湘中錫礦山銻礦床圍巖蝕變特征和礦化的關(guān)系

于 水,肖亮明

(錫礦山閃星銻業(yè)有限責(zé)任公司,湖南冷水江 417502)

湘中錫礦山銻礦床圍巖蝕變特征和礦化的關(guān)系

于 水,肖亮明

(錫礦山閃星銻業(yè)有限責(zé)任公司,湖南冷水江 417502)

湘中錫礦山銻礦床是典型的中低溫?zé)嵋盒偷V床,礦區(qū)圍巖蝕變發(fā)育,類型有硅化、方解石化、黃鐵礦化、重晶石化、絹云母化等,并在礦區(qū)形成三個較清晰的圍巖蝕變帶。圍巖蝕變與銻礦化的關(guān)系密切,對尋找銻礦床具有重要的意義。

銻礦床;圍巖蝕變;礦化

有著“世界銻都”美稱的錫礦山銻礦床位于湖南省冷水江市西北部,國內(nèi)外許多地質(zhì)專家、學(xué)者、曾對該礦床的地質(zhì)特征及成因進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究,獲得了許多的科研成果。筆者在多年礦山地質(zhì)工作中發(fā)現(xiàn):礦區(qū)圍巖蝕變分帶清晰,且與輝銻礦成礦密切相關(guān),本文總結(jié)了礦區(qū)圍巖蝕變特征和銻成礦的關(guān)系,為該礦攻深找盲提供一定的理論依據(jù)。

1 成礦地質(zhì)背景

錫礦山銻礦床位于江南古陸東南湘中拗陷帶,出露的地層主要為上泥盆統(tǒng)和下石炭統(tǒng),前者分布在礦區(qū)范圍內(nèi),后者主要分布在礦區(qū)北部至陳家沖以北地區(qū)。礦體主要賦存于上泥盆統(tǒng)佘田橋地層(D3s2)中[1-5],其次中泥盆統(tǒng)棋梓橋組亦含礦。

礦田為一復(fù)式背斜,由一系列小背斜組成,整體走向?yàn)镹NE向,復(fù)式背斜西部被F75斷層切割,其內(nèi)部又被許多走向各異的斷層切割。礦區(qū)東部有走向?yàn)镹NE向的云斜煌斑巖脈穿過(見圖1)。

圖1 錫礦山銻礦地質(zhì)圖Fig 1 Geologicalmap of Xikuangshan Sb deposit

礦床主要由飛水巖、老礦山、童家院、物華四個次級礦床組成,分別對應(yīng)四個次級背斜,礦體呈層狀、似層狀、側(cè)羽狀。礦石礦物主要為輝銻礦,脈石礦物主要為石英和方解石[3,5]。

2 圍巖蝕變特征

2.1 圍巖蝕變類型

礦區(qū)圍巖蝕變現(xiàn)象非常普遍,蝕變類型多樣,而且具有多期疊加的特點(diǎn),主要圍巖蝕變類型有硅化、方解石化、重晶化、黃鐵礦化。次要的蝕變類型有絹云母化、碳酸鹽化、高嶺土化。與礦化關(guān)系密切的常見蝕變礦物有石英、方解石、重晶石、螢石、黃鐵礦等。

2.1.1 硅化

硅化是指巖石在熱液作用下,致使其礦體或圍巖中新生石英和二氧化硅的絕對含量有所增加[1]。硅化過程實(shí)際上可視為去碳酸鹽化的過程,圍巖中的CaO不斷減少,而SiO2不斷增加[2]。

硅化是湘中錫礦山銻礦床最重要的圍巖蝕變,是礦區(qū)內(nèi)最廣泛、最強(qiáng)烈的蝕變類型。不僅出現(xiàn)在礦體的周圍,而且在礦區(qū)內(nèi)具有廣泛的分布。硅化巖是經(jīng)過硅化作用而形成的巖石,錫礦山銻礦床的硅化在成因上不是單一的,硅化強(qiáng)度和硅化巖的形態(tài)受原巖巖性及構(gòu)造條件的限制,這一特征和礦化是類似的(見圖2)。根據(jù)原巖巖性,可將該區(qū)硅化巖分為硅化灰?guī)r、硅化砂巖、硅化粉砂巖、硅化頁巖;根據(jù)硅化強(qiáng)度可將硅化巖分為強(qiáng)硅化巖、弱硅化巖。硅化灰?guī)r占整個錫礦山銻礦床硅化巖的80%,而幾乎所有工業(yè)銻礦體均賦存于硅化灰?guī)r中,因此我們對硅化巖的研究,實(shí)際上是對硅化灰?guī)r的研究。

圖2 錫礦山銻礦田南礦水平斷面圖Fig 2 Horizontal section of the xikuangshan southmine

從本地區(qū)硅化分布特點(diǎn)和石英與輝銻礦等晶體相互嵌生的關(guān)系證明硅化是多期的。硅化在該地區(qū)可分為早期硅化階段、中期硅化階段、晚期硅化階段。早期硅化以交代為主(交代圍巖中的碳酸鹽等礦物,如方解石、白云石)。鏡下見到石英呈不規(guī)則的微-細(xì)晶,大小為0.065～0.08mm左右,呈齒狀,并見到石英微晶集合體呈菱形白云石小晶體假象和微晶石英集合體中有碳酸鹽殘余物。中期硅化以充填交代為主,在構(gòu)造破碎帶、層間破碎帶裂隙和空洞地段被含礦熱液充填,形成了層間礦脈和晶簇晶洞。有些輝銻礦呈柱狀晶體嵌生在早期硅化巖的巖基上,同時(shí)在輝銻礦晶體上有細(xì)粒或半自形石英嵌生,有的石英呈薄膜狀在輝銻礦晶體上。另有些為含礦石英脈,輝銻礦呈柱狀與石英相互嵌生。晚期硅化階段為礦化以后形成的,與輝銻礦形成沒有因果關(guān)系。

2.1.2 方解石化

方解石化分為兩種,一種是含礦層上、下部的巖石產(chǎn)生的方解石化,另一種是方解石包圍交代輝銻礦、嵌生于硅化灰?guī)r裂隙或空洞中,這種方解石的特點(diǎn)是無色、透明至半透明的菱面體或者六方柱晶形的菱面體。在鏡下見到方解石、螢石溶蝕交代輝銻礦,在方解石集合體中有針狀輝銻礦分布。

方解石不僅是礦石的主要組成部分,而且在圍巖中亦廣泛發(fā)育,根據(jù)野外觀察,結(jié)合室內(nèi)研究,可將方解石的形成分為成礦早期、成礦晚期和成礦期后的方解石[4]。

2.1.3 黃鐵礦化

黃鐵礦化主要為早期的熱液蝕變的產(chǎn)物,是熱液中的S與圍巖中的Fe發(fā)生反應(yīng)形成的,反映當(dāng)時(shí)的地球化學(xué)環(huán)境為還原環(huán)境。

黃鐵礦普遍分布于硅化灰?guī)r及其上覆的頁巖中,含量變化不大,黃鐵礦呈碎屑狀、棱角狀,常保存部分或完整的晶體,晶體變化范圍為0.015～0.08mm,少量的黃鐵礦呈五角十二面體,也有呈細(xì)脈沿層面充填的,脈幅一般在1～3mm。

還有些黃鐵礦呈結(jié)核狀分布在頁巖中,一般認(rèn)為是原生沉積型黃鐵礦。

2.1.4 重晶石化

重晶石化分布廣泛,以物華背斜的東翼較為發(fā)育,產(chǎn)生于較破碎的硅化灰?guī)r裂隙和晶洞中,與輝銻礦和石英共生,此外,在長龍界頁巖的底部重晶石化也較為發(fā)育。

2.1.5 絹云母化

絹云母化普遍見于受熱液蝕變的頁巖或泥質(zhì)頁巖中,絹云母呈鱗片狀集合體,沿層理平行排列,含量在40%～60%,晶體在0.02mm以上。絹云母主要與黃鐵礦同時(shí)形成,并與黃鐵礦極為密切,二者共存于硅化灰?guī)r上覆頁巖和薄層泥質(zhì)灰?guī)r中,較黃鐵礦化分布廣泛,且變化較大。

2.2 蝕變分帶

湘中錫礦山銻礦床熱液蝕變是在同一空間,由于構(gòu)造多次活動,早期含礦熱液溫度不斷下降多次充填交代的連續(xù)演化的過程,因而形成的各種圍巖蝕變分帶呈漸變過渡、疊加,致使有些地段蝕變帶出露不全,或缺失,但總體上圍巖蝕變分帶趨勢明顯的。本礦區(qū)的圍巖蝕變組合是經(jīng)歷了多期熱液作用而形成的,因其形成條件及疊加程度不同,所以圍巖蝕變的分帶因地、因礦化類型而有差異。根據(jù)圍巖蝕變的疊加和代表性的圍巖蝕變礦物可將礦區(qū)蝕變分為3個蝕變分帶,形成“三層樓”的控礦模式[6]。見圖3。

圖3 錫礦山銻礦床31線圍巖蝕變帶與礦體關(guān)系圖FIG 3 Sikuangshan sb deposit 31 exploratory line the relation be tween wall-rock altered zone and orebody

2.2.1 輝銻礦-石英-重晶石-(黃鐵礦)化圍巖蝕變帶

該圍巖蝕變帶主要分布于湘中錫礦山銻礦床的淺部,背斜的核部和翼部,長龍界頁巖的底部,對應(yīng)的層位為D3s2的上部(D3s2-1～D3s2-6)。該圍巖蝕變帶的形態(tài)比較穩(wěn)定,頂板線往往直接與蓋層(D3s3)長龍界頁巖相連,故頂板界線規(guī)則,圍巖蝕變帶底板一般也較平直,但當(dāng)D3s2-3和D3s2-5小層發(fā)生圍巖蝕變時(shí),底板呈局部弧形彎曲。該圍巖蝕變帶硅化、重晶石化都比較強(qiáng)烈。在物華、飛水巖礦床的東翼,長龍界頁巖底部和夾層頁巖中,黃鐵礦化有時(shí)也比較強(qiáng)烈?？傮w表現(xiàn)為礦體中部為強(qiáng)硅化,礦體賦存于圍巖蝕變帶內(nèi),在強(qiáng)硅化形成的裂隙和晶洞中,重晶石化明顯,硅化強(qiáng)度呈漸變關(guān)系,而礦化和重晶石化呈驟變關(guān)系,石英、重晶石化和礦化關(guān)系十分緊密。形成石英輝銻礦星散狀的浸染狀礦石,石英以他形粒狀出現(xiàn)或交代原先早期硅化的石英,沿邊緣加大,輝銻礦則以他形交代或充填于硅化巖中,邊緣一般不平直,顆粒較細(xì)。以充填為主形成致密塊狀的石英-輝銻礦礦石,石英與輝銻礦密切共生,往往輝銻礦流失后,石英保留輝銻礦假象。該帶輝銻礦呈他形-半自形晶,顆粒較大,是主要的成礦階段。輝銻礦-石英-重晶石-(黃鐵礦)化圍巖蝕變帶主要受地層巖性和褶皺控制,并控制著Ⅰ號礦體的產(chǎn)出。

2.2.2 輝銻礦-石英-方解石化圍巖蝕變帶

該圍巖蝕變帶主要分布于湘中錫礦山銻礦床的中部(D3s2中部),對應(yīng)的層位為D3s2-7～D3s2-10(主要產(chǎn)于D3s2-7,以D3s2-6為頂板)。其中以D3s2-7為該圍巖蝕變帶的主層位,并集中于D3s2-7層的中上部,只有在背斜的核部或西部斷裂與輝銻礦-石英-方解石化圍巖蝕變帶交接的轉(zhuǎn)折部位,在D3s2-7小層的中下部或D3s2-9小層中,有時(shí)也出現(xiàn)往翼部沿層延伸不長的小透鏡體或小似層狀體,與該圍巖蝕變帶的主體相隔產(chǎn)出,形成多層性復(fù)合體。該圍巖蝕變帶主要分布于背斜的核部和東翼,頂部一般受D3s2-6小層頁巖的遮擋控制,該圍巖蝕變帶頂板一般較規(guī)則,與巖層基本一致,但底板由于構(gòu)造、巖性和巖石破碎程度不同,底板面形態(tài)常呈波狀或凹凸不平,與巖層面略有交錯相接現(xiàn)象?？傮w來說,圍巖蝕變帶與巖層產(chǎn)狀基本一致,形態(tài)以似層狀為主,透鏡狀為輔。蝕變帶硅化、方解石化都較強(qiáng)烈,石英、方解石、輝銻礦共生,但硅化和方解石化比礦化范圍更為廣泛,方解石呈板狀與輝銻礦相互穿插或充填于裂隙,石英多分布于邊緣,形成致密塊狀或石英-方解石-輝銻礦細(xì)脈,并有切穿早期石英-輝銻礦脈現(xiàn)象,亦為本區(qū)主要成礦階段。石英、方解石化強(qiáng)度呈漸變關(guān)系,晚期方解石化主要分布于礦體圍巖的溶洞、空洞和斷裂裂隙中。輝銻礦-石英-方解石化圍巖蝕變帶主要受地層巖性和斷裂構(gòu)造控制,并控制著Ⅱ號礦體的產(chǎn)出。

輝銻礦-石英-方解石化圍巖蝕變帶是湘中錫礦山銻礦床最重要的圍巖蝕變帶,控著的儲量占整個礦床的40%以上,礦石質(zhì)量也是最好的。

2.2.3 輝銻礦-方解石-(碳酸鹽)化圍巖蝕變帶

該圍巖蝕變帶主要分布于湘中錫礦山銻礦床的下部,對應(yīng)的層位為D3s2-11～D3s2-27(D3s1、D2q的上部),嚴(yán)格受縱向斷裂下盤一側(cè)控制,圍巖蝕變帶總的產(chǎn)狀與斷裂產(chǎn)狀基本一致,傾角約35°～45°,形態(tài)呈側(cè)羽狀、條帶狀、脈狀。該圍巖蝕變帶不但受縱向斷裂所控制,而且與各小層巖性有關(guān),在有利的層位、有利的巖性條件下變寬,不利的條件下(如頁巖)則變窄,形成頂板與斷裂產(chǎn)狀基本相一致,底板則呈側(cè)羽狀形態(tài),圍巖蝕變帶不是單純受斷裂控制的規(guī)則脈狀體或帶狀體,而是交錯類型的側(cè)羽狀。蝕變帶上部往往與輝銻礦-石英-方解石化圍巖蝕變帶融合在一起,形成上寬下窄,直至尖滅,中間不利層位甚至沒有圍巖蝕變的現(xiàn)象,造成蝕變帶的不連續(xù)性或形成脹大縮小,不規(guī)則的底板形態(tài)。該圍巖蝕變帶的硅化蝕變強(qiáng)度明顯減弱,巖石的泥質(zhì)成份明顯增加,方解石化蝕變強(qiáng)度減弱不如硅化蝕變強(qiáng)度明顯,圍巖蝕變主要表現(xiàn)為方解石化(方解石呈菱面體,與針狀輝銻礦相互穿插,有時(shí)可見輝銻礦晶體賦存于方解石之中),隨著礦化的變?nèi)?局部地段出現(xiàn)成礦后的碳酸鹽化,在圍巖蝕變帶的邊緣,方解石化主要為成礦期后方解石化,為一些不含礦化的乳白色方解石,在礦物組成成份中,方解石為主要脈石礦物。在該圍巖蝕變帶,從上到下、從淺部到深部,礦化明顯減弱,礦體形態(tài)變得復(fù)雜,連續(xù)性變差,礦石品位降低。

3 圍巖蝕變成因與銻礦化的關(guān)系

大量的成礦地球化學(xué)試驗(yàn)和熱力學(xué)研究表明[6-9]:銻主要呈硫代絡(luò)離子〔,,〕形式遷移,在fo2較高的堿性環(huán)境中,銻硫代絡(luò)離子占主導(dǎo)地位,以硫絡(luò)合物形式遷移,而在中-低溫(350～150℃),低fo2的酸性環(huán)境中,銻發(fā)生沉淀而富集成礦。

湘中錫礦山銻礦床屬于中-低溫?zé)嵋旱V床,銻成礦階段流體包裹體溫度為350～150℃。鹽度為3.69～8.84wt%[10],湘中錫礦山銻礦床流體成分主要為H2O、CO2、K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、HS-、SO42-等,含鹽度較低,許多學(xué)者的研究表明,銻的溶解度與溫度、壓力、pH值、fo2等因素有關(guān),隨溫度的下降而降低。

該地區(qū)早期的硅化為成礦前的熱液蝕變,是成礦熱液流體往上運(yùn)移早期高溫的產(chǎn)物,硅化和以后的構(gòu)造運(yùn)動產(chǎn)生的硅化破碎帶是含礦熱液的運(yùn)儲空間。

中期硅化和早期方解石化、重晶石化、黃鐵礦化是湘中錫礦山銻礦床主要成礦期的圍巖蝕變,隨著熱液流體的運(yùn)移、溫度的降低,銻硫絡(luò)離子分解而造成銻的沉淀[3]和硅化、方解石化、黃鐵礦化、重晶石化等的產(chǎn)生。

這樣,隨著圍巖蝕變而產(chǎn)生銻沉淀,銻沉淀又復(fù)合圍巖蝕變,形成礦體產(chǎn)于圍巖蝕變體之內(nèi),圍巖蝕變礦物又和礦石礦物共生的現(xiàn)象。

晚期硅化、后期方解石化、部分黃鐵礦化為成礦期后的產(chǎn)物,大量銻、硅質(zhì)沉淀結(jié)晶后,隨著溫度的進(jìn)一步降低,產(chǎn)生成礦期后的方解石和晚期黃鐵礦。

正是由于熱液流體及構(gòu)造變形作用而產(chǎn)生圍巖蝕變,才使銻礦化有可能產(chǎn)生,而與構(gòu)造同期的硅化、方解石化、重晶石化、黃鐵礦化等圍巖蝕變產(chǎn)物及其分帶,在一定程度上揭示了湘中錫礦山銻礦床的成因。

以上研究分析結(jié)果表明:在錫礦山銻礦床利用圍巖蝕變及圍巖蝕變帶的蝕變礦物組合這一找礦標(biāo)志進(jìn)行找礦是有現(xiàn)實(shí)意義的,找礦的關(guān)鍵是如何找到與礦化有關(guān)的圍巖蝕變。

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Relations between Wall-rock Altered characteristics andM ineralization of Xikuangshan Sb deposit in Central Hu’nan

YU Shui,X IAO Liang-ming
(Xikuangshan Twinkling StarAntimony Co.Ltd,Lengshuijiang 417502,Hu’nan,China)

The Xikuangshan Sb deposit is a kind ofmedium-low hydrothermal deposit,with developed alteration of country rock in the mine area.The deposit is classified as typesof silicification,calcitization,pyritization,baritization and sericitization etc.,three country rock alteration zones are obviously formed,which has a close relationwith Sbmineralization and is verymeaningful forprospecting Sb deposit.

Sb deposit;country rock alteration;mineralization.

P5

:A

:1009-3842(2010)01-0038-05

2010-01-29

于水(1964-),男,湖南冷水江市人,本科,工程師,主要研究方向?yàn)榈刭|(zhì)找礦。