贵州内生矿产矿床类型及成矿作用

白培荣,陶 平

(1.贵州省地质调查院,贵州 贵阳 550081;2.自然资源部基岩区矿产资源勘查工程技术创新中心,贵州 贵阳 550081;3.贵州省战略矿产智慧勘查重点实验室,贵州 贵阳 550081)

关于矿床类型划分,自世界著名矿床学家W.Lindgreen(1911)正式提出矿床分类至今已有110多年的历史(戴问天,1979)。《贵州省区域矿产志》(贵州省地质矿产局,1986)按矿床成因进行了全省矿床类型的初步划分。王砚耕(1999)和冯学仕等(2004)按成矿物质来源及大地构造背景、成矿物理化学条件等进行了全省矿床类型的进一步划分。《中国矿产地质志·贵州卷》项目(2014—2023)遵循《中国矿产地质志·省级矿产地质志研编技术要求》(中国矿产地质志项目办公室,2016)、《矿产资源工业要求参考手册》编委会,2021),在前人研究基础上,吸纳和充分发掘贵州矿产最新勘查实践研究成果,系统进行了贵州省各种矿产的矿床类型划分。本文系统阐述了贵州内生矿产矿床类型划分方案,并对主要矿产的矿床类型、成矿作用、含矿地质体及区域分布等进行分析总结。

1 贵州内生矿产矿床类型概况

贵州省矿产资源丰富,迄今已发现矿产137种,其中有50余种矿产的一部分或全部矿床形成于内生成矿作用(陈毓川等,2015)。

中国矿产地质志项目办公室(2016)在《中国矿产地质志·省级矿产地质志研编技术要求》中列出了以主要成矿作用为据获得的“中国矿产地质志”矿床(成因/工业)类型划分表。《中国矿产地质志·贵州卷》作为《中国矿产地质志》的子项目,遵循该矿床类型划分方案,进行了贵州内生矿产的矿床(成因/工业)类型划分(表1)及更具体研究。

表1 贵州内生矿产矿床(成因/工业)类型简表

贵州发现与内生成矿作用有关矿产共计50余种,包括3个二级分类和8个三级分类,容矿地质体有多种岩类(表1),广布于全省各地。其中:

1.1 岩浆作用矿床

该类矿床在贵州具有矿床类型复杂、查明矿产地少、矿床规模小、勘查及研究程度不高等特点。至今,贵州主要发现有岩浆型矿床、伟晶岩型矿床、云英岩型矿床、接触交代型矿床、岩浆热液型矿床、陆相火山岩型矿床等6类,共计20余种矿产,主要分布于梵净山地区和从江地区,以及贵州西部二叠纪峨眉山玄武岩分布区。

1.2 变质作用矿床

在《中国矿产地质志·省级矿产地质志研编技术要求》中,仅有受变质型矿床,因为接触交代变质作用形成的矿床已经纳入岩浆作用矿床大类的接触交代型矿床中。对于受变质型矿床,在贵州发现有近10种矿产,主要分布于梵净山地区和从江地区,而其它地区产出较少。

1.3 含矿流体作用矿床(非岩浆—非变质作用矿床)

特别说明,上述矿床类型划分只是根据中国矿产地质志项目办公室(2016)发布的《中国矿产地质志·省级矿产地质志研编技术要求》所进行的概略性分类。实际上,成矿作用是复杂的,成矿物质来源是多源的,而且往往彼此有重复或叠加。因此,贵州许多矿床往往同时具有内生矿床、外生矿床的某些属性,或者是两、三种成矿作用叠加形成的。例如,归属于生物化学沉积矿床的煤矿实际叠加了变质成矿作用过程,归属于浅成中—低温热液型矿床的金矿实际可能有变质水(黔东南石英脉型)或岩浆水(黔西南水银洞金矿)参与成矿(陶平等,2019),归属于浅成中—低温热液型矿床的菜园子式铁矿实际是沉积成矿—热液改造成矿的叠生矿床,归属于化学沉积型矿床的大塘坡式锰矿和大河边式重晶石矿实际是内生外成型矿床等(Zhou et al.,2022;周琦等,2017、2023)。

2 主要矿种矿床类型及成矿作用分析

贵州内生矿床种类众多,其成矿物质来源、成矿作用及其所形成的矿床类型等往往也是复杂多样的。因此,本文在《中国矿产地质志·贵州卷》研编项目成果基础上,对贵州省主要内生矿产的矿床类型、成矿作用及产出特征等作了进一步综合分析、整理、汇编(表2)。在贵州,由于成矿地质背景千差万别,成矿作用错综复杂,成矿物质来源多样,而且往往彼此有重复或叠加(王砚耕,1999)。因此,下文重点对矿床类型及成矿作用等认识较模糊或有争议的矿种进行讨论。

表2 贵州主要内生矿产矿床类型及产区明细表

2.1 能源矿产

能源矿产主要为外生矿床,而内生能源矿床较少,主要有一部分铀、钍及地热产地。

铀、钍:贵州内生作用形成的铀矿有岩浆作用矿床、浅成中—低温热液矿床两类。其中,岩浆作用矿床均为岩浆型矿床,容矿岩石为酸性岩类中的碰撞造山S型花岗岩,属岩浆气液交代成矿;浅成中—低温热液型铀矿均为热液充填交代型矿床,含矿地质体不同则矿种组合各异,如白云岩中产汞铀钼矿,灰岩中产铀矿,灰岩—砂质岩中产铀钼矿。贵州内生作用形成的钍矿有岩浆作用(基性岩)矿床和浅成中—低温热液矿床两类,仅见为矿点。

地热:贵州已发现地热均为水热型地热,即地下热水,并且全属低温地热资源(<90℃),是大气降水、地表水、地下水参与水总循环的深层循环水,在深部进行复杂循环过程中吸收了上地幔与热岩体的热源加温后形成,其中六大热储单元和若干深大断裂在地下热水形成过程中起了关键作用。贵州地下热水资源较为丰富,分布广泛,可用于供热供暖、洗浴、康养、种植养殖等。截至2019年12月,贵州已有地热井195口处,累计查明地热资源量23 644.82万m3/a(贵州省自然资源厅,2019)。

此外,贵州优势矿种煤矿虽然归属于外生矿产,主要为生物化学沉积矿床成矿。但是,除褐煤外都经历过变质成矿作用,因此也可归属于外生—内生成矿作用形成的叠生矿床。

2.2 金属矿产

贵州省与内生成矿作用有关的金属矿产有铁、锰、铅、锌、钨、锡、铜、镍、钼、汞、锑、金、银、锂等。它们多数为含矿流体作用矿床类的浅成中—低温热液型矿床,少数为岩浆作用矿床类的岩浆型矿床、伟晶岩型矿床、云英岩型矿床、接触交代型矿床、岩浆热液型矿床,以及变质作用矿床类的受变质型矿床。

铁:贵州内生铁矿主要有受变质型(九星式)、浅成中—低温热液型(菜园子式)两种。其中,九星式铁矿为次要类型,属于沉积—变质热液改造成因,产于甲路组(QbXj)(从江地区)和红子溪组(QbBh)(梵净山地区)变质岩中;菜园子式铁矿为主要类型,属于沉积—浅成中—低温热液改造成因,其菱铁矿体产于独山组鸡泡段(D2d1)、龙洞水组(D2l)、舒家坪组(D1sh)、摆佐组(C1-2b)白云岩类岩石中,矿体呈脉状、似层状、层状产出。据廖士范等(1980),铁矿山、菜园子等铁矿床,先期为沉积型层状、似层状矿体,后来叠加构造热液蚀变作用并沿切层断裂、层间剥离空间形成脉状矿体,故可归属于叠生矿床。

锰:贵州大塘坡组(Nh2d)锰矿尽管暂归属于外生矿产,但实际是流体喷溢沉积成矿作用形成,即内生外成:来自岩石圈深部富锰气液流体沿同生断裂,在次级裂谷盆地中心喷溢沉积形成菱锰矿矿床,为含烃气液喷溢沉积型锰矿床(Zhou et al.,2022;周琦等,2017、2023))。茅口组(P2m)锰矿(遵义式)也类似,也是流体喷溢沉积成矿作用形成,即内生外成:深部富含 Si、Mn 的成矿热液沿同沉积断裂上升,喷溢进入地堑盆地沉积成矿,为气液喷溢沉积型锰矿床(刘志臣,2021)。

钨锡铌钽:贵州钨、锡、铌、钽常常互为共伴生矿产,呈小型矿床或矿点零星分布于梵净山地区和从江地区。矿床类型主要有云英岩型、电英岩型、伟晶岩型三种。其中,云英岩型主要有呈黑钨矿—锡石云英岩脉产于梵净山群板岩和砂岩中的钨锡(铜铌钽)矿床(点),以及呈锡石—白钨矿石英岩脉产于辉绿岩体中的锡钨铜矿床;电英岩型主要有呈含矿电云英岩脉(主)和石英脉型(次)产于四堡群变质岩构造蚀变带中的钨矿床(点);伟晶岩型主要有呈含矿花岗伟晶岩脉产于梵净山群变质岩中的铌钽(钨锡)矿床(点)。

锑:贵州锑矿也均为内生矿床大类中的浅成中—低温热液型矿床,有时与萤石矿、金矿互为共伴生关系。主要有:①大厂式:产于峨眉山玄武岩组(P2-3em)火山碎屑粘土岩中的热液充填型锑萤石矿;②半坡式:产于丹林组(D1d)硅质陆源碎屑岩中的锑矿;③八蒙式:产于平略组(QbXp)含变余石英粉砂绢云母绿泥石板岩中的锑(金)矿。

金:贵州金矿主要为内生矿产大类的浅成中—低温热液型矿床,但其中的贞丰县水银洞金矿床成矿流体中混有岩浆水,故也具有岩浆热液型金矿床的某些特性(刘建中等,2015)。贵州内生成因金矿可细分为卡林型、石英脉型和蚀变岩型三类。其中,卡林型金矿床按容矿岩石类别可划分为:①不纯碳酸盐岩:紫木凼式金(砷)矿、水银洞式卡林型金(银砷)矿、苗龙式金锑(砷)矿;②陆源硅质碎屑岩:烂泥沟式金(砷锑)矿、板其式金矿;③火山碎屑岩:泥堡式金矿。石英脉型金矿有两种,一种是下江群(QbX)浅变质岩中的锦屏县同古式金矿,二是产于板溪群(QbB)浅变质碎屑岩及辉绿岩中的印江县金厂式金矿。蚀变岩型金矿为产于甲路组(QbXj)浅变质岩中的地虎式铜金(银铅锌)多金属矿床。需要说明的是,黔东南石英脉型和蚀变岩型金矿的成矿流体是大气降水、岩层建造水、变质水及少量远(深)源岩浆水的混合物,故具有变质作用矿床的某些特性(陶平,2012),可称为造山型金矿床。

2.3 非金属矿产

贵州内生作用形成的非金属矿产包括四类:(1)工业矿物类:包括重晶石、萤石、硫铁矿、水晶、砷矿、方解石、长石、滑石、冰洲石、石棉等;(2)工业岩石(土)类:包括各种用途的辉绿岩、花岗岩、玄武岩、大理岩、板岩、蛇纹岩、凝灰岩、脉石英等;(3)宝玉石类:包括水晶、软玉、紫袍玉、木变石猫眼、贵翠、玛瑙等;(4)观赏石类:包括鸡血石、辰砂、辉锑矿、水晶、石膏、方解石、冰洲石、重晶石、萤石、贵翠、黄铁矿、雌黄、雄黄、异极矿和自然金等。

金刚石:贵州原生的金刚石矿产地仅发现1处,即镇远县马坪金刚石矿床,为岩浆作用大类的岩浆型矿床,产于开远—平塘—玉屏断裂带与黄平—镇远断裂带交汇处,其容矿地质体为钾镁煌斑岩(橄榄金云火山岩),故也称为钾镁煌斑岩型金刚石矿床。

脉石英、水晶:主要为浅成中—低温热液型矿床。其中,脉石英呈“脉群”产于独山组(D2d)石英砂岩的节理裂隙中或北东—南西向断裂破碎带内;水晶矿则呈含晶石英脉型产于黔东新元古界浅变质岩和黔南泥盆系砂岩中。

方解石、冰洲石:均为浅成中—低温热液型矿床。其中,方解石矿一般呈脉状产于各时代碳酸盐岩构造裂隙中,而冰洲石矿产于含冰洲石的方解石脉中。

砷:除思南县雄黄沟为独立的砷矿床(产于湄潭组(O1-2m)泥质碎屑岩及灰岩中)外,其它多为伴生矿产,例如兴仁县紫木凼金(砷)矿床、三都县苗龙金锑(砷)矿床、印江县石柱岩铜(金砷银)矿床。其中,前两矿床为浅成中—低温热液型矿床,后一矿床为岩浆热液型矿床。

长石:属于伟晶岩型,呈钾长石产于花岗伟晶岩脉中,该岩脉沿白岗岩岩体顶部或附近分布。

滑石:贵州内生成因的滑石矿仅见为超基性热液蚀变型滑石矿,产于梵净山群肖家河组第二段(QbFx2)及回香坪组(QbFh)各段的变质超基性岩中,细分为滑石岩和块滑石两种。

石棉:贵州石棉矿产仅有零星分布,一类为产于新元古界梵净山群、四堡群超基性岩中的透闪石石棉,分布于梵净山区和从江大坪;另一类为产于辉绿岩中的蛇纹石石棉,分布于罗甸新寨。

宝玉石:有软玉、紫袍玉、木变石猫眼、贵翠、玛瑙等。其中,软玉属接触交代型矿床(阳起石型),见于罗甸—望谟辉绿岩床与四大寨组(P1-2s)外接触带之大理岩化带中;紫袍玉(伊利石质浅变质岩)和木变石猫眼属于受变质型矿床,前者产于江口县德旺乡红子溪组(QbBh)板岩中,后者产于罗甸县龙井四大寨组二段(P1-2s2)硅质碳酸盐岩接触蚀变带之内带;贵翠、玛瑙属于浅成中—低温热液型矿床,前者见于晴隆县茅口组(P2m)与峨眉山玄武岩界面附近硅质蚀变岩体中,后者见于威宁宣威组(P3x)底部粘土质砾岩中。

其它:有花岗岩、辉绿岩、玄武岩、蛇纹岩、凝灰岩、板岩、大理岩等,分别可作为多种用途的矿产资源。其中,花岗岩、辉绿岩、玄武岩、蛇纹岩属于岩浆型矿床;凝灰岩矿产主要属于陆相火山岩型中的火山—沉积型矿床;板岩、大理岩属于受变质型矿产。

3 结论

(1)贵州内生矿产的矿床(成因/工业)类型的划分,包含一、二、三级矿床类型,即一级分类为内生矿床;二级分类包括岩浆作用矿床、变质作用矿床、含矿流体作用矿床(非岩浆非变质作用矿床);三级分类包括岩浆型矿床、伟晶岩型矿床、云英岩型矿床、接触交代型矿床、岩浆热液型矿床、受变质型矿床、浅成中—低温热液型矿床等8类。

(2)贵州省主要内生矿产的矿床类型、成矿作用、含矿地质体及矿床式、主要产区等作了进一步综合分析、整理和汇编,各级各类的矿床类型的深入研究,揭示出它们在贵州省所表现出来的独有特性,尤以低温矿产特色鲜明。

(3)对贵州内生矿产的矿床类型及成矿作用等认识较模糊或有争议的矿种进行了综合分析和讨论。反映了在贵州地质构造时空演化过程中,表现出成矿地质背景的千差万别,成矿作用错综复杂,成矿类型丰富,成矿物质来源多样,而且往往彼此有重复或叠加等特点。

以上研究成果,对贵州内生矿产的勘查、研究及区域找矿具有一定的借鉴作用。