河北淶源大灣鋅鉬礦床成礦地質(zhì)條件

張德誠(chéng)，韓秀麗，張韓，李志民，劉磊，潘苗苗，張龍飛

(1.河北聯(lián)合大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院，河北唐山063009;2.河北地礦局第二地質(zhì)大隊(duì)，河北唐山063000;3河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院，河北唐山063000)

1 區(qū)域地質(zhì)背景

大灣礦區(qū)屬沫源縣楊家莊鄉(xiāng)，地處太行山北段的烏龍溝一上黃旗深斷裂帶中，位于山西與燕山臺(tái)褶帶的接合部位，北北東向王安鎮(zhèn)一大海沱構(gòu)造巖漿帶與北東向沫源復(fù)背斜交位的沫源花崗雜巖體中腰西緣［1］。

礦區(qū)出露地層主要為太古界五臺(tái)群板峪口組黑云斜長(zhǎng)片麻巖和中上元古界系高于莊組及薊縣系霧迷山組隧石條帶白云巖。前兩者是主要成礦圍巖，呈頂垂體分布(圖1)。

圖1 淶源大灣鋅鉬礦礦域地質(zhì)圖

區(qū)內(nèi)以褶皺、斷裂為主，包體、頂垂體等侵入接觸構(gòu)造也較發(fā)育。礦區(qū)東西為北北東向Fl，F(xiàn)2深斷裂(烏龍溝斷裂的主要結(jié)構(gòu)面)，南北為北西向F3，北東向F4大斷裂，總體呈斷塊狀。礦床位于斷塊中部擠壓褶皺帶與次級(jí)北北東、北西西向斷裂復(fù)合的頂垂體之下［2］。

礦區(qū)巖漿巖是淶源雜巖體的一部分，可劃分為2期。早期依次為石英閃長(zhǎng)巖、花崗巖(石英二長(zhǎng)巖，147Ma)、二長(zhǎng)斑巖;晚期依次為花崗斑巖、流紋斑巖(142Ma)、粗粒斑狀花崗巖(137Ma)、白崗巖;末期有大量中酸性脈巖侵入。主期巖漿活動(dòng)時(shí)代約為中晚侏羅世，屬燕山早期產(chǎn)物。

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 礦體特征

鉛主礦體主要受矽卡巖帶控制，呈塔式半環(huán)狀沿主巖體接觸帶展布，具膨縮分枝復(fù)合特點(diǎn)。非主礦體位于主礦體外緣或較遠(yuǎn)處，受接觸帶、蛇紋石化白云巖帶及裂隙褶曲構(gòu)造控制。礦體呈脈狀透鏡狀，規(guī)模以Ⅱ—32、Ⅱ—40、Ⅱ—41 較大［3］。

鉬礦體賦存于流紋斑巖體及其圍巖中，受斑巖體及其熱液蝕變帶控制，內(nèi)帶為細(xì)脈浸染型斑巖鉬礦體，外帶為細(xì)脈浸染型片麻巖鉬礦體和矽卡巖鉬礦體(圖2)。斑巖鉬礦體受斑巖體及其內(nèi)蝕變帶控制，呈不規(guī)則板狀、似層狀、扁豆?fàn)畹葮?gòu)成一個(gè)礦化整體。產(chǎn)狀與巖體基本一致，展布范圍大體相當(dāng)。在斑巖體內(nèi)，自下而上劃分個(gè)礦體，呈厚大似板狀礦體，平行排列。走向均在千米，延深數(shù)百米以上。片麻巖相礦體產(chǎn)于流紋斑巖深部?jī)A伏尖滅端的鉀化片麻巖中，受鉀質(zhì)蝕變帶控制。以Ⅳ—3礦體最大，分布于巖體北緣。礦體為彎曲扁豆?fàn)?，走向北西，略向南西傾，傾角6～38°。走向長(zhǎng)及延深達(dá)數(shù)百米，厚數(shù)十米，品位中等。矽卡巖鉬礦體與鋅礦體相似，同受接觸帶構(gòu)造及矽卡巖帶控制。礦體形態(tài)與鋅礦體相似，產(chǎn)狀接近，展布范圍亦大體相當(dāng)。礦體長(zhǎng)及斜深均為數(shù)百米，厚數(shù)十米。

圖2 大灣鋅鉬礦地質(zhì)剖面圖

2.2 礦石特征

礦石類型分為矽卡巖鋅鉬銀礦石、矽卡巖鉬礦石、斑巖鉬礦石、片麻巖鉬礦石。矽卡巖鋅鉬銀礦石主要包括閃鋅礦、黃鐵礦、輝鉬礦等金屬礦物和透輝石、透閃石、硅鎂石、綠泥石、陽(yáng)起石、蛇紋石等非金屬礦物。矽卡巖鉬礦石主要包括輝鉬礦、黃鐵礦等金屬礦物和綠簾石、角閃石等非金屬礦物。斑巖鉬礦石主要包括輝鉬礦、黃鐵礦等金屬礦物和石英、鉀長(zhǎng)石、黑云母、硬石膏、絹云母、陽(yáng)起石、透閃石、綠泥石、綠簾石、鈉長(zhǎng)石等非金屬礦物。片麻巖鉬礦石主要包括輝鉬礦和黃鐵礦，非金屬礦物主要為黑云母、石英、綠泥石、綠簾石。

鋅礦石主要呈自形晶粒狀結(jié)構(gòu)、半自形晶粒狀結(jié)構(gòu)、閃鋅礦包含磁黃鐵礦的包含結(jié)構(gòu)。交代結(jié)構(gòu)、固溶體分離結(jié)構(gòu)以及碎裂結(jié)構(gòu)。鋅礦石主要構(gòu)造有浸染狀構(gòu)造、礦物呈條帶相間分布的條帶狀構(gòu)造以及塊狀構(gòu)造。

鉬礦石結(jié)構(gòu)主要呈細(xì)脈浸染狀、他形粒狀、鱗片狀、包含和連晶等。主要構(gòu)造有:由輝鉬礦、黃鐵礦等金屬礦物構(gòu)成的浸染狀構(gòu)造，由細(xì)脈伴浸染狀或細(xì)脈迭加浸染狀輝鉬礦化形成的浸染狀構(gòu)造以及由輝鉬礦及蝕變物礦物沿角礫邊緣呈膠結(jié)物式礦化形成的角礫狀構(gòu)造。

3 圍巖蝕變及分帶

區(qū)內(nèi)多階段多期次的巖漿活動(dòng)，形成復(fù)雜的蝕變與礦化現(xiàn)象。主要的蝕變與礦化分別與花崗巖和流紋斑巖有關(guān)?；◢弾r與白云巖的接觸交代變質(zhì)作用廣泛發(fā)育于頂垂體東部接觸帶，內(nèi)帶形成一套鈣矽卡巖，外帶形成一套鎂矽卡巖或變鎂矽卡巖，鐵礦受外帶控制。以鈉長(zhǎng)石化帶最發(fā)育，構(gòu)成花崗巖明顯鈉化邊，僅有輕微磁鐵礦化:外帶以金云母、透輝石矽卡巖及蛇紋石矽卡巖最發(fā)育，有強(qiáng)烈磁鐵礦化和硼鎂鐵礦化，形成工業(yè)礦體。

流紋斑巖蝕變礦化體系由斑巖熱液蝕變及斑巖與白云巖圍巖的接觸交代變質(zhì)兩個(gè)蝕變礦化系統(tǒng)組成。輝鉬礦化受斑巖熱液蝕變系統(tǒng)控制，閃鋅礦化受斑巖與白云巖接觸交代系統(tǒng)控制。兩大系統(tǒng)既相對(duì)獨(dú)立，又相互聯(lián)系、相互影響，形成礦床復(fù)雜的蝕變礦化特征。流紋斑巖熱液蝕變分帶分為鉀化帶、硅化帶、綠泥石化帶。

鉀化帶廣泛發(fā)育于斑巖體下部及片麻巖圍巖中，帶寬10～170m。特征蝕變礦物為黑云母(3% ～20%)、石英、鉀長(zhǎng)石及綠泥石、硬石膏，金屬礦物為輝鉬礦、磁鐵礦、黃鐵礦等。硅化帶發(fā)育于斑巖體中部，位于鉀化帶之上，綠泥化帶之下，帶寬30～240m。特征蝕變礦物為石英(5% ～20%)、絹云母(2% ～15%，一般＜5%)、少量石英、綠簾石、綠泥石、黃鐵礦物。綠泥化帶發(fā)育于巖體上部邊緣，位于硅化帶之上(外)，帶寬50～150m。特征蝕變礦物為陽(yáng)起石、透閃石、綠簾石、綠泥石、鈉長(zhǎng)石，以及黃鐵礦、磁鐵礦、石英、方解石，局部還發(fā)育或殘存透輝石等典型矽卡巖礦物。

流紋斑巖與白云巖接觸，發(fā)生廣泛的接觸交代變質(zhì)，形成內(nèi)外矽卡巖帶、蛇紋石化帶和鐵錳碳酸鹽化帶，矽卡巖帶遭受熱液迭加成為綠泥化矽卡巖帶。鋅礦化與外蝕變帶有關(guān)，外帶工業(yè)鉬礦化主要與綠泥石化有關(guān)。流紋斑巖與白云巖接觸交代變質(zhì)分帶分為內(nèi)矽卡巖帶、外矽卡巖帶、蛇紋石化白云巖帶、鐵錳碳酸鹽化白云巖帶。

內(nèi)矽卡巖帶為一套鈣矽卡巖斷續(xù)分布于淺部地表接觸帶，帶寬幾厘米～幾十米不等。巖石具粒狀變晶結(jié)構(gòu)，礦物成分為綠簾石、透輝石、鈣鐵榴石，局部形成單礦物巖。外矽卡巖帶為一套鎂矽卡巖，位于綠泥化鈣矽卡巖帶之上(外)，沿接觸帶呈半環(huán)形展布，帶寬十一近百米，具分枝復(fù)合特點(diǎn)。巖石具柱狀、粒狀、纖狀及鱗片粒狀變晶及變余結(jié)構(gòu)，塊狀及角礫狀構(gòu)造。主要礦物為透輝石、透閃石、粒硅鎂石、金云母、蛇紋石、石榴石及滑石、石英、方解石等，透輝石、粒硅鎂石與閃鋅礦化關(guān)系密切。蛇紋石化白云巖帶位于矽卡巖帶之上(外)，大致平行矽卡巖帶展布，局部夾矽卡巖透鏡體，帶寬50～150 m，最大可超過(guò)200 m。特征蝕變礦物為蛇紋石、透輝石、透閃石少量。伴生金屬礦物為浸染狀及細(xì)脈狀磁鐵礦、黃鐵礦和閃鋅礦。鐵錳碳酸鹽化白云巖帶沿裂隙及破碎帶發(fā)育，主要分布于F2斷層上盤，為熱液階段蝕變。特征蝕變礦物為方解石、石英及鐵錳質(zhì)點(diǎn)。

4 成礦條件分析

4.1 地層條件

礦床［4-6］主要成礦圍巖主要產(chǎn)于高于莊組。其下部為中厚層大理巖化泥鈣質(zhì)條帶白云巖，偶見(jiàn)迭層石，大致與一、二段相當(dāng)，僅出露于南盤溝一隅;中部為厚層、巨厚層大理巖化泥鈣質(zhì)條帶白云巖，偶見(jiàn)坨狀石英砂巖及迭層石白云巖，廣布于頂垂體，大致相當(dāng)于三段和四段下部地層;上部為厚層白色燧石條帶白云巖?？偤穸却笥?46.17 m。巖石一般為細(xì)粒變晶結(jié)構(gòu)，成分以自形半自形白云石為主，方解石、燧石次之。據(jù)區(qū)域資料，其鉛、鋅、錳等成礦元素豐度值較高，可做為礦源層之一。

4.2 構(gòu)造條件

北北東向深斷裂是導(dǎo)巖構(gòu)造，區(qū)內(nèi)次級(jí)北北東、北西西向構(gòu)造及頂垂體構(gòu)造組成聯(lián)合控巖控礦體系，兩組構(gòu)造交匯是斑巖體可能的定位因素。其中頂垂體構(gòu)造由板峪口組片麻巖、高于莊組及霧迷山組白云巖組成，南北長(zhǎng)3.5 km，東西寬1～2 km，面積4.6 km2。總體形態(tài)為向中間變厚的船形體。其內(nèi)北北東向褶皺，次級(jí)北北東向縱斷層和北西西向橫斷層發(fā)育。與花崗巖的接觸帶是較早期的矽卡巖型鐵礦成礦帶，也是流紋斑巖侵位之場(chǎng)所，是礦區(qū)基本控礦(巖)構(gòu)造。褶皺構(gòu)造由愁尖向斜、北叉背斜、支家莊背斜等組成。前二者對(duì)鋅鉬礦具有一定的控制性，后者則是支家莊鐵礦控礦構(gòu)造之一。斷裂構(gòu)造中除邊界深大斷裂外，礦區(qū)發(fā)育北北東、北西西向兩組次級(jí)斷裂，F(xiàn)16，F(xiàn)19，F(xiàn)20，F(xiàn)23規(guī)模較大，前三者對(duì)流紋斑巖具有控制性的影響。F16正斷層，走向北北東，傾向南南東，傾角40°～60°，沿頂垂體西緣延伸3 km，斷距超過(guò)600 m，限定了頂垂體的西部邊界，沿?cái)嗔褞群笥卸L(zhǎng)斑巖、花崗斑巖、流紋斑巖等次火山巖侵位，在次級(jí)構(gòu)造中居于主導(dǎo)地位。

4.3 巖體條件

鋅鉬礦床主要與流紋斑巖有關(guān)。流紋斑巖高硅富堿，SiO2為67% ～78%，K2O+Na2O=8% ～11%，K2O＞Na2O。流紋斑巖沿北北東與北西西向斷裂交匯處侵入，軸向北北東，長(zhǎng)1000 m，寬300～500 m，出露面積約0.4 km2，向南東傾伏于頂垂體之下，具超淺成隱爆特征。流紋斑巖可區(qū)分為霏細(xì)狀、角礫狀、顯斑狀三種巖石類型(相)，前兩者構(gòu)成主體相，角礫狀者為隱爆產(chǎn)物。它們?yōu)橥赐诿}動(dòng)侵位形成，成巖時(shí)代為晚侏羅世(142Ma)。一般來(lái)說(shuō)，霏細(xì)狀巖石分布于巖體邊部構(gòu)成不規(guī)則環(huán)殼，角礫狀巖石居中，顯斑狀巖石零星產(chǎn)出。流紋斑巖具稀疏斑狀、斑狀、顯微粒狀及球粒等構(gòu)造，塊狀、角礫狀及流紋構(gòu)造。

4.4 蝕變條件

熱液蝕變與接觸交代是流紋斑巖成礦作用的兩個(gè)方面。斑巖體及片麻巖圍巖的蝕變及強(qiáng)烈的鉬礦化受熱液蝕變系統(tǒng)控制，白云巖圍巖的蝕變及較強(qiáng)的多金屬礦化受接觸交代系統(tǒng)控制。從巖體到圍巖，由深至淺，蝕變分帶為鉀化帶、硅化帶、綠泥石化帶、綠泥石化矽卡巖帶、蛇紋石化帶及線型鐵錳碳酸鹽化帶;相應(yīng)礦化為斑巖及片麻巖的鉬礦化、近接觸帶的矽卡巖鋅、銀、鉬多金屬礦化及遠(yuǎn)接觸帶的零星脈狀熱液交代裂隙充填鉛、鋅、銀礦化。流紋斑巖蝕變礦化體系具有垂向環(huán)式分帶性。

5 結(jié)論

(1)鋅鉬礦床成礦圍巖主要是高于莊組的白云巖和大理巖，其所含鉛、鋅、錳等成礦元素豐度值較高，可做為礦源層之一。

(2)頂垂體構(gòu)造不僅是礦區(qū)基本控礦(巖)構(gòu)造，而且是流紋斑巖侵位之場(chǎng)所，也是較早期的矽卡巖型鐵礦成礦帶。

(3)鋅鉬礦床主要與高硅富堿的流紋斑巖有關(guān)，且蝕變分帶具有垂向環(huán)式特征。

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