湘东北幕阜山岩体西南铜铅锌矿成矿特征及找矿方向研究

2020-06-09 02:47张立平徐美玲曾美强
世界有色金属 2020年5期
关键词:北东燕山热液

张立平,徐美玲,曾美强

(湖南省核工业地质局三一一大队,湖南 长沙 410100)

湘东北幕阜山岩体西南分布有梅树湾、栗山、桃坪、上坪等多个铅锌矿床(点),本文通过对主要铜铅锌矿床成矿特征分析对比,结合区内地质构造演化,分析矿床成因,建立铜铅锌矿床成矿模式,以指导区内铅锌矿找矿工作[1]。

1 区域及矿区地质特征

湘东北幕阜山岩体位于江南新元古代造山带东段幕阜山断垄带上(图1a)。区内出露地层主要为中元古界冷家溪群片岩地层,分布于幕阜山岩体南部的外接触带,局部构成岩体中残留顶盖或捕虏体,片理较发育。

区内构造行迹复杂(图1b),是经历多次构造运动所形成的,属早-晚期新华夏系晚期构造体系,以总体35°左右走向斜列式压扭性断裂、断陷盆地为主要特征,最为主要为北东向的区域大断裂—秦家坊大断裂(F12),该断裂全长约59km,总体走向20°~45°,南西起自传梓源,往北东经秦家坊、上坪、小坪、石浆五福塅,进湖北省境内。该断裂在西南段错断了晓水-传梓源断裂,切割了冷家溪群与雪峰期斜长花岗岩体,向北东延伸切穿了燕山期幕阜山花岗岩体。主断面呈舒缓波状,产状变化较大,从断裂西南至北东,倾向由SE135°向NW315°渐变,倾角由小变大再变小,最小为47°,一般73°~82°;断裂带宽1.5m~12m,带内物质成分复杂,主要有白色块状石英、硅化花岗碎裂岩,细晶石英脉、玉髓细脉,硅质角砾岩及梳状石英细脉,反应了热液多期次活动的特征[2]。在断裂带及其附近,岩石挤压破碎明显,硅化较强,故构造岩在地貌上形成断层崖或耸立于山顶和山脊;另见萤石、黄铁矿、绿泥石、水云母等蚀变现象。秦家坊大断裂为区域控岩控矿断裂,具多期活动特征,早期为压扭性,后期表现为张扭性,两侧伴生或派生有一系列次生配套断裂,以北北东向、北北西向为主,北北东向断裂与铜铅锌矿化最为密切,直接控制了铜铅锌萤石矿床的产出,主要由石英角砾岩、硅化角砾岩及少量花岗质角砾岩组成,岩石硅化强。

区内岩浆岩广泛分布,主要为燕山早期侵入的片麻状粗中粒斑状黑云母二长花岗岩(Mr52pb),燕山晚期中细粒二云母二长花岗岩(ηγ52b)及少量燕山晚期第三次侵入的细粒花岗岩,岩体在侵入冷家溪群中,接触界面倾向围岩并基本顺围岩层面,由边缘至内部,片麻状构造由明显至消失,岩石近地表风化强烈,高岭土化、绿泥石化、绿帘石化极为强烈[3]。

区内有铅、锌、铜、铌钽、锂、铍、萤石、长石等矿产,最具代表性为铜铅锌矿床和铌钽矿床,铜铅锌矿床有瑚珮铜铅锌矿床、蛇形铜铅矿床、栗山铜铅锌矿床、梅树湾铜铅锌矿床、桃坪铅锌矿床、湘宾洞铅锌矿床、五角铅锌矿床、上坪铅锌矿床等,各矿床主要矿体特征见表1。

图1 区域地质简图

表1 幕阜山岩体南部主要铜铅锌矿床矿体地质特征表

2 铜铅锌矿床成因及成矿模式

2.1 铜铅锌矿矿床成因

2.1.1 成矿物质来源

图2显示,无论冷家溪群地层还是燕山期花岗岩,元素Cu、Pb、Zn含量与均高于上地壳元素丰度,其中冷家溪群地层元素Cu、Pb、Zn丰度分别是上地壳元素丰度的1.8倍、1.3倍、1.2倍,燕山期幕阜山花岗岩体中元素Cu、Pb、Zn丰度远远高于上地壳元素丰度,分别是上地壳元素丰度的2.04倍、3.72倍、0.81倍。这表明冷家溪群地层在成矿过程中具有提供部分成矿物质的潜力,但提供大量成矿物质的可能性小;而燕山期幕阜山花岗岩体在提供物质来源上更具潜力,于成矿更为有利,特别是燕山晚期岩浆岩具有更高含量的Cu、Pb、Zn,其提供足够量的成矿元素富集成矿的可能性更大。从成矿元素来源分布及含量看,单一物质来源方式可能均满足不了元素富集成矿,这就说明铜铅锌富集成矿过程中,冷家溪群地层和燕山期期岩浆作用均提供了相关元素。张鲲等(2015)、郭飞等(2018)、陕亮等(2019)对本区栗山、三墩等铅锌矿矿石微量元素、矿石硫、铅同位素研究也认为,铅锌矿成矿作用与岩浆作用相关,成矿物质主要来自上地幔或下地壳的深源岩浆,有部分围岩地层物质的混入,成矿流体主要来源于岩浆热液。另外成矿流体还可来源于地下水,即岩浆活动加热地下水,对冷家溪群地层萃取,形成含热液。

图2 燕山期花岗岩与冷家溪群地层成矿元素含量分布条行图

2.1.2 控矿因素

地层:区内出露冷家溪群地层,冷家溪群地层作为成矿物质来源之一,在燕山期岩浆活动中,与花岗岩接触带普遍浅变质,有利于成矿元素的活化迁移。

构造:对区域内含矿构造统计分析,区内与成矿有关的断裂构造按走向可以分为北东向、近南北向、北西向三组不同方向的断裂构造。按断裂构造级别,可以划分为主干断裂,次级断裂:主要为派生的局部断裂,如北东向、北西向及近南北向的断裂。按断裂力学性质主要有张扭性和压扭性两种性质断裂[4]。从矿床主要矿体分布看,区内铜铅锌矿体大多在北东向的压扭性区域主干断裂F12和次级北西向、南北向张扭性断裂构造带中,且大多数含矿断裂构造倾向向东。具体表现为:F12直接控制了瑚珮、蛇形、桃坪、上坪铜铅锌矿床主要矿体的产出,控矿构造F12倾向向东,走向北东约30°,表现压扭性特征。在F12两侧的次级近南北向及北西向断裂,控制了湘宾洞、五角、栗山、梅树湾矿体的产出,次级构造均表现为张扭性特征,推测为F12派生断裂。其中近南北向为含矿次级构造倾向东,极少构造局部倾向反向,而倾向向西的南北向构造含矿性较差;北西向次级断裂含矿性和倾向没有明显关系;北东向次级断裂构造含矿性差或几乎不含矿。

岩浆岩:区内与成矿关系密切的为燕山晚期花岗岩体,一方面晚期岩体含有较高成矿元素,在岩浆活动晚期岩浆期后热液能提供了丰富的成矿物质来源,另一方面晚期岩浆由南西向北东的侵入作用,使得成矿流体向相同方向运移,造就了从西南到东北较为明显的矿床分带,即高温的铌钽成矿区带—中低温铜铅锌成矿区带—低温铀矿成矿区带。

2.1.3 矿体定位机制

区内成矿物质来源于冷家溪群地层及燕山晚期花岗岩体中,浆活动频繁,为成矿提供热源,成矿流体主要沿北东向的区域压扭性主断裂和次级北西向、南北向张扭性断裂构造流动迁移,在大断裂分枝复合、膨大、断裂面舒缓波状等最佳容矿部位及构造交汇处的中间段富集,形成中-低温热液充填型铜铅锌矿床。

2.2 铜铅锌矿成矿模式

综上所述,构建区内铜铅锌矿床成矿模式(见图3)。

燕山早期:秦家坊等一系列北东向大断裂开始发育,此时岩浆活动开始,范围广泛,在岩浆活动过程中,同时由于早期岩浆活动温度较高,于冷家溪群地层接触部位,铜铅锌等元素活化迁移能力增强,形成地下水含矿热液与岩浆期后含矿热液组成混合含矿热液。这类混合成矿流体温度较高,多沿最先形成的北东向断裂充填,形成较为纯净的粗晶石英,基本不含矿。

燕山晚期:断裂基本形成,受区域构造应力场及岩浆后期活动变化,秦家坊大断裂受在中段、北段走向发生变化,同时开始发育次级北西向断裂,此时,岩浆活动向范围变小,多在大断裂中段及其周边形成新的岩体,岩浆活动温度较前期低,有利于铅锌矿床形成[5]。在与冷家溪群接触部位,即大断裂南段,混合热液沿大断裂等充填,在大断裂南段形成中温铜铅锌矿床,如仁里铅锌铜矿床、梅树湾铅锌铜矿床。在大断裂中部,以岩浆期后热液为主的含矿热液沿及主断裂其次级构造充填,在断裂中部形成中低温铅锌矿床,如桃坪、上坪、栗山铅锌矿床。

燕山晚期后期:岩浆活动接近尾声,温度变低,不利于铜铅锌矿床生成,但对铀矿床更为有利。此时,岩浆活动岩范围更小,且多于大断裂北部出露,使得浆期后热液在多在断裂北部沿秦家坊断裂及其次级构造充填,形成低温铀矿床。

图3 铜铅锌矿床成矿模式

3 找矿方向

根据前述分析研究对区内提出以下几个铅锌矿找矿方向:

(1)幕阜山岩体南部沿秦家坊大断裂从外接触带至岩体内部依次分布有高温的铌钽成矿区带—中低温铜铅锌成矿区带—低温铀矿成矿区带,矿床分带明显,可以看作一期较为完整的成矿系列,推测在大断裂西南部找铜铅锌、铌钽矿的矿潜力较大,中段萤石矿及深部铜铅锌矿找矿潜较力[6]。

(2)区域铅锌矿受北东向区域秦家坊断裂及北西向次级断裂控制,断裂性质与成矿有一定联系:具有多期次活动及左型性质北东向(区域)断裂若向南延伸切穿岩浆岩与冷家系群溪地层,则有一定找矿潜力,反之若同期同性质断裂未能延伸切穿板岩,则含矿可能性小。北西向具张扭性断裂、南北向具张扭性左型断裂含铜铅锌矿化较好。

(3)因断裂构造常具舒缓波状,在其膨胀部分,构造应力的释放,物化条件的改变,有助于含矿热液富集成矿,在构造这些部位注意仔细观察。

4 结论

(1)区内铜铅锌矿成矿物质来源于冷家溪群地层及燕山晚期岩浆期后热液中,成矿流体主要沿北东向的压扭性主断裂和次级北西向、南北向张扭性断裂构造流动迁移,在大断裂分枝复合、膨大、断裂面舒缓波状等最佳容矿部位及构造交汇处的中间段富集,形成中-低温热液充填型铜铅锌矿床。

(2)幕阜山岩体南部铜铅锌矿床为岩浆、地层、构造共同作用:岩浆提供了主要成矿元素,地层参与了成矿元素萃取,构造提供了导矿通道及赋矿空间;具体为燕山早期岩浆活动开始,区域北东向断裂发育,早期岩浆期后热液与冷家系群地层参与形成的地下水热液充填这一时期断裂构造,形成无矿或矿化较弱的石英脉;燕山晚期,次级北西向断裂开始发育,以岩浆期后热液为主的含矿热液沿及北东向主断裂其次级构造充填,形成中低温热液充填型铜铅锌矿床。

(3)幕阜山地区铜铅锌矿找矿应注意在岩体南部舌状凸起地段沿秦家坊断裂及次级张扭性断裂的分枝复合、膨大、断裂面舒缓波状等部位寻找。

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