獨山巴年銻礦床地質特征及控礦規律研究

呂百順,王 方,王增軒,楊陸海,王秋玲,高 毅

(1.西北有色地質勘查局七一五總隊, 陜西西安 710600;2.西北有色地質勘查局七一二總隊, 陜西咸陽市 712000)

獨山巴年銻礦床地質特征及控礦規律研究

呂百順1,王 方1,王增軒1,楊陸海1,王秋玲1,高 毅2

(1.西北有色地質勘查局七一五總隊, 陜西西安 710600;2.西北有色地質勘查局七一二總隊, 陜西咸陽市 712000)

根據對巴年銻礦存賦地層、構造、巖性、圍巖蝕變特征和對礦體及礦石特征的綜合論述,確定了礦床的形成經歷了同生沉積、成巖作用與構造改造等階段,控礦因素是“層”、“相”、“位”綜合作用的結果,其中層間構造是主要控礦因素,礦床成因類型屬沉積-強改造型層控礦床。結合礦床及成礦特點可以進一步預測新礦點的位置,為后期探礦作業提供了勘查方向。

巴年銻礦;地質特征;圍巖蝕變;層間構造;層控礦床

1 區域地質背景

獨山銻礦田地處黔東南,毗鄰湘西桂北,大地構造位置東靠“江南古陸”南西端,北西臨川黔南北向構造帶,南被南嶺東西向構造帶 -月里等斷層所限,歸屬新華夏系第三隆起帶與川黔南北向構造帶的交接復合部位,具體構造為獨山箱狀背斜南段核部地帶[1,2]。區域含礦地層主要為下泥盆統丹林組 (半坡銻礦床賦礦地層)、中泥盆統獨山組和志留系翁項群,均為地臺型淺 -濱海相沉積,其中中泥盆統獨山組為巴年銻礦床的賦礦地層。

獨山箱狀背斜及其東西兩側的瀾土斷裂和獨山斷裂是礦田構造的基本格架,也控制了礦田分布范圍。箱狀背斜內的次級斷裂及核部地層中的層間構造發育,控制了具體礦床及礦體的產出部位,見圖1。

圖1 獨山地區銻礦主要斷裂構造行跡分布

2 礦區地質

獨山巴年銻礦床位于獨山箱狀背斜南端傾沒部位,礦區內出露地層單一,主要為中泥盆統地層,呈北北西向展布,傾向南西,產狀平緩,傾角 5°～18°。礦區內斷裂構造以北北西向和北東向兩組為主,交錯呈菱形網格狀。

2.1 礦區地層情況調查

礦區內以中泥盆統獨山組宋家橋段分布面積較大,西北緣出露少量的邦寨組和獨山組雞泡段,西南部宋家橋段之上為獨山組雞窩寨段[3,4]。礦區及其外圍出露的泥盆系地層自下而上依次為:

(1)下泥盆統:由丹林組 (D1dn)和舒家坪組(D1s)組成,是一套以砂巖為主的陸源濱海相碎屑巖巖性組合。

(2)中泥盆統:分為龍洞水組 (D2l)、邦寨組(D2b)和獨山組 (D2d),由陸源濱海相至淺海相碎屑巖和碳酸鹽巖組成。

獨山組可劃分為雞泡段 (D2d1)、宋家橋段 (D2d2)和雞窩寨段 (D2d3),在巴年地區,雞泡段還可進一步劃分出一亞段 (D2d1-1)和二亞段 (D2d1-2)。

宋家橋段 (D2d2)以中細粒石英砂巖、薄至中厚層灰巖、泥灰巖、砂質及碳質頁巖互層或夾層為主,偶夾白云質灰巖、白云巖。產有珊瑚化石 Spongonaria Simplex,腕足類化石 Lazutkinia sp,Spinatrypa等[5,6],總厚度 28～428 m。按其巖性組合特征可分為宋家橋一亞段和二亞段。

宋家橋一亞段 (D2d2-1)為中厚層中粒石英砂巖夾薄層泥質灰巖或灰巖透鏡體,厚度 18～70 m。

宋家橋二亞段 (D2d2-2)由碳酸鹽巖與碎屑巖互層組成,其分布占礦區面積 60%以上,是巴年銻礦的主要賦礦層位。依其巖性特征又可分為“四灰三砂”七個小分層,各層厚度變化較大,且相鄰上下兩層厚度往往互為消長[7～9]。各分層由老至新如下:

第一分層 (“一灰”,D2d2-2a):灰色中厚層石灰巖,頂、底部為深灰色薄 -中厚層泥質灰巖夾碳質頁巖,厚度 35～90 m;

第二分層 (“一砂”,D2d2-2b):淺灰色中厚層石英砂巖夾薄層鈣質粉砂巖或泥質砂巖,微層理發育,厚度 37～66 m;

第三分層 (“二灰”,D2d2-2c):灰色厚層石灰巖夾中厚層瘤狀灰巖、白云質灰巖或白云巖,多含黃鐵礦,厚度 6～42 m;

第四分層 (“二砂”,D2d2-2d):淺灰色中厚層石英砂巖與碳泥質砂巖互層,偶夾 2～3 m瘤狀灰巖。底部為黑色薄層含鈣碳質粉砂巖,厚度 8～55 m;

第五分層 (“三灰”,D2d2-2e):淺灰色中厚層泥灰巖、砂質泥巖與灰色薄層石灰巖互層,偶夾鈣質、泥質頁巖,厚度 45～50 m;

第六分層 (“三砂”,D2d2-2f):黃褐色中厚層中粒含鐵石英砂巖夾薄層碳質頁巖,局部尖滅,厚度 0～27 m;

第七分層 (“四灰”,D2d2-2g):薄層至中厚層生物灰巖、硅質灰巖和白云巖為主,夾鈣質粉砂巖,產珊瑚群化石,厚度 104～162 m。

2.2 礦區構造特征分析

巴年銻礦區構造以斷裂為主,小河斷裂及河溝斷裂分別通過礦區的南邊和北邊,為獨山銻礦的二級控礦構造;半巴斷裂南段通過礦區,是巴年銻礦主要控礦斷裂,與半巴斷裂大致平行的北西向斷裂和與之相切的北東向斷裂構造縱橫交錯,組成大致的菱形網格狀形態,構成了巴年銻礦的基本構造格局。這兩組斷裂系東西向擠壓力所產生的兩對扭作用力所致,而東西向擠壓力是形成背斜的主作用力,故這兩組斷裂屬于高序次的,其延伸和延深不但較大,且有一定規律性。礦區內多數為高角度正斷層,斷距20～80 m不等。斷層與礦化關系密切。礦區褶皺構造不發育,局部見撓曲現象和拖曳現象。

3 礦床地質特征研究

3.1 礦體賦存部位及形態產狀特征調查

工業銻礦體一般分布于層間破碎帶的礦化體中,所賦存的部位在橫向和縱向上都有其特點,尤其在縱向上受層位和巖性的控制明顯。銻礦體主要賦存于 2種巖層的接觸部位,并偏賦于灰巖中。通過對獨山組宋家橋段地層地質調查分析,可以看出其礦體呈似層狀、透鏡狀、扁豆狀、串珠狀產出,其產狀一般為順層緩傾斜,與巖層產狀基本一致,總體傾向南西,傾角 10°～20°,由北至南呈雁行狀排列,具有層位性顯著和多層性特點。

具體的銻礦體賦存層位有:D2d1,D2d2-2a與 D2d2-2b間 ,D2d2-2c與 D2d2-2d間 ,D2d2-2e與 D2d2-2g間 。其含礦有利組合有 3種:不純灰巖與頁巖組合;各種灰巖 (包括硅化、方解石化灰巖,瘤狀灰巖,角礫狀灰巖等)與中細粒石英砂巖組合;灰巖 (特別是瘤狀灰巖)與白云質灰巖或白云巖組合。

橫向上,礦化體主要分布于規模較大的斷層上盤旁側,離斷層幾米至一二十米,在兩斷層交匯三角地帶,礦化體規模往往較大。一般礦化體長軸方向大致與斷層走向平行,約 280°～335°。同時受兩條斷層所制約的礦化體,形狀大致呈等軸狀。礦化體與圍巖界線一般為突變,偶見漸變。

3.2 礦體規模及變化研究

巴年銻礦體主要特征是礦化范圍大但礦體小,變化較大。礦區雖具多層賦礦特點,但在一條垂直線上卻很少有礦體重疊出現。往往在某一地段以某層賦礦為主,而相鄰地段又以另一層賦礦為主。礦區自北向南賦礦層位有逐漸升高趨勢,即北部賦礦層位為“一灰 ”,向南依次變為:“一砂 ”、“二灰 ”、“三灰”,最南東地段礦體賦存于“四灰”底部。礦化體規模一般延伸一二百米,最大五六百米。每個礦化體往往包含若干個礦體,礦體呈透鏡狀、串珠狀,規模大小不一,小者僅延伸十幾米甚至幾米,大者達50 m。礦體厚度較小,一般 1 m,薄僅 0.4 m,厚于 5 m者少見。單一礦體中,其厚度變化較小。

巴年礦化體順層延伸可達 200 m以上,礦化寬度一般 200～300 m,厚度 2～5 m。礦體間連續性差,含礦系數低。礦體充填于層間破碎帶內并受之控制,輝銻礦呈團塊狀、浸染狀、放射狀晶簇等產出,但礦化不均勻,貧富不一。礦體內碳酸鹽化和硅化發育,近礦圍巖和礦體邊部有黃鐵礦化。

3.3 礦石特征調查分析

3.3.1 礦石成分分析

經過西北有色地質勘測局七一五總隊地勘院野外勘查人員調查分析,得出巴年銻礦床礦石礦物成分種類少、成分簡單,主要有用礦物為輝銻礦,經氧化生成銻華及銻赭石;次為黃鐵礦,分布局限;局部地段偶見少量雄黃。礦石有用成分簡單,以銻為主;脈石以方解石、白云石為主,次為石英,粘土礦物甚少。

(1)輝銻礦 (Sb2S3)。鉛灰色,它形 -半自行至自行晶,呈針柱狀、板狀和放射狀,晶體大小懸殊,可呈巨大晶簇狀,晶體彎曲變形現象明顯。一般產于硅化灰巖中,晶體較小,呈浸染狀、小晶簇狀分布;在構造帶內晶體粗大,形態多姿;晶洞和方解石團塊(脈)中的晶體特大,結晶完好。輝銻礦氧化后呈銻華和銻赭石產出,為灰白、褐黃色,成薄膜或粉末狀附于晶體表面或裂隙中,有時呈輝銻礦假象。

(2)黃鐵礦 (FeS2)。淺黃色,它形粒狀或自行粒狀,呈浸染狀、細脈或網脈狀,常出現在礦體邊緣部位。若在構造帶和蝕變帶出現黃鐵礦,則可作為直接找礦標志。

(3)雄黃和雌黃 (AsS、As2S3)。雄黃呈桔紅、桔黃色,它形粒狀、片狀或薄膜狀,偶見與輝銻礦共生。分布于銻礦化層位的上部巖石中,如炭質灰巖、瘤狀灰巖和硅化灰巖中,通常沿層或層間裂隙分布。雄黃氧化后形成雌黃。主要分布于打漁河北岸,南岸鮮見。

3.3.2 礦石組構特征分析

經過地質人員的觀察分析發現獨山巴年銻礦礦石組構具有明顯的熱液特點,近礦蝕變產物與圍巖成分相似,同時,由于構造因素控制,礦石組構又具有構造上的特點。

礦石主要結構為:自行晶結構,可呈晶粒狀、針柱狀,如圖2所示,輝銻礦 (Stb)呈平行晶分布在泥質灰巖中;半自行晶 -自行晶結構,礦區最為常見;它形 -半自行粒狀結構;交代結構及交代殘余結構,輝銻礦被后期方解石交代呈“破布”、“島嶼”、“碎片”等形狀,如圖3所示;壓碎結構,黃鐵礦受構造應力破裂成大小懸殊的碎塊;生物結構,見于生物灰巖中。

圖2 自行晶柱狀結構

礦石構造主要有:

(1)浸染狀構造。分為稀疏浸染和稠密浸染兩種。稀疏浸染基本分布于青灰色隱晶質灰巖中,呈零星點狀,顆粒小至 0.5 mm,甚至更小;

圖3 交代殘余結構

(2)晶簇狀構造。輝銻礦呈放射狀或針柱狀集合體產出,或分布于巨大方解石晶簇中;

(3)脈狀或條帶狀構造。輝銻礦呈細脈狀與方解石脈共生并同向延伸,在灰巖中普遍存在。也可見兩期方解石脈穿插;

(4)角礫狀構造。灰巖角礫或圓化灰巖角礫,被輝銻礦和方解石所膠結;

(5)塊狀構造。輝銻礦富礦石呈塊狀產于青灰色隱晶質灰巖中。

3.3.3 圍巖蝕變特征與找礦關系研究

巴年銻礦區圍巖蝕變簡單、特征顯著,可作為找礦標志之一。主要有:碳酸鹽化 (方解石化顯著)、硅化、黃鐵礦化;次為:炭化、重晶石化、石膏化。其中碳酸鹽化、硅化為最重要的近礦圍巖蝕變,其特點顯示具有多期性,沿規模較大的斷裂帶往往出現線狀或帶狀蝕變帶,其受斷裂構造控制明顯。

蝕變類型受巖性制約,如在碳酸鹽巖中主要為碳酸鹽化及硅化,砂質巖石中主要為硅化,說明熱液中某些成分主要來自圍巖。

(1)方解石化。礦區分布最廣,呈團塊狀、脈狀、細脈狀,晶體形態多樣,大小懸殊,與銻礦化關系密切。輝銻礦常呈針柱狀、放射狀晶簇嵌布其中。

(2)硅化。分布較廣,主要見于砂巖、砂巖與灰巖互層或夾層的層間構造帶中,硅化后巖石常變成深灰黑色,致密堅硬灰巖和砂巖中局部變成中粗晶結構。硅化有 3種形式:在硅化灰巖中分布不均勻的石英顆粒或微細石英脈;呈細脈或網狀石英充填于裂隙中,有時與方解石或白云石脈共生,多見于層間構造帶內或砂巖層中;粉砂質巖石中石英的重結晶作用形成的,與構造帶關系密切。硅化與輝銻礦化關系十分密切,與方解石化一起,可作為找礦標志。

(3)黃鐵礦化。礦區常見,硅質巖、炭泥質灰巖、灰巖中常見浸染狀黃鐵礦,米黃色,多呈它形晶,氧化后成為紅褐色褐鐵礦,與硅化、碳酸鹽化關系密切。

部分黃鐵礦化由于巖石中原始沉積時形成細粒黃鐵礦,在礦液活動時期受熱作用影響發生重結晶作用形成,呈星點狀分布于礦體圍巖中;另部分黃鐵礦由熱作用形成,與輝銻礦密切共生,分布很不均勻,常見于斷裂構造中,分布在礦體邊緣部位。

(4)炭化。由巖石中有機質成分及細粒黃鐵礦所致。炭化巖石致密不透水,對礦體的形成和富集起到隔水層的作用。

(5)白云石化。與方解石化共生,與輝銻礦化關系密切。其生成有兩期。早期主要由白云石重結晶形成,晚期白云石脈的形成與含礦流體有關,與方解石化有成因聯系,與銻礦化關系密切。礦區白云石化不多見。

4 控礦地質規律分析研究

早古生代的早期至中泥盆世,獨山地區基底基本連續接受了來自江南古陸高銻含量的物質沉積,并形成了富銻的沉積層 (如獨山組、丹林組)——礦源層,成礦元素銻等經過復雜的活化遷移和富集沉淀,在構造有利部位成礦。

(1)地層巖性與銻礦產出密切相關,控制著賦礦層位。中下泥盆統的陸源碎屑巖和碳酸鹽巖是找礦的主要巖性標志。獨山組的灰色中厚層狀硅化灰巖、泥灰巖、白云質灰巖及瘤狀灰巖是尋找整合型銻礦的直接巖性標志。

(2)構造控礦顯著。區域性構造是有利的導礦和配礦構造,獨山箱狀背斜軸部及其傾伏端形成鞍狀層間剝離帶,是有利的容礦構造,巴年地區恰是賦礦的有利部位,斷裂和層間構造帶是主要的構造控礦因素,而褶皺控礦不明顯。在獨山箱狀背斜的傾沒部位,北西向斷裂發育,在灰巖和砂巖的交接地段極有可能發現新的賦礦部位。

綜上所述,礦床的形成經歷了同生沉積、成巖作用與構造改造等階段,控礦因素是“層”、“相”、“位”綜合作用的結果,其中層間構造是主要控礦因素,礦床成因類型屬沉積 -強改造型層控礦床。

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2011-05-17)

呂百順 (1969-),男,陜西蒲城人,地質工程師,主要從事地質找礦與礦產開發,Email:dearylh@163.com。