郴州柿竹园野鸡尾南铅锌矿控矿因素与成矿规律

赵 亮,黄满湘,马德成

(中南大学地学与环境工程学院,湖南长沙 410083)

郴州柿竹园野鸡尾南铅锌矿控矿因素与成矿规律

赵 亮,黄满湘,马德成

(中南大学地学与环境工程学院,湖南长沙 410083)

介绍野鸡尾南铅锌矿床地质特征,分析控矿因素,总结成矿规律,认为成矿物质来自岩浆热液,中上泥盆统碳酸盐岩是主要的赋矿地层,近南北向层间滑动构造及由东西向裂隙发育而成的古岩溶是重要的容矿构造,矿体沿构造带断续分布,不同方向构造交汇部位可形成富矿柱。

野鸡尾南;岩浆热液;控矿因素;成矿规律

0 引言

野鸡尾矿田地处湘南,以盛产钨、锡、铝、铋、铅、锌等多种矿产而闻名。野鸡尾矿田位于华南褶皱系与扬子准地台间的过渡地带,湘东南加里东褶皱带与湘中—湘南印支褶皱带的衔接处。由地洼学说观点,矿田位于东南地洼区赣桂地洼系茶陵地洼南端东侧,为构造、岩浆活动区;从地质力学的观点,该矿田位于南岭东西向复杂构造带中段的北侧,也是与南北向构造叠加复合的部位。铅锌矿床主要分布在千里山花岗岩的南端,赋存于外接触带泥盆系地层中[1]。

1 矿床地质概述

1.1 矿区地层

矿区出露的地层主要为泥盆系中上统,包括中泥盆统跳马涧组、棋梓桥组、上泥盆统佘田桥组、锡矿山组。中泥盆统跳马涧组分布于矿区东部,风化后呈浅褐红色;棋梓桥组分布于矿区中部和东部,总厚度>520 m。上泥盆统佘田桥组分布于矿区中段,主要岩性为泥晶灰岩;锡矿山组分布于矿区西部,岩性以白云质灰岩、泥晶灰岩为主。

矿区出露的岩层表现为海浸环境下沉积,早在中泥盆世早期,海水较浅,沉积环境动荡,沉积物以岩屑为主,且底部出现砾岩层,随着海浸面积增大,海水变深,沉积物由碎屑机械沉积逐渐过渡到以化学沉积为主,岩性由碎屑岩变为灰岩和白云岩[2]。

1.2 矿区构造

矿区构造比较发育,不同型式的构造形迹清晰可见,较明显的构造有褶皱、断层、节理、岩溶等(见图1)。

图1 野鸡尾矿区构造简图Fig.1 The tectonic map of Yejiwei ore district

1.2.1 褶皱

规模较大的褶皱有中山向斜和卡子山背斜。褶皱走向近南北,均为倾伏褶皱。中山向斜位于矿区西南部,轴线长200余米,由于断层破坏,仅出露向斜的东翼,该向斜北段向北扬起。卡子山背斜位于矿区东部,为高垅山—狮子口背斜的南延部分,背斜轴线长200余米,向南倾伏。

1.2.2 断层

矿区断层较发育,规模大小不等,按走向可分为三组,即南北向、东西向和北东向三组。南北向断层规模较大的自东向西有F1、F2、F3、F4、F17等断层。东西向断层规模大小不一,自北向南有F5、F6、F7、F8断层,该组断层与矿区主构造线方向垂直,横切某些地层界线和南北向断层。北东向断层规模较大的有F9断层,位于矿区北西侧。

1.2.3 节理

矿区节理不甚发育,且发育程度不一,在中泥盆统跳马涧组地层中,节理较发育,且以北东向节理为主。中、上泥盆统灰岩地层中节理不甚发育,节理走向较凌乱,形成时代较晚,一般无矿化充填。

1.2.4 岩溶构造

矿区岩溶较发育,溶洞规模大小不一,形成时代有先后,溶洞往往成带状分布,可分为成矿前和成矿后的溶洞,成矿前的溶洞规模较小,被矿化体充填。成矿后的溶洞多被半充填,充填物为泥、砂或河卵石,溶洞规模大小悬殊,大者长百米以上,小的仅数米。

1.3 矿区岩浆岩

矿区岩浆岩发育,但地表出露较少,根据钻孔资料和地表露头观察,矿区岩浆岩有三种岩性:花岗岩、花岗斑岩、辉绿岩。

1.3.1 花岗岩

为千里山花岗岩的东延部分,埋深标高在100～300 m以下,矿区位于花岗岩体上隆的部位,该隆起向南东倾伏,其北东、南西两侧下凹,接触带形态为一向南东倾斜的背脊状。在野鸡尾以南,深部花岗岩与围岩碳酸盐岩接触带外侧,矽卡岩较发育,部分地段矽卡岩厚度较大。

1.3.2 花岗斑岩

矿区地表有两处出露,一处位于野鸡尾选厂东侧70 m,岩体呈透镜状出露于地表,另一处位于矿区东部葫芦突西侧100 m,岩体呈南北向岩墙状产出,岩墙厚3～15 m不等,沿走向长1 000余米,产状较陡,南段被北东向小断层切割,南东盘向北东方向位移数米。

1.3.3 辉绿岩

辉绿岩一般呈脉状产出,岩脉厚度不大,沿走向长短不一。矿区地表三处见有辉绿岩,一处位于野鸡尾尾砂库西侧,脉长700余米,走向近南北,另一处位于葫芦突西侧,脉长300余米,走向近南北,还有一处见于矿区南部张家以南。辉绿岩脉一般呈黑绿色,风化后呈土黄色,矿物颗粒较细,肉眼难以分辨。

2 矿体地质特征

2.1 矿体空间分布

(1)在平面上沿东西构造裂隙(含古岩溶)呈串珠状分布。从矿体的形态和矿体与围岩的关系分析,矿体充填在古溶洞中,矿体的形态产状受古溶洞控制。由此推断,矿体的这种分布形式可能受控于古岩溶群(带)。

(2)矿体沿花岗斑岩墙呈带状断续分布。据野鸡尾南部42排钻孔资料,在隐伏的花岗斑岩墙上盘及外侧,见有多个小的铅锌矿体,矿体厚度0.42～2.41 m不等,铅品位0.94%～3.02%,锌品位3.50%～13.98%,其中位于花岗斑岩上盘的铅锌矿体,厚2.41 m,铅品位2.08%,锌品位3.50%,表明铅锌矿的空间分布与花岗斑岩的产出有一定关系。

(3)矿体沿层间滑动裂隙分布。岩层受侧向挤压形成褶皱的过程中,沿层面往往产生滑动而形成层间破碎带或裂隙,在背斜的转折端还可形成虚脱空间,这些构造是矿液聚集的有利场所,因而矿体可沿这些层间滑动构造分布。在碳酸盐岩地层中,矿体可沿层间滑动构造充填,并与围岩产生交代作用,形成有工业价值的矿体。

2.2 矿体形态特征

已发现的铅锌矿体规模虽小,形态却比较复杂。矿体的形态产状主要受容矿构造控制,目前所见到的铅锌矿体形态主要有透镜状、脉状、网脉状。

(1)透镜状矿体。见于400 m中段坑道中,矿体沿走向长15～35 m不等。向南倾斜,沿倾斜延伸数米至十余米,矿体厚度变化大,中部厚2～4 m,沿走向往两端迅速尖灭。矿体顶底板与围岩呈过渡关系。

(2)脉状矿体。多见于钻孔中,矿体沿构造裂隙充填,沿走向长数米至十余米,沿倾斜延长不大,矿体厚0.3～2.4 m,如矿体产在泥盆系中统跳马涧组砂岩中,矿体与围岩界线清楚,矿体厚度小;如产在泥盆系中、上统碳酸盐岩中,矿体与围岩多呈过渡关系,矿体厚度可达数米。脉状矿体的产状一般呈南北走向,向西倾斜。

(3)网脉状矿体。地表民采坑多处可见到网脉状铅锌矿体,矿体规模不大,部分地段呈浸染状,局部呈团块状,矿体或矿化带沿走向延伸不大,产状极不规则,一般难以形成具工业价值的矿体。

2.3 矿体内部结构特征

矿体内部结构包括矿石的矿物成分,矿石的结构、构造、矿物成分的分布特点等。

2.3.1 矿石的矿物成分

(1)方铅矿:呈细粒、中粗粒自形晶—半自形晶,常与闪锌矿、黄铁矿、黄铜矿共生。方铅矿一般呈致密块状产出,呈致密状者多与黄铁矿共生,并溶蚀包裹黄铁矿,呈脉状者多与闪锌矿共生。

(2)闪锌矿:有三种颜色的闪锌矿,黑色闪锌矿,颗粒较粗;棕褐色闪锌矿,颗粒也比较粗;米黄色闪锌矿,颗粒较细,呈细脉状不规则团斑状。

(3)黄铁矿:多呈细粒状集合体。

(4)黄铜矿:一般呈他形晶,常呈浸染状、团斑状、乳滴状、细脉状产出,与方铅矿共生的黄铜矿一般为团斑状、浸染状。

2.3.2 矿石的结构构造

矿石的结构一般有自形晶粒状结构、他形晶粒状结构、溶蚀结构、固融体分离结构、细脉穿插结构。

矿石的构造主要有块状构造、浸染状构造、脉状构造。

2.3.3 矿体中矿物成分分布特点

已揭露的矿体中,金属硫化物分布有两个明显的特征:在透镜状矿体中,矿物成分比较简单,以方铅矿、黄铁矿为主,闪锌矿、黄铜矿较少。在脉状矿体中,矿物成分比较复杂,方铅矿、闪锌矿、黄铁矿、黄铜矿均可出现,特别是方铅矿与闪锌矿,能呈较粗的颗粒共生在一起,还可见方铅、闪锌矿呈环带状绕围岩角砾分布。

3 控矿因素分析

3.1 地层与成矿的关系

矿区跳马涧组砂岩,棋梓桥组和佘田桥组、锡矿山组是赋矿地层,由于岩性不同,矿化程度和成矿规律不一。

(1)跳马涧组砂岩与成矿的关系 跳马涧组砂岩岩层厚度大,岩石中的矿物成分主要是石英、长石和一些岩碎、胶结物为硅质和铁质。其岩性特征是性脆,抗剪能力差,岩石中矿物成分及化学性质稳定,在构造应力作用下,易在岩石中形成剪裂隙。这种剪裂隙沿走向和倾向延伸比较稳定,但由于产生的裂隙空间有限,矿液沿这组裂隙构造充填,仅能形成充填型的小型脉状矿体,这些矿体沿走向和倾向有一定的延伸,但脉幅很小,一般为数厘米至十余厘米。这是因为赋矿空间本身有限,加之围岩化学性质稳定,矿液与围岩不能产生交代作用,导致成矿作用只能以充填为主,矿体的规模完全受控于构造裂隙,因而跳马涧组地层可以赋矿,但矿体的规模有限。

(2)棋梓桥组、佘田桥组、锡矿山组灰岩与成矿的关系 这些地层一般为薄层状,中—厚层状或巨厚层状不纯灰岩,岩石化学性质较活泼,在构造应力作用下,产生褶皱和断裂,在褶皱的翼部多形成层间滑动构造,成为层间破碎带,在背斜的转折部位,可形成滑脱空间,如有矿液运移到这些构造中,一方面沿这些构造空间充填,另一方面,由于围岩的化学性质活泼,矿液易与围岩产生交代作用,形成热液充填交代型矿体,故在这些地层中可形成具工业价值的矿体。

3.2 构造与成矿的关系

构造与成矿的关系十分密切,在野鸡尾南部,断裂构造和滑脱构造既是矿液运移的通道,又是矿化富集的有利空间,沿构造裂隙发育的古岩溶构造也是成矿的有利场所。

目前,在该区发现的工业矿体主要有两组:一组呈透镜状,其长轴方向近东西,另一组走向近南北,矿体呈脉状产出,现将这两组容矿构造的形成与演化分析如下:

(1)透镜状矿体容矿空间的形成 在印支构造运动期,矿区在东西向压应力作用下,形成一组东西向的张性裂隙,后在地下水作用下,东西向的张裂隙被地下水溶蚀成串珠状的溶洞,单个溶洞的长轴方向为东西,这些小溶洞后被矿液充填,成为有利的容矿构造。

(2)脉状矿体容矿空间的形成 印支期构造运动,在矿区形成一系列南北向的褶皱,在褶皱的翼部,如背斜的两翼,由地层褶皱产生层间滑动形成层间滑动构造破碎带,破碎带的走向与褶皱轴向一致,倾向与褶皱翼部地层产状相同,这些破碎带后成为有利的容矿构造。此外,在层间滑动构造形成的同时,还可形成一组与地层倾向相反的张扭性裂隙,这组裂隙走向南北,倾向与地层相反,也是一组有利的容矿构造。

3.3 岩浆岩与成矿的关系

野鸡尾南部地表出露的岩体仅有花岗斑岩和辉绿岩,据钻孔资料,在矿区的深部亦存在花岗岩,并且是千里山花岗岩的东延部分。在这些岩体中,辉绿岩为喜山期产物,与成矿无直接关系,花岗岩、花岗斑岩则与成矿关系密切。

(1)花岗岩、花岗斑岩为铅锌成矿提供物质来源

铅锌矿床中的主成矿物质主要由岩浆带来,由矿区岩浆岩的丰度值、成矿流体特征、硫同位素特征认为,矿区花岗岩、花岗斑岩、石英斑岩为同源不同期的产物,都可为铅锌成矿提供物质来源。野鸡尾南铅锌矿床与东坡矿田其它铅锌矿床同属一个成矿系列,除控矿构造有些差别外,其它成矿地质条件极为相似,由此可以判断,野鸡尾南铅锌矿床的成矿物质来源也应与千里山花岗岩系列有关[3]。

(2)岩浆的侵入可使容矿构造再次活动 岩浆的上侵,具有一种矢能量的特征,早期形成的断裂或裂隙构造,在岩浆入侵的动力作用下,重新活动,局部也可由岩浆动力产生新的破裂构造。这些构造在岩浆期后,是岩浆热液携带成矿物质充填成矿的有利部位。

(3)岩浆的多次侵入可导致成矿的多阶段性 从东坡矿田岩体的空间分布来看,燕山期至少有三次岩浆活动,按入侵时间前后,依次为花岗岩、花岗斑岩、石英斑岩。这三种岩石成矿元素背景值都较高,都能为成矿提供物质来源。岩浆的多次侵入,可导致多次成矿作用的产生,使成矿具多阶段性。

4 成矿规律

4.1 找矿标志

该矿区及周边的铅锌矿床是一个以岩浆热液充填交代为主的中—低温铅锌矿床,在矿床形成过程中或成矿以后,有某些迹象能指示矿体的存在,可把这些迹象作为找矿的直接标志或间接标志。

(1)矿体的原生露头或氧化露头 矿体或矿化露头是直接找矿的标志,矿体出露到地表,经风化作用可变成氧化露头,有些矿化点,只需敲出新鲜面便可见铅锌矿化,有部分民采点就是根据矿体或矿化露头找到原生矿的。

(2)硅化破碎带 为一种间接找矿标志,破碎带中可见灰岩角砾,角砾被硅化,整个破碎带硅化较强,破碎带中的硅化现象与成矿热液活动有关。

(3)硅化 也是一种间接找矿标志,在野鸡尾南部,硅化较发育,有的灰岩经硅化,已成为强硅化灰岩,硅化呈带状分布,硅化带旁伴有大理岩化。硅化也是热液蚀变的产物。

(4)花岗斑岩 亦为间接找矿标志,部分铅锌矿体与花岗斑岩在空间上同步产出,在野鸡尾南部,花岗斑岩旁侧均发现有铅锌矿体或铅锌矿化。花岗斑岩与铅锌矿体同步产出的原因有二:一是花岗斑岩本身就是成矿母岩,在侵位的同时产生成矿作用;二是早期形成的铅锌矿带是构造的薄弱地带,易于形成断裂,为后期花岗斑岩侵位提供了构造空间。

(5)物化探异常 是间接找矿标志,铅锌矿体中含有部分磁铁矿或磁黄铁矿,使矿体具有磁性,如果地表磁测发现有磁异常,表明其下部可能存在铅锌矿体。化探原生晕异常,也能指示矿产存在,如地表化探发现有主成矿元素Pb、Zn异常和伴生元素Cu、As等异常,其下部或边部有可能存在铅锌矿体。

4.2 矿化富集规律

由铅锌矿体和矿化现象分布特征的分析,矿化有如下富集规律:

(1)沿构造带断续分布 目前已发现的控矿构造带主要有两组,一组东西向,另一组南北向,这些构造带沿走向延伸有一定规模,但赋矿空间是不连续的,矿体沿控矿构造带断续出现。

(2)矿化标高总体上自北往南是逐渐降低的 这一规律目前还不明显,但由该区花岗岩与围岩接触带的形态判断,接触带是向南倾斜的,预计矿化标高受其影响也具有自北向南逐渐降低的趋势,物探磁测结果表明,所探测到的磁性体其埋深是北部浅,往南逐渐变深[4]。

(3)不同方向的成矿断裂构造叠加可形成富矿柱

在野鸡尾南部,控矿断裂主要有东西向和南北向两组,不排除还有北东向一组,如果南北向断裂与东西向或北东向成矿断裂交汇,可在交汇部位形成厚大的富矿柱。

[1] 於崇文,等.湖南郴州柿竹园超大型钨矿床的成矿复杂性研究[J].地学前缘,2003,10(3):15-39.

[2] 王昌烈,罗仕徽,胥友志,等.柿竹园钨多金属矿床地质[M].北京:地质出版社,1987:1-173.

[3] 刘义茂,等.柿竹园超大型钨矿床的成矿作用与成矿条件[J].湖南地质,1995,14(4):211-219.

[4] 刘登,等.东坡矿田铅锌矿床的成因探讨[C]∥戴塔根.湖南矿物岩石地球化学论丛.长沙:中南大学出版社,2002:162-165.

(责任编辑:于继红)

Ore-controlling Factors and Metallogeny of Southern Yejiwei Lead-zinc Deposit,Shizhuyuan,Chenzhou City

ZHAO Liang,HUANGManxiang,MA Decheng
(School of Geoscience and Environm ental Engineering,Changsha,Hunan410083)

This paper introduces geological characteristics of the Southern Yej iwei lead-zinc deposits,analyzes ore-controlling factors,and summarized the metallogeny.It is considered that the ore-for ming material is coming from the magmatic hydrother mal fluid.Middle-upperDevonian carbonate rocks are the main ore-bearing stratum.The paleokarst is the important host structure which caused by interlayer-gliding structure of S-Nstrike and fissures of E-Wstrike.Ore body is distributed inter mittently along the tectonic zone.Ore shoot can be for med in the different directions of structural convergence.

Southern Yej iwei;magmatic hydrothermal fluid;ore-controlling factors;metallogeny

P618.42;P618.43

A

1671-1211(2010)03-0242-04

2009-10-12;改回日期:2009-11-06

赵亮(1980-),男,在读硕士研究生,构造地质学专业,研究方向:成矿预测。E-mail:zhaoliang407@163.com