地球物理学进展  2017, Vol. 32 Issue (2): 634-639   PDF    
西藏桑日则黑色岩系构造热液型铅锌矿定位预测研究
焦彦杰, 梁生贤, 郭镜     
中国地质调查局成都地质调查中心, 成都 610081
摘要:桑日则铅锌多金属矿床位于是西藏扎西康整装勘查区内的大型铅锌锑银共生矿床之一.藏南扎西康整装勘查区位于雅鲁藏布江缝合带以南,藏南拆离系以北,地处喜马拉雅特提斯造山带中东部.桑日则矿床地层主要为下侏罗统日当组的浅变质黑色岩系,容矿岩石为含碳钙质板岩、钙质板岩和构造角砾岩,矿体严格受近南北向和北东断裂控制,呈脉状、透镜状产出.通过区域地质和极化性质研究,以及金属追踪圈定成矿有利区,结合地质构造演化和桑日则矿区三维重力反演,认为褶皱两翼及轴面部位为有利地带.在此基础上,开展精细的综合剖面测量工作和反演,认为矿体具有中低电阻和中低极化地球物理物性特征.在中低极化率区域并存在断裂,且在断裂走向的垂直方向存在高极化、低电阻区,那么赋矿的可能较大,并根据成果验证,对深部矿体进行准确定位.
关键词桑日则    黑色岩系    构造    定位预测    
Research on the prediction of Tibet Sangrize black rock series positioning structure hydrothermal type Pb Zn ore
JIAO Yan-jie , LIANG Sheng-xian , GUO Jing     
China Geological Survey Chengdu Center of China Geological Survey, Chengdu 610081, China
Abstract: Sangrize is lead-zinc polymetallic deposit is located in the Tibet zhaxikang integrated exploration area within a large deposit of silver lead zinc antimony. Zangnan zhaxikang integrated exploration area is located in the Brahmaputra suture zone to the south, Zangnan detachment system to the north, Himalaya is located in the Eastern Tethyan orogenic belt. The deposit is mainly is formation of Lower Jurassic, when group metamorphic black rocks, ore bearing rock containing carbon calcareous slate, calcareous slate and tectonic breccia, the orebody is strictly controlled by nearly north-south and North East fracture control, in vein, lenticular. Through the study of geological and polarization properties of regional, and the metal track favorable area delineated mineralization with geological tectonic evolution, and then gravity inversion Sangrize area, that folds wings and axial parts for favorable areas. On the basis of this, the paper has carried on the fine comprehensive profile survey work and the inversion. In the middle and low polarization region and there is a high polarization and low resistance area in the vertical direction of the fault strike, it is possible that the ore deposit is large.
Key words: Sangrize     black rock series     structure     location prediction    
0 引言

西藏山南扎西康整装勘查区在大地构造上位于特提斯—喜马拉雅构造域中段的北喜马拉雅大陆边缘褶冲带内,北邻朗杰学增生杂岩带,南邻藏南拆离系 (STDS),其构造演化与雅鲁藏布江新特提斯洋的演化和印度大陆与亚洲大陆的碰撞过程中的大规模造山作用密切有关 (聂凤军等, 2005; 孟祥金等, 2008; 郑有业等, 2012).整装勘查区位于喜马拉雅成矿带中的江孜—隆子铅锌锑 (金) 多金属矿亚带东段,区内已发现有扎西康铅锌多金属矿床 (大型)、柯月中型铅锌多金属矿床 (大型)、则当中型铅锌多金属矿床 (中型)、马扎拉金 (锑) 矿 (小型)、索月铅锌多金属矿床 (小型)、吉松铅锌多金属矿床 (小型) 以及浪章、拉木由塔、古堆、泽日、塔嘎等金锑铅锌多金属矿床 (点),扎西康矿床是其中重要的大型矿床 (曾令森等, 2009; 张建芳等, 2010).

扎西康地区不同构造演化阶段发育不同的岩浆作用、沉积盆地与构造条件,频繁的构造岩浆活动与多期次成矿迭加,并在有利的成矿部位发生聚集与成矿,因而形成多个不同的成矿系统和成矿系列,为区内大型铅锌多金属矿床的形成提供了最根本内在条件 (杨竹森等, 2006; 代鸿章等, 2014).近年,笔者以扎西康矿集区、桑日则矿区为对象,通过地质演化及重力场特征,进行了有利区分析,结合岩石物性精细分析,从区域构造控岩、次级断裂控矿角度对深部矿体预测定位,取得较好效果.

1 地质背景

西藏山南扎西康地区区域构造演化与特提斯洋的演化和印度大陆与亚洲大陆的碰撞作用密切有关,晚古生代以来,区内经历了复杂的地质构造演化历史.在印度大陆与欧亚大陆沿雅鲁藏布江结合带发生碰撞和青藏高原隆升过程中,东西向的藏南拆离系与代表东西向伸展的南北向构造的发育是影响区内最为广泛和强烈的构造-热事件 (梁维等, 2013; 代鸿章等, 2014).

研究区有古生界、三叠系、侏罗系、白垩系、第四系等地层单元,主要出露为侏罗系日当组 (J1r)、陆热组 (J1-2l)、遮拉组 (J2)、维美组 (J3w) 和侏罗-白垩系桑秀组 (J3K1s) 黑色浅变质岩系,多为板岩、片岩、变砂岩类,变质作用类型主要有区域变质、动力变质和接触变质作用.岩浆岩分布广泛,岩浆活动强烈,时间上以中生代和新生代为主.其中酸性侵入岩主要侵位于印度与欧亚大陆主碰撞阶段后期,区内代表性的酸性侵入岩有错那洞淡色花岗岩体、热玛拉二云母花岗岩体,基性侵入岩主要以岩脉侵位于早白垩世,岩浆岩包括有辉长岩、辉绿岩、淡色花岗岩、二云母花岗岩等.

研究区位于青藏高原南部,特提斯喜马拉雅造山带中东部,地处喜马拉雅地块,北邻雅鲁藏布江缝合带 (YTSZ),南界为藏南拆离系 (STDS).区内经历了冈瓦纳古陆北缘自泛非运动以来长期的沉积—构造演变,特别是受三叠纪以来雅鲁藏布洋盆的扩张、消减、闭合,以及喜马拉雅地块与冈底斯地块的强烈碰撞造山和大规模的伸展拆离作用,造成了区内沉积作用类型复杂,岩浆活动、变质作用强烈,构造层次、构造样式、构造组合复杂多样.区内构造以近东西向的北倾逆冲推覆构造和近南北向的高角度张扭性构造为主,兼有北东向和北西向走滑断裂,其中近南北向的和北东向的张扭性走滑断裂是主要的控矿断裂,而且也是铅锌矿体的容矿断裂.

2 桑日则有利区分析

桑日则矿区位于羊卓雍-拿日雍复式向斜东南端,地层总体呈单斜层状产出,走向近东西,倾向北,倾角10°~40°.区内地层主要为下侏罗统日当组 (J1r) 和上侏罗统维美组 (J3w) 和第四系 (Q).区内出露的日当组 (J1r) 划分为四个岩性段:第四岩性段 (J1r4) 为灰黑色、深灰色含炭钙质板岩、钙质板岩 (局部页岩) 夹凝灰岩、粉砂岩,是测区分布面积最大的地层,也是目前矿区主要的含矿层位;第三岩性段 (J1r3) 为灰绿色石英砂岩,主要出露于矿区东部及西南部;第二岩性段 (J1r2) 为灰黑色板、页岩,主要出露于矿区北部,范围较小;第一岩性段 (J1r1) 白-黄褐色石英砂岩,主要出露于矿区西南部.

上侏罗统维美组 (J3w) 地层主要分布在矿区西部,地层岩石破碎,产状较乱,与下伏日当组地层可能呈断层接触关系,中间遮拉组缺失.该组地层主要岩石类型为粉砂岩、石英砂岩、泥质板岩及一套以英安岩为主的中酸性火山岩.

矿区断裂构造发育,根据地质填图和工程揭露,共厘定了16条断层,分布于矿区各部.其中F2、F4、F5、F6、F7、F13为矿区主要已知含矿构造.其中Ⅴ号铅锌矿体为矿区主矿体,产于矿区西北部,产于F7断裂中,地表揭露长度260 m,单工程矿体厚度最大10.12 m,矿体平均厚度6.67 m,深部控制矿体长大于1200 m (图 2).Ⅶ、Ⅷ号铅锌矿体位于F13断裂带,走向北东,为原生矿体,深部延伸最大至300 m.

图 1 西藏扎西康整装勘查区地质图 Figure 1 Tibet zhaxikang integrated exploration area geological map

图 2 西藏桑日则矿区地质综合图 (a) 地质图; (b) Pb元素异常图; (c) 极化率平面图. Figure 2 Tibet sangrize ore district comprehensive geological map

为了有效圈定有利区,实现外围找矿突破,矿区开展了激电性质和金属追踪研究工作,如图 2c,矿区Ⅴ号主矿体主要分布在低 (A) 区,赋存于F5、F6、F7断裂中,即中低极化率值区域,地表露头沿高极化率南北走向,多条含矿走滑构造呈雁行条带状沿极化率梯级带展布,极化率值为3%~8%.同样,已知Ⅶ、Ⅷ号矿体分布在低 (C) 区,以北东向断裂F13、F14为主,与极化率条带走向一致.低 (B) 区极化率特征与低 (A) 区比较相似,且Pb元素异常为南北向条带,为成矿有利区带 (丛丽绢, 1997).

3 地质演化与重力场特征

根据整装勘查区内的地层、岩浆岩、变质岩、构造特征及区域资料对区内地质发展史进行综合分析,区内地质发展史可划分为:陆架裂谷阶段、碰撞造山阶段、伸展拆离阶段、高原隆升阶段,其中,陆架裂谷阶段又可细分为早期、晚期两个阶段.在区域动力学背景下,受逆冲推覆和拆离滑覆等多次构造变形作用的影响,扎西康地区多呈近东西向展布的复式褶皱样式 (图 3b),多期褶皱叠加现象明显 (Williams et al., 2001戚学祥等, 2008).桑日则矿区三维重力反演显示,该区表现为东西向舒缓褶皱,整体地层向北缓倾,赋矿断裂往往位于褶皱两翼或轴部断裂破碎部位.

图 3 西藏桑日则矿区地质演化模型与重力场特征 (a) 地质演化示意图; (b) 重力三维反演. Figure 3 Tibet sangrize ore district Geological evolution model and characteristics of gravity field

地质研究表明:受其他方向地质应力作用,形成多条近南北向赋矿断裂带,多表现为高角度正断层和走滑性质,常常伴有现代热泉活动 (梁维等, 2013).而热液充填时,往往使南北向断裂带的岩性进行蚀变改造,岩性组合发生变化,矿化与硫化物、碳酸盐岩成分关系密切,在断裂合适部位聚集成矿 (叶天竺和薛建玲, 2007; 贾承造等, 2014).

4 岩石物性的特征

扎西康地层主要以含碳钙质板岩、硅质岩、片岩和砂岩为主,属于相对稳定的古大陆边缘海盆构造环境,多为浅变质岩性地层.大量的含碳钙质板岩在极化率方面是比较大的干扰因素,往往给矿体定位带来困难.

岩石物性根据区域典型岩石和钻孔岩芯,开展了岩石标本的电阻率、极化和密度性质研究.图 4a所示,碳质板岩、含碳钙质板岩的极化率比较高,其电阻率又比较低;凝灰岩、钙质板岩则表现为高电阻、低极化特征.岩石电阻率和极化率在图 4a上呈垂直两个方向展布,而作为目标体的含铅锌矿角砾岩,主要位于他们的交叉区域 (沈远超等, 2008; 陈伟军和刘红涛, 2009),即极化率:3%~8%,电阻率:100~500 Ω·m.通过岩石电性交汇分析,把极化率分为1~3、3~6.47、6.47~8.23、8.23~23.55四级 (图 4b).高密度电法已知矿体趋势线主要集中在极化率1~3区域,常规电法和矿 (化) 体岩石标本趋势线主要集中在极化率3~6.47区域.极化率主要受石墨化、黄铁矿化及其含量多少等因素的影响.因此,在综合异常分析时,需多种资料综合利用、分析,对于扎西康铅锌多金属矿而言,利用视极化率来判别赋矿有利区更应该注重于中 (低) 高极化率异常区域,高极化率 (按本研究定为8.23以上) 区域不表现为成矿的可能性.

图 4 西藏扎西康地区典型岩石物性分析图 (a) 岩石ρ、η统计图; (b) 电性交汇分析. Figure 4 Tibet zhaxikang area of Typical rock physical property analysis
5 矿体定位预测

工作区存在大量的 (含碳) 钙质板岩、泥质岩 (含层凝灰岩),属于沉积环境.成矿物质的富集主要发生在沉积阶段,垂直剖面上含矿岩系常常形成黑色岩系—矿层—浅色岩系的岩性序列 (这与钻孔岩芯资料一致).在后期改造阶段,区域变质作用及其他地质力的作用,形成主成矿期,同时一系列的断裂形成.由于黑色碳质岩系电阻率较低,而矿体主要在中低电阻率地质体的构造断裂中分布,因此会在反演断面图上形成“(倒) 三角”的异常形态 (这在多条物探剖面上均有显示).综上所述,低 (B) 区主要为验证区,40线分别开展了音频大地电磁测深、大比例尺重磁、深部地震,根据综合物探效果和地质研究 (图 5),布设孔位ZK4002、ZK4003并验证.结果ZK4002在-183~-189 m见到铅锌矿体,其中H2样品分析Pb, Zn, Sb, Ag-3.33, 3.13, 0.013, 118.ZK4003分别在-191~-204 m、-330~-334 m、-390~-392 m见到铅锌矿体,其中-191~-204 m矿品位较高,样品分析Pb、Zn平均品位达11%(其中H7样品Pb, Zn, Sb, Ag达33.3, 11.56, 0.6, 1456).推断的F2、F3断裂地球物理特征与前所述特征十分吻合,由此可见,矿体赋存与物性情况存在一定的关联,当具有一定构造,中低极化率的情况下,且面上极化性质且具有“两高一低”的特征,则含矿的可能比较大 (周汝峰等, 2016).

图 5 西藏扎西康矿集区40线综合剖面图 (a) 音频大地电磁; (b) 重力; (c) 磁法; (d) 地震. Figure 5 Tibet zhaxikang Ore concentration area 40 line comprehensive profile
6 结论 6.1

扎西康地层沉积环境以浅海—深海相砂岩、泥岩及页岩为主,伴有陆相碎屑沉积岩.受后期变质改造,本区多为浅变质岩性地层.区域上受逆冲推覆和拆离滑覆等多次构造变形作用的影响,扎西康地区多呈近东西向展布的复式褶皱样式,多期褶皱叠加现象明显 (戚学祥等, 2008; 李富等, 2016).近南北向断裂形成时间明显晚于近东西向断裂,多表现为高角度正断层和走滑性质,常常伴有现代热泉活动,对区内成矿起到了明显的控制作用 (梁维等, 2013).通过成矿后叠加变质构造,往往形成断裂面 (有位移)、层间滑脱面、硅质和钙质地 (岩) 层的接触面等成矿构造结构面 (叶天竺和薛建玲, 2007; 贾承造等, 2014).

6.2

本区的构造与矿的关系较为密切,本区近东西向构造主要为区域和层间破碎,往往是规模相对较大的断裂,为热液的主要通道之一.按照岩石物理性质研究,结合区域地质背景,认为在中低极化率区域存在断裂,且在断裂走向的垂直方向为高极化、低电阻区,那么矿床赋存的可能较大.

致谢 感谢李光明研究员在项目和论文撰写中的支持和帮助,文章在修改过程中,编辑老师提出了详细和宝贵意见,在此一并感谢.
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