湖南省臨湘市桃林鉛鋅礦成礦模式及找礦標(biāo)志

康 博, 顏志強(qiáng), 李戀宇

(湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局 四○二隊(duì),湖南 長沙 410014)

湖南省臨湘市桃林鉛鋅礦成礦模式及找礦標(biāo)志

康 博, 顏志強(qiáng), 李戀宇

(湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局 四○二隊(duì),湖南 長沙 410014)

桃林鉛鋅礦控礦因素以構(gòu)造為主,也受巖漿巖活動、地層、巖性等條件控制,礦床成因?qū)俣嗥诙嚯A段、多來源的巖漿期后中低溫?zé)嵋撼涮畹V床。根據(jù)礦床地質(zhì)特征、成礦物理化學(xué)條件、成礦物質(zhì)及流體來源等因素,初步提出桃林鉛鋅礦床成礦模式和找礦標(biāo)志,指出下一步找礦方向在北礦帶邊深部尋找隱伏鉛鋅礦體。

桃林鉛鋅礦;控礦因素;礦床成因;成礦模式;找礦標(biāo)志;找礦方向

圖1 桃林鉛鋅礦區(qū)域地質(zhì)圖Fig.1 Regional geological map of Taolin lead-zinc deposit1.第四系；2.上白堊系—下第三系；3.上泥盆統(tǒng)—上三疊統(tǒng)；4.震旦—志留系；5.元古界冷家溪群；6.時(shí)代未明花崗巖；7.燕山晚期花崗巖；8.燕山早期花崗巖；9.閃長巖；10.壓扭性斷裂或沖斷裂；11.背斜；12.向斜(倒轉(zhuǎn))；13.弧形向斜；14.壓扭性斷裂；15.區(qū)域性隱伏斷裂；16.性質(zhì)不明斷裂；17.實(shí)、推測地質(zhì)界線；18.推測向斜。

桃林鉛鋅礦床早在上世紀(jì)50年代就已經(jīng)探明為一大型低品位鉛鋅螢石礦床[1],其后有多家地質(zhì)隊(duì)和科研單位對該區(qū)開展了勘探和研究工作,積累了大量寶貴的資料,結(jié)合湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局四○二隊(duì)近幾年來在礦區(qū)邊深部的找礦成果,筆者綜合分析和總結(jié)了這些地質(zhì)勘查及科研成果,對控礦條件、成礦機(jī)制、成礦模式、找礦標(biāo)志及找礦方向提出了一些新的認(rèn)識。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

桃林鉛鋅礦位于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺江南地軸南緣中段的湘東北臺拱帶北部,即臨湘東西向構(gòu)造帶邊緣,該區(qū)是湖南省十分重要的鎢、銅、鉛、鋅等多金屬成礦帶。區(qū)內(nèi)出露地層由老至新為冷家溪群、震旦系—志留系、上泥盆統(tǒng)—上三疊統(tǒng)、上白堊系—下第三系、第四系(圖1)。其中震旦系是區(qū)域內(nèi)鉛鋅礦床主要控礦地層;前泥盆地層構(gòu)成加里東期變質(zhì)褶皺基底,巖性主要為板巖、粉砂質(zhì)板巖夾淺變質(zhì)砂巖、千枚巖、砂巖、硅質(zhì)巖等;泥盆紀(jì)—三疊紀(jì)地層為相對穩(wěn)定發(fā)展階段的淺海相沉積蓋層;白堊系—第三紀(jì)地層為活動大陸邊緣相盆地碎屑巖沉積。區(qū)內(nèi)褶皺構(gòu)造主要有臨湘東西向復(fù)式向斜、土馬坳扇形背斜、大藥姑山倒轉(zhuǎn)向斜,大云山倒轉(zhuǎn)向斜;斷裂構(gòu)造十分發(fā)育,主要有路口—幕阜山斷裂(F1)、石田畈—邱坪坳入字型構(gòu)造(F6)及公田斷裂(F7),其中石田畈—邱坪坳入字型構(gòu)造與區(qū)內(nèi)成礦密切相關(guān)。礦床東側(cè)有幕府山巖體分布,為燕山中晚期產(chǎn)物,屬于陸殼重熔型復(fù)式巖基。

2 礦床地質(zhì)特征*? 陳美吉,湖南臨湘縣桃林鉛鋅礦區(qū)外圍普查設(shè)計(jì)書,湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)局402隊(duì),1986。湖南省臨湘縣桃林地區(qū)普查補(bǔ)充設(shè)計(jì)書，湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)局402隊(duì),1988。湖南省臨湘縣桃林鉛鋅礦地質(zhì)勘探報(bào)告，中南地質(zhì)局405隊(duì),1957。

桃林鉛鋅礦床由南、北兩個礦帶[2]構(gòu)成,其中北礦帶沿北東向的石田畈—邱坪坳入字型斷裂(F6)展布(圖2),由南西向北東方向依次有石田畈、劉家坪、官山、上塘沖、銀孔山、杜家沖、邱坪坳等七個礦段,至2007年累計(jì)探明B+C+D級鉛鋅金屬量98.16萬t。而南礦帶主要沿白羊田—冷水坑斷裂(F3)展布(圖1),僅地表見微弱鉛鋅礦化。

圖2 桃林鉛鋅礦北礦帶礦體分布圖Fig.2 Distribution map of northern mining zone of Taolin lead-zinc deposit1.白堊系上統(tǒng)；2.震旦系上統(tǒng)；3.冷家溪群；4.燕山晚期二長花崗巖；5.地質(zhì)界線；6.實(shí)測不整合界線；7.推測不整合界線；8.壓扭性斷裂；9.張性斷裂；10.P片解譯斷裂；11.礦體水平投影邊界。

2.1 地層

礦區(qū)出露地層主要有中元古界冷家溪群Ptln、震旦系上統(tǒng)(Zb)、白堊系上統(tǒng)分水坳組(K2f)及第四系(Q)。其中冷家溪群第三巖組主要分布在石田畈—邱坪坳斷裂及巖體接觸帶附近,巖性為板巖、千枚巖、片巖、石英千枚巖等;震旦系上統(tǒng)沿幕阜山巖體北西緣零星分布,主要巖性為硅質(zhì)炭質(zhì)板巖、硅質(zhì)板巖、粉砂質(zhì)板巖及泥質(zhì)硅質(zhì)巖等。震旦系與冷家溪群為角度不整合接觸。白堊系上統(tǒng)分水坳組廣泛分布,呈角度不整合覆于冷家溪群之上。巖性為泥質(zhì)礫巖、花崗質(zhì)雜礫巖夾少量雜砂巖及鈣質(zhì)砂巖、泥質(zhì)雜礫巖等;第四系多為砂礫堆積層及粘土層。

2.2 構(gòu)造

區(qū)內(nèi)構(gòu)造以斷裂為主,按走向可分為北東向及北西向兩組。

北東向主要發(fā)育有石田畈—邱坪坳斷裂(F6)：該斷裂位于北礦帶內(nèi),長>14 km,走向北東東,傾向北西,傾角30°～45°,是一條多次活動、力學(xué)性質(zhì)經(jīng)扭—壓扭—張扭多次轉(zhuǎn)化由南向北逐步擴(kuò)展的斷裂帶;斷裂帶呈舒緩波狀分布,其構(gòu)造巖膨縮、尖滅再現(xiàn)明顯,具由東向西側(cè)伏的特征。該斷裂帶是區(qū)內(nèi)的主要容礦構(gòu)造,嚴(yán)格控制了北礦帶各礦段的展布。

北西向主要發(fā)育有白羊田斷裂(F3):該斷裂位于南礦帶內(nèi),斷裂走向310°,傾向南西,傾角29°～50°,斷裂南西盤為白堊系上統(tǒng)分水坳組紅層,北東盤為燕山晚期花崗巖,受斷裂的影響常形成花崗碎裂巖及糜棱巖。沿?cái)嗔褦嗬m(xù)可見殘存的冷家溪群、震旦系上統(tǒng)及零星出露的寒武系中、下統(tǒng)。斷裂帶寬2～5 m,巖石普遍擠壓破碎,并可見到多處與斷裂平行的構(gòu)造透鏡體組成的角礫狀構(gòu)造巖,地表局部見微弱鉛鋅礦化。

2.3 巖漿巖

燕山晚期幕阜山巖體在區(qū)內(nèi)大面積出露,桃林礦區(qū)即位于該巖體北西舌狀體的北西緣,巖性主要為二云母二長花崗巖和黑云母二長花崗巖。該巖體侵入冷家溪群及震旦系,接觸面一般傾向圍巖,傾角30°～85°不等。

2.4 礦體地質(zhì)特征

桃林鉛鋅礦體主要賦存在冷家溪群、震旦系與花崗巖接觸帶附近的北東—北東東向的石田畈—邱坪坳入字型斷裂構(gòu)造帶中,局部產(chǎn)于白堊系紅色礫巖及花崗巖中,地表出露長200～800 m,深部沿走向控制長480～1 900 m,礦體厚0.67～12.86 m,產(chǎn)狀穩(wěn)定,傾向北西,傾角30°～45°,多呈扁豆?fàn)?、不?guī)則狀,沿走向和傾向有膨脹、收縮、尖滅再現(xiàn)現(xiàn)象和由東向西側(cè)伏規(guī)律。目前控制礦體最大斜深1 060 m,最低標(biāo)高為-460 m(上塘沖礦段),礦化主要為方鉛礦化、閃鋅礦化、螢石礦化及黃鐵礦化，少量黃銅礦化、重晶石化,礦床鉛平均品位為1.22×10-2,鋅平均品位為1.12×10-2,伴生螢石品位15.77×10-2,伴生銅品位0.1×10-2。

2.5 礦石特征

本礦區(qū)礦石礦物主要是方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦、黃鐵礦、輝銀礦、輝銀鉛鉍礦、石英、螢石、重晶石、金、方解石。次生礦物有白鉛礦、鉛礬、孔雀石、蘭銅礦、褐鐵礦、菱鋅礦、菱鐵礦等。礦石結(jié)構(gòu)主要有自形晶粒結(jié)構(gòu)、半自形晶粒結(jié)構(gòu)、它形晶粒結(jié)構(gòu)等,礦石構(gòu)造主要是角礫狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造等。

2.6 圍巖蝕變

硅化、綠泥石化、絹云母化普遍,次為螢石化、重晶石化、黃鐵礦化及碳酸鹽化。以綠泥石化、弱硅化、螢石化與成礦關(guān)系最為密切,疊加蝕變對成礦更為有利;綠泥石化碎裂巖多具鉛鋅礦化;重晶石化分布在硅化帶和紅層鉛鋅礦體的上下盤、兩側(cè)或頂部。綠泥石化、角礫巖化是礦區(qū)主要的找礦標(biāo)志,而硅化強(qiáng)的地方不含礦或只見星點(diǎn)狀鉛鋅礦、黃鐵礦。

3 控礦因素

桃林鉛鋅礦的形成主要受構(gòu)造、巖漿活動、物化條件、地層的控制,其中,構(gòu)造是控礦的主導(dǎo)因素。

3.1 地層條件

據(jù)前人實(shí)測與對比,認(rèn)為礦區(qū)“蝕變礦化帶”應(yīng)歸屬于上震旦統(tǒng)—下寒武統(tǒng)底部層位?？氐V巖石主要由泥質(zhì)硅質(zhì)巖、硅質(zhì)板巖、硅質(zhì)炭質(zhì)板巖、粉砂質(zhì)板巖及其受混合巖化作用與動力變質(zhì)作用所形成的絹云母綠泥石石英(片)巖、千枚巖、絹云母板巖和碎裂化石英巖或角礫巖組成。研究查明,在震旦系上統(tǒng)硅質(zhì)炭質(zhì)板巖、硅質(zhì)板巖、粉砂質(zhì)板巖及泥質(zhì)硅質(zhì)巖中,成礦元素Pb+Zn+Cu平均含量為234.7×10-6～624.9×10-6;在下寒武統(tǒng)炭質(zhì)粉砂質(zhì)板巖中,Pb+Zn+Cu平均含量亦達(dá)401×10-6,其余各地層位巖石成礦元素含量甚微,故認(rèn)為上述成礦元素含量較高的地層就是該區(qū)初始的礦源層,礦體則主要賦存在上震旦統(tǒng)海相泥質(zhì)、硅質(zhì)巖層中。賦礦地層的缺失、礦(化)體亦缺失;賦礦地層在走向上的側(cè)伏,也意味著礦(化)體的側(cè)伏。

3.2 構(gòu)造條件

區(qū)域上北西向幕阜山—路口斷裂對區(qū)內(nèi)內(nèi)生礦產(chǎn)的控制作用甚為明顯[3],為導(dǎo)礦構(gòu)造;北東向石田畈—邱坪坳入字型構(gòu)造為容礦構(gòu)造,形成桃林北東東向展布的鉛鋅礦帶。北東向主干斷裂壓扭性主結(jié)構(gòu)面之下的花崗巖被壓碎,礦物呈定向排列,具片狀、片麻狀構(gòu)造,結(jié)構(gòu)面上盤的巖石往往形成強(qiáng)硅化糜棱質(zhì)構(gòu)造角礫巖,有少量黃鐵礦化及微弱的鉛鋅礦化。但不形成工業(yè)礦體。在主干斷裂北西側(cè)的近東西向分枝斷裂與主干斷裂呈銳角相交,由于近東西向分支斷裂遷就、利用、改造原來的東西向壓扭性斷裂,所以具有延伸長、下切深的特點(diǎn),后來由于主干斷裂發(fā)生順鐘向扭動而進(jìn)一步張開,形成張性構(gòu)造角礫巖帶。角礫大小混雜,角礫間孔隙經(jīng)礦液多次上升充填,形成鉛鋅工業(yè)礦體。

3.3 巖漿巖條件

幕阜山巖體為一多期次巖漿活動產(chǎn)物,屬于改造型花崗巖。在花崗巖化期后,不僅提供部分礦源,而且提供熱動力,巖漿分異作用形成的汽化熱液進(jìn)一步從圍巖中獲得成礦物質(zhì),從導(dǎo)礦的北西向斷裂進(jìn)入北東向斷裂,由于溫度、壓力等物理化學(xué)條件的變化,運(yùn)移至距巖體一定距離的近東西向分支斷裂裂隙中滲透充填。由于構(gòu)造和巖漿巖的多期性,經(jīng)過多次充填富集而形成鉛鋅礦床。

3.4 物化條件

據(jù)13個重晶石包裹體分析資料[4],包裹體含Pb、Zn、Cu成礦元素之和平均為60.5×10-6;成礦溫度：據(jù)均一法測定為 380°～130°;成礦壓力：180 bar。溶液鹽度：據(jù)冷凍法測定為7.0%～19.5%。上述數(shù)據(jù)表明,成礦溶液為一種多組分的富含CO2的Ca2+—F-—Na+型、中鹽度、弱酸性的中低溫含礦熱液(表1)。

表1 桃林鉛鋅礦石英、重晶石包裹體成分表Table 1 Composition table of inclusion of quartz und barite

4 礦床成因

據(jù)前人研究成果[5-6],本區(qū)成礦演化大體經(jīng)歷了斷裂破碎硅化、熱液硫化物成礦及表生氧化三個階段。根據(jù)礦物組合、礦石結(jié)構(gòu)及礦物相互穿插關(guān)系,熱液硫化物階段又可分為三個脈動性的構(gòu)造熱液活動期。

第一期：開始形成鉛鋅工業(yè)礦體,并伴生無色或淺綠及淺藍(lán)色螢石，構(gòu)成網(wǎng)脈狀、不規(guī)則狀礦脈，局部地段可形成富礦,成礦溫度189～227 ℃。

第二期：構(gòu)造—熱液疊加,形成的鉛鋅礦體規(guī)模大,并伴生有藍(lán)綠色螢石,形態(tài)不規(guī)則,常見分支復(fù)合現(xiàn)象,均一法測溫為187～199 ℃。

第三期：成礦溫度降至100～173 ℃,僅有少量鉛鋅礦生成,并伴生重晶石化和紫色螢石。

成礦物質(zhì)同位素研究成果表明：礦物中的硫分別來源于地殼深部和圍巖;礦石鉛和長石鉛同位素值較穩(wěn)定且接近,表明與花崗巖中鉛有共同來源,即成礦物質(zhì)主要來自地層(花崗巖為殼源型花崗巖)；礦床氫、氧、碳同位素研究,反映成礦作用早期巖漿熱液起主導(dǎo)作用,后階段則主要是雨水起作用。

根據(jù)前述礦床的產(chǎn)出條件、成礦作用特征和成礦物質(zhì)來源分析,本礦床為一多期多階段、多來源的巖漿期后中低溫?zé)嵋撼涮畹V床。

5 成礦模式

如前所述,桃林鉛鋅礦床成礦物質(zhì)具有多源性,成礦作用具有多階段的特點(diǎn)。根據(jù)礦床地質(zhì)特征、成礦物理化學(xué)條件、成礦物質(zhì)及流體來源以及主要成礦作用,初步提出桃林鉛鋅礦床成礦模式如圖3。該模式反映出：

圖3 桃林鉛鋅礦成礦模式圖Fig.3 Metallogenic model of Taolin lead-zinc deposit1.砂礫巖；2.板巖；3.硅質(zhì)板巖；4.炭質(zhì)板巖；5.粉砂質(zhì)板巖；6.花崗斑巖。

(1) 礦床生成圍巖為上震旦統(tǒng)硅質(zhì)炭質(zhì)板巖、硅質(zhì)板巖、粉砂質(zhì)板巖及泥質(zhì)硅質(zhì)巖,在區(qū)域變質(zhì)和多期構(gòu)造活動所產(chǎn)生的變質(zhì)熱液和熱動力作用下,地層中Pb、Zn、Cu、S元素被淋濾—萃取、遷移—富集,參與成礦。

(2) 石田畈—邱坪坳入字型構(gòu)造不僅是容礦構(gòu)造,也是導(dǎo)礦、導(dǎo)熱的通道。多期次的構(gòu)造運(yùn)動和強(qiáng)烈的巖漿熱液活動,主干斷裂發(fā)生順鐘方向扭動而進(jìn)一步張開,形成張性構(gòu)造角礫巖帶,近東西向分枝斷裂遷就、利用、改造原來的東西向壓扭性斷裂,使得深部熱液流體沿主干斷裂上涌,促進(jìn)了Pb、Zn、Ca2+、F-在分枝斷裂中進(jìn)一步遷移、沉淀與富集。

(3) 燕山期幕阜山巖體多階段侵入,不僅提供了部分礦質(zhì)來源,而且提供了熱源動力。特別是在花崗巖化期后,促使地層中鉛鋅等元素活化、遷移、富集而成礦。

(4) 在成礦過程中,大氣降水與深部熱流體混溶,積極參與了成礦作用。越到成礦晚期,大氣降水比例越大。

6 找礦標(biāo)志及找礦方向

6.1 找礦標(biāo)志

(1) 花崗巖體與圍巖內(nèi)外接觸蝕變帶。

(2) 花崗巖體與圍巖呈斷層接觸的斷裂蝕變帶。

(3) 礦化角礫巖帶是礦體賦存的空間,是找礦的直接標(biāo)志,角礫巖化愈發(fā)育,綠泥石化愈強(qiáng),礦化愈強(qiáng)。

(4) 硅化帶是礦帶底板,巖石堅(jiān)硬,地貌上成陡嶺山地,是很直觀的間接找礦標(biāo)志。

6.2 找礦方向

根據(jù)礦床成礦條件、成礦模式、找礦標(biāo)志,結(jié)合近幾年在礦區(qū)外圍及邊深部找礦地質(zhì)成果*康博等,湖南省臨湘市桃林礦區(qū)外圍鉛鋅礦普查設(shè)計(jì),湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局402隊(duì),2014。,筆者認(rèn)為:

(1) 根據(jù)桃林鉛鋅礦體具有等距分布及向西側(cè)伏規(guī)律,沿著各礦段側(cè)伏方向上尋找隱伏螢石鉛鋅礦體潛力較大。

(2) 根據(jù)預(yù)查成果,首次在花崗巖體里面控制到硅化構(gòu)造破碎帶型鉛鋅工業(yè)礦體,在花崗巖體里面尋找螢石鉛鋅礦具有一定的找礦遠(yuǎn)景,開拓了桃林地區(qū)找礦新思路。

[1] 張樂凱.對湖南桃林鉛鋅礦床成礦模式的重新認(rèn)識[J].宜昌礦產(chǎn)研究所所刊,1993(19):37-48.

[2] 寧鈞陶,康博,高卓龍，等.湖南桃林鉛鋅礦區(qū)礦體賦存規(guī)律及找礦方向[J].城市建設(shè)理論研究,2011(12):66-67.

[3] 喻愛南,葉柏龍，彭恩生.湖南桃林大云山變質(zhì)核雜巖構(gòu)造與成礦關(guān)系[J].大地構(gòu)造與成礦學(xué),1998(1):82-88.

[4] 張九齡.湖南桃林鉛鋅礦床控礦條件及成礦預(yù)測[J].地質(zhì)與勘探,1989(4):1-7.

[5] 譚漢光.桃林鉛鋅礦成因及找礦方向探討[J].礦山地質(zhì),1993(4):166-171.

[6] 張九齡.臨湘縣桃林鉛鋅礦礦床成礦條件及成因的重新探討[J].湖南地質(zhì),1987(3):14-22.

(責(zé)任編輯：于繼紅)

KANG Bo, YAN Zhiqiang, LI Lianyu
(402GeologicalBrigade,HunanBureauofGeologyandMineralResourcesExplorationandDevelopment,Changsha,Hunan410014)

Metallogenic Model and Prospecting Criteria of Taolin Lead-zinc Deposit in Xianglin City,Hunan Province

The ore-controlling factors of Taolin lead-zinc deposit is influenced by magmatic activity,stratum,lithology and other conditions.Deposit cause belongs to hydrothermal filling in low temperature deposit during which is a multi-phase,multi-stage,multi-source post-magmatic period.Based on the geological characteristics of the deposit,physical and chemical conditions of mineralization,source of minerals and fluids as well as other factors,this paper initially comes up with Taolin lead-zinc mineralization model and prospecting criteria,and points out the direction of next stage is in the northern edge of the deep ore zone,to seek for hidden lead-zinc body.

Taolin lead-zinc deposit; ore-controlling factors; deposit cause; metallogenic model; prospecting criteria; prospecting direction

2014-09-10；改回日期：2014-10-13

康博(1986-),男,工程師,勘查技術(shù)與工程專業(yè)，從事礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查工作。E-mail:258507515@qq.com

P618.42； P618.43

A

1671-1211(2015)02-0160-04

數(shù)字出版網(wǎng)址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20150204.1046.018.html 數(shù)字出版日期:2015-02-04 10:46