陕西凤太矿田八方山铅锌铜多金属矿床深部找矿进展、成矿规律与找矿模式

文耀辉

(宝鸡西北有色二里河矿业有限公司,陕西 宝鸡 721706)

0 引言

八方山铅锌铜多金属矿位于陕西凤太矿田西部的八方山—八卦庙矿集区内,经过20余年的开采,矿山后备资源不足,急需开展“攻深找盲,探边摸底”式找矿工作,以期发现新的矿体,增加矿山资源储量,延长矿山服务年限。近年来,矿山开展深部找矿工作,并在深部发现新的矿体,新的勘探成果突破以往的一些认识[1-3]。为了在深部找矿取得更大的成果,有必要对矿床成矿规律、控矿因素、矿床成因等进行系统总结分析。为此,本文在总结矿床地质特征的基础上,结合前人对矿带[4]、矿集区[5-8]、矿田[9]的研究成果[1-3]与深部新的勘探成果,对矿床成矿规律进行系统的总结,以期为后续的深部找矿提供参考。

1 成矿地质背景

八方山铅锌铜多金属矿床位于秦岭泥盆系贵金属-多金属成矿带中段的陕西凤太矿田中(图1)。该矿田为秦岭三大矿田之一,位于秦岭造山带南秦岭晚古生代裂陷带中部泥盆系热水沉积盆地中[9]。矿田内褶皱变形非常强烈,由一系列背斜、向斜相间排列且背斜、断裂发育,褶皱紧闭。矿田内发现的矿床均与背斜褶皱有密切关系。矿田中区内印支—燕山期的构造-岩浆活动为含矿建造的改造、叠加、富集成矿提供了动热条件[6]。

八方山—八卦庙矿集区位于凤太矿田西部,面积160 km2,八方山矿床位于复向斜北翼徐家院—甘沟背斜的次一级背斜中。区内地层以中—上泥盆统为主[2]。次级背斜鞍部及翼部古道岭组灰岩与星红铺组千枚岩接触界面附近是铅锌铜多金属矿的主要赋矿部位,也是八方山多金属矿床深部找矿的主要标志层部位[4,10]。

图1 凤太矿田地质矿产简图

2 矿区地质概况

2.1 地层

八方山铅锌铜多金属矿床矿区地层为中泥盆统古道岭组下岩段和上岩段、中泥盆统星红铺组。岩性为粉砂质千枚岩、结晶灰岩、绢云母方解石千枚岩、铁白云石千枚岩、碳质千枚岩等。古道岭组下岩段(D2g1)在本区分布较少,仅出露在东沟背斜核部沟底切割较深的部位。古道岭组上岩段(D2g2)是矿区主要出露地层之一,组成背斜核部(图2)。长950余米,宽50～200 m。其地表形态很不规整,呈似鲸鱼状。岩性为中厚层结晶灰岩。中泥盆统星红铺组(D2x1)该组地层在凤太矿田分布最广,也是矿区出露最多的地层。该层为一套泥砂质碎屑岩夹薄层灰岩,与其下部古道岭组地层总体上整合接触。

2.2 构造

2.2.1 褶皱

矿区最主要明显的构造就是八方山背斜。背斜纵贯矿区,决定矿体的生成、形态、规模和空间位置,也决定矿床构造的基本格局。背斜轴向近EW展布,走向 103°～120°。背斜脊线呈鱼脊状,中间拱起,向东西两端侧伏,东西两端侧伏角15°～35°。背斜两翼不对称。北翼陡,局部倒转,倾角75°～90°;南翼平缓,倾角50°～70°。背斜属轴面南倾且局部有刺穿现象的较紧闭背斜,对成矿很有利。矿体赋存于古道岭组灰岩与星红铺组千枚岩接触带附近,严格受背斜构造控制。

2.2.2 断裂

矿区断裂构造发育中等,所见断层具有明显的规律性,以横向断层为主,纵向断层次之,斜向断层很少,它们均与背斜构造有着密切的关系。

(1)矿区发现3条纵断层,它们都为成矿前或成矿期断层,未切割和破坏矿体与地层走向大体一致,发育在千枚岩中,并充填有闪长玢岩或含矿石英脉。

(2)横向断层比较发育,基本平行排列,全都垂直于层理和背斜轴,走向NE,倾向NW,形成和发展在成矿之后,断层走向10°～40°,倾向W。

(3)斜向断层在矿区不太发育,它们均与地层和背斜斜交,错动晚于横向断层。

(4)矿区还有一个非常重要的层滑断裂系统。这组断裂与褶皱作用同步,由岩层弯曲过程中上下层面间剪切作用所致。八方山矿体被这2个主干断裂面所夹持。

矿区内出现的所有断裂均从属于背斜构造,随着背斜的产生而产生,随着背斜的发展而发展,在背斜形成的同时,形成走向断层。背斜发展到一定阶段,在层间滑动基础上发展起来的层滑断裂与矿体定位有极大关系。背斜发展到后期形成横向断层及最晚生成的斜向断层与矿体生成没有关系。这些断层在应变椭球体中与背斜构造均属同一构造体系,同为SN向挤压力而致。

3 矿床地质特征

3.1 矿体特征

八方山铅锌铜多金属矿床矿体形态比较独特,具有典型的、完整的背斜控矿特征。地表矿化带围绕背斜核部结晶灰岩呈不规则的环状,环内为古道岭组灰岩,环外为星红铺组千枚岩,深部向四周扩大,在剖面上呈“八字型”或“抛物线型”形态(图3)。整个环形矿化带由西向东是一个完整的连续整体,实际控制范围西起208线,东到113线,全长1 760 m,沿倾斜方向控制最深560 m,一般深度300～400 m。

矿体受背斜控制,且几乎全产于背斜核部结晶灰岩与其上千枚岩的接触带上。背斜北翼矿体连续性好,品位高,走向100°～120°,倾向N,局部向S倒转,倾角75°～90°。背斜南翼矿化带内矿体呈断续的尖灭再现,连续性差,变化大,走向90°～130°,倾向S,倾角50°～75°。西部褶皱紧闭,顶部向西倾伏,倾伏角约14°。

全矿床Ⅱ1、Ⅱ2矿体为本区主要矿体,容矿岩石主要为微石英岩,矿体呈似层状产出。其中Ⅱ1矿体分布于69—113线,走向长1 045 m,矿体平均厚5.56 m,矿石类型主要为铅锌矿。Ⅱ2矿体分布于西部69线以西,为次于Ⅱ1矿体的主要矿体。该矿体控制长度由69线到208线,全长715 m,矿体平均厚2.77 m,矿石类型为:75线以西为铜矿石,75—69线及80线深部为铅锌矿石,南部主要为铜矿石[1](图2)。

3.2 矿石特征

3.2.1 主要矿物特征

(1)主要金属矿物为闪锌矿、方铅矿、黄铜矿。闪锌矿呈浅棕黄色、棕色等。金刚光泽-金属光泽,晶体完整者少,一般为半自形-他形粒状,粒径0.03～5 mm;方铅矿呈铅灰-亮灰色,强金属光泽,多为不完整立方体,与闪锌矿共生;黄铜矿呈铜黄色-浅绿黄色,强金属光泽,一般为他形-半自形。

(2)脉石矿物主要为石英,为乳白色,颜色由白色-灰黑色,玻璃光泽至油脂光泽,一般存在于微石英岩中,是构成含矿岩石的主要成分。

3.2.2 矿石结构构造

矿石结构有:他形晶粒状结构、交代生物假象结构、重结晶结构、半自形-他形粒状结构等。矿石构造有:斑点状构造、条带状-似条带状状构造、浸染状构造、块状-团块状构造等。

3.2.3 含矿岩石特征

本区容矿岩石主要为微石英岩,微晶石英含量大于80%的微石英岩,也叫硅质岩。颜色由灰白-灰色-灰黑色均有,貌似灰岩,质地致密坚硬,断口贝壳状。块状构造,也有变余千枚状构造。富含碳质和绢云母。常见结构为交代残留结构、热液角砾结构、细脉状结构等。在空间分布上受背斜构造控制,位于古道岭组灰岩与星红铺组千枚岩的接触带上,与矿化关系极为密切。一般有微石英岩,必然有矿化;有矿化,也有微石英岩,两者有其成因上的联系。它的存在也离不开灰岩,受层位和岩性控制,整体上与围岩整合接触。

3.3 围岩蚀变

八方山铅锌铜多金属矿床的围岩蚀变较不发育,蚀变程度较弱,蚀变范围较窄。围岩中大量存在的是区域变质的产物,与矿化有关的蚀变仅限于矿体两侧1 m左右范围内,鞍部有时可达几米。一般只表现为千枚岩中黄铁矿、磁黄铁矿的增加和结晶粗大,硅质成分、绢云母、叶蜡石的增多;灰岩中则变现为方解石脉的增加,褪色化和碎裂面上石墨、碳质的集中。但在矿化带内部,则表现的非常强烈,反映热液活动的加剧和多期性。

硅化是该矿床中主要的围岩蚀变。分布最广,表现最强烈,发育在矿带内及近矿体两侧围岩中。硅化和矿化关系极为密切,为直接找矿标志,硅化越强则矿化越好,有矿必有硅化,但当出现大量乳白色石英脉时则无矿。

4 深部找矿新进展

为了增加矿山资源量,八方山铅锌矿2017年启动深部勘查找矿工作,以查明矿山1 300 m中段以下矿体的延深变化及矿化情况为目的。先后在矿区东部113线至西部200线附件近1.5 km范围内实施深部物探勘查与坑道钻探相结合的综合勘探手段。

4.1 深部物探勘查

矿山开展三维大功率可控源音频大地电磁测深工作,通过CSAMT三维反演技术,建立矿区三维地质—地球物理模型,查明八方山多金属矿床背斜构造的三维形态。初步查明矿区400 m以上的地层和构造间分布情况,圈定99线附近背斜北翼与矿区西部200线附件2个深部找矿靶区。

4.2 深部钻探勘查成果

利用矿山现有1 430 m中段施工辅助坑道及钻机硐室,在东部109线至西部69线范围内先后向下施工9个钻孔进行验证。钻孔控制最低943 m (图4)。在深部找矿上实现较大突破,通过工程控制圈出1个铅锌矿体和2个铜矿体,钻孔见矿情况(图5),主矿体特征(表1)。

图4 八方山铅锌铜多金属矿床105线剖面图

图5 深部钻孔见矿

表1 八方山铅锌铜多金属矿主矿体特征

5 成矿规律分析

5.1 控矿因素分析

(1)地层岩性控矿

① 矿体主要产于中泥盆统古道岭组灰岩和上泥盆统星红铺组千枚岩之间的硅钙岩性接触界面,形成层状矿体。

② 矿体部分产于古道岭组灰岩内部裂隙内,形成脉状矿体。

(2)构造控矿

① 褶皱控矿,矿体主要赋存于矿区的主要构造八方山背斜中(图2、图3、图4),对冲推覆作用形成的背斜与走滑断层组合形成的与深部断裂构造相贯通的扩容性和伸展性构造是早期基底成矿(或形成矿源层)及其后走滑聚敛改造成矿的有利容矿空间,是成矿的主要构造部位。

② 断裂控矿,一是受区域上的NE向(横向)断裂和EW向(纵向)断裂控制;二是灰岩内部的脆性断裂是次要的控矿构造,表现为部分矿化产于灰岩内部,形成脉状矿体。

(3)岩浆岩与矿化的关系

矿区中性岩脉发育,可能说明成矿流体来自岩浆热液。

5.2 矿化富集规律

(1)矿化在空间上具有垂向分带,表现为矿体从上至下依次出现:方铅矿—闪锌矿—黄铁矿、黄铜矿分带现象(图4)。矿化虽然主要产于中泥盆统古道岭组灰岩和上泥盆统星红铺组千枚岩之间的硅钙岩性接触界面之间,但受背斜及成矿物化条件的控制,形成空间上自下而上的垂向分带。

(2)在背斜核部及其附近,层状矿体的厚度明显较大;而在远离核部的翼部,矿体总体较薄。

(3)背斜的两翼倾伏角不同,北陡南缓,各自对应的矿体变化也有所不同,矿山近年来对南翼矿带的勘探资料显示,南翼矿化带内矿体呈断续的尖灭再现,连续性差,厚度小,变化大,而北翼矿体连续性好,浅部厚度较为稳定,深部厚度变化较大。

(4)在背斜北翼的次级褶曲(膝折)发育部位,矿体亦局部变厚变富(图4)。且从浅部往深部,次级褶曲(膝折)在垂向上具有重复的现象,重复出现的间隔为150～250 m。

(5)矿体整体具有向东侧伏规律,侧伏角比较稳定,Ⅱ1矿体向东逐渐变厚、变富。通过勘查经验结合矿山深部勘探及东部钻孔控制情况分析,Ⅱ2矿体同样具有向东侧伏规律,侧伏角约20°。

6 矿床成因

(1)矿床成因类型:含矿岩石特征及围岩蚀变表明成矿作用主要为热液交代,结合控矿因素分析反映的成矿物质来源,八方山铅锌铜多金属矿床的成因类型为“层控”岩浆热液型铅锌矿床。

(2)成矿模式:八方山多金属矿床的形成经历热水沉积和构造改造2个成矿阶段。第一阶段:深部含矿热水喷流到海盆底部,初步富集,形成原始矿化层,为后期构造改造提供物质来源。第二阶段:后期的构造-岩浆改造使基底成矿元素活化,沿同生断裂迁移、改造,最后在泥盆系中形成有利的构造空间富集成矿,形成八方山矿床。

7 地物化综合信息找矿模式

7.1 物探找矿信息

物探电法测量显示,在矿体上方往往存在明显的低阻高极化异常,千枚岩与灰岩视极化率均较低,基本小于3%。灰岩视电阻率值4 000 Ω·m以上,表现为高阻特征,充电电位异常中心轴线大致以110°～290°方向展布。间接指示出灰岩背斜鞍部的展布特征,反映出深部盲矿体继续向东延伸。

7.2 化探找矿信息

矿区内有用矿物的分布既具分散性又有集中性。集中处构成高值区或异常区。而重砂异常的展布受控于一定的地质背景。HS3号异常的主要元素为Pb、Zn、Cu、Au,衬值都很大,表明八方山铅锌铜多金属矿床反映本区铅锌铜金为主要成矿元素的特征,为矿区深部找矿工作提供找矿依据和方向。

8 结论

(1)深部找矿上实现了较大突破,通过工程控制圈出了1个铅锌矿体和2个铜矿体。

(2)硅钙面与背斜构造是主要的控矿构造因素。

(3)成矿规律主要表现如下:

① 矿体主要呈层状矿体产于中泥盆统古道岭组灰岩和上泥盆统星红铺组千枚岩之间的硅钙岩性接触界面之间;部分产于古道岭组灰岩内部裂隙内,形成脉状矿体。

② 矿体严格受背斜控制,矿化主要赋存于矿区的主要构造八方山背斜中,在背斜核部及其附近,矿体的厚度较大,而在远离核部的翼部,矿体总体较薄。但在背斜翼部的次级褶曲(膝折)发育部位,矿体亦局部变厚变富;此外,使得矿体在走向和倾向延伸方向亦表现出一定的变化和规律性,表现为矿体整体具有向东侧伏规律,侧伏角比较稳定,Ⅱ1矿体向东逐渐变厚、变富,Ⅱ2矿体同样具有向东侧伏规律,侧伏角约20°。

③ 背斜的两翼倾伏角不同,北陡南缓,各自对应的矿体变化也有所不同,南翼矿化带内矿体呈断续的尖灭再现,连续性差,厚度小,变化大,而北翼矿体连续性好,浅部厚度较为稳定,深部厚度变化较大。

④ 矿化在空间上至而下表现出方铅矿—闪锌矿—黄铁矿、黄铜矿的垂向分带现象。

(4)矿床的成因类型为“层控”(岩浆)热液型铅锌矿床。

(5)根据垂向分带特征,深部有可能存在温度更高的矿化体。