凡口铅锌矿矿体空间产出规律及控矿因素分析

王涌泉

(广东省有色金属地质局,广东 广州 510080)

凡口铅锌矿矿体空间产出规律及控矿因素分析

王涌泉

(广东省有色金属地质局,广东 广州 510080)

凡口铅锌矿处于南岭锡多金属成矿带中段核心区南侧,矿区构造发育,岩浆活动不强,是中国最为典型的“一富、二大、三集中、四隐伏”的超大型铅锌矿床。从矿体的形态和产状、矿石矿物成分与矿物组合、赋矿地层、围岩蚀变等方面论述凡口铅锌矿的矿体地质特征及矿体空间产出规律,并分析其控矿因素,研究表明,本矿体形成受断裂构造、地层、沉积相三者控制。

凡口铅锌矿;矿体特征;产出规律;控矿因素

凡口铅锌矿区处于南岭锡多金属成矿带中段核心区南侧、粤北山字型构造脊柱东侧马蹄形地盾北部中段、粤北曲仁上古生界断陷盆地北缘铅锌成矿东段、北江深大断裂(属四会—吴川大断裂的北延部分)北西盘,是南岭有色金属成矿带的重要矿床[1]。凡口铅锌矿是中国最为典型的“一富、二大、三集中、四隐伏”的超大型铅锌矿床[2],累计探明铅锌储量近千万吨,具有18万t铅锌金属年采选能力,是中国最大规模的铅锌矿山之一[3]。

1 矿区地质

1.1 地层

矿区出露地层有寒武系八村群、泥盆系、石炭系、二叠系及第四系等地层,主要含矿地层处于加里东褶皱基底不整合面以上的海浸旋回下部的滨—浅海相碳酸盐岩构造中[4]。根据矿区多年来的探矿工程及矿体特征分析,赋矿层位主要是上泥盆统天子岭组上亚组(D3tc)花斑状灰岩、中泥盆统东岗岭组上亚组(D2db)瘤状灰岩、生物碎屑灰岩等。矿体的赋矿围岩多属相对低能、弱还原沉积环境沉积物,广泛夹有泥炭层。这种泥炭层在成矿过程中起着两方面的作用:一是对成矿热液的屏蔽作用,利于矿质富集、沉淀;二是在构造活动中产生塑性变形,利于形成层间破碎带,为矿液沉淀富集提供空间。

矿区不同区段的岩石组合类型各不相同,造成了不同的构造发育形式,从而导致了矿床地质特征的差异性。本区赋矿地层的岩性组合特点是结晶灰岩、生物碎屑灰岩、瘤状灰岩、条带状灰岩与薄层状泥炭质灰岩频繁交替出现,属生物礁(滩)后凹陷沉积相组合,是有利于成矿的沉积相组区。

1.2 构造

受区域性构造控制,矿区内构造活动强烈,且具有多期次活动特点,断裂、褶皱、层间滑动构造十分发育。

1.2.1 褶皱构造

矿区的褶皱构造主要是呈南东向展布的凡口向斜。从仁化县城—董塘一带来看,凡口向斜位于东西向仁化—董塘向斜的西端扬起端,该向斜延伸至铁石岭南部后,轴线转为北西向,此部分即称为凡口向斜。这个区域性向斜为不对称、局部紧闭并倒转的向斜,核部地层为二叠系地层,北翼出露地层依次为石炭系、泥盆系地层,而南翼仅出露中上石炭统壶天群地层。由于该向斜在铁石岭南部呈紧闭倒转状,加之北西向断裂作用,以致前人施工的部分钻孔揭露壶天群视厚度>800 m,认为存在“壶天沉积沟”。该向斜轴线偏转呈北西向后,变为宽缓向斜。该向斜总体轴线与寒武系浅变质岩基底构造线方向基本一致,属基底继承性褶皱。在矿区内存在一系列次褶皱构造,如狮岭背斜、曲塘向斜、金星岭背斜、圆墩岭向斜等,从应力变形角度分析,它们既可能是凡口向斜的次级褶皱,又可能是断裂构造(特别是大断距断裂)的旁侧牵引褶皱作用叠加产物。其中次级背斜构造是较好的赋矿部位(图1)。

图1 凡口铅锌矿区地质构造略图

1.2.2 断裂构造

断裂构造是凡口矿区及其周边地区最主要的构造形迹。根据断裂构造的展布方向及其构造活动特点,分为北北东—近南北向组、北东向组、北西向组、近东西向组。矿体产出空间位置与控矿断裂构造关系密切,主要矿体产于近南北向断裂间及其次级断裂的上、下盘;近断裂处,矿体厚度明显增大,远离断裂则变薄或尖灭。

1.2.3 层间破碎带

层间破碎带(也称层间剥离带)是凡口矿区的一种特殊构造形式,主要形成于“硬质岩石”与“软质岩石”频繁交替出现的地段(如狮岭—狮岭南区段中泥盆统东岗岭组上亚组),或中上石炭统壶天群底部薄层状细粒碎屑岩中,是形成似层状黄铁铅锌矿的有利容矿空间。

1.3 岩浆岩

矿区内岩浆活动不强,目前已发现的岩浆岩仅有三类小规模岩脉或岩墙产出。其中,辉绿岩呈脉状产出,分布广泛,目前已知的最高侵位是中—上石炭统壶天群,成岩年龄为163±Ma(在坑道内可见其与矿体间的相互穿插关系),脉体厚度1.0～20 m,长度几米至300 m,多呈独立脉体产出,脉体产状与地层关系复杂,以穿层为主,也有顺层产出的。

1.4 变质作用

矿区内的寒武系八村群全部发生了区域变质作用,变质程度以浅变质为主,局部见有中等变质作用。

2 矿床地质特征

2.1 矿体特征

2.1.1 矿体形态

通过矿山近50年的生产勘探和采矿巷道揭露,发现水草坪矿床的金星岭、狮岭、狮岭南三个主矿段的矿体形态极为复杂,大致可以分为两种类型:一类是依附于控矿断裂的矿体,其在断裂上、下盘各30～50 m范围内就位,多呈复杂楔形体、串珠状、囊状,且产于同一构造空间位置的矿体呈上下、左右连接构成规模巨大的矿体(图2、图3);另一类是距主控断裂稍远,赋存于地层层间破碎带的矿体,多呈似层状、透镜状产出,并具有尖灭再现特点(图2)。

从狮岭东揭露的矿体情况来看,矿体基本形态特征与金星岭、狮岭、狮岭南三个主矿段一样,主要表现为近断裂处矿体厚度巨大,远离断层则厚度明显变小或尖灭。同时,矿体还具有沿走向延伸大于沿倾向延伸特点。

2.1.2 矿体产状

矿体总体产状与地层产状基本一致,总体是顺层产出,倾向东,倾角5°～30°。但在同一矿体的局部又呈现出穿层现象,这与矿体就位的层间破碎带形态或裂隙发育程度有关。

2.2 矿石矿物成分

矿体主要矿物成分为原生黄铁铅锌矿石、黄铁矿石、含铜黄铁矿石。

矿石的矿物成分简单,主要金属矿物有黄铁矿、闪锌矿和方铅矿,次要矿物有菱铁矿、黄铜矿,少量—微量矿物有毒砂、银黝铜矿、辉银矿、脆银矿、深红银矿、淡红银矿、脆硫锑铅矿、辉锑矿、辰砂等。脉石矿物主要有方解石、白云石、石英、粘土矿物、绢云母,次要有白云母、重晶石、绿泥石等。

图2 狮岭东200号勘探线地质剖面图Fig.2 Geological cross section of No.200 exploration line

2.3 矿体(层)围岩和夹石

矿区主要矿体上、下盘围岩与夹石基本相同。主要围岩为白云质灰岩、鲕状灰岩、瘤状灰岩等,属稳定—极稳定围岩。少部分为壶天群白云岩、片理化细砂岩、砂质页岩等。

2.4 围岩蚀变

本区围岩蚀变较弱,属近矿围岩蚀变有黄铁矿化、白云岩化、方解石化、硅化、绿泥石化等,远矿围岩蚀变为菱铁矿化。

(1) 黄铁矿化:分布较广,其中沉积成岩期黄铁矿指示沉积环境;成矿期黄铁矿化主要分布于矿区北部断裂交汇处,局部构成黄铁矿工业矿体。

(2) 硅化:主要分布于矿区北部断裂交汇处,多呈细脉状或方解石—石英复脉,可能与岩浆热液活动有关。

(3) 方解石化:形成于成岩期、成矿期、成矿期后各个阶段,多呈脉状、团块状等,起胶结作用,部分呈雁列状排列,显示某一次构造运动的力学性质。

(4) 白云岩化:主要是成矿期产物,主要表现为花斑状构造。

(5) 菱铁矿化:主要分布于北部区段的深部,多呈米黄色细脉状产出。

图3 狮岭东205号勘探线地质剖面图Fig.3 Geological cross section of No.205 exploration line

(6) 绿泥石化:一是在辉绿岩脉中,造岩矿物发生强烈的绿泥石化,原岩矿物基本全部被交代;二是在壶天群底部细碎屑岩中因构造挤压作用产生的绿泥石化。

上述蚀变均属中低温热液蚀变,直接指示找矿。

3 矿体空间分布规律

根据前人及近期工作,发现矿体的产出空间位置具有一定的规律性。

3.1 矿体产出空间与地层的关系

在矿带中部赋矿层位主要是上泥盆统天子岭组上亚组(D3tc)花斑状灰岩,其次是中上石炭统壶天群(C2+3ht)底部细碎屑岩和上泥盆统天子岭组上亚组(D3tb)条带状灰岩;往南部赋矿层位下降到以中泥盆统东岗岭组上亚组(D2db)瘤状灰岩、生物碎屑灰岩为主,部分为中上石炭统壶天群(C2+3ht)底部细碎屑岩;往北部赋矿层位既有中泥盆统东岗岭组上亚组(D2db)瘤状灰岩,也有上泥盆统天子岭组下亚组(D3ta)条带状灰岩。

3.2 矿体产出空间与断裂构造的关系

矿体产出空间位置与控矿断裂构造关系密切:

(1) 主要矿体产于近南北向断裂间及其次级断裂的上、下盘。

(2) 近断裂处,矿体厚度明显增大,远离断裂则变薄或尖灭。

(3) 在北西西向断裂与近南北向断裂交汇部位频繁出现小矿体、黄铜矿体及较强的黄铜矿化、强烈的菱铁矿(化)体以及弱的硅化等特殊矿化现象,有别于其它区段。

3.3 矿体产出空间与褶皱构造的关系

按正常情况,在矿带北段—中段,壶天群底板埋深150～200 m,往南、往东增加至400～450 m。但在中部,上泥盆统天子岭组上亚组(D3tc)花斑状灰岩直接隐伏在第四系之下,构成一个“穹隆”状构造,且不同方向、级别的断裂构造十分发育。这种穹隆可能是一种褶皱的表现形式,代表了此处属一个强烈的构造活动区域,赋存了厚、大、富的黄铁铅锌矿(群)。这是一个很好的找矿标志。

4 控矿因素分析

凡口铅锌矿,特别是包括金星岭、狮岭、狮岭南、狮岭东四个矿段的水草坪矿床,具有“一富、二大、三集中”特点。经矿床地质特征研究表明,本矿床形成受断裂构造、地层、沉积相三者控制。

4.1 构造控制

从矿体的产出空间位置看,金星岭矿段、狮岭矿段、狮岭南矿段、狮岭东矿带矿体都是依附断裂产出。再结合近年在富屋南施工钻孔揭露的矿(化)体依附断裂产出的情况,综合分析认为在北西西向断裂与F3-F4(F100的一部分)、F5-F6、F7三大断裂组交汇时,形成了金星岭—狮岭—狮岭南、狮岭东、富屋南三个近南向矿带。这些断裂均是多期次活动产物,因此在中低温岩浆热液成矿作用过程中所起作用各有不同,北西西向断裂是凡口矿田的“一级导矿断裂”,F3、F45、F5、F6、F7等断裂为矿田的“二级导矿断裂”,北东向和北东向断裂是“三级导矿断裂”。此外,凡口铅锌矿矿床的一个重要的构造特征就是层间滑动构造十分发育,其在矿区的重要控矿作用越来越为人们所关注[5]。次级褶皱的两翼,由于层间滑脱作用,常常成为容矿的重要场所[6]。因此,断裂旁侧的不规则断裂碎裂带(体)、层间虚脱部位或层间破碎带是黄铁铅锌矿、黄铁矿的充填—交代容矿空间,从而形成形态复杂、基本顺层产出、规模悬殊的矿体(群)。

4.2 地层控制

黄铁铅锌矿、黄铁矿主要产于泥盆系碳酸盐岩地层中,少部分产于中上石炭统壶天群(C2+3ht)下部白云岩及底部细碎屑岩中,极少量产于上泥盆统帽子峰组(D3m)炭质页岩中(表1)。

赋存于泥盆系不纯碳酸盐岩层位中的矿体,其容矿空间为断裂碎裂带及层间虚脱部位或层间破碎带,成矿方式以选择性交代置换为主,形态以楔形体、串珠状、囊状、局部切层的似层状等不规则状为主,成群出现,上下、左右粘连,构成规模极为悬殊的矿体(群)。

表1 凡口铅锌矿东矿带南段不同地层时代储量比例统计表

注:据932队狮岭东矿带南段普查报告。

赋存于炭质页岩、砂质页岩、泥炭质灰岩等化学活性弱岩层中的矿体,其容矿空间为层间挤压片理化带,成矿方式以充填为主,矿体形态以层状体为主,顺层产出,具有尖灭再现特点,矿体厚度受虚脱空间大小制约。

4.3 沉积相控制

金星岭、狮岭及其南侧、狮岭东矿带中段等4个矿体群集中分布区,赋矿地层的岩性组合特点是结晶灰岩、生物碎屑灰岩、瘤状灰岩、条带状灰岩与薄层状泥炭质灰岩频繁交替出现,属生物礁(滩)后凹陷沉积相组合。在后期构造应力(挤压)作用下,岩石力学性质制约了断裂构造的发育形式:结晶灰岩、生物碎屑灰岩、瘤状灰岩、条带灰岩等“硬质”岩石产生断裂旁侧碎裂或层间破碎,发育的裂隙为矿液运移提供了通道和交代置换场所;薄层状泥炭质灰岩等“软质”岩石则产生塑性变形(片理化、层间滑动带),构成上、下屏蔽层,阻挡矿液扩散。在狮岭南、狮岭东矿带南北两端及富屋区段,主要岩性为结晶灰岩、生物碎屑灰岩、瘤状灰岩、条带灰岩等“硬质”岩石,构造以断裂为主,层间破碎带不甚发育,矿体多为单层状。因此,在不同区段的不同岩石组合类型,造成了不同的构造发育形式,从而决定了该区段的矿床地质特征的差异性。

综上所述,本区地层岩性、沉积相及断裂构造联合控矿,简称为“层、相、位”联合控矿规律,其中以断裂构造为主,是形成凡口式层控铅锌矿床最重要的因素,但岩相及岩性组合又制约了构造的发育形式,有利的成矿区域是礁后凹陷沉积相组区。

[1] 张术根,丁存根,李明高,等.凡口铅锌矿区闪锌矿的成因矿物学特征研究[J]．岩石矿物学杂志,2009,28(4):364-374．

[2] 刘德利,刘继顺,郭军,等.广东凡口铅锌矿床控矿构造型式[J].矿床地质,2006,25(2):183-190．

[3] 祝新友,王京彬,刘慎波,等.广东凡口MVT铅锌矿床成矿年代——来自辉绿岩锆石SHRIMP定年证据[J].地质学报,2013,87(2):167-177.

[4] 林绍标.凡口超大型铅锌矿床地质特征[J].有色金属,1998,50(增刊):3-12.

[5] 杨汉壮,陈尚周.广东凡口铅锌矿层间滑动构造及其控矿作用[J].地质与勘探,2006,42(2):44-48．

[6] 刘慎波.凡口铅锌矿狮岭深部矿段的控矿规律及其应用[J].有色金属矿产与勘查,1999,8(6):450-453.

(责任编辑：于继红)

Analysisof Occurence Law and Ore-controlling Factorsof the Fankou Lead-zinc Deposit

WANG Yongquan

(GeologyBureauforNonferrousMetalsofGuangdongProvince,Guangzhou,Guangdong510080)

Fankou lead-zinc deposit,located in middle part of the Nanling tin polymetallic metallogenic belt,is a typical “high-grade,large tonnage,unexposed” suppergiant lead-zinc deposit in China.From the shape and the occurrence of ore body,ore mineral composition and mineral assemblage,ore-bearing strata,wall rock alteration,the paper discusses the geological characteristics of orebody,focuses on the occurence law of orebody and the ore-controlling factors.

Fankou lead-zinc deposit; characteristics of orebody; occurence law,ore-controlling factors

2015-02-02;改回日期:2015-03-03

王涌泉(1981-),男,工程师,硕士,地球化学专业,从事固体矿产勘查工作。E-mail:wyq5156@163.com

P618.42; P618.43

A

1671-1211(2015)03-0293-06

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.201503011

数字出版网址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20150422.1024.004.html 数字出版日期:2015-04-22 10:24