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    摘要

    Čoka Kuruga金铜矿床作为Timok成矿带西部截至目前已发现的最大规模的产于蚀变岩帽中的高硫型浅成低温热液矿床,多年勘探仍未发现下伏斑岩型矿化,文章通过对矿区蚀变岩帽开展大比例尺蚀变填图、岩芯编录及明矾石特征吸收峰值研究,判断该区蚀变岩帽中浅成低温热液矿床及深部斑岩型矿床的成矿潜力。研究结果表明,矿区蚀变岩帽原岩为中基性火山-沉积岩,其分布受区域性北西向断裂、火山机构及其同生断裂等共同控制。在水平方向上由中心向外依次发育高级泥化多孔状石英岩带、高级泥化强硅化隐爆角砾岩带、高级泥化带、泥化带及青磐岩化带。明矾石广泛分布于高级泥化带中,主要形成于岩浆蒸汽环境、岩浆热液环境及表生环境中,其中岩浆热液明矾石对寻找高硫型浅成低温热液矿床具有直接的指示意义。明矾石的特征吸收峰三维数值模型显示从矿区北东部到西南部,其1480 nm特征吸收峰值有明显增大的趋势,推测高硫型矿体南西侧具有寻找斑岩型矿床的潜力。总体上,沿Lipa断裂呈串珠状分布的蚀变岩帽,可能发育与Timok成矿带东部类似的巨型斑岩-浅成低温矿床成矿系统的潜力。

    Abstract

    Čoka Kuruga gold-copper deposit, hosted in the lithocap, is currently the largest high-sulfidation epithermal deposit in the western Timok metallogenic belt, and the porphyry mineralization bellow epithermal have not yet been discovered for many years. Here, we present the results of large-scale alteration mapping, core logging, and short wavelength infrared (SWIR) characteristic of alunite in the deposit to provide significant estimations on the metallogenic potential of epithermal and porphyry deposits in lithocaps and deeper zones in this region, respectively.The results show that protolith of the lithocap is composed of intermediate to mafic volcanic sedimentary rocks, which is structurally controlled by regional NW-striking faults, volcanic edifices, and associated syngenetic faults. Hydrothermal alteration is horizontally zoned outward from advanced argillic porous quartzites, through advanced argillic intense silicified crypto-explosive breccias, advanced argillic, argillic to propylitic zones. Alunite is well developed in advanced argillic zone that is genetically associated with phreatomagmatic, magmatic hydrothermal, and supergene process. Previous studies have shown that magmatic hydrothermal alunite can be a useful indicator for exploration of high-sulfidation epithermal deposits. In our study, the 3D numerical model of magmatic hydrothermal alunite 1480-nm absorption peak position shows an increasing shift from northeast to southwest part of the mining area, indicating that the southwest part of the high-sulfidation ore bodies is a promising exploration target for porphyry deposits. Overall, the beaded lithocaps along the Lipa fault potentially develop the huge porphyry-epithermal ore-forming systems analogous to those in the eastern part of Timok metallogenic belt.

  • 塞尔维亚Timok成矿带位于特提斯成矿域西缘Apuseni-Banat-Timok-Srednegorie(简称ABTS)成矿带中,其矿床成因类型主要为斑岩型、高硫型浅成低温热液型及矽卡岩型铜金多金属矿床。目前已发现的大型-超大型铜金矿床主要发育于Timok成矿带东部,如Majdanpek、Bor、Peki、New Cerovo、Jama以及Veliki Krivelj等。Timok成矿带西部目前已发现的矿床主要以中小型铜金矿为主,如Čoka Kuruga、Dumitru Potok及Bigar Hill等,但近年来在该带新发现了Čoka Rakita大型金铜矿证明其也具有寻找大型-超大型矿床的潜力(谭威等,2024)。Timok成矿带具有百余年的勘查开发历史,其勘查、科研等工作主要集中在Timok成矿带东部(Kolb et al., 2013;Antonijević et al.,2014;Gallhofer et al.,2015;Jelenković et al.,2016;Knaak et al., 2016;Pačevski et al.,2016;Velojić et al.,2020;谭威等,2023),而Timok成矿带西部的成矿地质特征、成矿规律及成矿理论等方面研究程度明显不足,制约了西带的找矿勘查工作。

    蚀变岩帽是指中酸性岩浆热液沿断裂在近地表与火山岩等围岩反应,发育有硅化、高级泥化和泥化蚀变组合的复合地质体(Sillitoe, 1995;2010)。部分蚀变岩帽内部发育高硫型浅成低温热液金铜矿床,其下部往往发育与之具有成因联系的斑岩型铜金矿化(Holliday et al., 2007;Sillitoe, 2010;Cooke et al., 2020)。Corbett(2002)提出,查明蚀变岩帽的空间分布形态、矿物组合特征和元素变化规律,将为寻找斑岩-浅成低温热液矿床和预测其位置提供重要信息。Chang等(2011)对菲律宾Lepanto矿床上部蚀变岩帽进行系统研究,利用短波红外光谱学、矿物原位微量元素分析及全岩地球化学相结合的方法,成功预测了蚀变岩帽热源中心和深部隐伏斑岩矿体的位置。在蚀变填图的基础上,利用典型矿物短波红外(SWIR)光谱特征参数变化来定位热液矿化中心,已广泛应用于矿产勘查中(Chang et al., 2011;杨志明等,2012;张世涛等,2017;孙衍东等,2022)。Čoka Kuruga矿区地表沿着北北西向主干断裂有近10 km2的酸性蚀变岩帽,表明其可能成为Timok西部找矿突破重点地区。本文通过系统地质填图、岩芯编录、镜下鉴定及明矾石短波红外特征分析,总结了Čoka Kuruga矿床成矿地质特征,探讨了蚀变岩帽中明矾石特征吸收峰值的分布特征,并结合该区成矿规律,为下一步找矿勘探提供依据。

    1 区域地质背景

    塞尔维亚Timok晚白垩世岩浆岩带位于ABTS白垩纪岩浆成矿带的中段,ABTS钙碱性岩浆弧形成于新特提斯洋的俯冲和闭合过程,形成了特提斯西段白垩纪—古近纪大范围的斑岩型、浅成低温热液型及矽卡岩型铜金矿。Timok火山盆地的岩浆作用持续了大约10 Ma,介于上白垩统Turonian阶—Campanian阶之间(Clark et al., 2004;Kolb et al., 2013)。具多期次活动的特征,各期岩浆岩穿插关系复杂,其岩浆活动整体具由东向西逐渐变新的趋势(谭威等,2024)。

    Timok火山盆地为晚白垩世受大规模区域NNW向右行走滑断裂影响形成的拉分盆地,该断裂在盆地边部及盆地内部形成大量次级断裂,同时,右行走滑作用也在不同时期形成多期多种类型的断裂构造体系。Timok火山盆地内斑岩型铜矿床、浅成低温热液矿床、矽卡岩型等矿床的分布均受控于NNW向区域断裂及其次级断裂。NNW向断裂从西向东主要发育有Lipa断裂,Bor断裂、Krivelj断裂及Bucje-Bela断裂。成矿后随着瓦尔达尔洋板块后撤的停止,在Timok地区形成一系列正断层、逆断层和走滑断层(Knaak et al., 2016),特别是新生代逆冲推覆构造的形成(Zimmerman et al., 2008;Knaak et al., 2016;Krstekanić et al., 2021)导致Timok地区从南部Cukaru Peki,往北至Majdanpek,其剥蚀程度不断加深(谭威等,2024)。

    Timok地区的地层总体可以划分为晚白垩世火山-沉积岩及元古代—古生代变质岩基底。其中上白垩统地层较严格局限于Timok火山盆地内,该火山盆地总体走向NNW,总长近110 km,最宽处约18 km。谭威等(2023)在前人研究的基础上将该区晚白垩世地层由下至上划分为5个岩性组(Ljubović-Obradović et al., 2011;Antonijević et al., 2014)。Krevilj组(K2k)分布于Timok火山盆地边缘,该组下部一般为砂岩及砂砾岩、上部主要为灰岩、大理岩,近年来在该组发现一系列的产于硅钙面的矽卡岩型铜金矿,如Coka Rakita、South Dulan等(谭威等,2024)。Metovnica组(K2m)分布于Timok盆地东部,岩性主要为安山质火山-沉积岩,具多旋回喷发特征,目前已发现的大型-超大型规模的矿床均产于该组中。Oštrelj组(K2o)主要分布于盆地东部,为Metovnica组安山岩及Wae组玄武安山岩之间火山活动的沉积间断,主要岩性为砂-粉砂岩及泥岩。Wae组(K2w)主要分布于盆地西部,东部分布不连续,岩性主要为玄武安山质火山-沉积岩,为Timok成矿带西部主要赋矿层位。Bor组(K2b),前人称Bor砾岩或Bor碎屑岩(Antonijević et al., 2014;Banješević et al., 2019),主要分布于盆地东部,岩性主要为泥岩及砂砾岩,代表了Timok火山作用结束的标志层。在Timok火山盆地边缘分布晚侏罗世—早白垩世灰岩,富含生物碎屑,整体蚀变较弱,代表火山作用前的浅海相稳定沉积物。元古界—古生界主要发育片麻岩-片岩,局部发育糜棱岩化和片理化(图1b)。

    2 矿床地质特征

    Čoka Kuruga金铜矿床位于Timok火山盆地西部,Timok火山岩盆地属于NNW向断裂右行形成的拉分盆地,较大规模的断裂有NNW向、NW向和NE向3组,属同一应力作用在不同时期的产物。区内NNW向区域断裂主要为Lipa断裂,沿Lipa河分布,控制一系列呈串珠状分布的火山机构。Čoka Kuruga金铜矿床位于其中最大的火山机构中,呈近南北向分布,长轴5 km左右,短轴约3 km,除中心的环状构造外,在外还发育放射状构造及与环状构造平行的弧状构造。在环状构造中心沿同生断裂充填硅质隐爆角砾岩,控制了Čoka Kuruga金铜矿产出,围绕隐爆角砾岩筒可见火山角砾岩、火山集块岩及火山角砾熔岩(图2图3)。

    矿区地层展布与区域构造线一致,总体呈NNW向,出露的主要地层为Metovnica组(K2m)中性火山岩及Wae组(K2w)中基性火山岩(图2)。Metovnica组,即Ⅰ相火山岩,主要分布于矿区东侧,岩性主要为斜长角闪安山岩,整体蚀变较弱。Wae组第一岩性段,即Ⅱ相火山岩,广泛分布于矿区西侧,主要岩性为玄武安山岩、火山角砾岩及凝灰岩等,多旋回。不同旋回安山岩成分略有差异,表现在斑晶辉石、角闪石、斜长石含量,大小各不相同,为矿区内主要赋矿层位。钻孔矿区发育强硅化隐爆角砾岩(图4a、b),为矿区主要赋矿围岩,与浅成低温热液型金铜矿化关系最为密切。原岩为通道相的火山角砾岩,沿火山机构同生断裂侵入,呈岩筒状分布。

    矿区地表未见侵入岩,侵入岩主要见于钻孔深部,呈岩脉及不规则透镜状沿断裂侵位,整体倾向南西,岩性为闪长玢岩,呈灰绿色、灰白色,具斑状结构,斑晶主要为斜长石及少量角闪石、黑云母,基质由微晶斜长石和少量角闪石、石英组成,普遍发育绢英岩化(图4e)。

    Čoka Kuruga矿区蚀变岩帽主要分布在矿区的中部,发育于Wae组中基性火山岩中,沿区域性NW向构造Lipa断裂分布,长约5 km,宽约2 km,出露面积约7 km2,Wae组火山岩遭受强烈的蚀变改造作用,原岩难以分辨,其蚀变分带特征与典型产于蚀变岩帽中高硫型浅成低温热液矿床基本一致,从中心向外依次可以划分为明矾石+多孔状石英——明矾石化+地开石+强硅化——明矾石+地开石+叶腊石——高岭土+蒙脱石+伊利石——青磐岩化,具有较好的水平分带性(图2)。

    明矾石化多孔状石英岩分布范围较小,主要分布于隐爆角砾岩核部,形态不规则,出露在地表一般表现为正地形,呈灰色-灰白色,细小孔隙发育,呈不规则圆形,局部具有定向拉长现象,石英含量95%以上,黄铁矿等硫化物呈微细粒浸染状分布于石英间隙中(图5k),局部发育黄铁矿+硫砷铜矿+明矾石脉(图4d,图5b),可见较自形金红石呈稀疏浸染状分布(图5e),该层为金铜矿主要赋矿岩石,为金铜矿富矿体主要赋矿层位。

    明矾石化、地开石化强硅化隐爆角砾岩,具明显隐爆特征,通过系统钻探编录,尽管原岩受强蚀变难以分辨,但其中的角砾仍显示火山颈角砾岩的特征,角砾成分主要为硅化高级泥化火山岩(图4b,图5b、c),局部可见角砾及石英等矿物呈条带状,其与火山颈角砾岩的沉积有关。明矾石一般呈粉红色,粒状或板片状结构,粒度一般大于20 μm,与石英共生,含有少量金红石等副矿物,矿体中发育大量硫化物+明矾石+地开石+石英脉(图5a、g)。石英具两个粒级,较粗粒级0.10~0.15 mm,少量,呈斑状,可能为原岩矿物硅化残留;大部分为细粒石英,呈玉礈状,10~20 μm,反映了其沉淀温度较低(图5d),为金铜矿富矿体主要赋矿层位。

    明矾石化、地开石化及叶腊石化热液角砾岩,分布于隐爆角砾岩外围,硅化明显减弱,可见较清晰的原岩结构残留,主要为玄武安山岩及火山角砾岩。角砾呈不规则状,表面溶蚀特征,发育多世代角砾,主要成分为高级泥化安山岩、凝灰岩等。胶结物为石英、地开石、明矾石和黄铁矿,含微细粒金红石。黄铁矿呈浸染状分布,大部分呈不规则状,穿插高级泥化蚀变岩。

    高岭土化、蒙脱石化、伊利石化蚀变岩,蚀变强烈,岩石呈土状集合体,高岭石、伊利石、蒙脱石混层,主要来自玄武安山岩中斜长石及绢云母蚀变。

    青磐岩化安山岩在矿区分布较广,岩石总体较新鲜,仅有少量的暗色矿物蚀变成绿泥石或绿帘石,斜长石蚀变成绢云母。该蚀变带内主要的蚀变矿物为绿泥石、绿帘石、绢云母和少量的高岭土、蒙脱石,偶见极少量的星点状分布的黄铁矿(图4f)。

    Čoka Kuruga金铜矿体严格受岩性及构造控制,具有一定成矿专属性,矿体主要赋存于高级泥化硅化隐爆角砾岩范围内,矿体与两侧围岩界线比较明显。主矿体下盘发育一明显逆断层,具明显挤压破碎特征。根据Čoka Kuruga金铜矿床的地质特征、蚀变分带特征、矿物共生组合及脉体穿插关系等的研究表明,该矿床经历了2期蚀变矿化作用,即热液期及表生期,其中热液期可分为早、晚2个阶段,热液期早阶段主要由酸性淋滤形成多孔状石英、面状强硅化、浸染状明矾石化及黄铁矿化,明矾石在该阶段主要形成于玄武安山岩中长石斑晶和长英质矿物蚀变(图5c、d),可见少量金红石与之共生(图5e),该阶段形成矿区金矿化的预富集。热液期晚阶段主要受到构造叠加作用,形成了网脉状-半块状-块状硫化物矿体(图4c、d,图5a、b,g),为矿区金铜富矿体。胶结物以粗粒重晶石、明矾石、地开石及石英为主(图5b、d),富含黄铁矿、硫砷铜矿,硫砷铜矿中偶见微细粒铜蓝(图5i、j)。黄铁矿表现出多世代特征,早世代黄铁矿主要呈胶状、草苺状、不规则状,粒度较细(图5h),核部含细粒金红石,晚世代黄铁矿主要呈脉状穿插早世代黄铁矿中,呈半自形-自形(图5g),与硫砷铜矿、明矾石等共生(图5i)。表生期黄铁矿氧化形成赤铁矿、针铁矿、黄钾铁矾等矿物,分布于胶结物中,石英粒度变大,发育少量明矾石并含微细粒的金红石(图5k)。其中,铜矿物基本被淋滤,仅局部可见少量孔雀石,主要分布于近地表,为矿区氧化矿主要赋矿岩石。

    3 样品采集与分析

    本次研究工作主要采集Čoka Kuruga高硫型浅成低温热液金铜矿K08、K04、K02、K01、K03、K07、K11勘探线上的22个钻孔样品进行短波红外光谱数据测量。采样总体遵循全孔布样、均匀间隔、高密度覆盖的原则(2~4 m),而在岩芯编录过程中,对矿体以及蚀变变化显著的部位,将进行加密采样工作(1~2 m)。样品采集完成后进行清洗,将表面泥浆等杂物洗净晾干后再开展光谱测试工作。在Čoka Kuruga矿床中,明矾石是分布最广泛的矿物,与矿体关系密切,本研究选取明矾石作为研究对象,对其短波红外光谱参数进行系统处理分析,本次所处理的数据量在4000个以上。

    本次光谱测试所用的近红外光谱仪类型为美国Spectral Evolution公司的Ore express近红外光谱矿物分析仪。该光谱仪的波长测试范围350~2500 nm,可识别矿物范围相比之前仪器更广,可识别近500种矿物,测试速度快,操作便捷。该技术利用常见热液蚀变矿物在短波红外光谱区间(1300~2500 nm)内的敏感性,主要依据目标矿物中羟基、碳酸根、硫酸根以及可能存在的水分子等不同粒子在不同位置振动形成的不同吸收特征来确定目标矿物的种类。此外,也可以利用特定蚀变矿物反射光谱特征参数(如波长吸收位置、结晶度等)的规律性变化,反演成矿的地质环境,确定热液中心,提供找矿指标来反映(Herrmann et al., 2001;陈寿波等,2018;田丰等,2019;Leng et al., 2024)。

    所测得的光谱数据利用光谱地质师(The Spectral Geologist,TSG)软件进行自动处理解译;解译后,通过人工进行逐条核对和检查,并最终确定矿物的种类。TSG软件解译结果是每条光谱曲线识别3种矿物及相对应含量,即主要矿物和次要矿物,因此自动解译后需通过人工进行逐条核对和检查,并最终确定矿物的种类。Čoka Kuruga矿区明矾石、地开石、叶腊石、高岭石、蒙脱石等泥质矿物靠肉眼及镜下较难快速区分,而利用短波红外技术,可以低成本、大批量地开展分析测试,且测试结果误差较小,可以较为准确地区分蚀变矿物。

    4 讨 论
    4.1 酸性蚀变岩帽成因

    一般而言,蚀变岩帽的形成主要受2个关键因素控制,即构造控制流体向上运移,而近水平高渗层控制流体侧向运移(Hedenquist et al., 2013;Cooke et al., 2017)。Čoka Kuruga矿区酸性蚀变岩帽原岩主要为晚白垩世Wae组中基性火山岩、凝灰岩及火山角砾岩,其产状、蚀变类型及矿化特征,明显受区域性北西向断裂、火山机构及其同生断裂等共同控制。Čoka Kuruga矿区垂向上蚀变分带特征不明显,可能目前勘探程度不够,暂未在深部发现相对高温的蚀变矿物组合,但是在水平方向上具有高硫型浅成低温热液矿床典型蚀变分带。其核部的多孔状石英岩反映其形成于强酸性(pH<2)环境中(White, 1991;Arribas, 1995),强酸性流体淋滤溶解了中基性火山-沉积岩中的硅酸盐矿物,使流体中SiO2达到过饱和或在晚阶段低温环境下,石英发生大量沉淀或充填淋滤的孔洞中形成多孔状石英岩,在淋滤过程中,除Si外其余元素大量被溶解,蚀变岩中SiO2含量显著增加,石英含量普遍在90%以上(图4a),而Ti为不活泼元素,会以金红石的形式保留下来(图5e),其含量可达3%,而成矿阶段形成的黄铁矿、明矾石等矿物主要充填于石英颗粒的间隙中,局部形成硫化物角砾,在表生期黄铁矿氧化为赤铁矿、褐铁矿等氧化物和氢氧化物(图5k),为主要载金矿物。随着成矿作用的进行,流体酸性减弱,淋滤作用降低,流体与Wae组中基性火山岩中长石类矿物反应形成大量明矾石及石英(图5c、d),其中明矾石矿物含量一般大于20%,主要呈细粒状、鳞片状,粒径一般小于0.02 mm,主要呈浸染状分布,可见晚期板片状明矾石+石英+硫化物脉;石英主要呈细粒至隐晶质分布于胶结物中,并可见大量强硅化安山岩角砾,含量一般大于60%,局部含少量地开石及高岭石等黏土矿物。该阶段主要为石英+明矾石带,主要形成于隐爆角砾岩筒中,为矿区主要赋矿层位。热液流体沿着高渗透率的凝灰岩、火山角砾岩及玄武安山岩往水平方向向外围运移,随着反应进行及大气降水的参与,流体由强酸性变成酸性,明矾石、石英明显减少,地开石及高岭土等黏土矿物明显增多,在隐爆角砾岩筒外围火山岩地层中形成大规模的高级泥化(高岭石+地开石+明矾石)带。随着流体运移远离蚀变中心,温度(<250 ℃)和酸性(pH=4~5)明显降低,对围岩的淋滤作用明显减弱,主要形成高岭土及蒙脱石等黏土矿物,并含绢云母及伊利石类矿物,无明显硅化,形成高岭石+蒙脱石±伊利石±绢云母的泥化带,主要分布于高级泥化带外围。

    4.2 明矾石成因及其短波红外特征

    明矾石(NaAl3(SO4)2(OH)6)作为蚀变岩帽的中的特征矿物,其化学式中的Na可与K、Ca、Pb及Ba等元素形成类质同象,Al可与Fe形成类质同象,而S可与P及As等元素形成类质同象(Stoffregen et al., 2000;Deyell et al., 2005)。Na与K元素之间的类质同象最为常见,往往形成明矾石K-Na固溶体,当温度高于250℃时,明矾石形成过程中容易发生Na元素替换K元素(Stoffregen, 1987;Thompson,1994;Arribas, 1995;Aoki et al., 2009)。Čoka Kuruga矿区明矾石主要为钠明矾石,反映了其形成温度整体较高,而矿体中脉状板片状钾明矾石,则表明高硫型金铜矿体经历多阶段热液活动。明矾石中SO42-离子主要形成于4种不同的环境中,即岩浆热液环境中SO2的歧化反应,富SO2的岩浆在高温低压下的快速释放的岩浆蒸汽环境,蒸汽加热环境下深部沸腾流体释放的H2S在潜水面的大气氧化作用以及表生环境中硫化物的大气氧化作用(Rye et al., 1992)。不同环境下形成的明矾石其特征明显不同,Čoka Kuruga矿区隐爆角砾岩发生强硅化及高级泥化,其角砾及基质中均可见大量细粒状、细小鳞片状明矾石,粒径一般小于0.02 mm,推测其形成于岩浆蒸汽环境。而金铜矿体中发育大量明矾石+石英+硫化物脉,其明矾石主要呈相对自形的板状、叶片状,其为岩浆热液环境下典型的矿物组合及矿物特征。这表明岩浆热液明矾石对寻找高硫型浅成低温热液矿床具有直接的指示意义(Aoki et al., 1993;Rye, 2005)。而浅部氧化带中明矾石主要与褐铁矿、赤铁矿及黄钾铁矾等矿物充填于石英晶体的间隙内(图5k),呈微细粒粉末状,大小一般在5~20 μm之间,其为表生环境下典型的矿物组合及矿物特征。

    通过在Čoka Kuruga矿区系统开展短波红外光谱分析,识别出明矾石、地开石、绢云母、高岭土、蒙脱石及叶腊石等蚀变矿物,其中明矾石及高岭石分布范围最大。明矾石的短波红外在2170 nm附近具有强烈的吸收特征,1750 nm及1480 nm是明矾石的诊断特征吸收峰(图6),可用于区别其他矿物(Chang et al., 2011)。矿区内明矾石的特征吸收峰范围为1477.94~1493.71 nm,平均值为1487.6 nm(图7)。对比分析表明,岩浆蒸汽环境成因明矾石相较于表生环境及岩浆热液环境成因明矾石具有显著的光谱特征差异,主要表现为反射率增高,吸收峰位向波长较长的位置明显偏移,且吸收峰强度明显增强,暗示其形成于相对高温环境中。表生环境成因明矾石的特征吸收峰强度显著低于岩浆蒸汽环境及岩浆热液环境成因的明矾石,其与表生环境中部分明矾石被蚀变为高岭土密切相关。

    4.3 成矿预测

    目前Timok成矿带已发现的高硫型浅成低温热液-斑岩成矿系统主要发育在火山盆地东部的Metovnica组中性火山岩中,如Bor及Cukaru Peki两个世界级铜金矿,成矿作用主要集中于88~85 Ma(Zimmerman et al.,2008)。而Timok成矿带西部Wae组中基性火山岩内,目前仅在Lipa找矿远景区沿北西向区域性Lipa断裂发育一系列串珠状分布强硅化高级泥化隐爆角砾岩筒,围绕角砾岩筒发育Kuruga、Lipa等高硫型浅成低温热液型金铜矿以及一系列金铜矿点,暂未发现成规模的斑岩型矿化(谭威等,2024),成矿作用主要集中于83~80 Ma(Zimmerman et al.,2008)。虽然并非所有的蚀变岩帽内均发育浅成低温热液矿床,且目前世界上多数蚀变岩帽中是贫矿或者不含矿的(李旋旋等,2017;刘秋平等,2020),但Čoka Kuruga高硫型金铜矿的发现,表明Lipa成矿远景区内强硅化隐爆角砾岩筒+高级泥化+环状低磁异常叠加区域仍具有寻找浅成低温热液矿床的巨大潜力。目前未发现斑岩矿化的蚀变岩帽中,部分蚀变岩帽是其隐伏岩体本身不成矿,部分可能是由于其勘探深度不够(Sillitoe,1995)。因而,判断蚀变岩帽下部浅成侵入体是否具形成斑岩型矿化的潜力,是当前世界范围内的研究热点之一(Cooke et al., 2017;陈静等,2020)。蚀变岩帽覆盖或叠加于斑岩侵入体之上,其空间位置有时直接叠合在一起,即从深部的斑岩系统过渡到浅部的浅成低温热液系统,相距约不到800 m,例如Timok成矿带东部的Bor及Cukaru Peki矿床及印度尼西亚Cabang Kiri矿床等(Chen et al., 2019;刘秋平等,2020;谭威等,2024)。有时位置相距超过2000 m,而主要控制因素为快速隆升造成蚀变岩帽和地表的剥蚀分解(Sillitoe, 2010)、地表火山机构的垮塌(Masterman et al., 2005)以及成矿后构造的破坏作用,例如斐济的Vuda矿床(Hedenquist et al., 1994)。

    Chang等(2011)通过对菲律宾Lepanto高硫型浅成低温热液型矿床明矾石短波红外光谱研究发现,明矾石1480 nm特征吸收峰的位置与距离侵入体中心有明显的负相关关系,即距侵入体中心越近,1480 nm特征吸收峰值越高,而远离侵入体中心,1480 nm吸收峰位较低。因此,通过明矾石1480 nm特征吸收峰值在空间上的变化可有效预测热源中心和位置。Čoka Kuruga矿区蚀变岩帽中明矾石广泛发育,本文主要对矿区钻孔内隐爆角砾岩筒及外围热液角砾岩中的明矾石进行系统的短波红外分析测试,将得到的明矾石1480 nm特征吸收峰值的变化情况通过Leapfrog(专业地质建模软件)软件建立三维数值模型,样品较均匀覆盖整个矿区,具有较强的代表性,通过明矾石特征吸收峰数值模型和矿体模型进行叠加对比,结合蚀变分带特征,所建立的明矾石特征吸收峰数值模型较能反映成矿流体运移情况。结果显示从矿区的北东部到西南部,明矾石1480 nm特征吸收峰值有明显增大的趋势,推测该区的热源中心在矿区的南西方向(图8a、b),且与该部位深部揭露黄铁绢英岩化位置相对应。而明矾石1480 nm特征吸收峰在浅部呈现出低值区被高值区近同心圆状包裹的空间分布特征,其高低值过渡带与控制块状硫化物的断裂相对应,低值区与金铜矿体大致对应,反映了金铜等成矿元素在构造控制作用下于有利部位发生沉淀富集的特征。

    Čoka Kuruga矿区内局部钻孔发现低品位绢英岩化闪长斑岩(图4e,图5f、l),虽然不成规模且品位较低,但表明该区存在矿化浅成侵入体,结合明矾石1480 nm特征吸收峰值的空间分布规律(图8a~b),推测目前已发现高硫型矿体南西侧具有寻找斑岩型矿床的潜力。总体上,沿Lipa成矿远景区呈串珠状分布的蚀变岩帽,可能发育有与Timok成矿带东部类似的巨型的斑岩-浅成低温矿床成矿系统的潜力。

    5 结 论

    (1)Čoka Kuruga矿区酸性蚀变岩帽原岩主要为晚白垩世Wae组中基性火山岩、凝灰岩及火山角砾岩,其产状、蚀变类型及矿化特征,明显受区域性北西向断裂、火山机构及其同生断裂等共同控制。Čoka Kuruga矿区在水平方向上具有高硫型浅成低温热液矿床典型蚀变分带特征,由中心向外依次发育高级泥化多孔状石英岩带、高级泥化强硅化隐爆角砾岩带、高级泥化带、泥化带及青磐岩化带。

    (2)Čoka Kuruga矿区明矾石主要为钠明矾石,而矿体中脉状板片状钾明矾石,则表明高硫型金铜矿体经历多阶段热液活动。明矾石主要形成于岩浆蒸汽环境、岩浆热液环境及表生环境中,其中岩浆热液明矾石对寻找高硫型浅成低温热液矿床具有直接的指示意义。矿区内明矾石1480 nm特征吸收峰三维数值模型显示从矿区的北东部到西南部,吸收峰值有明显增大的趋势,结合矿区内发现低品位绢英岩化闪长斑岩,暗示目前已发现高硫型矿体南西侧具有寻找斑岩型矿床的潜力。总的来说,沿Lipa断裂呈串珠状分布的蚀变岩帽,可能发育有与Timok成矿带东部类似的巨型的斑岩-浅成低温矿床成矿系统的潜力。


    致谢本研究在野外工作以及成文过程中得到项目组成员,中色紫金地质勘查(北京)有限责任公司祝新友教授及塞尔维亚紫金铜业有限公司的大力支持和帮助,评审专家对本文提出诸多宝贵意见和建议,提高了本文质量,在此一并感谢。

    图3 Čoka Kuruga矿区典型剖面图 1—玄武安山岩;2—火山角砾岩;3—隐爆角砾岩;4—地质界线;5—断层;6—高级泥化带;7—泥化带;8—金矿体;9—铜矿体;10—钻孔及编号

    Fig. 3 Brief geological section through the Čoka Kuruga deposit 1—Basaltic andesite; 2—Volcanic breccia; 3—Cryptoexplosive breccia; 4—Geological boundary; 5—Fault; 6—Advanced argillization zone; 7—Argillization zone; 8—Gold ore body; 9—Copper ore body; 10—Drillholes and number

    图6 Čoka Kuruga矿区明矾石典型短波红外光谱曲线

    Fig. 6 The typical SWIR spectral curve of alunite in the Čoka Kuruga deposit

    图7 Čoka Kuruga矿区明矾石1480nm特征吸收峰数值频数图

    Fig. 7 Frequency diagram of 1480nm absorption peak of alunite in the Čoka Kuruga deposit

    图8 Čoka Kuruga矿区明矾石1480 nm特征吸收峰数值模型图(a)及典型剖面图(b)1—模型中钻孔;2—剖面中钻孔;3—剖面线;4—流体运移方向

    Fig. 8 Numerical model (a) and typical section (b) of 1480 nm absorption peak of alunite in the Čoka Kuruga deposit 1—Drillholes in model; 2—Drillholes in section; 3—Section line; 4—Migration direction of fluid

    图1特提斯构造-岩浆岩带西缘地质简图(a;据Knaak et al., 2016;谭威等,2023修改)和Timok地区地质简图(b;据Pačevski et al., 2016;谭威等,2023修改)1—第四系沉积物;2—上白垩统Bor组砾岩及砂岩;3—上白垩统Wae组玄武安山岩;4—上白垩统Ostrelj组细碎屑岩;5—上白垩统Metovnica组安山岩;6—上白垩统Krevilj组大理岩、灰岩;7—上侏罗统—下白垩统灰岩;8—基底地层;9—晚白垩世花岗岩;10—热液角砾岩带;11—ABTS成矿带;12—火山盆地;13—断层;14—主逆冲带;15—主要走滑断层;16—矽卡岩型矿床;17—浅成低温热液型矿床;18—斑岩型矿床;19—城市

    Fig. 1 Simplified geological map of the western Tethyan tectonic magmatic belt(a; modified from Knaak et al., 2016; Tan et al., 2023) and simplified geological map of Timok region (b; modified from Pačevski et al., 2016; Tan et al., 2023)1—Quaternary sediments; 2—Sandstone and conglomerate of Bor Formation of Upper Cretaceous; 3—Basaltic andesite of Wae Formation of Upper Cretaceous; 4—Fine grained clastic rock of Ostrelj Formation of Upper Cretaceous; 5—Andesite of Metovnica Formation of Upper Cretaceous;6—Marble and limestone of Krevilj Formation of Upper Cretaceous;7—Limestone of Upper Jurassic—Lower Cretaceous; 8—Basement; 9—Granite of Late Cretaceous; 10—Hydrothermal breccia zone; 11—ABTS metallogenic belt; 12—Volcanic  basins; 13—Fault; 14—Major thrust;15—Major strike—slip fault; 16—Skarn deposit; 17—Epithermal deposit; 18—Porphyry deposit; 19—City

    图2 Čoka Kuruga矿区地质简图 1—第四系;2—上白垩统Metovnica组安山岩、火山角砾岩;3—上白垩统Wae组玄武安山岩、火山角砾岩;4—上白垩统Wae组粗面安山岩;5—石英闪长斑岩;6—二长闪长岩;7—热液角砾岩;8—隐爆角砾岩;9—高级泥化带(明矾石+多孔状石英);10—高级泥化带(明矾石+地开石+强硅化);11—高级泥化带(明矾石+地开石+叶腊石);12—中级泥化带;13—青磐岩化带;14—黄铁绢英岩化带;15—断层;16—火山机构;17—蚀变界线;18—火山口

    Fig. 2 Geological map of the Čoka Kuruga deposit1—Quaternary; 2—Andesite and volcanic breccia of Upper Cretaceous Metovnica Formation; 3—Basaltic andesite and volcanic breccia of Upper Cretaceous Wae Formation; 4—Trachyte andesite of Upper Cretaceous Wae Formation; 5—Quartz diorite porphyry; 6—Monzonite diorite;7—Hydrothermal breccia; 8—Cryptoexplosive breccia; 9—Advanced argillization zone(alunite+porous quartz); 10—Advanced argillizationzone(alunite+dickite+strong silicification); 11—Advanced argillization zone(alunite+dickite+ pyrophyllite); 12—Intermediate argillizationzone; 13—Propylitic zone; 14—Phyllic zone; 15—Fault; 16—Volcanic institutions; 17—Alteration boundary; 18—Volcanic crater

    图4 Čoka Kuruga矿区典型岩矿石标本照片 a.隐爆角砾岩,胶结物主要为泥质、硅质及褐铁矿,角砾主要为石英;b.高级泥化硅化隐爆角砾岩,胶结物主要为硅质、泥质,角砾主要为石英及强硅化安山岩;c.半块状硫化物,胶结物主要为硫化物、硅质及泥质,角砾主要为石英;d.高级泥化隐爆角砾岩,角砾主要为硫化物及石英,胶结物为硫化物、泥质及硅质,可见明矾石+硫砷铜矿+黄铁矿脉;e.绢英岩化闪长玢岩,细脉浸染状黄铁矿+黄铜矿化;f.青磐岩化玄武安山岩 Br—角砾;Alu—明矾石;Qz—石英;Ep—绿帘石;Chl—绿泥石;Py—黄铁矿;Cpy—黄铜矿;En—硫砷铜矿

    Fig. 4 Photograph of typical rock and mineral specimen in the Čoka Kuruga deposita. Cryptoexplosive breccia, the cement is mainly composed of argillaceous, siliceous and limonite, and the Breccia is mainly composed of quartz;b. Advanced argillaceous silicified cryptoexplosive breccia, cement mainly composed of siliceous and argillaceous, and breccia mainly composed of quartz and strongly silicified andesite; c.  Semi massive sulfides, cement mainly composed of sulfides, siliceous and argillaceous, and breccia mainly composed of quartz; d. Advanced argillaceous cryptoexplosive, breccia mainly composed of sulfides and quartz, with cements of sulfides, argillaceous, and siliceous, developed alunite + enargite+ pyrite veins; e. Phyllic diorite porphyry with veinlet-disseminated pyrite and chalcopyrite;f. Propylitic basaltic andesiteBr—Breccia; Alu—Alunite; Qz—Quartz; Ep—Epidote; Chl—Chlorite; Py—Pyrite; Cpy—Chalcopyrite; En—Enargite

    图5 Čoka Kuruga矿区典型蚀变类型显微照片a.隐爆角砾岩中明矾石+石英+黄铁矿+硫砷铜矿脉;b.隐爆角砾岩中重晶石+石英+黄铁矿+硫砷铜矿脉;c.隐爆角砾岩,胶结物为明矾石+地开石+石英,角砾为强硅化安山岩;d.半块状硫化物,角砾为黄铁矿及石英,胶结物为明矾石+石英;e.隐爆角砾岩中金红石、石英、黄铁矿共生;f.黄铁绢英岩化闪长玢岩;g.块状硫化物,黄铁矿+硫砷铜矿+明矾石脉及稠密浸染状黄铁矿;h.块状硫化物,胶状、草莓状黄铁矿+硫砷铜矿;i.块状硫化物,黄铁矿与硫砷铜矿共生;j.块状硫化物,硫砷铜矿内铜蓝沿裂隙分布;k.褐铁矿化隐爆角砾岩,角砾为硅化高级泥化安山岩,胶结物为褐铁矿及石英;l.闪长玢岩,石英+黄铁矿+黄铜矿脉Qz—石英;Ser—绢云母;Pl—斜长石;Cal—方解石;Rt—金红石;Alu—明矾石;Dic—地开石;Ba—重晶石;Br—角砾;Py—黄铁矿;En—硫砷铜矿;Lim—褐铁矿;Cv—铜蓝;Cpy—黄铜矿

    Fig. 5 Typical microphotographs of alteration in the Čoka Kuruga deposita. Alunite+quartz+enargite+pyrite veins in cryptoexplosive breccia; b. Barite+quartz+pyrite+ enargite veins in cryptoexplosive breccia; c. Cryptoexplosive breccia, with cement composed of alunite, dickite and quartz, and breccia composed of strongly silicified andesite; d. Semi massive sulfides, breccia composed of pyrite and quartz, and cement composed of alunite and quartz; e. Rutile, quartz, and pyrite coexist in cryptoexplosive breccia;f. Phyllic diorite porphyry; g. Massive sulfides, pyrite+enargite+alunite veins colloidal and dense disseminated pyrite; h. Massive sulfides, gelatinous and framboid of pyrite+enargite; i. Massive sulfides coexist with pyrite and enargite; j. Massive sulfides, covellite is distributed along fractures in enargite; k. cryptoexplosive breccia, the breccia is silicified advanced argillaceous andesite, and the cement is limonite and quartz; l. Dioriteporphyry, quartz+pyrite+chalcopyrite veins Qz—Quartz; Ser—Sericite; Pl—Plagioclase; Cal—Calcite; Rt—Rutile; Alu—Alunite; Dic—Dickite; Ba—Barite; Br—Breccia; Py—Pyrite;En—Enargite; Lim—Limonite; Cv—Covellite; Cpy—Chalcopyrite

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