湖北金牛中生代火山巖盆地地質(zhì)找礦研究進展

李雄偉, 汪國虎, 周世卿, 田望學, 吳　兵, 施　彬

(湖北省地質(zhì)調(diào)查院,湖北 武漢　430034)

1　區(qū)域地質(zhì)背景

燕山晚期長江中下游地區(qū)在地殼上隆仰沖及太平洋板塊俯沖的影響下,處于強烈的拉張環(huán)境,在NE—NNE向和EW向巖石圈斷裂控制下,形成以NE—NNE向和EW向斷裂為邊界的北東向斷陷盆地,同時誘發(fā)強烈?guī)r漿活動[1],構(gòu)成具有地區(qū)特色的大冶金牛、廬樅懷、寧蕪繁三個系列斷陷火山盆地,控制了該期火山巖的空間分布(圖1)。金?；鹕綆r盆地位于該系列斷陷火山盆地西部,西起梁子湖斷裂,東至黃石—咸寧斷裂,北為襄樊—廣濟深斷裂所限。火山巖主要分布在太和—靈鄉(xiāng)一帶,總體表現(xiàn)為板內(nèi)伸展環(huán)境下火山噴發(fā)中心帶由東向西遷移特征[2]。金?；鹕綆r盆地主體為一套流紋質(zhì)—英安質(zhì)—安山質(zhì)—玄武質(zhì)噴發(fā)(爆發(fā))、溢流或噴溢相火山巖,火山活動間歇期有陸相碎屑物質(zhì)(沉積礫巖、粉砂巖等)沉積。火山早期活動劇烈,有爆發(fā)角礫巖或集塊巖出現(xiàn)[3]。

圖1　長江中下游燕山期斷陷盆地分布圖

2　火山巖方面研究進展

(1)采用火山旋回—火山構(gòu)造—火山地層—巖性、巖相一體化思路[4],在火山巖區(qū)進行地質(zhì)填圖,完成金牛幅火山構(gòu)造及巖相地質(zhì)圖編制,取得了很好的地質(zhì)效果。

(2)厘定區(qū)域火山地層層序。首先在同一旋回的火山機構(gòu)內(nèi),測制剖面,厘定火山地層層序,爾后把不同旋回火山機構(gòu)內(nèi)的地層層序疊置,建立區(qū)域綜合地層層序,在此基礎(chǔ)上,確定三個組級巖石地層單位(馬架山組、靈鄉(xiāng)組、大寺組)和六個段級填圖單位。

(3)火山噴發(fā)旋回。測區(qū)火山活動集中于中生代晚侏羅世—早白堊世,屬燕山中晚期火山活動(亞)旋回,火山噴發(fā)形成一套基性—中酸性火山巖石,由早到晚劃分為三個火山噴發(fā)旋回：馬架山期初始火山噴發(fā)、靈鄉(xiāng)期火山間歇、大寺期火山強烈噴發(fā)。

(4)火山噴發(fā)韻律。區(qū)內(nèi)各火山噴發(fā)旋回中包含多個火山噴發(fā)韻律,并且各噴發(fā)韻律具有不同特征。

馬架山期由早到晚火山噴發(fā)韻律類型有：爆發(fā)、空落—溢流—侵出—溢流。

靈鄉(xiāng)期火山噴發(fā)韻律表現(xiàn)為火山沉積—溢流,為火山間歇期產(chǎn)物。早期為湖盆沉積碎屑巖,無火山活動,到晚期休眠的火山開始萌動,在沉積碎屑巖中出現(xiàn)安山巖、玄武巖夾層,夾層厚度一般1～3 m,反映火山活動較弱。

大寺期由早到晚火山噴發(fā)韻律為：溢流—火山沉積—溢流—強烈火山噴發(fā)—溢流—火山沉積—溢流—小規(guī)?；鹕絿姲l(fā)—火山消亡。

(5)火山巖相?；鹕綆r相是火山作用產(chǎn)物最本質(zhì)最重要的地質(zhì)實體[5],本區(qū)火山巖相發(fā)育程度與不同期巖漿成分關(guān)系密切：基性巖漿多形成溢流相；酸性巖漿成分多形成溢流相,爆發(fā)空落相次之。另外與火山活動階段有關(guān),主噴發(fā)階段爆發(fā)空落相、碎屑流相所占比例較大,隨時間推移,溢流相所占比例較大。研究區(qū)火山巖相包括：火山溢流相、火山爆發(fā)相(火山崩落堆積相、火山空落相、火山碎屑流相)、火山噴發(fā)沉積相、火山頸相、潛火山相。

(6)巖石地球化學特征。金牛盆地火山巖主要為流紋巖,部分為粗安巖或粗面巖、粗面英安巖,極少數(shù)為玄武巖。屬高鉀鈣堿質(zhì)(偏堿質(zhì))火山巖系。輕稀土含量高于重稀土含量,輕、重稀土分餾明顯,具板內(nèi)和島弧火山巖稀土元素特征。δEu值變化不大,主要介于0.21～0.29之間,只個別樣品較低,為0.07和0.18,銪負異常不明顯。但酸性火山巖還是體現(xiàn)了一定銪負異常,銪谷較為明顯,說明酸性火山巖成巖過程中斜長石的分離結(jié)晶作用較強,而中性火山巖成巖過程中斜長石的分離結(jié)晶作用不強。Sm/Nd=0.14～0.18,<0.3。微量元素中相對富集Ba、Rb等大離子親石元素和輕稀土元素,相對貧Zr、Hf、Nb、Ta等元素和重稀土元素。其中Ba、Rb等元素的含量遠遠高于地幔平均值,且比大陸地殼值也明顯偏高。火山巖微量元素原始地幔配分型式與大陸地殼相似,表現(xiàn)為較為明顯的Nb負異常和明顯的Sr負異常,這一特征通常出現(xiàn)在俯沖帶火山巖中,也可能和巖石圈地幔的交代作用有關(guān),而且這一特征是典型陸殼巖石的標志,所以該區(qū)火山巖在成巖過程中很可能有陸殼物質(zhì)的參與。

(7)火山構(gòu)造。研究區(qū)為線形構(gòu)造與環(huán)形火山構(gòu)造組合形成的線—環(huán)構(gòu)造格局。參照東南沿?；鹕綆r帶的火山構(gòu)造類型級別[6],本區(qū)常見的Ⅲ級火山機構(gòu)有6種：破火山口、穹狀火山、錐狀火山、火山頸相熔巖巖穹、層狀火山、小型火山錐；Ⅱ級火山機構(gòu)有2種：火山構(gòu)造隆起、火山構(gòu)造洼地。金牛盆地火山機構(gòu)在空間上呈并列式串珠狀展布(圖2)。

(8)同位素年齡。近年來高精度的巖漿巖年齡分析(包括SHRIMP鋯石U-Pb法、LA-ICPMS鋯石U-Pb法和單礦物40Ar-39Ar法)表明,長江中下游地區(qū)存在兩期重要的巖漿事件(140±5)Ma和125～130 Ma,其中火山巖時代主要集中于125～130 Ma,表明長江中下游地區(qū)存在一期早白堊世強烈火山噴發(fā)事件[7]。

圖2　湖北金牛盆地火山機構(gòu)分布圖

近年金?；鹕綆r盆地獲得較多高精度同位素年齡(據(jù)謝桂青介紹),馬架山組和靈鄉(xiāng)組的火山巖的SHRIMP鋯石U-Pb年齡分別為(130±2)Ma和(128±1)Ma；大寺組第一段流紋巖、第二段流紋巖、第三段流紋巖和第四段玄武巖的SHRIMP年齡分別為(127±2)Ma、(127±1)Ma、(127±2)Ma和(124±2)Ma,第二段的玄武巖的LA-MC-ICPMS鋯石U-Pb年齡為(127±1)Ma,這些鋯石U-Pb年齡分別代表相應(yīng)組的火山巖的形成年齡,表明金牛盆地火山巖形成于(130±2)Ma～(124±2)Ma,形成時代為早白堊世,與長江中下游地區(qū)寧蕪和廬樅盆地火山巖的時代一致。

(9)火山機構(gòu)演化規(guī)律。一個火山機構(gòu)內(nèi)的巖相類型及相序是確定的,同一旋回的不同火山機構(gòu)內(nèi)的巖相類型及相序具有相似性和差異性,而且差異性是絕對的。例如：同一旋回的火山機構(gòu)內(nèi)有的以火山碎屑流相堆積為主；有的則以噴溢相熔巖堆積為主；還有的以爆發(fā)空落相各種粒級的火山碎屑巖堆積為主。這些火山機構(gòu)的火山作用景觀就有明顯的不同,這給火山地層的橫向?qū)Ρ仍黾恿穗y度。根據(jù)金?；鹕綆r盆地研究成果的綜合分析,火山機構(gòu)不同演化階段可能出現(xiàn)的火山噴發(fā)類型與相應(yīng)的火山巖相—巖石類型以及由它們組成的火山地層序列如表1所列。

表1　湖北金牛盆地火山機構(gòu)演化特征及地層序列表

3　火山巖區(qū)找礦進展

3.1　物探異常特征

1∶5萬高精度磁測資料成果顯示,測區(qū)北部以吳官塘、謝埠、向陽村(朱山頭)一線為界,東部以茗山村—傅家莊一線為界,南部以上佘畈、馬橋村、傅家莊一線為界,西部以工區(qū)邊界附近為界,ΔT出現(xiàn)一近似等軸狀半封閉正異常(南部正異常區(qū))。剖面上異常呈鋸齒狀,北側(cè)負異常明顯,正異常區(qū)最大ΔT值1 614.04 nT,負異常區(qū)最小ΔT值-2 249.05 nT；平面上異常呈片狀,異常面積135 km2左右,異常由多個局部高圈閉異常組成,異常西南未封閉。上延2 000 m后,異常呈由西南向北東插入的橢圓形；異常長軸走向北東,中心位于吳伯浩附近。

區(qū)內(nèi)共圈定局部磁異常15個,據(jù)異常特征,并結(jié)合地化及遙感資料,在區(qū)內(nèi)確定成(找)礦有利地段(異常)4處,可進一步工作地段(異常)4處,成(找)礦意義不大地段(異常)4處,已知礦異常1處,已知巖體異常1處,性質(zhì)不明異常1處。

磁異常由隱伏巖體、巖體、火山巖綜合引起。區(qū)內(nèi)地表出露為白堊紀火山巖,東南部及南部見靈鄉(xiāng)、瓦雪地、銅鼓山等巖體出露,中部為吳伯浩隱伏巖體,自不同高度延拓平面圖可以推斷：區(qū)內(nèi)巖體在深部連為一體,其中心位于吳伯浩附近。地表出現(xiàn)的銅鉛鋅礦點與深部隱伏的巖體關(guān)系密切。

測區(qū)吳伯浩—柯良姿一帶,視電阻率(ρs)曲線在極距AB/2≤500 m以上的淺層部位,曲線呈高低相間的異常形態(tài)出現(xiàn),總體呈水平展布,反映該段淺部火山巖的不同巖性特征。在極距AB/2≥500 m以下,深部出現(xiàn)一個似饅頭狀向上隆起的相對高電阻率異常,呈近北西西—南東東方向展布,ρs值250～400 Ωm,推測為隱伏巖體或次火山巖的反映。該高阻體北側(cè)ρs曲線為一個明顯向北陡傾的低阻異常區(qū),ρs值100～175 Ωm,在該低阻異常區(qū)內(nèi),在AB/2=500～1 000 m的部位伴有視極化率(ηs)為1.5%～2%的低緩激電異常,視極化率(ηs)最大值達8.6%,在AB/2=1 000～1 500 m極距的部位也伴有ηs=2%～3%的激電異常。該激電異常沿高、低阻異常帶分布,可能為隱伏巖體或破碎帶中的多金屬硫化礦物局部富集引起。

3.2　化探異常特征

水系沉積物異常鐵礦無明顯異常,銅鉛鋅礦化帶附近有Pb、Zn、CuⅠ級異常,以及個別Pb、Zn、CuⅡ或Ⅲ級異常。

次生暈異常鐵礦一般顯示Cu、Co或Cu、Co、Zn組合異常,或顯示Co、Cu單元素異常；以鉛鋅為主的多金屬礦化常顯示Pb、Zn、Cu、Ag或Pb、Zn、Ag或Pb、Zn、Cu組合異常。以吳伯浩為中心(眼珠)Pb—Zn—Cu(Au、Ag)組合異常,規(guī)模較大,分帶明顯,濃集中心明顯,且與礦化異常吻合。異常形態(tài)總體呈“眼睛”狀,外部(眼眶)異常和東西兩端的(眼角)異常,分別與袁大、排頭柯鉛礦點吻合。礦物組合樣顯示出吳伯浩以黃銅礦、孔雀石、藍銅礦為組合中心,外圍為方鉛礦、閃鋅礦組成環(huán)圈組合型式,表明了火山含礦熱液活動以吳伯浩火山機構(gòu)為中心的特點。異常元素主要為中低溫元素,組合較好,異常清晰,分帶明顯,從蝕變特點、礦化特點、異常和礦(化)點分布規(guī)律,與江西銀山銅多金屬礦床有諸多相似之處,本區(qū)有可能找到斑巖型銅金多金屬礦床。

重砂異常銅鉛鋅礦化帶附近,常有雄黃、辰砂Ⅰ、Ⅱ級異常出現(xiàn)。

3.3　礦產(chǎn)特征

通過槽探工程對地表礦點(礦化點)的控制,地表礦化較好的地段為吳伯浩—上揚—袁大一線。呈近東西向展布。

吳伯浩銅多金屬礦點地表礦化蝕變主要為硅化及重晶石化,次為碳酸鹽化、絹云母化、綠泥石化、黃鐵礦化,礦化體呈脈狀、透鏡狀賦存在大寺組三段安山玄武巖硅化重晶石化破碎帶中,礦化體多達20余條,規(guī)模小,長一般為幾米—幾十米,寬0.5～2 m,最窄僅0.1 m,最寬8 m。走向近東西向為主,傾向北或南,傾角65°～85°,次為北西、北東，傾角較陡。主要金屬礦物為黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦,呈浸染狀分布在細小的石英脈中,也呈浸染狀、脈狀、顆粒狀分布在硅化重晶石脈中。Au、Cu、Pb、Zn含量多低于邊界品位,化學分析：Cu0.1%～0.7%,Pb0.1%～0.61%,Zn0.1%～0.87%,Au0.2～0.6 g/t(最高1.05 g/t)。脈石礦物有：重晶石、石英、玉髓、方解石、白云石、高嶺石、長石、黑云母等。

袁大鉛礦點地表礦化蝕變主要表現(xiàn)為硅化及重晶石化,圍巖為大寺組二段安山巖、安山質(zhì)火山角礫巖,礦體產(chǎn)于北北西向破碎帶中,主礦體呈脈狀,長約200 m,平均寬11.33 m,傾向65°,傾角42°～65°,主礦體東側(cè)尚有8個小礦體呈脈狀、透鏡狀產(chǎn)出。礦石具自形、半自形粒狀、角礫狀結(jié)構(gòu),浸染狀、帶狀、脈狀、團塊狀構(gòu)造?；瘜W樣品位：Au平均0.125 g/t(最高0.18 g/t)、Pb平均0.875%(最高3.66%)、Zn平均0.678%(最高0.95%),礦體厚度變化大,為2～20 m不等。尤其是金,多呈2～8 m礦化層間隔分布。

上揚鉛礦點地表礦化蝕變主要表現(xiàn)為強硅化及重晶石化,圍巖為大寺組三段安山巖,礦化體賦存在破碎帶中,長11～115 m,寬0.3～1.65 m,化學樣品位：Au平均0.135 g/t(最高0.16 g/t)、Pb平均0.77%(最高2.33%)、Cu平均0.11%,礦體厚度3～4.5 m。

區(qū)調(diào)工作中重視地質(zhì)找礦和礦產(chǎn)檢查與評價工作,在充分研究測區(qū)內(nèi)已有地質(zhì)礦產(chǎn)資料的基礎(chǔ)上,通過區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查、高精度地面磁測、異常查證、礦點檢查等工作,初步查明了區(qū)內(nèi)成礦地質(zhì)背景條件、礦(化)體特征、礦產(chǎn)分布規(guī)律和找礦標志。對地、物、化、遙等多種找礦信息綜合分析,劃分出吳伯浩A級銅多金屬成礦遠景區(qū)、葉家壟B級銅金成礦遠景區(qū),圈定柯良姿隱伏銅多金屬礦找礦靶區(qū)。

圖3　吳伯浩隱伏銅多金屬找礦預測模型

4　結(jié)語

1∶5萬金牛鎮(zhèn)、高橋幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查項目,在研究火山巖盆地基礎(chǔ)地質(zhì)問題的同時,還注重銅多金屬礦產(chǎn)成礦規(guī)律總結(jié),通過對湖北金?；鹕綆r盆地中生代火山巖活動及演化規(guī)律的研究,結(jié)合吳伯浩—上揚—袁大一線地表銅多金屬礦化分布特征,發(fā)現(xiàn)地表礦化與深部隱伏次火山巖關(guān)系密切,指出該地區(qū)向深部找礦具有一定前景,經(jīng)綜合研究與類比,建立了吳伯浩銅多金屬找礦預測模型(圖3),為該地區(qū)尋找與火山巖有關(guān)的隱伏銅多金屬礦產(chǎn)具有一定的指示意義。

參考文獻:

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