郴州市玛瑙山铁锰多金属矿矿床地质特征及地球物理特征

邓鹏博,刘云华

(湖南省有色地质勘查局二四七队,湖南长沙 410129)

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郴州市玛瑙山铁锰多金属矿矿床地质特征及地球物理特征

邓鹏博,刘云华

(湖南省有色地质勘查局二四七队,湖南长沙 410129)

郴州市玛瑙山矿区位于南岭纬向构造带中段北缘,千里山花岗岩体南西侧外接触带,西侧为五盖山背斜,东面为西山背斜,中间为东坡-日枚复式向斜,矿区位于湘南多金属成矿带上,主要矿产有锰、铁、铅、锌、银、钨、锡、钼、铋等,矿产资源十分丰富。区内出露地层主要有泥盆系中、上统,构造发育,岩浆多期次侵入,为铁锰多金属矿的形成提供了得天独厚的条件。

铁锰多金属矿;地质特征;地球物理特征;玛瑙山;郴州市

玛瑙山矿行政区划属湖南省郴州市苏仙区坳上镇,郴州市东南方向24 km处,该次勘查区位于玛瑙山矿准采区内,采矿权面积为 5.280 5 km2,东经113°06′36″～113°09′00″,北纬25°43′37″～25°44′46″。矿区往西至京广铁路槐树下车站17 km、至京珠高速公路20 km,项目区东部及东南部与柿竹园有色金属矿接壤[1],西部与五盖山、高峰电站相邻,均有公路相通,交通十分方便。

1 矿区区域地质背景

玛瑙山矿区属湘南多金属成矿带的一部分。区内出露地层主要有泥盆系中、上统,岩浆活动频繁,断裂构造发育,成矿条件优越。矿区位于湘南多金属成矿带上,其东面为柿竹园多金属矿田,东北部有红旗岭铅锌矿,西部有王仙岭钨锡矿,主要矿产有锰、铁、铅、锌、银、钨、锡、钼、铋等,矿产资源十分丰富。测区矿田的地质构造具有明显的构造——岩浆活动变形特点。隐伏花岗岩株在其上侵过程中,使上覆地层构造变形,形成有利于矿体形成的构造和裂隙。本区矿床的形成和分布,受花岗岩的制约极为明显,其上侵活动是形成矿田热源和矿源的重要条件。花岗岩体与上覆地层接触带部位的矽卡岩是重要的含矿岩层。

2 矿区矿床地质特征

2.1 地层

该矿区位于千里山花岗岩体与王仙岭岩体之间,区内出露大面积泥盆系中统跳马涧组(D2t)、棋子桥组(D2q)和上统佘田桥组(D3s),构造发育,岩浆多期次侵入,为铁锰多金属矿的形成提供了得天独厚的条件。分述如下:

跳马涧组(D2t):该区出露的主要地层,岩性为中厚层状石英砂岩,夹薄层泥质细砂岩,主要分布于玉皇庙、玛瑙山的北西部、观音坐莲、田岭、天字号一带,多组成背斜轴部。

棋梓桥组(D2q):中上部为深灰色-灰色中厚层状白云质灰岩、灰岩,底部为薄层状泥质灰岩夹少量黄色砂质页岩,本组岩层在区内广泛分布,其中下部富含锰铁质(含量＞3%),风化后呈含锰黑土,是本区主要成矿赋矿层位,铁锰多金属矿体多呈透镜状或似层状产于该层中。

2.2 岩浆岩

岩浆岩极为发育,主要有西部的印支期第一阶段(γ1-15)王仙岭岩体和东部的燕山早期(γ2-15)千里山岩体,两者相距2.5 km。千里山花岗岩体出露面积9.5 km2,岩性为中细粒斑状黑云母花岗岩。岩体与泥砂质围岩接触,围岩多有硅化或角岩化,与碳酸盐类岩石接触多产生大理岩化和矽卡岩化,并形成矽卡岩带,随后有金云母、萤石化,并伴随有钨、锡、钼、铋和铁锰等矿化。

辉绿岩脉(β μ)在区内有两条(分布在水湖里和玛瑙山地段),走向近于南北,倾角80°以上,脉壁平直,单脉宽2～11 m,长300～500 m,穿切花岗斑岩,为本区最晚一次岩浆活动。由于岩浆、热液频繁而强烈活动促使棋梓桥组富含铁锰和多金属元素的碳酸盐岩层普遍发生热液迭加改造作用,为工业矿床、磁源体的形成奠定了基础。

2.3 构造

该区的褶皱、断裂构造发育,北北东的背向斜和断裂构造组成了本区的基本构造轮廓。

1.褶皱构造。矿区泥盆系地层基本由北北东向的水湖里向斜,玛瑙山-田岭背斜,枫树下向斜组成。

水湖里向斜位于东北部,东翼由于千里山岩体的侵入而缺失,西翼由跳马涧组和棋梓桥组地层组成,向南东倾斜,倾角25°～37°;玛瑙山-田岭背斜,为五盖山背斜向北延伸部位,轴向由近南北至北北东向,核部通过玉皇庙-玛瑙山-田岭一带,向南倾没于碉堡山附近并被花岗斑岩脉所切割,到蛇形坪一带,然后又上翘和五盖山背斜相接,向北经偷营山倾没于白露塘,核部为跳马涧组石英砂岩,两翼为棋梓桥组灰岩组成,岩层倾角平缓,一般为20°～30°。本区铁锰多金属矿体主要分布于背斜的两翼及其轴部次一级褶皱中,受层间破碎带所控制如玉皇庙、玛瑙山、枫树下的矿体。

2.断裂构造。该区断裂构造发育,主要有北东向,其次有北北东向、东西向和南北向等。北东向断裂主要有三组:即矿区西部的天字号-铁渣市断裂带;中部的水湖里-枫树下断裂带;东部的金船塘-蛇形坪断裂带,它们被一系列的花岗斑岩脉(墙)所充填,一般倾向北西,倾角60～80°。平行此带的次一级断裂构造发育,并伴随有铅锌黄铁矿化。

2.4 矿床

矿床区矿种较多,矿石类型较为复杂,从而构成一个铁锰、铅、锌、钨、锡、铋、黄铁矿等多金属矿床。主要矿床类型有:接触交代矽卡岩型磁铁锡铋矿床(水湖里南段)和高-中温热液交代型铁锰多金属矿床(玛瑙山和枫树下)。主要矿体多呈似层状、透镜状、扁豆状和团块状赋存于棋梓桥组中下部,少数矿体呈脉状赋存于断裂破碎带中。主矿体一般厚1.5～20余m,幅宽150～200 m,长160～490 m,矿体产状大多与含矿层位棋子桥组产状一致,并随地层褶皱而同步变化,矿体走向北北东-北东,以倾向南东为主,也有倾向北西西的,倾角15°～55°,由东向西矿体倾角变大,风化壳的氧化铁锰矿体向下可过渡为原生矿体(硫锰矿、菱铁锰矿),氧化带发育深度约10～100 m,因表生富集作用,铁锰矿体品位表现为上高下低的特点。

铅锌矿石主要金属矿物为方铅矿、铁闪锌矿、黄铁矿等,次要矿物为黄铜矿、磁黄铁矿、铁菱锰矿、淡红银矿等,主要非金属矿物为白云石、方解石、金云母、透闪石、石英等。

围岩蚀变物及矿石普遍含有硫化物和铁磁性物质,为物探工作的开展创造了良好的场源条件。

2.5 围岩蚀变

围岩蚀变是热变质作用的产物,由于花岗岩的多次侵入,围岩的气热变质作用强烈,主要表现为大理岩化,矽卡岩化和角岩化。其中矽卡岩化伴有铁、铅锌等多金属矿化,如水湖里南段的磁铁锡铋矿体就受岩体接触带附近的矽卡岩化带所控制。主要围岩蚀变有硅化、萤石、金云母化、透闪石化、铁锰碳酸盐化、硫铁矿化、云英岩化,这些蚀变沿花岗岩和斑岩脉外接触带呈不规则带状分布,与成矿关系密切的蚀变有铁锰碳酸盐化、硫锰矿化。

3 地球物理特征

本次物探工作中,通过电性参数采用露头小四极法,对测区内出露的地层、岩石、矿石等的进行了详细的测定和分析。磁性参数,以野外实际采集的岩、矿石标本,用标本盒架法测定为主,对个别难以采集到的标本,以资料搜集为辅的方式,对各目的物进行了详细的测定和统计分析。研究表明测区内各个地层、岩石和矿体之间存在着明显的物性差异,具备了良好的物探各方法的应用前提。详细磁性参数统计和电性参数统计分别列于表1和表2。

3.1 磁性特征

由表1统计,磁化率K的数值按由低到高的排列顺序是:铅锌矿PbZn(0.012 8)＜花岗岩γ52-3 (0.239)＜花岗斑岩γ π(0.3)＜黄铁矿Py(0.32)＜灰岩D2q1(0.83)＜砂岩D2t(0.92)＜矽卡岩 SK (19.89)＜铁锰矿 FeMn(65.8)＜磁铁矿 Fe3O4(5 411.3)。

表1 玛瑙山矿区磁参数统计表

表2 玛瑙山矿区电性参数统计表

又由表1统计,剩余磁化强度Ir按数值由低到高的排列顺序是:花岗斑岩γ π(6.06)＜花岗岩γ52 -3(7.8)＜铅锌矿PbZn(9.65)＜灰岩D2q1(14.79)＜矽卡岩 SK(27.58)＜黄铁矿 Py(33.75)＜砂岩D2t(39.76)＜铁锰矿FeMn(54.63)＜磁铁矿 Fe3O4(71.6)。

从上面剩余磁化强度Ir的排列顺序可以看出,区内目的层中,花岗斑岩γ π的剩磁最弱,磁铁矿Fe3O4的剩磁最强。岩矿石中磁性矿物的含量对岩矿石磁性有决定性的影响,具体是由所含磁性矿物的类型、含量、磁性矿物颗粒的大小[4]以及分布形式所决定。由于这种关系具有随机性,通常用统计学的方法来研究。一般是火成岩磁性最强,变质岩次之,沉积岩最弱。

本次测定统计结果不失一般性。花岗斑岩γ π、花岗岩γ52-3、铅锌矿PbZn,这三种岩矿石无论是磁化率K还是剩余磁化强度Ir,都是最低的,位列末位。而且铅锌矿PbZn是所有目标物中磁化率最低的,说明最不容易被磁化的。而其剩余磁化强度也仅比无磁性的花岗斑岩γ π、花岗岩γ52-3略强。理论和实践多次证明,在磁异常中,花岗斑岩γ π、花岗岩γ52-3和铅锌矿PbZn往往在负磁区域。

岩体接触蚀变带和断裂活动带由于热力变质作用使围岩中的黄铁矿变为磁黄铁矿,赤铁矿、褐铁矿变为磁铁矿而具有中等或较强磁性。这里的灰岩D2q1和砂岩D2t所具有的磁性均来源于此。灰岩D2q1里的裂隙中含铁磁性物质,而砂岩D2t风化后含磁铁,裂隙面有铁锰质氧化膜,含分散性铁锰质氧化物。因而这两种岩石无论是磁化率K还是剩余磁化强度Ir都较前面三种强,个别标本还很强。岩体与碳酸岩接触产生的矽卡岩往往含有铁磁性物质,因而常具有较强磁性。但由于铁磁性物质含量分布不均匀,因而矽卡岩的磁性极为不均。

铁锰矿FeMn和磁铁矿Fe3O4是两种典型的磁性矿物,二者的磁化率K和剩余磁化强度Ir名列前茅是很自然的。黄铁矿Py在没被磁化之前只是普通的铁矿,不具有什么磁性,因而其磁化率K和剩余磁化强度Ir在测区内的所有目的层中,只位列中等,不显示特别突出的磁性。

上述磁性特征为地面高精度磁测的应用提供了前提条件。

3.2 视电阻率的特征

据表2的统计,区内各目的层的视电阻率从低到高依次为:氧化FeMn矿(10.1)＜Sn矿体(39)＜黄铁矿Py(40.7)＜Py与PbZn伴生矿(151)＜磁铁矿Fe3O4(675.2)＜砂岩D2t(797.3)＜花岗岩γ52-3(964.6)＜花岗斑岩γ π(1 270)＜灰岩 D2q1 (4 923.3)。

从上可以看出,区内视电阻率最低的是氧化FeMn矿,平均值只有10.1Ω·m;其次是Sn矿体(39 Ω·m)、黄铁矿 Py(40.7Ω·m),Py与 PbZn伴生矿(151Ω·m),目标矿体都显示低阻特征,而区内阻值最高的是灰岩D2q1,达4 923.3Ω·m,第二高的花岗斑岩γ π,高达1 270Ω·m,分别是最低的氧化FeMn矿(10.1Ω·m)的49.2倍和12.7倍。由此可以得出结论:测区内目标矿体具有明显的低阻特征,而围岩则具有明显的高阻特征,差别是很明显的,这说明电阻率法的应用是有物性基础的。

3.3 视极化率的特征

据表2的统计,区内视极化率最高的是与Py相伴生的 PbZn矿高达24.5%,其后依次是磁铁矿Fe3O4(21.6%)＞黄铁矿 Py(11.8%)＞氧化 FeMn矿(7.3%)。其余的都很低,象灰岩D2q1(3.5%)＞砂岩D2t(3.1%)＞花岗岩γ52-3(2.9%)＞Sn矿体(2.1%)＞花岗斑岩γ π(1.1%),都在5%这个异常下限值以下,因此,利用5%这个标准可以作为区分矿与非矿的第一步。

纯Sn矿体的视极化率平均值只有2.1%,而与Py相伴生的PbZn矿却高达24.5%,由此说明要找的目的矿物象Sn矿、PbZn矿等本身均不能激发出高视极化率来,而测得的高视极化率都是与其伴生的Py矿激发的;所以在这里高视极化率只是间接找矿的标志。另外,与Py相伴生的PbZn矿的视极化率高达24.5%,其视电阻率在200Ω·m以下,为151 Ω·m,呈现低阻高极化特征;从上统计也可以看出,测区内目标金属矿体均具有低阻高极化特征。

灰岩D2q1的视极化率为3.5%,视电阻率达4 923.3Ω·m,其它围岩也象此灰岩一样,具有高阻低极化特征。

综上所述,测区内目标金属矿体均具有低阻高极化特征,围岩具有高阻低极化特征。这是本次激电工作的物性前提。

4 结 论

1.经本次物探工作,揭露出了测区里矿体发育的平面展布情况,与已知矿体位置对比,发现多处深盲矿体异常区;圈出各类异常共计52处,给予重点验证的有4处,现已验证其中3处,象M12经ZK114 -12钻孔验证为钨矿,M22经ZK119-1钻孔验证为钨矿化,MⅢ经ZK95-9钻孔验证为黄铁矿化,三个钻孔均发现多层黄铁矿,说明各类矿化比较发育。

2.经ZK114-12和ZK119-1分别见钨矿和钨矿化的启示,在测区西北部,发现一条大型白钨矿带。达到了“主攻铁锰矿床,兼顾锡铅锌等多金属矿,探索新类型和新矿种”的设计目的。

3.通过本次综合物探工作得出一个重要的结论:要在有多种干扰的危机矿山寻找深、盲矿体,综合物探是一个很好的找矿模式。各方法综合利用[5],不仅可以达到多角度发现问题,还可以达到各方法相互左证、相互弥补各方法的缺陷,优势互补,从而有效地压制干扰,最大限度的发挥物探勘探深度大,探测面积宽,方法手段多的优势。

4.结合矿区铁锰多金属成矿的环境和围岩条件,认为本次圈定的各类异常实际上也反映了各类矿化的存在,也说明该测区还具备很大的找矿前景。

[1] 湖南省有色地质勘查局二四七队.湖南省郴州市玛瑙山铁锰多金属矿接替资源勘查物探专项成果报告[R].长沙:湖南省有色地质勘查局,2006.

[2] 全国矿产储量委员会办公室.矿产工业要求参考手册[M].北京:地质出版社,1987.

[3] 秦葆瑚.湘南区域重磁异常的地质解释及其在成矿预测中的应用[J].湖南地质,1984,(2):28-33.

[4] 库建刚,程琼,张文彬.提高某磁铁矿精矿指标的探讨[J].矿业工程,2006,4(3):36-38.

[5] 丁其光,汪镜亮,朱昌洛,等.加强综合利用,提高危机矿山可持续发展能力[J].中国矿业,2009,18(8):65-67.

The Geological Features and Geophysical Characteristics of Manaoshan Fe-Mn Polymetal Ore Deposit Occurs in Chenzhou

DENG Peng-bo,LIU Yun-hua
(No.247Part of Hunan Nonferrous Geoexploration Burea,Changsha410129,China)

The Manaoshan mine in Chenzhou City,locates Nanling latitudinal belt north margin of the middle of a long distance outside the southwestern side of the mountain granite contact zone,five cover Anticline,west,east to the Western Hills anticline,the middle east slope-on gold double syncline,mining polymetallic ore belt in southern Hunan.The main minerals are manganese,iron,lead,zinc,silver,tungsten,tin,molybdenum,bismuth,etc.,which is very rich in mineral resources.Exposed areas mainly Devonian strata in the system,structural development,and the multiple phases of magma intrusion provide unique conditions for the formation of the Fe-Mn multi-metal ore.

Fe-Mn polymetal ore deposit;geological characteristics;geophysical characteristics;Manaoshan; Chenzhou city

TD15

A

1003-5540(2010)04-0001-04

邓鹏博(1971-),男,物探工程师,主要从事应用地球物理找矿工作。

2010-03-28