甘肅省徽縣某鉛鋅礦床成礦模式及找礦方向

王 強(qiáng) 劉文凱 甄大超 劉友龍 侯文強(qiáng)

(蘭州有色冶金設(shè)計(jì)研究院有限公司)

甘肅省徽縣某鉛鋅礦床為西城礦田內(nèi)具有代表性的礦床之一，近年來，大量學(xué)者對其地質(zhì)特征及礦石性質(zhì)等進(jìn)行了深入研究，但有關(guān)礦床成礦模式的研究涉及較少[1-3]。本研究根據(jù)該礦床的地質(zhì)工作成果，通過類比礦田內(nèi)其余鉛鋅礦床的地質(zhì)特征，對其成礦模式進(jìn)行研究，并對礦床成因及找礦方向進(jìn)行探討，為進(jìn)一步開展礦區(qū)深部及其外圍找礦工作提供可靠依據(jù)。

1 區(qū)域成礦地質(zhì)背景

西成礦田位于昆侖—秦嶺褶皺區(qū)、西秦嶺海西—印支地槽褶皺帶西部，由數(shù)個(gè)大型鉛鋅礦床及十多個(gè)中小型礦床及礦(化)點(diǎn)組成(圖1)[4]。該區(qū)域出露的地層主要有泥盆系、第三系及第四系，也可見零星出露的三疊系地層。區(qū)域大范圍出露的泥盆系沉積環(huán)境主要為淺海陸棚相，形成了以碳酸鹽巖及碎屑巖為主的沉積建造，為后期成礦有利元素沉淀富集提供了良好的環(huán)境。區(qū)域構(gòu)造對成礦物質(zhì)運(yùn)移及富集起到了至關(guān)重要的作用，同時(shí)對成礦期后礦床的改造及再富集也有舉足輕重的影響。不同的區(qū)域構(gòu)造演化控制了不同類型礦床的形成。西成礦田位于人土山—江洛斷裂與黃渚關(guān)斷裂之間，該地區(qū)受海西期、印支期及燕山期構(gòu)造活動影響明顯而呈EW向帶狀分布。區(qū)域出露的巖漿巖主要為海西期及印支期的中酸性巖漿巖。

圖1 西成礦田礦產(chǎn)地質(zhì)分布

2 礦床地質(zhì)特征

徽縣某大型鉛鋅礦床位于西城礦田東部[5]，礦區(qū)出露的地層主要為中泥盆統(tǒng)安家岔組焦溝層(D2a2)及第三系(T)(圖2)。其中，中泥盆統(tǒng)安家岔組焦溝層上層(D2a2-2)為富礦層位，主要的富礦圍巖巖性有千枚巖、碎屑巖、石英巖及灰?guī)r。礦區(qū)構(gòu)造走向以近EW向?yàn)橹?，由洛壩背斜和南北兩翼的人土山—兩?dāng)斷裂及黃渚關(guān)主干斷裂組成，同時(shí)次級褶皺強(qiáng)烈發(fā)育[6-7]。礦區(qū)巖漿巖主要為印支期花崗閃長巖，可見成礦后多期侵入的巖脈。

圖2 甘肅省徽縣某鉛鋅礦礦區(qū)地質(zhì)特征

礦床整體產(chǎn)狀、規(guī)模及厚度變化較大，沿傾向、走向形態(tài)復(fù)雜多變，具有膨大窄縮、尖滅再現(xiàn)的特點(diǎn)，沿走向延伸150～1 400 m，傾向延深50～400 m，礦體厚度最大可達(dá)40 m，多呈囊狀、透鏡狀、豆莢狀及不規(guī)則狀產(chǎn)出，礦體賦存標(biāo)高為700～1 360 m。礦床整體氧化程度低，多為原生礦石，礦石組分及品位變化大，具有多期次成礦的特點(diǎn)。

礦區(qū)礦石多具有交代結(jié)構(gòu)，主要礦石結(jié)構(gòu)為草莓狀結(jié)構(gòu)、半自形—他形粒狀結(jié)構(gòu)、交代溶蝕結(jié)構(gòu)、骸晶結(jié)構(gòu)及乳濁狀結(jié)構(gòu)等。礦石構(gòu)造以團(tuán)塊狀構(gòu)造、致密塊狀構(gòu)造及浸染狀構(gòu)造為主。礦石自然類型主要為致密塊狀鉛鋅礦石和浸染狀鉛鋅礦石。礦石礦物組分簡單，主要有方鉛礦、閃鋅礦、黃鐵礦及黃銅礦。脈石礦物有石英、方解石、菱鐵礦、綠泥石、鉀長石及絹云母等。礦石中伴生有益組分(Ag、Cd)的品位均達(dá)到了工業(yè)要求，可以進(jìn)行綜合利用。

由于該礦床處于區(qū)域構(gòu)造強(qiáng)烈的活動帶中，后期改造作用顯著。礦體產(chǎn)狀、規(guī)模及厚度變化較大，礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造的多期性特征較明顯。

3 控礦因素及礦床成因

3.1 控礦因素

礦床形成的主要影響因素為成礦物質(zhì)(成礦元素和成礦流體)、能量、介質(zhì)、通道(導(dǎo)礦構(gòu)造)、空間(容礦空間)，本研究分別從該類因素入手，討論礦區(qū)地層、構(gòu)造、巖漿與成礦的關(guān)系。

(1)地層與成礦的關(guān)系。本研究鉛鋅礦床主要賦存于中泥盆統(tǒng)安家岔組焦溝層(D2a2)中，該地層巖性主要為碳酸鹽巖及千枚巖。該類巖石性質(zhì)活潑，可與巖漿熱液反應(yīng)導(dǎo)致礦質(zhì)沉淀，該巖性組合不僅可以提供良好的容礦環(huán)境，而且可以提供部分成礦物質(zhì)。根據(jù)馮志強(qiáng)[8]的研究成果，可知該礦床的部分成礦物質(zhì)來自地層。礦體受地層及層間破碎帶控制明顯，呈透鏡狀、不規(guī)則狀及豆夾狀產(chǎn)于中泥盆統(tǒng)安家岔組焦溝層(D2a2)及層間破碎帶中。

(2)構(gòu)造與成礦的關(guān)系。該礦區(qū)構(gòu)造(尤其是人土山—兩當(dāng)斷裂及黃渚關(guān)深大斷裂)控制著巖漿熱液和其他氣水熱液的上升侵位以及成礦有利元素的富集沉淀，不僅為熱液上升侵位提供了通道，而且為成礦元素沉淀富集提供了有利場所。礦區(qū)成礦后構(gòu)造對該礦床具有一定的改造作用，為成礦有利元素再次運(yùn)移和沉淀提供了通道和場所，因而礦體的規(guī)模、形態(tài)發(fā)生了較大變化，多呈囊狀、透鏡狀及不規(guī)則狀產(chǎn)出，品位變化系數(shù)也較大。

(3)巖漿與成礦的關(guān)系 。該礦區(qū)主要發(fā)育的巖漿巖巖性為印支期糜署嶺花崗閃長巖，還有少量的成礦期后多期侵入的巖脈。印支期花崗閃長質(zhì)巖漿不僅提供了部分成礦元素及成礦流體，而且作為介質(zhì)將成礦有利元素沿人土山—兩當(dāng)斷裂、黃渚關(guān)深大斷裂及其次級斷裂運(yùn)移至儲礦有利地段。巖漿熱液為礦物之間的反應(yīng)及物質(zhì)交換提供了能量，進(jìn)一步促進(jìn)了鉛鋅含量較高的礦物沉淀及礦床的富集與形成。后期侵入的巖脈與礦床的形成關(guān)系較小，但對礦體形態(tài)有一定的改造作用。

3.2 礦床成因

對于西成礦田內(nèi)各礦床的成因，學(xué)者們的認(rèn)識基本相同，認(rèn)為該礦田內(nèi)的礦床成因主要有兩種類型，即熱水沉積型和熱水沉積改造型礦床[7-8]。為準(zhǔn)確厘定本研究鉛鋅礦床成因，對西成礦田內(nèi)的代表性大型鉛鋅礦的賦礦圍巖、賦礦層位、圍巖蝕變、礦石組構(gòu)及后期改造程度等進(jìn)行了詳細(xì)的對比分析，結(jié)果見表1。

表1 西成礦田各礦床成礦地質(zhì)特征

根據(jù)林麗等[5]、張騰蛟等[7]的研究，西成礦田內(nèi)的熱水沉積型礦床主要有廠壩及李家溝鉛鋅礦。該類礦床主要呈層狀、似層狀產(chǎn)于變沉積巖或變質(zhì)巖中[9-10]，主要的賦礦巖性為石英片巖及大理巖，礦體形態(tài)受地層巖性控制明顯，其產(chǎn)狀與圍巖基本一致。同時(shí)，含礦地層整體經(jīng)受了低級區(qū)域變質(zhì)作用，局部變質(zhì)作用程度較高，礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造以沉積變質(zhì)型為主[9-10]。西城礦田內(nèi)的熱水沉積改造型礦床主要包括鄧家山、畢家山、郭家溝等鉛鋅礦床[4]。該類礦床主要賦存于灰?guī)r及千枚巖中，其產(chǎn)狀與圍巖大致相似。礦床形成后，受構(gòu)造和巖漿巖的影響較大，礦體形態(tài)變化較大，常呈扁豆?fàn)睢⑼哥R狀產(chǎn)出，具有分支復(fù)合、尖滅再現(xiàn)的特點(diǎn)[6]。礦石組構(gòu)以交代充填為主，同時(shí)具有硅化、碳酸鹽化及黃鐵礦化等蝕變。由表1分析可知，本研究鉛鋅礦床與鄧家山、畢家山及郭家溝鉛鋅礦床的成礦地質(zhì)特征類似，均具有熱水沉積改造的特點(diǎn)，因此本研究認(rèn)為該礦床成因類型屬于熱水沉積改造型礦床。

4 成礦模式

新元古代—早寒武世(約700 Ma)超大陸裂解分離出許多地塊在大洋中漂移，在漂移過程中，華北克拉通和揚(yáng)子克拉通兩個(gè)最大的陸塊互相靠近，圍限原大洋的一部分，形成了昆侖—秦嶺洋[4-5]。早志留世—晚泥盆世由于碰撞造山及陸內(nèi)伸展作用使得地殼變薄發(fā)生拆沉作用，含礦巖漿水熱液沿著構(gòu)造薄弱帶上升，噴流并沉積于潮間及淺海含碳較高的生物灰?guī)r環(huán)境中[11-12]。隨著溫度、壓力、氧逸度及總硫活度降低，鉛鋅絡(luò)合物的活度降低并沉淀出富含鉛鋅的礦源層。同時(shí)，有少部分巖漿水熱液交代、充填海底灰?guī)r并伴隨強(qiáng)烈硅化及鐵白云石化等蝕變，形成了以浸染狀為主的鉛鋅礦(化)體(圖3(a))[7]。由于揚(yáng)子板塊向北漂移的速度大于華北板塊向北漂移的速度，印支期西秦嶺地區(qū)發(fā)了強(qiáng)烈的碰撞造山運(yùn)動，西成礦田區(qū)域地層發(fā)生了強(qiáng)烈的褶皺變形，形成了許多層間構(gòu)造虛脫帶[11-12]。同時(shí)，大氣水下滲并伴隨巖漿熱液噴出并交代、充填及淋濾礦源層，加之大范圍的區(qū)域變質(zhì)作用，使得大量含礦氣水熱液再次富集并沿著層間構(gòu)造虛脫帶沉淀，形成了以囊狀、透鏡狀為主的礦體(圖3(b))[7]。

圖3 甘肅省徽縣某鉛鋅礦床成礦模式

5 找礦標(biāo)志及找礦方向

5.1 找礦標(biāo)志

(1)含礦地層及其巖性組合特征為本研究礦床及其外圍地區(qū)最主要的間接找礦標(biāo)志。礦體均集中分布于中泥盆統(tǒng)安家岔組焦溝層頂部碳酸鹽巖及碳酸鹽巖與千枚巖的接觸帶附近。

(2)根據(jù)野外地質(zhì)工作經(jīng)驗(yàn)，礦區(qū)地表出露的風(fēng)化后呈褐黃色的鐵碳酸鹽化千枚巖層可作為找礦標(biāo)志。

(3)人土山—江洛大斷裂北側(cè)為礦床形成的有利地段，為尋找含礦層的重要宏觀標(biāo)志。

(4)礦區(qū)地表出露的賦礦地層(碳酸鹽巖地層)均為正地形，為重要的間接找礦標(biāo)志，沿其走向可尋找地表礦化露頭。

(5)一些民采的老硐或采坑也為間接的找礦標(biāo)志。

5.2 找礦方向

(1)本研究鉛鋅礦床受地層控制明顯，均產(chǎn)于中泥盆統(tǒng)安家岔組焦溝層(D2a2)中，因此運(yùn)用鉆孔或坑道工程控制該賦礦地層為尋找礦區(qū)深部隱伏礦體的重要方法。

(2)由于礦體受深大斷裂(人土山—兩當(dāng)斷裂)控制明顯，而該斷裂東西向延伸較遠(yuǎn)，故礦床東西部地區(qū)具有較好的找礦前景。此外，礦床北部勘探程度較低，可適當(dāng)增加勘探工程量。

(3)由西成礦田礦體的賦存標(biāo)高對比分析可知，礦體的賦存標(biāo)高自東向西有微弱降低的趨勢，推測礦(化)體沉積時(shí)海底具有微弱向西傾斜的特征。因此，在外圍礦體尋找過程中，礦床西部地區(qū)的探礦工程可適當(dāng)增加控制深度，東部可適當(dāng)減少控制深度。

(4)礦區(qū)具有較大的尋找盲礦體的潛力，可首先綜合運(yùn)用物化探方法圈定異常，然后進(jìn)行地表查證及坑鉆探驗(yàn)證，可有效降低找礦成本，取得較好的找礦效果。

6 結(jié) 語

通過對比分析西城礦田內(nèi)本研究鉛鋅礦床與其余鉛鋅礦床的成礦地質(zhì)特征，明確了該礦床成因類型屬于熱水沉積改造型礦床，在此基礎(chǔ)上詳細(xì)討論了該礦床的成礦模型，并總結(jié)了找礦標(biāo)志。綜合研究認(rèn)為，礦區(qū)深部及外圍找礦前景較好，可綜合運(yùn)用物化探方法并結(jié)合坑鉆探工程實(shí)現(xiàn)找礦突破。

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