湖南省大義山西南地區(qū)礦床地質(zhì)特征、礦床成因及找礦方向分析

李云青, 李明領(lǐng), 周念峰, 栗 烈

(湖南有色地質(zhì)勘查局一總隊(duì),湖南 郴州 423000)

1 地質(zhì)背景

大義山礦田位于華南準(zhǔn)地臺湘贛粵桂上古臺坳的中部，湘贛粵陷褶斷束西緣與湘桂拱斷束東北緣交變部位，邵陽—郴州北西向基地?cái)嗔褞?，耒陽—臨武南北構(gòu)造帶與陽明山—塔山—上堡東西向隆起帶交匯處。

1.1 地層

元古界震旦系及下古生界寒武系主要為類復(fù)理石建造，為一套淺變質(zhì)巖系，巖性有泥板巖、石英細(xì)砂-粉砂巖、粉砂巖、變質(zhì)砂巖、炭質(zhì)頁巖，局部有白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖夾層和團(tuán)塊，總厚2 657 m以上，構(gòu)成加里東褶皺基底，分布于泗州山一帶。

上古生界泥盆系中上統(tǒng)及石炭系下統(tǒng)主要為淺海碳酸鹽巖建造，在泥盆系中統(tǒng)下部、上統(tǒng)頂部及石炭系下統(tǒng)中部有淺海-濱海相碎屑巖沉積，總厚大于1 600 m，構(gòu)成海西-印支構(gòu)造層，以泥盆系中統(tǒng)跳馬澗組為底界不整合于加里東褶皺基底之上[1]。

1.2 構(gòu)造

區(qū)內(nèi)構(gòu)造以斷裂為主、褶皺次之。斷裂以北西向“大義山式斷裂”(李四光、吳磊伯1948年提出)為主體，控制了大義山巖體的分布，也控制了大義山礦田的展布(見圖1)。北東-北東東向華夏系斷裂相對密集成帶發(fā)育，控制了沿脈及局部礦脈的展布，近南北向斷裂控制了區(qū)內(nèi)主要礦(化)體的分布。

圖1 大義山地區(qū)地質(zhì)略圖

褶皺由泗州山復(fù)式背斜組成，其加里東期基底褶皺軸線呈北東向展布，發(fā)育多個北東向次級褶皺，核部地層為震旦系泗州山組，兩翼為震旦系天子地組及寒武系地層，傾角45°～70°。其上部印支期蓋層褶皺軸向呈近南北向-北北西向展布，以泗州山隆起為中心，兩翼為泥盆系中上統(tǒng)與石炭系地層，傾角30°～50°。接觸帶構(gòu)造北緩南陡，傾向南西西，傾角30°～55°。

1.3 巖漿巖

大義山復(fù)式花崗巖體出露面積280 km2，呈北西向展布，分“南體”和“北體”，侵入時(shí)代屬燕山期，有五次傾入，前四次屬燕山早期三個階段的產(chǎn)物，由中深成相酸性巖組成，后一次屬燕山晚期，由淺成相酸性巖組成。大義山西南地區(qū)位于大義山巖體西南外接觸帶內(nèi)凹處，東與大義山南體(γ52a)接觸[2]，北東與大義山北體(γ52b)接觸。加里東期隆起區(qū)發(fā)育三組北東向花崗閃長斑巖脈(群)，由北西至南東依次為牛含心巖脈、泗洲山—天嶺巖脈群、木魚嶺巖脈群。

1.4 地球物理、化學(xué)異常

1.4.1 地球物理特征

據(jù)1∶50萬重力資料，區(qū)域重力場異常等值線形態(tài)與陽明山—塔山—大義山東西向隆起帶完全吻合，該區(qū)位于大義山巖體的西南部重力低異常梯度帶上，等值線密度較雷坪礦區(qū)、綠紫坳礦區(qū)稍密，低重力異常值相當(dāng)，說明工作區(qū)存在隱伏巖體，且接觸帶產(chǎn)狀較其他兩個礦區(qū)陡。

據(jù)1∶50萬航磁地球物理資料，該區(qū)磁場呈高背景場(20-40γ)，西北稍高，東南稍低，梯度變化平緩。在高背景場上分離得航磁異常湘C-73-28(見圖2)，由東西兩部分組成，東部(湘C-73-28A)處于石聽下至楓樹坪一帶，西部(湘C-73-28B)處泗洲山電視轉(zhuǎn)播站東大寶上一帶。地磁檢查，湘C-73-28A為由形狀不一，南北連續(xù)出現(xiàn)的5個局部異常組成，處于大義山南體γ52a(1)外接觸帶。湘C-73-28B由形狀不一，規(guī)模和強(qiáng)度不等的6個局部異常組成，處于大義山北體γ52b外接觸帶[3]。

圖2 白沙福1/50萬航磁異常圖

1.4.2 地球化學(xué)特征

據(jù)1999年湖南有色地質(zhì)勘查局247隊(duì)在大義山巖體南部地區(qū)的1/5萬水系沉積物測量在目標(biāo)區(qū)圈出了大水井、綠紫坳—石聽下、野豬山三個組合異常區(qū)，異常區(qū)由Pb、Zn、Cu、As、Sb、W、Mo、Be等8個元素共11個異常組成。

1.5 圍巖蝕變

(1)矽卡巖化：主要有外接觸帶和正接觸帶兩種夕卡巖，外接觸帶夕卡巖主要發(fā)育在斷層破碎帶和泗州山背斜東翼棋梓橋組層間裂隙中，與鉛鋅錫礦關(guān)系較密切，正接觸帶夕卡巖與銅、錫礦關(guān)系密切；(2)鐵錳碳酸巖化：主要為方解石脈密集發(fā)育或裂隙鐵錳質(zhì)物充填，是熱液活動在淺表的反應(yīng)，在鉛鋅、錫礦體外圍常形成鐵質(zhì)細(xì)脈；(3)硅化、黃鐵礦化：產(chǎn)于硅鈣面及斷層附近，與鉛鋅錫礦關(guān)系密切；(4)大理巖化：是熱變質(zhì)作用或熱液活動的外圍蝕變，對尋找矽卡巖和斷層有很大幫助[4]。

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 層間裂隙充填(交代)型銅(錫)、鉛鋅礦床

該礦床是目前區(qū)內(nèi)最主要的礦床類型，主要分布在泗州山背斜東翼泥盆系棋梓橋組、錫礦山組下段及跳馬澗組中，由北往南成礦溫度由高溫(銅、錫)到中高溫(鋅、錫、鉛)，次為西翼泥盆系棋梓橋組下部，在泗州山隆起北端巖體外接觸帶上也有發(fā)育，但控制程度較低，見圖3。

(1)背斜東翼。銅錫礦體：分布在大義山巖體西南內(nèi)凹處，綠紫坳—石廳下一帶。礦體形態(tài)多呈透鏡狀、似層狀產(chǎn)出，走向NNW，棋梓橋組中傾向東，傾角45°～70°，錫礦山下段中傾向西，傾角45°～70°，剖面上形成一個漏斗，長150～700 m，厚0.5～6.2 m，銅礦體品位Cu 0.91%～2.33%、Sn 0～0.34%。賦礦圍巖為泥盆系棋梓橋組白云石大理巖和錫礦山組下段大理巖(見圖4)，礦石礦物有斑銅礦、黃銅礦，其次輝銅礦、黝銅礦，及氧化的孔雀石、銅蘭、錫石、鐵閃鋅礦、毒砂、磁鐵礦等，脈石礦物有透輝石、透閃石、石榴石、白云石等，礦石結(jié)構(gòu)主要為它形粒狀結(jié)構(gòu)、填隙結(jié)構(gòu)、乳濁狀結(jié)構(gòu)、文象結(jié)構(gòu)等，礦石構(gòu)造主要為塊狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造、細(xì)脈狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造[5]。

鉛鋅礦體：主要分布在白水源一帶，賦存于棋梓橋組中下部、跳馬澗組上部及錫礦山組下段。礦體形態(tài)透鏡狀、似層狀，走向近SN，傾向東，傾角40°～70°，礦體分布長900余米，厚0.15～0.46 m，品位Pb 0.63%～13.57%、Zn 0.18%～12.68%、Ag 58.4～1226.8 g/t、Sn 0.026%～1.015%。賦礦圍巖為泥盆系棋梓橋組白云石大理巖、跳馬澗組粉砂巖與石英砂巖和錫礦山組下段白云石大理巖，礦石礦物有鐵閃鋅礦、方鉛礦、輝銀礦，次錫石，脈石礦物有白云石、石英、方解石、透輝石、透閃石等，礦石結(jié)構(gòu)主要有自形-它形不等粒結(jié)構(gòu)，交代殘余結(jié)構(gòu)等，礦石構(gòu)造有塊狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造等。

圖3 大義山西南地區(qū)地質(zhì)略圖

1—斷層；2—地質(zhì)界線；3—不整合界線；4—鉛鋅；5—銅多金屬；6—銻；7—銅；8—錫；9—砷錫；10—中型；11—小型；12—礦點(diǎn)；13—礦化點(diǎn)；γ52a(1)—燕山早期第一階段第一次傾入體；γ52b—燕山早期第二階段傾入體；γ52c—燕山早期第三階段傾入體；γ53—燕晚期傾入體

圖4 礦床類型分布剖面圖

(2)隆起區(qū)。由于工作程度低，目前僅在北端寒武系下部見有一個銅銻礦體。礦體呈似層狀，走向NE，傾向SE，傾角69°，長200 m，厚1.36～2.11 m，品位Sb 0.57%、Cu 0.88%。賦礦巖石為硅化石英脈、硅化板巖、砂巖及透閃透輝石矽卡巖，礦石礦物有黃銅礦、輝銻礦，脈石礦物有石英、透閃石、透輝石、黃鐵礦、云母等，礦石結(jié)構(gòu)有它形-半自形粒狀結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)、充填結(jié)構(gòu)，構(gòu)造有團(tuán)塊狀、浸染狀。

(3)背斜西翼。鉛鋅礦體，集中分布在泥盆系中統(tǒng)棋梓橋組下部，北起大義山北體，南至黃花沖，礦體分布長7 800 m[6]。礦體形態(tài)多呈似層狀、板狀，走向近SN，傾向西，傾角50°～60°，單個礦體長100～600 m，厚1.15～3.28 m，品位Pb 1.61%～4.26%、Zn 0.034%～3.05%。賦礦圍巖為角礫狀白云巖或含生物碎屑白云巖、碎裂白云巖，礦石礦物有方鉛礦、閃鋅礦，脈石礦物白云石、方解石、黃鐵礦等，礦石結(jié)構(gòu)主要為中細(xì)粒它形-半自形晶，構(gòu)造有致密塊狀、脈狀、團(tuán)塊狀、浸染狀等。

2.2 斷裂破碎帶充填交代型錫、鉛鋅、銻礦床

主要分布在泗州山隆起區(qū)及背斜東翼，含礦斷裂有近SN向、NE向、NW向三組，礦體延伸長度、厚度及品位變化較大，形態(tài)多樣。

錫礦體：主要分布在隆起區(qū)內(nèi)的大寶上礦區(qū)。礦體呈脈狀，有分支現(xiàn)象，走向30°～40°，傾向南東，傾角70°～87°，長250～1 700 m，厚0.2～16 m，品位Sn 0.362%～0.448%。賦礦巖石為透輝石、透閃石夕卡巖及白云質(zhì)灰?guī)r、硅化角礫巖等，礦石礦物有錫石、鐵閃鋅礦、輝銻礦，脈石礦物有透閃石、方解石、白云石、石英、磁黃鐵礦等，礦石結(jié)構(gòu)有半自形-它形粒狀結(jié)構(gòu)、花崗變晶結(jié)構(gòu)、乳滴狀結(jié)構(gòu)，構(gòu)造有條帶狀構(gòu)造、脈狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造。

鉛鋅礦體：主要分布背斜東翼的社背—大富口一帶。礦體形態(tài)呈透鏡狀、似層狀、囊狀、柱狀等，三組斷裂均有含礦，傾斜方向分別為東、北西-北北西、北東向，傾角55°～70°不等，礦體走向長28～60 m，傾向長92～150 m，厚度0.56～2.33 m，品位Pb 0.43%～1.88%、Zn 1.08%～3.71%、Ag 8.16～81.01 g/t、Sn 0.064%～1.449%。賦礦巖石角礫巖為主，礦石礦物有鐵閃鋅礦、方鉛礦、輝銀礦，次錫石，少量黃銅礦，脈石礦物白云石、石英、方解石、黃鐵礦、毒砂、磁黃鐵礦等，礦石結(jié)構(gòu)有它形-半自形粒狀結(jié)構(gòu)、交代殘余結(jié)構(gòu)、包含結(jié)構(gòu)等，構(gòu)造有浸染狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造、細(xì)脈穿插狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造、角礫狀構(gòu)造等。

銻礦體：主要分布在隆起區(qū)內(nèi)，以野豬山—木魚嶺一帶最集中。礦體呈脈狀、囊狀、串珠狀，走向以北西為主，傾向北東，傾角65°～75°，長數(shù)米到數(shù)百米不等，厚0.92～1.85 m，品位Sb 0.77%～6.72%，天嶺礦區(qū)Ⅱ礦體伴生Pb 0.71%、Zn 0.29%。賦礦巖石有硅化白云巖，硅化板巖、炭質(zhì)板巖、砂巖等，礦石礦物有輝銻礦，次輝銻鉛礦、方鉛礦、閃鋅礦，脈石礦物有石英、泥質(zhì)、白云石、炭質(zhì)等，礦石結(jié)構(gòu)有它形-半自形粒狀結(jié)構(gòu)、充填結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)，次有嵌晶結(jié)構(gòu)、溶蝕結(jié)構(gòu)，構(gòu)造有團(tuán)塊狀構(gòu)造、星點(diǎn)狀構(gòu)造、細(xì)脈狀構(gòu)造、針狀放射狀構(gòu)造等。

2.3 接觸帶夕卡巖型銅錫礦床

分布在泗州山背斜東翼、大義山巖體西南內(nèi)凹處。礦體受巖體接觸帶控制，形態(tài)復(fù)雜，變化較大，礦體走向NNW或SN，傾向西，傾角30°～50°，部分俘虜體邊緣礦體呈不規(guī)則管狀，長220～450 m，厚2.6～10 m，品位Cu 0.28%～2.33%、Sn 0.25%左右。賦礦巖石夕卡巖，礦石礦物主要有斑銅礦、黃銅礦、錫石、鐵閃鋅礦、毒砂等，脈石礦物有透輝石、透閃石、石榴石、符山石、蛇紋石、黃鐵礦、磁鐵礦、磁黃鐵礦等，礦石結(jié)構(gòu)有他形晶粒狀結(jié)構(gòu)、填隙結(jié)構(gòu)、乳濁狀結(jié)構(gòu)、晶架結(jié)構(gòu)等，構(gòu)造有塊狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造、細(xì)脈狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造。

3 礦床成因分析

泗州山背斜東翼，由北往南巖體揭露深度由淺到深，成礦溫度由高溫(Cu、Sn)到中高溫(鐵閃鋅、Pb、Sn)，反應(yīng)成礦熱液與巖漿巖關(guān)系密切；在白水源一帶，空間上，離接觸帶較遠(yuǎn)的NE-NEE低次序斷裂以Pb、Zn為主，主斷裂及外接觸帶附近的低次序斷裂中以Sn、Pb、Zn、Ag為主，反應(yīng)成礦熱液流體運(yùn)動軌跡是由接觸帶向外接觸帶擴(kuò)散，說明巖體為成礦提供了物質(zhì)來源和動力；根據(jù)巖礦鑒定結(jié)果，礦石中鐵閃鋅礦、方鉛礦呈自形細(xì)脈狀穿插細(xì)晶塊狀黃鐵礦，或呈它形、半自形狀充填于黃鐵礦顆粒間，微細(xì)晶黃銅礦交代、包裹亮古銅色粗晶磁黃鐵礦等，以及礦石致密塊狀、條帶狀、浸染狀等構(gòu)造特征，均為明顯的熱液活動成因[7]。綜合分析認(rèn)為，該區(qū)域內(nèi)礦床成因?yàn)閹r漿熱液成因。

隆起區(qū)內(nèi)主要礦種為錫、銻、銅，其中錫、銅礦體位于隆起區(qū)北部，與大義山北體較近，亦是高溫礦種；主要賦礦層位為前寒武碎屑巖系中的碳酸鹽巖夾層，賦礦巖石為交代形成的復(fù)雜濕夕卡巖，并引起了湘C-73-28B磁異常；從礦石礦物組合、交代強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)構(gòu)造等觀察，都具備顯著的巖漿熱液作用特點(diǎn)，屬巖漿熱液成因。而銻礦主要產(chǎn)于在隆起區(qū)中、南部北西向破碎帶中，地表礦(化)點(diǎn)分布在北東向斑巖脈出露或隱伏地段集中；野豬山、大水井水系沉積物異常區(qū)是由Pb、Zn、Cu、Sb等8個元素組成的多元素綜合異常區(qū)，符合巖漿熱液成因異常特點(diǎn)；礦物組合非單一的銻礦，部分礦體有鉛鋅礦伴生；礦石具交代、嵌晶、溶蝕結(jié)構(gòu)，細(xì)脈狀構(gòu)造等熱液礦床特征，所以銻礦床屬于巖漿熱液成因[8]。

泗州山背斜西翼，鉛鋅礦體集中分布在棋梓橋組下部白云巖中，成礦元素單一，層位穩(wěn)定；礦帶長7 000余米，北部與大義山北體相接，礦化強(qiáng)度卻南強(qiáng)北弱；區(qū)內(nèi)泥盆系-石炭系碳酸鹽巖中元素含量Pb 443×10-6、Zn 426×10-6，分別為維氏值的23倍和8倍，為成礦提供了物質(zhì)來源。初步判斷礦床成因類型為層控型。

4 找礦方向

(1)泗州山背斜東翼。受北西向邵陽—郴州基底斷裂剪應(yīng)力影響，泗州山背斜東翼泥盆系中統(tǒng)和上統(tǒng)錫礦山組下段中形成了眾多層間裂隙、破碎帶，為成礦提供了良好的容礦構(gòu)造，北部綠紫坳礦區(qū)主礦體就屬于此層位，南部白水源地區(qū)在該層位中亦發(fā)現(xiàn)有礦化較連續(xù)的礦(化)體。故在南部白水源地區(qū)尋找層間裂隙充填交代型礦床具有很好的找礦潛力。

接觸帶型銅錫礦是區(qū)域上主要礦床類型，如大順窿、黃沙窿、綠紫坳等中小型礦床，主礦體均為此類，南部白水源地區(qū)成礦地質(zhì)條件與綠紫坳基本相同，且外接觸帶中夕卡巖比較發(fā)育，所以在白水源地區(qū)接觸帶夕卡巖型礦床也具備良好的找礦前景。

(2)隆起區(qū)。前寒武變質(zhì)砂巖、泥板巖夾白云質(zhì)灰?guī)r，較大的巖性差異容易形成層間裂隙，為熱液運(yùn)移提供通道，白云質(zhì)灰?guī)r活潑的化學(xué)性質(zhì)，易與成礦熱鹵水發(fā)生交代作用，形成層間裂隙充填交代型錫、銅銻礦床，可重點(diǎn)對隆起區(qū)北端的銅銻礦體繼續(xù)追索控制，控制資源儲量。

野豬山—木魚嶺銻礦點(diǎn)群，礦點(diǎn)集中，沿脈發(fā)育，多組斷裂交匯，部分礦點(diǎn)有鉛鋅伴生，在深部具備尋找鉛鋅礦體的可能，可作為一個找礦重點(diǎn)地區(qū)。震旦系上統(tǒng)天子地組變質(zhì)砂巖與泥板巖的巖性差異，也應(yīng)該容易形成層間裂隙，為成礦提供容礦空間。