贵州都匀市牛角塘矿田大亮锌矿床找矿突破与指示意义

刘文军, 吴 波, 刘成万, 王世贵, 曾国平

(1. 贵州省地矿局地球物理地球化学勘查院,贵州 贵阳 550018;2. 贵州省地质矿产勘查开发局一一七地质大队,贵州 贵阳 550018;3. 贵州省地质矿产勘查开发局一○四地质大队,贵州 都匀 558000;4. 贵州省地质矿产资源开发股份有限公司,贵州 贵阳 55000;5. 中国地质调查局武汉地质调查中心,湖北 武汉 430205)

0 引言

大亮锌矿床位于贵州省都匀市区以东约20 km处,属于牛角塘锌矿田的重要组成部分。都匀牛角塘锌矿田是贵州省重要锌矿产地,自北东向南西,已勘探发现狮子洞、马坡、左湾田、王家山和大亮等5个锌矿床,累计探明铅锌金属资源量103.33万吨[1-2],达大型规模。鉴于其显著的经济价值,前人先后开展了多方面的研究,初步探索了其地质特征及成矿控制条件[3],利用流体包裹体[4]和同位素分析[5]揭示了成矿流体特征和成矿物质来源,并总结了其成矿模式[6],分析了其特殊的成矿环境[7]。但前期的勘查工作主要聚焦于产状平缓的地层区,研究工作主要聚焦于马坡矿床[8],而其他矿床的调查研究,特别是产状陡倾斜地层区的资源潜力及找矿远景仍不明朗。少量勘查工作已在大亮锌矿床中F501断层南东盘与F2之间的“陡倾斜带”发现了矿化前景。但其资源潜力及找矿远景还未得到系统评价,F501断层和F2断层的含矿性及找矿远景也缺少调查评价。

在此背景下,笔者根据“理论指导找矿”的思路,基于前人在该矿田矿床地质、矿体地质以及矿床地球化学方面的调查研究成果,通过与区域上典型的矿床对比分析,探讨矿床成因,并参照国内同类型矿床厘定其关键控矿因素。利用上述理论研究成果指导大亮锌矿床“陡倾斜带”的勘探工作,查明其中锌矿体分布特征和新增锌资源量,并对区内的找矿远景进行科学评价。

1 区域地质特征

贵州省都匀市牛角塘矿田大亮锌矿床的成矿区划属于湘西—黔东铅锌成矿带,大地构造位置位于上扬子东南缘被动边缘盆地(图1a)。区域在燕山期前主要体现为升降运动,形成了新元古代—中三叠世巨厚的海相沉积地层[8]。燕山期表现为强烈近EW向水平挤压,使加里东期的正断层活化为逆冲走滑断层,并形成SN向冲断褶皱系和侏罗山式隔槽式褶皱,如王司背斜和早楼断层。其中,早楼断层是蔓洞断层的分枝,与锌成矿关系密切[9]。区内岩浆岩出露极少,主要有镇远—凯里地区的钾镁煌斑岩等[10-11],与铅锌成矿作用无直接关系。

图1 湘西—黔东铅锌成矿带示意图(a),牛角塘矿田地质图(b)和大亮锌矿床“陡倾斜带”及矿体剖面示意图(c)[12]

2 牛角塘矿田地质特征

2.1 牛角塘矿田地质特征

牛角塘矿田出露地层主要为寒武系,包括石冷水组(∈3s)、高台组(∈3g)、清虚洞组(∈2q)、乌训组(∈2w)和杷榔组(∈2p)(图1b)。寒武系第二统清虚洞组二段(∈2q2)是主要赋矿层位。清虚洞组出露于矿田中部和东南部,岩性为浅灰、灰色厚层“豆状”粉—细晶白云岩,局部夹砂质纹层及炭泥质白云岩,偶见残余鲕粒白云岩,顶部常见厚1～2 m的鲕状灰岩、白云质灰岩,呈透镜状产出,并可见白云岩、页岩角砾相互嵌接构成的角砾状岩石。与乌训组呈断层接触,厚170～300 m。

区内断裂构造发育,以F2、F3、F5、F6、F501、F507等NE向断层为主,其中以F2、F3规模较大。NW向构造以F4断层为主,被NE向F2和F3断层所限(图1b)。F2断层即早楼断层,矿区出露超过300 m,破碎带宽可达40 m,由断层角砾岩或白云岩透镜体、碎裂白云岩及粉砂质页岩组成。破碎带中见粗粒淡黄色、高粱色闪锌矿,常见白云石化、方解石化、弱硅化、弱重晶石化、黄铁矿化。断层倾向130°～145°,倾角40°～74°,为右行平移逆冲断层。上盘为乌训组,发育牵引褶曲,下盘为清虚洞组二段,垂直断距约300 m。

2.2 大亮矿区地质特征

大亮锌矿床位于都匀市牛角塘矿田西南端,以NW向F4断层与王家山矿床相分隔(图2a)。大亮锌矿区主要出露寒武系石冷水组、高台组、清虚洞组二段和乌训组。石冷水组可分为两个岩性段:第一段(∈3s1)为中厚层瘤状白云岩,与下伏高台组呈整合接触,厚320～400 m;二段(∈3s2)主要为中厚层鲕粒、豆粒白云岩及藻纹层白云岩,间夹5～6层砂质层。高台组主要为灰、青灰色薄层层纹状泥质白云岩夹泥质粉砂岩,中部偶见厚0.15 m的透镜状重晶石,厚8～20 m。乌训组岩性为灰、深灰色薄层泥质灰岩。

图2 大亮锌矿床地质简图(a)及大亮锌矿区6号勘探线剖面图(b)[1]

矿区构造以NE向F501、F2等NE向断层为主(图2a)。F501断层出露于矿区东南部,延伸820 m。倾向295°～310°,倾角70°～85°,垂直断距约25 m。断层破碎带宽1～10 m,岩石破碎强烈,由白云岩、页岩碎块、断层角砾岩及少量断层泥充填;局部含星点状粗粒闪锌矿,具白云石化、弱硅化及黄铁矿化。F501断层南段被F2断层掩盖。

大亮锌矿床中,断层对地层分布的控制作用明显。石冷水组大面积出露于矿区北西部,F501断层的北西盘,整体单斜构造,岩层倾向250°～340°,倾角13°～35°。高台组在矿区地表出露较少,仅在F501断层附近呈带状分布。清虚洞组二段主要分布于断层F501与F2所夹持的断块内,受F2逆冲推覆构造的影响,地层倾角一般在45°～70°之间,局部直立,甚至倒转。乌训组大面积分布于F2断层的南东盘,岩层倾角一般在13°～45°之间。受到F2、F5逆冲推覆构造影响,呈现多个褶皱构造组合。

2.3 矿床成因

大亮锌矿床是牛角塘锌矿田的一部分,大地构造位置位于扬子地块东南缘,属于扬子地块周缘铅锌多金属成矿系统。姚书振等[13]根据构造-建造-成矿作用特征将扬子地块周缘铅锌多金属成矿系统划分为三大类: ① 以同生沉积作用为主的沉积-热水沉积成矿系统类(Pb、Zn、Fe、Mn、P、Ag、V等); ② 以盆地流体为主的后生热液成矿系统类(Pb、Zn、Au、Hg、Sb等);③ 与岩浆活动有关的岩浆热液成矿系统类(Pb、Zn、Fe、Cu、Au、Ag等)。并指出扬子地块周缘铅锌锰多金属巨型成矿带的形成主要与这三大类成矿系统的形成演化有关。

牛角塘锌矿田的赋矿地层主要为寒武系第二统清虚洞组白云岩,缺失热水沉积的硅质岩,明显不同于同生沉积-热水沉积的特点,基本排除了沉积-热水沉积成矿系统类。此外,区域内岩浆岩出露极少,镇远—凯里地区的钾镁煌斑岩等已被证实与锌成矿没有直接关系[10-11],矿石特征也明显不同于远成岩浆热液充填-交代型金多金属成矿系列,基本排除了岩浆热液成矿系统类。因此,牛角塘矿田中的锌矿床最有可能属于以盆地流体为主的后生热液成矿系统类。

牛角塘锌矿田属于湘西—黔东铅锌成矿带的组成部分,地质特征、成矿流体特征以及同位素地球化学特征等指示该成矿带中主要为MVT型铅锌矿床[14-16]。牛角塘锌矿田的主矿体均赋存于清虚洞组,具有明显的层控矿床特点,控矿构造、矿体特征、空间分布、矿石组构、矿物组合及热液蚀变组合等均与扬子地块周缘滇黔桂[17-18]、湘西花垣[19-20]以及黔西北[21-22]等地区的MVT型铅锌矿床较相似。此外,牛角塘锌矿田中闪锌矿Y/Ho比值为11.33～32.17,与下伏地层比值较接近,指示其成矿物质主要来自下伏地层[12]。根据闪锌矿Fe、Ga、Ge、Mn和In等微量元素含量估算其成矿温度范围为87℃～155℃ (平均温度为133℃),与MVT型铅锌矿床较为接近[8]。综上所述,本文认为大亮锌矿床属于MVT型锌矿床。

3 大亮锌矿床找矿突破

3.1 工作基础

1960年,贵州省地质矿产勘查开发局一○四地质大队开始在区内开展矿产勘查工作,1999年底发现了矿田西南端的大亮锌矿床(时称“大梁子锌矿床”)。大亮锌矿床的开采始于2001年,到2008年底由于锌价大跌而停产,共采出矿石约15万吨,锌品位为2.46%～11.75%,平均品位为6.46%。目前矿山790 m中段坑道以上至矿体露头线的区域已采空,矿山回采率64%,矿石贫化率8%。2014年开展了资源储量核实工作,对大亮锌矿床F501断层北西盘产状平缓的地层区的空白带及深部矿体进行了补充圈定,并估算了该采空区动用消耗的资源储量。截至2013年底,大亮锌矿床保有锌矿石量(122b+333) 419.5万吨,锌金属量为19.3万吨,平均品位为4.60%。

2018年,贵州省有色金属和核工业地质勘查局地质矿产勘查院承担了该矿床的资源技术尽职调查,施工了两个钻孔(ZKY401和ZKY602),在F501断层南东盘与F2之间的“陡倾斜带”发现了矿化前景。但其资源潜力及找矿远景尚未得到系统评价,F501断层和F2断层的含矿性及找矿远景也缺少调查评价。

3.2 勘查部署

对湘西—黔东铅锌成矿带中铅锌矿床的总结,发现区内铅锌矿床具有层控、相控、岩控特点[7,23-25],赋矿层位是最重要的控矿因素,影响地层产状的褶皱构造则并非关键因素。具体到牛角塘锌矿田,寒武系第二统清虚洞组二段就是重要的找矿勘查线索。牛角塘西南的大亮矿区地质图和剖面图显示其“陡倾斜带”和F2断层南东盘深部均发育有清虚洞组二段(图2b),值得进一步勘查验证。

基于“陡倾斜带”地质工作程度尚低、南东段既定勘查目标被F2断层将赋矿下伏地层逆掩所盖、地质情况更加复杂的客观实际,根据“由已知到未知、由浅入深、循序渐进”和“三边”的基本工作原则组织和部署勘探工作。

3.2.1 部署依据

前期勘查显示,在F501断层南东盘陡倾带矿体,仅浅部有地表工程和坑道工程,深部仅施工两个钻孔控制(ZKY401和ZKY602)。为了加强对F501断层南东盘陡倾带矿体控制,本次部署5个钻探工程,配合坑道编录控制F501断层南东盘陡倾带矿体。此外,根据对F501、F2的特征分析,认为矿区南西部深部有存在隐伏矿体的可能,本次部署2个钻探工程进行探索。

3.2.2 勘查手段与勘查网度

根据总体思路和实施原则,结合矿区地质特征、F501断层南东盘矿体的地质特征、地形地貌条件及矿山初步设计和建设的要求,在对已有勘查成果资料和矿山建设资料系统地研究的基础上,采用钻探、老硐编录、地质编录、采样测试等技术手段实施勘查工作,以提高F501断层南东盘矿体的控制程度。

本次圈定6个矿体,以Ⅱ-①矿体为主矿体,矿体为似层状、透镜状,局部呈豆荚状。与围岩产状基本一致,总体倾角55°～75°,矿体走向长约800 m,倾斜延深200 m,为中型规模。类型系数为0.4。Ⅱ-①矿体形态简单,矿体为似层状,局部为透镜状,内部有夹石,存在分枝复合。类型系数取0.4。所圈定矿体基本有断层破坏,构造对矿体形态有一定影响,类型系数取0.2。主矿体厚度变化系数为69.51%,属于较稳定程度,类型系数取0.4。主矿体Zn品位变化系数80.41%,属于分布较均匀,类型系数取0.4。

根据《铜、铅、锌、银、镍、钼矿地质勘查规范》(DZ/T 0214—2002),Ⅱ-① 矿体五个地质因素类型系数之和(0.4+0.4+0.2+0.4+0.4=1.8)为1.8,主矿体规模中等,形态中等,厚度较稳定,主要有用组分分布较均匀,构造对矿体影响明显,矿床勘查类型为第Ⅱ勘查类型。因此,本次勘查控制的勘查工程间距沿走向80 m,沿倾向80 m,即以80 m×80 m网度布置施工勘查工程。以160 m×160 m的见矿工程间距内圈探求推断的内蕴经济资源量(333),外推求得预测资源量(334)。

3.2.3 工程布置

根据目的任务、总体思路及勘查工作部署,结合“陡倾斜带”矿体产状,钻探工程主要目的是揭露深部矿体,探求(333)类别资源量。在“陡倾斜带”一共布设7个钻探工程,工作量2227.59 m,仅216勘探线布置了两个钻孔,其余钻孔均为沿走向施工,即沿走向工程间距为120～160 m。倾向上矿体未得到有效控制,工程控制严重不足,但结合以往坑道断面取样工程,在600～800 m高程沿倾向工程间距为100～200。即本次工作局部实际网度可达到100 m×120 m ～160 m×200 m,初步控制矿体的形态、产状及厚度品位变化规律。

3.3 新发现矿体特征

3.3.1 矿体特征

本次勘查工作发现三层似层状矿(化)带,从下至上分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ矿(化)带,并圈定了4个主要矿体:

Ⅰ矿体产于清虚洞组二段第4层,区内可分为Ⅰ-①、Ⅰ-② 两个矿体,呈透镜状、藕节状、豆荚状。闪锌矿多呈星点状,稀疏细脉浸染状,常沿黄铁矿细脉呈稀疏细脉浸染状、星点状,多呈浅黄色。该矿体沿走向上延伸长830 m,分布于207～216线之间,倾向NW 310°～340°,倾角65°～75°。有5个钻孔控制,单工程矿体厚0.45～12.24 m,平均厚度5.29 m,厚度变化系数94.64%,矿体厚度不稳定;Zn品位0.67%～2.41%,矿体平均品位1.43%,品位变化系数50.14%,即有用组分分布较均匀。

Ⅱ-① 矿体产于清虚洞组二段第6层下部,呈透镜状、藕节状、豆荚状。块状、浸染状黄铁矿极为发育,闪锌矿与黄铁矿常沿脉状构造发育,白云石化强烈。该矿体沿走向上延伸长1175 m,分布于207～232线之间,倾向NW 310°～340°,倾角在60°～80°之间;有7个钻孔控制,单工程矿体厚0.51～5.75 m,平均厚度1.74 m,厚度变化系数69.51%,矿体厚度较稳定;Zn品位0.93%～7.20%,矿体平均品位2.98%,品位变化系数80.46%,即有用组分分布不均匀。

Ⅱ-② 矿体产于清虚洞组二段第6层中上部,呈透镜状、藕节状、豆荚状。多呈星点状,稀疏细脉浸染状,浸染状黄铁矿极为发育,闪锌矿多沿脉状构造发育,白云石化中等。该矿体沿走向上延伸长130 m,分布于208～220线之间,倾向NW310°～340°,倾角55°～75°,由2个钻孔控制,单工程矿体厚1.31～1.93 m,平均厚度3.07 m,厚度变化系数28.56%,矿体厚度稳定;Zn品位2.45%～3.69%,矿体平均品位1.62%,品位变化系数27.06%,即有用组分分布均匀。

Ⅲ矿体产于清虚洞组二段第7层中下部,以星点状闪锌矿为主,多呈松香色,见零星细脉浸染状黄铁矿,局部可见矿体沿白云岩角砾发育。ZKY602在“陡倾斜带”内由下至上共发现了3层矿体(图2b),倾向约NW 310°,倾角70°～75°,单工程平均厚度为5.11 m,Zn品位为6.23%。本次勘查仅1个钻孔在清虚洞组二段第7层底部发现了Ⅲ矿体。

3.3.2 赋矿岩性特征

“陡倾斜带”锌矿体主要赋存于清虚洞组二段第4层(∈2q2-4)、第6层(∈2q2-6)、第7层(∈2q2-7)三个岩性层中,分别对应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ赋矿层(图3)。各赋矿岩性层特征如下:

图3 牛角塘矿田大亮锌矿床矿体走向对比示意图

Ⅰ赋矿层系清虚洞组二段第4层,岩性为浅灰色白云岩,蚀变有白云石化、方解石化。Ⅰ-1、Ⅰ-2矿体赋存该岩性层中。

Ⅱ赋矿层系清虚洞组二段第6层中下部,岩性为灰色中厚层白云岩,岩石晶洞及白云石脉较发育。Ⅱ-①、Ⅱ-② 矿体下距该赋矿层底界1～34 m。Ⅱ-①、Ⅱ-② 分别位于底部、中部的层间破碎带中,碎裂白云岩角砾较为发育。闪锌矿呈星点状、稀疏浸染状及脉状构造,多伴随脉体分布。其蚀变有白云石化、方解石化、弱硅化等。Ⅱ-①矿体规模最大,连续性较好,为“陡倾斜带”内的主要矿体。

Ⅲ赋矿层系寒武系第二统清虚洞组二段第7层,岩性为深灰色、灰色厚层豆状、鲕粒白云岩。矿体产于下距该赋矿层底界38～52 m的层间破碎带中,蚀变主要有黄铁矿化、白云石化、方解石化等。

3.3.3 矿石特征

据详查报告的样品物相分析结果矿床氧化率小于10%,故本矿区全部为硫化矿石。矿石工业类型属碳酸岩型锌矿。矿石矿物为闪锌矿(纤锌矿)、铁闪锌矿,次为黄铁矿和微量方铅矿及褐铁矿;脉石矿物主要为白云石,少量方解石、石英、石膏、炭泥质等。矿石结构主要为不等粒镶嵌结构和溶蚀交代结构。矿石构造分为致密块状、浸染状、条带状、角砾状、团块状矿石(图4)。

图4 大亮锌矿床“陡倾斜带”矿石特征

3.3.4 新增资源量

通过概算,大亮锌矿区范围内的F501与F2“陡倾斜带”内Ⅰ-1、Ⅰ-2、Ⅱ-①、Ⅱ-②、Ⅲ-①、Ⅲ-② 矿体锌矿石资源量548.29万吨,锌金属资源量12.50万吨,平均品位2.28%,其中,(333)类别锌矿石资源量40.59万吨,锌金属资源量1.86 t,平均品位为4.58%;(334)类别锌矿石资源量507.71万吨,锌金属资源量10.64万吨,平均品位为2.10%。Ⅱ-① 矿体是本次勘探发现的最主要矿体,(333)+(334)锌资源量近6万吨,占本次勘探新增资源总量的47% (图5)。

图5 大亮锌矿床“陡倾斜带”Ⅱ-① 矿体纵投影图(据文献[26])

4 指示意义

牛角塘矿田大亮锌矿床位于湘西—黔东铅锌成矿带南端。该成矿带北端的花垣铅锌矿田现已累计探明铅锌金属资源量超过500万吨,潜在资源量超过1000万吨。虽然,牛角塘矿田已探明铅锌金属资源量103.33万吨,达大型规模,但较花垣铅锌矿田还有较大增长空间。

由于区内主要表现为隔槽式褶皱,前期找矿勘查工作主要聚焦于F501断层北西盘产状平缓的地层,已探明的矿体产状与赋矿围岩产状基本一致,矿体倾角一般为20°[1,7]。受燕山期水平挤压影响,F501断层南东盘的地层产状陡倾,在F501断层南东盘与F2之间形成了“陡倾斜带”,其资源潜力及找矿远景长期处于未知状态。

通过系统的勘查工作,在“陡倾斜带”共圈定Ⅰ、Ⅱ-①、Ⅱ-②、Ⅲ等4个主要矿体,新增锌金属资源量超过10万吨,达到中型规模,显示出较好的找矿前景。通过与F501断层北西盘对比,可以发现“陡倾斜带”中矿体的赋矿层位与F501断层北西盘基本一致,均为寒武系第二统清虚洞组二段第4、第6和第7岩性层。本次勘查突破进一步证实了湘西—黔东铅锌成矿带中铅锌矿床具有层控、相控、岩控的特点,寒武系第二统清虚洞组二段等主要赋矿地层是区内重要的铅锌找矿勘查线索。目前“陡倾斜带”工程控制延深不足400 m,且尚未出现明显变缓特征,说明其深部有较好的找矿远景。

区内F2、F501等NE向断层在燕山期运动过程中形成或活化,将区内地层切割破坏形成一系列断块构造,科学评价区内NE向断层与成矿的关系对下一步找矿勘查具有重要的指导意义。其中,F2断层为逆冲断层,南东侧较老的乌训组向北西推覆至较新的清虚洞组之上,使得F2断层南东盘主要出露较老的乌训组和杷榔组。本次勘查在F2断层南东盘部署了两个钻探工程进行探索。两个钻孔均穿过乌训组和F2断层,在深部发现了清虚洞组,并在清虚洞组二段第6层中发现了1.6 m厚锌矿体,指示F2断层南东盘深部具有较好的找矿前景。此外,F2与F501断层均含星点状粗粒闪锌矿,并发育白云石化、弱硅化及黄铁矿化,指示其在成矿期具有导矿、容矿作用,可列为具有潜力的找矿对象。

5 结论

(1)综合矿床地质特征、矿体特征、矿床地球化学特征等,认为牛角塘矿田大亮锌矿床类似于MVT型铅锌矿床,两者可进行矿床学对比研究。

(2)大亮锌矿区“陡倾斜带”内新圈定四个主要矿体,新增(333+334)锌金属资源储量约12.5万吨,为湘西—黔东铅锌成矿带取得的重要找矿突破成果。

(3)本次找矿突破进一步证实区域内铅锌矿床具有层控—相控—岩控特点,寒武系第二统清虚洞组等主要赋矿地层应该作为区内重要的找矿标志及找矿线索。

(4)大亮锌矿区F2逆冲断层南东盘深部已经发现清虚洞组地层,从而说明该地段具有较为良好的找矿前景。