理论教育 湘西-鄂西地质矿产调查成果:典型矿床地质特征

湘西-鄂西地质矿产调查成果:典型矿床地质特征

时间:2023-10-06 理论教育 版权反馈
【摘要】:矿床地球化学特征:方解石中流体包裹体大小一般不超过20μm,多为不规则状,呈矩形和方形,以单一的气相和液相包裹体为主,次生包裹体主要沿裂隙分布。初步分析矿床受潮坪相潮上亚相控制,具明显的“萨布哈”特征。矿体产状及矿石结构构造等特征表明为后期充填成因。冰洞山铅锌矿床应属后生浅成低温热液矿床。

湘西-鄂西地质矿产调查成果:典型矿床地质特征

(1)神农架冰洞山铅锌矿床。

控矿岩相组合特征:冰洞山铅锌矿床赋存于震旦(依迪卡拉)系陡山沱组第四岩性段第二岩性层中。矿体顶板主要为碳质页岩,局部地段(如银洞湾一带)为铅锌矿化白云岩。顶板与矿层为整合接触,底板多为铅锌矿化白云岩,也有碳质页岩。

矿床地质特征:铅锌矿体呈层状产出;矿石矿物有闪锌矿方铅矿黄铁矿;脉石矿物主要为白云石石膏方解石等均很少;矿物共生组合主要有闪锌矿-黄铁矿-方铅矿组合、闪锌矿-黄铁矿-方解石组合、闪锌矿-黄铁矿-方解石-方铅矿组合、黄铁矿-闪锌矿组合、黄铁矿-方铅矿组合;矿石结构主要有半自形、他形粒状结构、压碎结构,次为交代网状或残余结构、包含结构等;矿石构造主要有角砾状构造、块状构造、条带状构造、浸染状构造等;矿石的化学成分以贫硅、铝、钾,而富钙、镁、铁及硫为特征,有用组分除铅锌矿外,伴生有银、镉和硫。整个矿床以锌为主,仅局部铅较高。

矿床地球化学特征:方解石中流体包裹体大小一般不超过20μm,多为不规则状,呈矩形和方形,以单一的气相和液相包裹体为主,次生包裹体主要沿裂隙分布。流体包裹体测温表明,方解石的均一温度为95~175℃,冰点温度为-17.6~20.5℃,计算得出NaCl流体包裹体盐度为5.1%~21.4%(表3-1),流体具有盆地卤水特征。流体包裹体所测得的初熔温度反映成矿流体主要为KCl-CaCl2-H2 O和CaCl2-H2 O体系。成矿流体密度的变化范围为0.897~1.117g/cm3,成矿压力在25.4~32.5MPa,对应的成矿深度在1.24~1.43km,属于浅成环境。铅锌矿石硫化物样品的δ34 S为3.03‰~33.72‰,均值为24.38‰,重晶石样品的δ34 S为31.07‰~47.22‰,均值为37.09‰。大部分δ34 S值与震旦(依迪卡拉)纪海水硫酸盐的δ34 S为20.2‰~38.7‰相近,部分δ34 S值较低,可能与硫酸盐的热还原反应有关。δ34 S值指示硫来源于震旦(依迪卡拉)系地层或盆地卤水。

控矿因素与矿床成因:铅锌矿体主要空间分布受严格受地层控制。总体上含矿岩性具有明显的能干性,受构造应力作用易碎形成碎裂岩或角砾岩,为矿液运移及沉淀提供空间,而顶底板为软弱层,受构造作用一般发生滑动变形,并形成隔挡层。初步分析矿床受潮坪相潮上亚相控制,具明显的“萨布哈”特征。矿体产状及矿石结构构造等特征表明为后期充填成因。成矿流体为热卤水性质;成矿温度为中低温,具有低压浅成成矿特点。冰洞山铅锌矿床应属后生浅成低温热液矿床。

(2)黄陵白鸡河铅锌矿。

控矿岩相组合特征:铅锌矿床控矿岩相组合为台地边缘浅滩相-局限台地潮下相,其中大量溶蚀构造发育,究竟是古岩溶充填的铅锌矿还是构造碎裂后再充填尚需进一步研究。

矿床地质特征:区内铅锌矿体有两种产出形态:①层控型,呈似层状、透镜状产出的锌矿体。矿石矿物主要为菱锌矿,次为闪锌矿和黄铁矿,有用组分以锌为主,铅次之,常含镉,以白鸡河矿层为代表。②与次级构造裂隙有关的铅锌矿体,呈脉状,不规则团块状不均匀分布于主干断裂旁侧的次级裂隙中,矿石矿物以方铅矿为主,偶见锌矿物。矿石结构主要为微晶-细晶结构、交代结构,矿石构造变化大,主要有角砾状、浸染状、纹层状、条带状及细网脉状,为原地裂隙带中的碎裂岩被含矿热液充填胶结的结果。

矿床地球化学特征:根据分析结果,按拉伊等(1974)共生矿物对闪锌矿-方铅矿之间硫同位素平衡分馏温度计表查得其成矿温度分别为:西蒿坪123℃,银洞湾75℃,连连坪145℃,均为典型的低温热液成因。根据矿区同位素样品分析结果,硫化物δ34 S变化区间较大,均为正值,以富集重硫为特征,变化范围为+13.04‰~+26.99‰,离差13.95‰,平均值为20.41‰,反映硫来源于正常海水即震旦(依迪卡拉)系地层或其他上覆碳酸盐岩地层。

控矿因素与矿床成因:Zn含量背景值为220×10-6,Zn在石板滩段平均值为1349×10-6,高出平均值6.1倍,Zn、Cd含量呈正相关关系,且弥散度和斜率与地层中锌、镉相同,反映这些矿床(点)锌、镉与石板滩地层同源。矿床中广泛存在的白云石化、方解石化、萤石化、重晶石化、硅化等交代蚀变现象,说明成矿流体是存在的,大气水参与成矿作用的可能性较大。其地质特征可与MVT型铅锌矿床相类比,成因为碳酸盐岩容矿的后生沉积铅锌矿床。

(3)沅陵董家河铅锌矿。

控矿岩相组合特征:顶板为黑色硅质板岩,属潟湖相,上部含磷,即陡山沱组含磷岩系(Z1 d2);弱矿化层为粉—细晶白云岩,其底部黑色板岩(也称标志层或隔矿层)与上矿层分开,属潟湖环境沉积产物;上矿层(主矿层)为薄—中厚层粉晶白云岩,矿物组合和化学成分与下矿层相似,属潮下低能环境产物;无矿层为浅灰夹深灰色条带状泥—微晶白云岩,属潮间带沉积产物;下矿层为厚层—块状粉晶白云岩,属潮下低能环境产物。(www.daowen.com)

矿床地质特征:有用矿物为黄铁矿、闪锌矿、方铅矿;脉石矿物为白云石,次为石英、碳泥质。矿石具微晶镶嵌结构、细-粗粒自形、半自形晶结构、残余粒状镶嵌结构、交代结构和胶状结构等。矿石构造有团粒状(团块状)、浸染状、放射状、对称条带状、皮壳状、角砾状、脉状和环带状等;矿石类型为黄铁矿-闪锌矿、黄铁矿-闪锌矿-方铅矿、闪锌矿、闪锌矿-方铅矿等。围岩蚀变较弱,主要以中低温热液蚀变为主,普遍发育碳酸盐化,局部见硅化和重晶石化。

矿床地球化学特征:层状和与微粒白云岩或板岩互层的薄层黄铁矿显著富34 S,δ34 S值为+11.7‰~+17.9‰,具有海洋硫酸盐的特征,表明硫来源于海水;方铅矿、闪锌矿以及脉状黄铁矿硫同位素变化范围较大,δ34 S值为-17.4‰~+14.01‰,大多数样品均表现为富集重硫,少数样品富集轻硫,总体低于典型沉积层状黄铁矿的硫同位素值,表明其硫亦主要来源于海水,但在后期热液改造过程中,硫同位素发生了分馏作用。所有样品均具有负的碳同位素成分,其δ13 CPDB=-9.667‰~-4.297‰,而氧同位素为δ18 OPDB=-7.27‰~0.82‰。白云岩中的碳、氧同位素组成具有低温成岩的海相碳酸盐岩的特征(杨振强等,19998)。具有热液成因的方解石δ13 CPDB=-9.667‰~-8.24‰,δ18 OPDB=-7.27‰~-6.81‰,接近热卤水和热水沉积碳的范围(δ18 O<-7‰,δ13 C=-8‰~0‰(杨振强等,1998))。表明该区既有来源海相碳酸盐的碳,也有后期热液活动中带入碳的成分。

控矿因素与矿床成因:成矿物质主要来源于下伏含矿地层,部分来自基底变质岩。成矿经历了沉积成岩和后期热液改造阶段;在沉积成岩阶段,该区可能存在富含铅锌的沉积层位,成岩后的低温盆地内热卤水作用以及低温构造热液活动使下伏岩石、赋矿围岩及局部基底变质岩石中的铅锌元素发生了活化迁移而在有利的层位最终富集成矿。综合袁见齐等提出的分类方案(1985)、涂光炽提出的“层控矿床”概念(1984),并融入“热水沉积成因”的观点,齐文等(2006)提出将上扬子地台震旦(依迪卡拉)系铅锌矿床成因类型划分为四级,即一级为叠生矿床,二级为层控矿床,三级为热水沉积改造矿床和热水沉积再造矿床,四级按铅锌矿中铅锌比例进一步划分为富铅型、富锌型、铅锌共生型的分类方案,我们认为该矿床为叠生层控热水沉积弱改造富锌型。

(4)花垣铅锌矿。

控矿岩相组合特征:下寒武统清虚洞组按岩性及岩相可分为5段,依次为白云岩段(∈1q5)、鲕粒灰岩段(∈1q4)、藻灰岩段(∈1q3)、泥晶灰岩段(∈1q2)和条带灰岩段(∈1q1)。其中,藻灰岩段(∈1q3)为区内主要含矿层位,岩性为深灰色厚层状藻灰岩夹粉晶灰岩,藻屑灰岩及斑块状云化灰岩,灰—浅灰色厚层细—中砂屑灰岩、含藻云质灰岩;鲕粒灰岩段(∈1q4)为区内次要含矿层位,岩性为藻球粒不等晶灰岩、亮晶含鲕粒碎屑灰岩等。

矿床地质特征:花垣铅锌矿床分布在麻栗场断裂和花垣-张家界断裂的交会部位,矿体主要产于下寒武统清虚洞组三、四段的藻灰岩和鲕粒灰岩中。金属矿物主要为闪锌矿,其次为方铅矿和黄铁矿。此外还有少量的菱锌矿、白铁矿和脆硫锑铅矿(图1、图2)。矿石结构主要有半自形、他形粒状结构、交代结构,次为草莓状结构。矿石构造主要有环状构造、斑脉状构造、细脉状构造、斑点状构造等。围岩蚀变主要有方解石化、白云石化、黄铁矿化、重晶石化、沥青化、褪色化等,其中以方解石化、黄铁矿化及重晶石化与区内成矿关系最为密切,黄铁矿化与重晶石化发育的地方往往是相对富矿产出的部位。

矿床地球化学特征:矿石铅同位素的206 Pb/204 Pb、207 Pb/204 Pb和208 Pb/204 Pb的变化范围分别为17.057~19.315、14.240~16.512和34.366~41.913,平均值分别为17.884、15.376和38.179,极差分别为2.258、2.272和7.547,总体富放射性成因铅,靠近下地壳铅和地幔铅的样品点较多,但也出现少量样品点分布于造山带铅和上地壳铅的范围。硫主要来源于硫酸盐的还原硫(图3)。热液方解石δ13 CPDB、δ18 OSMOW呈现出微弱的正相关关系,特征与海相碳酸盐岩溶解作用产生CO2时碳、氧同位素变化趋势近似一致(图4)。矿石的沉淀明显要晚于围岩,成矿流体与围岩的水-岩反应才是导致湘西黔东地区成矿期方解石和矿石矿物沉淀的主要机制。

控矿因素与矿床成因:铅锌矿体在平面上均分布在北北东向延伸的藻礁灰岩地层中,并严格受其控制,礁前相、礁后相及礁间通道亚相均无铅锌矿化分布。北东—北北东向断裂最为发育,具多期活动特征,亦与铅锌矿化关系较为密切。孔隙与缝合线构造相结合交织在一起就构成了容矿层中的孔隙-缝合线系统,它们是十分重要的散矿与容矿构造,结合该地区的流体包裹体和稳定同位素研究花垣铅锌矿床成矿过程可总结为:随着加里东运动所产生的向北西的逆冲推覆作用,破坏了沿深断裂下渗的古海水及地层封存水的平衡,并由于地热梯度加热升温而成为中—高盐度的热卤水,热卤水在沿断裂带上升的过程中,萃取下寒武统牛蹄塘组中的铅锌成矿物质,这些富含金属物质的成矿流体与有机质参与的硫酸盐热化学反应所产生的H2 S结合,沉淀出金属硫化物,并由于含矿层下部和上部的泥质灰岩、页岩和泥晶白云岩所形成的良好的地球化学障,在孔隙度较大的藻灰岩和鲕粒灰岩中富集成矿。综上所述,花垣铅锌矿应属于MVT型铅锌矿床。

图1 花垣铅锌矿床非金属矿物

A.产在灰岩中的沥青,与金属矿物无直接接触关系;B.产在灰岩中的沥青,与闪锌矿关系密切;C.产在热液方解石中的沥青;D.胶结萤石的菱锌矿;E.沥青中的闪锌矿和石膏(?)包裹体;F.被方解石和重晶石包裹的白云石;G.穿插在方解石中的重晶石;H.不同颜色的沥青;I.蜂窝状方解石中的单质硫;Sp.闪锌矿;Cc.方解石;Bit.沥青;Smi.菱锌矿;Fl.萤石;Dol.白云石;S.自然硫;Brt.重晶石;Gp.石膏

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