热水沉积-改造型层控铅锌矿床

如题所述

热水沉积-改造型层控铅锌矿床是攀西地区最主要的铅锌矿床类型,近年来取得了重大突破。由四川省地质矿产勘查开发局207地质大队牵头,以汉源乌斯河铅锌矿为突破口,对康滇地轴北段基底隆起带上赋存于晚震旦—早寒武世地层中层控型铅锌矿床作了较为全面的勘查和研究工作,认为属于SEDEX-MVT混合型矿床,并命名为“大渡河式”铅锌矿。该类型特指产于寒武系下统麦地坪组中上部及震旦系上统灯影组顶部碳酸盐岩中,矿体严格受岩相、岩性和不同形式的层间破碎带控制;矿体呈层状、似层状,具有沉积热液改造特征且成矿与火成侵入岩没有直接关系的铅锌矿床。与区内其他铅锌矿床对比,“大渡河式”铅锌矿具有两大明显特征,一是层控性,明显受控于麦地坪组,矿石结构构造特征显示沉积成因特征;二是容矿构造对富矿、大矿有明显的控制作用,后生改造特征明显。

一、区域成矿地质条件

(一)矿床空间分布

区域上,大渡河式铅锌矿分布于扬子地台西缘铅锌矿聚集区的北部,康滇地轴东缘洪雅—汉源—甘洛—金阳一线。大地构造上位于康滇地轴北段四川石棉—汉源—峨边和南段会理—会东东西向基底隆起构造带内。

在该成矿带内已探明和初步探明大型铅锌矿床4处,中型矿床6处,小型矿床8处,矿点57处(表5-2)。如汉源地区的红花、放马坪、乌斯河、富泉、锣锅坪、白熊沟,金口河核桃坪、养善坪、中溪坪、白塔、宝水溪、双凤沟、牛心山、莲花岩、官村坝等铅锌矿床;甘洛地区的赤普、沙岱、岩岱、岩润、则板沟和洪雅海子顶、田坪、耳古滩等铅锌矿床(点);金阳地区的西瓜堡、乌列姑、马基炉、碑坪子、热水河。另外,在宁南的跑马、会理的铁柳也发现铅锌矿床。其中,甘洛赤普、汉源乌斯河达到大型矿床,雷波银厂沟、龙头沟、巴姑和汉源富泉等达到中型矿床,且都为富铅锌矿床。

表5-2 攀西地区热水沉积-改造型铅锌矿产地一览表

(二)含矿地层岩性

大渡河式铅锌矿分布区出露的最老地层为褶皱基底中元古界峨边群,岩性为变质砂岩、千枚岩、板岩、大理岩、玄武岩、火山岩碎屑岩等。盖层地层底部下震旦统陆相火山岩、火山碎屑岩、正常碎屑岩,分布于矿带西南方向的甘洛-西昌断陷盆地中;上震旦统—古生界(缺失中—上志留统、泥盆系、石炭系)为海相碎屑岩—碳酸盐岩,各时代地层呈整合或平行不整合接触。盖层地层发育燕山期及喜马拉雅期形成的东西向、南北向、北东向、北西向等开阔短轴褶皱及断裂构造。地层产状平缓,倾角仅几度至20°。

大渡河式铅锌矿主要赋存于寒武系下统麦地坪组地层中(图5-3)。麦地坪组厚37~68m,为灰色薄—中厚层状微晶、粉晶白云岩、角砾状白云岩,含砂砾屑状、条带状磷块岩,并含薄层状硅质岩或硅质条带。上部所夹黑色硅质岩及角砾状白云岩为铅锌矿的赋矿围岩。与下伏灯影组碳酸盐岩呈过渡接触;与上覆下寒武统筇竹寺组滨浅海相含海绿石砂页岩呈平行不整合接触。

(三)控矿构造特征

区域上控矿构造比较复杂,褶皱、断裂繁多,但以峨边-金阳大断裂,峨眉-越西断裂和宁会断裂及大型穹隆和坳陷为主要构造格架,构造线展布方向以南北向、北东向、北西向较为发育,且形迹明显,构造形成演化顺序依次为东西向构造、南北向构造、北东向构造及北西向构造。东西向的石棉-峨边、西昌-金阳两个一级断裂带是区域的主要控矿构造。

图5-3 大渡河式铅锌矿综合地层柱状示意图

(据四川省地质调查院,2006)

大渡河式铅锌矿多分布于甘洛-小江和峨边-金阳大断裂两侧的北西向、北东向的次级背斜及断裂中。主要集中分布于汉源、甘洛、金口河、峨边、雷波、金阳等地。究其原因是因为上述铅锌矿产地正位于峨边-金阳大断裂产状变化部位和多组方向构造的复合部位,这无疑为矿液的运移和富集提供了良好的通道和场所。

因此,大渡河式铅锌矿与构造的关系较为密切。

(四)矿床地质总体特征

(1)大渡河式铅锌矿床主要矿体呈似层状产于下寒武统麦地坪组白云岩上部。矿体顺层分布,产状与地层产状近于一致(图5-4,图5-5)。矿化规模大,同一矿体的延伸达数千米;而产于同一层位的不同矿床、矿点、矿化点构成长达数十千米的铅锌矿化带。除了层状主矿体外,在断裂带附近有脉状矿体的发育,从而构成层状与脉状矿体共存的“T型”矿体结构。

(2)矿石的矿物组合简单。矿石矿物主要为闪锌矿、方铅锌、黄铁矿、白铁矿及少量四方硫铁矿、黄铜矿。闪锌矿的颜色很浅,呈棕黄色、暗红色、褐色等。脉石矿物主要有白云石、石英、萤石、重晶石、炭质、伊利石,含少量磷灰石、绿泥石、石膏、方解石等。

图5-4 大渡河河谷层状铅锌矿带地质简图

(据四川省地质调查院,2006)

Pt2eb—中元古界峨边群变质岩;γ2—中元古代晋宁期花岗岩;Z1—下震旦统苏雄组陆相火山岩、碎屑岩;Z2—上震旦统观音崖组碎屑岩—灯影组白云岩;

—寒武系碎屑岩、碳酸盐岩;O—P—奥陶系—二叠系碎屑岩、碳酸盐岩;Q—第四系;1—麦地坪组含磷及硅质条带白云岩(铅锌矿赋矿层位);2—铅锌矿(化)层;3—断层;4—地质界线;5—河流及方向

(3)矿石构造别具特色。大渡河式铅锌矿床具有非常典型的层纹状构造、条纹—条带状构造和层状构造等同生沉积构造特征。矿石结构最突出的特征是矿物粒度非常微细。以他形—半自形晶粒结构为主,次为交代变余结构和交代溶蚀结构。

(4)矿体有用组分含量高,变化小。绝大多数矿床的锌含量高于铅,属品位均匀的以锌为主的矿床,同时还含有银、锗、镉、铟、镓等散元素。

二、典型矿床地质

(一)汉源乌斯河铅锌矿

1.矿体特征

汉源乌斯河铅锌矿的矿体产于麦地坪组上部白云岩所夹的黑色硅质层和角砾状白云岩中,矿体顶界距麦地坪组顶界0~11.76m。矿体呈似层状、大透镜状顺层断续分布,产状与地层产状近于一致,形态较规则。单个富矿体长数米至几百米不等,矿体的空间形态受容矿构造控制,并与麦地坪组上段上矿化带空间形态一致。

铅锌矿(化)体的平面分布连续性较好。乌斯河铅锌矿圈出达工业品位要求(Zn≥1.0%或Pb≥0.5%)的矿体两层,上层矿体(上含矿层矿体)为主矿体,呈整合层状产出,距麦地坪组与筇竹寺组的界线0~11.76m。矿体厚度0.50~4.86m,平均厚度1.81m,矿体厚度变化系数为52%,属厚度稳定的矿床;下层矿体(下含矿层矿体)呈透镜状,不稳定,分布于矿区西南部三斗岩一带,平均厚度1.16m。上层矿体规模巨大,从黑区向北东延伸至雪区,向北被王帽山逆断层错失,走向长达6000m以上。

图5-5 金口河牛心山铅锌矿床18勘探线剖面图

(据四川省地质调查院,2006,有改动)

铅锌矿体厚度还与层间破碎带的厚度呈正相关关系。在构造裂隙的交会部位、层间破碎带,矿体厚度明显变厚,且矿石品位也明显变富,形成富矿矿囊。矿体顶、底板围岩为黑灰色、深灰色中厚层状铅锌矿化白云岩、含泥炭质铅锌矿化瘤状白云岩。

2.矿石特征

矿石结构构造:主要为他形—半自形晶粒结构、交代变余结构、交代溶蚀结构。矿石构造主要有条纹条带状构造、斑点状构造、块状构造、角砾状构造、细脉浸染状构造、蜂巢状构造及皮壳状构造等。

矿石的自然类型:以条纹条带状矿石、斑点状矿石和块状矿石为主,细脉浸染状矿石和角砾状矿石次之,偶尔见蜂巢状矿石。

矿石的矿物组成:矿石矿物主要有闪锌矿、方铅矿、黄铁矿。闪锌矿一般呈1~5mm的中粗粒半自形晶。方铅矿呈粒径0.05~6mm的它形晶,多呈集合体嵌布于脉石矿物白云石(主要)和石英、水云母、炭质中。脉石矿物主要有白云石、石英、水云母、炭质,含少量磷灰石、绿泥石、石膏、方解石。

矿石品位:含铅0.02%~14.02%,平均3.61%;含锌0.58%~37.60%,平均9.40%。锌品位变化系数为62%,属品位均匀的以锌为主的矿床。矿床平均品位(Zn+Pb)为13.01%,Zn与Pb品位比为2.60。

3.围岩蚀变

围岩蚀变为一套低温蚀变组合,蚀变弱,种类单一,主要有硅化和碳酸盐化,多为成矿后期蚀变。

(二)汉源黑区铅锌矿床

1.矿体特征

矿体赋存于寒武系下统麦地坪组地层中。该组地层据岩性特征可划分为两段:下段下部为浅灰色、灰色薄—中厚层状微晶、粉晶白云岩,含磷砂屑白云岩,夹硅质、磷质条带,上部为深灰色砂(砾)屑磷块岩,具条纹条带状构造,为区域内重要的含磷段;上段下部为浅灰色、灰白色薄—中厚层状微晶白云岩、硅质白云岩,夹硅质岩薄层—条带,有少量铅锌矿化,上部为灰—灰黑色薄—中厚层状白云岩、瘤状白云岩,具铅锌矿化。厚37.52~68.26m。

铅锌矿化位于寒武系下统麦地坪组上部,顺层分布,具上、下两个矿化带。矿体呈层状、似层状产于矿化带中,矿层产状与地层产状一致。

上矿化带位于麦地坪组上段上部白云岩中,平面上呈“V”字形展布,长2700m,厚6.32~16.53m,矿化带距麦地坪组顶界0.00m。有1个铅锌矿体(上矿体),矿体距矿化带顶界(麦地坪组顶界)1.47~11.76m,矿体产状与地层产状近于一致,矿体走向长2500m,厚0.50~4.86m,平均1.81m,上矿体稳定。

下矿化带位于麦地坪组上段下部白云岩中,分布范围与上矿化带相同,长2500m,厚10.91~19.77m。上、下矿化带厚度变化呈消长关系。该矿化带距上矿化带底界1.00~2.58m。有1个铅锌矿体(下矿体),矿体位于下矿化带中下部,矿体长500m,厚1.16m。

2.矿石特征

矿石结构构造:具他形—半自形粒状结构,条纹条带状构造、块状构造、斑点状构造、细脉浸染状构造、蜂巢状、皮壳状构造。其中,条纹条带状构造表现为闪锌矿、方铅矿矿物集合体沿白云岩层理及层间分布形成条纹和条带。蜂巢状构造常见于地表、近地表氧化淋滤带中,矿石中硫化物风化淋滤后形成空洞。

矿石的矿物组成:矿石矿物以闪锌矿为主,方铅矿、黄铁矿次之。脉石矿物以白云石为主,次为石英、水云母、方解石等。

矿石品位:Pb1.32%~4.2%,平均2.20%;Zn0.58%~21.25%,平均7.05%;Ag(1.79~43.3)×10-6

3.围岩蚀变

矿床围岩蚀变较弱,矿层中常见白云石化、硅化。

4.矿床氧化特化征

矿床氧化带深度10~50m。地表矿体硫化物被氧化淋滤形成蜂巢状孔洞,残留物为褐铁矿、菱锌矿、异极矿等。具蜂巢状、土状结构。地表铅锌含量一般低于工业品位。

(三)其他铅锌矿床

1.金口河区宝水溪铅锌矿

矿区主体构造为南北向茨竹坪复式向斜东翼之小瓦山向斜。宝水溪铅锌矿位于小瓦山向斜南东翼,构造相对单一,地层倾向北西,倾角4°~10°。

区内出露地层有上震旦统灯影组,寒武系麦地坪组、筇竹寺组、沧浪铺组、石龙洞组、西王庙组、娄山关组。寒武系麦地坪组为含矿地层。矿化层围岩为硅质条带白云岩,顶板为厚层状细—微晶白云岩,底板为中—粗晶晶洞白云岩。

矿体赋存于麦地坪组上部,距麦地坪组顶界约2~15m,矿区东部的白塔—宝水溪一带,矿化带距麦地坪组顶界约10~15m。呈层状、似层状产出,产状与地层产状近于一致,倾向310°~330°,倾角5°~13°。矿化带沿走向延伸较为稳定,层位上下波动较小,厚度基本稳定,厚度多在1~2m之间,个别达4.57m。Pb0.01%~11.95%,平均2.95%;Zn0.81%~16.78%,平均7.91%。矿石矿物主要有闪锌矿、方铅矿、菱锌矿等,脉石矿物以石英、白云石为主,少量方解石。矿石具他形—半自形粒状结构,团块状、浸染状、斑点状、条带状构造。

区内断裂构造较少,规模小。铅锌矿成矿期后的线性构造,有利于改造阶段含矿热液的运移和储存,对矿体起富集作用,造成矿石品位变富,矿体厚度加大。

2.金口河牛心山铅锌矿

矿体赋存于寒武系下统麦地坪组上部,距麦地坪顶界0~16.40m。矿体分布于茶坪—廖坪一带,呈似层状产出,产状与地层产状近于一致,倾向200°左右,倾角5°~13°,厚0.43~2.10m,平均1.09m。Pb0.01%~13.18%,平均3.02%,Zn0.01%~6.20%,平均1.31%。矿石矿物主要有闪锌矿、方铅矿、菱锌矿等。脉石矿物以石英、白云石为主,少量方解石。

3.金口河区莲花岩铅锌矿

矿体赋存于寒武系下统麦地坪组上部,距麦地坪组顶界6.35~12.92m,厚度0.53~1.50m。矿化带顶板为浅灰色厚层状含磷屑白云岩,底部为浅灰色中厚层状细晶白云岩,围岩为浅灰色—黄灰色中厚层状含铅锌细晶白云岩,夹硅质白云岩条带与薄层。含矿地层走向上延伸较为稳定,层位上下波动较小,厚度基本稳定。铅锌矿(化)体呈层状、似层状产出,产状与地层产状近于一致。

4.大渡河南岸官村坝铅锌矿

矿体赋存于寒武系下统麦地坪组上部,距麦地坪组顶界5~10m。矿体呈似层状产出,产状与地层产状近于一致。矿体厚度1.05~1.95m,Pb0.69%~2.99%,Zn1.63%~6.71%。矿石矿物主要有闪锌矿、方铅矿、黄铁矿等。脉石矿物以石英、白云石为主,少量方解石。

5.马边县山水沟铅锌矿

矿区处于康滇地轴东缘,凉山坳陷带北段。构造特征以线状褶皱为主,伴有短轴褶皱,断裂次之。矿体赋存于震旦系上统灯影组顶部,呈似层状,透镜状,倾向西,倾角30°~40°产状与围岩基本一致,厚0.28~7.46m,平均2.06m。

铅锌矿化带上覆一套深灰色条纹条带状砂屑磷块岩,其层位稳定,易于识别,界限清晰,作为铅锌矿化带及铅锌矿体对比标志。

铅锌矿石主要金属矿物有:闪锌矿、方铅矿、黄铁矿、菱锌矿、异极矿、褐铁矿和白铅矿等。脉石矿物有:白云石、石英、重晶石、萤石、方解石、石墨和磷灰石等。

区内铅锌矿化在垂向上可分为上矿化带、中矿化带、下矿化带。上矿化带:厚8.66m,最高品位Pb0.34%,Zn0.026%,最低品位Pb0.008%,Zn0.005%,均未达到边界品位,具矿化特征。中矿化带:厚1.37m,最高品位Pb1.33%,Zn1.32%,最低品位Pb1.19%,Zn0.33%,其中Pb达到最低工业品位,Zn只达到边界品位。下矿化带:厚2.55m,最高品位Pb1.86%,Zn3.42%,最低品位Pb0.57%,Zn0.20%,Pb、Zn均达到工业品位。

6.宁南地区铅锌矿

已发现中型矿床1个,小型矿床5个,矿(化)点若干。矿体主要赋存于寒武系下统麦地坪组上部,具沉积改造成因特征。与“大渡河式”铅锌矿具可比性。

三、矿床成因

综上所述,大渡河式铅锌矿床的基本特征是矿体严格受岩相、岩性控制,矿体呈层状、似层状,层控性明显;成矿与火成侵入岩没有直接关系;矿石结构构造特征显示沉积成因特征;容矿构造破碎带对富矿大矿有明显的控制作用。综合前人研究成果,对该类型矿床成因主要有以下认识:

(1)根据矿石中Al、Fe、Mn、Ti、Y、P、Cu、As、Sb、Ba、Ag等元素地球化学、稀土元素、Si、O同位素等多方面的研究,提出与铅锌矿密切共生的层状硅质岩为后期改造形成的似碧玉岩以及重晶石为典型热液变质产物。

(2)铅锌矿与富有机质的似碧玉岩密切共生是大渡河式层状铅锌矿床的显著特征之一。根据生物标志物确定有机质来源于海相菌藻类低等生物,形成于还原沉积环境。有机质在成矿过程中主要起三个方面作用:一是,通过配合、吸附、阳离子交换等作用,使含有机质的沉积物富集金属元素,形成矿源层;二是,与Pb、Zn等成矿元素形成稳定的络合物,促进矿质的迁移;三是,含有机质的流体与海水混合,使海水中

还原出S2-,导致金属硫化物的沉淀。

(3)通过对成矿的岩相古地理和古构造条件的研究,大渡河式层状铅锌矿的形成受麦地坪期汉源—峨眉NEE向同沉积凹陷以及发育于凹陷轴部的断裂带的控制,断裂对含矿流体的运移成矿起了通道作用。与汉源—峨眉沉积凹陷同期发育的还有宁南—会理北东东向凹陷,沉积凹陷的发育受基底构造的制约。

(4)四川省地质矿产勘查开发局207地质大队通过与扬子地台西缘以往发现的以碳酸盐岩为容矿围岩数量众多的MVT型铅锌矿和SEDEX型铅锌矿床的地质地球化学特征的对比研究,认为大渡河式层状铅锌矿床与MVT型矿床存在异同,与SEDEX型矿床亦存在异同,结合与铅锌矿密切共生的似碧玉岩属于热液变质产物的认识,认为大渡河式层状铅锌矿既经历了早寒武世麦地坪期SEDEX成矿阶段,又经历了燕山期—喜马拉雅期地台边缘活化期MVT成矿阶段,属于SEDEX—MVT混合型矿床。

综合前人研究成果,我们认为,该类型铅锌矿床的形成可能经历了复杂的成矿过程。本区自新太古宙以来经过了多次裂谷作用。裂谷的形成与演化不但对与岩浆作用有关的矿产起了重要的作用,而且对区内热水沉积成矿作用也起了一定的控制作用,主要表现为裂谷演化对热水生成运移的制约;裂谷对成矿物质来源的制约;与裂谷作用有关的同生断裂对矿源层及成矿的制约。新元古代—早古生代亦是本区重要的成矿时期。由于地壳下沉,发生扬子地台形成以来的最广泛海侵,海域进一步扩大,海水淹没全区,形成范围广阔、海水深度不大的碳酸盐台地环境。在台地,尤其是半局限台地,由于早期从基底中萃取了大量金属元素如Pb、Zn,使之丰度值较高。生物,尤其是藻类发育,对Pb、Zn矿化的富集有明显的控制作用,为铅锌矿床(或矿源层)的形成创造了有利条件。因此,铅锌矿床的富集分布和生物(或有机质)密切相关。毋庸置疑,热水沉积是该类型矿床或矿源层形成的重要作用,矿体严格受岩相、岩性控制,层控性明显以及矿石结构构造显示的沉积成因特征,都说明了这一点。

但值得注意和重视的是,该类型矿床容矿构造破碎带对富矿大矿有明显的控制作用,暗示后期改造对成矿也起了一定的作用。骆耀南等(1998)认为,这种改造作用在一定条件下,有可能造成已有矿床的破坏和贫化,但也可能形成在原有矿床基础上的进一步叠加富集成矿。前人已经注意到了燕山期—喜马拉雅期地台边缘活化对该类型矿床后期改造作用。我们认为,这种改造作用可能是多方面的,峨眉火成岩省是自新元古代—早古生代以来区内最大规模的一次构造岩浆活动,提供的热流体对该类型矿床的形成和改造作用不容忽视。总之,我们认为该类型矿床的形成经历了热水沉积成岩期的初步富集和后期多次叠加富集阶段,属热水沉积-改造型铅锌矿。

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