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新疆和田县大红柳滩南锂铍矿床控矿构造模式研究论文

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2024-06-11 14:05:05    来源:    作者:zhoudanni

摘要:由于智能科技与动力电池产业的快速发展,锂矿已成为最近以来最热的矿产资源之一(王登红等,2017)。近年来,在西昆仑红柳滩地区新发现多处锂矿,如龙门山锂铍铷矿、卡拉喀锂铍矿、阿克塔斯北锂铍矿、509道班西锂铍矿、507锂铍矿、505锂铍矿、俘虏沟南1号锂铍矿以及苦水湖沿湖型锂矿等十余处稀有金属矿床(王核等,2017;李永等,2022),使得红柳滩成为新的超大型稀有金属矿集区。其中大红柳滩南锂铍矿也是新近发现的中型锂铍矿床,位于和田县红柳镇南东15千米处,海拔4400m~6200m,目前处于普查阶段。由于高原

  摘要:大红柳滩南锂铍矿是和田县大红柳滩稀有金属矿集区内,新近发现的一处伟晶岩型锂铍矿床。经勘查研究发现,矿区内主要受三期构造改造。第一期,二叠—三叠纪时期韧性逆冲推覆构造;第二期,晚三叠世—早侏罗世时期岩浆岩底辟上涌形成的伸展构造;第三期,白垩纪—第四纪脆性逆冲走滑构造。其中第一期构造是成矿期前构造,为赋矿岩浆岩上涌侵位提供通道;第二期构造是成矿期构造,为含矿岩浆热液运移与矿质富集提供了空间,最终形成锂铍矿床;第三期构造是成矿期后构造,对矿床产生了一定的破坏作用。

  关键词:大红柳滩南;锂铍矿床;控矿构造;西昆仑

  由于智能科技与动力电池产业的快速发展,锂矿已成为最近以来最热的矿产资源之一(王登红等,2017)。近年来,在西昆仑红柳滩地区新发现多处锂矿,如龙门山锂铍铷矿、卡拉喀锂铍矿、阿克塔斯北锂铍矿、509道班西锂铍矿、507锂铍矿、505锂铍矿、俘虏沟南1号锂铍矿以及苦水湖沿湖型锂矿等十余处稀有金属矿床(王核等,2017;李永等,2022),使得红柳滩成为新的超大型稀有金属矿集区。其中大红柳滩南锂铍矿也是新近发现的中型锂铍矿床,位于和田县红柳镇南东15千米处,海拔4400m~6200m,目前处于普查阶段。由于高原恶劣气候及交通环境影响,矿区构造特征及控矿构造仍没有得到系统梳理,对下一步工程勘探工作有不利影响。笔者通过野外详细调查的基础上,系统梳理了矿区的地质构造特征,结合区域演化,理清了矿区构造与矿体的构造关系,厘定了构造期次,为后期勘探工作提供参考。

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  1区域地质

  矿区位于青藏高原西北缘昆仑造山带南缘巴颜喀拉晚古生代-中生代边缘裂陷盆地北西部,大红柳滩铁、铅锌、铜及稀有金属矿带内(张传林等,2007)。发育一套三叠系巴彦喀拉山群浅变质碎屑岩夹少量碳酸盐岩建造。区域构造上甜水海地块东北缘巴颜喀拉褶断带内,被康西瓦断裂和郭扎错—大红柳滩断裂所夹持(王威等,2022)。区域构造活动频繁,褶皱和断裂构造较为发育。区域上,晚三叠世时期岩浆活动十分频繁,受区域断裂控制形成NW-SE向岩浆岩带。岩浆岩以侵入岩的分布占绝对优势,形成的岩石种类以中酸性为主,主要岩性为岩性有浅肉红色中细粒二长花岗岩、灰—灰黑色中细粒二云母二长花岗岩、灰白色中细粒黑云母二长花岗岩)、灰白色中粒斑状黑云母花岗闪长岩、灰白色中细粒英云闪长岩及灰白色中细粒黑云母花岗闪长岩等。区域上伟晶岩主要集中分布于康西瓦—大红柳滩一带的晚三叠世岩浆岩接触带上,出露于康西瓦断裂南侧附近的古元古界康西瓦岩群及三叠系巴颜喀拉山群地层中,形成时代主要为古元古代和中生代,以中生代伟晶岩脉最为发育,脉体呈透镜状、串珠状产出,脉长大于25m的伟晶岩脉达1000多条,其中含锂辉石、锂云母伟晶岩脉一般脉长5m~800m,宽1m~30m,由石英、斜长石、*斜长石、云母和电气石组成。

  2矿床地质
       2.1地层

  矿区内出露巴颜喀拉山群(TB)的一套浅变质碎屑岩、中基性火山碎屑岩及第四系全新统冲洪积层(Qhalp)及冰雪覆盖层(Qhi)。巴颜喀拉山群(TB)是矿区主体地层,岩性以透辉石角岩、变石英细砂岩为主,局部夹黑云母石英片岩、堇青石黑云母石英片岩、二云母石英片岩、云母片岩。与晚三叠世侵入岩及伟晶岩脉呈侵入接触关系。

  2.2岩浆岩

  2.2.1侵入岩

  矿区内岩浆作用强烈,侵入岩较发育,出露面积约占全区的60%,主要分布在工作区北部和南部,北部为晚三叠纪黑云母二长花岗岩、碱长花岗斑岩,南部为晚三叠纪中-细粒二云母二长花岗岩。

  (1)晚三叠纪二云母二长花岗岩。出露面积约12.27km2。岩体呈近东西向展布,侵入三叠系巴彦卡拉山群第一岩性段。岩石呈浅肉红色,中细粒半自形粒状结构、块状构造。主要由斜长石、钾长石、石英、黑云母、白云母等组成,矿物粒径0.1mm~2mm。斜长石,约为15%~20%;钾长石,约为40%,主要为*斜长石;石英,约为20%~25%;黑云母,约为10%,边缘被绢云母等交代;白云母,约为10%;磷灰石、不透明矿物少量。岩石地球化显示,二云母二长花岗岩体中Li、Be、Cs、Nb、Rb等元素平均含量分别为59.8×10-6、4.9×10-6、10.5×10-6、11.487×10-6、128.2×10-6,平均含量是区内黑云母花岗岩稀有元素含量的8倍~58倍,并且在岩体外接触带较富集,说明该岩体与含锂铍等稀有金属矿伟晶岩脉关系密切,可能为稀有金属成矿母岩浆。

  (2)晚三叠纪黑云母二长花岗岩。位于工作区北部,出露面积约5.25km2。岩体呈北西西—南东东向展布,侵入三叠系巴彦卡拉山群第一岩性段。岩石呈灰白色,细粒半自形粒状结构、块状构造。岩石主要由斜长石、钾长石、石英、黑云母、白云母等组成,矿物粒径0.2mm~2.1mm,个别可达5.3mm。钾长石,约为35%~40%,主要为*斜长石、条纹长石、*斜条纹长石;石英,约为20%;黑云母,约为10%,局部被绢云母、绿泥石、绿帘石等交代;白云母,约为1%~2%;磷灰石、锆石、不透明矿物等少量。岩石地球化学显示Ag、Pb、Zn元素在该岩体及外接触带较富集,并在外接触带通过地表工程取样圈定了铅锌矿体,说明该岩体与区内后期热液形成铅锌矿关系密切。

  (3)碱长花岗斑岩。出露于矿区北部,呈小岩株状,出露面积约0.44km2。岩石呈灰白色,斑状—隐晶质结构,块状构造。矿物成分由斑晶,石英8%左右、斜长石4%左右、铌铁矿3%左右、黑云母1%左右及少量的榍石、磷灰石,基质,隐晶质霏细状长英质矿物85%、*量尘状赤铁矿及*细状黑云母组成。岩石具全岩铌铷矿化,地表由TC31-1、TC29-2控制,岩体呈不规则椭圆状,长轴163m,短轴*.07m,前人施工了ZK3101钻孔控制,圈出矿体斜深约100m,矿体走向约75°,倾向345°,倾角65°。Rb2O品位0.1%~0.205%,平均品位0.157%,Nb2O5品位0.018%~0.023%,平均品位0.019%。

  2.2.2脉岩

  本区脉岩十分发育,均为花岗伟晶岩脉,矿区内共圈定花岗伟晶岩脉115条,分布于岩体内、外接触带中。

  (1)伟晶岩脉分布特征。北西向伟晶岩脉,区内出露较广泛,分布在二云母二长花岗岩内、外接触带,长100m~526m之间,宽在2m~42m,二云母二长花岗岩外接触带附近伟晶岩脉具有成群分布特征,且规模较大,最大厚度可达180m,最大长度可达1080m,倾向北东,倾角45°~65°。北东向伟晶岩脉,主要分布在东部,巴颜喀拉山群上组第一岩性段(TB31)地层中,长100m~120m,宽1.5m~5.5m,整体倾向北西,倾角57°~74°。规模整体要小于北西向伟晶岩脉,个别伟晶岩脉含锂铍矿。

  (2)伟晶岩脉类型。根据野外观察及岩矿鉴定结果,花岗伟晶岩主要由斜长石、钠长石、石英、电石气、白云母、锂辉石及绿柱石组成,根据主要造岩矿物及含矿矿物的含量将花岗伟晶岩分为4类:以长石、石英为主的花岗伟晶岩、电气石花岗伟晶岩、含绿柱石花岗伟晶岩和锂辉石花岗伟晶岩。

  2.3构造

  2.3.1断裂

  区内可见发育两期断裂,前期韧性逆冲走滑断裂、后期脆性逆冲走滑断裂。

  (1)韧性逆冲走滑断裂。受奇台达坂断裂影响,矿区内次级韧性逆冲走滑断层较发育,呈北西—南东走向,倾角100°~140°倾向40°~60°,发育糜棱岩化砂岩及强片理化带,断层附近石英砂岩形成碎斑或不对称透镜体,粉砂岩及泥质岩形成强片理化带,片理面S-C组构显示逆冲性质。垂直于走滑*面观察地层变形,显示韧性走滑性质。断裂附近伟晶岩脉未受到韧性断层剪切破坏,指示该期构造早于伟晶岩形成。

  (2)脆性逆冲走滑断裂。该期断裂地表表现较明显,位于工作区中部三叠纪巴颜喀拉山组上段地层内,主要呈北西—南东向,倾向北东,倾角65°~76°,区内延伸约2.8km,向西止于三叠纪二云母二长花岗岩边缘,向东断在巴颜喀拉山组上段地层内,断裂经过处明显呈一负地形,西侧伟晶岩脉明显被错断,断距25m左右,对矿体没有明显破坏作用,断层性质为走滑。断裂两侧岩石十分破碎,绢云母化蚀变较强。

  2.3.2褶皱

  矿区位于滚石沟复式向斜南西翼,呈一单斜构造,地层整体走向与区域构造线方向一致,290°~315°,倾向北东,倾角55°~80°,岩石片理及其发育,常常形成规模较小的似背、向斜构造,其轴向与地层走向一致。未对矿体形成明显破坏作用。

  2.3.3节理

  工作区受多期次区域构造应力影响,节理十分发育,依据花岗伟晶岩脉充填展布特征,相互斜交的关系,可分为三组:早期顺层剪节理、中期张节理及晚期共轭剪节理,其中,中期及晚期节理对矿体有一定的破坏作用。

  (1)早期顺层剪节理。是早期韧性逆冲断裂活动的浅表构造表现,节理面产状与地层产状相近,是区内含矿热液重要的运移及容矿通道。

  (2)中期张节理。为岩浆岩底辟上涌,早期断裂构造及附近地层受垂向应力拉张形成,与地层交角大于70°是含矿热液主要的控矿及容矿构造。

  (3)晚期共轭剪节理。走向分别为40°和350°左右,倾角一般为78°~85°,将早期岩浆活动形成的节理中充填的锂辉石沿长轴方向截断,对矿体有一定的破坏作用。

  2.3.4片理

  片理比较发育,走向北西—南东,与地层原始S0近一致。片理主要发育在含泥质、钙质粉砂岩、泥岩等较软的岩性中,片理面可见云母,长石、石英等矿物不同程度压扁、定向,片理面间距0.2cm~0.4cm;板理主要发育在中细粒长石石英砂岩中,片理发育处常见方解石脉、长英质细脉灌入,受后期构造挤压作用影响,形成肠状、勾状褶皱,被含锂辉石花岗伟晶岩脉切断。认为片理走向与最大应变方向垂直,为北东—南西向的挤压应力形成,形成于成矿前期。

  2.3.5劈理

  主要发育在断层及地层软弱带附近,倾向多在0°~30°之间,倾角70°~85°,对矿体具有透入性的脆性穿切作用,破坏程度有限。应力分析表明,劈理走向与主应力方向垂直,应受近南北向的挤压应力,为成矿后期的破矿构造。

  3构造控矿模式
       3.1矿区构造期次

  根据矿区内断层、节理、片理及劈理相互间的切割关系及其控岩、控矿的关系,笔者将矿区构造期次划分如下。第一期,韧性逆冲走滑构造,根据剪切带内发育的强片理带、牵引褶皱、长英质透镜体等构造确定其韧性逆冲性质。断层未改造周边花岗伟晶岩脉,可判定为成矿期前构造;第二期,岩浆岩上涌侵位,牵拉早期逆冲断层及地层形成的张裂隙为矿区内主要导矿容矿构造,控制着矿区内95%的锂辉石花岗伟晶岩脉,为成矿期构造;第三期,脆性逆冲走滑断层、共轭剪节理及劈理对花岗伟晶岩表现为切割、错动及强烈破碎,局部呈角砾状,为成矿后期构造。

  3.2构造活动与区域演化

  二叠—三叠纪,古特提斯洋在向北部消减,矿区及周边区域处于北部消减带内,持续消减作用导致由北向南推覆兼右旋走滑发育,区域上受此次构造影响发育麻扎断裂、康西瓦断裂、大红柳滩—郭扎错断裂等断裂。同时矿区北部发育奇台达坂断裂导致二叠系黄羊岭群逆冲推覆于三叠系巴颜喀拉山群之上。矿区内地层内部沿层理发育一系列次级韧性逆冲走滑构造及伴生褶皱、片理构造。

  晚三叠世—早侏罗世区域上属于后碰撞构造松弛阶段,板块俯冲深熔与上地幔交代形成的岩浆岩上涌,形成北西—南东走向的三十里营房—泉水沟岩浆岩带。矿区内岩浆岩底辟上涌,地层及早期断裂受垂直应力影响发生张性破裂,给含矿残余岩浆热液的运移及成矿元素的富集提供了有利空间,最终形成矿床。

  始新世—第四纪,受印度洋板块与亚欧板块碰撞,喜山*的兴起,区域上发生多次抬升*,如麻扎断裂、康西瓦断裂、奇台达坂断裂等均发生活化,发生逆冲兼左旋走滑*,矿区主要发育左旋走滑的次级断裂,切割错断伟晶岩矿体发生左旋走滑*。

  3.3构造控矿模式与找矿方向

  二—三叠世时期,古特提斯洋在向北俯冲,在区域上形成了一系列北倾韧性逆冲走滑断裂,矿区处于奇台达坂断裂与大红柳滩—郭扎错断裂之间,发育一系列次级断层,性质与区域断层一致。区域深大断裂为晚三叠世末的中酸性岩浆岩上侵提供了通道,次级断裂则为残余岩浆热液的运移提供了原始通道。基于伟晶岩与区域上中酸性岩浆岩在成因与空间分布上有密切的关系,这一发现为在矿区周边找矿提供了依据。

  晚三叠世—早侏罗世,区域上属于构造松弛阶段,中酸性岩浆岩上侵,形成穹隆构造。由于垂直应力将矿区内次级断裂及地层拉张,形成了一系列张节理,为含矿岩浆热液的运移与矿质富集提供空间,最后形成锂铍矿床。这一发现,对矿区周围下一步找矿勘探工作提供了参考。

  始新世—第四纪时期,由于喜山*影响,泛高原运动的崛起,区内断层发生二次活化,主要构造性质为脆性逆冲—左旋走滑性质。区内断层将含矿伟晶岩左旋错断,产生有限破坏。这一认识为下一步勘探工程的布设提供了理论依据。

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  4结论

  (1)新疆和田县大红柳滩南锂铍矿区内构造活动分为三期,成矿期前,受挤压应力影响发育韧性逆冲推覆兼右旋走滑断裂;成矿期,构造松弛阶段,中酸性岩浆岩底辟侵位形成一系列伸展构造;成矿期后,发育脆性逆冲左旋走滑断裂。

  (2)矿体受矿区内构造控制与改造。成矿期前的北倾的韧性逆冲走滑断层形成的构造薄弱带为晚三叠世岩浆上涌的有利通道;成矿期含矿岩浆岩顺区域断裂上涌侵位地层,早期次级逆断层受穹隆构造牵拉形成张性节理,叠加穹隆构造伴生的张节理为残余岩浆热液的运移及矿质的富集提供了有利空间;成矿期后矿区内次级断层、节理、劈理对矿体产生了破坏改造。这些认识对矿区深部及周边找矿工作具有重要的指导意义。