獨(dú)山巴年銻礦床地質(zhì)特征及控礦規(guī)律研究

呂百順,王 方,王增軒,楊陸海,王秋玲,高 毅

(1.西北有色地質(zhì)勘查局七一五總隊(duì), 陜西西安 710600;2.西北有色地質(zhì)勘查局七一二總隊(duì), 陜西咸陽市 712000)

獨(dú)山巴年銻礦床地質(zhì)特征及控礦規(guī)律研究

呂百順1,王 方1,王增軒1,楊陸海1,王秋玲1,高 毅2

(1.西北有色地質(zhì)勘查局七一五總隊(duì), 陜西西安 710600;2.西北有色地質(zhì)勘查局七一二總隊(duì), 陜西咸陽市 712000)

根據(jù)對巴年銻礦存賦地層、構(gòu)造、巖性、圍巖蝕變特征和對礦體及礦石特征的綜合論述,確定了礦床的形成經(jīng)歷了同生沉積、成巖作用與構(gòu)造改造等階段,控礦因素是“層”、“相”、“位”綜合作用的結(jié)果,其中層間構(gòu)造是主要控礦因素,礦床成因類型屬沉積-強(qiáng)改造型層控礦床。結(jié)合礦床及成礦特點(diǎn)可以進(jìn)一步預(yù)測新礦點(diǎn)的位置,為后期探礦作業(yè)提供了勘查方向。

巴年銻礦;地質(zhì)特征;圍巖蝕變;層間構(gòu)造;層控礦床

1 區(qū)域地質(zhì)背景

獨(dú)山銻礦田地處黔東南,毗鄰湘西桂北,大地構(gòu)造位置東靠“江南古陸”南西端,北西臨川黔南北向構(gòu)造帶,南被南嶺東西向構(gòu)造帶 -月里等斷層所限,歸屬新華夏系第三隆起帶與川黔南北向構(gòu)造帶的交接復(fù)合部位,具體構(gòu)造為獨(dú)山箱狀背斜南段核部地帶[1,2]。區(qū)域含礦地層主要為下泥盆統(tǒng)丹林組 (半坡銻礦床賦礦地層)、中泥盆統(tǒng)獨(dú)山組和志留系翁項(xiàng)群,均為地臺型淺 -濱海相沉積,其中中泥盆統(tǒng)獨(dú)山組為巴年銻礦床的賦礦地層。

獨(dú)山箱狀背斜及其東西兩側(cè)的瀾土斷裂和獨(dú)山斷裂是礦田構(gòu)造的基本格架,也控制了礦田分布范圍。箱狀背斜內(nèi)的次級斷裂及核部地層中的層間構(gòu)造發(fā)育,控制了具體礦床及礦體的產(chǎn)出部位,見圖1。

圖1 獨(dú)山地區(qū)銻礦主要斷裂構(gòu)造行跡分布

2 礦區(qū)地質(zhì)

獨(dú)山巴年銻礦床位于獨(dú)山箱狀背斜南端傾沒部位,礦區(qū)內(nèi)出露地層單一,主要為中泥盆統(tǒng)地層,呈北北西向展布,傾向南西,產(chǎn)狀平緩,傾角 5°～18°。礦區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造以北北西向和北東向兩組為主,交錯呈菱形網(wǎng)格狀。

2.1 礦區(qū)地層情況調(diào)查

礦區(qū)內(nèi)以中泥盆統(tǒng)獨(dú)山組宋家橋段分布面積較大,西北緣出露少量的邦寨組和獨(dú)山組雞泡段,西南部宋家橋段之上為獨(dú)山組雞窩寨段[3,4]。礦區(qū)及其外圍出露的泥盆系地層自下而上依次為:

(1)下泥盆統(tǒng):由丹林組 (D1dn)和舒家坪組(D1s)組成,是一套以砂巖為主的陸源濱海相碎屑巖巖性組合。

(2)中泥盆統(tǒng):分為龍洞水組 (D2l)、邦寨組(D2b)和獨(dú)山組 (D2d),由陸源濱海相至淺海相碎屑巖和碳酸鹽巖組成。

獨(dú)山組可劃分為雞泡段 (D2d1)、宋家橋段 (D2d2)和雞窩寨段 (D2d3),在巴年地區(qū),雞泡段還可進(jìn)一步劃分出一亞段 (D2d1-1)和二亞段 (D2d1-2)。

宋家橋段 (D2d2)以中細(xì)粒石英砂巖、薄至中厚層灰?guī)r、泥灰?guī)r、砂質(zhì)及碳質(zhì)頁巖互層或夾層為主,偶夾白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖。產(chǎn)有珊瑚化石 Spongonaria Simplex,腕足類化石 Lazutkinia sp,Spinatrypa等[5,6],總厚度 28～428 m。按其巖性組合特征可分為宋家橋一亞段和二亞段。

宋家橋一亞段 (D2d2-1)為中厚層中粒石英砂巖夾薄層泥質(zhì)灰?guī)r或灰?guī)r透鏡體,厚度 18～70 m。

宋家橋二亞段 (D2d2-2)由碳酸鹽巖與碎屑巖互層組成,其分布占礦區(qū)面積 60%以上,是巴年銻礦的主要賦礦層位。依其巖性特征又可分為“四灰三砂”七個小分層,各層厚度變化較大,且相鄰上下兩層厚度往往互為消長[7～9]。各分層由老至新如下:

第一分層 (“一灰”,D2d2-2a):灰色中厚層石灰?guī)r,頂、底部為深灰色薄 -中厚層泥質(zhì)灰?guī)r夾碳質(zhì)頁巖,厚度 35～90 m;

第二分層 (“一砂”,D2d2-2b):淺灰色中厚層石英砂巖夾薄層鈣質(zhì)粉砂巖或泥質(zhì)砂巖,微層理發(fā)育,厚度 37～66 m;

第三分層 (“二灰”,D2d2-2c):灰色厚層石灰?guī)r夾中厚層瘤狀灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r或白云巖,多含黃鐵礦,厚度 6～42 m;

第四分層 (“二砂”,D2d2-2d):淺灰色中厚層石英砂巖與碳泥質(zhì)砂巖互層,偶夾 2～3 m瘤狀灰?guī)r。底部為黑色薄層含鈣碳質(zhì)粉砂巖,厚度 8～55 m;

第五分層 (“三灰”,D2d2-2e):淺灰色中厚層泥灰?guī)r、砂質(zhì)泥巖與灰色薄層石灰?guī)r互層,偶夾鈣質(zhì)、泥質(zhì)頁巖,厚度 45～50 m;

第六分層 (“三砂”,D2d2-2f):黃褐色中厚層中粒含鐵石英砂巖夾薄層碳質(zhì)頁巖,局部尖滅,厚度 0～27 m;

第七分層 (“四灰”,D2d2-2g):薄層至中厚層生物灰?guī)r、硅質(zhì)灰?guī)r和白云巖為主,夾鈣質(zhì)粉砂巖,產(chǎn)珊瑚群化石,厚度 104～162 m。

2.2 礦區(qū)構(gòu)造特征分析

巴年銻礦區(qū)構(gòu)造以斷裂為主,小河斷裂及河溝斷裂分別通過礦區(qū)的南邊和北邊,為獨(dú)山銻礦的二級控礦構(gòu)造;半巴斷裂南段通過礦區(qū),是巴年銻礦主要控礦斷裂,與半巴斷裂大致平行的北西向斷裂和與之相切的北東向斷裂構(gòu)造縱橫交錯,組成大致的菱形網(wǎng)格狀形態(tài),構(gòu)成了巴年銻礦的基本構(gòu)造格局。這兩組斷裂系東西向擠壓力所產(chǎn)生的兩對扭作用力所致,而東西向擠壓力是形成背斜的主作用力,故這兩組斷裂屬于高序次的,其延伸和延深不但較大,且有一定規(guī)律性。礦區(qū)內(nèi)多數(shù)為高角度正斷層,斷距20～80 m不等。斷層與礦化關(guān)系密切。礦區(qū)褶皺構(gòu)造不發(fā)育,局部見撓曲現(xiàn)象和拖曳現(xiàn)象。

3 礦床地質(zhì)特征研究

3.1 礦體賦存部位及形態(tài)產(chǎn)狀特征調(diào)查

工業(yè)銻礦體一般分布于層間破碎帶的礦化體中,所賦存的部位在橫向和縱向上都有其特點(diǎn),尤其在縱向上受層位和巖性的控制明顯。銻礦體主要賦存于 2種巖層的接觸部位,并偏賦于灰?guī)r中。通過對獨(dú)山組宋家橋段地層地質(zhì)調(diào)查分析,可以看出其礦體呈似層狀、透鏡狀、扁豆?fàn)睢⒋闋町a(chǎn)出,其產(chǎn)狀一般為順層緩傾斜,與巖層產(chǎn)狀基本一致,總體傾向南西,傾角 10°～20°,由北至南呈雁行狀排列,具有層位性顯著和多層性特點(diǎn)。

具體的銻礦體賦存層位有:D2d1,D2d2-2a與 D2d2-2b間 ,D2d2-2c與 D2d2-2d間 ,D2d2-2e與 D2d2-2g間 。其含礦有利組合有 3種:不純灰?guī)r與頁巖組合;各種灰?guī)r (包括硅化、方解石化灰?guī)r,瘤狀灰?guī)r,角礫狀灰?guī)r等)與中細(xì)粒石英砂巖組合;灰?guī)r (特別是瘤狀灰?guī)r)與白云質(zhì)灰?guī)r或白云巖組合。

橫向上,礦化體主要分布于規(guī)模較大的斷層上盤旁側(cè),離斷層幾米至一二十米,在兩斷層交匯三角地帶,礦化體規(guī)模往往較大。一般礦化體長軸方向大致與斷層走向平行,約 280°～335°。同時(shí)受兩條斷層所制約的礦化體,形狀大致呈等軸狀。礦化體與圍巖界線一般為突變,偶見漸變。

3.2 礦體規(guī)模及變化研究

巴年銻礦體主要特征是礦化范圍大但礦體小,變化較大。礦區(qū)雖具多層賦礦特點(diǎn),但在一條垂直線上卻很少有礦體重疊出現(xiàn)。往往在某一地段以某層賦礦為主,而相鄰地段又以另一層賦礦為主。礦區(qū)自北向南賦礦層位有逐漸升高趨勢,即北部賦礦層位為“一灰 ”,向南依次變?yōu)?“一砂 ”、“二灰 ”、“三灰”,最南東地段礦體賦存于“四灰”底部。礦化體規(guī)模一般延伸一二百米,最大五六百米。每個礦化體往往包含若干個礦體,礦體呈透鏡狀、串珠狀,規(guī)模大小不一,小者僅延伸十幾米甚至幾米,大者達(dá)50 m。礦體厚度較小,一般 1 m,薄僅 0.4 m,厚于 5 m者少見。單一礦體中,其厚度變化較小。

巴年礦化體順層延伸可達(dá) 200 m以上,礦化寬度一般 200～300 m,厚度 2～5 m。礦體間連續(xù)性差,含礦系數(shù)低。礦體充填于層間破碎帶內(nèi)并受之控制,輝銻礦呈團(tuán)塊狀、浸染狀、放射狀晶簇等產(chǎn)出,但礦化不均勻,貧富不一。礦體內(nèi)碳酸鹽化和硅化發(fā)育,近礦圍巖和礦體邊部有黃鐵礦化。

3.3 礦石特征調(diào)查分析

3.3.1 礦石成分分析

經(jīng)過西北有色地質(zhì)勘測局七一五總隊(duì)地勘院野外勘查人員調(diào)查分析,得出巴年銻礦床礦石礦物成分種類少、成分簡單,主要有用礦物為輝銻礦,經(jīng)氧化生成銻華及銻赭石;次為黃鐵礦,分布局限;局部地段偶見少量雄黃。礦石有用成分簡單,以銻為主;脈石以方解石、白云石為主,次為石英,粘土礦物甚少。

(1)輝銻礦 (Sb2S3)。鉛灰色,它形 -半自行至自行晶,呈針柱狀、板狀和放射狀,晶體大小懸殊,可呈巨大晶簇狀,晶體彎曲變形現(xiàn)象明顯。一般產(chǎn)于硅化灰?guī)r中,晶體較小,呈浸染狀、小晶簇狀分布;在構(gòu)造帶內(nèi)晶體粗大,形態(tài)多姿;晶洞和方解石團(tuán)塊(脈)中的晶體特大,結(jié)晶完好。輝銻礦氧化后呈銻華和銻赭石產(chǎn)出,為灰白、褐黃色,成薄膜或粉末狀附于晶體表面或裂隙中,有時(shí)呈輝銻礦假象。

(2)黃鐵礦 (FeS2)。淺黃色,它形粒狀或自行粒狀,呈浸染狀、細(xì)脈或網(wǎng)脈狀,常出現(xiàn)在礦體邊緣部位。若在構(gòu)造帶和蝕變帶出現(xiàn)黃鐵礦,則可作為直接找礦標(biāo)志。

(3)雄黃和雌黃 (AsS、As2S3)。雄黃呈桔紅、桔黃色,它形粒狀、片狀或薄膜狀,偶見與輝銻礦共生。分布于銻礦化層位的上部巖石中,如炭質(zhì)灰?guī)r、瘤狀灰?guī)r和硅化灰?guī)r中,通常沿層或?qū)娱g裂隙分布。雄黃氧化后形成雌黃。主要分布于打漁河北岸,南岸鮮見。

3.3.2 礦石組構(gòu)特征分析

經(jīng)過地質(zhì)人員的觀察分析發(fā)現(xiàn)獨(dú)山巴年銻礦礦石組構(gòu)具有明顯的熱液特點(diǎn),近礦蝕變產(chǎn)物與圍巖成分相似,同時(shí),由于構(gòu)造因素控制,礦石組構(gòu)又具有構(gòu)造上的特點(diǎn)。

礦石主要結(jié)構(gòu)為:自行晶結(jié)構(gòu),可呈晶粒狀、針柱狀,如圖2所示,輝銻礦 (Stb)呈平行晶分布在泥質(zhì)灰?guī)r中;半自行晶 -自行晶結(jié)構(gòu),礦區(qū)最為常見;它形 -半自行粒狀結(jié)構(gòu);交代結(jié)構(gòu)及交代殘余結(jié)構(gòu),輝銻礦被后期方解石交代呈“破布”、“島嶼”、“碎片”等形狀,如圖3所示;壓碎結(jié)構(gòu),黃鐵礦受構(gòu)造應(yīng)力破裂成大小懸殊的碎塊;生物結(jié)構(gòu),見于生物灰?guī)r中。

圖2 自行晶柱狀結(jié)構(gòu)

礦石構(gòu)造主要有:

(1)浸染狀構(gòu)造。分為稀疏浸染和稠密浸染兩種。稀疏浸染基本分布于青灰色隱晶質(zhì)灰?guī)r中,呈零星點(diǎn)狀,顆粒小至 0.5 mm,甚至更小;

圖3 交代殘余結(jié)構(gòu)

(2)晶簇狀構(gòu)造。輝銻礦呈放射狀或針柱狀集合體產(chǎn)出,或分布于巨大方解石晶簇中;

(3)脈狀或條帶狀構(gòu)造。輝銻礦呈細(xì)脈狀與方解石脈共生并同向延伸,在灰?guī)r中普遍存在。也可見兩期方解石脈穿插;

(4)角礫狀構(gòu)造?；?guī)r角礫或圓化灰?guī)r角礫,被輝銻礦和方解石所膠結(jié);

(5)塊狀構(gòu)造。輝銻礦富礦石呈塊狀產(chǎn)于青灰色隱晶質(zhì)灰?guī)r中。

3.3.3 圍巖蝕變特征與找礦關(guān)系研究

巴年銻礦區(qū)圍巖蝕變簡單、特征顯著,可作為找礦標(biāo)志之一。主要有:碳酸鹽化 (方解石化顯著)、硅化、黃鐵礦化;次為:炭化、重晶石化、石膏化。其中碳酸鹽化、硅化為最重要的近礦圍巖蝕變,其特點(diǎn)顯示具有多期性,沿規(guī)模較大的斷裂帶往往出現(xiàn)線狀或帶狀蝕變帶,其受斷裂構(gòu)造控制明顯。

蝕變類型受巖性制約,如在碳酸鹽巖中主要為碳酸鹽化及硅化,砂質(zhì)巖石中主要為硅化,說明熱液中某些成分主要來自圍巖。

(1)方解石化。礦區(qū)分布最廣,呈團(tuán)塊狀、脈狀、細(xì)脈狀,晶體形態(tài)多樣,大小懸殊,與銻礦化關(guān)系密切。輝銻礦常呈針柱狀、放射狀晶簇嵌布其中。

(2)硅化。分布較廣,主要見于砂巖、砂巖與灰?guī)r互層或夾層的層間構(gòu)造帶中,硅化后巖石常變成深灰黑色,致密堅(jiān)硬灰?guī)r和砂巖中局部變成中粗晶結(jié)構(gòu)。硅化有 3種形式:在硅化灰?guī)r中分布不均勻的石英顆?；蛭⒓?xì)石英脈;呈細(xì)脈或網(wǎng)狀石英充填于裂隙中,有時(shí)與方解石或白云石脈共生,多見于層間構(gòu)造帶內(nèi)或砂巖層中;粉砂質(zhì)巖石中石英的重結(jié)晶作用形成的,與構(gòu)造帶關(guān)系密切。硅化與輝銻礦化關(guān)系十分密切,與方解石化一起,可作為找礦標(biāo)志。

(3)黃鐵礦化。礦區(qū)常見,硅質(zhì)巖、炭泥質(zhì)灰?guī)r、灰?guī)r中常見浸染狀黃鐵礦,米黃色,多呈它形晶,氧化后成為紅褐色褐鐵礦,與硅化、碳酸鹽化關(guān)系密切。

部分黃鐵礦化由于巖石中原始沉積時(shí)形成細(xì)粒黃鐵礦,在礦液活動時(shí)期受熱作用影響發(fā)生重結(jié)晶作用形成,呈星點(diǎn)狀分布于礦體圍巖中;另部分黃鐵礦由熱作用形成,與輝銻礦密切共生,分布很不均勻,常見于斷裂構(gòu)造中,分布在礦體邊緣部位。

(4)炭化。由巖石中有機(jī)質(zhì)成分及細(xì)粒黃鐵礦所致。炭化巖石致密不透水,對礦體的形成和富集起到隔水層的作用。

(5)白云石化。與方解石化共生,與輝銻礦化關(guān)系密切。其生成有兩期。早期主要由白云石重結(jié)晶形成,晚期白云石脈的形成與含礦流體有關(guān),與方解石化有成因聯(lián)系,與銻礦化關(guān)系密切。礦區(qū)白云石化不多見。

4 控礦地質(zhì)規(guī)律分析研究

早古生代的早期至中泥盆世,獨(dú)山地區(qū)基底基本連續(xù)接受了來自江南古陸高銻含量的物質(zhì)沉積,并形成了富銻的沉積層 (如獨(dú)山組、丹林組)——礦源層,成礦元素銻等經(jīng)過復(fù)雜的活化遷移和富集沉淀,在構(gòu)造有利部位成礦。

(1)地層巖性與銻礦產(chǎn)出密切相關(guān),控制著賦礦層位。中下泥盆統(tǒng)的陸源碎屑巖和碳酸鹽巖是找礦的主要巖性標(biāo)志。獨(dú)山組的灰色中厚層狀硅化灰?guī)r、泥灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r及瘤狀灰?guī)r是尋找整合型銻礦的直接巖性標(biāo)志。

(2)構(gòu)造控礦顯著。區(qū)域性構(gòu)造是有利的導(dǎo)礦和配礦構(gòu)造,獨(dú)山箱狀背斜軸部及其傾伏端形成鞍狀層間剝離帶,是有利的容礦構(gòu)造,巴年地區(qū)恰是賦礦的有利部位,斷裂和層間構(gòu)造帶是主要的構(gòu)造控礦因素,而褶皺控礦不明顯。在獨(dú)山箱狀背斜的傾沒部位,北西向斷裂發(fā)育,在灰?guī)r和砂巖的交接地段極有可能發(fā)現(xiàn)新的賦礦部位。

綜上所述,礦床的形成經(jīng)歷了同生沉積、成巖作用與構(gòu)造改造等階段,控礦因素是“層”、“相”、“位”綜合作用的結(jié)果,其中層間構(gòu)造是主要控礦因素,礦床成因類型屬沉積 -強(qiáng)改造型層控礦床。

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2011-05-17)

呂百順 (1969-),男,陜西蒲城人,地質(zhì)工程師,主要從事地質(zhì)找礦與礦產(chǎn)開發(fā),Email:dearylh@163.com。