貴州鎮(zhèn)寧樂紀(jì)泥盆系重晶石礦熱水沉積特征①

高軍波 楊瑞東 陶 平 魏懷瑞 劉 坤

(1.貴州大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院 貴陽 550003;2.貴州省地質(zhì)調(diào)查院 貴陽 550004)

貴州鎮(zhèn)寧樂紀(jì)泥盆系重晶石礦熱水沉積特征①

高軍波1楊瑞東1陶 平2魏懷瑞1劉 坤1

(1.貴州大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院 貴陽 550003;2.貴州省地質(zhì)調(diào)查院 貴陽 550004)

貴州鎮(zhèn)寧樂紀(jì)泥盆系重晶石礦床地質(zhì)儲量3 302萬t,屬大型礦床類型。通過對礦床沉積結(jié)構(gòu)、構(gòu)造特征研究發(fā)現(xiàn),礦床(體)中分布:紋層狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造、角礫狀構(gòu)造、碎屑狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造等,它們與天柱-大河邊重晶石礦、廣西古潭熱水沉積重晶石巖及北秦嶺二郎坪群熱水沉積重晶石巖類似,海底熱水噴流形成的熱水噴流通道相、單一熱水沉積巖相及熱水混合同生沉積相在鎮(zhèn)寧重晶石礦層中廣泛分布,共同構(gòu)成了熱水濁流沉積相,這與秦嶺泥盆系熱水沉積巖(礦)類似,礦層沉積結(jié)構(gòu)、構(gòu)造及巖相特征很好的記錄了海底熱水噴流、演化的信息,沉積韻律特征說明了熱水噴流由弱-強(qiáng)-弱的變化過程。海底熱水噴流沉積形成的鎮(zhèn)寧重晶石礦中熱水沉積結(jié)構(gòu)、構(gòu)造及熱水沉積巖相發(fā)育,是研究古熱水噴流沉積成巖、成礦、劃分熱水沉積巖相的理想場所。

沉積結(jié)構(gòu)、構(gòu)造 熱水(液)噴流 重晶石 貴州

0 引言

貴州鎮(zhèn)寧樂紀(jì)重晶石礦在貴州是僅次于天柱-新晃超大型礦床之后的大型重晶石礦床,重晶石地質(zhì)儲量3 302萬t[1],屬大型規(guī)模。該礦床位于鎮(zhèn)寧樂紀(jì)頂紅背斜,該背斜核部地層為中泥盆統(tǒng)火烘組(D2h),兩翼由上泥盆統(tǒng)桑郎組(D3s)、代化組(D3d)及石炭系、二疊系等地層組成。樂紀(jì)重晶石礦床產(chǎn)于上泥盆統(tǒng)桑郎組中下部褐色、灰黃色薄層硅質(zhì)巖夾硅質(zhì)頁巖中。礦體呈層狀、似層狀,自下而上分為三個礦段或旋回,主要由灰色、灰白色重晶石組成,伴有少量玉髓、石英及少量黏土礦物。礦石具有細(xì)粒結(jié)構(gòu)、晶粒結(jié)構(gòu),塊狀、條帶狀、紋層狀、角礫狀、碎屑狀構(gòu)造,還見有眼球狀、透鏡狀構(gòu)造等。厚層至塊狀重晶石礦BaSO4含量一般大于80%,條帶狀重晶石礦BaSO4含量34%～74%.iO2含量大于3%,Al2O3含量為0.08%～1.38%。

研究區(qū)位于貴州鎮(zhèn)寧樂紀(jì)一帶,礦床所處大地構(gòu)造位置位于水城-紫云-南丹裂陷帶南東方向延伸段(圖1),屬南盤江凹陷區(qū)。深大斷裂的分布往往為深部成礦物質(zhì)的運移提供通道,沿水城-紫云-南丹深大斷裂兩側(cè)分布有較多的礦產(chǎn)類型,如重晶石礦、鉛鋅礦、金礦、錳礦、鐵礦等。鎮(zhèn)寧樂紀(jì)大型重晶石礦床主要就受控于水城-紫云-南丹大斷裂。

圖1 古地理及區(qū)域構(gòu)造略圖[2]F1.潘家莊斷裂;F2.水城-紫云-南丹同生深大斷裂; F3.貴陽斷裂;.研究地點標(biāo)示Fig.1 Paleogeography and regional tectonic framework

近年來隨著海底熱水噴流成礦理論的提出及迅速發(fā)展,很多學(xué)者對熱水(液)噴流形成的重晶石礦的地球化學(xué)特征、同位素特征、礦物組合特征及沉積特征進(jìn)行了研究[3～12]。特別是泥盆紀(jì)存在一個世界性的熱水沉積事件[3],受到了學(xué)者們的廣泛關(guān)注[13～17],而對產(chǎn)自鎮(zhèn)寧樂紀(jì)泥盆系中的重晶石礦床一直以來研究程度較低,特別是熱水噴流沉積所形成的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造特征至今尚未開展過研究工作,為填補(bǔ)這一空缺,本文擬通過對礦床沉積特征進(jìn)行系統(tǒng)的調(diào)查研究,總結(jié)礦床沉積結(jié)構(gòu)、構(gòu)造特征,以為判別礦床成因提供更直接的證據(jù)。

1 地層特征

區(qū)內(nèi)地層主要分布有中泥盆統(tǒng)火烘組、上泥盆統(tǒng)桑郎組、代化組及石炭系、二疊系等地層。礦床層位穩(wěn)定、嚴(yán)格控制在上泥盆統(tǒng)桑郎組中(圖2),呈層狀、似層狀產(chǎn)出,厚度橫向穩(wěn)定。根據(jù)野外調(diào)查研究發(fā)現(xiàn),礦床在縱向上大致可分為三個沉積旋回,每個旋回之間被薄層狀硅質(zhì)巖、硅質(zhì)白云巖隔開。礦床沉積序列從下往上可分為9層:

(9)薄層狀硅質(zhì)巖,含鐵質(zhì)較高。厚度1.4 m左右。

(8)第三旋回重晶石礦段,下部灰白色角礫狀、含角礫塊狀重晶石。上部為條帶狀重晶石與塊狀重晶石互層產(chǎn)出。厚度2.05 m。

(7)硅質(zhì)白云巖層。厚度0.9 m。

(6)第二旋回重晶石礦段,下部為深灰色塊狀重晶石。中部角礫狀重晶石層,角礫直徑1～2 mm;角礫層之上分布有0.05 m厚的白云質(zhì)、硅質(zhì)巖層。頂部呈條帶狀重晶石,含鐵質(zhì)較高。厚度1.4 m。

(5)土紅色、深紅色鐵質(zhì)層,分布于第一、二旋回礦段之間,厚0.01 m(圖4a)。

(4)灰白色硅質(zhì)巖、硅質(zhì)白云巖,風(fēng)化產(chǎn)物呈沙狀或土狀,含鐵質(zhì),顏色時呈淺紅色。厚度為2.2 m。

圖2 樂紀(jì)重晶石礦沉積序列1.泥巖;2.硅質(zhì)巖;3.塊狀重晶石;4.鐵質(zhì)巖層;5.硅質(zhì)白云巖;6.紋層狀重晶石;7.碎屑狀重晶石;8.角礫狀重晶石;9.條帶狀重晶石;10.重晶石礦段Fig.2 Depositional sequence of barite rocks in Leji County,Guizhou

(3)第一旋回重晶石層,礦段下部以角礫狀、碎屑狀重晶石為主,碎屑物質(zhì)直徑1～2 mm;中部以條以條帶狀、紋層狀重晶石為主,表面見黑色碳質(zhì)薄膜;上部主要分布致密紋層狀、塊狀重晶石礦層。第三旋回礦段總厚度6.1 m左右。礦段中部條帶狀重晶石層中分布白云質(zhì)透鏡體(圖4b),透鏡體風(fēng)化呈沙狀。

(2)薄層狀硅質(zhì)巖,位于礦層底部,因受區(qū)域性構(gòu)造運動影響,硅質(zhì)巖層發(fā)生強(qiáng)烈的褶皺變形(圖4c),厚度大于10 m。

(1)灰色、灰白色泥巖,為火烘組,厚度大于20 m(圖4d)。

2 重晶石礦層熱水(液)噴流沉積特征

熱水噴流所形成的礦床受到很多學(xué)者的重視[10～22],分別從地球化學(xué)、同位素等方面進(jìn)行了較深入研究,而熱水沉積礦床形成的典型沉積結(jié)構(gòu)、構(gòu)造特征缺乏系統(tǒng)性論述。本文主要是對貴州鎮(zhèn)寧樂紀(jì)產(chǎn)出的重晶石礦的沉積結(jié)構(gòu)、構(gòu)造特征、熱水沉積巖相特征進(jìn)行研究,為礦床形成過程提供更為直觀的認(rèn)識和了解。

通過對鎮(zhèn)寧樂紀(jì)泥盆系重晶石礦的野外調(diào)查發(fā)現(xiàn),礦床(體)形成了一系列典型的熱水沉積結(jié)構(gòu)、構(gòu)造特征,從下往上表現(xiàn)為:紋層狀構(gòu)造、角礫狀構(gòu)造、碎屑狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造、致密塊狀構(gòu)造等,顯示出明顯的熱水噴流沉積特征。

(1)紋層狀構(gòu)造

主要以水平紋層為主(圖4h、i)。熱水噴流早期或晚期,成礦物質(zhì)供給間歇性,重晶石供給時沉積薄層重晶石,不供給時形成正常的淺水沉積白云巖或硅質(zhì)巖,紋層狀重晶石顯微鏡下呈層狀或細(xì)脈狀(圖3A)與碳酸鹽巖或硅泥質(zhì)黏土互層產(chǎn)出,重晶石主要呈細(xì)小的碎片狀密集分布(圖3B),這是熱水混合沉積的結(jié)果[23]。由于成礦物質(zhì)陣發(fā)性供給,往往是在大規(guī)模噴發(fā)或噴發(fā)后期形成的產(chǎn)物,因受后期熱水活動影響,部分紋層表現(xiàn)出波狀彎曲,可能屬噴流沉積早期或晚期階段的產(chǎn)物。

(2)角礫狀構(gòu)造

圖3 鎮(zhèn)寧大型重晶石礦顯微結(jié)構(gòu)特征(反射光)A.重晶石呈細(xì)脈狀分布,中間時被微脈狀重晶石穿隔(X4);B.重晶石呈碎片狀密集分布,中間被硅泥質(zhì)、碳酸鹽巖碎屑充填(X20);C.放射狀重晶石(X4);D.板狀、板片狀重晶石(X20).注:顯微鏡下倍數(shù)Fig.3 Themicro-feature of large barite deposits in Zhenning County,Guizhou

角礫狀重晶石主要分布在每一旋回礦段的中下部,角礫磨圓度較差(圖4e、f),成分以單一的重晶石為主,角礫多被同期或后期沉積的硅泥質(zhì)膠結(jié)成巖、成礦。角礫狀構(gòu)造可能是深部熱水快速噴發(fā),強(qiáng)度較大,擊碎上覆沉積物,快速運移至淺地表或沉積盆地沉積而成。常與熱水噴流休眠期或長時間能量匯聚,瞬時噴發(fā),震碎上覆沉積物有關(guān)[24],角礫狀重晶石常在噴口附近或原地堆積,后經(jīng)熱水物質(zhì)膠結(jié)沉積成巖,重晶石礦物結(jié)構(gòu)主要呈放射狀(圖3C),這一特征與碎屑狀重晶石類似,均屬熱水噴流通道相特征[23]?？芍甘竟艊娍谖恢玫臉?biāo)志[24,25]。

圖4 鎮(zhèn)寧重晶石礦床中沉積構(gòu)造a.第一、二旋回間鐵質(zhì)巖層;b.條帶狀重晶石夾白云質(zhì)透鏡體;c.礦體底部強(qiáng)烈變形的硅質(zhì)巖;d.火烘組灰色泥巖;e、f.角礫狀重晶石;g.碎屑狀重晶石;h、i.紋層狀重晶石;j.重晶石結(jié)核;k、l、m.條帶狀重晶石;o.塊狀重晶石Fig.4 The sedimentary structures in barite deposit,Zhenning County,Guizhou Province

(3)碎屑狀構(gòu)造

碎屑狀重晶石多分布在每一旋回礦段的中部,相比角礫狀重晶石,噴流強(qiáng)度稍有減弱,沉積區(qū)距離噴口較遠(yuǎn),部分細(xì)碎屑隨熱水流動被帶到相對較遠(yuǎn)且安靜的環(huán)境下緩慢沉積,從而表現(xiàn)為碎屑物質(zhì)呈“懸浮”狀態(tài)分布在紋層狀或條帶狀重晶石礦中。這種結(jié)構(gòu)可表明熱水沉積巖發(fā)育,同時熱水內(nèi)碎屑結(jié)構(gòu)也是判別熱水沉積巖的重要證據(jù)之一[26]。樂紀(jì)重晶石礦中碎屑狀礦物顆粒較小,粒徑1 mm左右(圖4g),與角礫狀重晶石相比,代表噴流強(qiáng)度相對減弱的過程。這是熱水通道相的典型特征[23]。

(4)眼球狀、透鏡狀構(gòu)造

在第一旋回重晶石礦段條帶狀重晶石中分布有眼球狀、透鏡狀構(gòu)造,以白云質(zhì)透鏡體為主,風(fēng)化產(chǎn)物呈沙狀或黏土狀(圖4 j),透鏡體基本呈順層展布?？赡苁呛５谉嵋何镔|(zhì)間歇性噴發(fā)過程中局部鈣質(zhì)富集而成[13]。

(5)條帶狀構(gòu)造

條帶狀構(gòu)造與紋層狀構(gòu)造類似,多分布在礦段的中上部,與紋層狀呈過渡漸變關(guān)系,條帶寬度在1～2 mm之間(圖4k、l、m),條帶狀重晶石礦層厚度較大,中間分布有少量白云質(zhì)透鏡體,透鏡體直徑大小不一,直徑在30～50 cm之間變動,條帶狀構(gòu)造主要是海底熱水主噴流期形成的產(chǎn)物,形成環(huán)境與紋層狀類似,常靠近噴口,熱水陣發(fā)性噴發(fā),噴流物質(zhì)供給較豐富,在寧靜的環(huán)境下沉積形成。形成的重晶石主要呈細(xì)層狀分布,礦石結(jié)構(gòu)以細(xì)小的碎片狀密集分布為主要,中間多被硅泥質(zhì)充填,這是較為典型的熱水混合沉積巖相特征[23]。

(6)致密塊狀構(gòu)造

在每一旋回礦段的中上部多發(fā)育塊狀重晶石,顏色呈淺灰、深灰色(圖4n、o),該類型礦體多分布在角礫狀和紋層狀的過渡部位,可能是高密度成礦流體在熱水主噴流期,在適宜的環(huán)境下快速堆積而成。顯微鏡下致密狀重晶石呈板狀、板片狀分布(圖3D),碳酸鹽巖、硅泥質(zhì)巖類混入較少,是單一熱水沉積巖相所具有的特征[23],屬熱水噴流穩(wěn)定期的產(chǎn)物。

(7)膠結(jié)構(gòu)造

主要發(fā)育在粒狀、角礫狀重晶石中,顆?；蚪堑[成分以重晶石為主,重晶石主要呈放射狀(圖3C),由于硅酸鹽溶液可溶解硫酸鋇[27],重晶石沉積之前,硅酸鹽達(dá)到飽和首先沉積硅質(zhì)巖層,后出現(xiàn)BaSO4沉積形成重晶石礦床,這樣的沉積順序使得熱水噴流形成的顆粒狀、角礫狀重晶石多被同期或后期沉積的硅質(zhì)膠體、泥質(zhì)巖類所膠結(jié)。

熱水噴流早期多形成紋層狀、角礫狀、碎屑狀構(gòu)造[15],代表噴流強(qiáng)度由弱至強(qiáng)的演化過程,特別是角礫狀、碎屑狀礦體的形成更是反映出噴流強(qiáng)度的最大化,這種結(jié)構(gòu)、構(gòu)造特征與熱水爆炸微相[23]特征相似,為熱水噴流通道相所具有的特征。紋層狀、條帶狀構(gòu)造是熱水沉積巖(礦)的主要構(gòu)造類型[19,21,22,27],由于成礦物質(zhì)供給的間歇性,在相對較封閉、安靜的環(huán)境下沉積而成,這是熱水混合沉積巖相所具有的典型特征[23],成礦物質(zhì)穩(wěn)定供給,形成塊狀重晶石,構(gòu)成單一熱水沉積巖相特征。鎮(zhèn)寧樂紀(jì)重晶石礦中目前未發(fā)現(xiàn)類似與廣西熱水成因重晶石礦(巖)中的脈狀構(gòu)造。根據(jù)廣西重晶石礦(巖)的產(chǎn)出特征,推測鎮(zhèn)寧樂紀(jì)重晶石礦體深部可能存在一定規(guī)模的脈狀重晶石礦體。

鎮(zhèn)寧樂紀(jì)重晶石礦在沉積特征上發(fā)育典型的熱水噴流通道相、單一熱水沉積巖相及熱水混合同沉積相特征,礦層剖面上發(fā)育紋層狀-角礫狀-碎屑狀-條帶狀-塊狀構(gòu)造-條帶狀-紋層狀等完整的熱水沉積序列,反映海底熱水噴流強(qiáng)度由弱-強(qiáng)-弱的完整演化歷程。沉積結(jié)構(gòu)、構(gòu)造特征與天柱-大河邊熱水沉積重晶石礦[12]、廣西古潭熱水沉積重晶石巖[14,17]及秦嶺泥盆系熱水沉積重晶石[23]類似,礦石具備紋層狀、條帶狀、角礫狀、鮞狀、豆?fàn)罴澳z狀構(gòu)造常被作為熱水沉積礦床的識別標(biāo)志[16],表明鎮(zhèn)寧樂紀(jì)重晶石礦屬典型的熱水沉積礦床。

3 礦床沉積旋回特征

深大斷裂是深部熱水成礦物質(zhì)運移的通道,控制著沉積環(huán)境的改變,充當(dāng)著控相、控礦構(gòu)造的雙重身份[3,13]。同生深大斷裂差異性升降運動常形成一些區(qū)域性裂陷槽、拉分盆地或淺海臺地等,這些地方往往是成礦物質(zhì)富集的場所。深大斷裂或其兩側(cè)常分布熱水噴流沉積礦床,形成了一系列典型的熱水沉積結(jié)構(gòu)、構(gòu)造特征,很好的記錄了熱水噴流演化歷程。鎮(zhèn)寧樂紀(jì)重晶石礦呈層狀、似層狀分布,容礦巖石以灰色、深灰色硅巖、硅質(zhì)白云巖為主。縱向上分為三個沉積旋回,其中以第一個沉積旋回所記錄的信息最為完整和典型,礦床沉積韻律的深入分析,對研究礦床地球化學(xué)特征及礦床區(qū)域分布規(guī)律具有十分重要的意義。重晶石礦床中礦石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造類型由下往上依次表現(xiàn)為:紋層狀-含角礫紋層狀-角礫狀-碎屑狀-條帶狀構(gòu)造-致密紋層狀或塊狀構(gòu)造,構(gòu)成一個完整的海底熱水噴流成礦系列。對比分析鎮(zhèn)寧重晶石礦層沉積結(jié)構(gòu)、構(gòu)造特征及熱水沉積微相特征,縱向上表現(xiàn)出一定的對稱分帶,其中以角礫狀、碎屑狀構(gòu)造為對稱中心。

熱水噴流通道相:角礫狀、碎屑狀構(gòu)造是在海底熱水噴流的最強(qiáng)時期形成,深部含礦流體經(jīng)長時間的能量匯聚,在受到區(qū)域性構(gòu)造力的影響下,多沿著斷裂或裂隙快速釋放,破壞先期沉積物從而形成粒度較大的角礫狀、碎屑狀礦物質(zhì),角礫狀、碎屑狀礦物質(zhì)常在古噴口附近沉積,從而構(gòu)成典型的熱水通道相巖相特征。

熱水混合沉積巖相:海底熱水噴流初期或末期,噴流強(qiáng)度較弱,形成的礦物質(zhì)顆粒一般較小,細(xì)小的礦物質(zhì)常隨熱水而被帶到相對較遠(yuǎn)且封閉、安靜的環(huán)境下沉積成巖、成礦,構(gòu)造類型上以紋層狀、條帶狀構(gòu)造為主,重晶石礦主要以細(xì)層狀或微脈狀分布,礦層之間常被熱水成因的硅泥質(zhì)充填,構(gòu)成熱水混合沉積巖相特征。

單一熱水同生沉積巖相:熱水噴流穩(wěn)定,成礦物質(zhì)供給充足,多形成塊狀重晶石,其他物質(zhì)混入較少,可能是高密度成礦流體噴溢,快速堆積而形成。鎮(zhèn)寧重晶石礦成礦先期及末期由于硅質(zhì)熱流體噴流沉積形成單一的硅質(zhì)巖層,礦體中部時則沉積硅質(zhì)碳酸鹽巖或硅質(zhì)巖,這些硅質(zhì)巖、硅質(zhì)碳酸鹽巖構(gòu)成了重晶石礦的容礦巖層,形成單一熱水沉積巖相特征,而硅質(zhì)碳酸鹽或含礦硅質(zhì)巖則形成熱水混合沉積巖相特征。

鎮(zhèn)寧重晶石礦沉積結(jié)構(gòu)、構(gòu)造特征及熱水沉積巖相特征發(fā)育,噴流沉積旋回完整,構(gòu)成了完整的熱水沉積成巖、成礦系列,是研究熱水沉積巖相、熱水沉積結(jié)構(gòu)、構(gòu)造的理想場所,礦層中發(fā)育熱水噴流通道相、熱水混合沉積巖相及單一熱水同生沉積巖相特征,共同構(gòu)成了熱水濁流沉積相特征。

4 討論

鎮(zhèn)寧樂紀(jì)重晶石礦呈層狀、似層狀分布,容礦巖石以薄層灰色、淺灰色硅質(zhì)巖、硅質(zhì)白云巖為主,這一特征與廣西熱水成因的重晶石礦(巖)類似,支持了王明艷等[17]所指出的重晶石礦(巖)的形成與硅質(zhì)巖有密切的成因聯(lián)系這一觀點。

鎮(zhèn)寧重晶石礦礦石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造類型以角礫狀構(gòu)造、碎屑狀構(gòu)造、紋層狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造等為主,廣西熱水成因重晶石礦(巖)結(jié)構(gòu)、構(gòu)造類型表現(xiàn)為中細(xì)粒狀、條帶狀、紋層狀、塊狀構(gòu)造[3,14,17],北秦嶺二郎坪群重晶石巖表現(xiàn)為細(xì)粒狀、紋層狀、層狀等[22]鎮(zhèn)寧樂紀(jì)重晶石礦在沉積特征上與廣西熱水成因重晶石礦(巖)及北秦嶺二郎坪群重晶石巖表現(xiàn)出明顯的相似之處,說明鎮(zhèn)寧樂紀(jì)重晶石礦也同屬典型熱水噴流沉積礦床,礦石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造序列代表噴流強(qiáng)度由開始到結(jié)束的完整過程。

熱水沉積礦床多受斷裂構(gòu)造控制[11,14,27,28]。區(qū)域性深大斷裂的發(fā)展、演化活動常對古地理格局、沉積環(huán)境及礦床分布起著重要的作用。位于黔南及桂北地區(qū)的水城-紫云-南丹深斷裂為一深切基底的區(qū)域性深大斷裂,泥盆紀(jì)中晚期-石炭紀(jì)末期該斷裂強(qiáng)烈拉張,沿斷裂帶兩側(cè)形成形態(tài)各異的斷陷臺溝(盆)及臺地。寬大的斷層破碎是深部壓力釋放的主要通道,一方面海水沿著斷裂下滲,另一方面深部熱流體沿斷裂上移,從而構(gòu)成一個流體循環(huán)系統(tǒng),熱流體對流循環(huán)對下伏地層中含礦元素進(jìn)行萃取、活化的同時也不斷的將深部含礦物質(zhì)帶至淺地表,保證了成礦所需的物質(zhì)來源,而斷裂控制的熱水沉積盆地則為成巖、成礦提供了儲集空間,也是成巖、成礦過程中化學(xué)反應(yīng)所需的理想場所[29]。因壓力的快速釋放,深部含礦熱流體?？焖賴姲l(fā)、快速沉淀,沉積特征上常構(gòu)成角礫狀或碎屑狀構(gòu)造,顯微鏡下角礫狀、碎屑狀重晶石呈放射狀(圖3C)分布,這是噴流通道相所具有的特征。深部成礦物質(zhì)穩(wěn)定供給,形成單一的重晶石礦,顯微鏡下以板條狀或碎片狀(圖3D)分布,構(gòu)成單一的熱水沉積巖相特征。熱水噴流末期或深部物質(zhì)供給間歇期,形成重晶石礦及含礦硅質(zhì)巖、硅質(zhì)巖及碳酸鹽巖組合,這是熱水混合同生沉積相所具有的特征,這與秦嶺泥盆系重晶石礦類似[23]。礦層剖面上該沉積相特征循環(huán)往復(fù)出現(xiàn),總體上構(gòu)成三個大的沉積旋回,循環(huán)之間多被硅質(zhì)巖、硅質(zhì)白云巖隔開。

貴州鎮(zhèn)寧、廣西來賓重晶石礦床主要形成于臺盆或臺溝相區(qū),而臺盆兩側(cè)碳酸鹽臺地則是多金屬-重晶石的重要成礦帶[30]。重晶石礦的形成并未受嚴(yán)格的地層單位制約,而與成礦時區(qū)域構(gòu)造特征及古沉積環(huán)境關(guān)系密切,由于海水自南東向北西的階梯狀入侵,斷裂活動形成的臺地相區(qū)主要沉積淺水碳酸鹽巖,海底熱水上升沿淺水碳酸鹽巖中的構(gòu)造裂隙運移、富集成礦,形成層狀、似層狀及多金屬脈狀的層控型礦體[30],如廣西象州、武宣重晶石礦床。臺盆或臺溝相主要沉積硅質(zhì)、硅泥質(zhì)巖類,由于海水硅酸鹽不飽和作用及對來自深部的硫酸鋇的溶解,導(dǎo)致先期沉積硅質(zhì)巖層,后期熱水供給充足,形成沉積型重晶石礦床,如貴州鎮(zhèn)寧、廣西來賓重晶石礦床,這類礦床多為單一的重晶石礦,成分以重晶石為主,金屬硫化物少見。而沿著水城-紫云-南丹深斷裂在黔西北地區(qū)主要沉積碎屑巖、碳酸鹽巖類,碳酸鹽巖(白云巖)是熱液菱鐵礦及鉛鋅礦的主要容礦巖層,礦體多呈層狀、似層狀、條帶狀或網(wǎng)脈狀展布。

總之,鎮(zhèn)寧泥盆系重晶石礦床、赫章、水城菱鐵礦及廣西泥盆系重晶石礦等與控制桂北超大型錫多金屬成礦帶的區(qū)域性張性構(gòu)造同屬一個構(gòu)造系統(tǒng),即水城-紫云-南丹晚古生代裂陷體系。裂陷作用引起的海底熱水噴流沉積是鎮(zhèn)寧大型重晶石成礦的必備條件。

5 結(jié)論

通過對鎮(zhèn)寧樂紀(jì)重晶石礦沉積結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、沉積旋回特征的深入研究,以及與廣西、北秦嶺等地?zé)崴梢虻V床或巖石的對比分析,得出以下結(jié)論:

(1)礦床總體分為三個沉積旋回,以第一旋回礦段熱水沉積結(jié)構(gòu)、構(gòu)造特征發(fā)育最典型,記錄的信息最完整。

(2)礦石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造類型主要為紋層狀構(gòu)造、角礫狀構(gòu)造、碎屑狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造、致密塊狀構(gòu)造,具有熱水沉積盆地發(fā)育的熱水噴流通道相、單一熱水沉積巖相及熱水混合同沉積相特征。礦層沉積結(jié)構(gòu)、構(gòu)造特征記錄了海底熱水噴流由弱-強(qiáng)-弱的全過程。不同的沉積構(gòu)造之間呈漸變過渡關(guān)系。

(3)鎮(zhèn)寧重晶石礦成分以重晶石為主,BaSO4含量在70%～90%,伴有少量玉髓、石英、少量黏土礦物及鐵質(zhì)等,少見黃鐵礦等硫化物及伴生的鉛、鋅、銅、金、銀等礦產(chǎn)類型。

(4)礦床分布明顯受控于水城-紫云-南丹變形帶,與控制貴州西部熱液型菱鐵礦及桂北錫多金屬成礦帶的區(qū)域性張性構(gòu)造同屬一個構(gòu)造系統(tǒng),即水城-紫云-南丹晚古生代裂陷體系。

(5)泥盆系熱水沉積事件廣泛分布,泥盆系分布區(qū)沿著水城-紫云-南丹深大斷裂帶在桂北地區(qū)主要形成錫多金屬礦、重晶石礦等,貴州鎮(zhèn)寧一帶形成單一的大型重晶石礦,黔西北水城、赫章一帶形成熱液型菱鐵礦、鉛鋅礦等。沿該斷裂帶形成的礦產(chǎn)類型多,規(guī)模大,找礦潛力大,但目前研究程度較低,特別是區(qū)域成礦差異性及不同種類礦產(chǎn)資源區(qū)域分布規(guī)律等問題都未進(jìn)行深入研究,本次研究工作主要結(jié)合不同種類礦床產(chǎn)出特征,重點對泥盆系重晶石成礦特征及規(guī)律進(jìn)行分析研究,認(rèn)為晚古生代裂陷帶控制的臺盆或臺溝相帶是沉積型重晶石礦床的找尋靶區(qū),硅質(zhì)巖組合是沉積型重晶石礦的良好找礦標(biāo)志?？傊?泥盆系同沉積斷裂(水城-紫云-南丹深大斷裂)及其所派生的次級斷裂控制的巖相區(qū)是找礦優(yōu)勢靶區(qū),不同種類礦床的找礦勘探工作應(yīng)以礦床特殊的產(chǎn)出環(huán)境為指導(dǎo)。

致謝 在論文采集及寫作過程中,貴州大學(xué)資環(huán)學(xué)院程偉博士、龍杰碩士給予支持和幫助,審稿專家提出寶貴修改意見,特此致謝!

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Hydrothermal Venting-Flow ing Sedimentation Characteristics of Devonian Barite Deposits from Leji,Zhenning County,Guizhou Province

GAO Jun-bo1YANG Rui-dong1TAO Ping2WEIHuai-rui1LIU Kun1
(1.College of Resources and Environmental Engineering,Guizhou University,Guiyang 550003; 2.Guizhou Academy of Geological Survey,Guiyang 550004)

The Devonian barite deposits located in Zhenning County,Guizhou Province have proved reserves of 33.02 X106t,belonging to large-scale ore deposits.Research on sedimentation structures and tectonic characteristics related to the barite deposits reveal the coexistence of a variety of structures like laminar structures,barite-banded structure,brecciated structure,barite-fragmental structure and massive structure,etc。,which are similar to those of the Tianzhu-Dahebian barite deposit,the hydrothermal barite rocks of Gutan in Guangxi Province and the hydrothermalwater sedimentary barite rocks of Erlangping Group from north Qinling Mountains.Several types of sedimentary characteristics,such as hydrothermal venting channel phases formed in submarine hydrothermal venting,unitary hydrothermal lithofacies and hydrothermally mixed synsedimentary phases,were identified widely in barite orebeds in Zhenning,Guizhou.Similar to Devonian hydrothermal sedimentary rocks(deposits)from Qinling,those sedimentary phases and lithofacies features found in Zhenning characterize a hydrothermal turbidity current sedimentation phase.Sedimentary structures,constructions and lithofacies features of the orebed record well the information of submarine hydrothermal venting and its evolution,the sedimentation rhythm characteristics reveal the intensity of hydrothermal venting-flowing was weak-strong-weak.Hence,barite deposits in Zhenning were formed in submarine hydrothermal venting sedimentation,and the hydrothermal sedimentary structures,constructions and hydrothermal lithofacies featuresmake them ideal places for research on ancient hydrothermal venting diagenesis,metallogenesis and hydrothermal lithofacies categorization.

sedimentation structure;hydrothermal water venting-flowing;barite;Guizhou Province

高軍波 男 1985年生 博士研究生 沉積礦床 E-mail:gaojunbo1985@126.om

楊瑞東 E-mail:rdyang@gzu.edu.cn。

P611

A

1000-0550(2012)03-0422-09

①教育部博士點基金(編號:20105201110002)和貴州省地礦局2009年度重大科研項目《水城-紫云-南丹晚古生代裂陷作用及其與主要礦產(chǎn)的關(guān)系》項目資助。

2011-04-20;收修改稿日期:2011-09-01