湖北省宣恩縣曾家檔鋅礦成礦地質特征及找礦標志

2014-04-08 09:40:21楊登銀劉斌忠鐘建彪劉洪林

資源環境與工程 2014年6期

楊登銀, 劉斌忠, 鐘建彪, 錢　鐳, 劉洪林

(湖北省地質局第二地質大隊,湖北恩施　445000)

0　引言

鄂西南高羅地區鉛鋅礦調查評價及勘查工作始于上世紀60年代,區內發現鉛鋅礦點十多處,沒有發現一處具有中型規模的礦產地。曾家檔礦區鋅礦的發現和勘查宣告了鄂西南地區無規模鉛鋅的歷史。對典型礦床成礦地質特征的認識和深入研究,提煉找礦標志是實現區內鉛鋅礦找礦更大突破的必然捷徑。曾家檔礦區主礦層(Ⅰ礦層)為單一鋅礦層,層位和巖性基本穩定,分布范圍較廣,礦化相對較均勻。筆者親歷礦區普查調研工作,試圖從成礦地質特征入手,建立找礦標志,為該地區后期找礦提供資料。

1　區域地質背景

曾家檔礦區區域構造位置處于上揚子臺坪八面山臺褶帶恩施—黔江臺褶束之咸豐復式背斜南東翼[1](圖1),以北東向褶皺為主,斷裂為輔,主要褶皺構造由西向東依次為咸豐背斜,獅子關向斜,高羅背斜;主要斷裂構造為咸豐斷裂;地層出露較齊全,除上志留統和下泥盆統缺失外,自寒武系至三疊系均有見及,寒武系—志留系區內廣布,巖性以碳酸鹽為主,碎屑巖次之,鉛鋅礦主要賦存于寒武紀婁山關組上部和奧陶紀南津關組下部。

2　礦區地質

2.1　地層

礦區主要出露寒武紀婁山關組上段,奧陶紀南津關組及紅花園組,自老至新敘述如下:

2.1.1寒武紀婁山關組上段

根據巖性特征,本礦區分為三個巖性層,從下至上為:

第一巖性層淺灰色、灰白色中—厚層微—細晶白云巖,砂屑細晶白云巖、粉—泥晶白云巖,具疊層藻,含燧石結核。厚度>50 m。

第二巖性層灰—深灰色厚層微—細晶白云巖,夾中—厚層碎裂(角礫)狀白云巖、灰質白云巖,或相變為條帶狀白云巖,含少量燧石結核或條帶。厚6.40～20.97 m,中上部白云巖呈層狀、角礫狀構造,方解石化明顯呈脈狀或團塊狀,普遍具鋅礦化現象,為本礦區Ⅰ含礦層,鋅礦呈脈狀、浸染狀、星點狀產出,礦化體厚1.10～9.29 m。礦化體下部一般具燧石結核。

第三巖性層為淺灰—灰白色中—厚層灰質云巖、白云巖,微—細晶結構,具少量紋層理和疊層藻,局部發育不規則方解石脈、方解石團塊,下部含少量燧石結核或條帶。厚度63.97～92.06 m。中下部局部見鋅礦化現象,為本區Ⅱ含礦層,鋅礦主要呈不規則細脈狀充填于裂隙中,礦化體厚1.10～25.24 m。

2.1.2奧陶紀南津關組(O1n)

頂部灰色中—厚層灰巖夾少量條帶狀灰巖,上部灰色中—厚層灰巖與淺灰色中層灰質白云巖、白云巖互層,中部灰、深灰色中—厚層條帶狀灰巖夾瘤狀灰巖及泥(頁)巖,下部灰、深灰色中—厚層生物碎屑灰巖,夾條帶狀灰巖,底部生物碎屑灰巖,厚289.10 m。下部深灰色生物碎屑灰巖為本礦區Ⅲ含礦層,含礦層厚5.20～10.97 m,鋅礦呈脈狀或浸染狀產出。礦化體厚1.20～3.97 m。

圖1　曾家檔鋅礦區域地質略圖Fig.1　Regional geology sketch map of Zengjiadang1.梁山組—大隆組；2.云臺觀組—金陵組—黃龍組；3.云臺觀組—寫經寺組—黃龍組；4.紗帽組；5.羅惹坪組；6.牛蹄塘組—石龍洞組；7.石龍洞組；8.新灘組；9.南津關組—牯牛潭組；10.婁山關組；11.高臺組、覃家廟組并層；12.覃家廟組；13.實測地質界線；14.巖層產狀；15.實測正斷層及傾角；16.實測逆斷層及傾角；17.性質不明斷層；18.背斜；19.向斜；20.礦區位置。

2.1.3奧陶紀紅花園組(O1h)

上部灰色中—厚層灰巖,中部灰、深灰色中—厚層灰巖夾薄層生物碎屑灰巖,局部具鮞狀結構,含腕足類化石,風化面見角石體管,下部灰、深灰色厚層灰巖,薄—中層含生物碎屑灰巖夾黃綠、灰紫色泥(頁)巖。厚>20 m。

2.2　構造

礦區處于獅子關向斜南部仰起端南西,地層傾向50°～150°,傾角8°～25°,沿走向及傾向呈波狀起伏,鋅礦化較好部位則巖層微細裂隙發育，可見層間揉皺和層間高角度小裂隙及同生沉積角礫構造。本區地質構造屬簡單類型。

3　成礦特征

3.1　含礦層特征

礦區有三個含礦層,其中Ⅰ含礦層含礦性連續,Ⅱ、Ⅲ含礦層含礦性不連續。

Ⅰ含礦層位于寒武紀婁山關組上段第二巖性層中上部灰—深灰色厚層微—細晶白云巖夾中—厚層碎裂(角礫)狀白云巖之中,呈層狀產出,含礦層頂界為第三巖性層淺灰、灰白色厚層細晶白云巖;底界一般為灰質白云巖夾少量泥質白云巖,產狀與巖層產狀一致,傾向南東,傾角8°～23°,含礦層中鋅礦化程度具有明顯分帶性,含礦性與巖性及層間構造具成因關聯,中上部巖性具碎裂狀或角礫狀構造,礦化強烈構成鋅礦化體,鋅含量0.55%～6.59%,頂部灰白色白云巖礦化較弱且不均勻,一般鋅含量僅為萬分之幾,個別達礦化程度,下部白云巖含少量燧石條帶，裂隙及揉皺欠發育,含礦性弱,甚至不含礦。

Ⅱ含礦層位于寒武紀婁山關組第三巖性層中下部淺灰、灰白色厚層微—細晶白云巖之中,一般與圍巖界線不明顯,含礦層產狀與巖石產狀一致,傾向南東,傾角14°～16°,含礦性與巖石中裂隙發育程度有關,裂隙欠發育,礦化微。裂隙發育,含礦性較好構成鋅礦化體,鋅含量0.2%～1.48%。

Ⅲ含礦層位于奧陶紀南津關組下部灰、深灰色生物灰巖之中,頂板為灰色中—厚層狀灰巖、條帶狀灰巖,底板為淺灰色灰質白云巖。呈層狀產出,產出狀態與圍巖一致,傾向南東,傾角10°～24°。含礦層雖巖性層穩定,但礦化與層間高角度小斷裂及其碳酸鹽化、硅化及螢石化關系密切,在沒有蝕變和小斷裂的部位，一般不含礦或礦化微弱,蝕變及小斷裂發育部位,強化強烈,構成鋅礦體,鋅品位1.21%～5.17%。

3.2　礦體特征

礦區內Ⅰ含礦層從西到東,從南到北圈出6個鋅礦體,編號為Ⅰ1-Ⅰ6。各礦體特征如下:

Ⅰ1號礦體分布礦區南部新屋臺—姚家坪一線,地表露頭線呈半閉合狀,控制礦體長約2 800 m地段,礦體厚1.10～8.35 m,平均厚3.57 m,Zn含量1.03%～6.59%,平均2.61%。該地段礦體呈層狀—似層狀,以微晶—細晶白云巖、碎裂狀白云巖中賦存星點狀、浸染狀、細脈狀、團塊狀閃鋅礦產出,局部可見受巖性控制以條帶狀白云巖中呈團塊狀或條帶狀、星點狀、浸染狀閃鋅礦產出。礦體產狀70°～150°∠7°～16°。

Ⅰ2號礦體位于茅草洞,礦體長約230 m,寬約60 m,地表露頭線閉合環狀,礦體厚2.40～7.50 m,平均厚5.13 m,Zn含量1.36%～3.45%,平均2.22%。礦體呈層狀—似層狀以微晶—細晶白云巖、碎裂狀白云巖中賦存星點狀、浸染狀、細脈狀、線狀、局部條帶狀產出。礦體產狀110°～124°∠10°～11°。

Ⅰ3號礦體東起茅草洞,西止銅廠,礦體長約650 m,寬約400 m,地表露頭線閉合,礦體厚1.30～9.29 m,平均厚3.86 m,Zn含量1.17%～4.58%,平均2.42%。礦體呈層狀、似層狀以微晶—細晶白云巖、碎裂狀白云巖中賦存星點狀、浸染狀、細脈狀、局部條帶狀產出,局部見受巖性控制以條帶狀白云巖中呈浸染狀、團塊狀或條帶狀閃鋅礦產出。礦體產狀90°～145°∠8°～12°。

Ⅰ4號礦體位于頭塘北東,呈半閉合北西向展布,礦體長約300 m,平均寬約200 m,礦體厚1.40～1.50 m,平均厚1.45 m,Zn含量1.40%～4.96%,平均3.18%,礦體層呈層狀、似層狀,以微晶—細晶白云巖中賦存浸染狀、細脈狀閃鋅礦產出。礦體產狀120°～130°∠10°～12°。

Ⅰ5號礦體位于頭塘以北、文家檔以西,地表露頭線大致呈三角形閉合,底邊長約150 m,其頂部被部分剝蝕,礦體厚3.70 m,平均厚3.70 m,Zn含量1.19%～1.65%,平均1.42%,礦(化)體呈層狀、似層狀,以微晶—細晶白云巖中賦存星點狀、浸染狀、細脈狀閃鋅礦產出。礦體產狀80°～85°∠10°～11°。

Ⅰ6號礦體位于獅子灣—火場鋪及其以北一帶,礦體呈不規則長條形閉合南北向展布,地表露頭線長約750 m,寬80～200 m,所見礦體層厚1.25～4.00 m,平均厚2.60 m,Zn含量1.04%～5.95%,平均3.25%,礦體層呈層狀、似層狀,以微晶—細晶白云巖中浸染狀、細脈狀閃鋅礦產出。礦體產狀118°～142°∠10°～16°。

Ⅱ含礦層圈出兩個鋅礦體,礦體特征如下:

Ⅱ1礦體位于姚家坪南東,礦體長約200 m,礦體厚1.10～4.80 m,平均2.95 m,Zn含量1.00%～1.31%,平均1.16%,鋅以星點狀、浸染狀、細脈狀賦存于微細晶白云巖裂隙中。礦體產狀105°∠15°。

Ⅱ2礦體位于茶園,礦體長170 m,厚1.50～4.96 m,平均厚2.81 m,Zn含量1.60%～1.83%,平均1.69%,鋅以星點狀、浸染狀、細脈狀賦存于微細晶白云巖裂隙中。礦體產狀110°～120°∠15°～16°。

Ⅲ含礦層圈出一個鋅礦體,位于桅子堡,礦體長約250 m,寬約150 m,礦體厚1.20～2.70 m,平均1.75 m,Zn含量1.30%～5.17%,平均2.90%,鋅以浸染狀、星點狀及條帶狀賦存于生物灰巖中。

3.3　礦石特征

3.3.1礦石礦物

區內Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ含礦層礦石礦物相似。礦石的礦物成份較簡單,種類不多。金屬礦物主要有閃鋅礦、褐鐵礦,少量黃鐵礦、鐵白云巖及微量方鉛礦等；脈石礦物主要為白云石、方解石,少量石英、長石、水云母等。

閃鋅礦(ZnS)礦石中最重要的鋅礦物,含量多,一般<0.5%～4%,局部達20%,為本區主要的礦石礦物,粒徑0.02～0.6 mm,一般0.02～0.4 mm,呈半自型—他型粒狀,顏色有褐黃、深褐、棕色等,受鐵質渲染時普遍具褐色及褐紅色環邊,常不均一,金剛光澤,條痕褐色。產出以浸染狀或細脈狀為主,分布不均勻,局部相對集中,呈粒狀分布或微細脈狀分布于碳酸鹽巖礦石中。閃鋅礦有兩個成礦階段,早期閃鋅礦呈浸染狀,局部呈團塊狀,晚期閃鋅礦呈枝杈脈狀穿插早期閃鋅礦或次生裂隙之中。

方鉛礦(PbS)很少。手標本上觀測類比粒徑0.01～5 mm,一般0.01～0.15 mm,呈自形—半自形晶粒狀,常見與閃鋅礦伴(共)生。鉛灰色、金屬光澤,有的交代閃鋅礦,有的充填于閃鋅礦晶粒之間。

黃鐵礦(FeS2)呈淺黃色、金屬光澤,條痕黑色,無均勻性。粒徑0.01～0.05 mm,在礦石中偶以星點狀、細脈狀兩種形式與石英、閃鋅礦伴生,極不均勻分布,含量常<0.1%。

褐鐵礦(Fe2O3)褐色、褐紅色,呈粉末狀沿巖石縫合線邊緣渲染,含量<0.1%～0.2%。

方解石(CaCO3)充填于白云巖晶粒間,粒徑0.02～0.08 mm,他形—半自形粗粒狀,少數方解石隱晶—微粒狀,偶伴鐵質渲染,后期方解石呈塊狀、角礫狀或細脈狀形式產出,脈寬1～2 mm,局部達2.6 mm,含量1%～5%。

白云石[CaMg(CO3)2]呈半自形—他形狀,具典型的細晶結構,少數微粒、中粒結構,含量一般90%～98%,局部72%,粒徑0.02～0.6 mm,一般0.04～0.1 mm,局部較粗可達0.4～0.6 mm,粒間伴有少量方解石。

石英(SiO2)呈自形—他形粒狀,充填白云石與方解石間隙,含量<0.2%～3%,粒徑0.01～0.6 mm大小不等,一般0.04～0.08 mm,沿脈體填隙的自形石英粒徑達0.4～0.6 mm。

另外礦石中時有鐵白云巖含量0.1%～0.5%,玉髓有0.5%,炭質0.1%、水云母0.5%,長石<0.1%零星分布于閃鋅礦邊緣等。

3.3.2礦石結構構造

Ⅰ含礦層最常見的結構為微粒結構、細粒狀結構、微—細粒結構、角礫結構、碎裂結構，少數中粒結構,礦石構造主要有細粒浸染狀構造、杈枝細脈狀構造、條帶狀構造,據粒狀金屬礦物數量,可見稀疏浸染狀和中等浸染狀兩種。角礫結構為巖礦石碎裂形成,角礫多為次棱角狀、次圓狀，角礫大小1～4 cm,個別<2 mm,角礫成分主要為微—細粒白云巖,其晶粒間見微量的他形狀石英分布,角礫間由后期次生方解石及閃鋅礦填隙。

Ⅱ含礦層常見的結構為微粒結構、細脈結構、角礫結構、碎裂結構,礦石的構造主要有細粒浸染狀構造、(杈枝)細脈狀構造。

Ⅲ含礦層常見主要結構為中粗粒結構,其次細脈結構,構造主要為塊狀構造、條帶狀構造。

3.3.3礦石類型

Ⅰ含礦層礦石類型主要為微—細粒浸染狀閃鋅礦礦石(照片1)、碎裂角礫狀閃鋅礦礦石(照片2)、(杈枝)細脈狀閃鋅礦礦石(照片3)、條帶狀閃鋅礦礦石(照片4)、團塊狀閃鋅礦礦石等;Ⅱ含礦層礦石類型主要為微—細粒浸染狀閃鋅礦礦石、(杈枝)細脈狀閃鋅礦礦石,其次為細團塊狀閃鋅礦礦石;Ⅲ含礦層礦石類型主要為中—粗粒浸染狀閃鋅礦礦石、條帶狀閃鋅礦礦石,少量為團塊狀方鉛礦閃鋅礦礦石。

3.4　礦床成因

區內Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ含礦層礦石特征相同或相似,表明礦床成因的一致性或相似性。閃鋅礦具有與其沉積物一道沉積成巖形成星點狀、似層狀的成礦特點,閃鋅礦呈半自形—他形粒狀與顆粒和泥粒共生,在閃鋅礦晶粒間充填有不規則的石英及白云石，顯示為同期沉積產物；方鉛礦主要為充填作用形成,見于白云巖及閃鋅礦晶粒之間,晚于閃鋅礦。閃鋅礦(化)體在巖層中多順層分布,呈似層狀、浸染產出與層理大體平行。礦石以閃鋅礦為主,鉛含量極低,早期鉛鋅與其它沉積物一道沉積成巖,早期礦質來源和地層關系密切,據Pb、Zn、S同位素結果[2],礦石的硫同位素δS34均為正值,變化范圍在9.92‰～22.28‰間,與來自上地幔中成礦物質比較,偏離零值稍遠,變化范圍也超過5‰,S32和S34的比值為21.76～21.96,礦石中鉛同位素年齡與圍巖地層時代相當,表明礦質來源于原始沉積層。晚后期在沉積成巖之后,由于受構造作用影響,鋅元素被熱水溶液帶出，形成含礦熱液,并運移充填在后期構造作用形成的小裂隙、空隙中聚集成礦。初步表明本區鉛鋅礦體的成因類型屬沉積—改造型鋅礦床。

4　找礦標志

4.1　層位、巖性、巖相[3]

區內Ⅰ、Ⅱ含礦層對應的層位為寒武紀婁山關組上段第二巖性層和第三巖性層,Ⅲ含礦層對應層位為奧陶紀南津關組下部,層位控制了區內鋅礦的產出空間位置,層位是區內找礦最重要最為明顯的找礦標志。Ⅰ含礦層巖性為灰—深灰色中—厚層狀微細—細晶白云巖,Ⅲ含礦層巖性為灰、深灰色生物灰巖。Ⅰ、Ⅱ含礦層垂直剖面的巖性組合為一套白云巖,時見藻類化石,沉積相為臺地邊緣淺灘微—細晶白云巖藻礁相,Ⅲ含礦層巖性組合為生物灰巖,沉積相為臺地邊緣淺灘細—中晶灰巖生物礁相。