川西南大梁子鉛鋅礦床礦化蝕變分帶規(guī)律與元素組合分帶模型

袁 航韓潤(rùn)生馮志興吳 鵬管申進(jìn)丁天柱李凌杰楊 博

1.昆明理工大學(xué)國(guó)土資源工程學(xué)院,云南 昆明 650093;

2.有色金屬礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查中心西南地質(zhì)調(diào)查所,云南 昆明 650093;

3.西部礦業(yè)股份有限公司,青海 西寧 810001;

4.四川會(huì)東大梁礦業(yè)有限公司,四川 涼山彝族自治州 615205

0 引言

大梁子鉛鋅礦是川滇黔成礦區(qū)川西南礦集區(qū)內(nèi)大型鉛鋅礦床的典型代表,位于揚(yáng)子陸塊西南緣、甘洛-小江深斷裂與普渡河斷裂之間。川滇黔地區(qū)的鉛鋅礦具有類MVT型鉛鋅礦床特征(柳賀昌和林文達(dá),1999;Zhou et al.,2001;張長(zhǎng)青等,2005;Leach et al.,2010;王明志等,2019;龔紅勝等,2020)。相關(guān)學(xué)者在大梁子鉛鋅礦床成因(王小春,1991;朱賴民等,1994;李發(fā)源,2003)、礦床地球化學(xué)(張長(zhǎng)青等,2008;袁波等,2014;劉志鵬,2016;孔志崗等,2018)、構(gòu)造控礦規(guī)律(王小春,1988;林方成,1994;徐波,2014;吳建標(biāo)等,2019)等方面做了不少研究;在礦化-蝕變方面,張長(zhǎng)青等(2014)認(rèn)為碳酸鹽化、炭化、硅化、黃鐵礦化均與鉛鋅成礦關(guān)系密切。

韓潤(rùn)生等(2011)認(rèn)為蝕變巖相是指熱液成礦過程中不同物理化學(xué)條件下形成的蝕變類型及其組合、礦物組合、各類元素組合及其分帶特征。在此基礎(chǔ)上,系統(tǒng)總結(jié)了川滇黔成礦區(qū)蝕變特征及其礦物共生組合,認(rèn)為礦床(體)分布與礦化蝕變具有成生聯(lián)系,進(jìn)而提出礦化分帶模式,建立了綜合找礦模型 (韓潤(rùn)生等,2006,2011,2012)。魏愛英(2011)總結(jié)了毛坪鉛鋅礦礦體群蝕變分帶模式;趙凍等(2016)論述了樂紅鉛鋅礦床的蝕變演化規(guī)律;張小培(2017)總結(jié)了會(huì)澤鉛鋅礦床礦化-蝕變分帶規(guī)律;Bejaoui et al.(2013)在Jebel Bejaoui礦床中發(fā)現(xiàn)在白云石化和硅化交替部位具較強(qiáng)的鉛鋅礦化;Cordeiro et al.(2018)認(rèn)為Morro Agudo礦床中黃鐵礦化常與鉛鋅礦物伴生,可作為明顯的找礦標(biāo)志;Hanil?i et al.(2020)發(fā)現(xiàn)Meskantepe礦床中蝕變現(xiàn)象普遍存在,黃鐵礦和白鐵礦常與鉛鋅礦物伴生,可結(jié)合蝕變現(xiàn)象進(jìn)行找礦預(yù)測(cè)。由此可見,相關(guān)學(xué)者在熱液蝕變研究方面取得了不少成果,但是對(duì)于大梁子鉛鋅礦床礦化蝕變組合分帶規(guī)律,以及不同蝕變帶礦物組合、礦化元素組合和元素比值分帶認(rèn)識(shí)不清,直接影響到礦區(qū)深部的找礦勘查方向。

通過大梁子鉛鋅礦區(qū)不同中段的大比例尺礦化—蝕變巖相學(xué)填圖,解析典型剖面的蝕變類型、強(qiáng)度和蝕變巖組構(gòu)等特征,探討礦化蝕變與礦化元素、元素組合之間的成生聯(lián)系,進(jìn)而建立其分帶模型,對(duì)深化礦床成礦理論研究和深部找礦預(yù)測(cè)具有啟示意義。

1 礦區(qū)和礦床地質(zhì)概況

1.1 礦區(qū)地質(zhì)

大梁子鉛鋅礦位于揚(yáng)子地塊西南緣、甘洛小江斷裂帶以西16 km處,其中北西向的康定-奕良-水城斷裂、哀牢山斷裂,北東向的彌勒-師宗-水城斷裂、小金河-中甸斷裂等主干斷裂構(gòu)成了川滇黔的菱形地塊格局(圖1a;王寶碌等,2004)。

礦區(qū)及外圍出露的地層為震旦系上統(tǒng)燈影組、下寒武系筇竹寺組、滄浪鋪組、龍王廟組和第四系坡積物。燈影組是該礦床的主要賦礦層位,其賦礦巖性為細(xì)—中晶硅質(zhì)白云巖。

礦區(qū)構(gòu)造以北西西—近東西向的F15和F1斷層控制了鉛鋅礦床的產(chǎn)出,是礦區(qū)的一級(jí)構(gòu)造。其中F15斷層(NW35°～72°∠54°～85°SW),裂面呈舒緩波狀或緊閉且平直,帶內(nèi)為黃褐色—灰白色白云質(zhì)碎裂巖,見白云質(zhì)碎斑巖、碎粒巖,斷層的上下盤分布黃褐色—灰白色硅化碎裂白云巖,下盤有鉛鋅礦化。且沿該斷層發(fā)育片理化、炭化、硅化和星點(diǎn)狀黃鐵礦化、網(wǎng)脈狀褐鐵礦化、網(wǎng)脈狀鉛鋅礦化等,反映該斷裂早期具右行扭張性,晚期具左行扭性—扭壓性。F1斷層(NW60°～70°∠70°～85°SW),裂面呈舒緩波狀、波狀,帶內(nèi)為灰—灰白色白云質(zhì)碎裂巖,兩盤均為灰—灰白色白云巖,局部可見石英脈、褐鐵礦、鉛鋅礦-重晶石脈等,反映該斷裂早期(成礦期)具右行張扭性,晚期具左行扭壓性。此外,礦區(qū)內(nèi)還發(fā)育北西向次級(jí)斷層和南西向傾伏的北北東—北東向背斜,共同控制著礦體(脈)的產(chǎn)出(圖1b)。礦區(qū)外圍分布海西期輝綠巖脈和峨眉山玄武巖,與鉛鋅成礦作用無成生聯(lián)系。

圖1 大梁子礦區(qū)區(qū)域構(gòu)造簡(jiǎn)圖(圖1a據(jù)王寶碌等,2004修改;圖1b據(jù)張長(zhǎng)青等,2014修改)Fig.1 Schematic diagram showing the regional tectonics of the Daliangzi mining area (Fig.1a is modified from Wang et al., 2004;Fig.1b modified is from Zhang et al.,2014)

1.2 礦體特征

大梁子礦床主要由1號(hào)礦體(主礦體)和2號(hào)礦體組成,根據(jù)礦體與地塹式斷塊中次級(jí)斷塊的關(guān)系將1號(hào)礦體分為九個(gè)礦段,最主要的是Ⅰ—Ⅴ號(hào)礦段,主要受南西向、北東向斷層(F5、F6、F8、F10)和有利巖性(燈影組白云巖)聯(lián)合控制。礦體長(zhǎng)約630 m,平均厚度52.67 m,Pb+Zn平均品位約11.99%。礦體在平面上常呈長(zhǎng)條形、喇叭形、豆莢形等,在剖面上呈串珠狀、柱狀、棱柱狀等(圖2);Ⅵ—Ⅸ礦段規(guī)模較小,且均為氧化礦。

圖2 大梁子鉛鋅礦床7號(hào)和19號(hào)勘探線剖面Fig.2 Sections of No.7 and No.19 exploration lines in the Daliangzi Pb-Zn deposit

1.3 礦石特征

礦石礦物主要有方鉛礦、閃鋅礦、黃鐵礦、黃銅礦和銀黝銅礦等。脈石礦物主要為白云石、方解石、石英、重晶石,含有少量瀝青。其典型礦石構(gòu)造有塊狀、角礫狀、浸染狀、細(xì)脈狀等(圖3);典型結(jié)構(gòu)有包含、重結(jié)晶、共邊、溶蝕交代、自形晶粒、半自形晶粒、他形晶粒結(jié)構(gòu)等。

圖3 大梁子礦區(qū)礦石典型構(gòu)造Fig.3 Typical ore structures in the Daliangzi mining area

閃鋅礦為最主要的礦石礦物,與方鉛礦、黃鐵礦共生,以塊狀、角礫狀、網(wǎng)脈狀、浸染狀和細(xì)脈狀產(chǎn)出(圖4a、4b),依據(jù)顏色及穿插關(guān)系劃分為 3 種類型: 棕黑色閃鋅礦(S1)、淺黃褐色—橘紅色閃鋅礦(S2)、淺黃褐色閃鋅礦(S3)。棕黑色閃鋅礦(S1)為早期結(jié)晶的產(chǎn)物,主要以膠結(jié)物形式包裹白云巖角礫;淺黃褐色—橘紅色閃鋅礦(S2)生成時(shí)間次之,大部分以膠結(jié)物形式包裹白云巖角礫,具有細(xì)粒結(jié)晶結(jié)構(gòu)及脈狀構(gòu)造,或沿構(gòu)造裂隙充填,切穿棕黑色閃鋅礦(圖4a);淺黃褐色閃鋅礦(S3)生成最晚,產(chǎn)出較少,主要以細(xì)脈狀分布于裂隙中,鏡下見淡黃色閃鋅礦呈細(xì)脈狀切穿白云巖(圖4b)。

方鉛礦呈脈狀、浸染狀、塊狀產(chǎn)出,根據(jù)穿插交代關(guān)系劃分為兩個(gè)階段,G1常分布于斷裂帶內(nèi)、裂隙和斷裂的上下盤,鏡下自形程度較好,多呈四邊形、五邊形(圖4c);G2主要以脈狀、網(wǎng)脈狀分布,與淺黃褐色—橘紅色閃鋅礦(S2)呈共邊結(jié)構(gòu),兩者共生(圖4d、4e)。

黃鐵礦在礦區(qū)內(nèi)分布最廣,自礦體至圍巖,浸染狀、脈狀、細(xì)脈狀不等,常交代閃鋅礦、方鉛礦呈溶蝕結(jié)構(gòu)(圖4f),也可見自形—半自形粒狀結(jié)構(gòu)、他形細(xì)粒結(jié)構(gòu)、球粒狀結(jié)構(gòu)和草莓狀結(jié)構(gòu)等,可劃分為3個(gè)世代:P1常分布于圍巖中,呈星點(diǎn)狀分布(圖4g);P2以脈狀、浸染狀為主,常和方鉛礦共同包裹白云巖角礫(圖4h);P3為熱液晚期形成,與淺黃褐色—橘紅色閃鋅礦(S2)呈包含結(jié)構(gòu)(圖4i)。

圖4 不同階段礦石組構(gòu)照片F(xiàn)ig.4 Photos showing ore fabric at different stages

石英劃分為兩個(gè)世代,Q1常見于硅質(zhì)白云巖中,以自形粒狀結(jié)構(gòu)分布于硅質(zhì)白云巖孔洞(圖4c、4j);Q2主要產(chǎn)于斷裂帶內(nèi)和裂隙中,鏡下多觀察到石英溶蝕交代白云巖,且石英發(fā)生重結(jié)晶(圖4k、4l)。

白云石在礦區(qū)內(nèi)普遍發(fā)育,常發(fā)生溶蝕作用和重結(jié)晶作用,是酸性熱液流體與碳酸鹽圍巖化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果 (Corbella et al.,2004)。常發(fā)育在構(gòu)造斷裂帶、層間破碎帶和斷裂的上下盤附近,D1常呈團(tuán)塊狀,是熱液對(duì)圍巖的侵蝕形成的,接觸部位有較明顯的界限(圖4a、4h);D2常呈網(wǎng)脈狀分布(圖4l),白云石化較強(qiáng),偶見白云石被充填黑色有機(jī)質(zhì)和方鉛礦的裂隙穿切;D3主要為細(xì)脈狀,與方鉛礦(G2)共生(圖4m);D4主要見于裂隙中,常與方解石進(jìn)行穿插和交代(圖4n)。

方解石分布局限,見于成礦晚階段,主要在含炭質(zhì)白云巖的構(gòu)造裂隙帶內(nèi)、順層裂隙、穿切地層產(chǎn)出,形態(tài)呈細(xì)脈狀、脈狀、粒狀,在鏡下見兩組斜交的菱形節(jié)理,具聚片雙晶光性特征(圖4o)。

依據(jù)礦脈之間的穿插關(guān)系、礦物共生組合、礦石組構(gòu)等特征,劃分該礦床成礦階段及礦物生成順序(表1)。

表1 大梁子鉛鋅礦床成礦階段劃分及礦物生成順序Table 1 Paragenetic sequence of the Daliangzi Pb-Zn deposit

2 礦化蝕變及其組合分帶特征

2.1 礦化-蝕變類型

礦區(qū)內(nèi)發(fā)育的主要蝕變類型為硅化、方解石化、白云石化、黃鐵礦化、炭化及極少量瀝青化;其主要礦化類型為方鉛礦化、閃鋅礦化、黃銅礦化(氧化為孔雀石)等。通過不同中段、不同勘探線1∶200比例尺礦化-蝕變巖相學(xué)填圖,發(fā)現(xiàn)其礦化-蝕變分帶性明顯。

2.2 礦化蝕變巖組合分帶及其特征

以1884 m中段3號(hào)線、1944 m中段3號(hào)線、1944 m中段17號(hào)線、2004 m中段南部運(yùn)輸巷、2064 m中段29號(hào)線典型穿脈作為研究對(duì)象,通過大比例尺蝕變巖相學(xué)填圖(韓潤(rùn)生,2014),結(jié)合不同蝕變礦物類型、礦物共生組合、礦物含量等特征,剖析礦化-蝕變空間分帶規(guī)律。從鉛鋅礦化中心向外圍,礦化-蝕變分帶為:中等硅化+白云石化角礫狀鉛鋅礦化相帶(Ⅰ帶)→中等硅化+白云石化網(wǎng)脈狀鉛鋅礦化相帶(Ⅱ帶)→強(qiáng)硅化+白云石化+方解石化+細(xì)脈至星點(diǎn)狀黃鐵礦化相帶(Ⅲ帶)→方解石化、炭質(zhì)、黃鐵礦化相帶(Ⅳ帶)。

2.2.1 中等硅化、白云石化角礫狀鉛鋅礦化相帶(Ⅰ帶)

該帶的礦物組合為閃鋅礦(棕黑色為主)+方鉛礦+白云石(網(wǎng)脈狀、團(tuán)塊狀)+石英(他形粒狀)+黃鐵礦(自形—半自形粒狀)。圍巖主要為淺灰—灰色重結(jié)晶白云巖,閃鋅礦、方鉛礦以網(wǎng)脈狀、稠密浸染狀、團(tuán)塊狀或者以膠結(jié)物的形式出現(xiàn)。該帶內(nèi)黃鐵礦化較好,具中—粗粒自形、半自形,可見五角十二面體結(jié)構(gòu);較常見網(wǎng)脈狀構(gòu)造,并偶見黃鐵礦呈星點(diǎn)狀被白云巖和方鉛礦包裹(圖5a、5b)。白云石以網(wǎng)脈狀、團(tuán)塊狀產(chǎn)出,與方鉛礦、閃鋅礦呈明顯的交代關(guān)系,多呈溶蝕、共邊、包含結(jié)構(gòu)(圖5c)。石英以細(xì)脈狀、脈狀分布于圍巖中,在鏡下可觀察到寬約0.5 mm細(xì)脈(圖5d),多以他形粒狀為主。

圖5 大梁子鉛鋅礦床各礦化蝕變分帶典型特征照片F(xiàn)ig.5 Typical photos showing mineralization-alteration zoning characteristics in the Daliangzi Pb-Zn deposit

2.2.2 中等硅化、白云石化網(wǎng)脈狀鉛鋅礦化相帶(Ⅱ帶)

該帶的礦物組合為閃鋅礦(淺黃褐色—橘紅色)+方鉛礦+白云石(網(wǎng)脈狀)+石英(半自形—他形)+黃鐵礦(半自形粒狀)。圍巖為灰—灰白色白云巖,該帶內(nèi)方鉛礦和閃鋅礦主要呈稠密浸染狀和網(wǎng)脈狀,鏡下見白云石交代閃鋅礦呈交代殘余結(jié)構(gòu)(圖5e);黃鐵礦主要以網(wǎng)脈狀、細(xì)脈狀沿圍巖裂隙分布,部分氧化為褐鐵礦,鏡下以半自形結(jié)構(gòu)為主(圖5f);白云石主要以網(wǎng)脈狀分布于斷層和裂隙中,鏡下可觀察到白云石的重結(jié)晶現(xiàn)象,且白云石有細(xì)小的自形變晶(圖5g);石英多以脈狀存在,鏡下寬約0.4～0.5 mm,被閃鋅礦交代呈港灣狀結(jié)構(gòu),其硅化程度與Ⅰ帶相近(圖5h)。

2.2.3 強(qiáng)硅化、白云石化、方解石化、細(xì)脈至星點(diǎn)狀黃鐵礦化相帶(Ⅲ帶)

該帶的礦物組合為閃鋅礦(淺黃褐色—橘紅色、淺黃褐色)+方鉛礦+白云石(網(wǎng)脈狀)+石英(半自形)+黃鐵礦(半自形—他形粒狀)+方解石(自形—半自形)。圍巖為灰色白云巖,方鉛礦、閃鋅礦呈細(xì)脈狀;鏡下可見閃鋅礦交代白云石呈交錯(cuò)結(jié)構(gòu)(圖5i);黃鐵礦較Ⅰ帶和Ⅱ帶減少,以細(xì)脈狀為主,鏡下可見黃鐵礦溶蝕交代硅質(zhì)白云巖呈交代殘余結(jié)構(gòu),晶型多為半自形—他形粒狀結(jié)構(gòu);白云石上發(fā)育細(xì)密的溶蝕孔洞,由于受熱液溶蝕,鏡下見白云石重結(jié)晶(圖5j),該帶白云石重結(jié)晶作用較強(qiáng);石英較發(fā)育,可見團(tuán)塊狀、脈狀等,宏觀上見寬約2～3 cm的石英脈(圖5k),硅化程度明顯高于前兩個(gè)帶,鏡下石英溶蝕交代淺黃褐色—橘紅色閃鋅礦呈港灣狀結(jié)構(gòu),在與閃鋅礦接觸邊緣可見石英重結(jié)晶現(xiàn)象;方解石呈細(xì)脈狀分布于圍巖中,常呈自形—半自形結(jié)構(gòu),寬約0.2 mm(圖5l)。

2.2.4 方解石化、炭質(zhì)、黃鐵礦化相帶(Ⅳ帶)

該帶中礦物組合為方解石(自形)+炭質(zhì)+黃鐵礦(他形粒狀),圍巖為黑色泥炭質(zhì)白云巖,鉛鋅礦化弱;黃鐵礦主要呈星點(diǎn)狀分布于黑色泥炭質(zhì)白云巖中,為他形粒狀結(jié)構(gòu)(圖5n);方解石以脈狀、團(tuán)塊狀分布于圍巖裂隙和構(gòu)造帶中,平均密度3條/20 cm,每條寬約1 cm(圖5m),鏡下可見細(xì)小的雙晶紋(圖5o)。

綜合各帶特征,從Ⅰ帶至Ⅳ帶的蝕變礦物組合穩(wěn)定。從礦化中心至圍巖的礦化-蝕變分帶規(guī)律為:鉛鋅礦化逐漸減弱,從塊狀+角礫狀→網(wǎng)脈狀→細(xì)脈狀+星點(diǎn)狀→無礦;黃鐵礦化逐漸減弱,由稠密浸染狀+網(wǎng)脈狀→脈狀+網(wǎng)脈狀→細(xì)脈狀+星點(diǎn)狀→星點(diǎn)狀,晶型由自形粒狀結(jié)構(gòu)→半自形粒狀結(jié)構(gòu)→半自形—他形粒狀結(jié)構(gòu)→他形粒狀結(jié)構(gòu)、少見半自形粒狀結(jié)構(gòu),反映了熱液-巖石發(fā)生水-巖相互作用的程度經(jīng)歷了從強(qiáng)到弱的變化過程。

3 礦化蝕變巖地球化學(xué)特征

為了從元素層次分析該礦床的礦化-蝕變分帶規(guī)律,在有色金屬西北礦產(chǎn)地質(zhì)測(cè)試中心(國(guó)家甲級(jí)資質(zhì))開展了測(cè)試分析。用ICP-MS測(cè)定樣品的微量元素(As、Sb、Hg、Ag等)含量,內(nèi)外檢樣以3%提取。主要指示元素平均誤差小于8%,分析方法、儀器均達(dá)到要求。

從表2可知,礦區(qū)中Pb、Zn元素含量較高,Pb含量變化為2.25×10-5～9.88×10-2,平均為8.40×10-3;Zn含量變化為5.12×10-5～2.08×10-2,平均為3.44×10-2;Ag含量變化為0.99×10-7～1.49×10-3,平均為5.16×10-5;Cu含量變化為4.30×10-6～3.94×10-3,平均為2.72×10-4;Cd含量變化為0.17×10-6～1.55×10-3,平均為2.20×10-4;Ge含量變化為0.97×10-7～3×10-5,平均為3.96×10-6;As含量變化為1.32×10-5～2.99×10-3,平均為2.17×10-4;Sb含量變化為0.69×10-6～1.11×10-4,平均為2.50×10-5。

4 討論

4.1 礦化元素含量及其比值的空間變化規(guī)律

礦體元素分帶是盲礦預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)的一種重要手段,而元素組合和元素比值指標(biāo)的研究可以為隱伏礦體預(yù)測(cè)提供依據(jù)(陶琴等,2020),進(jìn)而構(gòu)建礦化-蝕變分帶模型。因此基于元素平面分帶特征能直觀反映礦化元素在不同蝕變帶中的富集及變化規(guī)律,以礦區(qū)內(nèi)1884 m、1944 m、2004 m、2064 m實(shí)測(cè)剖面為例(圖6,圖7),選取各蝕變帶典型樣品進(jìn)行了Pb、Zn、Ag、Cu、Cd、Ge、As、Sb礦化元素的分析。

4.1.1 元素和元素比值平面分帶規(guī)律

根據(jù)元素含量變化趨勢(shì)表明(表2),Pb、Zn、Cu的含量總體上要高于Ag、Cd、Ge、As、Sb,在Ⅰ、Ⅱ帶中Pb、Zn含量明顯高于Ⅲ、Ⅳ帶;Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ帶中的Cd含量變化不大;Ge含量總體變化不大,Ag、Cu含量富集于Ⅱ、Ⅲ帶,而As和Sb在Ⅰ、Ⅱ帶變化較穩(wěn)定,在Ⅲ、Ⅳ帶含量較高。因此,從Ⅰ帶至Ⅳ帶,Pb、Zn、Cd含量呈現(xiàn)出降低的趨勢(shì),Cu含量呈現(xiàn)出先升高再逐漸降低,As、Sb含量在Ⅲ、Ⅳ帶達(dá)到峰值(圖6,圖7),成礦元素組合呈現(xiàn)出中溫Pb、Zn(Cd)→中低溫Cu、Ag、Sb→低溫As、Sb的變化規(guī)律,反映出元素組合在平面上由中溫至低溫的變化過程,這一規(guī)律與礦化蝕變分帶具有一致性。

表2 大梁子鉛鋅礦床礦化元素測(cè)試結(jié)果(×10-6)Table 2 Mineralization element contents in the Daliangzi Pb-Zn deposit (×10-6)

元素比值作為一項(xiàng)異常評(píng)價(jià)指標(biāo),在地球化學(xué)異常評(píng)價(jià)中起著重要的作用,采用元素組合的比值比單一指示元素要可靠一些(伍宗華和金仰芬,1993)。因此選用中溫元素(組合)/低溫元素(組合)、中溫元素(組合)/低溫元素(組合)比值作為異常評(píng)價(jià)指標(biāo),其中Pb、Zn、Cu為中溫元素的典型代表,Ag、As、Sb為低溫元素的典型代表,通過中溫元素(組合)/低溫元素(組合)比值,可以進(jìn)一步強(qiáng)化礦化元素在不同蝕變帶中的富集及變化規(guī)律。選擇Zn/Pb、Zn/(Pb+Zn)、(Pb+Zn)/Cu、(Pb+Zn)/(As+Sb)作為元素異常評(píng)價(jià)指標(biāo);曾慶豐等(1986)認(rèn)為依據(jù)Zn/Pb比值的變化來確定成礦熱液運(yùn)移的方向和尋找隱伏礦體。由Zn/Pb比值變化可知,總體上在Ⅰ、Ⅱ帶較高,然后在Ⅲ、Ⅳ帶中下降,說明了流體由Ⅰ帶運(yùn)移至Ⅳ帶,流體中心在Ⅰ帶附近;Zn/(Pb+Zn)比值變化不大,從Ⅰ帶至Ⅳ帶趨勢(shì)平穩(wěn),表明了自Ⅰ帶至Ⅳ帶鉛鋅含量呈正相關(guān)逐漸降低;(Pb+Zn)/Cu比值先降低再升高,表明Cu元素主要富集在Ⅱ帶; (Pb+Zn)/(As+Sb)高值范圍表示中溫元素組合的分布范圍,主要在Ⅰ帶附近(圖6,圖7)。

圖6 大梁子鉛鋅礦床1884 m中段和1944 m中段礦化-蝕變剖面填圖Fig.6 Geochemical mapping showing the mineralization-alteration profiles at the middle sections of 1884 m and 1944 m in the Daliangzi Pb-Zn deposit

圖7 大梁子鉛鋅礦床2004 m中段和2064 m中段礦化-蝕變剖面填圖Fig.7 Geochemical mapping showing the mineralization-alteration profiles at the middle sections of 2004 m and 2064 m in the Daliangzi Pb-Zn deposit

因此,不管是單一元素的分帶特征,或是元素比值和元素組比值的分帶特征,在該礦區(qū)四個(gè)中段從礦體中心至圍巖呈現(xiàn)出中等硅化白云石化角礫狀鉛鋅礦化相帶(Ⅰ帶)→中等硅化白云石化網(wǎng)脈狀鉛鋅礦化相帶(Ⅱ帶)→強(qiáng)硅化方解石化細(xì)脈狀至星點(diǎn)狀黃鐵礦化相帶(Ⅲ帶)→方解石化炭質(zhì)黃鐵礦化相帶(Ⅳ帶)的分帶規(guī)律;元素上也呈現(xiàn)出Pb、Zn、Cd→Pb、Zn、Ag、Cu(Sb)→Ag、Cu、As、Sb→As、Sb,指示由礦化中心向圍巖存在中溫至低溫的元素分布、礦物共生組合,反映了熱液從中溫到低溫的演化規(guī)律和流體的運(yùn)移方向。

4.1.2 礦化蝕變垂向分帶規(guī)律

選擇1884 m中段、1944 m中段3號(hào)線為典型剖面,來討論蝕變分帶的寬度、類型及礦化元素的垂向富集程度等特征。

在1884 m中段3號(hào)線,礦體水平厚度為52.56 m,Pb+Zn的平均品位為4.58%;在1944 m中段3號(hào)線,礦體水平厚度為45.70 m,Pb+Zn的平均品位為5.99%。從圖8可以看出,礦體從淺部(1944 m中段)到深部(1884 m中段)的變化,具有變大—縮小—尖滅的變化趨勢(shì),1944 m中段附近的礦體寬度大于1884 m中段的礦體寬度,且在1884 m下方有尖滅的趨勢(shì),在1944 m中段上分帶的完整性和規(guī)模均好于1884 m中段,且向上或者向下,礦體大小、蝕變分帶均有變小的趨勢(shì),推測(cè)礦化中心應(yīng)在1944 m中段處,并沿著斷層、裂隙、節(jié)理等運(yùn)移通道向四周擴(kuò)散,并在有利部位沉淀成礦。

圖8 大梁子鉛鋅礦床礦化-蝕變垂向分帶示意圖Fig.8 Schematic diagram showing the mineralization-alteration vertical zoning of the Daliangzi Pb-Zn deposit

4.2 礦化蝕變分帶形成機(jī)理

為了揭示礦化蝕變分帶的形成機(jī)理,選用1944 m中段采集的閃鋅礦、方解石等樣品在昆明理工大學(xué)進(jìn)行流體包裹體測(cè)溫。在流體包裹體巖相學(xué)觀察基礎(chǔ)上,選取了1944 m中段6個(gè)樣品(多金屬硫化物階段2個(gè),碳酸鹽巖階段4個(gè))測(cè)溫(圖9),結(jié)果見表3,鹽度計(jì)算根據(jù)Bodnar(1993,2003)計(jì)算得到;pH估算采用劉斌(2011)的簡(jiǎn)化計(jì)算方法得出。

圖9 大梁子鉛鋅礦床流體包裹體采樣位置圖Fig.9 Sampling location map of the fluid inclusions in the Daliangzi Pb-Zn deposit

從圖10和表3可知,閃鋅礦和方解石中的包裹體主要發(fā)育富氣相兩相包裹體,富液相兩相包裹體次之。多金屬硫化物階段的包裹體均一溫度在200.5～221.1℃,鹽度為10.73%～11.21%NaCleqv,pH值為5.82～5.83;碳酸鹽巖階段的包裹體均一溫度在163.5～175.4℃,鹽度為7.47%～11.95%NaCleqv,pH值為5.86～6.03。

圖10 大梁子鉛鋅礦床流體包裹體顯微照片F(xiàn)ig.10 Micrographs of the fluid inclusions in the Daliangzi Pb-Zn deposit

從表3和包裹體采樣點(diǎn)分布圖(圖9)可以看出,從Ⅰ帶至Ⅳ帶,均一溫度呈現(xiàn)出溫度逐漸降低的趨勢(shì);鹽度也從中鹽度向中低鹽度轉(zhuǎn)變;pH值從酸性向酸性—近中性轉(zhuǎn)變。發(fā)生這種變化的原因主要包括3方面。

表3 大梁子鉛鋅礦床顯微測(cè)溫結(jié)果Table 3 Microscopic temperature measurement results of the Daliangzi Pb-Zn deposit

(1)在構(gòu)造驅(qū)動(dòng)力下,成礦流體從深部向上運(yùn)移,在運(yùn)移過程中,Pb2+、Zn2+主要以氯的絡(luò)合物出現(xiàn),開始溫度較高,pH值較低,與沉積期的黃鐵礦發(fā)生熱液作用,形成了自形程度較好的黃鐵礦。隨著熱液運(yùn)移的演化,熱液中所含的H2S的溶解度隨溫度下降而升高,導(dǎo)致S2-和HS-的濃度升高,進(jìn)而pH值逐漸升高,發(fā)生如下反應(yīng):

由于Fe2+和Zn2+離子半徑較為接近,因此易發(fā)生類質(zhì)同象的替換,這樣會(huì)導(dǎo)致大量Fe2+進(jìn)入到閃鋅礦的晶格當(dāng)中,所以早成礦階段的閃鋅礦顏色較深。

(2)隨著閃鋅礦、方鉛礦沉淀析出,生成大量的H+,在流經(jīng)圍巖中的灰?guī)r或白云巖時(shí)發(fā)生溶解:

因此,熱液在流經(jīng)圍巖過程中發(fā)育白云石化,并且在生酸和耗酸過程中維持動(dòng)態(tài)平衡,使得硫化物不斷地析出和發(fā)生蝕變。隨著Fe2+濃度的降低,進(jìn)入閃鋅礦晶格的Fe2+不斷減少,故閃鋅礦顏色逐漸變淺。

(3)隨著硫化物的沉淀且流體向外運(yùn)移,前階段形成白云石消耗了流體中大量Mg2+,使得流體中的Ca2+/Mg2+比值變大,不容易形成白云石,轉(zhuǎn)而沉淀出方解石:

所以,正是由于構(gòu)造驅(qū)動(dòng)與一系列物理化學(xué)條件(溫度、鹽度、pH值等)的綜合作用,才形成了該礦化蝕變分帶。

4.3 礦化蝕變分帶模式

該礦床位于小江斷裂和普渡河斷裂之間,其特殊的構(gòu)造背景與礦區(qū)斷裂的關(guān)系密切,礦區(qū)內(nèi)F15、F100、F6、F8、F5為多期次活動(dòng)的斷裂帶,鉛鋅礦體多產(chǎn)于北西向斷層及層間斷裂帶中,表明構(gòu)造與成礦的關(guān)系十分密切,控制了礦體的規(guī)模及其產(chǎn)狀,其形態(tài)上主要呈長(zhǎng)條狀、喇叭狀、豆莢狀、平行四邊形狀等,研究認(rèn)為北西向斷裂對(duì)成礦流體的運(yùn)移具有重要的控制作用,是成礦物質(zhì)運(yùn)移的通道。

綜上所述,大梁子鉛鋅礦床礦化蝕變大致從F100、F6斷裂向兩側(cè)分布,從內(nèi)向外依次為中等硅化、白云石化角礫狀鉛鋅礦化相帶(Ⅰ帶)→中等硅化、白云石化網(wǎng)脈狀鉛鋅礦化相帶(Ⅱ帶)→強(qiáng)硅化、白云石化、方解石化、細(xì)脈至星點(diǎn)狀黃鐵礦化相帶(Ⅲ帶)→方解石化、炭質(zhì)、黃鐵礦化相帶(Ⅳ帶)。各礦化-蝕變分帶礦物組合穩(wěn)定,且與礦化類型具有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系(圖11):Ⅰ、Ⅱ帶主要以鉛鋅礦化為主,黃鐵礦主要呈稠密浸染狀和網(wǎng)脈狀,為礦體的主要產(chǎn)出部位;Ⅲ帶主要形成細(xì)脈狀和星點(diǎn)狀鉛鋅礦化體,黃鐵礦化減弱;Ⅳ帶基本無鉛鋅礦化,黃鐵礦化進(jìn)一步減弱,方解石化增強(qiáng)。該分帶規(guī)律反映出蝕變組合對(duì)礦化類型的指示意義,根據(jù)不同蝕變帶內(nèi)的礦物組合及特征,可指示深部礦體的賦存特征。

5 結(jié)論

(1)大梁子鉛鋅礦床從礦體中心到圍巖呈現(xiàn)明顯的水平分帶規(guī)律:中等硅化、白云石化角礫狀鉛鋅礦化相帶(Ⅰ帶)→中等硅化、白云石化網(wǎng)脈狀鉛鋅礦化相帶(Ⅱ帶)→強(qiáng)硅化、白云石化、方解石化、細(xì)脈—星點(diǎn)狀黃鐵礦化相帶(Ⅲ帶)→方解石化、炭質(zhì)、黃鐵礦化相帶(Ⅳ帶),且礦化-蝕變強(qiáng)度依次減弱。

(2)礦化指示元素具有Pb-Zn-Cd→Pb-Zn-Ag-Cu(Sb)→Ag-Cu-As-Sb→As-Sb的分帶規(guī)律,據(jù)此構(gòu)建了礦化-蝕變分帶模式,進(jìn)一步可判斷礦化異常程度,并指示深部礦體賦存地段。

(3)從鉛鋅礦化中心至圍巖,成礦流體呈現(xiàn)出中低溫→低溫、中鹽度→中低鹽度、酸性→酸性—近中性的轉(zhuǎn)變,正是由于其物理化學(xué)條件的改變才形成了該礦床的礦化-蝕變分帶規(guī)律。