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    四川洪雅縣白沙河鉛鋅礦地質(zhì)特征與成因

    2016-11-18 06:26:42趙遜吳鴻錦林浩辛堂
    四川地質(zhì)學(xué)報(bào) 2016年3期
    關(guān)鍵詞:方鉛礦燈影沙河

    趙遜,吳鴻錦,林浩,辛堂

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    四川洪雅縣白沙河鉛鋅礦地質(zhì)特征與成因

    趙遜,吳鴻錦,林浩,辛堂

    (成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院,成都 610059)

    白沙河鉛鋅礦區(qū)位于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)成礦省西緣滎經(jīng)~漢源黑區(qū)遠(yuǎn)景區(qū)漢源~團(tuán)寶山鉛鋅礦靶區(qū)。通過(guò)對(duì)該礦區(qū)的區(qū)域地質(zhì)、礦區(qū)地質(zhì)、礦體地質(zhì)特征、成礦物質(zhì)來(lái)源、成礦時(shí)代與溫度的研究探討,總結(jié)該礦區(qū)的地質(zhì)特征、成礦成因與類(lèi)型、成礦模式,認(rèn)為該鉛鋅礦屬于典型的密西西比河谷型(MVT)鉛鋅礦床,經(jīng)歷了“沉積-成巖-后期熱液改造-次生改造”的成礦模式,以上結(jié)論為進(jìn)一步研究該礦床的成礦規(guī)律,指導(dǎo)下一步地質(zhì)找礦作提供了參考。

    鉛鋅礦;地質(zhì)特征;成因探討;白沙河

    白沙河鉛鋅礦區(qū)大地構(gòu)造位置位于康滇地軸北段漢源—峨邊東西向基地隆起構(gòu)造帶上。該區(qū)分布有團(tuán)寶山、黑區(qū)-雪區(qū)、唐家、烏斯河、牛心山、寶溪水、銀廠(chǎng)溝、老鷹巖等鉛鋅礦床。關(guān)于該地區(qū)礦床成因的觀(guān)點(diǎn)眾多,如張燕等提出了沉積-改造原因[1];曾忻耕等提出了峨眉山玄武巖提供成礦物質(zhì)或成礦熱動(dòng)力[2];鄭傳侖等認(rèn)為是由于燕山運(yùn)動(dòng)引起的地下熱鹵水運(yùn)移導(dǎo)致礦床的形成[3];王小春認(rèn)為是密西西河谷型(MVT)鉛鋅礦床(MVT)[4];邵世才等認(rèn)為容礦圍巖地層和深部礦石提供礦物來(lái)源的混合成因[5];張立生認(rèn)為是喀斯特成因[6]等。筆者在對(duì)該礦床進(jìn)行了礦床特征、礦石礦物、圍巖蝕變、地球化學(xué)等方面的研究后,認(rèn)為該礦床屬于典型的密西西河谷型(MVT)鉛鋅礦床[7]。

    1 區(qū)域地質(zhì)背景

    白沙河區(qū)鉛鋅礦位于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)西緣,上揚(yáng)子臺(tái)坳、峨眉山斷拱的組成部分,西與南北延伸的康滇地軸的瀘定—米易臺(tái)拱相鄰,南與涼山褶皺束相連[8]。區(qū)內(nèi)以晚古生代的寒武系地層、震旦系最為發(fā)育,其次有奧陶系、第四系等,其他地層在本區(qū)缺失;震旦系主要為一套沉積及火山巖系,寒武系地層主要為一套海相碳酸鹽巖;該區(qū)位于川滇經(jīng)向構(gòu)造體系東部亞帶的北段,地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜,斷裂和褶皺構(gòu)造發(fā)育,發(fā)育有多組北西向及南西向的構(gòu)造體系;區(qū)域巖漿巖不發(fā)育,種類(lèi)少,分布范圍小,發(fā)育有前震旦紀(jì)變質(zhì)基性火山巖和花崗巖,早震旦紀(jì)的酸性、中性火山巖及黑云母花崗巖(圖1);區(qū)域內(nèi)鉛鋅礦主要分布于震旦系頂部和寒武系底部的層間破碎帶,以及后期沿構(gòu)造裂隙充填交代而成的鉛鋅礦。

    圖1 白沙河地區(qū)區(qū)域地質(zhì)與礦產(chǎn)簡(jiǎn)圖

    S1龍馬溪組;O2寶塔組; O1奧陶系紅石崖組+巧家組;∈1梅樹(shù)村組; Zb震旦系燈影組;Zb震旦系觀(guān)音崖組; Za震旦系流紋巖段;1 地質(zhì)界線(xiàn);2斷層;3鉛鋅礦區(qū);4 白沙河鉛鋅礦區(qū);

    2 礦區(qū)地質(zhì)特征

    2.1 地層

    礦區(qū)內(nèi)出露地層主要有:

    1)燈影組第二段:巖性為灰至淺灰色厚層狀微粒、細(xì)粒白云巖,以葡萄狀、皮殼狀構(gòu)造發(fā)育為主要特征,厚311.31~368.30m,中下部可見(jiàn)核形石。

    2)燈影組第三段:巖性為淺灰、灰色厚層狀微粒白云巖、層紋狀白云巖,普遍含有深色的芝麻點(diǎn)狀凝膠碎屑,以及見(jiàn)有較多的疊層石,厚201.37~323.34m,該段中下部層間破碎帶中局部富集鉛鋅礦。

    3)燈影組第四段:巖性為灰白~淺灰色中厚~厚層狀微~粉晶白云巖,常夾燧石條帶或結(jié)核,厚130.95~134.45m。

    4)其它出露有寒武系下統(tǒng)麥地坪組、筇竹寺組、滄浪鋪組、龍王廟組、寒武系中統(tǒng)陡坡寺組(圖2)。

    2.2 構(gòu)造

    礦區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造普遍發(fā)育,按斷層性質(zhì)、展布方向及成礦關(guān)系可分為三組

    1)近南北向斷裂構(gòu)造,位于礦區(qū)南部,以F7斷層為代表,傾向70°~79°,傾角58°~65°,斷裂寬0.5~1.8m,斷層帶內(nèi)可見(jiàn)黑色斷層泥、黃鐵礦化、鉛鋅礦(化),可見(jiàn)斷層階步,為正斷層,該斷層為Ⅳ號(hào)礦體成礦提供的空間。

    2)近東西向、北西向斷裂構(gòu)造,主要有F1、F2、F3、F4、F5、F8,F(xiàn)1斷層為區(qū)域上流沙坡斷層的東段,F(xiàn)2、F3、F斷層為流沙坡斷層的分支,傾角42°~56°,屬于壓扭性斷層;F5、F8斷層在區(qū)域上與白沙河斷層相連,走向108°~115°,斷層兩盤(pán)巖層無(wú)擠壓,僅有破碎現(xiàn)象,屬于張性斷裂,以上斷層與白沙河礦區(qū)的成礦無(wú)關(guān)。

    3)層間破碎帶及層間滑動(dòng),主要分布在整個(gè)礦區(qū)地層燈影組三段中下部,傾向85°~160°,傾角5°~12°,寬0.1~3m,層間破碎帶具有張性特征,往往具有菱鎂礦(化)、鉛鋅礦(化)、

    方解石(化)等,為本礦山Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ號(hào)礦體的主要含礦構(gòu)造。

    圖2 白沙河礦區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖

    Zb2震旦系燈影組二段; Zb3震旦系燈影組三段;Zb4震旦系燈影組四段;∈1c+1寒武系滄浪鋪組、龍王廟組∈1m+q寒武系麥地坪組、筇竹寺組;1 地層界線(xiàn);2 斷層;3礦體

    3 礦床地質(zhì)特征

    3.1 礦體特征

    白沙河鉛鋅礦根據(jù)其礦體特征可分為兩種,一種是賦存于寒武系燈影組三段中下部灰色微晶中-厚白云巖層間破碎帶中的鉛鋅礦,主要由層狀、似層狀、扁豆?fàn)?、透鏡狀、囊狀等,分布有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ號(hào)礦體;另一種是賦存與斷層破碎帶中的脈狀、筒狀礦體,主要為F7斷層控制的Ⅳ號(hào)礦體。

    1)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ號(hào)礦體:位于礦區(qū)中部寒武系下統(tǒng)麥地坪組燈影組第三段底部和燈影組第二段頂部之間,總體為不連續(xù)似層狀,局部為不規(guī)則透鏡狀、囊狀、豆莢狀。礦體走向90°~235°,傾向180°~325°,傾角6°~12°,厚度0.2~2.5m,礦體厚度變化較大,品位Pb+Zn 2%~5%。

    2)Ⅳ號(hào)礦體:位于礦區(qū)南部一窩盆草的寒武系

    下統(tǒng)麥地坪組、滄浪鋪組、龍王廟組中,礦體賦存于F7斷層中,穿層特征明顯,呈脈狀、透鏡狀產(chǎn)出,礦體走向160°~169°,傾角53°~65°,厚度為0.5~1.0m,礦體厚度較穩(wěn)定,品位Pb+Zn 3%~15%。

    圖3 條帶狀礦石(Ⅱ號(hào)礦體)

    圖4 致密狀黑礦(Ⅳ號(hào)礦體)

    3.2 礦石特征及圍巖蝕變

    白沙河礦區(qū)的礦石類(lèi)型主要有兩種:

    第一種主要賦存于層間破碎帶中的礦石(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ號(hào)礦體中),該礦石礦物成分簡(jiǎn)單,以褐紅色閃鋅礦為主,少量鉛灰色方鉛礦及黃鐵礦;脈石礦物有白云石、重晶石、石英、方解石等;礦石結(jié)構(gòu)以粗~巨晶自形~半自形結(jié)構(gòu)為主,以中細(xì)~細(xì)晶半自形~它形結(jié)構(gòu)次之;礦石構(gòu)造主要由層狀構(gòu)造、似層狀構(gòu)造、透鏡狀構(gòu)造、團(tuán)塊狀構(gòu)造、花斑狀構(gòu)造、細(xì)脈侵染狀構(gòu)造、網(wǎng)脈狀構(gòu)造等組成(圖3)。

    第二種是賦存于斷層破碎帶(F7斷層)中的“黑礦[9]”(Ⅳ號(hào)礦體中),該礦石成分組分復(fù)雜,以深色方鉛礦為主,閃鋅礦次之,部分礦體邊緣出現(xiàn)大量的黃鐵礦;脈石礦物有菱鎂礦、白云石、黃鐵礦、方解石等;礦石結(jié)構(gòu)以深色細(xì)晶它形粒狀機(jī)構(gòu)為主,粗晶半自形-自形結(jié)構(gòu)次之,構(gòu)造以致密塊狀、團(tuán)塊狀、角礫狀和細(xì)脈侵染狀構(gòu)造為主(圖4)。

    礦石的物質(zhì)組分及成礦的圍巖蝕變類(lèi)型簡(jiǎn)單,并且呈現(xiàn)出其與礦化地層巖性組合之間的依附關(guān)系。圍巖蝕變主要為菱鎂礦化、重晶石化、少量硅化和黃鐵礦化。

    4 礦床成因

    4.1 成礦物質(zhì)來(lái)源

    4.1.1 鉛的來(lái)源

    對(duì)于本區(qū)域鉛鋅礦床鉛的來(lái)源,根據(jù)林方成[10],曾忻耕[2],徐旃章[9]等人的研究,本區(qū)鉛鋅礦的成礦物質(zhì)的來(lái)源常具有多源的特點(diǎn),成礦物質(zhì)主要來(lái)自賦礦圍巖(震旦系燈影組碳酸鹽巖)及其下部的澄江組火山巖系,Pb、Zn、Fe部分可能來(lái)自二疊紀(jì)玄武巖。

    表1 白沙河地區(qū)相鄰鉛鋅礦床鉛同位素特征表 礦區(qū)礦物206Pb/204Pb207Pb/204Pb208Pb/204Pb模式年齡(Ma)ΔβΔγ資料來(lái)源 團(tuán)寶山方鉛礦20.04516.91642.100525.0105.96148.96引自四川省地質(zhì)礦產(chǎn)局攀西地質(zhì)大隊(duì)[16] 方鉛礦19.72816.73241.435536.294.01131.39 方鉛礦21.05117.77244.291714.8163.42218.92 方鉛礦19.71016.71441.288529.392.78127.03 方鉛礦19.71016.75341.403565.8110.51152.68 方鉛礦21.05017.77044.290713.6163.26218.83據(jù)徐旃章等[9] 方鉛礦19.55016.71041.280618.593.14131.22 方鉛礦19.71016.75041.400563.195.36131.75 方鉛礦18.37015.77038.470399.030.2844.18 方鉛礦18.65015.82039.190263.032.8457.53 唐家方鉛礦17.89615.64837.943589.723.4738.46引自四川省地質(zhì)礦產(chǎn)局攀西地質(zhì)大隊(duì)[16] 方鉛礦17.91615.67738.066608.125.4942.67 方鉛礦17.87615.62237.872574.621.6735.83 閃鋅礦17.84515.58337.756552.218.9831.64 黃鐵礦17.83015.56737.792544.517.8832.28 牛心山方鉛礦18.35215.63838.314256 據(jù)李同柱[11] 寶水溪閃鋅礦19.12515.56238.975425 閃鋅礦19.12615.63139.086327 銀長(zhǎng)溝方鉛礦18.51715.80938.469218 據(jù)劉文周[12] 方鉛礦18.41715.79538.729187

    本次研究收集了白沙河鉛鋅礦區(qū)相鄰地區(qū)鉛同位素值20個(gè)(表1),從鉛同位素測(cè)試結(jié)果分析,該區(qū)域內(nèi),礦石鉛同位素的組成不穩(wěn)定,206Pb/204Pb=17.845~21.051,207Pb/204Pb=15.562~17.772,208Pb/204Pb=37.756~44.290;根據(jù)樣品模式年齡顯示,鉛模式年齡為187Ma~714.8 Ma,從中反映了礦石鉛具有不同的來(lái)源。為了進(jìn)一步確定白沙河鉛鋅礦床礦石鉛源區(qū)的構(gòu)造環(huán)境,查明鉛的來(lái)源(參照?qǐng)F(tuán)寶山鉛同位素),將鉛同位素?cái)?shù)據(jù)投影到Zartman構(gòu)造模式示蹤圖(圖5)分析顯示,樣品投影點(diǎn)主要分落在造山帶增長(zhǎng)線(xiàn)上方,可分析其鉛來(lái)源為上地殼圍巖;根據(jù)鉛同位素Δβ-ΔγΔ成因分類(lèi)圖(圖6)顯示,白沙河鉛鋅礦種鉛部分來(lái)源于地?;旌系母_帶鉛、上地殼源的混合。

    綜上分析,該區(qū)域的鉛主要來(lái)源于上地殼和地?;旌系母_帶鉛、上地殼源的混合。由于白沙河鉛鋅礦與團(tuán)寶山鉛鋅礦的含礦層位于同一地層(燈影組碳酸鹽巖)、同屬于冷桶山向斜的北西翼、相同的兩種礦石類(lèi)型和地質(zhì)成礦背景,因此,參照?qǐng)F(tuán)寶山鉛同位素結(jié)果,我們可以得出,白沙河鉛鋅礦的鉛源主要來(lái)自源于上地殼,即鉛鋅礦主要來(lái)自賦礦地層燈影組碳酸鹽巖以及其下部的澄江組流紋斑巖,部分來(lái)源于上地殼和地?;旌系母_帶鉛,即可能來(lái)自二疊紀(jì)的玄武巖。

    圖5 白沙河地區(qū)相鄰礦山鉛同位素組成圖[9] [11] [12] [16]

    (底圖據(jù)Zartman等[17])分類(lèi)圖解(據(jù)朱炳泉[14])

    圖6 白沙河地區(qū)相鄰鉛鋅礦山鉛同位素Δβ-ΔγΔ成因分類(lèi)圖解[9] [11] [12] [16](底圖據(jù)朱炳泉[13])

    1.地幔源鉛;2.上地殼源鉛;3.上地殼與地?;旌系母_帶鉛(3a巖漿作用;3b.沉積作用);4.化學(xué)沉積型鉛;5.海底熱水作用鉛;6.中深變質(zhì)作用鉛;7.深變質(zhì)下地殼鉛;8.造山帶鉛;9.古老頁(yè)巖上地殼鉛;10.退變質(zhì);

    4.1.2 硫的來(lái)源

    本次研究收集了白沙河鉛鋅礦相鄰地區(qū)硫同位素值45個(gè)(表2),通過(guò)對(duì)整個(gè)區(qū)域統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示,δ34S值得變化范圍在3.1%~23.6%之間,平均值在14.38%,主要集中在16%~18%之間,δ34S值均為正值,反映它們以富重硫?yàn)樘卣?,說(shuō)明硫主要是由蒸發(fā)硫酸鹽和海水硫酸鹽提供;此外,黃鐵礦中δ34S出現(xiàn)個(gè)別為負(fù)值,說(shuō)明其硫源有部分是生物成因的;結(jié)合白沙河礦區(qū)和本區(qū)域相鄰礦山的成礦特征和規(guī)律,我們可以得出:白沙河鉛鋅礦的硫源,是由大氣降水、地下水淋濾及深部熱鹵水循環(huán)從本區(qū)的賦礦地層(燈影組碳酸鹽巖)中帶出的硫以及部分生物硫組成。

    表2 白沙河地區(qū)相鄰鉛鋅礦山硫同位素特征表

    4.2 成礦時(shí)代及溫度

    根據(jù)白沙河鉛鋅礦區(qū)相鄰礦山的樣品鉛同位素測(cè)試(表1)可以看出,該地區(qū)鉛鋅礦的成礦時(shí)代大體可分為兩組,一組為544.5~714.8Ma,另一組187.8~399.0Ma。根據(jù)這兩組年齡值,結(jié)合白沙河鉛鋅礦的礦化、富礦層位的時(shí)代,前者為礦源層的形成時(shí)代,即晚震旦世到早寒武世,以震旦系燈影組到下部澄江組地層的時(shí)限,該時(shí)間為沉積-成巖期成礦物質(zhì)初始富集、早期礦化的形成時(shí)間;后者年齡值與本區(qū)及區(qū)域的華里西-印支-燕山期構(gòu)造活動(dòng)、玄武巖噴發(fā)的時(shí)代相近,該時(shí)間限內(nèi),為后生改造成礦作用時(shí)期,即成礦物質(zhì)活化、遷移、再富集并在有利的構(gòu)造部位富集成礦。根據(jù)劉文周[12],徐旃章[9]等人的研究,該區(qū)鉛鋅礦成礦主要溫度范圍125~250℃,屬于中低溫礦床,白沙河鉛鋅礦與團(tuán)寶山鉛鋅礦同屬于木桶山向斜西北翼, 兩者具有相同的的成礦溫度及時(shí)代。

    4.3 形成過(guò)程及成礦模式

    綜合全文,關(guān)于白沙河鉛鋅礦的形成過(guò)程和成礦模式,我們可以得出以下結(jié)論:首先,在前震旦-寒武紀(jì),礦物質(zhì)在沉積-成巖期得到了初步的富集;其次,在華力西期-印支燕山期,經(jīng)過(guò)后生改造作用,成礦物質(zhì)經(jīng)歷活化、遷移、富集后在有利的空間(主要在層間破碎帶、斷層破碎帶)成礦;最后,部分礦體再經(jīng)歷次生改造氧化作用,礦體被構(gòu)造破壞,裸露地表,部分礦體在大氣降水、地下水作用下,形成次生氧化物,并在巖溶巖穴、構(gòu)造破碎空間中賦存下來(lái)。綜上所述,白沙河鉛鋅礦床屬于典型的密西西比河谷型礦床(MVT),經(jīng)歷了“沉積-成巖-后期熱液改造-次生改造”的模式。

    5 結(jié)論

    1)礦體主要賦存于寒武系燈影組三段中下部的層間破碎帶中,呈層狀、似層狀、透鏡狀、囊狀等;其次是賦存于斷層破碎帶中,呈脈狀、筒狀等。

    2)鉛源主要來(lái)自賦礦地層燈影組碳酸鹽巖以及其下部的澄江組流紋斑巖,部分來(lái)源于上地殼和地?;旌系母_帶鉛;硫源主要是由燈影組碳酸鹽巖中硫以及部分生物硫組成。

    3)該礦床的成礦溫度范圍為125~250℃,屬于中低溫?zé)嵋旱V床;成礦時(shí)代主要有兩期,早期從晚震旦世到早寒武世,后期從華里西-印支-燕山期。

    4)白沙河鉛鋅礦床屬于典型的密西西比河谷型礦床(MVT),經(jīng)歷了“沉積-成巖-后期熱液改造-次生改造”的模式。

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    Geological Features and Ore Genesis for the Baishahe Pb-Zn Deposit in Hongya, Sichuan

    ZHAO Xun WU Hong-Jin LIN Hao XIN Tang

    (College of Earth Sciences, Chengdu University of Technology, Chengdu 610059)

    The Baishahe Pb-Zn deposit in Hongya is located in the Yinjing-Hanyuan Pb-Zn ore belt on the east edge of the Yangtze paraplatform metallogenic province. The paper has a discussion on the regional geology, geological features, ore material source, mineralization temperature and metallogenic epoch of the deposit and believes it is a typical Mississippi valley type (MVT) Pb-Zn deposit.

    Pb-Zn deposit; geologic feature; ore genesis; Baishahe

    P618.41、42

    A

    1006-0995(2016)03-0401-05

    10.3969/j.issn.1006-0995.2016.03.011

    2015-11-20

    趙遜(1989-),男,四川省都江堰市人 ,研究生在讀,研究方向:構(gòu)造地質(zhì)學(xué)

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