Geological characteristics and genesis of the Dashiwan-cobalt manganese deposit in Huixian County, West Qinling mountains
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摘要:
甘肃徽县大石湾钴锰矿床位于西秦岭造山带云台－迷坝成矿带东段, 矿体赋存于上志留统卓乌阔组第4段灰岩夹硅质岩建造、灰岩－硅质岩建造2套含矿建造中。为进一步指导该地区的找矿工作, 通过开展大石湾钴锰矿区建造构造专项填图, 结合探槽揭露和老硐编录, 分析建造构造与成矿之间的关系, 对地质特征、成矿规律进行了总结, 认为矿床成因类型为沉积-改造型钴锰矿。研究结果表明, 卓乌阔组第4段硅质岩与灰岩接触带(硅钙面)为主要赋矿空间, 其次为灰岩－硅质岩建造中层间断裂带。主要控矿构造方向为近EW向; 矿床的成矿具有多期次的特点, 与多期次的构造运动相对应; 加里东晚期是该矿床最主要的初始富集成矿期, 印支期是该矿床一个重要的构造期, 该期近EW向的挤压逆冲推覆构造对原始沉积层进行叠加改造; 燕山期NE向、NNE向压扭性断裂对早期含矿地质体截切错动, 并为后期钴锰再次淋滤富集提供了有利空间, 为成矿期后构造单元, 控制钴锰最终成矿的赋存状态。
Abstract:The Dashiwan cobalt-manganese deposit in Huixian County is located in the eastern section of the Yuntai-Miba mineralization belt in the West Qinling orogenic belt. The ore body occurs in two sets of ore bearing formations: the limestone intercalated siliceous rock formation and the limestone siliceous rock formation in the fourth segment of the Upper Silurian zhuowukuo Formation. In order to further guide the exploration work in the region, a special mapping of the construction structure of the Dashiwan cobalt-manganese mining area was carried out, combined with trench exploration and old cave logging. The relationship between the construction structure and mineralization was analyzed, and the geological characteristics and mineralization laws were summarized. It is believed that the genetic type of the deposit is a sedimentary reformed cobalt-manganese deposit. The research results indicate that the contact zone between siliceous rocks and limestone in the fourth segment of the zhuowukuo Formation (siliceous calcium surface) is the main ore-forming space, followed by the interlayer fault zone in the limestone siliceous rock formation. The main direction of the ore control structure is in the near EW direction. The mineralization of ore deposits has the characteristic of multiple stages, which corresponds to multiple stages of tectonic movements; The late Caledonian period was the main initial enrichment stage of this deposit, while the Indosinian period was an important tectonic period. During this period, the nearly EW trending compression thrust nappe structure superimposed and transformed the original sedimentary layers; The NE and NNE trending compressional and torsional faults during the Yanshanian period cut and dislocated the early ore-bearing geological bodies, providing favorable space for the subsequent leaching and enrichment of cobalt and manganese, and controlling the occurrence state of cobalt and manganese mineralization in the post mineralization tectonic units.
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表 1 志留系卓乌阔组建造类型划分
Table 1. Classification of construction types of the Silurian Zhuowukuo Formation
建造类型 代号 岩性组合 含矿性 硅质灰岩夹板岩建造 S3zw6 深灰色中厚层-块状硅质灰岩、灰黑色中薄层硅质灰岩夹灰黑色炭质板岩、硅质板岩、浅灰绿色粉砂质板岩、灰色薄层状含硅质条带灰岩 板岩夹灰岩建造 S3zw5 灰青灰色板岩, 灰色钙质板岩, 灰色粉砂质板岩, 灰黑色含黄铁矿碎裂炭质板岩夹黑色硅质板岩、灰黑色薄层硅质灰岩、灰黑色中薄层细晶灰岩 灰岩夹硅质岩建造 S3zw4a 灰黑色细晶灰岩, 灰黑色板状微-粉晶灰岩夹浅灰色厚层-块状硅质岩、锰质岩、泥质岩 层状钴
锰矿体灰岩夹板岩建造 S3zw4b 灰黑色结晶灰岩夹灰黑色燧石条带灰岩夹灰绿色板岩、炭质板岩、炭质板岩, 偶见黑色硅质板岩 囊状钴
锰矿体灰岩-硅质岩建造 S3zw4c 下部为灰黑色含燧石条带微晶灰岩；上部为角砾状硅质岩、泥质岩、锰质岩, 顶部为灰黑色块状硅质灰岩 层状钴
锰矿体炭质板岩建造 S3zw3 黑色炭质板岩, 黑色黄铁矿化炭质板岩夹灰黑色硅质板岩 灰岩夹板岩建造 S3zw2 灰黑色结晶灰岩、灰黑色含硅质条带结晶灰岩夹板岩、黑色炭质板岩 
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表 2 大石湾钴锰矿(化)体特征
Table 2. Characteristics of cobalt-manganese ore (mineralized) body in Dashiwan
矿体编号 工程编号 厚度/m 长度/m 单工程平均品位 矿体平均品位 产状/° 含矿建造构造 Co/% Mn/% Co/% Mn/% CoMnⅠ-1 LD01 5 620 0.076 17.63 0.094 16.75 217∠38 S3zw4c硅钙面 LD16 1.69 0.103 27.54 220∠30 LD02 3.49 0.103 11.25 210∠35 LD03 1.28 0.13 14.02 209∠33 ZK0001 1.06 0.085 24.8 CoMnⅠ-2 TC11 1.64 200 0.078 10.64 0.078 10.64 250∠66 S3zw4cEW向层间断裂 CoMnⅠ-3 LD12 1.93 350 0.065 15.16 0.074 9.74 161∠38 S3zw4c硅钙面 LD13 2.73 0.08 5.91 175∠45 CoMnⅠ-4 LD12 0.83 110 0.22 23.45 0.22 23.45 238∠41 CoMnⅠ-5 TC07 0.98 200 0.021 7.61 0.021 7.61 340∠70 CoMnⅠ-6 LD10 1.03 370 0.24 24.78 0.24 24.78 160∠20 S3zw4cNE向逆断层 LD11 1.13 0.024 0.84 0.024 0.84 220∠20 CoMnⅠ-7 LD11 1.79 90 0.134 15.67 0.134 15.67 220∠45 S3zw4cEW向层间断裂 CoMnⅠ-8 LD11 0.54 200 0.19 20.9 0.19 20.9 340∠40 NE向逆断层 CoMnⅠ-9 LD15 2.86 200 0.12 23.07 0.12 23.07 61∠70 S3zw4c硅质灰岩层间 CoMnⅠ-10 LD15 1.88 200 0.067 15.72 0.067 15.72 270∠20 NW向逆断层 CoMnⅠ-11 TC19 9.74 850 0.155 10.64 0.137 7.15 155∠75 S3zw4c硅钙面 TC20 4.56 0.124 1.61 65∠36 TC22 6.66 0.150 9.73 165∠45 LD20 2.31 0.144 2.33 LD21 2.73 0.053 1.72 175∠50 CoⅠ-1 TC01 0.71 200 0.019 0.019 170∠40 S3zw4a硅质岩层间断层 CoⅠ-2 LD09 0.59 130 0.033 0.033 50∠45 NW向逆断层 CoⅠ-3 LD09 4.3 90 0.075 0.075 S3zw4c硅质灰
岩层间断层CoⅠ-4 LD09 1.61 200 0.051 0.051 285∠40 CoⅠ-5 TC10 20.21 570 0.033 202∠25 TC17 0.88 0.032 2.64 0.037 225∠45 TC21 3.10 0.067 1.52 265∠55 CoⅠ-7 TC09 1.81 200 0.059 7.48 0.059 7.48 220∠55 CoⅠ-8 TC17 1.27 200 0.13 3.41 0.13 3.41 170∠75 NE向逆断层 CoⅠ-9 TC15 1.09 140 0.021 1.15 0.021 1.15 160∠40 CoⅠ-10 TC15 1.09 140 0.029 1.28 0.029 1.28 160∠40 CoⅠ-11 TC15 1.89 140 0.036 1.14 0.036 1.14 160∠40 CoⅠ-12 TC11 1.46 200 0.055 5.7 0.055 5.7 270∠41 S3zw4cEW向层间断裂 CoⅠ-13 TC12 5.16 200 0.051 7.75 0.051 7.75 150∠56 S3zw4c硅钙面 CoⅠ-14 TC12 2.15 200 0.024 2.38 0.024 2.38 150∠56 S3zw4c硅质灰岩
层间断层CoⅠ-15 TC13 1.09 200 0.023 1.25 0.023 1.25 170∠60 CoⅠ-16 TC13 1.45 200 0.017 0.72 0.017 0.72 170∠60 CoⅠ-17 TC15 1.09 140 0.018 1.15 0.018 1.15 160∠40 NE向逆断层 CoⅠ-18 TC15 2.18 140 0.016 0.65 0.016 0.65 160∠40 CoMnⅡ-1 LD04 1.19 1023 0.096 19.48 0.079 22.93 255∠25 S3zw4a硅钙面 LD05 2.03 0.078 29.6 235∠56 TC05 4.31 0.084 28.47 235∠45 LD22 1.23 0.055 8.38 CP02 1.18 0.073 9.86 145∠43 ZK1001 2.26 0.086 22.5 CoMnⅡ-2 LD08 1.51 250 0.166 20.44 0.166 20.44 225∠28 S3zw4a硅钙面 CoMnⅡ-3 LD17 3.15 470 0.105 13.85 0.164 13.6 345∠15 S3zw4a硅钙面 LD18 2.44 0.241 13.28 255∠20 CoMnⅡ-4 CP01 3.68 200 0.112 10.56 0.112 10.56 315∠75 NE向逆断层 CoⅡ-2 LD07 1.58 200 0.035 0.035 238∠23 S3zw4a硅钙面 CoⅡ-1 LD06 0.94 200 0.065 0.065 217~220 S3zw4a硅钙面 ∠5~48 CoⅡ-3 LD21 1.30 300 0.02 2.80 0.02 2.80 175∠50 S3zw4a硅质灰岩层间断层 CoⅡ-4 2.22 200 0.046 8.48 0.046 8.48 165∠70 CoⅡ-5 LD19 1.64 200 0.027 1.64 0.027 156∠28 S3zw4a硅钙面
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表 3 西邻金家坪锰矿床矿石中伴生钴物相分析结果
Table 3. Analysis results of accompanying cobalt phases in the ore of the Jinjiaping manganese deposit in the west
硫化物中 氧化物中 难溶脉石中 钴含量/% 所占比例/% 钴含量/% 所占比例/% 钴含量/% 所占比例/% 0.001 1.17 0.10 98.83 0.00 0.00
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表 4 卓乌阔组各类岩石中元素含量
Table 4. Table of element content in various rocks of Zhuowukuo Formation
岩石名称 数字特征 As Au Ba Co Cu Mn Ni Sb V Zn 志留系中均值 28.43 2.81 705.2 11.73 33.37 917.8 26.7 2.33 103.33 67.5 板岩 平均值 31.7 5.2 1920 10.1 38.5 664 29.2 3.7 228.4 109.5 标准偏差 25.9 3.3 1005 6.5 25.8 1134 21.5 3.89 118.2 72.1 浓集系数 1.12 1.85 2.72 0.86 1.15 0.72 1.09 1.59 2.21 1.62 硅质板岩 平均值 20.8 4.3 864 14.5 54.4 590 38.1 4.39 64.33 256.7 标准偏差 19.9 3.6 370 7.9 35.1 668 18.9 4.36 66.53 223.4 浓集系数 0.73 1.53 1.23 1.24 1.63 0.64 1.43 1.88 0.62 3.80 炭质板岩 平均值 29 4.4 1411 11.1 48.1 178 34.8 5.78 14.07 316.1 标准偏差 38.3 2.6 1033 6.2 50.2 168 22.2 6.44 10.51 256.8 浓集系数 1.02 1.57 2.00 0.95 1.44 0.19 1.30 2.48 0.14 4.68 结晶灰岩 平均值 8.2 5 576 3.9 32.1 532 12.7 0.77 128.6 34.7 标准偏差 5.9 5 553 2.1 58.2 770 3.6 0.7 65 20.3 浓集系数 0.29 1.78 0.82 0.33 0.96 0.58 0.48 0.33 1.24 0.51 细晶灰岩 平均值 5.3 1.8 623 3.3 20.1 374 13.3 1.62 94.2 39.8 标准偏差 3.8 1 645 2.3 17.5 343 8.2 1.34 44.9 28.1 浓集系数 0.19 0.64 0.88 0.28 0.60 0.41 0.50 0.70 0.91 0.59 硅质灰岩 平均值 13.4 1.9 552 4.9 22.2 286 18.3 3.34 98.1 45.7 标准偏差 10.7 1.6 547 4.4 19.2 225 11.4 2.89 50.4 30.8 浓集系数 0.47 0.68 0.78 0.42 0.67 0.31 0.69 1.43 0.95 0.68 含硅质条带灰岩 平均值 9 2.2 534 3 42.1 306 14.8 4.39 137.4 39.5 标准偏差 13.2 1 318 1.7 35.5 280 9.4 5.35 76.9 34.9 浓集系数 0.32 0.78 0.76 0.26 1.26 0.33 0.55 1.88 1.33 0.59 硅质岩 平均值 13.4 6.1 726 5.4 29.2 76 10.6 4.51 132 27.9 标准偏差 10.4 0.7 740 1.2 12.8 18 4.7 4.96 105.7 5.5 浓集系数 0.47 2.17 1.03 0.46 0.88 0.08 0.40 1.94 1.28 0.41 注: Au元素含量单位为10-9, 其他元素含量单位为10-6；浓集系数=平均值/志留系中均值
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表 5 Ⅰ矿带钴锰矿石及围岩主量元素分析结果
Table 5. Major content of cobalt-manganese ores and surrounding rocks in zone Ⅰ
样品编号 PM02
YQ5-1D0137
YQ-1PM04
YQ8-1LD13
YQ1LD13
YQ2TC17
YQ1LD18
XT01TC20
XT1-1TC33
YQ2-1TC33
YQ4-1LD23
YQ2-1TC22
YQ-1岩矿石名称 硅质岩 硅质岩 硅质岩 钠长岩 锰矿化角砾岩 含泥硅锰质岩 钠长岩 粘土岩 含泥硅锰质岩 含泥硅锰质岩 粘土岩 含泥硅锰质岩 Al2O3 3.03 1.52 0.22 32.6 3.86 11.52 31.72 10.56 27.56 29.43 19.38 17.96 CaO 6.39 0.32 0.14 2.89 1.14 1.85 0.14 0.15 0.92 1.02 0.94 1.98 Fe2O3 0.14 0.66 1.86 1.7 63.28 7.07 1.09 14.83 2.42 1.44 3.76 17.78 MgO 0.26 0.18 0.072 0.29 0.41 0.2 0.27 0.65 0.18 0.19 0.24 0.47 MnO 0.07 0.019 0.015 2.38 4.04 6.22 0.177 0.033 2.14 4.28 0.23 14.94 P2O5 0.095 0.078 0.074 0.4 1.88 0.56 0.03 0.189 0.052 0.1 0.26 3.66 TiO2 0.18 0.049 0.018 0.045 0.04 0.054 0.088 0.853 0.091 0.066 0.54 0.066 SiO2 81.23 88.02 93.88 23.6 4.8 61.38 5.3 62.29 51.91 47.38 64.38 24.78 Na2O 0.2 0.05 0.09 0.06 0.2 0.078 0.14 0.08 0.28 0.26 0.4 0.43 K2O 0.66 0.09 0.3 0.12 0.31 0.2 0.12 1.75 0.39 0.45 3.38 0.44 FeO 0.68 1.28 1.29 0 0 0 0.28 1.79 0 0 0.26 0 H2O- 0.2 0.4 0.2 0.4 0.4 0.2 烧失量 6.78 0.94 1.3 35.74 19.92 10.4 57.6 5.01 13.3 14.85 5.66 16.48 注: 主量元素含量单位为%
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表 6 Ⅰ矿带钴锰矿石及围岩稀土元素含量
Table 6. Rare earth element content of cobalt-manganese ores and surrounding rocks in zone Ⅰ
样品号 PM02
XT5-1D0137
XT-1PM04
XT8-1LD13
XT1LD13
XT2TC17
XT1LD18
XT01TC20
XT1-1TC33
XT2-1TC33
XT4-1LD23
XT2-1样品名 硅质岩 硅质岩 硅质岩 钠长岩 含泥硅锰质岩 含泥硅锰质岩 钠长岩 粘土岩 锰矿化角砾岩 锰矿化角砾岩 粘土岩 La 78.6 32.8 76.4 26.5 26 14.4 4.2 23.3 3.4 3 33.2 Ce 83 59.6 56 28 58.8 34.6 7.9 39.3 14.8 20.8 64.6 Pr 19 10 19.5 8.6 7.4 3.5 0.94 4.4 0.79 0.84 9 Nd 33.5 23 32 61.8 33.2 15 4.1 18 2.8 3.1 30.6 Sm 8.7 6.6 8.3 25.7 8.6 3.6 0.83 2.9 0.79 0.97 6.9 Eu 2.4 1.8 2.2 5.5 1.8 0.75 0.22 0.51 0.88 0.86 2.2 Gd 8 6.4 7.6 21.8 9.2 3.6 0.8 2.2 0.9 1.1 6.3 Tb 3 2.8 3.5 3.4 1.4 0.54 0.13 0.33 0.14 0.2 1 Dy 9.2 9.8 9 17.8 7.3 2.9 0.91 1.9 0.87 1.2 5.6 Ho 3.3 3.4 3.8 3.3 1.4 0.56 0.16 0.33 0.18 0.24 1.2 Er 4 4 5 9.2 3.8 1.6 0.48 1.1 0.54 0.75 3.4 Tm 0.87 0.87 1 9.2 3.8 1.6 0.06 0.17 0.09 0.12 0.49 Yb 8 7.7 10.1 15.2 5.1 2.4 0.92 1.5 0.63 0.84 3.2 Lu 1.2 1.1 1.4 2 0.66 0.3 0.06 0.18 0.12 0.15 0.56 Y 44.3 40.5 52.3 58.6 27.8 15.5 4.4 9.6 2.5 2.7 20.4 ΣREE 262.77 169.87 235.8 238 168.46 85.35 21.74 96.07 26.93 34.17 168.25 LREE 225.2 133.8 194.4 156.1 135.8 71.85 18.22 88.35 23.46 29.57 146.5 HREE 37.57 36.07 41.4 81.9 32.66 13.5 3.52 7.72 3.47 4.6 21.75 LREE/HREE 5.99 3.71 4.7 1.91 4.16 5.32 5.17 11.44 6.76 6.43 6.74 (La/Yb)N 0.983 0.447 0.819 0.199 0.591 0.72 0.981 1.991 0.425 0.3 0.889 δEu 1.26 1.22 1.22 1.02 0.89 0.91 1.17 0.88 4.55 3.63 1.47 δCe 0.47 0.71 0.32 0.4 1.02 1.06 0.86 0.84 1.97 2.85 0.81 注: 稀土元素含量单位为10-6
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[31] ① 甘肃省地质矿产勘查开发局第一地质矿产勘查院. 甘肃省成县南康一带铁、锰及多金属矿普查报告[R]. 2008: 1-93.
[32] ② 陕西省地质调查院. 1: 250 000略阳县幅区域地质调查成果报告[R]. 2007: 218-300.
[33] ③ 甘肃省地质调查院. 甘肃省迷坝—南康一带铜铁多金属矿远景调查成果报告[R]. 2013: 1-305.
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图(9)
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