贛西蒙山巖體東側礦化蝕變帶成礦地質條件及找礦潛力

鄒 靜，孟德磊，唐 煒，魏 錦，陳 祺，歐陽永棚，2，蔣起保，鄒其峰

(1.江西省地質局第十地質大隊, 江西 鷹潭 335001; 2.中國地質大學(北京) 地球科學與資源學院, 北京 100084;3.江西省地質局物化探大隊, 南昌 330000)

欽-杭成礦帶(欽-杭結合帶)由揚子地塊與華夏地塊在新元古代碰撞拼接形成, 發(fā)育一系列鎢錫多金屬和銅多金屬礦產, 是華南地區(qū)重要的多金屬成礦帶[1-5]。中生代時期, 特別是中侏羅世之后, 構造體制由特提斯向太平洋體制轉換, 即由陸內強烈褶皺造山向巖石圈伸展減薄轉變, 導致巖石圈物質結構重新調整, 欽-杭結合帶發(fā)生活化, 誘發(fā)了大規(guī)模巖漿活動及成礦作用[1-2, 6-10], 其中以燕山期最為典型, 形成了大量金屬礦床及非金屬礦床[3, 11]。

蒙山地區(qū)位于欽-杭成礦帶江西段萍樂坳陷帶西段(圖1a), 區(qū)內成礦條件十分優(yōu)越, 發(fā)育大量的金屬、 非金屬礦床(點), 共同構成華南地區(qū)重要的礦產地——七寶山-蒙山礦田(硅灰石、 錫、 鋅、 鉛)。蒙山地區(qū)礦床分布十分密集, 主要圍繞蒙山花崗質復式巖體與石炭紀-二疊紀碳酸鹽巖接觸帶分布, 礦床類型以矽卡巖型為主。其中, 蒙山地區(qū)產有超大型的矽卡巖型優(yōu)質硅灰石礦——石竹山硅灰石礦床, 是我國大型硅灰石生產基地之一[12]。圍繞蒙山巖體還分布眾多大中小型矽卡巖型硅灰石礦, 如月光山硅灰石礦、 觀音腦硅灰石礦和曹坊廟硅灰石礦等(圖1b)。雖然蒙山周邊矽卡巖型非金屬礦找礦取得突破, 但是矽卡巖型銅多金屬礦找礦尚未取得實質性進展。鑒于此, 本文在蒙山巖體東側開展地質、 地球物理、 地球化學綜合調查和測量, 并與同處欽-杭成礦帶東段萍樂坳陷帶中的著名朱溪鎢銅礦床進行對比, 探討蒙山巖體東側銅多金屬找礦潛力, 為該區(qū)下一步找礦工作提供依據。

1 區(qū)域地質概況

研究區(qū)北西部以宜豐-景德鎮(zhèn)斷裂為界與江南隆起帶九嶺逆沖隆起相接, 南東以贛東北深大斷裂為界與武功山隆起毗鄰(圖1a)。

區(qū)域出露地層主要為晚古生代和中生代沉積巖。其中, 晚古生代地層包括上石炭統(tǒng)黃龍組(C2h)、 中二疊統(tǒng)棲霞組(P2q)、 中二疊統(tǒng)小江邊組(P2x)、 中二疊統(tǒng)茅口組(P2m)和上二疊統(tǒng)樂平組(P3l), 中生代地層主要為上三疊統(tǒng)安源組(T3a)[12](圖1b)。

區(qū)域巖漿活動強烈, 以蒙山巖體為代表, 位于萍鄉(xiāng)-廣豐深大斷裂帶北側蒙山背斜核部, 平面上呈不規(guī)則橢圓形的巖株狀侵位于石炭紀-二疊紀地層中, 出露面積約39 km2。巖體巖性主要包括灰白色中粗粒似斑狀黑云母花崗巖、 肉紅色黑云母花崗巖、 灰白色細粒花崗巖, 這些巖石的鋯石U-Pb年齡分別為236±3 Ma、 220±3 Ma、 217±1 Ma[13], 均屬于印支期花崗巖。蒙山地區(qū)同時還發(fā)育燕山期中酸性巖脈, 巖性主要為花崗斑巖和閃長玢巖[13-14]。

蒙山地區(qū)位于九嶺隆起與武功山隆起之間, 受兩側逆沖推覆擠壓及后期伸展作用的影響, 區(qū)內褶皺構造與斷裂構造都十分發(fā)育。其中, 褶皺構造主體呈北東東向展布; 斷裂構造主要呈北北東向或近東向展布, 其次發(fā)育有少量的北西向斷裂(圖1b)。蒙山巖體產出于多組構造的交匯部位[15]。

2 成礦地質條件

2.1 地質特征

研究區(qū)位于蒙山巖體東側, 區(qū)內出露地層主要為石炭系—三疊系。其中, 黃龍組、 棲霞組、 小江邊組及茅口組, 主要為一套碳酸鹽巖建造, 巖性為灰?guī)r、 白云質灰?guī)r、 白云巖、 碳質灰?guī)r等; 樂平組及安源組, 主要為一套湖泊、 沼澤相陸源碎屑巖建造, 巖性為泥巖、 泥灰?guī)r、 粉砂巖等(圖2)。石炭系-二疊系碳酸鹽巖化學性質較為活潑, 特別是上石炭統(tǒng)黃龍組白云巖、 白云質灰?guī)r有利于成礦。該套地層中鎢、 銅、 鋅、 鉬、 錫等成礦元素豐度均高于我國東部地區(qū)地殼元素豐度值[16], 極易與蒙山花崗質巖體發(fā)生接觸交代作用, 形成矽卡巖型礦化蝕變。

研究區(qū)內主要發(fā)育有兩條北東向壓扭性斷裂(F16、 F35)和兩條北西向張扭性斷裂(F31、 F32), 其中北東向壓扭性斷裂形成時代相對較早, 被晚期的北西向張扭性斷裂錯斷(圖2)。石炭紀-二疊紀地層中褶皺或斷裂極易受后期擠壓發(fā)生破碎或層間滑脫, 有利于成礦元素運移和沉淀富集[17]。

圖2 蒙山巖體東側地質簡圖Fig.2 Geological map of eastern Mengshan rock mass1—石英閃長玢巖脈；2—花崗斑巖脈；3—大理巖化；4—物探測點及編號；5—輝鉬礦化；6—輝鉍礦化；7—磁鐵礦化；8—黃銅礦化；9—孔雀石化；10—透閃石化；11—實測地質界線；12—蝕變帶或巖相界線；13—實測壓扭性斷裂；14—推測壓扭性斷裂；15—實測張扭性斷裂；16—性質不明斷裂

蒙山巖體主體為印支期復式巖體, 巖性以黑云母花崗巖類為主, 局部見少量中酸性巖脈。前人對蒙山地區(qū)出露的中酸性巖脈開展過一定程度的研究, 如中國地質調查局孫建東對蒙山巖體東側鵠山水庫南側的花崗斑巖和石英閃長玢巖進行鋯石U-Pb年代學分析, 測得其206Pb/238U加權平均年齡分別為164±3.0 Ma和131±2.1 Ma(未發(fā)表數據), 二者均為燕山期巖漿作用的產物, 巖脈出露規(guī)模較小, 多呈北東走向, 少數呈北西走向, 發(fā)育黃銅礦化和黃鐵礦化等礦化蝕變。此外, 在研究區(qū)外圍南西向10 km左右的東門地區(qū), 發(fā)育一條黃銅礦化、 黃鐵礦化石英閃長玢巖脈, 中國地質科學院潘小菲測得其鋯石U-Pb年齡為171±0.3 Ma(未發(fā)表數據), 亦屬燕山期巖漿巖。同時, 在東門地區(qū)地表可見石英閃長玢巖與碳酸鹽巖的接觸部位發(fā)生矽卡巖化形成石榴石、 透輝石、 透閃石、 蛇紋石等矽卡巖礦物, 其裂隙面中見輝鉬礦化, 潘小菲對該輝鉬礦進行了Re-Os定年, 其年齡可分為兩期, 其中一期為167±3.2 Ma(未發(fā)表數據), 成礦時代亦屬于燕山期。此外, 同位素測年資料表明中國矽卡巖型礦床最重要的成巖成礦時代是在中生代燕山期[18], 因此蒙山巖體東側燕山期巖漿巖可能具有較大的找礦潛力。

2.2 礦化及圍巖蝕變特征

矽卡巖型礦床早期成礦階段金屬元素參與有限, 常形成非金屬礦床; 晚期退變質作用階段形成的含水硅酸鹽礦物常被充填、 交代, 改造矽卡巖早期變質階段生成的礦物, 形成多金屬硫化物礦床[19-24]。蒙山巖體與碳酸鹽巖接觸帶的圍巖蝕變分帶較明顯, 矽卡巖或者矽卡巖化大理巖帶常形成非金屬礦床, 如石竹山硅灰石礦、 曹坊廟硅灰石礦、 豬頭山透輝石礦以及月光山硅灰石礦等, 而綠簾石化、 綠泥石化、 云英巖化和矽卡巖化與金屬礦床的形成密切相關, 代表性礦床有太子壁錫多金屬礦等(圖1b)[12]。

距離蒙山巖體東側1.5 km左右的新村采石場發(fā)現似層狀孔雀石化-藍銅礦化-褐鐵礦化蝕變帶露頭, 該露頭巖石整體較破碎, 圍巖為黃龍組灰白色中-厚層狀綠簾石化、 透閃石化大理巖或白云質大理巖(圖3a)。該處蝕變帶位于新村采石場由北往南第2個采坑, 蝕變帶走向約290°, 傾向SW, 傾角約55°, 與大理巖接觸界線呈舒緩波狀, 寬0.2～0.9 m, 長約3.7 m(圖3a)。礦化蝕變帶中礦石礦物主要為孔雀石、 藍銅礦、 褐鐵礦等, 脈石礦物主要為方解石和白云石(圖3b—f)。孔雀石呈綠色, 集合體多呈土狀、 腎狀及薄層狀(圖3b, c, e); 藍銅礦呈藍色, 集合體多呈皮殼狀、 土狀, 常與孔雀石共生(圖3b); 褐鐵礦呈褐黃色、 銹褐色, 集合體呈疏松塊狀或土狀, 與孔雀石和藍銅礦界線清晰(圖3b、 c、 f)。巖石風化處局部可見少量斑點狀、 浸染狀孔雀石化、 黃鐵礦化、 黃銅礦化、 藍輝銅礦和斑銅礦化蝕變(圖3d、 e)。此外, 在蝕變帶兩側圍巖中發(fā)育有較強烈的蝕變作用, 蝕變類型主要有大理巖化、 螢石化、 透閃石化、 矽卡巖化、 滑石化等(圖3e、 f)。鏡下可見黃銅礦被藍輝銅礦交代, 形成交代殘余結構(圖3g)、 黃鐵礦發(fā)生褐鐵礦化(圖3h)和透閃石普遍發(fā)生滑石化(圖3i)。

圖3 新村采石場礦化蝕變帶和礦石特征Fig.3 Characteristics of mineralized alteration and ores in Xincun quarrya—礦化蝕變帶露頭; b—塊狀藍銅礦化、 孔雀石化、 褐鐵礦化礦石; c—浸染狀孔雀石化、 褐鐵礦化礦石; d—浸染狀黃鐵礦化、 黃銅礦化礦石; e—塊狀透閃石化、 孔雀石化大理巖; f—塊狀綠簾石化、 透輝透閃石化大理巖; g—浸染狀黃鐵礦化、 黃銅礦化礦石顯微照片(反射光); h—塊狀透閃石化、 孔雀石化大理巖顯微照片(反射光); i—塊狀綠簾石化、 透輝透閃石化大理巖顯微照片(+)。Az—藍銅礦; Bn—斑銅礦; Cal—方解石; Cp—黃銅礦; Dg—藍輝銅礦; Di—透輝石; Dol—白云石; Ep—綠簾石; Fl—螢石; Grt—石榴子石; Lm—褐鐵礦; Mlc—孔雀石; Py—黃鐵礦; Tlc—滑石; Tr—透閃石

3 地球物理、 地球化學異常特征

3.1 地球物理特征

采用廣域電磁法, 沿SN走向布設2條測線, 每條測線長度3 km, 點距40 m, 有效勘探深度2 000 m(圖2)。工作流程: (1)采集研究區(qū)不同類型的巖礦石樣品開展物性參數測試, 結果顯示巖體、 矽卡巖化巖石及圍巖之間具有較明顯的電性差異; (2)根據廣域電磁法工作規(guī)范和標準開展野外測量; (3)對野外實測的廣域電磁法數據進行預處理, 包括空間屬性的建立和測點編輯等; (4)對廣域視電阻率數據進行反演, 采用中南大學編制的WFEM軟件(廣域電磁法資料處理解釋系統(tǒng)), 依次進行一維反演和二維反演, 而后在二維反演基礎上進行地質解譯, 最終繪制了GY0、 GY8線的廣域電磁法綜合剖面圖(圖4)。結果顯示, GY0和GY8線的整體電阻率異常部位十分相似, 具有較好的吻合性, 表明本次測量數據質量比較可靠。

圖4 研究區(qū)廣域電磁法綜合剖面圖Fig.4 Integrated profiles of wide field electromagnetic method in study areaa—GY0線地質簡圖；b—GY8線地質簡圖；c—GY0線廣域電磁法電阻率剖面圖；d—GY8線廣域電磁法電阻率剖面圖；e—GY0線推測地質模型；f—GY8線推測地質模型；γ—花崗質侵入體；1—斷層；2—推測地質界線；3—推測斷層；4—推測褶皺軸跡；5—廣域電磁法電極位置

由圖4可知, 測線南部黃龍組和棲霞組出露的區(qū)段(GY0和GY8線的1000號點至3000號點附近)在標高-200～-1 000 m的位置存在多處團塊狀高阻異常(ρ>6 000 Ωm), 結合地表出露巖性為黃龍組大理巖, 推測為大理巖化。該區(qū)段在標高1 400 m以下的區(qū)域中存在多處團塊狀的中高阻異常(1 000 Ωm<ρ< 6 000 Ωm), 推測為花崗巖體; 兩者之間存在包圍巖體的帶狀中阻體(600 Ωm <ρ<1 000 Ωm), 推測為矽卡巖化。上述異常可能是由于花崗巖漿侵入黃龍組, 發(fā)生接觸交代作用形成矽卡巖化, 而距巖體較遠處的灰?guī)r則發(fā)生接觸熱變質作用形成大理巖。測線中部小江邊組出露區(qū)段(GY0線的3000～3300號點附近, GY8線的3040～3160號點附近)存在隨著深度增加逐漸向北擴大的開口朝下的喇叭狀低阻體(ρ<500 Ωm), 推測為小江邊組的碳質泥巖。

綜上, 通過廣域電磁法解譯, 中-中高阻異常與巖體及矽卡巖發(fā)育部位較為一致, 但該矽卡巖蝕變帶有待進一步工程驗證。

3.2 地球化學特征

1∶1萬土壤地球化學測量共圈定出5處地球化學綜合異常區(qū), 依次編號為AP1～AP5(圖5, 受采樣范圍限制, 靠近采樣邊界的異常區(qū)形態(tài)較為規(guī)整)。異常主要分布在石炭-二疊系中, 大致呈NW和NE向展布, 主要異常區(qū)分布在NE向斷裂與NW向斷裂構造交匯部位。其中AP1和AP2分別顯示出Cu和Au多金屬異常。

圖5 研究區(qū)土壤測量綜合異常圖Fig.5 Integrated anomaly map of soil survey in study area1—實測地質界線；2—推測地質界線；3—不整合接觸界線；4—地層產狀；5—倒轉產狀；6—實測壓扭性斷裂；7—推斷壓扭性斷裂；8—實測張扭性斷裂。元素異常濃度分帶和異常下限：9—W，5.7 μg/g；10—Cu，40 μg/g；11—Au，40 ng/g；12—Ag，0.2 μg/g；13—Bi，1.7 μg/g。元素異常下限：14—Pb，100 μg/g；15—Sb，3.2 μg/g；16—Zn，150 μg/g；17—As，24 μg/g；18—Sn，24 μg/g；19—Mo，3.5 μg/g。20—綜合異常元素組合及編號

AP1異常位于研究區(qū)西北部坑里附近, 為以Cu為主的多金屬綜合異常區(qū), 面積0.2 km2。異常區(qū)出露地層主要為中二疊統(tǒng)棲霞組和小江邊組, 其中, 棲霞組為灰黑色薄—厚層狀含生物碎屑微晶灰?guī)r夾黑色極薄層狀碳質頁巖, 含燧石條帶; 小江邊組為深灰色薄層碳質泥巖、 碳質灰?guī)r和泥灰?guī)r等。異常區(qū)北部發(fā)育2條規(guī)模較小的NEE—NE走向的石英閃長玢巖脈。同時, 異常區(qū)中部發(fā)育有NE、 NW向斷裂構造。該異常規(guī)模較大, 組合元素較多, 以Cu、 Pb、 Zn、 Bi、 Sn等中高溫元素異常為主, 伴有Sb、 As、 Ag中低溫元素異常。元素異常強度高, 其中Cu、 Pb、 Bi、 Sn、 Ag、 Sb元素發(fā)育明顯的3級濃度分帶, Zn和As則具有2級濃度分帶; 各元素異常套合度高, 濃集中心明顯(圖6)。AP2異常區(qū)位于工作區(qū)西南部曉堆附近, 面積0.265 km2。異常區(qū)出露地層主要為上石炭統(tǒng)黃龍組及中二疊統(tǒng)棲霞組。黃龍組為淺灰、 灰色厚層狀微晶灰?guī)r夾白云巖; 棲霞組為灰黑色薄-厚層狀含生物碎屑微晶灰?guī)r夾黑色極薄層狀碳質頁巖, 含燧石條帶。異常區(qū)發(fā)育NE向斷裂構造, 異常規(guī)模較大, 強度中等, 組合元素較多, 以Au、 Cu、 Pb、 Zn、 W、 Bi、 Sb、 Sn、 As、 Ag中高溫和中低溫元素異常為主(圖5)。元素異常套合程度較高, 其中Cu 發(fā)育微弱的3級濃度分帶, Au、 Pb、 Zn、 Bi、 Sb、 Sn、 Ag元素具有2級濃度分帶, 并且各元素異常套合程度較高, 濃集中心較明顯(圖7)。

圖6 AP1測區(qū)地質圖(a)和土壤地球化學元素異常濃度分布圖(b—i)Fig.6 Geological map(a) and concentration distribution of peclogeochemical anomaly(b-i) in AP1 survey area

圖7 AP2測區(qū)地質圖(a)和土壤地球化學元素異常濃度分布圖(b—k)Fig.7 Geological map(a) and concentration distribution of pedogeochemical anomaly(b-k) in AP2 survey area

通過地質特征綜合判斷, AP1異常區(qū)北部兩條小的石英閃長玢巖脈難以引起區(qū)內如此大范圍、 高強度的金屬元素異常; 另外, AP1和AP2異常濃集中心與兩組斷裂的交匯部位大致重合, 表明異常區(qū)深部可能存在更大的隱伏巖體。

4 找礦潛力

贛東北景德鎮(zhèn)市浮梁縣朱溪超大型矽卡巖型鎢銅多金屬礦床的發(fā)現[25-26], 改變了江西省“南鎢北銅”的礦產資源格局, 實現了贛東北鎢銅礦找礦的重大突破, 引發(fā)了新的一輪地質找礦及地質研究熱潮。蒙山地區(qū)與朱溪鎢銅礦多金屬礦同處欽-杭成礦帶江西段萍樂坳陷帶內, 均經歷了晉寧期陸-陸碰撞拼貼、 華力西-印支期陸內變形與造山, 以及燕山喜山期的陸內造山及構造伸展等作用[27], 二者成礦構造背景較為相似。此外, 蒙山巖體東側主要出露為石炭-二疊紀碳酸鹽巖地層, 該套地層中具有較高的成礦元素豐度, 具有較大的銅多金屬成礦潛力; 同時, 區(qū)內褶皺構造和斷裂構造均十分發(fā)育, 且發(fā)育有燕山期中酸性巖脈, 總體表現出與朱溪鎢銅礦區(qū)較為相似的成礦地質特征。綜合以上表明, 蒙山巖體東側具有較大的銅多金屬成礦潛力。

贛西蒙山巖體東側銅多金屬礦找礦工作程度相對較低, 通過物化探測量, 在該區(qū)發(fā)現較好的異常。物探結果顯示, 該區(qū)具有淺部高阻、 中部中阻、 深部中高阻的異常特征, 地質解譯表明: 淺部高阻異常可能為黃龍組大理巖或大理巖化灰?guī)r; 深部中高阻異常可能為隱伏巖體所引起; 中部的中阻異常則可能為隱伏巖體與黃龍組碳酸鹽巖接觸部位發(fā)生矽卡巖化所致。以上特征與朱溪礦區(qū)廣域電磁法測量結果較為相似[28]。化探結果顯示, 測區(qū)具有 1∶1萬土壤Cu-Pb-Zn-Bi-Sn-Ag-Sb(AP1)和Au-Cu-Pb-Zn-Bi-W-Sb(AP2)綜合異常, 異常套合程度高、 濃集中心明顯、 分帶性明顯、 規(guī)模較大、 組合元素較多, 表現出與朱溪礦區(qū)較為相似的土壤地球化學異常特征[29]。另外, 區(qū)內AP1異常為以Cu、 Pb、 Zn、 Bi、 Sn中高溫元素為主, 伴有Sb、 As、 Ag中低溫元素組合; AP2異常是以Au、 Cu、 Pb、 Zn、 Bi、 W、 Sb、 Sn、 As、 Ag中高溫和中低溫元素組合為主的綜合異常, 異常濃集中心位置與區(qū)內兩組斷裂的交匯部位大致重合, 表明該部位深部可能存在較大的隱伏巖體。物探和化探異常在曉堆北側黃龍組地層中吻合較好, 表明該處深部存在隱伏巖體可能性較大; 而在坑里棲霞組和小江邊組中出現化探異常, 物探并沒有出現異常, 可能是因為小江邊組的碳質泥巖和碳質灰?guī)r存在低阻屏蔽所致。同時, 野外地質調查發(fā)現, 在蒙山巖體東側新村一帶黃龍組碳酸鹽巖層間破碎帶、 斷裂帶中發(fā)現有礦化蝕變帶, 蝕變帶中發(fā)育明顯孔雀石化、 藍銅礦化、 矽卡巖化等, 局部見黃銅礦化、 黃鐵礦化等。

在成礦系列理論指導下[30-31], 通過對比蒙山巖體東側與朱溪鎢銅礦的地質特征、 地球物理特征、 地球化學特征等(表1), 表明二者成礦地質條件相似, 故蒙山巖體東側可能具有較大的銅多金屬找礦潛力。

表1 蒙山巖體東側礦化蝕變帶與朱溪鎢銅多金屬礦床特征對比

5 結 論

(1)蒙山巖體東側廣域電磁法剖面測量解譯結果表明, 中-中高阻異常與巖體及推測的矽卡巖發(fā)育部位較為一致, 但矽卡巖具體位置和范圍有待工程驗證; 土壤地球化學測量圈定出5處綜合異常區(qū)(AP1～AP5), 其中AP1和AP2可能為銅多金屬引起的礦致異常。

(2)蒙山巖體東側礦化蝕變帶與朱溪鎢銅多金屬礦同處欽-杭成礦帶江西段萍樂坳陷帶內, 具有相似的地質、 地球物理及地球化學異常特征, 成礦地質條件優(yōu)越。蒙山巖體東側不僅具有形成矽卡巖型非金屬礦床的有利地質條件, 而且具有尋找矽卡巖型銅多金屬礦的較大潛力。今后找礦應該重點關注蒙山巖體東側燕山期花崗質巖漿與黃龍組碳酸鹽巖接觸帶、 層間破碎帶、 斷裂破碎帶接觸部位。