矿床类型划分
金属矿床的分类标准与分类方案较多,如矿床的成因分类、含矿建造分类、赋矿围岩分类、矿质来源分类、矿体形态分类、矿石构造分类、矿石成分分类与矿床工业分类等(袁见齐等,1979;朱奉三,1982;R.W.Boyle,1979)。本书主要据特征性赋矿围岩与矿石成分,结合矿床成因,进行矿床类型划分;将燕山陆内造山带金矿床划分为9种类型,银(多金属)矿床划分为2种类型,铅锌矿床划分为4种类型,铜矿床划分为3种类型,钼矿床划分为4种类型。燕山造山带赋矿围岩类型繁多,时代各异,一些矿床对赋矿围岩的岩性选择性较差,如表2-1所示,因此一般的赋矿围岩对区分矿床类型意义不大。但有部分赋矿围岩,如碱性岩、火山岩、砾岩、斑岩、夕卡岩等,与矿床成因存在一定联系,对矿床分类有重要意义,称之为特征性赋矿围岩,这类围岩可作为矿床分类的重要标志之一。一、燕山陆内造山带主要金矿床类型(1)岩浆热液成因石英脉型金矿(简称为石英脉型金矿),如水泉金矿、华尖金矿、峪耳崖金矿、小营盘金矿、茅山金矿、山家湾子金矿、红花沟金矿、东坪金矿、金厂峪金矿等。(2)岩浆热液成因蚀变岩型金矿(简称为蚀变岩型金矿),如后沟金矿、高家店金矿、洼子店金矿等。(3)火山-次火山岩型金矿,如二道沟金矿、红石金矿、奈林沟金矿、小五台山金矿等。(4)韧性剪切型金矿,典型实例为排山楼金矿。(5)变质热液成因金矿,如半壁山金矿、苗杖子金矿等。(6)古砾岩型金矿化,如冀东古元古代朱杖子群含金古砾岩系、中元古代长城群底部含金古砾岩层,均发育有这类金矿化。(7)斑岩型金矿,如对面沟金铜矿、楼上金矿等。(8)碱性岩型金矿,如东坪金矿、中山沟金矿等。(9)“长城型”金矿(陆松年,1997),如小马坪金矿、军屯金矿等。后两种金矿实际上不是独立的金矿床类型,都属于岩浆热液成因石英脉型金矿这一大类,仅仅是赋矿围岩与其它石英脉型金矿有所不同。如分布于冀北碱性岩内的东坪金矿、中山沟金矿,虽然被称为碱性岩型金矿,但与冀北小营盘金矿、冀东茅山与华尖金矿、赤峰红花沟与金厂沟梁金矿等石英脉型金矿床相比,在矿石结构构造、矿石成分、成矿时代、成矿阶段、控矿因素、矿床成因等方面,都相同或相近。所谓“分布于长城沿线”的小马坪金矿、军屯金矿等“长城型”金矿,实际上并不是什么金矿新类型,分布范围也不仅仅限于长城沿线,在远离长城的山家湾子、白庙子、唐杖子等地区的中新元古界碳酸盐岩-碎屑岩系内均有分布,而且其矿床地质特征、成矿时代、控矿因素、矿床成因都类似于华尖金矿、茅山金矿等其它石英脉型金矿床。因此,在以后的讨论与分析中,不将碱性岩型金矿与“长城型”金矿单列出来剖析,而将它们划归为石英脉型金矿。表2-1 燕山陆内造山带金、银、多金属矿床赋矿围岩对比表二、燕山陆内造山带主要银-多金属矿床类型(1)岩浆热液成因脉型银矿(简称为脉型银矿),如丰宁银矿、东山银矿、姑子沟银矿、梁家沟银矿等。(2)火山-次火山岩型银矿,如满汉土-小扣花营银矿。三、燕山陆内造山带主要铜矿床类型(1)夕卡岩型铜矿,如寿王坟铜矿、小寺沟铜矿等。(2)硫化物石英脉型铜矿,如东荒峪铜矿、谢杖子铜矿点。(3)火山热液型铜矿,如将军关铜矿、翟庄铜矿等。四、燕山陆内造山带主要铅锌矿床类型(1)沉积层状铅锌矿,如高板河铅锌矿、沙窝店铅锌矿等。(2)夕卡岩型铅锌矿,如八家子铅锌矿、口前锌铜钼矿等。(3)岩浆热液成因石英脉型铅锌矿(简称为脉型铅锌矿),如蔡家营铅锌银金矿、青羊沟铅锌矿等。(4)变质热液成因脉状铅锌矿,如业家坟铅锌矿点。五、燕山陆内造山带主要钼矿床类型(1)夕卡岩型钼矿,如北松树卯钼矿、刚屯钼矿、莫古峪铜钼矿等。(2)斑岩型钼矿,如兰家沟钼矿、大庄科钼矿、肖家营子钼矿等。(3)硫化物石英大脉型钼矿(简称为大脉型钼矿),如旧门钼矿、岭前部分钼矿体、撒岱沟门钼矿等。(4)隐爆角砾岩型钼矿,如大庄科钼矿、董家沟钼矿等。此外,燕山地区尚存在一些过渡类型矿化与不同期次、不同类型矿化叠加所形成的复合型矿床,如金厂沟梁金矿、撰山子金矿区存在一些特点介于石英脉型与蚀变岩型矿化之间的过渡型矿化;岭前钼矿早期夕卡岩型钼矿化与晚期脉型钼矿化空间上叠加在一起构成复合型矿化。在这些情况下,本文据主要矿化类型对矿床进行归类。这里需要说明的是,本文所指“岩浆热液”是个广义的概念,包括岩浆期后热液与由于岩浆活动的热力作用而使地表水、地下水温度升高所造成的热液。已发现的矿床中,金矿以石英脉型、蚀变岩型、火山-次火山岩型与韧性剪切型金矿为主;银矿以脉型银矿为主;铜矿以夕卡岩型铜矿为主,铅锌矿以沉积层状铅锌矿、脉型铅锌矿及夕卡岩型铅锌矿为主;其他类型的金、银、铅锌、铜矿化不占主导地位。
矿床分类及基本特征
1.块状硫化物矿床的定义和分类块状硫化物矿床是矿床家族的重要类型之一。矿床一般由两部分组成,块状硫化物矿体和细脉浸染状硫化物矿体,含有不等量的铜,铅和锌等贱金属,并且常伴生金和银贵金属。金属矿床组合主要由黄铁矿,黄铜矿,磁黄铁矿,方铅矿,闪锌矿及不等量的磁铁矿,重晶石等组成。块状硫化物矿体呈致密块状,硫化物质量分数一般大于 60%,呈层状透镜体沿火山-沉积地层顺层产出。细脉浸染状硫化物矿化经常出现在层状矿体的下部,与下盘地层为不整合接触,具有明显的层控特征。细脉浸染状硫化物矿化经常伴生强烈的热液蚀变,如硅化,绢云母化,碳酸盐化及绿泥石化等,亦被称之为蚀变岩筒或热液补给带。在层状矿体的上部或外围,常出现薄层富铁锰的硅质沉积岩。根据矿床产出地质环境及容矿岩石组合,块状硫化物矿床被分成火山岩型和沉积岩型两大类。火山岩型块状硫化物矿床(Volcanite-hosted or volcanite-associated massive sulfide de-posit,缩写为VHMS矿床)系指产于海底火山-沉积地层层序之内,与火山活动有关形成的块状硫化物矿床。当强调矿床的成因和成矿作用时,亦被称之为火山成因块状硫化物矿床(Volcanogenic massive sulfide deposit),或火山喷流型(Volcanic exhalative type,简称 Volcex type)块状硫化物矿床。在原苏联该类矿床被称之为“黄铁矿型矿床”,指与优地槽早期地质发展阶段海底细碧-角斑岩系或辉绿岩-钠长斑岩火山建造有关,主要由含铁的硫化物矿石组成的矿床(斯米尔诺夫,1981);我国早期亦称其为黄铁矿型铜多金属矿床(宋叔和,1982)。然而,除了与火山-沉积作用有关的块状硫化物矿床之外,已知有相当多的矿床产在沉积建造内,与火山活动没有直接的成因联系,它们被称之为沉积岩型或沉积喷流型(Sedex type)块状硫化合物矿床,如我国秦岭西城地区产在碳酸盐岩层中的块状硫化物铅锌矿床,内蒙古狼山地区的块状硫化物矿床,加拿大沙里文,以及澳大利亚芒特艾沙、布鲁肯希尔等块状硫化物矿床。迄今为止,人们大致从三个角度对火山岩型块状硫化物矿床进行进一步的划分。一是按矿床形成大地构造环境分类,如索金斯(1976)把块状硫化物矿床分成三种主要类型:①黑矿型:矿床产在汇聚板块边缘长英质钙碱性火山岩中;②塞浦路斯型:产在扩张板块中脊部位的蛇绿岩带上部低钾玄武质火山岩中;③别子型:产在碎屑岩和镁铁质火山岩中,没有显示明显的板块构造环境。二是按容矿岩石的性质对矿床分类,如克劳和拉奇(1980)把火山岩型块状硫化物矿床分成三种主要类型:①与太古宙绿岩带长英质火山岩有关的矿床;②与太古宙以后的钙碱性和拉斑玄武质火山岩系有关的矿床;③与镁铁质火山岩有关的矿床。这三种类型的矿床化学特征相似。三是按块状硫化物矿床主要成矿元素组合分类,如索罗门(1976)将矿床分为三大类型:①Zn-Pb-Cu 型;②Zn-Cu 型;③Cu型。2.昆仑式块状硫化物矿床的厘定(1)昆盖山北坡块状硫化物矿床的基本特征昆盖山北坡产出的块状硫化物矿床系指在阿克塔什-萨落依成矿亚带石炭纪双峰态火山岩系内产出的一系列块状硫化物含铜黄铁矿矿床。该成矿亚带迄今已经发现了 20 多处矿床和矿化点,区域成矿特征如前所述。矿床形成于石炭纪弧后裂谷坳陷带,沿着石炭系双峰态火山岩系的两个层位产出,下石炭统产出的矿床以基性火山岩为容矿主岩,上石炭统产出的矿床以酸性火山岩为容矿主岩(图2-3)。这些矿床产在相同的地质构造环境,形成时间相近,空间上毗邻,成群成带分布,矿化特征相似,具有密切的内在成因联系。(2)矿床类型的归属如果将容矿主岩作为矿床分类的标准,昆盖山北坡火山岩型块状硫化物矿床可以明显地进一步划分成基性火山岩型和酸性火山岩型两种类型。习惯上借用这两类矿床各自典型矿床的名字分别称其为萨落依式和阿克塔什式块状硫化物矿床。然而,当把主成矿元素组合作为矿床分类的标准时,则很难将这些矿床严格地区分开来,因为无论基性火山岩型还是酸性火山岩型块状硫化物矿床,它们的主成矿元素除了硫以外,均以铜为主,含少量的锌,几乎不含铅。在块状硫化物矿床常用的 Cu-Pb-Zn 三角图上的投影,阿克塔什式矿床多数投影点落在了铜型矿床域,矿石的平均成分靠近 Cu端员(图3-16a);而萨落依式矿床多数投影点也主要落在铜型矿床域,矿石的平均成分也靠近 Cu端员(图3-16b)。就是说,萨落依式和阿克塔什式块状硫化物矿床的矿石成分特征是相似的,这一点反映在矿石矿物组合上也是一致的。二者的矿石矿物主要由黄铁矿组成,少量黄铜矿,微量闪锌矿,几乎不含方铅矿。因此,昆盖山北坡已知的块状硫化物矿床可统称为块状硫化物含铜黄铁矿矿床。图3-16 矿石成分在 Cu-Pb-Zn三角图上的投影一般而言,世界范围内已知的块状硫化物矿床中,基性火山岩型矿床的成分主要为Cu型或Cu-Zn型组合,酸性火山岩型矿床的成分主要为Cu-Zn型或Cu-Pb-Zn型组合,它们往往是不同构造环境的产物。显而易见,昆盖山北坡目前已知的块状硫化物矿床,特别是酸性火山岩型块状硫化物矿床的矿石成分和组合特征显示出某些独特性。(3)昆仑式块状硫化物矿床的厘定在已知的块状硫化物矿床分类中,基性火山岩型和酸性火山岩型矿床往往形成于不同的构造环境,具有较为明显的不同矿化特征,彼此之间一般没有必然的内在成因联系,分别划归于不同的矿床亚类。然而,在昆盖山北坡产出的块状硫化物矿床,虽然分别以基性和酸性火山岩为容矿主岩,但矿床形成于同一构造环境,产在同构造期形成的双峰态火山岩系之内,矿床特征相似,具有内在的成因联系。考虑到目前世界范围内已经报道的矿床尚没有可与之对比的矿床类型,并且,矿床分类应该充分地反映矿床产出的自然属性特征,因此,我们将昆盖山北坡产出的块状硫化物矿床统称为昆仑式块状硫化物矿床。简而言之,所谓昆仑式块状硫化物矿床是指产在弧后裂谷构造环境,形成于同构造期双峰态火山岩系之内,矿床沿着早、晚两个火山旋回形成的火山地层层位产出,分别以基性和酸性端员成分的火山岩为容矿主岩,矿化均以铜为主,含少量的锌,基本不含铅,成矿特征和矿床成因都十分相似的这样一组火山岩型块状硫化物含铜黄铁矿矿床。这种划分的目的是将昆盖山北坡在基性和酸性火山岩中产出的块状硫化物矿床作为同一种矿床类型的两个端员看待,从整体上认识矿床的形成和产出特点,充分地反映矿床形成的自然属性。下面选择萨落依和阿克塔什两个典型矿床,分别论述以基性和酸性火山岩为容矿主岩的矿床特征,有关该类型矿床成因的详细论述见第四章。
矿产资源分布有什么规律?
(1)矿产的形成与岩石性质具有密切的关系。不同的矿产往往形成于不同的岩石中,有些矿产的本身就是岩石。例如,非金属矿产的煤、石油、天然气、石膏等,都形成于沉积岩中;非金属矿产的石墨、大理石等,则形成在变质岩里。而金属矿产的钨、锡等,一般形成在岩浆岩里。(2)不同的地质构造区,则往往形成不同的矿产分布。在地壳沉降地区,如果气候湿润,生物繁盛,则生成煤、石油和天然气;气候炎热干燥则形成石膏和岩盐等矿产;气候湿热,有利于铝土矿形成,世界上铝土矿主要集中分布在赤道地区。在地壳岩层褶皱隆起的地区,随着地壳上升隆起,地下深处含有各种金属物质的岩浆侵入,生成多种金属矿产。(3)由于制约矿产生成的地壳运动、岩浆活动和古地理条件等在地质历史过程中的发展变化是有一定规律的,因此矿产的形成在时间上的分布也是有规律的。比如,在古生代早期,地球上还没有出现陆生植物,所以在古生代早期及其以前就不可能形成大煤田。古生代后期、中生代的侏罗纪和新生代的第三纪,分别是地球上第一次、第二次和第三次出现大规模的森林时期,因此形成了地质史上的三个重要的成煤期,同时也是石油和天然气形成的三个重要时期。矿产的地理分布,虽然有以上的规律,但由于地球上各地的地质历史、地壳运动、岩浆活动和沉积环境的差异,因此矿产的地理分布也是不平衡的。
矿产资源分布特点
2.1.2.1 矿产资源优势明显从表2-3所列数据可见,西北地区矿产资源在全国矿产资源中占有明显优势。其中,各省区探明矿产资源储量位于全国前10位的优势矿种见表2-4。排在全国前三位的矿产资源为陕西30种、甘肃19种、青海24种、宁夏2种、新疆22种、内蒙古31种(表2-4)。截至1999年底,西北各省区45种主要矿产资源储量见表2-5。表2-4 西北各省区前10位优势矿产资源一览表表2-5 西北各省区45种主要矿产储量一览表续表续表2.1.2.2 矿产资源分布相对集中西北地区各类矿产资源在空间上分布相对较为集中。煤炭资源主要分布于陕西渭北地区、陕西神府—内蒙古东胜地区、内蒙古包头地区、宁夏—内蒙古接壤的石嘴山—乌海地区、宁夏灵武地区,以及甘肃与青海接壤地区、新疆天山北麓以及塔里木盆地北缘等。石油天然气主要集中分布在塔里木、准噶尔、吐哈、柴达木、鄂尔多斯等五大盆地之中。金属矿产主要集中在秦巴山区、祁连山地区、天山、阿尔泰山、昆仑山以及内蒙古阴山地区。非金属分布范围相对较广,但盐类矿产集中分布于青海的柴达木盆地、新疆的罗布泊以及陕西北部。2.1.2.3 矿产资源综合开发优势明显西北地区总体矿产资源蕴藏丰富,虽然大型以上矿床相对较少(只占矿床总数的15.89%),中小型矿床居多,而且富矿少,贫矿多。但是共生伴生矿床多,单一矿床少。如内蒙古白云鄂博铁矿,具有可综合利用的组分多达20多种。甘肃金川超大型铜镍矿床中除铜镍矿产外,伴生贵金属钯、铂、金等,其伴生的钴矿占甘肃钴保有储量的99%,是我国最重要的钴矿生产基地。青海察尔汗盐湖钠镁钾盐矿,伴生锂矿。综合利用共生伴生组分,可使有限的矿产资源得到最大程度利用,不但提高了矿山企业经济效益,而且减少了对地质环境的不利影响。2.1.2.4 矿产资源开采的自然经济条件差西北地区地质构造复杂多变,地貌类型多样,矿床多处于高寒、干旱、缺水的高山、高原和戈壁沙漠地区,交通通讯等基础设施落后,勘探开发外部环境较差,开发利用技术难度高和成本大。但是,由于西北地区人口密度小,且主要矿产地分布于中高山地区及荒漠地区,虽然开发条件差,但开发对人类生存环境的直接影响有限。