凡口鉛鋅礦礦體空間產出規律及控礦因素分析

王涌泉

(廣東省有色金屬地質局,廣東 廣州 510080)

凡口鉛鋅礦礦體空間產出規律及控礦因素分析

王涌泉

(廣東省有色金屬地質局,廣東 廣州 510080)

凡口鉛鋅礦處于南嶺錫多金屬成礦帶中段核心區南側,礦區構造發育,巖漿活動不強,是中國最為典型的“一富、二大、三集中、四隱伏”的超大型鉛鋅礦床。從礦體的形態和產狀、礦石礦物成分與礦物組合、賦礦地層、圍巖蝕變等方面論述凡口鉛鋅礦的礦體地質特征及礦體空間產出規律,并分析其控礦因素,研究表明,本礦體形成受斷裂構造、地層、沉積相三者控制。

凡口鉛鋅礦;礦體特征;產出規律;控礦因素

凡口鉛鋅礦區處于南嶺錫多金屬成礦帶中段核心區南側、粵北山字型構造脊柱東側馬蹄形地盾北部中段、粵北曲仁上古生界斷陷盆地北緣鉛鋅成礦東段、北江深大斷裂(屬四會—吳川大斷裂的北延部分)北西盤,是南嶺有色金屬成礦帶的重要礦床[1]。凡口鉛鋅礦是中國最為典型的“一富、二大、三集中、四隱伏”的超大型鉛鋅礦床[2],累計探明鉛鋅儲量近千萬噸,具有18萬t鉛鋅金屬年采選能力,是中國最大規模的鉛鋅礦山之一[3]。

1 礦區地質

1.1 地層

礦區出露地層有寒武系八村群、泥盆系、石炭系、二疊系及第四系等地層,主要含礦地層處于加里東褶皺基底不整合面以上的海浸旋回下部的濱—淺海相碳酸鹽巖構造中[4]。根據礦區多年來的探礦工程及礦體特征分析,賦礦層位主要是上泥盆統天子嶺組上亞組(D3tc)花斑狀灰巖、中泥盆統東崗嶺組上亞組(D2db)瘤狀灰巖、生物碎屑灰巖等。礦體的賦礦圍巖多屬相對低能、弱還原沉積環境沉積物,廣泛夾有泥炭層。這種泥炭層在成礦過程中起著兩方面的作用:一是對成礦熱液的屏蔽作用,利于礦質富集、沉淀;二是在構造活動中產生塑性變形,利于形成層間破碎帶,為礦液沉淀富集提供空間。

礦區不同區段的巖石組合類型各不相同,造成了不同的構造發育形式,從而導致了礦床地質特征的差異性。本區賦礦地層的巖性組合特點是結晶灰巖、生物碎屑灰巖、瘤狀灰巖、條帶狀灰巖與薄層狀泥炭質灰巖頻繁交替出現,屬生物礁(灘)后凹陷沉積相組合,是有利于成礦的沉積相組區。

1.2 構造

受區域性構造控制,礦區內構造活動強烈,且具有多期次活動特點,斷裂、褶皺、層間滑動構造十分發育。

1.2.1 褶皺構造

礦區的褶皺構造主要是呈南東向展布的凡口向斜。從仁化縣城—董塘一帶來看,凡口向斜位于東西向仁化—董塘向斜的西端揚起端,該向斜延伸至鐵石嶺南部后,軸線轉為北西向,此部分即稱為凡口向斜。這個區域性向斜為不對稱、局部緊閉并倒轉的向斜,核部地層為二疊系地層,北翼出露地層依次為石炭系、泥盆系地層,而南翼僅出露中上石炭統壺天群地層。由于該向斜在鐵石嶺南部呈緊閉倒轉狀,加之北西向斷裂作用,以致前人施工的部分鉆孔揭露壺天群視厚度>800 m,認為存在“壺天沉積溝”。該向斜軸線偏轉呈北西向后,變為寬緩向斜。該向斜總體軸線與寒武系淺變質巖基底構造線方向基本一致,屬基底繼承性褶皺。在礦區內存在一系列次褶皺構造,如獅嶺背斜、曲塘向斜、金星嶺背斜、圓墩嶺向斜等,從應力變形角度分析,它們既可能是凡口向斜的次級褶皺,又可能是斷裂構造(特別是大斷距斷裂)的旁側牽引褶皺作用疊加產物。其中次級背斜構造是較好的賦礦部位(圖1)。

圖1 凡口鉛鋅礦區地質構造略圖

1.2.2 斷裂構造

斷裂構造是凡口礦區及其周邊地區最主要的構造形跡。根據斷裂構造的展布方向及其構造活動特點,分為北北東—近南北向組、北東向組、北西向組、近東西向組。礦體產出空間位置與控礦斷裂構造關系密切,主要礦體產于近南北向斷裂間及其次級斷裂的上、下盤;近斷裂處,礦體厚度明顯增大,遠離斷裂則變薄或尖滅。

1.2.3 層間破碎帶

層間破碎帶(也稱層間剝離帶)是凡口礦區的一種特殊構造形式,主要形成于“硬質巖石”與“軟質巖石”頻繁交替出現的地段(如獅嶺—獅嶺南區段中泥盆統東崗嶺組上亞組),或中上石炭統壺天群底部薄層狀細粒碎屑巖中,是形成似層狀黃鐵鉛鋅礦的有利容礦空間。

1.3 巖漿巖

礦區內巖漿活動不強,目前已發現的巖漿巖僅有三類小規模巖脈或巖墻產出。其中,輝綠巖呈脈狀產出,分布廣泛,目前已知的最高侵位是中—上石炭統壺天群,成巖年齡為163±Ma(在坑道內可見其與礦體間的相互穿插關系),脈體厚度1.0～20 m,長度幾米至300 m,多呈獨立脈體產出,脈體產狀與地層關系復雜,以穿層為主,也有順層產出的。

1.4 變質作用

礦區內的寒武系八村群全部發生了區域變質作用,變質程度以淺變質為主,局部見有中等變質作用。

2 礦床地質特征

2.1 礦體特征

2.1.1 礦體形態

通過礦山近50年的生產勘探和采礦巷道揭露,發現水草坪礦床的金星嶺、獅嶺、獅嶺南三個主礦段的礦體形態極為復雜,大致可以分為兩種類型:一類是依附于控礦斷裂的礦體,其在斷裂上、下盤各30～50 m范圍內就位,多呈復雜楔形體、串珠狀、囊狀,且產于同一構造空間位置的礦體呈上下、左右連接構成規模巨大的礦體(圖2、圖3);另一類是距主控斷裂稍遠,賦存于地層層間破碎帶的礦體,多呈似層狀、透鏡狀產出,并具有尖滅再現特點(圖2)。

從獅嶺東揭露的礦體情況來看,礦體基本形態特征與金星嶺、獅嶺、獅嶺南三個主礦段一樣,主要表現為近斷裂處礦體厚度巨大,遠離斷層則厚度明顯變小或尖滅。同時,礦體還具有沿走向延伸大于沿傾向延伸特點。

2.1.2 礦體產狀

礦體總體產狀與地層產狀基本一致,總體是順層產出,傾向東,傾角5°～30°。但在同一礦體的局部又呈現出穿層現象,這與礦體就位的層間破碎帶形態或裂隙發育程度有關。

2.2 礦石礦物成分

礦體主要礦物成分為原生黃鐵鉛鋅礦石、黃鐵礦石、含銅黃鐵礦石。

礦石的礦物成分簡單,主要金屬礦物有黃鐵礦、閃鋅礦和方鉛礦,次要礦物有菱鐵礦、黃銅礦,少量—微量礦物有毒砂、銀黝銅礦、輝銀礦、脆銀礦、深紅銀礦、淡紅銀礦、脆硫銻鉛礦、輝銻礦、辰砂等。脈石礦物主要有方解石、白云石、石英、粘土礦物、絹云母,次要有白云母、重晶石、綠泥石等。

圖2 獅嶺東200號勘探線地質剖面圖Fig.2 Geological cross section of No.200 exploration line

2.3 礦體(層)圍巖和夾石

礦區主要礦體上、下盤圍巖與夾石基本相同。主要圍巖為白云質灰巖、鮞狀灰巖、瘤狀灰巖等,屬穩定—極穩定圍巖。少部分為壺天群白云巖、片理化細砂巖、砂質頁巖等。

2.4 圍巖蝕變

本區圍巖蝕變較弱,屬近礦圍巖蝕變有黃鐵礦化、白云巖化、方解石化、硅化、綠泥石化等,遠礦圍巖蝕變為菱鐵礦化。

(1) 黃鐵礦化:分布較廣,其中沉積成巖期黃鐵礦指示沉積環境;成礦期黃鐵礦化主要分布于礦區北部斷裂交匯處,局部構成黃鐵礦工業礦體。

(2) 硅化:主要分布于礦區北部斷裂交匯處,多呈細脈狀或方解石—石英復脈,可能與巖漿熱液活動有關。

(3) 方解石化:形成于成巖期、成礦期、成礦期后各個階段,多呈脈狀、團塊狀等,起膠結作用,部分呈雁列狀排列,顯示某一次構造運動的力學性質。

(4) 白云巖化:主要是成礦期產物,主要表現為花斑狀構造。

(5) 菱鐵礦化:主要分布于北部區段的深部,多呈米黃色細脈狀產出。

圖3 獅嶺東205號勘探線地質剖面圖Fig.3 Geological cross section of No.205 exploration line

(6) 綠泥石化:一是在輝綠巖脈中,造巖礦物發生強烈的綠泥石化,原巖礦物基本全部被交代;二是在壺天群底部細碎屑巖中因構造擠壓作用產生的綠泥石化。

上述蝕變均屬中低溫熱液蝕變,直接指示找礦。

3 礦體空間分布規律

根據前人及近期工作,發現礦體的產出空間位置具有一定的規律性。

3.1 礦體產出空間與地層的關系

在礦帶中部賦礦層位主要是上泥盆統天子嶺組上亞組(D3tc)花斑狀灰巖,其次是中上石炭統壺天群(C2+3ht)底部細碎屑巖和上泥盆統天子嶺組上亞組(D3tb)條帶狀灰巖;往南部賦礦層位下降到以中泥盆統東崗嶺組上亞組(D2db)瘤狀灰巖、生物碎屑灰巖為主,部分為中上石炭統壺天群(C2+3ht)底部細碎屑巖;往北部賦礦層位既有中泥盆統東崗嶺組上亞組(D2db)瘤狀灰巖,也有上泥盆統天子嶺組下亞組(D3ta)條帶狀灰巖。

3.2 礦體產出空間與斷裂構造的關系

礦體產出空間位置與控礦斷裂構造關系密切:

(1) 主要礦體產于近南北向斷裂間及其次級斷裂的上、下盤。

(2) 近斷裂處,礦體厚度明顯增大,遠離斷裂則變薄或尖滅。

(3) 在北西西向斷裂與近南北向斷裂交匯部位頻繁出現小礦體、黃銅礦體及較強的黃銅礦化、強烈的菱鐵礦(化)體以及弱的硅化等特殊礦化現象,有別于其它區段。

3.3 礦體產出空間與褶皺構造的關系

按正常情況,在礦帶北段—中段,壺天群底板埋深150～200 m,往南、往東增加至400～450 m。但在中部,上泥盆統天子嶺組上亞組(D3tc)花斑狀灰巖直接隱伏在第四系之下,構成一個“穹隆”狀構造,且不同方向、級別的斷裂構造十分發育。這種穹隆可能是一種褶皺的表現形式,代表了此處屬一個強烈的構造活動區域,賦存了厚、大、富的黃鐵鉛鋅礦(群)。這是一個很好的找礦標志。

4 控礦因素分析

凡口鉛鋅礦,特別是包括金星嶺、獅嶺、獅嶺南、獅嶺東四個礦段的水草坪礦床,具有“一富、二大、三集中”特點。經礦床地質特征研究表明,本礦床形成受斷裂構造、地層、沉積相三者控制。

4.1 構造控制

從礦體的產出空間位置看,金星嶺礦段、獅嶺礦段、獅嶺南礦段、獅嶺東礦帶礦體都是依附斷裂產出。再結合近年在富屋南施工鉆孔揭露的礦(化)體依附斷裂產出的情況,綜合分析認為在北西西向斷裂與F3-F4(F100的一部分)、F5-F6、F7三大斷裂組交匯時,形成了金星嶺—獅嶺—獅嶺南、獅嶺東、富屋南三個近南向礦帶。這些斷裂均是多期次活動產物,因此在中低溫巖漿熱液成礦作用過程中所起作用各有不同,北西西向斷裂是凡口礦田的“一級導礦斷裂”,F3、F45、F5、F6、F7等斷裂為礦田的“二級導礦斷裂”,北東向和北東向斷裂是“三級導礦斷裂”。此外,凡口鉛鋅礦礦床的一個重要的構造特征就是層間滑動構造十分發育,其在礦區的重要控礦作用越來越為人們所關注[5]。次級褶皺的兩翼,由于層間滑脫作用,常常成為容礦的重要場所[6]。因此,斷裂旁側的不規則斷裂碎裂帶(體)、層間虛脫部位或層間破碎帶是黃鐵鉛鋅礦、黃鐵礦的充填—交代容礦空間,從而形成形態復雜、基本順層產出、規模懸殊的礦體(群)。

4.2 地層控制

黃鐵鉛鋅礦、黃鐵礦主要產于泥盆系碳酸鹽巖地層中,少部分產于中上石炭統壺天群(C2+3ht)下部白云巖及底部細碎屑巖中,極少量產于上泥盆統帽子峰組(D3m)炭質頁巖中(表1)。

賦存于泥盆系不純碳酸鹽巖層位中的礦體,其容礦空間為斷裂碎裂帶及層間虛脫部位或層間破碎帶,成礦方式以選擇性交代置換為主,形態以楔形體、串珠狀、囊狀、局部切層的似層狀等不規則狀為主,成群出現,上下、左右粘連,構成規模極為懸殊的礦體(群)。

表1 凡口鉛鋅礦東礦帶南段不同地層時代儲量比例統計表

注:據932隊獅嶺東礦帶南段普查報告。

賦存于炭質頁巖、砂質頁巖、泥炭質灰巖等化學活性弱巖層中的礦體,其容礦空間為層間擠壓片理化帶,成礦方式以充填為主,礦體形態以層狀體為主,順層產出,具有尖滅再現特點,礦體厚度受虛脫空間大小制約。

4.3 沉積相控制

金星嶺、獅嶺及其南側、獅嶺東礦帶中段等4個礦體群集中分布區,賦礦地層的巖性組合特點是結晶灰巖、生物碎屑灰巖、瘤狀灰巖、條帶狀灰巖與薄層狀泥炭質灰巖頻繁交替出現,屬生物礁(灘)后凹陷沉積相組合。在后期構造應力(擠壓)作用下,巖石力學性質制約了斷裂構造的發育形式:結晶灰巖、生物碎屑灰巖、瘤狀灰巖、條帶灰巖等“硬質”巖石產生斷裂旁側碎裂或層間破碎,發育的裂隙為礦液運移提供了通道和交代置換場所;薄層狀泥炭質灰巖等“軟質”巖石則產生塑性變形(片理化、層間滑動帶),構成上、下屏蔽層,阻擋礦液擴散。在獅嶺南、獅嶺東礦帶南北兩端及富屋區段,主要巖性為結晶灰巖、生物碎屑灰巖、瘤狀灰巖、條帶灰巖等“硬質”巖石,構造以斷裂為主,層間破碎帶不甚發育,礦體多為單層狀。因此,在不同區段的不同巖石組合類型,造成了不同的構造發育形式,從而決定了該區段的礦床地質特征的差異性。

綜上所述,本區地層巖性、沉積相及斷裂構造聯合控礦,簡稱為“層、相、位”聯合控礦規律,其中以斷裂構造為主,是形成凡口式層控鉛鋅礦床最重要的因素,但巖相及巖性組合又制約了構造的發育形式,有利的成礦區域是礁后凹陷沉積相組區。

[1] 張術根,丁存根,李明高,等.凡口鉛鋅礦區閃鋅礦的成因礦物學特征研究[J]．巖石礦物學雜志,2009,28(4):364-374．

[2] 劉德利,劉繼順,郭軍,等.廣東凡口鉛鋅礦床控礦構造型式[J].礦床地質,2006,25(2):183-190．

[3] 祝新友,王京彬,劉慎波,等.廣東凡口MVT鉛鋅礦床成礦年代——來自輝綠巖鋯石SHRIMP定年證據[J].地質學報,2013,87(2):167-177.

[4] 林紹標.凡口超大型鉛鋅礦床地質特征[J].有色金屬,1998,50(增刊):3-12.

[5] 楊漢壯,陳尚周.廣東凡口鉛鋅礦層間滑動構造及其控礦作用[J].地質與勘探,2006,42(2):44-48．

[6] 劉慎波.凡口鉛鋅礦獅嶺深部礦段的控礦規律及其應用[J].有色金屬礦產與勘查,1999,8(6):450-453.

(責任編輯：于繼紅)

Analysisof Occurence Law and Ore-controlling Factorsof the Fankou Lead-zinc Deposit

WANG Yongquan

(GeologyBureauforNonferrousMetalsofGuangdongProvince,Guangzhou,Guangdong510080)

Fankou lead-zinc deposit,located in middle part of the Nanling tin polymetallic metallogenic belt,is a typical “high-grade,large tonnage,unexposed” suppergiant lead-zinc deposit in China.From the shape and the occurrence of ore body,ore mineral composition and mineral assemblage,ore-bearing strata,wall rock alteration,the paper discusses the geological characteristics of orebody,focuses on the occurence law of orebody and the ore-controlling factors.

Fankou lead-zinc deposit; characteristics of orebody; occurence law,ore-controlling factors

2015-02-02;改回日期:2015-03-03

王涌泉(1981-),男,工程師,碩士,地球化學專業,從事固體礦產勘查工作。E-mail:wyq5156@163.com

P618.42; P618.43

A

1671-1211(2015)03-0293-06

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.201503011

數字出版網址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20150422.1024.004.html 數字出版日期:2015-04-22 10:24