陜西鳳太礦田八方山鉛鋅銅多金屬礦床深部找礦進(jìn)展、成礦規(guī)律與找礦模式

文耀輝

(寶雞西北有色二里河礦業(yè)有限公司,陜西 寶雞 721706)

0 引言

八方山鉛鋅銅多金屬礦位于陜西鳳太礦田西部的八方山—八卦廟礦集區(qū)內(nèi),經(jīng)過20余年的開采,礦山后備資源不足,急需開展“攻深找盲,探邊摸底”式找礦工作,以期發(fā)現(xiàn)新的礦體,增加礦山資源儲(chǔ)量,延長(zhǎng)礦山服務(wù)年限。近年來,礦山開展深部找礦工作,并在深部發(fā)現(xiàn)新的礦體,新的勘探成果突破以往的一些認(rèn)識(shí)[1-3]。為了在深部找礦取得更大的成果,有必要對(duì)礦床成礦規(guī)律、控礦因素、礦床成因等進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié)分析。為此,本文在總結(jié)礦床地質(zhì)特征的基礎(chǔ)上,結(jié)合前人對(duì)礦帶[4]、礦集區(qū)[5-8]、礦田[9]的研究成果[1-3]與深部新的勘探成果,對(duì)礦床成礦規(guī)律進(jìn)行系統(tǒng)的總結(jié),以期為后續(xù)的深部找礦提供參考。

1 成礦地質(zhì)背景

八方山鉛鋅銅多金屬礦床位于秦嶺泥盆系貴金屬-多金屬成礦帶中段的陜西鳳太礦田中(圖1)。該礦田為秦嶺三大礦田之一,位于秦嶺造山帶南秦嶺晚古生代裂陷帶中部泥盆系熱水沉積盆地中[9]。礦田內(nèi)褶皺變形非常強(qiáng)烈,由一系列背斜、向斜相間排列且背斜、斷裂發(fā)育,褶皺緊閉。礦田內(nèi)發(fā)現(xiàn)的礦床均與背斜褶皺有密切關(guān)系。礦田中區(qū)內(nèi)印支—燕山期的構(gòu)造-巖漿活動(dòng)為含礦建造的改造、疊加、富集成礦提供了動(dòng)熱條件[6]。

八方山—八卦廟礦集區(qū)位于鳳太礦田西部,面積160 km2,八方山礦床位于復(fù)向斜北翼徐家院—甘溝背斜的次一級(jí)背斜中。區(qū)內(nèi)地層以中—上泥盆統(tǒng)為主[2]。次級(jí)背斜鞍部及翼部古道嶺組灰?guī)r與星紅鋪組千枚巖接觸界面附近是鉛鋅銅多金屬礦的主要賦礦部位,也是八方山多金屬礦床深部找礦的主要標(biāo)志層部位[4,10]。

圖1 鳳太礦田地質(zhì)礦產(chǎn)簡(jiǎn)圖

2 礦區(qū)地質(zhì)概況

2.1 地層

八方山鉛鋅銅多金屬礦床礦區(qū)地層為中泥盆統(tǒng)古道嶺組下巖段和上巖段、中泥盆統(tǒng)星紅鋪組。巖性為粉砂質(zhì)千枚巖、結(jié)晶灰?guī)r、絹云母方解石千枚巖、鐵白云石千枚巖、碳質(zhì)千枚巖等。古道嶺組下巖段(D2g1)在本區(qū)分布較少,僅出露在東溝背斜核部溝底切割較深的部位。古道嶺組上巖段(D2g2)是礦區(qū)主要出露地層之一,組成背斜核部(圖2)。長(zhǎng)950余米,寬50～200 m。其地表形態(tài)很不規(guī)整,呈似鯨魚狀。巖性為中厚層結(jié)晶灰?guī)r。中泥盆統(tǒng)星紅鋪組(D2x1)該組地層在鳳太礦田分布最廣,也是礦區(qū)出露最多的地層。該層為一套泥砂質(zhì)碎屑巖夾薄層灰?guī)r,與其下部古道嶺組地層總體上整合接觸。

2.2 構(gòu)造

2.2.1 褶皺

礦區(qū)最主要明顯的構(gòu)造就是八方山背斜。背斜縱貫礦區(qū),決定礦體的生成、形態(tài)、規(guī)模和空間位置,也決定礦床構(gòu)造的基本格局。背斜軸向近EW展布,走向 103°～120°。背斜脊線呈魚脊?fàn)?中間拱起,向東西兩端側(cè)伏,東西兩端側(cè)伏角15°～35°。背斜兩翼不對(duì)稱。北翼陡,局部倒轉(zhuǎn),傾角75°～90°;南翼平緩,傾角50°～70°。背斜屬軸面南傾且局部有刺穿現(xiàn)象的較緊閉背斜,對(duì)成礦很有利。礦體賦存于古道嶺組灰?guī)r與星紅鋪組千枚巖接觸帶附近,嚴(yán)格受背斜構(gòu)造控制。

2.2.2 斷裂

礦區(qū)斷裂構(gòu)造發(fā)育中等,所見斷層具有明顯的規(guī)律性,以橫向斷層為主,縱向斷層次之,斜向斷層很少,它們均與背斜構(gòu)造有著密切的關(guān)系。

(1)礦區(qū)發(fā)現(xiàn)3條縱斷層,它們都為成礦前或成礦期斷層,未切割和破壞礦體與地層走向大體一致,發(fā)育在千枚巖中,并充填有閃長(zhǎng)玢巖或含礦石英脈。

(2)橫向斷層比較發(fā)育,基本平行排列,全都垂直于層理和背斜軸,走向NE,傾向NW,形成和發(fā)展在成礦之后,斷層走向10°～40°,傾向W。

(3)斜向斷層在礦區(qū)不太發(fā)育,它們均與地層和背斜斜交,錯(cuò)動(dòng)晚于橫向斷層。

(4)礦區(qū)還有一個(gè)非常重要的層滑斷裂系統(tǒng)。這組斷裂與褶皺作用同步,由巖層彎曲過程中上下層面間剪切作用所致。八方山礦體被這2個(gè)主干斷裂面所夾持。

礦區(qū)內(nèi)出現(xiàn)的所有斷裂均從屬于背斜構(gòu)造,隨著背斜的產(chǎn)生而產(chǎn)生,隨著背斜的發(fā)展而發(fā)展,在背斜形成的同時(shí),形成走向斷層。背斜發(fā)展到一定階段,在層間滑動(dòng)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的層滑斷裂與礦體定位有極大關(guān)系。背斜發(fā)展到后期形成橫向斷層及最晚生成的斜向斷層與礦體生成沒有關(guān)系。這些斷層在應(yīng)變橢球體中與背斜構(gòu)造均屬同一構(gòu)造體系,同為SN向擠壓力而致。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

八方山鉛鋅銅多金屬礦床礦體形態(tài)比較獨(dú)特,具有典型的、完整的背斜控礦特征。地表礦化帶圍繞背斜核部結(jié)晶灰?guī)r呈不規(guī)則的環(huán)狀,環(huán)內(nèi)為古道嶺組灰?guī)r,環(huán)外為星紅鋪組千枚巖,深部向四周擴(kuò)大,在剖面上呈“八字型”或“拋物線型”形態(tài)(圖3)。整個(gè)環(huán)形礦化帶由西向東是一個(gè)完整的連續(xù)整體,實(shí)際控制范圍西起208線,東到113線,全長(zhǎng)1 760 m,沿傾斜方向控制最深560 m,一般深度300～400 m。

礦體受背斜控制,且?guī)缀跞a(chǎn)于背斜核部結(jié)晶灰?guī)r與其上千枚巖的接觸帶上。背斜北翼礦體連續(xù)性好,品位高,走向100°～120°,傾向N,局部向S倒轉(zhuǎn),傾角75°～90°。背斜南翼礦化帶內(nèi)礦體呈斷續(xù)的尖滅再現(xiàn),連續(xù)性差,變化大,走向90°～130°,傾向S,傾角50°～75°。西部褶皺緊閉,頂部向西傾伏,傾伏角約14°。

全礦床Ⅱ1、Ⅱ2礦體為本區(qū)主要礦體,容礦巖石主要為微石英巖,礦體呈似層狀產(chǎn)出。其中Ⅱ1礦體分布于69—113線,走向長(zhǎng)1 045 m,礦體平均厚5.56 m,礦石類型主要為鉛鋅礦。Ⅱ2礦體分布于西部69線以西,為次于Ⅱ1礦體的主要礦體。該礦體控制長(zhǎng)度由69線到208線,全長(zhǎng)715 m,礦體平均厚2.77 m,礦石類型為:75線以西為銅礦石,75—69線及80線深部為鉛鋅礦石,南部主要為銅礦石[1](圖2)。

3.2 礦石特征

3.2.1 主要礦物特征

(1)主要金屬礦物為閃鋅礦、方鉛礦、黃銅礦。閃鋅礦呈淺棕黃色、棕色等。金剛光澤-金屬光澤,晶體完整者少,一般為半自形-他形粒狀,粒徑0.03～5 mm;方鉛礦呈鉛灰-亮灰色,強(qiáng)金屬光澤,多為不完整立方體,與閃鋅礦共生;黃銅礦呈銅黃色-淺綠黃色,強(qiáng)金屬光澤,一般為他形-半自形。

(2)脈石礦物主要為石英,為乳白色,顏色由白色-灰黑色,玻璃光澤至油脂光澤,一般存在于微石英巖中,是構(gòu)成含礦巖石的主要成分。

3.2.2 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

礦石結(jié)構(gòu)有:他形晶粒狀結(jié)構(gòu)、交代生物假象結(jié)構(gòu)、重結(jié)晶結(jié)構(gòu)、半自形-他形粒狀結(jié)構(gòu)等。礦石構(gòu)造有:斑點(diǎn)狀構(gòu)造、條帶狀-似條帶狀狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造、塊狀-團(tuán)塊狀構(gòu)造等。

3.2.3 含礦巖石特征

本區(qū)容礦巖石主要為微石英巖,微晶石英含量大于80%的微石英巖,也叫硅質(zhì)巖。顏色由灰白-灰色-灰黑色均有,貌似灰?guī)r,質(zhì)地致密堅(jiān)硬,斷口貝殼狀。塊狀構(gòu)造,也有變余千枚狀構(gòu)造。富含碳質(zhì)和絹云母。常見結(jié)構(gòu)為交代殘留結(jié)構(gòu)、熱液角礫結(jié)構(gòu)、細(xì)脈狀結(jié)構(gòu)等。在空間分布上受背斜構(gòu)造控制,位于古道嶺組灰?guī)r與星紅鋪組千枚巖的接觸帶上,與礦化關(guān)系極為密切。一般有微石英巖,必然有礦化;有礦化,也有微石英巖,兩者有其成因上的聯(lián)系。它的存在也離不開灰?guī)r,受層位和巖性控制,整體上與圍巖整合接觸。

3.3 圍巖蝕變

八方山鉛鋅銅多金屬礦床的圍巖蝕變較不發(fā)育,蝕變程度較弱,蝕變范圍較窄。圍巖中大量存在的是區(qū)域變質(zhì)的產(chǎn)物,與礦化有關(guān)的蝕變僅限于礦體兩側(cè)1 m左右范圍內(nèi),鞍部有時(shí)可達(dá)幾米。一般只表現(xiàn)為千枚巖中黃鐵礦、磁黃鐵礦的增加和結(jié)晶粗大,硅質(zhì)成分、絹云母、葉蠟石的增多;灰?guī)r中則變現(xiàn)為方解石脈的增加,褪色化和碎裂面上石墨、碳質(zhì)的集中。但在礦化帶內(nèi)部,則表現(xiàn)的非常強(qiáng)烈,反映熱液活動(dòng)的加劇和多期性。

硅化是該礦床中主要的圍巖蝕變。分布最廣,表現(xiàn)最強(qiáng)烈,發(fā)育在礦帶內(nèi)及近礦體兩側(cè)圍巖中。硅化和礦化關(guān)系極為密切,為直接找礦標(biāo)志,硅化越強(qiáng)則礦化越好,有礦必有硅化,但當(dāng)出現(xiàn)大量乳白色石英脈時(shí)則無礦。

4 深部找礦新進(jìn)展

為了增加礦山資源量,八方山鉛鋅礦2017年啟動(dòng)深部勘查找礦工作,以查明礦山1 300 m中段以下礦體的延深變化及礦化情況為目的。先后在礦區(qū)東部113線至西部200線附件近1.5 km范圍內(nèi)實(shí)施深部物探勘查與坑道鉆探相結(jié)合的綜合勘探手段。

4.1 深部物探勘查

礦山開展三維大功率可控源音頻大地電磁測(cè)深工作,通過CSAMT三維反演技術(shù),建立礦區(qū)三維地質(zhì)—地球物理模型,查明八方山多金屬礦床背斜構(gòu)造的三維形態(tài)。初步查明礦區(qū)400 m以上的地層和構(gòu)造間分布情況,圈定99線附近背斜北翼與礦區(qū)西部200線附件2個(gè)深部找礦靶區(qū)。

4.2 深部鉆探勘查成果

利用礦山現(xiàn)有1 430 m中段施工輔助坑道及鉆機(jī)硐室,在東部109線至西部69線范圍內(nèi)先后向下施工9個(gè)鉆孔進(jìn)行驗(yàn)證。鉆孔控制最低943 m (圖4)。在深部找礦上實(shí)現(xiàn)較大突破,通過工程控制圈出1個(gè)鉛鋅礦體和2個(gè)銅礦體,鉆孔見礦情況(圖5),主礦體特征(表1)。

圖4 八方山鉛鋅銅多金屬礦床105線剖面圖

圖5 深部鉆孔見礦

表1 八方山鉛鋅銅多金屬礦主礦體特征

5 成礦規(guī)律分析

5.1 控礦因素分析

(1)地層巖性控礦

① 礦體主要產(chǎn)于中泥盆統(tǒng)古道嶺組灰?guī)r和上泥盆統(tǒng)星紅鋪組千枚巖之間的硅鈣巖性接觸界面,形成層狀礦體。

② 礦體部分產(chǎn)于古道嶺組灰?guī)r內(nèi)部裂隙內(nèi),形成脈狀礦體。

(2)構(gòu)造控礦

① 褶皺控礦,礦體主要賦存于礦區(qū)的主要構(gòu)造八方山背斜中(圖2、圖3、圖4),對(duì)沖推覆作用形成的背斜與走滑斷層組合形成的與深部斷裂構(gòu)造相貫通的擴(kuò)容性和伸展性構(gòu)造是早期基底成礦(或形成礦源層)及其后走滑聚斂改造成礦的有利容礦空間,是成礦的主要構(gòu)造部位。

② 斷裂控礦,一是受區(qū)域上的NE向(橫向)斷裂和EW向(縱向)斷裂控制;二是灰?guī)r內(nèi)部的脆性斷裂是次要的控礦構(gòu)造,表現(xiàn)為部分礦化產(chǎn)于灰?guī)r內(nèi)部,形成脈狀礦體。

(3)巖漿巖與礦化的關(guān)系

礦區(qū)中性巖脈發(fā)育,可能說明成礦流體來自巖漿熱液。

5.2 礦化富集規(guī)律

(1)礦化在空間上具有垂向分帶,表現(xiàn)為礦體從上至下依次出現(xiàn):方鉛礦—閃鋅礦—黃鐵礦、黃銅礦分帶現(xiàn)象(圖4)。礦化雖然主要產(chǎn)于中泥盆統(tǒng)古道嶺組灰?guī)r和上泥盆統(tǒng)星紅鋪組千枚巖之間的硅鈣巖性接觸界面之間,但受背斜及成礦物化條件的控制,形成空間上自下而上的垂向分帶。

(2)在背斜核部及其附近,層狀礦體的厚度明顯較大;而在遠(yuǎn)離核部的翼部,礦體總體較薄。

(3)背斜的兩翼傾伏角不同,北陡南緩,各自對(duì)應(yīng)的礦體變化也有所不同,礦山近年來對(duì)南翼礦帶的勘探資料顯示,南翼礦化帶內(nèi)礦體呈斷續(xù)的尖滅再現(xiàn),連續(xù)性差,厚度小,變化大,而北翼礦體連續(xù)性好,淺部厚度較為穩(wěn)定,深部厚度變化較大。

(4)在背斜北翼的次級(jí)褶曲(膝折)發(fā)育部位,礦體亦局部變厚變富(圖4)。且從淺部往深部,次級(jí)褶曲(膝折)在垂向上具有重復(fù)的現(xiàn)象,重復(fù)出現(xiàn)的間隔為150～250 m。

(5)礦體整體具有向東側(cè)伏規(guī)律,側(cè)伏角比較穩(wěn)定,Ⅱ1礦體向東逐漸變厚、變富。通過勘查經(jīng)驗(yàn)結(jié)合礦山深部勘探及東部鉆孔控制情況分析,Ⅱ2礦體同樣具有向東側(cè)伏規(guī)律,側(cè)伏角約20°。

6 礦床成因

(1)礦床成因類型:含礦巖石特征及圍巖蝕變表明成礦作用主要為熱液交代,結(jié)合控礦因素分析反映的成礦物質(zhì)來源,八方山鉛鋅銅多金屬礦床的成因類型為“層控”巖漿熱液型鉛鋅礦床。

(2)成礦模式:八方山多金屬礦床的形成經(jīng)歷熱水沉積和構(gòu)造改造2個(gè)成礦階段。第一階段:深部含礦熱水噴流到海盆底部,初步富集,形成原始礦化層,為后期構(gòu)造改造提供物質(zhì)來源。第二階段:后期的構(gòu)造-巖漿改造使基底成礦元素活化,沿同生斷裂遷移、改造,最后在泥盆系中形成有利的構(gòu)造空間富集成礦,形成八方山礦床。

7 地物化綜合信息找礦模式

7.1 物探找礦信息

物探電法測(cè)量顯示,在礦體上方往往存在明顯的低阻高極化異常,千枚巖與灰?guī)r視極化率均較低,基本小于3%?；?guī)r視電阻率值4 000 Ω·m以上,表現(xiàn)為高阻特征,充電電位異常中心軸線大致以110°～290°方向展布。間接指示出灰?guī)r背斜鞍部的展布特征,反映出深部盲礦體繼續(xù)向東延伸。

7.2 化探找礦信息

礦區(qū)內(nèi)有用礦物的分布既具分散性又有集中性。集中處構(gòu)成高值區(qū)或異常區(qū)。而重砂異常的展布受控于一定的地質(zhì)背景。HS3號(hào)異常的主要元素為Pb、Zn、Cu、Au,襯值都很大,表明八方山鉛鋅銅多金屬礦床反映本區(qū)鉛鋅銅金為主要成礦元素的特征,為礦區(qū)深部找礦工作提供找礦依據(jù)和方向。

8 結(jié)論

(1)深部找礦上實(shí)現(xiàn)了較大突破,通過工程控制圈出了1個(gè)鉛鋅礦體和2個(gè)銅礦體。

(2)硅鈣面與背斜構(gòu)造是主要的控礦構(gòu)造因素。

(3)成礦規(guī)律主要表現(xiàn)如下:

① 礦體主要呈層狀礦體產(chǎn)于中泥盆統(tǒng)古道嶺組灰?guī)r和上泥盆統(tǒng)星紅鋪組千枚巖之間的硅鈣巖性接觸界面之間;部分產(chǎn)于古道嶺組灰?guī)r內(nèi)部裂隙內(nèi),形成脈狀礦體。

② 礦體嚴(yán)格受背斜控制,礦化主要賦存于礦區(qū)的主要構(gòu)造八方山背斜中,在背斜核部及其附近,礦體的厚度較大,而在遠(yuǎn)離核部的翼部,礦體總體較薄。但在背斜翼部的次級(jí)褶曲(膝折)發(fā)育部位,礦體亦局部變厚變富;此外,使得礦體在走向和傾向延伸方向亦表現(xiàn)出一定的變化和規(guī)律性,表現(xiàn)為礦體整體具有向東側(cè)伏規(guī)律,側(cè)伏角比較穩(wěn)定,Ⅱ1礦體向東逐漸變厚、變富,Ⅱ2礦體同樣具有向東側(cè)伏規(guī)律,側(cè)伏角約20°。

③ 背斜的兩翼傾伏角不同,北陡南緩,各自對(duì)應(yīng)的礦體變化也有所不同,南翼礦化帶內(nèi)礦體呈斷續(xù)的尖滅再現(xiàn),連續(xù)性差,厚度小,變化大,而北翼礦體連續(xù)性好,淺部厚度較為穩(wěn)定,深部厚度變化較大。

④ 礦化在空間上至而下表現(xiàn)出方鉛礦—閃鋅礦—黃鐵礦、黃銅礦的垂向分帶現(xiàn)象。

(4)礦床的成因類型為“層控”(巖漿)熱液型鉛鋅礦床。

(5)根據(jù)垂向分帶特征,深部有可能存在溫度更高的礦化體。