粵北連平縣大尖山鉛鋅礦區地質特征、富集規律與找礦方向

彭橋梁, 易金春, 李天虎, 龍 安, 謝彪武

(1.湖南省地質礦產勘查開發局 四一八隊,湖南 婁底 417000; 2.中國地質調查局 西安地質調查中心,陜西 西安 710000)

圖1 大尖山礦區地質圖Fig.1 Geological map of Dajianshan mining area

1.第三系丹霞群;2.上石炭統壺天群上亞群;3.上石炭統壺天群下亞群;4.下石炭統忠信組中段;5.下石炭統忠信組下段;6.上泥盆統天子嶺組;7.中泥盆統老虎坳組;8.中泥盆統桂頭組上段;9.中泥盆統桂頭組下段;10.震旦系;11.流紋斑巖;12.中—細粒黑云母花崗巖;13.花崗閃長斑巖;14.中基性巖脈;15.英安斑巖;16.斷層產狀及編號;17.實測或推測地層界線;18.背斜;19.向斜;20.礦體(脈)及編號。

大尖山礦區位于廣東省河源市連平縣城333°方向直距11 km處,屬連平縣元善鎮管轄,地理坐標:東經114°24′28″～114°29′58″,北緯24°25′45″～24°28′50″。大尖山鉛鋅礦儲量達大型規模,為廣東省第二大鉛鋅礦床[1],礦床成因為中溫熱液充填破碎帶型脈狀鉛鋅礦床。本文在總結前人成果的基礎上,結合近幾年在該區的勘查成果,通過分析研究其礦床地質特征,對礦化富集規律進行歸納與總結,并指出大尖山礦區下步找礦方向。

1 成礦地質背景

大尖山鉛鋅礦位于粵北山字型的前弧東翼(鍋洞向斜南東翼)與貴東—大東山巖體東西向構造帶的東段南緣交匯處,連平帚狀構造收斂部位[2-3]。礦區廣泛出露地層有震旦系、泥盆系、石炭系,局部零星出露白堊系、第三系和第四系(圖1),其中下石炭統大塘階忠信組(C1dzn)為礦脈底板圍巖。

區內經歷了地槽—準地臺—大陸邊緣活動帶的發展演化階段和相應的加里東—印支—燕山構造旋回,形成以大尖山倒轉向斜褶皺、F2區域性斷裂為主,并伴隨北東、北西、東西向等多組不同方向斷裂交織的構造格架[4]。總體上看,礦區北部、東部以北東向褶皺及斷裂構造為主,礦區及其南部地區以東西向褶皺及壓性斷裂構造為主,該組東西向構造西延逐漸向南西方向收斂,向北突成一帚狀構造[3]。東西向F2斷裂經歷了多期次構造運動的復合作用,控制了礦脈的產出。

區內巖漿巖活動強烈,按生成條件分為噴出巖和侵入巖。噴出巖中主要有蝕變英安斑巖和流紋斑巖,巖體屬超淺成相,光譜分析含鉛401.2×10-6、鋅320×10-6、錫8.1×10-6,鉛鋅含量高于區內其他巖體,局部英安斑巖頂部見有鉛鋅礦細脈,是鉛鋅礦體的直接頂板,是本區與成礦作用關系密切的巖體。侵入巖主要有中粒黑云母(白云母)花崗巖及一些小規模輝綠巖、安山巖、煌斑巖及微晶閃長巖等中基性巖脈,侵入于地層及早期巖體中,是區內最晚的巖漿活動。

區內變質作用主要有構造動力變質作用、區域變質作用和接觸變質作用,其中構造動力變質作用為區內主要變質作用類型,表現為斷層及其附近巖石受到強烈的擠壓作用(尤以F2強烈),形成了碎斑巖、碎粒巖、糜棱巖及構造角礫巖,構成了區內的擠壓破碎帶,礦區的鉛鋅礦體就賦存在這些動力變質巖中。

圍巖蝕變類型[5]有絹云母化、硅化、碳酸鹽化、綠泥石化,其中絹云母化蝕變強度大、分布廣,硅化次之,蝕變帶寬一般數米至50余米。硅化以充填和交代方式進行,致密塊狀礦石周圍常出現強硅化浸染狀鉛鋅礦石,且硅化越強烈礦化越好,因此硅化與成礦關系較密切。

2 礦床地質特征

2.1 礦體特征

區內已探明的礦體共27個,按其賦存條件可分為三類[3，5-6]:①產于F2斷層接觸面上的礦體,主要為V1,其次為V1-1和V1-2,其中V1礦體儲量占全礦區儲量的95%以上;②產于V1礦體下盤的礦體(V2-1、V2-2);③產于V1礦體上盤的礦體,規模小,不具工業價值。

V1礦體:地表呈鐵帽出現(即礦體氧化帶),走向長約1 800 m,出露最高標高802 m,平均769 m,傾斜延伸>818 m,嚴格受F2斷層控制,走向近東西,傾向南,平均傾角80°,礦體厚0.56～13.48 m,平均厚度4.00 m,厚度變化系數為84%,屬較穩定礦體。品位Pb1.00%～3.00%,平均2.46%,品位變化系數為80%;Zn2.00%～4.50%,平均3.29%,品位變化系數81%。礦體呈脈狀、似層狀或薄透鏡狀,具有分枝、復合、尖滅、側現現象。

V1-1礦體:分布于7線西側,584～678 m標高之間,走向延長<34 m,傾向延深約94 m,在走向上與主礦體呈約9°的分叉,礦體平均厚度1.49 m,平均品位Pb 4.58%,Zn 3.73%。

V1-2礦體:分布于5～3線,221～371 m,走向延長102 m,傾向延深約151 m,礦體平均厚度1.64 m,平均品位Pb 0.77%、Zn 1.44%。

V2-1礦體:受擠壓破碎帶控制,呈脈狀、透鏡狀產出,與主礦體水平距離13～20 m,走向長約180 m,延深340 m,礦體厚度0.46～2.52 m、平均1.36 m,品位Pb 1.53%～6.58%、平均3.70%,Zn 2.73%～27.05%、平均8.18%。

V2-2礦體:受F2擠壓破碎帶控制,礦體呈脈狀、透鏡狀產出,與主礦體平距4～10 m,礦體沿走向長約200 m,傾向延深約260 m,厚度0.64～4.85 m,平均1.99 m,往西部側伏方向厚度增大,品位Pb 0.30%～3.58%、平均0.63%,Zn 0.84%～3.75%、平均3.27%。

2.2 礦石特征

礦石主要礦物有方鉛礦、閃鋅礦,次要礦物為錫石、黃鐵礦、毒砂、磁黃鐵礦、輝銀礦。礦石結構主要為他形—半自形晶粒狀結構、充填交代結構、交代熔蝕結構、固熔體分離結構。礦石構造有致密塊狀構造、浸染狀構造、條帶狀構造及角礫狀構造,其中浸染狀構造是礦石的主要構造。礦石有用組分除鉛鋅外,銀、鉻、硫、錫可進行綜合回收利用。

2.3 礦石類型

按礦石氧化程度分為氧化礦石(鉛鋅氧化率>30%)、混合礦石(鉛鋅氧化率10%～30%)、硫化礦石(鉛鋅氧化率<10%)三類,氧化礦石主要分布在地表至地下15 m左右位置,本身不具備工業價值,只有地表找礦標志意義。混合礦石分布于氧化礦石以下至660 m標高,氧化淺時見鐵錳質薄膜,氧化深時見蜂窩狀褐鐵礦,總體礦石含量<1%。硫化礦石分布在660 m標高以下,為鉛鋅硫化物礦石,占全礦區儲量99.81%,是礦區的主要礦石類型。

2.4 圍巖與夾石

主礦體(V1)頂板圍巖為蝕變英安斑巖,局部為中粒黑云母(白云母)花崗巖,且與礦體界面一般較清晰,局部有不同程度礦化。底板圍巖有壓碎巖類、糜棱巖、流紋斑巖、中基性脈巖、砂質頁巖及灰巖等。V2-1、V2-2礦體的圍巖大部分為壓碎巖類,局部為流紋斑巖和中基性脈巖。根據巖石化學分析結果(表1)及扎氏向量圖解(表2、圖2)表明:區內英安斑巖、中粒黑云母花崗巖及流紋斑巖成分上都為鋁過飽和,屬Ⅱ類巖石,暗色礦物較少,中堿性長石含量較低,其中蝕變英安斑巖為Ⅱ類6科,流紋斑巖為Ⅱ類5科,中粒黑云母花崗巖為Ⅲ類3科。

圖3 大尖山礦區V1礦體(鉛+鋅)厚度×品位等值線圖Fig.3 V1 orebody (lead+zinc) thickness×grade contour map of Dajiangshan mining area1.等值線;2.采空區;3.剖面線及編號;4.坑道。

表1 大尖山礦區巖石化學分析結果Table 1 Chemical analysis result of Dajianshan mining area

表2 大尖山礦區扎氏數值特征Table 2 The Zad number characteristics of Dajianshan mining area

圖2 大尖山礦區扎氏向量圖解Fig.2 The Zhan’s vector graph of Dajianshan mining area1.英安斑巖;2.中粒黑云母花崗巖;3.流紋斑巖。

主礦體(V1)夾石成分主要為碎斑巖、碎粒巖及構造角礫巖,次為英安斑巖、硅化石英砂巖,夾石厚度一般小于剔除厚度(2 m),對礦體完整性無大的影響。

3 鉛鋅礦富集規律

3.1 礦脈空間分布規律

3.1.1 裂控規律

礦區鉛鋅成礦作用主要受F2斷層接觸帶控制,斷層分布于礦區中部,橫貫全區,走向全長超過35 km,走向多變,破碎帶內普遍充填了碳酸鹽、石英脈,且有不同程度的鉛、鋅、錫及黃鐵礦礦化現象,礦化相對富集在北西西(2～16線)、近東西(2～1線)和北東東(1～23線)向斷層接觸帶上,V1礦體賦存于破碎帶的斷層接觸面上。

根據斷層的力學性質,近東西向斷層具張扭性特征,北東東向具扭性—壓扭性特征,北東向具壓扭性—壓性特征,其控礦特征各異,對成礦作用的貢獻也不同。區內控礦斷裂F2走向近東西,剖面上斷裂角較緩且圍巖以剛性巖石為主(如石英砂巖等),成礦構造受南嶺東西向構造體系貴東—大東山東西向構造帶與新華夏系構造復合作用,多形成富厚礦體,向東西兩端延伸F2逐漸轉化為以壓性為主的壓扭性北東向斷層,該方向的斷裂面對鉛鋅礦化不利。

3.1.2 側伏規律

從礦體分布的空間位置上看,V1礦體外形輪廓基本保存完整,上部礦體界線呈鋸齒狀,在走向上出現了若干無礦鞍部,向下礦化連續性變好,無礦段范圍縮小,至400～200 m標高礦體基本連成一片。礦體平均走向為79°,傾向南,平均傾角81°,15線以東淺部出現反傾斜的局部現象,但向深部逐漸轉為向南傾斜。

根據已有系統工程圈定的主礦體(V1)形態及厚度品位等值線圖(圖3),總體上,鉛鋅品位中部較富,邊緣部位薄,往深部和淺部品位變低,延伸多未封閉。礦體有明顯向西側伏的規律,側伏角約23°,厚度變化總的趨勢是中心部位厚、邊緣部位薄,鉛鋅富集規律在走向上和傾向上與礦體厚度呈一定的正相關關系(圖4),相關系數分別為0.21和0.14。根據鉆孔控制情況(圖5),礦體深部未探底,因此礦區西部及深部還有較好的找礦遠景。

圖4 大尖山礦區V1礦體厚度品位變化曲線圖Fig.4 V1 ore body thickness and grade change curve of Dajianshan mining area

圖5 大尖山礦區0線剖面圖Fig.5 0 line profile of Dajianshan mining area1.中石炭統黃龍群下亞群上段;2.中石炭統黃龍群下亞群下段;3.英安斑巖;4.中粒黑云母(白云母)花崗巖;5.流紋斑巖;6.中基性脈巖;7.硅化破碎帶;8.主礦體及其編號;9.斷層及其編號;10.施工鉆孔及其編號。

3.2 礦床共伴生規律

礦床為鉛鋅共生礦床,鉛鋅分別賦存于方鉛礦和閃鋅礦中[7],伴生有銀、鎘、錫、鎢。銀與礦石中的鉛品位有較明顯的相關性,相關系數0.546,礦區中一般中淺部及東部銀含量較高,局部地段未見鉛鋅礦含銀量較高[8];鎘呈類質同象賦存于閃鋅礦中,含量比較均勻,與鋅含量呈明顯的相關性,相關系數為0.883,總體上礦體中下部含鎘較高;礦區15線以東及7～15線200 m標高以下鉛鋅礦體中連續含錫,往周圍逐漸變低,主要呈錫石狀態賦存;根據以往施工的鉆孔和坑道穿脈,共有23處見到含鎢石英(硅質)脈,大部分賦存于鉛鋅礦體及礦體上下盤接觸處,其分布受F2斷裂制約,鎢礦化與鉛鋅礦化基本重合,由于品位不高,不具備綜合回收利用價值。

3.3 穩定同位素組成特征

3.3.1 鉛同位素

在區內V1礦體不同部位采取了7個鉛同位素分析樣[3，5，9],樣品經粉碎、過篩,在雙目鏡下挑選40～60目,純度>99%的閃鋅礦、方鉛礦單礦物樣品5～10 mg。挑選后的單礦物在瑪瑙缽里研磨至200目以下,由武漢地質調查中心在MAT261熱電離質譜儀上完成,采用地質行業測試標準(DZ/T0184.12-1997),相對誤差<0.05%,其分析結果(表3)表明:206Pb/204Pb、207Pb/204Pb、208Pb/204Pb分別為18.585～18.67、15.662～15.777、38.832～39.154。在206Pb/204Pb～207Pb/204Pb、206Pb/204Pb～208Pb/204Pb圖解上(圖6),所有數據點大致呈線性分布,閃鋅礦位于線性的最高值端元,而方鉛礦位于中間部位,總體分布比較集中,說明大尖山礦區成礦物質與燕山期巖漿活動有關,為巖漿熱液礦床。由于控礦、容礦構造F2斷層切過了中石炭統地層,因此,大尖山鉛鋅礦床形成于古生代之后,根據鉛同位素比值結果(表3),求得其成礦模式年齡為117百萬～98百萬年,屬燕山晚期形成的礦床。

圖6 大尖山礦區閃鋅礦、方鉛礦鉛同位素組成Fig.6 Sphalerite and galena lead isotope composition ofDajianshan mining area

表3 大尖山礦區方鉛礦、閃鋅礦含鉛同位素比值結果Table 3 The lead isotopic ratio of galena and sphalerite of Dajianshan mining area

3.3.2 硫同位素

在V1礦體的不同部位采集了代表性的鉛鋅礦石和新鮮巖體樣品[2-3，5],閃鋅礦、黃鐵礦和方鉛礦單礦物分離純度高達98%以上,硫化物樣品共11件,其中閃鋅礦3件、黃鐵礦2件、方鉛礦6件。硫同位素測定由武漢地質調查中心在MAT253質譜儀上完成,δ34S以V-CDT為標準,分析精度為±0.2‰,分析結果如表4所示。δ34S變化范圍-5.35×10-3～+3.01×10-3,均值為-0.834×10-3,分布范圍比較集中,以富集δ34S、變異小和明顯的塔尖式分布為特征,但不同階段硫化物δ34S值略有不同,黃鐵礦δ34S(2.65×10-3)>閃鋅礦δ34S(1.64×10-3)>方鉛礦δ34S(-3.23×10-3),與熱液礦床中硫同位素分餾順序一致,與中酸性侵入巖體有關。根據圖7自然地質體中硫同位素組成變化范圍可知,大尖山鉛鋅礦床同位素組成特點與含銅黃鐵礦礦床相似,與沉積硫化物礦床硫同位素組成有明顯的差異,由此可見本礦床的硫主要來自上地幔或地殼深部。

表4 大尖山礦區硫同位素分析值Table 4 Sulfur isotope analysis result of Dajianshan mining area

圖7 自然地質體中硫同位素組成變化范圍Fig.7 Sulfur isotope composition variation in natural geological bodies1.隕石;2.地殼平均;3.巖漿銅鎳硫化物礦床;4.含銅黃鐵礦礦床;5.大尖山鉛鋅礦床;6.斑巖銅礦床;7.矽卡巖礦床;8.海洋硫酸鹽;9.五部鉛鋅礦;10.硫酸鹽礦床;11.熱泉硫酸鹽;12.地下水硫酸鹽;13.雨水硫酸鹽;14.生物硫共生的硫酸鹽;15.沉積硫化物。

3.4 成礦物理化學條件

根據礦物共生組合、礦石結構構造等特征,大尖山鉛鋅礦床的形成可分為熱液和表生兩個成礦期,其中熱液成礦期根據礦物形成順序可分為早期石英—硫化物、中期硫化物—碳酸鹽及晚期碳酸鹽等三個成礦階段,石英貫穿熱液成礦階段始末,與成礦關系密切。大尖山鉛鋅礦床的形成,除了有成礦物質來源、導礦構造、容礦構造外,還需要理想的環境和成礦作用,根據成礦作用形成的石英礦物中的假次生包裹體(未見原生包裹體)均一法測定成礦溫度為210～220 ℃[3，5],說明大尖山鉛鋅礦床的成礦溫度屬于中溫熱液階段,在成礦過程中,每期的成礦溫度略有不同,總體上,成礦早晚期溫度稍低,中期溫度稍高,鉛鋅礦大部分都在成礦中期形成。

4 礦床找礦方向及遠景預測

大尖山礦區的找礦應從有利的構造部位、地表氧化鐵帽出現、圍巖蝕變標志及巖漿巖活動標志等幾方面入手,才能收到事半功倍的效果。因此,大尖山地區的找礦方向應以大尖山鉛鋅礦區為重點進行解剖,充分挖掘礦區已有礦脈的中深部找礦潛力,并及時指導面上找礦工作,努力實現大尖山地區找礦的重大突破。下面通過對大尖山地區部分鉛鋅礦脈(點)進行初步遠景預測,展示其良好的找礦前景。

4.1 V1礦體邊深部

根據礦體總體向西南側伏的特點,V1礦體的深部及沿F2走向西延地段找礦遠景較好,西延地段位于東西向主斷裂與北東向、北西向斷裂交匯部位,Pb-Zn異常組合好,Pb異常高點突出,在今后的找礦工作中應加強綜合研究,重視對成礦有利的張扭性—扭性斷裂的研究,同時注重鐵帽、圍巖蝕變、巖漿活動等找礦標志,采用鉆探等工作手段向西南方向及深部追索礦體,擴大礦體規模。

4.2 葫蘆洞礦點

位于F2西部、震旦系變質砂頁巖中,地表北東向張性裂隙中充填有含礦碳酸鹽脈,圍巖蝕變有碳酸鹽化、硅化、黃鐵礦化、絹云母化。據以往水系沉積物顯示鎢錫含量較高,或有單獨鎢錫礦(化)體存在。因此,該礦點可尋找F2交匯的碳酸鹽地層與砂頁巖地層界面成礦的可能性,其有較好的找礦前景。

4.3 橫坑礦點

位于F2上盤,巖性主要為蝕變英安斑巖,多條含鉛鋅碳酸鹽脈發育在近東西向擠壓破碎帶中,有一定的找礦前景。

5 結語

通過分析大尖山礦區礦床地質特征,總結該類礦床的礦化富集規律,主礦體V1向西南側伏規律明顯,成礦地質背景好,構造控礦作用明顯。礦床成因類型為中溫熱液充填破碎帶型脈狀鉛鋅礦床,頂板英安斑巖及燕山期花崗巖的侵入為成礦提供了物源和熱源,賦礦圍巖鉛鋅背景值高、蝕變強烈、礦化好,有形成超大型鉛鋅礦床的潛力。V1礦體(脈)的西延段及深部、葫蘆洞礦點、橫坑礦點找礦遠景較好,在今后工作中應提高對東西向構造控礦作用的認識,以鉆探作為主要找礦手段,加大勘查投入,為礦山尋找新的資源。

致謝：文章參考了廣東省地質局703大隊、756大隊及湖南省地勘局418隊等單位的有關資料,項目勘查費用由北京中恒永通貿易中心出資,在此謹致謝意!

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