柴达木盆地周缘战略性金属矿产成矿规律与勘查方向

Metallogenic regularities and exploration directions of strategic metallic minerals around the Qaidam Basin

摘要

战略性矿产资源是国民经济发展的重要基础,也是国家安全的根本保障。柴达木盆地周缘战略性矿产资源丰富,成矿条件有利,提升成矿规律认识和明确勘查方向,对于实现找矿突破,为国家提供战略性矿产资源保障基地具有重要意义。笔者在全面收集区内已有资料的基础上,通过系统梳理柴达木盆地周缘战略性矿产种类,分析其成矿类型及成矿特点,结合地球物理及地球化学资料,提出进一步勘查方向。主要取得如下成果:①柴达木盆地周缘金、镍、钴是具有地域优势的战略性矿产,奥陶纪、志留纪末—泥盆纪和三叠纪是金、镍和钴矿最重要的3个成矿期。②镍矿床类型为与镁铁-超镁铁岩有关的同生岩浆矿床,主要形成于志留纪末—泥盆纪后碰撞-后造山环境,铁质超镁铁岩愈加发育,原生岩浆MgO含量和部分熔融程度高,Fo值和En值高且数值接近,橄榄石Ni含量较低有利于形成大矿。③钴矿分为岩浆型、(变)沉积岩容矿型及热液型三大类:岩浆型钴矿伴生在与镁铁-超镁铁岩有关的岩浆铜镍钴硫化物矿床中,Co与Ni品位及资源储量近乎成正比;(变)沉积岩容矿型包括奥陶纪锰钴矿和中元古代氧化铁钴矿,前者是东昆仑成矿带较为特色且具有较大找矿潜力的一种新类型钴矿;热液型以热水喷流沉积型和夕卡岩型较为重要,前者往往形成独立矿床或与铜矿共生,成矿时代以奥陶纪为主,其次是石炭纪,形成于奥陶纪增生造山作用和石炭纪古特提斯洋扩张环境,夕卡岩型钴矿多与铁或铜矿共(伴)生,主要产在三叠纪花岗岩与围岩接触带或远离接触带的夕卡岩中,矿石品位一般较高。④金矿有造山型、夕卡岩型、斑岩型、浅成低温热液或岩浆期后中低温热液型4个类型,存在425.5~401 Ma、383~349 Ma、284~263.21 Ma和242.2~202.7 Ma共4期成矿事件,以第一和第四期最为重要,分别响应原特提斯洋构造旋回后碰撞伸展及古特提斯洋构造旋回后碰撞-后造山伸展,志留纪末—泥盆纪和中—晚三叠世两次大规模壳-幔相互作用是控制金矿形成的深部因素。⑤志留纪末—泥盆纪岩浆铜镍钴硫化物矿床、奥陶纪沉积岩容矿型锰钴矿和热水喷流沉积型钴矿、志留纪末—泥盆纪和中—晚三叠世造山型金矿、中二叠世—三叠纪斑岩型铜钼钨锡矿、三叠纪伟晶岩型锂(铍铌钽铷铯)矿、三叠纪夕卡岩型铁-多种战略性金属复合矿及寒武纪岩浆型铬矿是今后勘查的重要类型,需关注区内中—低地磁异常区和地球化学综合异常区,加强矿床深边部和半隐伏矿床的勘查。

关键词

战略性金属矿产 / 成矿特征 / 成矿规律 / 勘查方向 / 柴达木盆地周缘

Key words

strategic metal minerals / mineralizing characteristics / metallogenic regularity / exploration direction / around Qaidam Basin

0 引言

矿产资源是国民经济发展的重要基础,是国家实力的物质家底,也是国家安全的根本保障。美国在20世纪30年代就将矿产资源的战略性问题引入到官方正式文件中^[1]。陈毓川院士早在20年前提出要建立我国战略性矿产资源储备制度和体系^[2]。当前,世界各国对战略性新兴产业所需关键矿产的争夺日益加剧,纷纷制定发布战略报告,抢占新一轮矿产资源争夺的制高点^[3]。战略性矿产的重大发现对服务国家战略和重大需求、保障国家矿产资源安全一直发挥着不可替代的关键作用^[4]。为实现我国由制造大国向制造强国转变,实现“双碳”目标和绿色可持续发展,以及应对各类国内外风险挑战,加强国内战略性矿产勘查,保障战略性矿产资源的安全供给,成了当前地质工作的紧迫任务^[1,5-6]。《全国矿产资源规划(2016—2020年)》首次将石油、天然气等24种矿产列入战略性矿产目录,其中战略性金属矿产包括铁、铬、铜、铝、金、镍、钨、锡、钼、锑、钴、锂、稀土和锆。

柴达木盆地周缘作为国家资源接替新基地,也是青海省金属矿产资源重点勘查地区,具有优越的成矿地质条件和勘查开发便利,近年取得重要找矿进展。限于地质工作程度及认识水平,以往工作主要对青海优势矿种(铁、铜、铅、锌、金、银等)分地段、分矿种开展了成矿规律和找矿方向研究^{[7⇓⇓⇓⇓⇓⇓-14]},但针对柴周缘战略性金属矿产方面的系统研究尚未见报道(截至2023年1月),同时由于以往研究工作时间跨度长,不同研究者的侧重点和认识也不尽相同,形成的资料较为零散,甚至相互矛盾,导致柴周缘战略性金属矿产成矿规律总结和认识不足,勘查方向不明,制约着找矿突破。虽已系统对柴周缘战略矿产开展了青海省矿产资源潜力评价,但其主要基于青海优势矿产或有新进展的矿产进行了较为深入的研究,侧重于潜在矿产资源量估算,矿床成矿规律尤其是区域性成矿规律的研究相对较为薄弱^[15-16],亦未对战略性金属矿产开展独立的研究,本次研究工作与2021年启动的青海省潜力评价是两个相对独立研究项目,但研究基础均基于青海省矿产志研究成果。笔者在全面收集区内已有资料基础上,详细总结了区域构造演化历程与成矿特征,在此基础上细致梳理了柴达木盆地周缘具有优势或较大找矿潜力的战略性矿产种类和成矿类型,分析其成矿特点,总结成矿规律,结合地球物理及地球化学资料,提出进一步勘查方向与重点地段,旨在为区域战略性矿产找矿突破提供帮助。

1 地质背景

研究区位于秦祁昆成矿域(造山系)内,包括柴北缘成矿带(造山带)、东昆仑成矿带(造山带)及少部分阿尔金成矿带(造山带)^[17-18](图1a)。不同成矿带具有相似而又有所差异的地质演化和成矿历史。总体来看,区内经历了前南华纪、南华纪—泥盆纪、石炭纪—三叠纪和侏罗纪—第四纪4个构造旋回^[19]。

1.1 造山带特征

1.1.1 柴北缘造山带

柴北缘造山带主体夹持于柴北缘断裂与阿尔金断裂、宗务隆北断裂之间。西起茫崖市,向东沿大柴旦、德令哈、乌兰一带延展,东端被鄂拉山断裂截切(图1b^[20])。柴北缘造山带出露的地层主要为前南华系中高级变质岩系(以达肯大坂岩群、沙柳河岩组为主),寒武系—奥陶系和泥盆系的一套火山岩及火山碎屑岩,以及石炭系—二叠系和侏罗系碳酸盐岩与碎屑岩建造。区内岩浆活动频繁且强烈,侵入岩与火山岩广泛分布,岩浆活动主要集中于奥陶纪和泥盆纪。

1.1.2 东昆仑造山带

东昆仑造山带位于昆北断裂与昆南断裂之间,西起青海-新疆边界,东端被鄂拉山—温泉断裂截切(图1b),其特点是软碰撞、多旋回复合造山^[21-22]。区内断裂构造发育,主要沿NW、NWW向展布。东昆仑造山带出露的地层主要为前南华系中高级变质岩系(以金水口岩群、狼牙山组为主),奥陶系、泥盆系和三叠系的火山岩与火山碎屑岩,以及三叠系前陆盆地沉积的一套浊积岩^[20]。东昆仑地区岩浆活动剧烈且频繁^[23],侵入岩和火山岩分布广泛,尤以侵入岩最为发育,从古元古代到晚中生代均有分布,并以花岗岩类为主,伴有少量橄榄岩类、辉长岩类,主要分布在昆中断裂以北,断裂以南较少,总体呈NWW-SEE方向展布,基本与区域构造线方向一致^[23]。

1.1.3 阿尔金造山带

阿尔金造山带在青海省内仅在茫崖地区有小面积分布,夹持于青海-新疆边界与阿尔金断裂之间,发育NE向、近EW向断裂,出露地层有前南华系中高级变质岩系和奥陶系火山岩与火山碎屑岩,有蛇绿岩分布^[18,20]。岩浆活动以中酸性侵入岩类为主,次为基性、超基性岩类,多为古生代岩浆活动的产物^[18]。

1.2 区域演化特征

1.2.1 前南华纪

前南华纪为基底形成演化阶段,研究区基底总体具有造山带基底特点,特别是东昆仑成矿带更加明显。柴北缘基底形成演化稍早一些,发育古元古界达肯大坂岩群、中元古界万洞沟群和沙柳河岩群;东昆仑发育中元古界金水口岩群(1 600~925 Ma)^[19]和狼牙山组,中新元古界万宝沟群以及新元古界丘吉东沟组。达肯大坂岩群、金水口岩群、小庙岩组、万洞沟群和狼牙山组为Columbia超大陆汇聚-裂解事件的产物,沙柳河岩群、万宝沟群和丘吉东沟组为响应Rodinia超大陆汇聚-裂解事件的产物^[19]。东昆仑成矿带金水口岩群和狼牙山组中发现有那西郭勒、洪水河及清水河等沉积变质型铁矿(图1b、表1)。

1.2.2 南华纪—泥盆纪

南华纪—泥盆纪进入原特提斯洋形成演化构造旋回,研究区处于一个规模巨大的活动大陆边缘,早期由一系列弧、张性盆地(弧后、弧前、弧内)以及分布其中的地块构成,加里东运动发生碰撞造山,形成了一系列的碰撞造山带,这些碰撞造山带隶属于秦祁昆造山系^[19]。新元古代晚期Rodinia超大陆开始裂解,原特提斯洋形成,这一时期保存下来的地质记录甚少,在东昆仑南部发育的中高钛拉斑玄武岩和碱性玄武岩可能是Rodinia超大陆裂解的产物^[19]。

早寒武世早期柴北缘与东昆仑开始增生造山,柴北缘成矿带发育滩间山岩浆弧、柴北缘俯冲增生杂岩带/弧后盆地、柴北缘俯冲-碰撞杂岩带和锡铁山弧后(内)盆地;东昆仑成矿带发育祁漫塔格-夏日哈弧后盆地、北昆仑岩浆弧和南昆仑俯冲增生杂岩带,增生造山在早志留世晚期结束^[19]。增生造山期间,柴北缘发育奥陶纪弧后盆地火山-沉积建造(滩间山群),产出有著名的锡铁山超大型铅锌矿床。东昆仑北部发育奥陶系祁漫塔格群,为弧后盆地深海浊积岩、碳酸盐岩、火山岩及热水沉积岩建造;南部主要发育奥陶系纳赤台群,变形强烈,经历了低绿片岩相浅变质作用,为一套典型的深海浊流沉积夹火山及热水沉积建造,产出有驼路沟热水喷流沉积型钴矿。

早志留世晚期开始,柴北缘和东昆仑开始进入到碰撞造山阶段。东昆仑与陆壳深俯冲所形成的榴辉岩峰期变质年龄大体在436~428 Ma,柴北缘为435~419 Ma。东昆仑强过铝白云母花岗岩较为发育,特别是在南部的昆仑河地区,其年龄为437~428 Ma。榴辉岩峰期变质年龄与强过铝白云母花岗岩年龄吻合,基本约束了增生造山作用的顶部时限与碰撞造山作用的开始(柴北缘为435 Ma;东昆仑为437 Ma)^[19]。

晚志留世,东昆仑大量镁铁-超镁铁质岩出现,标志着构造演化进入到后碰撞-后造山阶段。鉴于夏日哈木和石头坑德为区内发现最早的镁铁-超镁铁质岩(424 Ma),祁漫塔格地区晚泥盆世黑山沟组、哈尔扎组属典型的伸展型磨拉石建造和后造山火山岩建造,潘彤等(2019)^[19]将东昆仑后碰撞-后造山阶段时限厘定为(424~358.9 Ma)。同时,依据拉陵灶火和夏日哈木地区出露的A型花岗岩(396.2~391.1 Ma)^[24-25],将后造山的起始时间确定为396.2 Ma。柴北缘尕秀雅平东辉长岩年龄为408 Ma,红柳沟北暗色橄榄辉长岩年龄为418.3 Ma^[26],代表了后碰撞的开始;晚泥盆世牦牛山组陆相磨拉石建造为碰撞造山作用结束的标志^[27],因此潘彤等^[19]认为柴北缘后碰撞-后造山阶段时限与东昆仑较为相似(419~358.9 Ma),且鉴于牦牛山组主要形成于晚泥盆世,下限不早于407 Ma^[28],将柴北缘后造山下限亦厘定为396.2 Ma。阿尔金成矿带的增生造山、碰撞造山、后碰撞-后造山与柴北缘及东昆仑具有一些差异,增生造山结束的时间约早70 Ma,487~450 Ma进入后碰撞阶段,450 Ma之后进入到后造山阶段^[19]。后碰撞-后造山阶段镁铁-超镁铁质岩除石头坑德外,东昆仑主要发现有夏日哈木、冰沟南、浪木日和阿克楚克赛等岩体,并形成有夏日哈木超大型镍铜钴矿床;阿尔金发现有牛鼻子梁岩体及镍铜钴矿床。该阶段是柴北缘成矿带金矿形成的重要时期,诸如形成有著名的滩间山金矿田^[19]。

1.2.3 石炭纪—三叠纪

石炭纪—三叠纪研究区属古特提斯构造域的重要组成部分,布青山-阿尼玛卿俯冲增生楔代表了古特提斯大洋消失的残迹,是南北板块之间的缝合带,蛇绿岩的形成时代为石炭纪—中二叠世^[19]。研究区该构造旋回造山运动与经典造山运动具有明显的区别,没有形成超高压变质带与强过铝花岗岩带^[19],而显著的特点是存在强烈的壳-幔相互作用^{[29⇓⇓⇓-33]}。中—晚二叠世到中三叠世(265~240 Ma)布青山-阿尼玛卿洋板块向北俯冲于东昆仑之下,中三叠世晚期洋盆已经闭合^{[23,31,34-35]},中三叠统希里可特组与闹仓坚沟组微角度不整合关系代表了初始碰撞的洋陆转换构造事件^[36],上三叠统鄂拉山组与下伏地层间的角度不整合面响应了陆-陆全面碰撞,晚三叠世末期进入后造山阶段。中—晚三叠世花岗岩广泛发育暗色微粒包体,暗示存在广泛的壳-幔源岩浆混合作用,这种岩浆混合作用发生的机制很可能与俯冲板片断离、幔源岩浆底侵有关^{[19,23,31,37]}。晚期可能存在地壳拆沉和软流圈上涌,这与地震剖面反映研究区莫霍面(约50 km)明显高于沱沱河地区(约73 km),表明区内存在软流圈上涌^[38]。中—晚三叠世东昆仑进入岩浆活动爆发期,亦是集中成矿期,形成区内颇有特色的夕卡岩型铁多金属矿(如尕林格铁钴铅锌矿床、四角羊-牛苦头铁铜铅锌钴银矿床及卡尔却卡铁铜钼铅锌银矿床)、斑岩型铜钼锡钨矿(如哈日扎铜矿床、哈龙休玛钨钼矿床及乌兰乌珠尔铜锡矿床)、造山型金矿(如五龙沟金矿田及沟里金矿田)、隐爆角砾岩型铅锌银矿(如楚阿克拉千铅锌银矿床^[39])及热液型银多金属矿(如那更康切尔沟银矿床和乌兰乌珠尔-十字嵩银多金属矿床)。

1.2.4 侏罗纪—第四纪

侏罗纪—第四纪研究区处于陆内发展,主要形成有侏罗纪煤矿和新生代砂金矿,同时构造活动对早期矿床具有改造或破坏作用。

2 成矿规律

在全面收集已有勘查资料的基础上,结合区内最新找矿进展,柴达木盆地周缘暂未发现小型及以上规模矿床的战略性矿产种类有稀土、锆和铝。青海省以往地质勘查工作主要针对黑色金属、有色金属及金、银等矿种开展,近些年逐渐加大了三稀矿产的勘查,新发现有多处铍、铌钽等矿床^[16,19],但针对锆、铝的勘查工作几乎未能涉及,该类型矿产勘查程度总体较低,是否具备其主要类型的成矿条件还有待进一步研究。铬、锑和锂矿(本文指硬岩型锂矿)缺乏中型及以上规模矿床,同时该类型矿床数仅4处^[20],工作程度较低,区内成矿规律认识不足,找矿难度较大。铁和铜矿虽有中型或大型矿床产出,但勘查程度相对较高,中浅部实现找矿突破的难度较大,且与国内优势地区相比找矿潜力亦不十分突出。金、镍和钴矿不仅矿床分布广、数量多及规模大,而且近年找矿进展明显,找矿前景看好。因此,下面以金、镍和钴作为主要矿种,兼顾其他矿产,总结研究区战略性矿产成矿规律。

2.1 镍矿

Ni作为典型的亲幔元素,其成矿与幔源岩浆和地幔岩(橄榄岩)有关^[40]。全球与镁铁-超镁铁岩有关的岩浆铜镍钴硫化物矿床主要形成于4个时期:新太古代、中元古代、新元古代和晚古生代^[41]。世界上著名镍矿床有与陨石撞击有关的加拿大Sudbury矿床、与大陆裂谷有关产于溢流玄武岩中的侵入体矿床(如俄罗斯Noril’sk和美国明尼苏达Duluth矿床)、与科马提岩浆有关的矿床(如澳大利亚Kambalda矿床)、与大型层状杂岩相关的矿床(如南非Bushveld矿床)、与显生宙造山带有关的矿床(如挪威的Moxie矿床)以及通道相矿床(如加拿大Voisey’s Bay矿床)^[42]。中国岩浆铜镍钴硫化物矿床产出于新元古代、早古生代与晚古生代之交及晚古生代^[43],缺乏新太古代和中元古代矿床,且以岩浆通道成矿作用为主,通道成矿都是一些比较小的岩体成矿,可分为古大陆内(矿床形成于古大陆裂解,如金川)、造山带内(如喀拉通克、红旗岭)以及与大陆溢流玄武岩有关(如白马寨、金宝山、杨柳坪)3类小侵入体矿床^[44]。按照成矿作用与地质建造的关系,镁铁-超镁铁岩有关镍矿床可分为3种,即同生矿床、后生矿床和表生风化矿床,以同生矿床为主,后生矿床指比基性-超基性岩明显晚得多,并且地质构造环境已彻底改变后再生成的矿床(如煎茶岭矿床),表生风化矿床在中国西北地区较少(如元石山矿床)^[45]。研究区已发现镍矿床均属于与镁铁-超镁铁岩(非蛇绿岩套)同生岩浆矿床。

研究区非蛇绿岩套镁铁-超镁铁岩有3个主要时期。

(1)第一个镁铁-超镁铁岩活动和成矿时期是志留纪末—泥盆纪,也是目前镍矿最主要的成矿时期。志留纪末—泥盆纪镁铁-超镁铁岩以东昆仑成矿带内夏日哈木岩体最具代表性,年龄为424.1~393.5 Ma^{[46⇓⇓⇓-50]}。东昆仑成矿带还发现有石头坑德岩体,年龄为424.7~423.5 Ma^[51-52];阿克楚克赛岩体年龄为422 Ma^[53];浪木日岩体年龄为419.9 Ma^[54];冰沟南岩体年龄为427.4~377.8 Ma^[55-56];喀雅克登岩体年龄为403.3~378.2 Ma^[57-58];尕牙合东沟岩体年龄为420.0 Ma^[54]。阿尔金成矿带牛鼻子梁岩体年龄为402.8~367.0 Ma^[59⇓-61]。柴北缘成矿带尕秀雅平东岩体年龄为408.0 Ma^[26]。前已述及,志留纪末研究区已进入后碰撞-后造山阶段(东昆仑为424 Ma,柴北缘为419 Ma,阿尔金为487 Ma),总体由挤压体制转变为伸展体制,上述岩体正是形成于后碰撞-后造山持续伸展环境(图2)。镁铁-超镁铁岩亏损高场强元素(Nb,Ta)和P、Ti元素,具有岛弧环境岩浆岩的地球化学特征,如夏日哈木岩体^[49,62],说明区内岩石圈地幔有早期俯冲物质的印记,但并非指示其形成于岛弧环境^[63];根据夏日哈木矿床铬尖晶石研究,岩体的母岩浆很有可能起源于软流圈地幔^[64]。综合区域背景及镁铁-超镁铁岩岩石学和地球化学特点,张爱奎等^[35]认为志留纪末—泥盆纪伸展环境下,岩石圈减薄,软流圈地幔物质部分熔融上涌,加热先前经过洋壳消减板片析出流体交代改造的岩石圈地幔,软流圈及岩石圈地幔部分熔融发生混合形成幔源岩浆,幔源岩浆上侵形成镁铁-超镁铁岩,构造体制的转变是镁铁-超镁铁岩及矿床形成的先决条件。近来,李文渊等^[43]研究认为以夏日哈木为代表的早泥盆世岩浆铜镍钴硫化物矿床是古特提斯构造裂解重大地质事件的产物,并非形成于原特提斯洋岛弧或后碰撞的环境。不过,不容易理解的是在裂谷环境下如何形成有黑山沟组、哈尔扎组和牦牛山组典型陆相磨拉石建造和后造山火山岩建造,以及高钾钙碱性-钾玄岩系列岩石和钨-锡-钼矿床。构造环境研究仍需深入,但不论是原特提斯洋闭合后的后碰撞-后造山环境,还是古特提斯大洋裂谷环境,从志留纪末期开始的持续伸展,软流圈参与成矿作用是可以肯定的。

与志留纪末—泥盆纪镁铁-超镁铁岩有关的岩浆铜镍钴硫化物矿床,主要分布在东昆仑成矿带,以夏日哈木超大型矿床和石头坑德大型矿床为代表,其次有浪木日和阿克楚克赛小型矿床以及冰沟南、喀雅克登、水仙南和尕牙河矿(化)点;阿尔金成矿带以牛鼻子梁小型矿床为代表;柴北缘仅有尕秀雅平东矿化点^{[13,26,65-66]}。岩浆铜镍钴硫化物矿床成矿岩体多为镁铁-超镁铁岩杂岩体,发育辉长岩相、辉石岩相和橄榄岩相,特别是大中型矿床岩相齐全、分带清晰,橄榄岩相和辉石岩相是主要的赋矿岩相(表1)。镁铁岩m/f比值为1.03~4.78,超镁铁岩m/f比值为2.04~7.81,大多属于吴利仁^[67]定义的铁质镁铁-超镁铁岩(m/f比值分别为0.5~2和2~6.5),利于形成铜镍矿床。原生岩浆MgO含量为10.5%~14.56%,属于高镁玄武质岩浆或苦橄质岩浆。地幔部分熔融程度为11.2%~29.86%,部分熔融比例越大超镁铁质岩越发育且规模越大,益于形成大规模矿床,反之超镁铁质岩相不发育,岩体以辉长岩相为主,不易成矿^[66]。橄榄石Fo值为79~87.77,辉石En值为61.64~87.2,通常大于78,大中型矿床Fo值和En值较高,且数值相近。Fo值和En值高而且数值接近对成矿更为有利^[68]。橄榄石Ni含量为448×10^-6~2 687×10^-6,橄榄石中的Ni含量贫化至2 200×10^-6时,显示岩体发生过深部硫化物的熔离,从而对成矿有利^[69]。总之,铁质超镁铁岩愈加发育,原生岩浆MgO含量和部分熔融比例高,辉石以斜方辉石、橄榄石以贵橄榄石为主,Fo值和En值高且数值接近,橄榄石Ni含量较低,这些标志有利于形成岩浆型镍铜钴矿床,特别是利于形成大矿。

(2)第二个镁铁-超镁铁岩活动和成矿时期是二叠纪。目前东昆仑成矿带发现希望沟镁铁-超镁铁质杂岩最为典型,岩性主要为辉长岩、橄榄辉长岩、辉石橄榄岩、橄榄二辉岩和辉石岩等,岩浆分异较好。围岩为金水口岩群片麻岩以及晚奥陶世石英闪长岩。橄榄辉长岩年龄为(264.9±1.2) Ma,橄榄辉石岩(262.4±1.6) Ma,属于中二叠世^[70]。橄榄辉长岩明显富集大离子亲石元素(Rb,Th,U,K)和Pb,相对亏损高场强元素(Nb)和P、Ti,显示了岛弧岩浆岩的特征^[70]。岩石地球化学与区域构造演化均表明该镁铁-超镁铁岩形成于布青山-阿尼玛卿洋向北俯冲的增生造山环境(图2)。岩石m/f 比值为3.38~6.18,为铁质系列。岩浆源区主要为亏损地幔,可能有早期流体交代的岩石圈地幔组分的加入,并经历地壳物质的混染^[70]。阿尔金成矿带发现有盐场北山铜镍钴矿点,其成矿年龄为256~252 Ma^[71]。该期与志留纪末—泥盆纪相比成矿较弱,可能与超镁铁岩规模小,源区没有明显的软流圈物质贡献有关。

(3)第三个镁铁-超镁铁岩活动和成矿时期是晚三叠世,以东昆仑成矿带开木棋镁铁-超镁铁岩矿化点为代表,岩体由辉长岩相和辉石岩相组成,且以辉长岩相为主,岩石类型有辉长岩、橄榄辉长岩、二辉岩和橄辉岩,辉长岩年龄为221~220 Ma^[13,72]。围岩为金水口岩群斜长角闪岩、片岩及混合岩。辉长岩和辉石岩m/f比值分别为2.77~3.35和2.99~3.96,超镁铁岩属于铁质系列。稀疏浸染状矿化主要见于橄辉岩中,以黄铁矿为主,少量黄铜矿、磁黄铁矿、镍黄铁矿和磁铁矿。镁铁-超镁铁岩形成于后造山伸展环境,可能与岩石圈拆沉作用有关^[13],原始岩浆与夏日哈木类似,起源于软流圈地幔的部分熔融^[72]。该期与志留纪末—泥盆纪相比成矿弱得多,主要与地幔部分熔融程度偏低有关^[13]。

综上所述,柴周缘岩浆镍矿床形成条件较为相似,均与镁铁质-超镁铁质岩侵入有关,常分布在区域性深大断裂两侧(图3),围岩多为元古宇中高级变质岩系,成矿期主要为志留纪—泥盆纪,但各成矿带成矿特征又有所不同。东昆仑成矿带该类型矿产最为发育,成矿时期为晚志留世—泥盆纪、二叠纪和中晚三叠世,含矿岩性多为橄辉岩和辉石岩,围岩多为中元古界金水口岩群和奥陶系祁漫塔格群,又以晚志留—早泥盆世形成的赋存于金水口岩群中的矿床最有经济价值。阿尔金成矿带成矿时期为泥盆纪、晚二叠世—中三叠世,含矿岩性为橄榄岩和辉石岩,围岩为古元古界达肯达板岩群。柴北缘成矿带仅有泥盆纪一个成矿期,含矿岩性为辉长岩和辉石岩,围岩为金水口岩群(表2)。

2.2 钴矿

钴是一种战略性关键金属,被广泛应用于新能源汽车、电子信息与通讯、航空航天、高端装备制造等新兴产业^[77]。中国是全球第一大精炼钴供应国,同时也是第一大钴资源消费国,然而国内钴资源明显不足,目前探明的钴储量仅占全球钴储量的1.1%,超过90%以上的钴原料进口自刚果(金)等国^[78]。钴具有亲硫亲铁双重属性,是一个典型的地幔型元素同时具迁移能力强的特点,在地壳中主要呈分散状态^[79]。Co元素从地幔源区发生大规模运移、分异和重新分配,进而到地壳浅部富集成矿,涉及岩浆作用、热液作用、表生风化作用、变形-变质作用以及海洋过程中Co元素的迁移与富集^[80-81]。全球钴资源主要来源于(变)沉积岩容矿型、红土型、岩浆型及热液成因钴多金属矿床,全球以沉积岩容矿型矿床中Co 储量最为丰富,约占总储量的41%,横跨赞比亚、刚果(金)的中非铜-钴矿带是此类矿床最重要的产出地^[78]。中国目前发现的此类代表性矿床为古元古代辽吉裂谷内的大横路矿床^[82]。该类矿床主要产于古老克拉通周围及裂谷构造背景中,赋矿岩性以还原性(变质)碎屑岩和碳酸盐岩为主^[78]。除(变)沉积岩容矿型外,钴矿床大多与基性-超基性岩有着直接的或间接的成因联系,钴矿床形成受多种因素控制,包括母岩浆Co含量、Co在硅酸盐熔体和硫化物熔体之间以及在单硫化物固溶体(MSS)和硫化物熔体之间的分配系数、后期热液活动对矿石改造程度以及风化作用等^[77,80-81]。

研究区钴矿床可分为岩浆型、(变)沉积岩容矿型及热液型三大类,其中热液型又可分为热水喷流沉积型、夕卡岩型、岩浆热液脉型和陆相火山热液型。热液型又以热水喷流沉积型和夕卡岩型相对重要一些。岩浆型钴矿即与镁铁-超镁铁岩有关的岩浆铜镍钴硫化物矿床,钴主要伴生在镍矿中,多数集中在镍黄铁矿中,也有钴的砷化物——辉砷钴矿,Co品位变化大且较低(0.003%~0.16%),Co与Ni品位及资源储量近乎成正比,在此不再重复叙述。

全球(变)沉积岩容矿型主要成矿时代是元古宙,如刚果(金)的中非铜-钴矿带主要是新元古代,美国北部Idaho钴矿带是中元古代,中国以大横路为代表的矿床是古元古代^[78]。研究区近年关注(变)沉积岩容矿型钴矿的找矿,取得较好进展,并初步厘定有两期主要成矿时期(图4)。其中最主要的一期是奥陶纪,青海省第三地质勘查院在奥陶纪沉积型锰矿中发现共生钴矿,钴矿与锰矿同体共生,Co品位与Mn品位呈正相关关系,Co品位为0.02%~0.04%,变化较小。该类矿床以三通沟北锰钴矿床为代表,钴矿产于奥陶纪增生造山弧前深水盆地环境,含锰钴岩系为深水盆地相碎屑岩,岩性主要有泥钙质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩、碳质泥岩和硅质岩^[83⇓-85]。锰矿石矿物类型多为钙菱锰矿,其次是在近地表碳酸锰矿物经后期氧化所形成的氧化锰,偶见少量的锰方解石、铁菱锰矿相伴生^[82]。钴的赋存状态未开展研究,钴矿成因研究也极为薄弱,存在沉积和热水喷流沉积两种成因。从矿层及含锰矿物分析具有沉积成矿作用的特点^[83,86],从含矿岩系主微量元素特征分析矿石在形成过程中与海底热液作用密不可分^[82],锰矿石和硅质岩岩石地球化学特征分析表明热水沉积作用对矿床的形成具有重要影响^[85]。全球锰钴共生矿床目前报道很少,国内贵州发现有3处钴锰矿点(中坝、太来和赵家沟),含矿岩石为震旦系、二叠系、三叠系碳酸盐岩和黏土岩,Co平均品位为0.007%~0.143%^[87]。另外一期是中元古代,是Columbia超大陆裂解事件的产物,产于中元古代狼牙山组碳酸盐岩、变质碎屑岩和中—新元古代万宝沟群变玄武岩、灰岩、千枚岩及少量黑色含碳岩系中,前者由青海省有色地质勘查局发现并正在勘查(狼牙山北铁钴矿),后者以龙什更铁钴矿点和哈尔汗铜钴矿点为代表。龙什更铁钴矿主要赋存在灰岩和绿泥绢英千枚岩接触带内,硅质碳酸质岩的沉积年龄晚于1 032 Ma^[88],绿泥绢英千枚岩中锆石年龄为1 139 Ma^[89]。矿石类型以氧化型矿石为主,矿石矿物主要有赤铁矿、针铁矿、纤铁矿、钴华和水钴矿,成矿流体主要是混合少量岩浆水的海水^[88],成矿作用以沉积作用占主导同时含少量热水组分,Co品位为0.021%~0.179%^[89]。

热水喷流沉积型钴矿是研究区十分重要的一种类型,以驼路沟和督冷沟矿床为代表,分别是奥陶纪增生造山作用和石炭纪古特提斯洋形成环境成矿作用的产物。驼路沟钴矿产于奥陶系纳赤台群哈拉巴依沟组,分为4个段,分别是变碳硅泥岩(黑色页岩)段、变凝灰岩-砂岩段、变火山-沉积岩段和变砂岩段。变火山-沉积岩段是主要含矿层,由绿泥绢云千枚岩(原岩为中酸性凝灰岩)、绢云石英片岩(原岩为粉砂岩,强烈变形)组成,夹变质碳硅泥岩(含碳菱铁绢云石英千枚岩)和喷气沉积岩(石英钠长岩)^[90]。石英钠长岩锆石SHRIMP U-Pb年龄为468 Ma^[91],锆石U-Pb年龄为457.3 Ma^[92],变砾岩锆石U-Pb年龄为469 Ma^[93],绿泥绢云千枚岩碎屑锆石U-Pb年龄为422.8 Ma^[94],黄铁矿Re-Os年龄为442~432 Ma^[95]。虽然成岩成矿年龄还不很确定,但区域对比分析认为很可能属于中晚奥陶世。矿区火山岩是一套中酸性凝灰岩及熔岩,其元素地球化学特征类似于活动大陆边缘或弧火山岩^[96],这与区域该阶段处于增生造山时期是吻合的。石英钠长岩是典型的喷气沉积岩,矿石组构及矿石矿物的世代显示其主要与海底喷气沉积成矿作用有关,为远离喷气中心的成矿作用产物^[96]。矿体一般长28~450 m,最长达550.50 m,厚度为1.31~7.20 m,Co品位为0.022%~0.109%^[97]。独立钴矿物含量甚少,钴主要赋存于黄铁矿中^[95]。督冷沟矿床产于下石炭统哈拉郭勒组,含矿岩系为一套浅海相变中基性火山岩(变安山岩、绿泥绢云母千枚岩)及喷流沉积岩(硅质岩),绿泥绢云母千枚岩(原岩为变中基性火山岩)和硅质岩是主要赋矿岩石^[98]。矿床形成于古特提斯大洋扩张环境,矿石微量元素和稀土元素特征与现代大洋中脊热水喷流沉积的含金属沉积物特征相似,但也存在一些差异,矿床类型为热水喷流沉积-热液改造型。矿体长106~335 m,宽2.12~13.4 m,Co品位为0.02%~1.31%,Cu品位为0.58%~28.4%。Co主要赋存在黄铁矿、辉钴矿和硫钴镍矿中^[99]。

夕卡岩型钴矿多与铁或铜矿共(伴)生,主要产在三叠纪花岗岩与围岩接触带或远离接触带的夕卡岩中,前者代表性矿床有尕林格铁多金属矿床、野马泉铁多金属矿床、四角羊-牛苦头铁多金属矿床,后者如肯德可克铁钴金多金属矿床。当围岩中含中基性火山岩时更利于成矿,如多数规模较大的钴矿围岩为奥陶系祁漫塔格群碳酸盐岩夹中基性火山岩,如尕林格铁钴多金属矿床。多数矿床中Co以类质同象形式赋存在黄铁矿和磁黄铁矿中,少数矿床,如肯德可克矿床中有独立钴矿物,且钴矿物种类较多,主要有方钴矿、辉砷钴矿和钴毒砂等^[100-101]。该类矿床Co品位较高,通常为0.015%~0.44%,最高可达2.9%。

研究区钴矿共有岩浆型、(变)沉积岩容矿型及热液型三大类,但阿尔金成矿带与柴北缘成矿带只有岩浆型钴矿,其与岩浆型镍矿成矿规律一致。(变)沉积岩容矿型及热液型只在东昆仑成矿带有所发现,其中(变)沉积岩容矿型主要形成于中新元古代Columbia超大陆裂解与奥陶纪弧前盆地形成的一套海相地层有关,含矿地层为中元古界狼牙山组、中—新元古界万宝沟群和奥陶系纳赤台群。热液型又主要分为热水喷流沉积型和夕卡岩型,其中热水喷流沉积型钴矿主要形成于奥陶纪增生造山作用和石炭纪古特提斯洋环境,含矿岩性分别为奥陶系纳赤台群和下石炭统哈拉郭勒组的一套海相火山岩;夕卡岩型钴矿主要形成于中晚三叠世,矿体主要赋存于中晚三叠世中酸性侵入岩与碳酸盐岩的接触带中,赋矿围岩以祁漫塔格群碳酸盐岩为主。

2.3 金矿

黄金作为全球性的战略性矿产资源,对于维护国家经济安全和金融安全,保障国民财富的安全稳定增长,具有不可替代的作用,一直是世界固体矿产勘查和开发的热点^[102]。鉴于金矿成矿的复杂性和科学发展水平,目前尚没有一个能概括各学派观点,被各方普遍接受的统一金矿分类方案。涂光炽院士曾指出,金矿类型分布的区域性很强^[103],譬如美国很重要的金矿类型是卡林型金矿,但它在一些大的国家并没有大的发现;中国绿岩带型金矿与加拿大、澳大利亚、巴西等国也存在较大差别。与世界上其他地区相比,中国金矿床成矿作用具有显著的特点^[104],如叠加成矿作用显著、成矿环境复杂。成矿经历复合造山过程,从俯冲到碰撞、后碰撞、后造山阶段均有金矿床产出,成矿期主要处在挤压到伸展的转换阶段^{[105⇓⇓⇓-109]}。研究区已发现的金矿,最主要的一类是受构造特别是韧性剪切带控制的独立金矿,以滩间山、五龙沟和沟里等矿田内的矿床为代表,金资源储量占全部金矿床的80%以上,张德全等^[110]将此类矿床归为造山型金矿床。第二类是夕卡岩型金矿,数量众多,规模多为中小型,主要在东昆仑成矿带产出,往往多与铁多金属矿共(伴)生。第三类是浅成低温热液或岩浆期后中低温热液型,以抗得弄舍金铅锌矿床和库德尔特金铅锌矿床为代表^[32,111]。第四类是斑岩型,有加当根、托克妥铜金矿床和达里吉格塘金矿点(表3^{[19,32,38,111⇓⇓⇓-115]})。

造山型金矿床集中分布于柴北缘成矿带的滩间山矿田、赛坝沟矿田和东昆仑成矿带的五龙沟矿田、沟里矿田及昆仑河-驼路沟矿田,在阿尔金成矿带也有一些规模较小的矿床(点)。柴北缘成矿带金矿床最早的成矿时代主要集中在志留纪末—早泥盆世(425.5~401 Ma),如青龙沟矿床Ar-Ar同位素年龄为409.4 Ma,金龙沟(滩间山)矿床其中一组Ar-Ar同位素年龄为401 Ma,赛坝沟矿床绢云母Ar-Ar同位素年龄为425.5 Ma^[112]。此外众多学者认为有晚泥盆世和早二叠世(372.4~356 Ma和284 Ma)成矿叠加甚至可能是主要成矿时期,如张延军等^[116]获得的滩间山花岗斑岩锆石U-Pb年龄为356 Ma,姜芷筠等^[117]获得的细晶沟花岗斑岩锆石U-Pb年龄为359. 9 Ma,朱德全等^[118]获得的赛坝沟花岗斑岩锆石U-Pb年龄为372.4 Ma,张德全等^[112]获得的金龙沟(滩间山)矿床另外一组绢云母Ar-Ar同位素年龄为284 Ma。东昆仑成矿带金矿床成矿时代主要集中在中—晚三叠世(242.2~202.7 Ma),如五龙沟矿田Ar-Ar同位素年龄为242.2~231 Ma^{[112,119-120]},锆石和磷灰石裂变径迹年龄为235~216 Ma^[121],黄铁矿 Re-Os 同位素年龄为230~217 Ma^[115];沟里金矿田内阿斯哈矿床Ar-Ar同位素年龄为234.63 Ma^[115],果洛龙洼矿床Ar-Ar同位素年龄为202.7 Ma^[122];瑙木洪矿点Ar-Ar同位素年龄为228.86 Ma^[9]。在果洛龙洼矿床和按纳格矿床获得383~349 Ma的Ar-Ar和Re-Os 同位素年龄^[115],在东昆仑西段阿其音矿区获得263.21 Ma的Ar-Ar同位素年龄^[38],这两组数据在柴北缘成矿带亦有显示。上述数据表明研究区金矿时代北老南新,存在425.5~401 Ma、383~349 Ma、284~263.21 Ma和242.2~202.7 Ma四期成矿事件,分别对应原特提斯洋闭合后的后碰撞、后造山伸展,古特提斯洋扩张及洋盆闭合后的后碰撞-后造山伸展作用(图5)。与镍矿成矿时代对比,前两组年龄与镍的主要成矿期较吻合,第三组年龄和第四组年龄亦与镍另外两期成矿时代一致。东昆仑成矿带花岗岩研究结果也表明存在志留纪末期—泥盆纪和中—晚三叠世两次大规模的壳-幔相互作用^[23,29,31]。镁铁-超镁铁岩、强烈壳-幔相互作用花岗岩及金矿形成时代的耦合,说明金矿是强烈伸展或拉张环境的产物,该构造环境引起的强烈壳-幔相互作用利于地幔中的Au等亲幔成矿元素进入成矿系统。不论是金矿还是镍、钴矿,志留纪末—泥盆纪的成矿作用均十分显著的,这很可能与该时期处于两大造山旋回的转换阶段有关,近年在滩间山矿田深部资源储量快速提升也正好说明了这一点。与此相似,中—晚三叠世也是青藏高原古特提斯和新特提斯构造转换的时期,虽然缺少巨量的镁铁-超镁铁岩,但是板片断离和拆沉作用引起的强烈壳-幔相互作用对于寻找金矿是十分有利的。

夕卡岩型金矿主要分布在东昆仑成矿带的祁漫塔格地区(图6),东昆仑成矿带都兰地区和柴北缘成矿带有零星矿点或小型矿床。金矿与铁、铜、铅锌等矿种共(伴)生,成矿岩体以中—晚三叠世花岗岩类岩石为主,如哈西亚图岩体时代为246.8 Ma^[123];它温查汉西为229.9~227.7 Ma^[124-125],拉陵灶火中游为242.6~214.1 Ma^[23,126];尕林格为234.4~227.8 Ma^{[124,127-128]}。它温查汉西夕卡岩中白云母Ar-Ar 同位素年龄为229.9 Ma^[129]。这些数据表明夕卡岩型金矿时代与造山型金矿最晚一期成矿时代是一致的。围岩以中元古界金水口岩群和奥陶系祁漫塔格群为主。该类型金矿床主要受中—晚三叠世强烈壳-幔相互作用控制,深部壳-幔相互作用控制了花岗岩的形成和Au元素的聚集和运移,矿体则受岩体与地层接触带的控制产于夕卡岩中,当地层内有变质的中基性火山岩时由于其Au元素含量较高,对成矿十分有利^[38]。

斑岩型、浅成低温热液或岩浆期后中低温热液型主要分布在东昆仑成矿带,总体与斑岩或小岩株活动有关。金矿产于岩体内部或头部围岩中。岩体及围岩具有明显蚀变,主要有钾化、硅化、黄铁绢英岩化、青磐岩化、重晶石化等。斑岩型成矿温度高(温度峰值为260~320 ℃)^[111],其次是岩浆期后中低温热液型(210~220 ℃)^[32],浅成低温热液型温度更低(120~160 ℃)^[111]。成矿时代以中—晚三叠世为主,如库德尔特矿床花岗闪长岩年龄为245.1~227.3 Ma^{[38,124,130-131]},其绢云母Ar-Ar年龄为236.7 Ma^[38]。成矿背景与夕卡岩型是一致的,中—晚三叠世碰撞-后碰撞阶段强烈壳-幔相互作用是矿床形成的深部控制因素。

综上所述,柴周缘金矿类型最为有工业价值的为造山型金矿,该类型矿产在东昆仑成矿带、柴北缘成矿带及阿尔金成矿带均有产出,其中柴北缘成矿带有2个造山型金矿成矿期,以晚志留世—早泥盆世成矿最为强烈,含矿围岩以古元古界达肯大坂群、蓟县系万洞沟群为主,部分产于寒武系滩间山群和奥陶纪侵入岩中;东昆仑地区共有3个造山型金矿成矿期,以中晚三叠世成矿最为强烈,含矿围岩多为古元古界金水口岩群,部分矿床产于奥陶系祁漫塔格群及古生代侵入岩中;阿尔金成矿带只有中志留—早泥盆世一个成矿期,产于古元古界达肯大坂群。柴周缘第二重要金矿类型为夕卡岩型金矿,主要发育于东昆仑成矿带,与夕卡岩型钴矿类似,形成于中晚三叠世,矿体主要赋存于中晚三叠世中酸性侵入岩与碳酸盐岩的接触带中,赋矿围岩以古元古界金水口岩群和祁漫塔格群碳酸盐岩为主。

2.4 其他战略性矿产

研究区近年重视锂矿勘查并取得一些进展,在柴北缘成矿带内茶卡北山、沙柳泉、查干哈克等地区发现伟晶岩型锂铍(铌钽铷铯)矿,柴北缘成矿带内宗务隆构造带是青藏高原继“马尔康—雅江—喀喇昆仑巨型锂矿带”之后又一重要的稀有金属(锂铍)成矿带^[132],伟晶岩时代为240.6~217 Ma^[132-133]。青海省第五地质勘查院近年在东昆仑成矿带金水口和祁漫塔格地区也发现有伟晶岩型锂矿。铁矿主要分布于东昆仑成矿带(图7),主要类型有沉积变质型和夕卡岩型,前者成矿时代为中元古代,赋矿地层有金水口岩群和狼牙山组,后者成矿时代为中—晚三叠世,岩体以花岗闪长岩、石英闪长岩、英云闪长岩和花岗岩为主,围岩主要有中元古界金水口岩群、奥陶系祁漫塔格群、上石炭统缔敖苏组等(表4)。铜矿主要分布于东昆仑成矿带和柴北缘成矿带,成矿类型有夕卡岩型、斑岩型、岩浆型(岩浆硫化物型铜镍钴矿)、热水喷流沉积型、海相火山岩型和陆相火山岩型,具有一定规模的是夕卡岩型,但缺乏大型矿床,成矿时代为中—晚三叠世。斑岩型铜矿在东昆仑成矿带数量众多,成矿时代为中—晚三叠世,响应古特提斯洋闭合后的碰撞-后碰撞构造事件;柴北缘成矿带斑岩型铜矿时代为中二叠世—中三叠世,处于古特提斯洋构造旋回增生造山过程中。不论是东昆仑还是柴北缘成矿带,斑岩型铜矿规模均较小,原因尚不明。钨矿主要见于东昆仑成矿带,主要有泥盆纪岩浆热液型和中—晚三叠世夕卡岩型。锡和钼矿主要分布于东昆仑成矿带,有斑岩型和夕卡岩型两类,成矿时代主要是中—晚三叠世。铬矿主要分布于柴北缘成矿带,有落凤坡小型矿床1处和多处矿点,矿体主要产于SSZ型蛇绿岩套中的超镁铁质堆晶岩(辉橄岩和纯橄岩)中。锑主要是产于东昆仑成矿带南部的浅成低温热液型,时代为中—晚三叠世,规模较小。稀土矿较少,在五龙沟西部的三色沟见重稀土矿,规模很小。

3 勘查方向

3.1 主要成矿期与成矿类型

柴达木盆地周缘经历了前南华纪、原特提斯洋、古特提斯洋和受新特提斯洋演化影响的陆内4个构造旋回,奥陶纪、志留纪末—泥盆纪和中—晚三叠世是战略性矿产成矿的最主要时期。岩浆铜镍钴硫化物矿床、(变)沉积岩容矿型钴矿、热水喷流沉积型钴矿、造山型金矿以及与中酸性侵入岩(含斑岩)活动有关的矿床是找矿十分重要的类型,同时这些矿床往往具有明显的地球物理、地球化学特征。

3.2 成矿航磁异常特征

从柴周缘航磁异常图(图8a)可看出,异常多正负相伴,主要呈NW、NWW向展布,与区域构造展布基本一致,异常值最高可达300 nT,最低可为-160 nT。柴北缘航磁异常带与柴北缘造山带展布特征基本一致,异常峰值约300 nT,主要由7个航磁异常组成,除茫崖东负磁异常和大柴旦东正磁异常未发现有战略性金属矿床外,其他5处异常均有矿床,值得一提是大柴旦东航磁异常梯度是7个航磁异常最陡的一个,矿床类型主要为造山型金矿、岩浆铜镍钴铬矿床和伟晶岩型“三稀”矿床。东昆仑航磁异常带总体呈NWW向展布,异常形态复杂,主要由5个异常组成,峰值约200 nT,其中祁漫塔格地区航磁异常较为宽缓,多与中酸性侵入岩(含斑岩)活动有关的铁、铜多金属矿床有关;昆中断裂带附近航磁异常多呈串珠状分布,分布有岩浆铜镍钴硫化物矿床、(变)沉积岩容矿型钴矿、热水喷流沉积型钴矿、造山型金矿等矿床。阿尔金造山带为负航磁异常,是茫崖东航磁异常的组成部分,由于该区工作程度非常低,目前还未发现上述类型矿产。

3.3 成矿水系异常特征

研究区共圈定出水系沉积物测量综合异常69处(图8b),14种战略性金属矿产均有异常显示,除Fe、Al元素外,其他12种元素均有主元素化探异常,异常总体以Au、Cu、Ni、W、Mo、Sn等元素为主,次为Cr、Co及稀土等。异常受断裂构造控制明显,除祁漫塔格地区外的异常明显沿深大断裂分布,具NW、NWW向展布的趋势。柴北缘成矿带主要有茫崖地区Cr、Ni、W、Mo、稀土异常群,大柴旦地区Au、Cu、Cr、Ni异常群,德令哈西Mo、Au、Li异常群,乌兰地区Au、W、Cr、Ni异常群。东昆仑成矿带主要有祁漫塔格地区Cu、Sn、W、Mo、Co异常群,格尔木南Au、Cu、Cr及稀土异常群,宗加地区Au、Cu、Cr及稀土异常群,都兰地区Au、W、Mo异常群。阿尔金成矿带主要为Cu、Cr异常群。柴周缘地区虽然单个已知矿产地与单个化探异常在空间或属性上看不总是一一对应的关系,但异常群与已知矿集区对应关系良好,如大柴旦地区Au、Cu、Cr、Ni异常群对应了滩间山金矿集区和青龙滩-落凤坡铬-镍矿集区;祁漫塔格地区Cu、Sn、W、Mo异常群与该地区众多的铁、铜多金属矿床关系密切;都兰地区Au、W、Mo异常群对应了沟里金矿集区和哈陇休玛-热水地钼矿集区,这些对应关系为成矿预测提供了群体性依据,暗示了柴周缘可能在岩浆铜镍钴硫化物矿床、造山型金矿、与中酸性侵入岩(含斑岩)活动有关铜钼钨锡等矿产的找矿前景较大,热水喷流沉积型钴矿与伟晶岩型锂、铍和稀土矿可能也具有一定的找矿空间。

3.4 找矿方向与找矿区段

结合区域地球化学、地球物理资料和工作程度,寻找岩浆铜镍钴硫化物矿床的有利部位是已有矿床深边部及半隐伏区中—低强度磁异常区,如夏日哈木受矿体侧伏影响,西部矿体仍未圈边,具有良好的找矿前景;半隐伏区中—低强度磁异常区之所以值得关注主要是由于镁铁-超镁铁岩及其中的磁黄铁矿具有中等磁性,在半隐伏状态下相对于磁铁矿床地磁异常显示为中—低强度磁异常的特点;沿深大断裂分布的Ni、Cu、Cr、Co组合异常,尤其是沿昆中断裂带分布切伴有中—低强度磁异常的地区,也具有良好的找矿前景。钴矿除岩浆铜镍钴硫化物矿床外,(变)沉积岩容矿型锰钴或氧化铁钴矿和热水喷流沉积型钴矿在研究区均具特色,在国内也具有独特性。区域众多锰矿或氧化铁矿均未开展细致的钴矿评价,热水喷流沉积型钴矿不仅规模较大,且成矿时代不同,这些类型钴矿都十分值得关注。热水喷流沉积型钴矿进一步勘查需关注矿床深边部及东昆仑成矿带南部,尤其是Co异常与纳赤台群或哈拉郭勒组火山岩耦合地段。斑岩型矿床可形成于增生造山、碰撞造山、陆内造山等多个构造环境^[134]。与国内外对比,研究区存在两次造山运动,发育志留纪—泥盆纪碰撞造山带和中二叠世—中三叠世岩浆弧及中—晚三叠世碰撞造山带,具有形成斑岩型矿床的有利条件,是铜、钼、钨、锡找矿应值得关注的类型。造山型金矿是寻找金矿的最主要类型,根据其成矿特点,矿床受韧性剪切带的控制,矿体往往产于韧性剪切带韧-脆性转换部位或韧性剪切带旁侧的次级脆性断裂中,结合工作程度,滩间山、赛坝沟、五龙沟和沟里矿田深部,昆仑河-驼路沟矿田韧性剪切带旁侧与深部是金矿找矿有利部位。其次,东昆仑NW、NE多组断裂发育部位,特别是花岗岩区韧性剪切带旁侧多组断裂交汇部位工作程度很低,近年有找矿新进展,值得关注。此外库德尔特作为一种新类型金矿,应关注其深部和边部的找矿。对于锂矿,其工作程度很低,主要集中在柴北缘成矿带东部茶卡北山一带,初步工作认为具有形成长大于200 km的稀有金属矿带;东昆仑成矿带近年也有众多点上的突破,寻找锂矿的主要类型仍是伟晶岩型。研究区矿床数量最多的成矿类型是夕卡岩型,特别是东昆仑成矿带中北部,夕卡岩型矿床矿种丰富,涉及多个战略性矿种。虽然夕卡岩型矿床勘查程度相对其他类型要高一些,但受研究区整体工作程度低、自然条件的制约,找矿还具有较大前景,特别是浅覆盖区和矿床深部。由于众多夕卡岩矿床中有磁铁矿,因此浅覆盖区找矿需关注地磁异常。铬矿是中国极为缺乏的矿种,虽然研究区铬矿规模小,但考虑到工作程度低的影响,铬矿的勘查还需引起进一步关注,落凤坡铬矿床深部及区域众多蛇绿岩套中的超镁铁质堆晶岩含矿性评价是铬矿勘查的重点。

综合上述,志留纪末—泥盆纪岩浆铜镍钴硫化物矿床、奥陶纪沉积岩容矿型锰钴矿和热水喷流沉积型钴矿、志留纪末—泥盆纪和中—晚三叠世造山型金矿、中二叠世—三叠纪斑岩型铜钼钨锡矿、三叠纪伟晶岩型锂(铍铌钽铷铯)矿、三叠纪夕卡岩型铁-多种战略性金属复合矿及寒武纪岩浆型铬矿是今后勘查的重要类型。结合成矿地质背景优选的找矿远景区,中—低地磁异常和地球化学综合异常区、矿床深边部和半隐伏地区是今后勘查的重点。

4 结论

在全面收集区内已有战略性矿产资料的基础上,系统梳理柴达木盆地周缘战略性矿产种类、成矿类型及成矿特点,总结其成矿规律和勘查方向,获得如下认识。

(1)柴达木盆地周缘金、镍、钴是具有地域优势的战略性矿产,奥陶纪、志留纪末—泥盆纪和三叠纪是金、镍、钴矿最重要的3个成矿期。

(2)镍矿主要形成于志留纪末—泥盆纪后碰撞-后造山环境,矿床类型为与镁铁-超镁铁岩有关的同生岩浆矿床,已有矿床深边部及半隐伏区中—低强度磁异常区是找矿主要方向。

(3)钴矿可分为岩浆型、(变)沉积岩容矿型及热液型3大类,岩浆型钴矿伴生于铜镍矿中;(变)沉积岩容矿型包括奥陶纪锰钴矿和中元古代氧化铁钴矿;热液型以热水喷流沉积型和夕卡岩型较为重要,成矿时代以奥陶纪和三叠纪为主,其次是石炭纪。奥陶纪沉积岩容矿型锰钴矿、热水喷流沉积型钴矿和三叠纪夕卡岩型钴多金属矿是进一步勘查的重点,具体区段主要是已有矿床深边部及东昆仑成矿带南部。

(4)金矿有造山型、夕卡岩型、斑岩型、浅成低温热液型或岩浆期后中低温热液型4个类型,存在425.5~401 Ma、383~349 Ma、284~263.21 Ma和242.2~202.7 Ma共4期成矿事件,志留纪末—泥盆纪和中—晚三叠世两次大规模的壳-幔相互作用是控制金矿形成的深部因素,滩间山、赛坝沟、五龙沟和沟里矿田深部,昆仑河-驼路沟矿田韧性剪切带旁侧与深部,库德尔特地区深部和边部以及东昆仑NW、NE多组断裂发育部位是金矿找矿有利部位。

(5)中二叠世—三叠纪斑岩型铜钼钨锡矿、三叠纪夕卡岩型铁-多种战略性金属复合矿、三叠纪伟晶岩型锂(铍铌钽铷铯)矿及寒武纪岩浆型铬矿的勘查也需引起关注。

向参加野外和室内工作的青海省第三地质勘查院张大明、刘永乐、白国龙和马忠元高级工程师,表示最诚挚的感谢!

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基金资助

国家重点研发计划项目(2022YFC2903503)

国家重点研发计划项目(92062217)

青海省“高端创新创业人才计划”项目(青地矿科[2021]61号)

青海省“高端创新创业人才计划”项目(青地矿科[2022]32号)

青海省“科技创新创业人才工程”项目(青地三勘[2020]86号)