( 1 湖南省地质矿产勘查开发局四 O七队 湖南怀化 418000)
摘 要: 湘西南黄铁、铅锌矿严格赋存于陡山沱组下部(Zbd1)微晶白云岩中,顶板为黑色炭质板岩,底板为南沱组冰碛层,层位稳定,标志明显,可对比。区内无岩浆热液活动,成矿温度低(90—145°C),属典型的低温成矿同源层控再造型多金属硫化物矿床。与其它层位同类型铅锌矿相比,它具有独特的矿床特征、赋存规律及找矿标志。
关键词: 铅锌矿 赋存规律 找矿标志 陡山沱组 湘西南
1 矿床一般地质特征
1.1 含矿岩系的分布及其特征
1.1.1 含矿岩系的分布
赋存于晚震旦世陡山沱组黄铁、铅锌矿的含矿岩系为陡山沱组下段(Zbd1)一套以含黄铁、铅锌矿的碳酸盐岩相为主的自然岩性组合,它包括容矿微晶白云岩(具环带状构造)、炭质板岩(隔矿层)和无矿白云岩。广泛分布于雪峰古陆范围内的洪江隆起与沅麻台地的过渡带—黔溆鞍部构造区和古丈隆起与沅麻台地接触区的西部。区内铅锌矿床(点)多,自北而南有沅陵升天坪、木杜坪、岩坪—茶路坪、董家河、怀化坑弄里及辰溪火马冲、南华山、会同团河等矿床(点),董家河黄铁、铅锌矿为典型矿床。
1.1.2 含矿岩系特征
陡山沱组黄铁、铅锌矿含矿岩系是一个有利于成矿相对封闭的较完备的自然岩性组合,下部容矿微晶白云岩属化学活泼的易溶交代岩性,是有利的容矿场所,上部炭质板岩起遮挡作用,阻止下部含矿微晶白云岩中矿质向外扩散,使之聚集在白云岩内成矿。各岩性小层特征由上而下简述如下:
①灰、深灰色条带状板岩(标志层):条带由碳酸盐矿物和炭泥质相间组成,厚0-8.25m。
②浅灰、灰黑色无矿微晶白云岩:白云岩>90%,普遍含1-5%微粒星点黄铁矿,局部少量铅锌细脉发育,厚0-6.87m。
③灰黑色炭质板岩或白云质板岩(隔矿层):粘土矿物+绢云母>65%,炭泥质(20-30%),含少量黄铁矿、闪锌矿,厚0-4m。
④灰黑色中—薄层状含炭、泥质微晶白云岩夹炭质板岩:白云石>85%,常见浸染状黄铁矿和沿裂隙充填的闪锌、方铅矿细脉,厚0-2.46m。
⑤强矿化隐晶——微晶白云岩:浅灰至灰黑色,白云石>85%,绝大部分重结晶,且重结晶程度均匀,粒径一般<0.03mm,强黄铁、铅锌矿化,依据岩石特征、矿化强弱,石英、方解石脉发育程度及矿体产出部位,本层自上而下又可分上、无、下矿层,该层厚3.26-14.8m。
上矿层:厚0-5.37m,黄铁、铅锌矿化强,常构成上部为黄铁矿层,下部为铅锌矿层的上硫下锌的矿化结构或混合矿体,方铅矿、闪锌矿多分布于顺层石英、方解石脉内。
无矿层:中部为无矿微晶白云岩,厚0-9.7m,颜色变浅,白云石>95%,弱硅化,有稀少石英脉、方解石脉交错穿插和微弱黄铁、闪锌矿化。
下矿层:厚0-4.84m,颜色更加变浅为浅灰或灰白色,石英—方解石细脉发育,并围绕微晶白云岩块呈环带分布,闪锌矿呈浸染状、团块状、细脉状分布。黄铁矿见于陡山沱组最底部与冰碛层接触面附近呈致密团块、透镜状分布,矿化连续性差,厚度小,极不稳定。矿层内三个岩性层,有时并不全有,当无矿层消失时,上、下矿层合并。三层白云岩并无明显分界,但这种矿化分层集中的趋势特征非常明显。
矿化层底板:南沱组冰碛含砾砂岩或含砾砂质板岩(厚<2m),其顶部富含大量浅黄铜色黄铁矿团块、结核。
1.2 矿体形状、规模、矿石矿物成分、结构、构造
本类矿床矿体形态较简单,变化不大,均赋存于陡山沱组下部(Zbd1)微晶白云岩中,上、下标志层明显,可对比、大多数与围岩呈整合产出,且随其产状变化而变化。矿体形状有层状、似层状、透镜状、脉状、囊状和团块状等,以似层状、透镜状最普遍。
矿体规模悬殊,矿体走向长数十米-数千米,一般长百余米-数百米;矿体厚数十厘米-8余米,一般厚1-3m,呈大小透镜状断续分布于含矿层中。据坑道观察,透镜状矿体由一系列密集的顺层铅锌矿脉、闪锌矿脉、黄铁铅锌矿脉、黄铁矿脉走向上首尾相接,倾向上密集分布的一层层薄矿体或由细颈相连的小透镜状矿体组成。在富而厚的矿化地段,上、下矿层之间不仅没有无矿层,而且切层矿脉把上、下矿层中矿脉连接,致使无上、下矿层之分。单个矿脉长数米,厚一般1-7cm,少数10cm以上。矿石矿物成分简单,有用矿物以黄铁矿和闪锌矿为主,次为方铅矿,脉石矿物以白云石和方解石为主,次为石英、玉髓、绢云母和粘土矿物等。矿石结构以半自形—他形粒状结构最普遍,次为自形粒状结构,他形粒状结构,交代残余结构、交代假像结构、碎裂结构等。矿石构造主要有致密块状、浸染状、条带状、团块状、脉状、晶洞等构造。
1.3 矿石中铅锌及其伴生组分,共生组合特点,成矿温度
本类矿床铅锌矿石特点以锌为主,据概略统计,Pb品位约0.75%,Zn约3.22%,Zn:Pb=4.29。
矿石中伴生有益元素主要有Cd、Ag、Au,单矿物分析表明Cd主要赋存于闪锌矿中,以类质同象形式置换Zn;Ag主要赋存于方铅矿中,以机械混入和类质同象二种方式存于Pb;金赋存于方铅矿、闪锌矿中,主要以机械混入方式存于Pb、Zn。矿石伴生有害杂质主要有As、Al2O3、SiO2、MgO、CaO、Sb、Sn、Cu、Fe等含量低,均不影响精矿产品质量。
矿物共生组合为铅锌、黄铁矿—白云石矿物组合,根据金属矿物的共生情况可细分为闪锌矿、方铅矿—白云石型;闪锌矿、黄铁矿、方铅矿—白云石型;黄铁矿—白云石型三种矿物组合类型。
成矿温度:本类矿床矿石矿物和脉石矿物气液包体均不发育,石英(脉)均一温度95—135°C,方解石(脉)中δ018值代入t(°C)=14.8-5.41δ018计算,其形成温度t=93—98°C之间,用闪锌矿、方铅矿的δs34值按公式计算:1000×Lnd(闪锌矿—方铅矿)=7.3×10-5T-2,其矿物生成温度在79—98°之间。说明该类矿床属低温矿床,方铅矿、闪锌矿多赋存于脉中,形成温度低于同阶段石英、方解石。黄铁矿主要形成于早期成岩后生阶段,成矿温度更低。
2、矿床地球化学特征
2.1 硫同位素组成特征
本区陡山沱组中层状黄铁矿和与铅锌矿共生的团块状黄铁矿其硫同位素组成基本一致,且较稳定,S32/ S34一般为21.829—21.963,具有海洋硫酸盐的同位素特征,说明硫来源于海水并富含重硫,δS34‰为11.7~+17.9,表明本矿区黄铁矿应属沉积型,见表1[1]。
表1 董家河矿区硫同位素测定结果表 | ||||||
序号 | 样品号 | 单样位置及地质特征 | 矿物 | S32/S34 | ΔS34‰ | 备注 |
1 | 79378 | | FeS2 | 21.829 | 17.9 | |
2 | 79379 | | FeS2 | 21.844 | 17.2 | |
3 | 79380 | | FeS2 | 21.963 | 11.7 | |
4 | 79381 | | FeS2 | 21.887 | 15.2 | |
5 | 单01-1-3 | PD1平巷团块状黄铁矿、铅锌矿石 | FeS2 | 21.866 | 16.2 | |
6 | 单04-1-3 | PD32平巷团块状黄铁矿、铅锌矿石 | FeS2 | 22.269 | -2.2 | |
铅同位素组成特征
铅同位素组成具单阶段演化正常特征,Pb207/Pb204值明显偏高,位于地壳演化曲线之上,说明铅来源于地壳,经计算模式年龄在6—8亿年之间,与震旦纪年龄一致,说明铅来源于震旦纪地层,见表2[2]。
表2 铅同位素组成及模式年龄表 | ||||||
样号 | 矿物名称 | 铅同位素组成 | 模式年龄(亿年) | |||
Pb206/Pb204 | Pb207/Pb204 | Pb208/Pb204 | H-H法 | Dot法 | ||
1 | 方铅矿 | 17.893 | 15.839 | 38.598 | 8.118 | 7.816 |
2 | 方铅矿 | 17.999 | 15.778 | 38.437 | 6.725 | 6.468 |
3 | 方铅矿 | 18.167 | 15.906 | 38.837 | 6.956 | 6.704 |
4 | 方铅矿 | 17.877 | 15.831 | 38.575 | 8.137 | 7.843 |
5 | 方铅矿 | 17.894 | 15.848 | 38.630 | 8.208 | 7.904 |
2.3 氧碳同位素组成特点
层控系矿床氧同位素δ18OPDB值一般为-9.48~-17.59‰,而海相硫酸盐的SO18值,据韦泽和霍夫统计(1976),泥盆系δ18OPDB值为-1~15‰之间,峰值为-10‰,说明本矿系碳酸盐的氧主要来自围岩,见表3[3]。
表3 湖南层控系铅锌矿床氧碳同位素样测试结果 | |||||||||
矿区 | 氧同位素δ18O‰ | 碳同位素δ13C‰ | |||||||
样 数 | 测试 矿物 | SMOW | PDB | OH20δ18 | 测定 矿物 | 样 数 | PDB | 资料 来源 | |
渔塘 | 6 | 方解石 | 17.43-19.73 | -9.48-11.72 | | 方解石 | 1 | -0.57 | 李洪昌等 |
董家河 | 2 | 方解石 白云石 | 14.26 17.34 | | | 方解石 | 1 | -9.74 | 李洪昌等 |
白云铺 | 4 | 灰岩 | 1354-17.76 | | | 灰岩 | 4 | -0.9-+0.2 | 湘地研所 |
宁远 清水桥 | 2 | 白云岩 | 17.48-18.53 | -11.70-10.65 | | 白云岩 | 1 | -0.01-0.33 | 胡永嘉等 |
后江桥 | 1 | 方解石 | 11.51 | -17.59 | -2.61 | 方解石 | 1 | -4.38 | 胡永嘉等 |
3、岩石地球化学特征
3.1 含矿层岩石常量元素特征
晚震旦世陡山沱组含矿层岩石常量元素特征较湖南同类型其它主要含矿层岩石高Fe3+/Fe2+,Si/Al,K/Na指数,低Ca/Mg,Ca+Mg /Si+Al指数,说明本含矿层岩石具高Si、Al、Fe、k、低Ca、Mg特点,同时富含有机碳,见下表4[4]。
表4 湖南层控矿床主要含矿层岩石常量元素特征指数 | |||||||
矿区 (地区) 名称 | 层位 | 岩性组合 | 岩石常量元素特征指数 | ||||
Fe3+/Fe2+ | Si/Al | Ca/Mg | Ca+Mg/Si+Al | K/Na | |||
董家河 | 陡山沱组上段 | 含硫化物白云岩建造 | 2.69 | 7.13 | 1.84 | 0.62 | 12.2 |
5.72 | 5.69 | 1.54 | 1.32 | 13.66 | |||
下段 | 含磷块岩白云岩板岩建造 | | | | | | |
渔塘 矿田 | 清虚 洞组 | 藻灰岩、泥昌灰岩及白云岩 | 1.0± | 3.41 | 10.63 | 9.85 | 1.63 |
其中E1q3()(主含矿层) | 1.0± | 1.45 | 31.99 | 45.92 | 0.34 | ||
湘中 (巨口铺) | 棋梓 桥组 | 生物灰岩、含生物泥 | 1.0 | 3.45 | 97.74 | 18.14 | 1.13 |
灰岩、泥晶灰岩等 | | | | | |
3.2 近矿围岩成矿元素浓集富集特点
从表5[5]可知,近矿围岩S、Pb、Zn成矿元素的平均含量均是克拉克值的2.9189倍,浓度系数很高,反映矿层上、下顶底板成矿元素背景值高,并向矿层集中的趋势。而陡山沱组上段地层Pb、Zn含量也较高,但无富集趋势,聚类分析表明Pb、Zn与S、Fe呈明显的正相关,与白云岩和磷质岩呈负相关,而与泥质岩几乎无相关性。
表5 近矿围岩成矿元素浓集系数 | |||||||
矿层顶板(隔矿层) | 矿层底板(近矿冰碛含砾砂岩) | ||||||
元素 | S | Pb | Zn | 元素 | S | Pb | Zn |
含量(%) | 5.02 | 0.02 | 0.10 | 含量(%) | 5.00 | 0.01 | 0.02 |
浓集系数 | 189 | 16 | 14 | 浓集系数 | 189 | 8 | 2.9 |
3.3 黄铁矿、闪锌矿中微量元素特征
黄铁矿中Se含量极低,Se/S<10-6,Co、Ni含量低,Ca/Ni<1。闪锌矿石中Fe1.057%,含量低,Cu、Co、Ni、Sn、Sb、Pb均低,类质同像置换非常有限。S、Pb、Zn与岩浆无关等,来源于沉积地层,S以FeS形式沉积,Pb、Zn则是同生沉积后交代成矿,矿源层就是容矿白云岩本身,见表6[6]、表7[7]。
表6 黄铁矿微量元素分析结果表 | |||||||||
矿物 名称 | 层位 | 产状 | 微量元素(%) | ||||||
S | Se | Co | Ni | Mn | Se/S (Pbm) | Co/Ni | |||
黄 铁 矿 | Zbd1 | 脉状 | 48.66 | 0.0046 | 0.00 | 0.007 | 0.008 | 9.45 | 1 |
Zan | 浸染状 | 49.13 | 0.00013 | 0.0018 | 0.0021 | 0.018 | 2.45 | 0.857 | |
Zbd1 | 团块状 | 48.72 | 0.00043 | 0.0011 | 0.0031 | 0.007 | 8.82 | 0.355 | |
Zan | 团块状 | 48.95 | 0.00040 | 0.00026 | 0.0013 | 0.006 | 8.17 | 0.20 | |
Zbd1 | 层状(下矿层) | 44.40 | 0.00046 | 0.0005 | 0.0016 | 0.009 | 1.04 | 0.3125 | |
Zan | 层状、浸染状 | 45.80 | 0.00026 | 0.0025 | 0.0067 | 0.030 | 5.86 | 0.373 | |
Zbd1 | 脉状 | 48.33 | 0.00050 | 0.0014 | 0.0071 | 0.008 | 1.03 | 0.197 |
表7 闪锌矿电子探针分析结果表 | ||||||||||||
样号 | 微 量 元 素 ( % ) | |||||||||||
S | Fe | Zn | Co | Ni | As | Se | Ag g/t | Sn | Sb | Au g/t | Bi | |
1 | 31.781 | 1.084 | 64.707 | 0.000 | 0.026 | 0.034 | 0.244 | 0.000 | 0.123 | 0.028 | 0.099 | 0.000 |
2 | 31.18 | 1.030 | 64.860 | 0.004 | 0.033 | 0.347 | 0.120 | 0.035 | 0.000 | 0.000 | 0.260 | 0.48 |
4、晚震旦世陡山沱组铅锌矿赋存规律及矿床成因
4 .1 陡山沱组铅锌矿赋存规律
4.1.1 大地构造的控矿作用
扬子准地台区在晚元古界和早古生代,均处于相对稳定的以垂直升降运动为主的大地构造环境,控制了湖南省层控系矿床三个主要赋矿层位,即晚震旦世陡山沱组、早寒武世清墟洞组及晚寒武世耗子沱群—早奥陶世南津关组,它们均属准地台盖层底部,大多数位于大规模海侵初期,岩性由粗变细,岩相由碎屑沉积变为化学沉积的岩相过渡带。而晚震旦世陡山沱组层控型铅锌矿床就赋存于基底褶皱(南沱冰碛层)之上,沉积盖层(陡山沱组)的底部,大规模海侵初期,岩性由粗变细,岩相由碎屑沉积变为化学沉积的岩相过渡带中。一级构造单元的扬子准地台控制了全省晚震旦世陡山沱期,二级构造单元的江南地轴中“黔溆鞍部构造”控制了湘西南陡山沱期铅锌含矿层位见插图1[8]。
4.1.2 震旦系土壤中铅元素迁移和富集的控矿作用
震旦系仅集中分布于湘西沅麻盆地至会同一带的南北两端。北端沅陵—辰溪一带土壤中铅元素高背景区由Ⅱ+Ⅲ+Ⅳ级(Ⅱ级30—40PPm、Ⅲ级25—30PPm、Ⅳ级20—25PPm)组成,董家河式铅锌矿床几乎分布于此。
4.1.3 有利成矿的岩相古地理控矿作用
从 湘西南晚震旦世陡山沱组早期岩相古地理图((见插图2[9])分析看,古岛周围随着海水逐渐加深、水动力逐渐减弱,依次发育宽窄不一的潮上-潮间泥质岩微相(Ⅰ11)、潮上-潮间白云岩微相(Ⅰ12)、局部潮下-泻湖泥质岩微相(Ⅰ21)、潮下-泻湖白云岩微相(Ⅰ22)、弧后海盆硅质岩微相(Ⅱ)。而作为本地区晚震旦世陡山沱组层控的黄铁、铅锌矿主要分布于潮下-泻湖白云岩微相(Ⅰ22)中,尤其是伸进陆地很深并被陆地三面环绕的董家河海湾,其面积大,口子窄,不利于与外面海水循环,并随着强烈蒸发作用和生物死亡、腐烂,使其海水盐度增高和酸化,属典型的潮下-泻湖环境,一方面其周围古岛为它提供了丰富的矿质来源,另一方面它为矿质的聚集提供了广阔的场所,这为董家河式黄铁铅锌矿的形成提供了非常有利的岩相地理环境。目前,本地区陡山沱组内所发现的大、中、小型铅锌矿床主要集中在该海湾里面。
4.1.4 严格受层位控制
铅锌矿赋存于晚震旦世陡山沱组下段(Zbd1)的下部微晶白云岩中,严格受制于顶板黑色炭质板岩、底板南沱冰碛层,产状与其一致,含矿白云岩及顶、底板岩性稳定,对比标志明显。
4.1.5 岩性、厚度的控矿作用
含矿岩系由含矿层白云岩、隔矿层炭质板岩和无矿微晶白云岩构成。其顶板以条带状板岩为标志,底板为冰碛砂砾岩或砂质板岩。矿体赋存于含矿微晶白云岩中,矿化范围一般不超出微晶白云岩范围,虽在底板冰碛砂砾岩或砂质板岩中也有小透镜状、团块状黄铁矿分布,但很不稳定。上、下矿层矿化对称,以无矿微晶白云岩为对称中心。
①上矿层微晶白云岩:深灰至灰黑色,含炭量高,粒度相对较粗,细—微晶结构。该层黄铁矿最发育,以不同的赋存形式分布于深色白云岩中,由上而下分别呈浸染状、条带状、致密块状赋存,方解石脉逐渐增多,相应的铅锌矿化逐渐增强,常与致密块状黄铁矿构成似层状上为黄铁矿下为铅锌矿的矿化结构或混合矿体。
②无矿层微晶白云岩:颜色较上矿层浅,呈灰-深灰色,含炭量减少,细—微晶结构,厚层致密块状。该层总的颜色单调,结构构造简单,成分均匀,黄铁矿化微弱,局部见极稀的铅锌矿细脉,最不利于成矿,原因是离顶、底板构造滑动面比较远,加之该层白云岩呈厚层发育,不利于层间滑动和岩石破裂。
③下矿层环带状白云岩:含炭量进一步减小,颜色变浅为灰、浅灰色,但改造作用强烈,结构构造复杂化,使颜色很不均匀,重结晶使粒度变粗,细—粗晶矿物显著增多。典型的特征是环带状构造,脉状构造。环带状构造主要为石英—方解石细脉,是初期白云岩沉积后随海水退潮露出水面,因阳光强烈曝晒,收缩,形成环带状裂隙,被后来钙硅质热液充填、交代形成的。脉状构造主要由方解石—石英脉构成,多顺层产出。由于它们的存在,使岩石结构构造复杂化,成分不均匀化,孔隙度增大,从而有利于铅锌矿热液交代富集、交代改造成矿进一步进行,又返过来促进岩石孔隙度增大,从而更有利于改造成矿。下矿层矿化结构呈现上为铅锌矿下为黄铁矿(沉积为主)。上矿层、无矿层、下矿层三个控矿岩性是逐渐过渡的,并无明显的标志,但岩性差异的特征则是稳定的。
容矿白云岩厚度与铅锌矿化关系密切,厚度太薄或太厚铅锌矿化微弱,最有利于铅锌矿化及富集成矿的最佳厚度一般为6-10m。
4.1.6 容矿围岩岩性、岩层组合结构特征与控矿关系
陡山沱组容矿围岩岩性组合为白云岩—砂页岩,岩比为45-80%白云岩和20-55%砂页岩。
容矿微晶白云岩(容矿层)和上部黑色炭质板岩(遮矿层)和底部冰碛含砾砂岩或含砾砂质板岩(遮矿层)组成盖层状岩层组合结构。容矿白云岩是一种易于交代的岩石,尤其是本区含炭、硅、泥质等杂质的容矿白云岩,更有利于矿液充分交代,是铅锌成矿最有利条件。顶板炭质板岩,透水性差,构成矿液向上运移的阻挡层;底板冰碛含砾砂岩或含砾砂质板岩化学性质不活泼,胶结紧密,透水性差,构成矿液向下渗的封闭层。从而使成矿溶液在压力、温度差的驱动下,不断地在矿层白云岩中循环流动充分萃取和带出矿质,使之在有利成矿地段和部位成矿,特别是白云岩结构构造复杂、破碎、成分不纯等地段最有利成矿。
4.1.7 矿层改造富集过程中构造控矿作用
构造控矿作用主要表现在矿层改造富集过程中对矿液的流通、聚集的控制。控矿构造有褶皱(主要是背斜)、产状陡缓、变化部位、切割矿层的断裂构造。
① 成矿最有利的部位是背斜两翼,特别是次一级小褶曲或地层局部挠曲产生的鞍部层间剥离或虚脱部位,控制了实矿体的空间分布。如插图3,含矿硅质热液顺褶曲虚脱部位贯入形成厚而富的黄铁闪锌矿石英脉。
②成矿期导容矿断裂,使容矿白云岩破碎成角砾或产生裂隙,有利于角砾状、团块状、网脉状、脉状黄铁、铅锌矿富集。
③由断裂或褶皱构造派生的低序次的层间破碎带或裂隙带对矿源层中造矿元素重新溶解、运移、重结晶等改造富集成矿。如高炉—长坡背斜的南东翼的核翼过渡段层应力强烈,易产生密集的层间裂隙和部分切层裂隙,被Pb、Zn、FeS矿质充填形成密集的矿脉带,走、倾向上近看单矿脉首尾相接,远看似赋存于白云岩中延伸很长的条带状或密集薄层矿体,产状与冰碛层顶板面一致,随其变化而变化。同时这些顺层矿脉被切层矿脉相连,构成局部矿体厚的富包。
4.1.8 铅锌矿体赋存与热液密切相关
铅锌矿体赋存于石英脉、方解石脉发育区,而这些石英脉、方解石脉厚度小,多在1-6cm内,仅少数脉厚超过10cm,呈环带分布的石英脉厚度更小,为1-3mm。无脉区难见铅锌矿体,铅锌矿化强弱与脉的发育程度略显负相关。
①含矿层下部环带状石英脉特别发育地段,很少有黄铁、铅锌矿化或见1-2条闪锌矿细脉。
②方解石脉、石英脉密集发育地段,矿化微弱,常见1-2条粗晶粒闪锌矿小脉、小团块或方解石、石英脉中或侧有少量粗晶粒的闪锌矿、方铅矿分布。
③当方解石、石英脉稀疏分布,含脉率2-4条/m,并顺层发育的地段,铅锌矿化强,尤其是闪锌矿发育。该类矿床的工业铅锌矿体多赋存于这样地段。
4.1.9 铅锌矿体与黄铁矿相关性
铅锌矿体赋存与黄铁矿发育、厚度、构造及重结晶密切相关,尤其是上矿层非常明显。
在上矿层有块状、重结晶的黄铁矿发育地段,在黄铁矿中或下部有铅锌矿化,其矿化强度与黄铁矿厚度变化相关,黄铁矿厚度大,铅锌矿化强,常与黄铁矿构成具有工业价值的黄铁铅锌混合矿体或组成上部黄铁矿下部锌矿的上硫下锌的矿化结构。但在厚度大、未重结晶的块状黄铁矿及条带状、浸染状黄铁矿中,铅锌矿化极弱或无。说明重结晶作用有利于分散在黄铁矿层及附近白云岩中微细粒铅锌矿物重新迁移、富集形成似层状或层透镜状粗晶粒品位高的铅锌矿体。
4.2 矿床成因
受陡山沱组含矿层位控制的“董家河式”铅锌矿经历了沉积成岩、热液改造、表生再造三个成矿阶段成矿的典型低温成矿同源层控再造型多金属硫化物矿床,从矿床特征分析,改造作用较为轻微,同生沉积特点相对明显,推断其成矿期可能属加里东早期
[10]。
沉积成岩阶段:湘西南在晚震旦世陡山沱早期,海水范围窄,在浅海古地貌条件变化较大的局部地段如海湾、海盆或生物礁造成的抗浪构造,加剧了地形的差异,改变了周围水动力状况,降低了海水迂回速度,使其所处空间或礁前、礁后成为半封闭停滞泻湖环境,有利于有机质腐烂和炭泥质物沉积,使水体酸性化,而强烈蒸发作用又促进水体含盐度增高,有利于对陆源物质的海解和Pb、Zn、Fe、S等矿质溶离。同时,强烈蒸发作用又促使海水中Ca2+、Mg2+等离子浓度增高→饱和→沉积成岩。刚开始沉积时,因海水酸性极弱,炭泥质极少,以浅色隐粒白云岩沉积在基底南沱冰碛层上,并随海水退潮露出水面,遭阳光曝晒,其水分强烈蒸发,收缩,产生环带状裂隙,被后来钙硅质热液充填、交代形成陡山沱组底部标志层(环带白云岩)。然后,随着海水酸性的不断增强和有机质的不断加入,在浅色白云岩之上沉积了深色混有炭泥质的白云岩,颜色由下而上逐渐变深。同时,在白云岩沉积中,其间常伴随有极细粒浸染状黄铁、铅锌矿质星散分布,而矿质主要赋存在顶部富含炭泥质的深色白云岩中,这与炭泥质吸附Pb、Zn、Fe等金属元素有关。虽矿质大多数未达到工业矿体的富集程度,却为后期改造富集成矿提供了丰富的物质基础。
热液改造阶段:成岩阶段后,在构造挤压作用下,易沿着含矿层顶、底板结合力弱的接触面产生强烈层间滑动,使之附近的脆性岩层发生破裂,有利于伴随而来的热卤水渗流,又因含矿层顶、底板塑性岩石对热卤水的屏障作用,使之不能向上、向下外延,而只能集中在构造发育的岩层中运移、活动,重新对岩石中分散矿质进行溶解、迁移和重结晶,并随热卤水运移至有利容矿空间(如层间裂隙、破碎带、岩层转折虚脱部位等)重新富集成矿。当矿液运移至含矿层顶部有利容矿空间的白云岩中富集成矿,称为上矿层,该矿层以似层状致密块状矿体为主,厚度较稳定,矿物结晶颗粒粗,常构成上为黄铁矿下为铅锌矿的矿化结构或混合体;当矿液运移至其底部有利容矿空间的白云岩内(即南沱冰碛层之上)富集成矿,称为下矿层,该矿层环带发育,以顺层细脉状矿体为主,矿物结晶颗粒较细,厚度不稳定。而二矿层之间为无矿白云岩,方解石、石英脉不发育,矿化微弱。有时局部地段出现切层矿脉将上、下矿层连成一体。
表生再造阶段:使出露于地表的原生矿石氧化流失、品位贫化。其中黄铁矿氧化后形成黄褐色褐铁矿残留原地,闪锌矿、方铅矿氧化后形成含黑色粉末的骨架状褐铁矿团块。
5、找矿标志和找矿方向
5.1 找矿标志
5.1.1 地层标志
黄铁、铅锌矿产于陡山沱组底部微晶白云岩中,该层白云岩从下往上浅灰至深灰色、微晶结构、块状、环带状构造,有利成矿,是直接找矿标志。
5.1.2 岩相古地理标志
本类矿床(点)严格受古地理环境、岩相、岩性控制,而晚震旦世陡山沱早期的海湾,属半封闭较停滞的泻湖还源环境,亦是碳酸盐—炭泥质岩相区,是陡山沱组地层最发育和本类矿床成矿最有利岩相古地理环境。
5.1.3 氧化标志
黄铁铅锌矿及其白云岩在地表均已氧化分解,其中黄铁矿氧化后形成黄褐色褐铁矿残留原地,闪锌矿、方铅矿氧化后形成含黑色粉末(经测试成分是Pb、Zn)的骨架状褐铁矿团块。故这些黑色粉末是铅锌矿物存在的直接标志。
5.1.4 地貌标志
陡山沱组地层介于上覆留茶坡组硅质岩和下伏南沱组冰碛含砾砂岩之间,三者岩性差异大,抗风化能力差异大。留茶坡硅质岩抗风化能力最强,常形成几米—数十米的陡崖地貌,基岩裸露;南沱冰碛含砾砂岩抗风化能力较强,则形成较陡的坡地;介于二者之间的陡山沱组常在陡崖下面形成土壤覆盖层较厚的宽阔缓坡或山鞍凹地,该地貌特征是寻找陡山沱组黄铁铅锌矿层露头线的标志。
5.1.5 地球化学标志
湘西南震旦系分布于沅麻盆地至会同一带南北两端,北端沅陵至辰溪一带土壤中铅元素具Ⅱ+Ⅲ+Ⅳ级高背景值,铅、锌水系沉积物和重砂异常非常发育,强度大,叠合性好,且与董家河、低炉等已知铅锌矿床(点)吻合。因此,铅锌水系沉积物异常范围是圈定铅锌找矿靶区的重要依据,铅锌重砂异常是追索原生铅锌矿体的重要线索。
5.1.6 构造标志
一级构造单元的扬子准地台控制了湖南省晚震旦世陡山沱期;二级构造单元的江南地轴中“黔溆鞍部构造”控制了湘西南陡山沱期含矿层位;其内次一级的区域性褶皱控制了本组铅锌矿床分布,一般近背斜倾伏端地段矿体变厚、矿化较强,而向斜扬起端矿体变薄、矿化变弱;而褶皱中更次一级的层间裂隙、破碎带、岩层转折产生的虚脱部位等脆性构造直接控制铅锌实矿体的空间产出。
5.1.7 其它标志
矿层底板冰碛砂砾岩顶部黄铁矿团块、结核较多时,一般成矿条件好,矿化强度大,因此可通过对冰碛层中黄铁矿结核、团块的丰富程度间接评价找矿前景。
5.2找矿方向
湘西南董家河式的铅锌矿床是在半封闭较停滞的泻湖环境中沉积+后期改造的属同源层控再造型矿床,层位稳定,严格受古地理环境、岩相、岩性控制。而湘西南在晚震旦世陡山沱早期,芷江以东、隆回以西、靖州以北、桃源以南地区是当时雪峰古陆周围的指状海湾,属于半封闭较停滞的泻湖环境,是陡山沱组碳酸盐—炭泥质岩相分布区,黄铁、铅锌矿含矿岩系非常发育,层位稳定,控矿构造(层间裂隙、破碎带、岩层转折局部产生的虚脱部位等)发育,铅锌水系沉积物和重砂异常点密集,强度大,叠合性好,且与已知矿床(点)吻合,异常多处于震旦系背斜核部,其长轴方向与岩层走向一致,单个异常面积2—28.8Km
2,其中异常面积>7Km2占87%。按照大异常找大矿体,小异常找小矿体的原则,已在区内取得了可喜的找矿成果,如已发现的董家河大型铅锌矿就处于Zn异常面积17.5Km2、Pb异常面积15.2Km2范围内,因此,以董家河矿区为中心的地区是寻找层控铅锌矿床的有利地区。
参考文献
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[10] 王育民,朱家鳌,余琼华.湖南铅锌矿地质1988年.
Geological Characteristics of Lead-zinc Deposit,Occurrence Regularity and Prospecting Indicators of Dongjiahe type in the Southwest Hunan
CHEN Zhengyi 1 KONG Xu1
The 407 Team, Bureau of Geology and Mineral Exploration and Development of Hunan,Huaihua 418000, China;
Abstract:Southwest Hunan pyrite- lead-zinc posits only occur in the lower Doushantuo Formation which is stable, clearly marked and comparable. And the lithology of its floor and roof are black carbonaceous slate and tillite of Nantuo Formation. Due to there’s no magmatic hydrothermal activities in the region and low temperature of mineralization (90-145 ° C), the lead-zinc posits are typical epithermal mineralization,stratabound and polymetallic sulfid dosits.Compared to other lead-zinc deposit that has the same strata and type, Southwest Hunan lead-zinc posit has a unique deposit characteristics, occurrence regularity and prospecting indicators.
Key words: lead-zinc posits ;occurrence regularity; prospecting indicators ; Doushantuo Formation ;Southwest Hunan
1第一作者陈正义;男;1962.10;地质高级工程师;长期从事野外矿产勘查和找矿
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