凡口鉛鋅礦礦體空間產(chǎn)出規(guī)律及控礦因素分析

王涌泉

(廣東省有色金屬地質(zhì)局,廣東 廣州 510080)

凡口鉛鋅礦礦體空間產(chǎn)出規(guī)律及控礦因素分析

王涌泉

(廣東省有色金屬地質(zhì)局,廣東 廣州 510080)

凡口鉛鋅礦處于南嶺錫多金屬成礦帶中段核心區(qū)南側(cè),礦區(qū)構(gòu)造發(fā)育,巖漿活動不強,是中國最為典型的“一富、二大、三集中、四隱伏”的超大型鉛鋅礦床。從礦體的形態(tài)和產(chǎn)狀、礦石礦物成分與礦物組合、賦礦地層、圍巖蝕變等方面論述凡口鉛鋅礦的礦體地質(zhì)特征及礦體空間產(chǎn)出規(guī)律,并分析其控礦因素,研究表明,本礦體形成受斷裂構(gòu)造、地層、沉積相三者控制。

凡口鉛鋅礦;礦體特征;產(chǎn)出規(guī)律;控礦因素

凡口鉛鋅礦區(qū)處于南嶺錫多金屬成礦帶中段核心區(qū)南側(cè)、粵北山字型構(gòu)造脊柱東側(cè)馬蹄形地盾北部中段、粵北曲仁上古生界斷陷盆地北緣鉛鋅成礦東段、北江深大斷裂(屬四會—吳川大斷裂的北延部分)北西盤,是南嶺有色金屬成礦帶的重要礦床[1]。凡口鉛鋅礦是中國最為典型的“一富、二大、三集中、四隱伏”的超大型鉛鋅礦床[2],累計探明鉛鋅儲量近千萬噸,具有18萬t鉛鋅金屬年采選能力,是中國最大規(guī)模的鉛鋅礦山之一[3]。

1 礦區(qū)地質(zhì)

1.1 地層

礦區(qū)出露地層有寒武系八村群、泥盆系、石炭系、二疊系及第四系等地層,主要含礦地層處于加里東褶皺基底不整合面以上的海浸旋回下部的濱—淺海相碳酸鹽巖構(gòu)造中[4]。根據(jù)礦區(qū)多年來的探礦工程及礦體特征分析,賦礦層位主要是上泥盆統(tǒng)天子嶺組上亞組(D3tc)花斑狀灰?guī)r、中泥盆統(tǒng)東崗嶺組上亞組(D2db)瘤狀灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r等。礦體的賦礦圍巖多屬相對低能、弱還原沉積環(huán)境沉積物,廣泛夾有泥炭層。這種泥炭層在成礦過程中起著兩方面的作用:一是對成礦熱液的屏蔽作用,利于礦質(zhì)富集、沉淀;二是在構(gòu)造活動中產(chǎn)生塑性變形,利于形成層間破碎帶,為礦液沉淀富集提供空間。

礦區(qū)不同區(qū)段的巖石組合類型各不相同,造成了不同的構(gòu)造發(fā)育形式,從而導致了礦床地質(zhì)特征的差異性。本區(qū)賦礦地層的巖性組合特點是結(jié)晶灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r、瘤狀灰?guī)r、條帶狀灰?guī)r與薄層狀泥炭質(zhì)灰?guī)r頻繁交替出現(xiàn),屬生物礁(灘)后凹陷沉積相組合,是有利于成礦的沉積相組區(qū)。

1.2 構(gòu)造

受區(qū)域性構(gòu)造控制,礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造活動強烈,且具有多期次活動特點,斷裂、褶皺、層間滑動構(gòu)造十分發(fā)育。

1.2.1 褶皺構(gòu)造

礦區(qū)的褶皺構(gòu)造主要是呈南東向展布的凡口向斜。從仁化縣城—董塘一帶來看,凡口向斜位于東西向仁化—董塘向斜的西端揚起端,該向斜延伸至鐵石嶺南部后,軸線轉(zhuǎn)為北西向,此部分即稱為凡口向斜。這個區(qū)域性向斜為不對稱、局部緊閉并倒轉(zhuǎn)的向斜,核部地層為二疊系地層,北翼出露地層依次為石炭系、泥盆系地層,而南翼僅出露中上石炭統(tǒng)壺天群地層。由于該向斜在鐵石嶺南部呈緊閉倒轉(zhuǎn)狀,加之北西向斷裂作用,以致前人施工的部分鉆孔揭露壺天群視厚度>800 m,認為存在“壺天沉積溝”。該向斜軸線偏轉(zhuǎn)呈北西向后,變?yōu)閷捑徬蛐薄Ｔ撓蛐笨傮w軸線與寒武系淺變質(zhì)巖基底構(gòu)造線方向基本一致,屬基底繼承性褶皺。在礦區(qū)內(nèi)存在一系列次褶皺構(gòu)造,如獅嶺背斜、曲塘向斜、金星嶺背斜、圓墩嶺向斜等,從應力變形角度分析,它們既可能是凡口向斜的次級褶皺,又可能是斷裂構(gòu)造(特別是大斷距斷裂)的旁側(cè)牽引褶皺作用疊加產(chǎn)物。其中次級背斜構(gòu)造是較好的賦礦部位(圖1)。

圖1 凡口鉛鋅礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造略圖

1.2.2 斷裂構(gòu)造

斷裂構(gòu)造是凡口礦區(qū)及其周邊地區(qū)最主要的構(gòu)造形跡。根據(jù)斷裂構(gòu)造的展布方向及其構(gòu)造活動特點,分為北北東—近南北向組、北東向組、北西向組、近東西向組。礦體產(chǎn)出空間位置與控礦斷裂構(gòu)造關系密切,主要礦體產(chǎn)于近南北向斷裂間及其次級斷裂的上、下盤;近斷裂處,礦體厚度明顯增大,遠離斷裂則變薄或尖滅。

1.2.3 層間破碎帶

層間破碎帶(也稱層間剝離帶)是凡口礦區(qū)的一種特殊構(gòu)造形式,主要形成于“硬質(zhì)巖石”與“軟質(zhì)巖石”頻繁交替出現(xiàn)的地段(如獅嶺—獅嶺南區(qū)段中泥盆統(tǒng)東崗嶺組上亞組),或中上石炭統(tǒng)壺天群底部薄層狀細粒碎屑巖中,是形成似層狀黃鐵鉛鋅礦的有利容礦空間。

1.3 巖漿巖

礦區(qū)內(nèi)巖漿活動不強,目前已發(fā)現(xiàn)的巖漿巖僅有三類小規(guī)模巖脈或巖墻產(chǎn)出。其中,輝綠巖呈脈狀產(chǎn)出,分布廣泛,目前已知的最高侵位是中—上石炭統(tǒng)壺天群,成巖年齡為163±Ma(在坑道內(nèi)可見其與礦體間的相互穿插關系),脈體厚度1.0～20 m,長度幾米至300 m,多呈獨立脈體產(chǎn)出,脈體產(chǎn)狀與地層關系復雜,以穿層為主,也有順層產(chǎn)出的。

1.4 變質(zhì)作用

礦區(qū)內(nèi)的寒武系八村群全部發(fā)生了區(qū)域變質(zhì)作用,變質(zhì)程度以淺變質(zhì)為主,局部見有中等變質(zhì)作用。

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 礦體特征

2.1.1 礦體形態(tài)

通過礦山近50年的生產(chǎn)勘探和采礦巷道揭露,發(fā)現(xiàn)水草坪礦床的金星嶺、獅嶺、獅嶺南三個主礦段的礦體形態(tài)極為復雜,大致可以分為兩種類型:一類是依附于控礦斷裂的礦體,其在斷裂上、下盤各30～50 m范圍內(nèi)就位,多呈復雜楔形體、串珠狀、囊狀,且產(chǎn)于同一構(gòu)造空間位置的礦體呈上下、左右連接構(gòu)成規(guī)模巨大的礦體(圖2、圖3);另一類是距主控斷裂稍遠,賦存于地層層間破碎帶的礦體,多呈似層狀、透鏡狀產(chǎn)出,并具有尖滅再現(xiàn)特點(圖2)。

從獅嶺東揭露的礦體情況來看,礦體基本形態(tài)特征與金星嶺、獅嶺、獅嶺南三個主礦段一樣,主要表現(xiàn)為近斷裂處礦體厚度巨大,遠離斷層則厚度明顯變小或尖滅。同時,礦體還具有沿走向延伸大于沿傾向延伸特點。

2.1.2 礦體產(chǎn)狀

礦體總體產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀基本一致,總體是順層產(chǎn)出,傾向東,傾角5°～30°。但在同一礦體的局部又呈現(xiàn)出穿層現(xiàn)象,這與礦體就位的層間破碎帶形態(tài)或裂隙發(fā)育程度有關。

2.2 礦石礦物成分

礦體主要礦物成分為原生黃鐵鉛鋅礦石、黃鐵礦石、含銅黃鐵礦石。

礦石的礦物成分簡單,主要金屬礦物有黃鐵礦、閃鋅礦和方鉛礦,次要礦物有菱鐵礦、黃銅礦,少量—微量礦物有毒砂、銀黝銅礦、輝銀礦、脆銀礦、深紅銀礦、淡紅銀礦、脆硫銻鉛礦、輝銻礦、辰砂等。脈石礦物主要有方解石、白云石、石英、粘土礦物、絹云母,次要有白云母、重晶石、綠泥石等。

圖2 獅嶺東200號勘探線地質(zhì)剖面圖Fig.2 Geological cross section of No.200 exploration line

2.3 礦體(層)圍巖和夾石

礦區(qū)主要礦體上、下盤圍巖與夾石基本相同。主要圍巖為白云質(zhì)灰?guī)r、鮞狀灰?guī)r、瘤狀灰?guī)r等,屬穩(wěn)定—極穩(wěn)定圍巖。少部分為壺天群白云巖、片理化細砂巖、砂質(zhì)頁巖等。

2.4 圍巖蝕變

本區(qū)圍巖蝕變較弱,屬近礦圍巖蝕變有黃鐵礦化、白云巖化、方解石化、硅化、綠泥石化等,遠礦圍巖蝕變?yōu)榱忤F礦化。

(1) 黃鐵礦化:分布較廣,其中沉積成巖期黃鐵礦指示沉積環(huán)境;成礦期黃鐵礦化主要分布于礦區(qū)北部斷裂交匯處,局部構(gòu)成黃鐵礦工業(yè)礦體。

(2) 硅化:主要分布于礦區(qū)北部斷裂交匯處,多呈細脈狀或方解石—石英復脈,可能與巖漿熱液活動有關。

(3) 方解石化:形成于成巖期、成礦期、成礦期后各個階段,多呈脈狀、團塊狀等,起膠結(jié)作用,部分呈雁列狀排列,顯示某一次構(gòu)造運動的力學性質(zhì)。

(4) 白云巖化:主要是成礦期產(chǎn)物,主要表現(xiàn)為花斑狀構(gòu)造。

(5) 菱鐵礦化:主要分布于北部區(qū)段的深部,多呈米黃色細脈狀產(chǎn)出。

圖3 獅嶺東205號勘探線地質(zhì)剖面圖Fig.3 Geological cross section of No.205 exploration line

(6) 綠泥石化:一是在輝綠巖脈中,造巖礦物發(fā)生強烈的綠泥石化,原巖礦物基本全部被交代;二是在壺天群底部細碎屑巖中因構(gòu)造擠壓作用產(chǎn)生的綠泥石化。

上述蝕變均屬中低溫熱液蝕變,直接指示找礦。

3 礦體空間分布規(guī)律

根據(jù)前人及近期工作,發(fā)現(xiàn)礦體的產(chǎn)出空間位置具有一定的規(guī)律性。

3.1 礦體產(chǎn)出空間與地層的關系

在礦帶中部賦礦層位主要是上泥盆統(tǒng)天子嶺組上亞組(D3tc)花斑狀灰?guī)r,其次是中上石炭統(tǒng)壺天群(C2+3ht)底部細碎屑巖和上泥盆統(tǒng)天子嶺組上亞組(D3tb)條帶狀灰?guī)r;往南部賦礦層位下降到以中泥盆統(tǒng)東崗嶺組上亞組(D2db)瘤狀灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r為主,部分為中上石炭統(tǒng)壺天群(C2+3ht)底部細碎屑巖;往北部賦礦層位既有中泥盆統(tǒng)東崗嶺組上亞組(D2db)瘤狀灰?guī)r,也有上泥盆統(tǒng)天子嶺組下亞組(D3ta)條帶狀灰?guī)r。

3.2 礦體產(chǎn)出空間與斷裂構(gòu)造的關系

礦體產(chǎn)出空間位置與控礦斷裂構(gòu)造關系密切:

(1) 主要礦體產(chǎn)于近南北向斷裂間及其次級斷裂的上、下盤。

(2) 近斷裂處,礦體厚度明顯增大,遠離斷裂則變薄或尖滅。

(3) 在北西西向斷裂與近南北向斷裂交匯部位頻繁出現(xiàn)小礦體、黃銅礦體及較強的黃銅礦化、強烈的菱鐵礦(化)體以及弱的硅化等特殊礦化現(xiàn)象,有別于其它區(qū)段。

3.3 礦體產(chǎn)出空間與褶皺構(gòu)造的關系

按正常情況,在礦帶北段—中段,壺天群底板埋深150～200 m,往南、往東增加至400～450 m。但在中部,上泥盆統(tǒng)天子嶺組上亞組(D3tc)花斑狀灰?guī)r直接隱伏在第四系之下,構(gòu)成一個“穹隆”狀構(gòu)造,且不同方向、級別的斷裂構(gòu)造十分發(fā)育。這種穹隆可能是一種褶皺的表現(xiàn)形式,代表了此處屬一個強烈的構(gòu)造活動區(qū)域,賦存了厚、大、富的黃鐵鉛鋅礦(群)。這是一個很好的找礦標志。

4 控礦因素分析

凡口鉛鋅礦,特別是包括金星嶺、獅嶺、獅嶺南、獅嶺東四個礦段的水草坪礦床,具有“一富、二大、三集中”特點。經(jīng)礦床地質(zhì)特征研究表明,本礦床形成受斷裂構(gòu)造、地層、沉積相三者控制。

4.1 構(gòu)造控制

從礦體的產(chǎn)出空間位置看,金星嶺礦段、獅嶺礦段、獅嶺南礦段、獅嶺東礦帶礦體都是依附斷裂產(chǎn)出。再結(jié)合近年在富屋南施工鉆孔揭露的礦(化)體依附斷裂產(chǎn)出的情況,綜合分析認為在北西西向斷裂與F3-F4(F100的一部分)、F5-F6、F7三大斷裂組交匯時,形成了金星嶺—獅嶺—獅嶺南、獅嶺東、富屋南三個近南向礦帶。這些斷裂均是多期次活動產(chǎn)物,因此在中低溫巖漿熱液成礦作用過程中所起作用各有不同,北西西向斷裂是凡口礦田的“一級導礦斷裂”,F3、F45、F5、F6、F7等斷裂為礦田的“二級導礦斷裂”,北東向和北東向斷裂是“三級導礦斷裂”。此外,凡口鉛鋅礦礦床的一個重要的構(gòu)造特征就是層間滑動構(gòu)造十分發(fā)育,其在礦區(qū)的重要控礦作用越來越為人們所關注[5]。次級褶皺的兩翼,由于層間滑脫作用,常常成為容礦的重要場所[6]。因此,斷裂旁側(cè)的不規(guī)則斷裂碎裂帶(體)、層間虛脫部位或?qū)娱g破碎帶是黃鐵鉛鋅礦、黃鐵礦的充填—交代容礦空間,從而形成形態(tài)復雜、基本順層產(chǎn)出、規(guī)模懸殊的礦體(群)。

4.2 地層控制

黃鐵鉛鋅礦、黃鐵礦主要產(chǎn)于泥盆系碳酸鹽巖地層中,少部分產(chǎn)于中上石炭統(tǒng)壺天群(C2+3ht)下部白云巖及底部細碎屑巖中,極少量產(chǎn)于上泥盆統(tǒng)帽子峰組(D3m)炭質(zhì)頁巖中(表1)。

賦存于泥盆系不純碳酸鹽巖層位中的礦體,其容礦空間為斷裂碎裂帶及層間虛脫部位或?qū)娱g破碎帶,成礦方式以選擇性交代置換為主,形態(tài)以楔形體、串珠狀、囊狀、局部切層的似層狀等不規(guī)則狀為主,成群出現(xiàn),上下、左右粘連,構(gòu)成規(guī)模極為懸殊的礦體(群)。

表1 凡口鉛鋅礦東礦帶南段不同地層時代儲量比例統(tǒng)計表

注:據(jù)932隊獅嶺東礦帶南段普查報告。

賦存于炭質(zhì)頁巖、砂質(zhì)頁巖、泥炭質(zhì)灰?guī)r等化學活性弱巖層中的礦體,其容礦空間為層間擠壓片理化帶,成礦方式以充填為主,礦體形態(tài)以層狀體為主,順層產(chǎn)出,具有尖滅再現(xiàn)特點,礦體厚度受虛脫空間大小制約。

4.3 沉積相控制

金星嶺、獅嶺及其南側(cè)、獅嶺東礦帶中段等4個礦體群集中分布區(qū),賦礦地層的巖性組合特點是結(jié)晶灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r、瘤狀灰?guī)r、條帶狀灰?guī)r與薄層狀泥炭質(zhì)灰?guī)r頻繁交替出現(xiàn),屬生物礁(灘)后凹陷沉積相組合。在后期構(gòu)造應力(擠壓)作用下,巖石力學性質(zhì)制約了斷裂構(gòu)造的發(fā)育形式:結(jié)晶灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r、瘤狀灰?guī)r、條帶灰?guī)r等“硬質(zhì)”巖石產(chǎn)生斷裂旁側(cè)碎裂或?qū)娱g破碎,發(fā)育的裂隙為礦液運移提供了通道和交代置換場所;薄層狀泥炭質(zhì)灰?guī)r等“軟質(zhì)”巖石則產(chǎn)生塑性變形(片理化、層間滑動帶),構(gòu)成上、下屏蔽層,阻擋礦液擴散。在獅嶺南、獅嶺東礦帶南北兩端及富屋區(qū)段,主要巖性為結(jié)晶灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r、瘤狀灰?guī)r、條帶灰?guī)r等“硬質(zhì)”巖石,構(gòu)造以斷裂為主,層間破碎帶不甚發(fā)育,礦體多為單層狀。因此,在不同區(qū)段的不同巖石組合類型,造成了不同的構(gòu)造發(fā)育形式,從而決定了該區(qū)段的礦床地質(zhì)特征的差異性。

綜上所述,本區(qū)地層巖性、沉積相及斷裂構(gòu)造聯(lián)合控礦,簡稱為“層、相、位”聯(lián)合控礦規(guī)律,其中以斷裂構(gòu)造為主,是形成凡口式層控鉛鋅礦床最重要的因素,但巖相及巖性組合又制約了構(gòu)造的發(fā)育形式,有利的成礦區(qū)域是礁后凹陷沉積相組區(qū)。

[1] 張術根,丁存根,李明高,等.凡口鉛鋅礦區(qū)閃鋅礦的成因礦物學特征研究[J]．巖石礦物學雜志,2009,28(4):364-374．

[2] 劉德利,劉繼順,郭軍,等.廣東凡口鉛鋅礦床控礦構(gòu)造型式[J].礦床地質(zhì),2006,25(2):183-190．

[3] 祝新友,王京彬,劉慎波,等.廣東凡口MVT鉛鋅礦床成礦年代——來自輝綠巖鋯石SHRIMP定年證據(jù)[J].地質(zhì)學報,2013,87(2):167-177.

[4] 林紹標.凡口超大型鉛鋅礦床地質(zhì)特征[J].有色金屬,1998,50(增刊):3-12.

[5] 楊漢壯,陳尚周.廣東凡口鉛鋅礦層間滑動構(gòu)造及其控礦作用[J].地質(zhì)與勘探,2006,42(2):44-48．

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(責任編輯：于繼紅)

Analysisof Occurence Law and Ore-controlling Factorsof the Fankou Lead-zinc Deposit

WANG Yongquan

(GeologyBureauforNonferrousMetalsofGuangdongProvince,Guangzhou,Guangdong510080)

Fankou lead-zinc deposit,located in middle part of the Nanling tin polymetallic metallogenic belt,is a typical “high-grade,large tonnage,unexposed” suppergiant lead-zinc deposit in China.From the shape and the occurrence of ore body,ore mineral composition and mineral assemblage,ore-bearing strata,wall rock alteration,the paper discusses the geological characteristics of orebody,focuses on the occurence law of orebody and the ore-controlling factors.

Fankou lead-zinc deposit; characteristics of orebody; occurence law,ore-controlling factors

2015-02-02;改回日期:2015-03-03

王涌泉(1981-),男,工程師,碩士,地球化學專業(yè),從事固體礦產(chǎn)勘查工作。E-mail:wyq5156@163.com

P618.42; P618.43

A

1671-1211(2015)03-0293-06

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.201503011

數(shù)字出版網(wǎng)址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20150422.1024.004.html 數(shù)字出版日期:2015-04-22 10:24