貴州省天柱縣西北部貢溪向斜重晶石地質(zhì)特征及找礦遠(yuǎn)景

吳經(jīng)煒，楊澄雨，董樹義

（1.成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，四川 成都 610059；2.成都理工大學(xué)地球物理學(xué)院，四川 成都 610059）

我國(guó)是世界上重晶石儲(chǔ)量豐富的國(guó)家之一，同時(shí)也是重晶石出口量最大的國(guó)家。在我國(guó)，重晶石主要分布于南方，儲(chǔ)量最大的為貴州省，其次為廣西、湖南等。2012年5月～2014年10月，貴州省地礦局101隊(duì)完成貴州省天柱縣貢溪向斜重晶石礦整裝勘查工作，提交重晶石礦資源量(332+333+334?)類型總計(jì)22 943.06萬t；在研究區(qū)內(nèi)劃分找礦遠(yuǎn)景區(qū)，為研究區(qū)內(nèi)探礦權(quán)新立和調(diào)整提供科學(xué)依據(jù)。

1 地質(zhì)背景及成礦地質(zhì)條件

勘查區(qū)大地構(gòu)造位置屬揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)與華南褶皺帶之間的過渡帶，即江南隆起(江南地軸)西側(cè)。區(qū)域構(gòu)造處于北東向貢溪復(fù)式向斜南西段。

根據(jù)《中國(guó)成礦區(qū)帶劃分方案》，貴州省屬環(huán)太平洋成礦域(Ⅰ-4)，跨越揚(yáng)子成礦省(Ⅱ-15)和華南成礦省(Ⅱ-16)。本區(qū)屬江南隆起西段Sn-W-Sb-Fe-Mn-Cu-重晶石、滑石成礦帶(Ⅲ-79)，勘查區(qū)處于天錦黎金水晶重晶石釩成礦帶(Ⅳ-10)[1]，該成礦帶上已發(fā)現(xiàn)超大型重晶石礦床有天柱大河邊重晶石礦床、新晃貢溪重晶石礦床等(見圖1)。而天柱縣西北部貢溪向斜位于天錦黎金水晶重晶石釩成礦帶上，因此，在本區(qū)內(nèi)開展地質(zhì)工作，劃分找礦遠(yuǎn)景區(qū)。

1.1 地層

區(qū)域出露地層主要有青白口系、南華系、震旦系、寒武系及第四系。累計(jì)最大厚度逾7 000m。其中寒武系地層分布最為廣泛，約占60%，主要分布在貢溪向斜核部；向斜兩翼依次為震旦系、南華系、青白口系。第四系零星分布于山鹿、沖溝和低洼。地層及巖性特征見下頁表。

1.2 構(gòu)造

勘查區(qū)位于揚(yáng)子地臺(tái)南東緣，江南地軸轉(zhuǎn)折處西側(cè)。區(qū)域性北東向貢溪—坪地復(fù)式向斜貫穿整個(gè)勘查區(qū)，與其發(fā)育一系列北東走向的次級(jí)褶皺、壓性及壓扭性斷裂和北北東及北東東向張扭性斷裂構(gòu)造(見圖2)。

圖1 區(qū)域成礦帶示意圖

地層及巖性特征

1.2.1 褶皺構(gòu)造

區(qū)域褶皺構(gòu)造主要表現(xiàn)為貢溪—坪地復(fù)式向斜和南明—地靈向斜。

(1) 貢溪—坪地復(fù)式向斜。

屬區(qū)域性復(fù)式向斜構(gòu)造，覆蓋整裝勘查區(qū)全部范圍。南西端揚(yáng)起于三穗縣龍寨以南，向斜經(jīng)坪地、貢溪、中寨，止于湖南省新晃縣祥沖以北。兩翼發(fā)育有崩龍山背斜、坪能向斜、云洞背斜、高架背斜、卜登寨背斜、腳寨向斜，呈北東向雁列式展布。

向斜軸線總體走向NE45°，延伸長(zhǎng)50余千米。跨度10km，軸部出露地層為上寒武—中寒武統(tǒng)地層。兩翼為震旦系、南華系及青白口系地層。南東翼地層傾角一般為30～40°，北西翼傾角為35°。核部地層傾角較平緩，多在15°以下。區(qū)內(nèi)一組北東向之縱向斷裂(如F1、F8、F205)發(fā)育，后者并在局部地段對(duì)前者軸部破壞。產(chǎn)在中寒武統(tǒng)敖溪組的含鉀巖系以及產(chǎn)在留茶坡重晶石礦、釩、磷、鈾礦之含礦巖系，出露于向斜翼部。

(2) 南明—地靈向斜。

位于整裝勘查區(qū)南西，向斜軸向NE40°，延伸長(zhǎng)約10km，跨度2～3km。向北東揚(yáng)起端被北東東西向邦洞斷層錯(cuò)失，往南西被二疊系超覆。

向斜核部出露地層為寒武系烏訓(xùn)組，兩翼地層基本對(duì)稱，兩翼依次出露寒武系木昌組、震旦系—寒武系留茶坡組、震旦系陡山陀組、南華系南沱組及青白口系隆里組、平略組，其地層傾角25～50°，除留茶坡組受斷層破壞殘缺外，其余地層層序較完整。在向斜的揚(yáng)起端常發(fā)育次級(jí)褶皺，這類型褶皺在留茶坡中尤其明顯。沿向斜兩翼出露的震旦系—寒武系留茶坡組黑色巖系中富含有P、V、U、Mo、Ni等元素，局部構(gòu)成釩礦體。在向斜南東翼之震旦系陡山陀組產(chǎn)菱鐵礦，在向斜北西翼之震旦系陡山陀組白云巖中見鉛鋅礦化。

1.2.2 斷裂構(gòu)造

區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造有北東向、北北東向、北東東向三組。其中北東向斷裂構(gòu)造延伸規(guī)模較大，對(duì)重晶石、釩礦、鉛鋅多金屬礦具有控礦作用，而北北東向、北東東向斷裂規(guī)模較小，對(duì)重晶石、釩礦、鉛鋅多金屬礦具有破壞作用。

(1) 北東向組。

主要有新寨(扶羅)斷裂、八界斷裂、平磨斷層、卜登寨斷層、碧林(圭勺)斷層、岳寨斷層等。擇其主要斷裂構(gòu)造敘述。

圖2 重晶石礦整裝勘查區(qū)大地構(gòu)造及區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造略圖

新寨(扶羅)斷裂：位于區(qū)內(nèi)北西部新寨鄉(xiāng)附近。斷層走向41°，長(zhǎng)度＞32km。斷層傾向北西。沿?cái)嗔褞?qiáng)烈擠壓破碎、破碎帶寬達(dá)數(shù)十米，局部見糜棱巖帶。斷層面覺清晰的平錯(cuò)擦痕及刮鏟階步。沿?cái)嗔褞媳眱蓚?cè)，還見有發(fā)育完整的帚狀構(gòu)造和族扭構(gòu)造以及沿次級(jí)裂隙充填的石英脈。斷層力學(xué)性質(zhì)為壓性兼扭性。在地層效應(yīng)上，斷層兩盤出露地層均為清水江組第二段及平略組。北段表現(xiàn)為上盤下降，為后期重力作用造成，總體為一逆沖斷層。

坪地?cái)鄬樱何挥趨^(qū)內(nèi)中部坪地(貢溪)復(fù)向斜近軸部。橫貫測(cè)區(qū)，全長(zhǎng)34km，總體走向45°，斷層面總體傾向南東，傾角60～65°。南盤下寒武統(tǒng)由南東向北西逆沖于上寒武統(tǒng)之上。斷距達(dá)500～600m。斷層擠壓破碎帶寬達(dá)5～10m。一組傾向310 °傾角60°之劈理十分發(fā)育。在圭祿山見擠壓形成的片理，在銅鼓見石墨化，在龍腳一帶見100余米的方解石脈充填的破碎帶。在斷層南盤，發(fā)育一組走向25～30°之壓扭性結(jié)構(gòu)面，二者構(gòu)成一個(gè)完整的“入”字型構(gòu)造。指示北盤相對(duì)向北東扭動(dòng)。該斷層為區(qū)域一級(jí)構(gòu)造，并構(gòu)成采礦權(quán)區(qū)西部邊界。其力學(xué)性質(zhì)為壓扭性，為一逆斷層。

(2) 北北東組。

此組斷裂主要發(fā)育于區(qū)內(nèi)南部大河邊采礦權(quán)區(qū)。其代表為F5、F6、F7，該組斷裂走向20～30°，傾向南東東，傾角約70°，走向長(zhǎng)2～5km。斷層?xùn)|盤向西仰沖，斷距數(shù)十米至百余米。斷層破碎帶及斷裂帶附近的炭質(zhì)頁巖常見因擠壓而產(chǎn)生的片理化現(xiàn)象。其力學(xué)性質(zhì)為壓扭性，均為逆斷層。

(3) 北東東組。

主要見于區(qū)內(nèi)南部大河邊采礦權(quán)區(qū)。以F3、F4為代表，為一組平移斷層。該組斷裂走向78～80°，傾角57～65°，長(zhǎng)度2～3km。斷層線平直，斷層兩盤標(biāo)志層有明顯錯(cuò)動(dòng)。水平斷距達(dá)160m，表現(xiàn)為上盤下降，垂直斷距達(dá)數(shù)十米。上述特征反映其力學(xué)性質(zhì)為一組扭裂面。

2 典型礦床及特征

區(qū)域上已發(fā)現(xiàn)超大型重晶石礦——天柱大河邊重晶石礦床。大河邊重晶石礦床與貢溪向斜重晶石礦床都產(chǎn)于震旦系至寒武系留茶坡組中上部、產(chǎn)于硅質(zhì)巖與黑色炭質(zhì)頁巖之間，并且同屬于天錦黎金水晶重晶石釩成礦帶(Ⅳ-10)。

重晶石礦呈層狀、似層狀產(chǎn)出，與圍巖整合接觸，同步褶皺；礦層產(chǎn)狀與圍巖一致；主礦層厚度一般3～5m，最小0.5m，最大厚度10.17m。全礦床平均厚度3.49m。以大河邊重晶石礦區(qū)為例，在空間上有一定的變化規(guī)律：礦層由北往南，厚度逐漸增大，而最大厚度地段為南段，南段、中段礦厚度在局部存在較大起伏，其總的變化趨勢(shì)相對(duì)比北段穩(wěn)定；礦層在傾向方向，厚度有增大趨勢(shì)。

總之，礦層較為穩(wěn)定，傾向方向的變化較走向的變化小，特別在圭勺至大河邊帶，礦體的厚度大，變化小，且穩(wěn)定。

各類礦石主要礦物均為重晶石，次要礦物有白云石、方解石、炭質(zhì)有機(jī)質(zhì)，少量自生石英、自生斜長(zhǎng)石、粘土礦物、黃鐵礦等，含量隨礦石類型而異。重晶石礦直接頂板為黑色炭質(zhì)頁巖夾重晶石透鏡和磷質(zhì)、硅質(zhì)結(jié)核，即為含磷結(jié)核之黑色炭質(zhì)頁巖(上結(jié)核層)。富含釩、銀金屬，并且釩在大河邊礦區(qū)構(gòu)成工業(yè)礦體。礦層直接底板為黑色薄層硅質(zhì)巖夾炭質(zhì)頁巖。

3 成礦模式及找礦標(biāo)志

3.1 成礦模式

多位地質(zhì)學(xué)家對(duì)區(qū)內(nèi)重晶石礦床的成因提出自己的觀點(diǎn)。例如：涂光熾[2]對(duì)天柱—新晃的重晶石地質(zhì)特征進(jìn)行歸納總結(jié)，認(rèn)為屬于層控礦床；范德廉等[3]提出重晶石應(yīng)為黑色巖系的一部分，認(rèn)為重晶石礦床是熱液沉積形成的；王忠誠(chéng)等[4]通過大河邊重晶石鍶同位素的研究，認(rèn)為鋇元素來自地殼；魏懷瑞等[5]通過對(duì)貴州天柱縣重晶石熱水噴流沉積特征與沖繩等地發(fā)現(xiàn)的硫化物煙囪進(jìn)行對(duì)比，認(rèn)為天柱重晶石煙囪為硫化物煙囪；根據(jù)楊瑞東等[6]研究認(rèn)為本區(qū)重晶石礦成因?yàn)楹５谉崴?液)噴流沉積重晶石礦床，推測(cè)天柱可能為海底熱水(液)噴流中心，為該區(qū)形成超大型重晶石礦床提供了地質(zhì)理論基礎(chǔ)。

對(duì)于重晶石的成因，大多數(shù)研究者觀點(diǎn)一致，認(rèn)為是熱液成因[3-10]。當(dāng)然也有不同的觀點(diǎn)，褚有龍[11]認(rèn)為是陸源化學(xué)沉積成因；吳衛(wèi)芳等[12]認(rèn)為生物成因比重較大。

3.2 找礦標(biāo)志

(1) 地層時(shí)代標(biāo)志：該區(qū)重晶石礦產(chǎn)于震旦系至寒武系留茶坡組中上部，在區(qū)域上在該層位和時(shí)代不斷發(fā)現(xiàn)重晶石礦，說明其具有固定的產(chǎn)出時(shí)代和層位，因此時(shí)代和層位是尋找該類型重晶石礦的標(biāo)志之一[6，13-14]。

(2) 巖性標(biāo)志：重晶石礦產(chǎn)于震旦系至寒武系留茶坡組硅質(zhì)巖與黑色炭質(zhì)頁巖之間，根據(jù)大河邊重晶石礦直接頂?shù)装逄卣?，在該區(qū)尋找重晶石礦最直接的標(biāo)志是震旦系至寒武系留茶坡組頂部磷結(jié)核層以及上部含重晶石礦結(jié)核。

(3) 釩、磷標(biāo)志：在重晶石礦層頂界向上0.14～6.10m內(nèi)炭質(zhì)頁巖中，富含V、Ag、Mo、Ni等多金屬，并常富集成釩、銀礦體。在該層中普見磷結(jié)核，外貌特殊，易于識(shí)別。因此，在區(qū)域上發(fā)現(xiàn)此層，應(yīng)注意其下可能有重晶石礦存在。

4 找礦預(yù)測(cè)與找礦遠(yuǎn)景區(qū)劃分

通過勘查工作，經(jīng)資料的綜合整理及綜合研究分析，在整裝勘查區(qū)內(nèi)共優(yōu)選出3個(gè)重晶石礦找礦遠(yuǎn)景區(qū)，其中A類找礦遠(yuǎn)景區(qū)1處，B類找礦遠(yuǎn)景區(qū)1處，C類找礦遠(yuǎn)景區(qū)1處(見圖3)。

圖3 找礦遠(yuǎn)景區(qū)分布圖

(1) 上圭勺—大楊柳重晶石找礦遠(yuǎn)景區(qū)。

位于貢溪向斜南東翼，主要集中在礦權(quán)區(qū)(大代白、圭祿山、山環(huán))內(nèi)，其為Ⅰ重晶石礦體深部延伸區(qū)域，通過淺部施工的鉆探工程控制礦體情況，礦體沿傾向延伸較為穩(wěn)定，且在大多區(qū)域厚度有增厚的趨勢(shì)，礦體傾角有變緩的趨勢(shì)。該區(qū)域重晶石成礦條件較好，且綜合研究程度較高，如通過系統(tǒng)的工程控制，通過概算，預(yù)計(jì)投入鉆探工作量8 000m，可將該區(qū)塊工作程度提升至普查程度，預(yù)計(jì)可增加333類型重晶石礦石資源量1億余噸，既可以擴(kuò)大礦體資源儲(chǔ)量，又可延長(zhǎng)礦山服務(wù)年限，礦體埋深多在400～500m，故將該區(qū)劃分為A類找礦遠(yuǎn)景區(qū)。

(2) 石硬—高車重晶石礦找礦遠(yuǎn)景區(qū)。

位于貢溪向斜北西翼，云洞背斜為一鼻狀背斜，該區(qū)域處于云洞背斜傾伏端之南西側(cè)，云洞背斜兩翼均有重晶石礦產(chǎn)出，層位穩(wěn)定；厚度、品位變化不大；加之該區(qū)域重晶石礦含礦巖系上覆地層九門沖組、杷榔組、清虛洞組廣泛分布，預(yù)測(cè)該區(qū)域有較好的找礦前景。但該區(qū)礦體為隱伏礦體，預(yù)測(cè)礦體埋深多在500～800m；預(yù)計(jì)投入鉆探工作量5 000m，通過概算可探獲333+334類型重晶石礦石資源量8 000萬t。該區(qū)目前無工程控制，綜合研究程度不高，故將該區(qū)劃分為B類找礦遠(yuǎn)景區(qū)。

(3) 麥溪—岑樓坡重晶石礦找礦遠(yuǎn)景區(qū)。

位于貢溪向斜的核部，因大河邊山環(huán)重晶石礦、寨腳、卜登寨、圭祿山下寨等地均發(fā)現(xiàn)有重晶石礦露頭，雖有F1斷層相隔，但貢溪向斜北西翼之云洞背斜重晶石礦體的發(fā)現(xiàn)，通過鉆探工程驗(yàn)證，其沿南東方向延伸穩(wěn)定，根據(jù)成礦預(yù)測(cè)，深部存在隱伏重晶石礦可能性大，找礦前景好。預(yù)計(jì)投入鉆探工作量5 000～6 000m，通過預(yù)測(cè)，可探獲333+334類型重晶石礦石資源量6 000萬t。該區(qū)礦體為隱伏礦體，目前無工程控制，綜合研究程度不高，預(yù)測(cè)重晶石礦體埋深較大，多在800～1 000m，故將該區(qū)劃分為C類找礦遠(yuǎn)景區(qū)。

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