碳酸盐矿床成因(2020)
图20 新疆和田火烧云矿区中侏罗统龙山组地层岩性及显微特征(高兰,2020)
(a)Ⅲ1矿体露头,矿体厚1-2m,矿体与顶底板围岩界线截然,顶板岩性为生物碎屑灰岩(图3c),底板岩性为泥晶灰岩(图3d);镜头指向正北;(b)龙山组(J2h)泥晶灰岩,鸟眼构造;(c)图3(a)Ⅲ1矿体的顶板,生物碎屑灰岩,亮晶方解石胶结,单偏光;(d)图3(a)Ⅲ1矿体的底板,泥晶灰岩,示顶底平底晶洞构造(底部泥晶,顶部亮晶方解石),单偏光;(e)泥晶灰岩,窗格构造,单偏光;(f)鲕粒灰岩,薄皮鲕和正常(同心层)鲕,亮晶方解石胶结,单偏光
图21 新疆和田火烧云矿床主要矿石类型及其特征(高兰,2020)
(a)角砾状菱锌矿(Sm1a)矿石,Ⅲ1主矿体;(b)块状菱锌矿(Sm1a)矿石,晶洞发育,Ⅲ1主矿体;(c)斑马状矿石,深灰色菱锌矿(Smla—b)与白色白铅矿(Ce)组成Smla—Smlb—Ce—Smlb—Sm1a斑马构造,Ⅱ1矿体;(d)斑马状矿石,深灰色菱锌矿(Sm1)—浅灰一无色菱锌矿(Sm2)组成Sm1—Sm2—Sm2—Sm1式斑马构造,Ⅱ1矿体;(e)图(d)斑马状菱锌矿矿石局部显微照片,Sm2具有栉壳状、胶状(重结晶)构造,单偏光;(f)深灰色方铅矿(铅矾)一菱锌矿(Sm3)脉向上穿切斑马状菱锌矿矿石(Sm1—Sm2),II1矿体;(g)图(f)中深灰色方铅矿(铅矾)一菱锌矿(Sm3)显微照片,单偏光;(h)细晶菱锌矿(Sm1a),自形晶结构,具多环雾心亮边结构,单偏光;G)半自形镶嵌状雾心亮边菱锌矿(Sm1a),单偏光,比例棒100^m;(j)腹足化石假象菱锌矿,腹足骨骼溶蚀后被亮晶菱锌矿(Sm2)充填,基质及腹足腔内均为(交代)泥晶菱锌矿(Sm1a),单偏光;(k)菱锌矿交代方解石前锋,深灰色为方解石(Cc),灰白色为菱锌矿(Sm1a),凹坑为未充填溶蚀孔隙;(1)块状菱锌矿矿石(Sm1a),晶间孔和晶间溶孔发育,照片下方为石英晶体(Q),扫描电镜;(m)交代似鲕状菱锌矿(Smla,mlb)和胶状菱锌矿(Sm2)脉;(n)(m)视域的CL,菱锌矿(Smla)发亮红色光,菱锌矿(Sm2)发暗红色光,菱锌矿(Smlb)不发光。
5 总结
1,新疆火烧云超大型铅锌矿,为世界级罕见的高品位超大型富矿,它是一种新的矿床类型,它的发现具有重要意义。
2,研究矿床成因长期以来都是科学难题,每一位参与火烧云铅锌矿成因研究和矿床勘查工作者,都作出了重要贡献。
说明:本推文依据以下文献整理
1,董连慧,徐兴旺,范廷宾,屈迅,李昊,万建领,安海涛,周刚,李基宏,陈刚,刘川,2015..喀喇昆仑火烧云超大型喷流—沉积成因碳酸盐型Pb-Zn矿的发现及区域成矿学意义.新疆地质,33(1):41-50.
2,屈栓柱,赵森,周权,2018,CSAMT测深和重力测量技术在新疆火烧云铅锌矿的应用效果分析,矿产勘查,1674-7801(2018)11-2197-07.
3,吴志旖,宋玉财,侯增谦,刘英超,庄亮亮.2019.新疆火烧云超大型非硫化物铅锌矿床:发生表生氧化作用的密西西比河谷型矿床.地球科学,44(6):1987-1997.
4,高永宝,李侃,滕家欣,赵辛敏,赵晓健,燕洲泉,金谋顺,赵慧博,李旭拓,2019,新疆喀喇昆仑火烧云超大型铅锌矿床矿物学、地球化学及成因,西北地质,第52卷第4期.
5,高兰,杜勇,宋林山,任晓栋,丁建华,隗含涛,崔宁,张琪,2020,喀喇昆仑火烧云深成菱锌矿矿床地质特征及成因,地质论评,第66卷第2期.