浙江省妙西多金属矿床成矿模型及找矿标志*

杨国杏,刘显沐

(1浙江省地矿局第九大队,浙江湖州313000)(2江西省地矿局赣西北大队,江西九江332000)

浙江省妙西多金属矿床成矿模型及找矿标志*

杨国杏1,刘显沐2

(1浙江省地矿局第九大队,浙江湖州313000)
(2江西省地矿局赣西北大队,江西九江332000)

笔者通过大量地质、地球化学、球物理和矿床(点)资料研究,提出浙江省妙西多金属矿床成矿模型,该模型正在为普查项目所证实。妙西多金属矿矿床是典型的岩浆期后热液矿床,矿体主要受本区的三级构造即岩体接触带构造和地层不连续界面构造控制。地球物理测量提供的深部信息和地质构造标志是本区多金属矿直接找矿标志,地表物化探资料在普查工作中可以起辅助作用。

成矿模型;找矿标志;接触带构造;地层不连续面构造

浙江省地矿主管部门遵循“找新区,上专项,挖老点,走出去,依靠科技和人才”的基本思路,加强对重点成矿区带、重要经济区域、重点地质问题区、重点建设工程和海洋地质的工作部署的原则,下达湖州市妙西-五十坞一带铅锌(铜)多金属矿普查项目(项目编号: 2006002),对位于紧邻我国“长江中下游成矿带”的东侧的浙江西北部“湖州-长兴多金属、硼成矿远景区”中的妙西铅锌(铜)多金属矿铅锌(铜)多金属矿床开展进一步工作。笔者在开展野外工作和室内综合研究后,建立找矿模型,提出找矿标志,布置工程验证,找到大矿体和富矿体,在此基础上,2008年继续追加工作量验证前期成果,取得了可喜的进展。本文是上述各项工作的总结。

1 妙西多金属矿床地质特征

1.1 妙西多金属矿床区域地质特征

妙西多金属矿床位于钱塘褶皱带(Ⅱ2)、安吉-长兴陷褶带(Ⅲ2)、武康-湖州隆断褶束(Ⅳ2)的北端,位处N E向湖州-学川断裂带与NN E向湖州-临安断裂带相交复合部位。区内基底构造线在湖州-学川断裂带以东呈N E向、以西呈NWW-EW向;盖层呈NN E向。区内构造以断裂为主,褶皱保留不完整。断裂带及其次级配套断层的多期活动,控制了区域地层展布和岩浆、火山活动,总体具北东呈带、南北分段的特点。该矿床位于浙北成矿带(Ⅲ1)堪脚-湖州金、银、萤石、硅灰石、硫铁矿成矿区(Ⅳ2)、五石坞-妙西铅、锌、银成矿远景区(Ⅴ5)内,矿区与五石坞-妙西远景区条带相吻合。文献[1,2]圈定的A类梅峰(29号)靶区、B类塔山(17号)靶区、五石坞(19)靶区、金山脚(21号)靶区和C类汤山(18号)靶区均位于矿区内。

1.2 妙西多金属矿床矿区地质特征

妙西多金属矿床分妙西矿区和五石坞矿区,前者位于后者东北部,相距2～7 km。

地层和岩石特征。志留系下统大白地组(S1d)泥岩和细砂岩,上统茅山组(S3m)为细粒石英砂岩;泥盆系上统五通组(D3w)为浅灰色、灰白色中-细粒石英砂岩;石炭系下统高骊山组(C1g)为深灰色角岩(原岩为一套细砂岩、粉砂岩,妙西附近),石炭系中统黄龙组(C2h)原岩为一套石灰岩、镁质石灰岩,经蚀变后变质为大理岩、白云质大理岩和白云岩,底部为一层厚1～5 m的石英砾岩;石炭系上统船山组(C3c)灰色粗粒结晶灰岩,局部因蚀变而成大理岩;二叠系下统栖霞组(P1q)为灰岩;二叠系下统孤峰组(P1g)黑褐色硅质页岩夹薄层泥灰岩;侏罗系上统劳村组(J3l)和黄尖组(J3h)为安山玢岩、安山岩和安山质凝灰岩等(图1)。

图1 妙西多金属矿床地质矿产图Fig.1 Geological and m ineral resources map of in M iaoxi polymetallic deposit

区内构造以断裂为主,褶皱保留不完整。基底褶皱主要形成于印支期,以平缓开阔为特征,由于受后期岩浆活动影响、断裂构造破坏及剥蚀作用,褶皱构造保留不完整,多呈不连续单斜带状分布,其展布方向,在湖州-学川断裂带以东呈N E向、以西呈NWW～EW向。N E向断裂为一组走向40°～60°的压扭性断裂,形成于燕山早期,燕山晚期多次复活活动。主干断裂为湖州-轸岭(湖州-学川断裂北段)断裂,沿40°～220°方向展布,为物探推测隐伏断裂。NW向断裂走向以北西向为主,部分呈北西西或近东西向。形成时间晚于北东向断层,后者往往被前者所错断。受其影响,地层展布具东西分带、南北分段的特点。

区内侵入岩以酸性花岗岩为主,沿N E-SW向沿断裂带分布。见道场山细粒斑状花岗岩岩体,妙西细粒斑状花岗岩岩体、六里亭细粒斑状花岗岩岩体和梅峰细粒斑状花岗岩岩体。

2 妙西多金属矿床勘查地球化学

1∶5万分散流和重砂测量覆盖全区。五石坞、轸岭地区实施过1∶5万路线土壤测量。

2.1 基岩微量(造矿)元素测量成果

区内地层成矿元素Pb、Zn、Cu、A g、A u、B等丰度偏高。与区域平均值比较:Pb一般高出2～8倍,个别达95倍;Zn 2～9倍;Cu 2～30倍;A g 2～76倍;A u 2～51倍;B 2～10倍。不同岩性Pb、Zn、Cu、A g、A u、B等元素含量不同。沉积岩、火山碎屑岩较之碳酸盐岩高数十倍;矽卡岩较大理岩、白云岩高数十倍;A s、Bi与主要成矿元素分布基本一致。C1g砂岩、粉砂岩、C2h1石英砾岩、J3l1砾岩、凝灰岩Pb、Zn、Cu、A g、A u、B均值较区域均值高数十倍,且方差大,变异强。P1g砂页岩、J3l安山岩、凝灰岩主要成矿元素均值也较高,为高背景层。花岗岩以Sn均值高于背景值达19倍为特征,花岗斑岩以A s均值高于背景值达20倍为特征[3]。

2.2 水系沉积物测量异常特征

1∶5万水系沉积物化探扫面在测区内圈出综合异常两处,分别位于测区北部、南部古生界地层分布区。妙西锡、铅、银异常(图2,表1)沿北东向断裂带呈北东向带状分布,出露地层主要为古生界地层和花岗岩。组合元素主要为Sn、M o、Bi、Pb、A g,互相套合,具共消长关系,异常浓集中心与妙西矿床(点)基本吻合。五石坞多金属异常分布于该区南部古生界地层和侏罗系地层出露区,沿北东向断裂带断续分布。元素组合以Zn、Pb、F、A g为主,异常套合较好,略具水平分带。异常浓集中心与五石坞、轸岭和金山脚矿床(点)基本吻合。A g为主,异常套合较好,略具水平分带。异常浓集中心与五石坞、轸岭和金山脚矿床(点)基本吻合。

图2 妙西多金属矿床水系沉积物异常图Fig.2 M ap show ing anomalies of drainage sedi ments inM iaoxi polymetallic deposit

表1 妙西异常(编号HSIV)特征参数表Table 1 Parameters of characteristics of M iaoxianomalies(number HSIV)

3 妙西多金属矿床勘查地球物理

在妙西、五石坞等地,开展了1∶2.5万～1∶1万地面磁测,在妙西的局部地段还实施了大比尺(1∶2000)电法扫面。

3.1 磁法测量结果

妙西地区主要岩矿石磁性参数见表2。区内磁铁矿为强磁性,磁铁矿化角岩、赤铁矿、安山玢岩、石英闪长岩、煌斑岩为中等磁性,花岗岩、高骊山组砂岩(蚀变)为弱磁性,大理岩、石英斑岩、中粗粒砂岩、石英岩等无磁性。总体上妙西一带为平静负背景场[4],在该平静负背景场之中有两处正异常区。一处位于叉路口附近,另一处位于塔山采石场附近。前人将其分成五种类型和8个局部异常,其中矿致异常6处,非矿异常2处。结合地质情况在分析异常特征的基础上对矿致异常进行大量的定性、定量解释,推断了矿化带的长度,宽度、厚度及埋深等。五石坞-轸岭地区与妙西地区类似。

图3 妙西多金属矿床五石坞矿区激发激化异常图Fig.3 M ap show ing induced polarization anomalies in W ushi wu section ofM iaoxi polymetallic deposit

表2 妙西地区磁参数表Table 2 Magnetic paramters in M iaoxi region

3.2 电法测量结果

五石坞一带分布有二条大致呈北东向展布的低阻高极化率异常(图3),异常延伸长1.5 km。向北东均未封闭。其中北西侧的异常从规模及强度来说相对较小,明显地反映出区内铁、铅、锌等矿化与物探异常的对应关系。同时,以物探推测的隐伏岩体顶面在五石坞一带与黄龙组地层有较大范围的接触,推测的岩体与黄龙组地层接触部位均有相对应的低阻高极化率异常[5],二者对应很好。

4 成矿模型

4.1 典型矿床

利用简单的推理,历年来在异常中心部位也找到一些矿床(点)。较大规模有如五石坞、妙西铁、(铅)锌矿床(点),其它有矽卡岩型铁矿、硅灰石矿、热液型铀矿、硼矿、萤石矿等矿点,部分已达小型矿床规模。五石坞铁、(铅)锌矿床(点)较为特征(图4)。

图4 妙西多金属矿床五石坞矿区地质图Fig.4 Geologicalmap ofW ushi wu section in M iaoxi polymetallic deposit

五石坞矿区出露地层主要有下石炭统砂岩(C1g)、中上石炭统灰岩、大理岩(C2+3)、下二叠统灰岩(P1q)、砂岩(P1g)和上侏罗统火山岩(J3l)。断裂构造发育,以北东向压扭性-张扭性为主,配套有次级断层与其斜交。层间、特别在下石炭统砂岩(C1g)与中上石炭统灰岩(C2+3)间,层间滑脱构造发育。钻孔揭露证实深部有隐伏花岗岩体。围岩蚀变有角岩化、矽卡岩化和热液蚀变的硅化、绿泥石化等。矿化蚀变时间上具有多期次特点,空间上既有分带显示,也有叠加改造现象。矽卡岩矿化氧化物阶段,在滑脱构造中,形成磁铁矿,矿体沿构造展布;硫化物阶段,形成黄铁矿、磁黄铁矿、含铜黄铁矿、闪锌矿、方铅矿,矿(化)体多位于磁铁矿体外侧或远端。铅锌矿具有自南东而北西由贫变富的规律。成矿介质热液,沿断裂构造运移,在构造有利部位和物化条件变化梯度带形成硫化矿。上世纪六十年代施工的CK9(图5)中孔深52.68～53.58m和54.89～56.30 m见垂厚0.9m和1.41m、品位为8.15%和2.52%的锌矿体,孔深52.68～53.58 m见厚0.9 m品位4.11%的铜矿体。CK33中均见铅锌矿化。上述钻孔位于低阻高极化率异常带,物探推测的隐伏岩体顶面在五石坞一带与黄龙组地层有较大范围的接触带中。

图5 妙西矿区H7勘探线剖面图Fig.5 Profile of H7 prospecting line in M iaoxi dep osit

4.2 成矿物质来源[6,7]

沿北东向构造分布的燕山期酸性侵入岩及期后热液是本区成矿物质的来源。区内花岗岩、花岗斑岩与苏州花岗斑岩岩石化学特征相似,成矿元素丰度相对较高;花岗闪长岩与长江中下游控矿岩体岩石化学特征相似,表明本区酸性、中酸性侵入岩对成矿有利,矿点或矿体沿岩体外围成环状分布,水系沉积物异常和物探异常均与岩体密切相关,岩体化学分析表明,所有的相应成矿元素在岩体中明显偏高,而且矿床(点)之间成矿元素的差异性可以在对应的岩体中找到类似的规律,矿床(点)解剖表明燕山早期第三次侵入活动主要控制矽卡岩型铁和多金属矿,燕山晚期岩浆活动主要控制后期中低温热液型多金属矿。

4.3 控矿构造[6,8]

在岩体侵入时,本区构造可以按照规模分成四级,即一级构造北东向区域性湖州-学川大断裂,二级构造为北北东向湖州-学川大断裂次级构造,三级构造为岩体的接触带构造和层间滑脱构造,四级构造为三级构造的次级构造或小规模层间滑动。

4.3.1 导矿构造

一级构造北东向区域(湖州-学川)大断裂控制着岩体的产状,但是在其中未发现有金属矿化,因此,此类构造是典型的导矿构造。

湖州-学川大断裂次级构造为北北东向,对本区的已有地层进行改造,控制着本区地层的产状,而本区的矿化点分布也与其有关,成北北东向展布,断裂具压扭-张扭性,断裂破碎带发育,宽可达数十米,其中未发现较好的矿化,但有地球化学异常出现。妙西、五石坞、轸岭等矿床、矿(化)点沿北东向断裂带分布。

4.3.2 储矿构造

(1)岩体的接触带构造。本区岩体具有多期多阶段,岩体规模不大,形态复杂。由于构造作用导致地层产状变化大,接触带构造复杂。从电法资料分析结果和矿点解剖资料看,下列类型接触带构造对成矿有利。能形成矿化体或电法异常,即岩体的顶端接触带、接触带凹陷部位的底部,接触带与滑脱构造接触部位,岩突,小岩枝,接触带Q节理、S节理、斜节理和边缘逆断层发育地段。

(2)层间滑脱构造容矿是本区成矿的一大特色。在本区可以见到地层不连续面构造主要有石炭系下统高骊山组(C1g)砂岩与石炭系中统黄龙组(C2h)灰岩间假整合面、二叠系下统孤峰组(P1g)碎屑岩与二叠系下统栖霞组(P1q)灰岩间假整合面、石炭系中统黄龙组(C2h)碎屑岩与侏罗系上统劳村组(J3l)中酸性火山岩间不整合面等三个层位(界面)。界面上下地层岩性物理化学性质差异明显,在构造作用下,都不同程度发生滑移,形成滑脱构造。滑脱面在倾向上呈舒缓坡状,其产状与相邻地层基本一致。滑脱构造性质以压扭性质为主,在其拐折部位,受拉张影响表现为张扭性。这种滑脱构造既是成矿介质运移通道,又可成为赋矿空间,加之界面上下差异形成的屏蔽、物化障效应,界面及其附近对成矿有利,特别是其与岩体接触带交汇部位、与二级构造交汇部位、褶皱虚脱端、滑脱破碎带发育部位往往是厚大矿体或物探异常分布地段[9-11]。如妙西和五石坞铁多金属矿、测区外的和平三矿成矿部位均位于界面及其附近。

(3)四级构造(三级构造的次级构造或小规模层间滑动)是较重要的容矿构造,是寻找三级构造的重要标志。

四级构造规模较小,一般长几米至几十米,但由于本区构造运动强烈,普遍发育。主要有岩体接触带次级构造,滑脱构造的次级构造或配套构造,小规模层间滑动等,在与三级构造连通的情况下,其中可出现小规模矿化,由于其分布普遍,近地表,含磁性矿物的四级构造易形成磁异常。矿化的四级构造在风化作用下发生元素的迁移,形成地球化学晕,因此地表的物化探测量结果多是它们的反映,而不是真正矿床中的主矿体的反应。由于其与主矿体有一定距离,以前在找矿工作中没有进一步追索,没有深究四级构造与三级构造之间的关系,从而每次工作后失去进一步工作的信心,但总留下不少的遗憾。

4.3.3 成矿后构造破坏

成矿后,本区及邻区构造活动较强烈,对本区矿体破坏较大,主要反映在两方面,一是成矿后期北西向断裂错断矿体,错距几米至几十米;二是在后期构造作用下,岩体的接触带和层间滑脱构造产生滑动,破坏矿体,特别是四级构造产生位移,构造破碎带进一步闭合,矿体均变成盲矿体,导致与三级构造的配套关系模糊,使勘探者产生认识上的错误,并导致找矿难度加大。

4.3.4 成矿模式图解

解剖矿区内和邻区已有矿点,发现该区成矿作用具多期、多阶段、多成因特点。

燕山早期,伴随酸性岩浆侵入活动,形成妙西、五石坞矽卡岩型铁多金属和硅灰石矿,其成矿阶段可分成矽卡岩、氧化物、石英-硫化物、石英-碳酸盐等四个阶段。燕山晚期,成矿作用以热液活动为主,是本区金、银和多金属,以及硼、萤石矿主要成矿期。

本区矿床成因类型有矽卡岩、高温热液和中低温热液等多种。

总结上述,确定妙西多金属矿区是一个多金属成矿的矿集区,只不过目前规模没有证实而已,故称其为妙西多金属矿床,总结其成矿模型见图6[9-11]。

图6 妙西多金属矿床成矿模型Fig.6 M etallogenic model ofM iaoxi polymetallic deposit

从模型可见,本矿床的矿体,特别是铅、锌、铜矿体多为盲矿体,矿体的形态与规模受构造控制,传统的找矿理念和方法,在本区不可能实现找矿突破。按照此模型,预测整个矿区可提交Pb+Zn资源量(3341级)40万吨以上,其中五石坞矿床可以提交333级资源量5万吨以上。

现在正在开展的地质找矿工作逐渐证明该模型在本区是正确的。浙江省地矿局第九地质大队2009年正在施工的Zk001在下石炭统砂岩(C1g)与中上石炭统灰岩(C2+3)之间的不连续面构造中见明显的黄铁矿化,目前正在施工Zk002孔验证。浙江省冶金地质队正在施工平巷对赋存于岩体的接触带构造和不连续界面构造的矿体进行评价。

5 找矿模型(找矿标志)[12-15]

根据上述成矿规律,可以总结出本区的多金属矿床找矿标志如下。

(1)从目前矿床剥蚀情况看,水系沉积物异常大多反应了四级构造的矿化范围,而矿床主矿体应该在水系沉积物异常范围地表和深部,或异常下限边部,主矿体产出位置与异常中心是有位移的。

(2)条件许可情况下,按照不同地质环境圈定的岩石原生晕异常可以反应地表矿化情况及地质体的含矿性。

(3)地面磁法测量反应了地表磁性矿物分布特征,可以寻找近地表的磁铁矿体。地表磁法测量延拓结果,可以找到隐伏岩体、构造和矿化体,特别是孔中三分量磁法测量可以准确预测隐伏磁性矿体的存在[4]。高精度重力测量可以确定隐伏岩体、接触带构造和矿化体的空间位置[16],利用不连续界面构造的破碎、空洞及矿化体与围岩地震波速差异也可以对矿体进行定位。

(4)小规模有用矿物脉体出现,意味着在与其关联的部位有找到大而富工业矿体的希望。

(5)大功率电法测量,特别使用V 8,可以通过寻找低阻高极化率异常体存在与否,找到岩体接触带构造、不连续面构造或矿化体[5]。

(6)地质标志是最为有效和直接的标志。通过地表四级构造特征,建立局部或区域性构造模型,通过地表采坑、钻探成果修正模型,寻找三级构造,确定成矿有利构造部位[9,10]。

6 结 论

(1)“湖州-长兴多金属、硼成矿远景区”紧邻我国“长江中下游成矿带”的东侧,位于其中的妙西地区,历次区划工作均将本区列为成矿远景区[1,2],说明该区有形成多金属矿床有利构造条件、岩浆岩条件,是实现浙江西北部金属矿找矿突破的重点地区,必须加大投入。

(2)浙江省内不少地勘单位在妙西地区前后开展了多金属找矿工作,投入了大量的人力物力,前后断断续续持续约50年,评价了若干小的矿床(点),没有找到大矿,其经验及教训值得总结和吸取。

(3)妙西多金属矿床是典型的岩浆期后热液矿床,具有多期多阶段特征,在成矿作用上与其它同类型矿床没有根本的区别,但是,本矿床由于构造活动、岩浆活动和热液活动的多期多阶段特征,导致本矿区矿体定位的特殊性。也就是说,在妙西多金属矿床中,三级构造是重要的容矿构造,四级构造虽是容矿构造,但其矿化强度弱,只可以形成异常或矿化,不能形成大的工业矿体,但四级构造是寻找三级构造必备前提,否则无法找到隐伏的三级构造或矿体,这就是本文用现代成矿理论和建立成矿立体模型的核心,也就是这点为前人没有想到和忽略。

(4)以理论作为指导,采用合适找矿方法,是可以找到盲矿和找隐伏矿的,也可以实现找矿突破。这类矿床找矿关键在于合理、科学地利用地球物理、地球化学和地质信息,寻找大量反映深部的岩浆活动、构造运动和成矿作用的信息,建立矿床成矿立体模型,寻找赋矿有利部位。

(5)从基础理论研究出发,往往能解决复杂的地质难题。此类矿床矿体定位的方法就是:首先在地表系统解剖四级构造的基本特性,由四级构造特征,寻找三级构造。其次是研究一级和二级构造的发展历史和基本特征,然后利用构造之间的力学联系特征、形态差异特征、物性差异特征和物质成分差异特征,进而找出三级构造(岩体接触带构造和不连续面构造)以及它们之中有利成矿部位,找出共性和特性,建立构造模型,用钻孔或坑道验证、评价矿化。

(6)本文提出的模型,虽只用于妙西多金属矿床,但本文提供的研究方法和思路可以为其它类似地区借鉴。

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M etallogen ic model and prospecting indicators of M iaoxi polymetallic deposit in Zhejiang province

YAN G Guo-xin1,L I U Xian-mu2
(1B ureau of Geology and M ineral R esource of Zhejiang P rovince,Zhejiang313200,China) (2B ureau of Geology and M ineral R esource of J iangx i P rovince,J iangx i332000,China)

This paper proposed a metallogenic model of M iaoxi polymetallic deposit in Zhejiang province by studying a lot of information about geology,geochem istry,geophysics and m ineral deposits(ore occurrences).Themodel is being confirmed in reconnaissance survey of m ineral deposits.M iaoxi polymetallic deposit is a typical post-magmatic hydrothermal deposit,its ore bodies are controlled by contact structures of intrusive bodies and discontinuous surface structures in strata.The messages supplied fromthe depth by geophysic prospecting and the geological structure indicators are the direct prospecting criteria,while the surface geophysic and geochem ical prospecting information m ight play an auxiliary role in reconnaissance survey.

metallogenicmodel;prospectingindicator;contactstructure; discontinuous surface structure

book=93,ebook=61

P618.4

A

1671-4814(2010)02-93-10

2009-08-31

杨国杏(1962～),男,浙江省宁海县人,高级工程师,现任浙江省地矿局浙北地质勘查院院长,长期从事地质矿产工作。