鄧鵬博,劉云華

(湖南省有色地質(zhì)勘查局二四七隊,湖南長沙 410129)

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郴州市瑪瑙山鐵錳多金屬礦礦床地質(zhì)特征及地球物理特征

鄧鵬博,劉云華

(湖南省有色地質(zhì)勘查局二四七隊,湖南長沙 410129)

郴州市瑪瑙山礦區(qū)位于南嶺緯向構(gòu)造帶中段北緣,千里山花崗巖體南西側(cè)外接觸帶,西側(cè)為五蓋山背斜,東面為西山背斜,中間為東坡-日枚復(fù)式向斜,礦區(qū)位于湘南多金屬成礦帶上,主要礦產(chǎn)有錳、鐵、鉛、鋅、銀、鎢、錫、鉬、鉍等,礦產(chǎn)資源十分豐富。區(qū)內(nèi)出露地層主要有泥盆系中、上統(tǒng),構(gòu)造發(fā)育,巖漿多期次侵入,為鐵錳多金屬礦的形成提供了得天獨厚的條件。

鐵錳多金屬礦;地質(zhì)特征;地球物理特征;瑪瑙山;郴州市

瑪瑙山礦行政區(qū)劃屬湖南省郴州市蘇仙區(qū)坳上鎮(zhèn),郴州市東南方向24 km處,該次勘查區(qū)位于瑪瑙山礦準(zhǔn)采區(qū)內(nèi),采礦權(quán)面積為 5.280 5 km2,東經(jīng)113°06′36″～113°09′00″,北緯25°43′37″～25°44′46″。礦區(qū)往西至京廣鐵路槐樹下車站17 km、至京珠高速公路20 km,項目區(qū)東部及東南部與柿竹園有色金屬礦接壤[1],西部與五蓋山、高峰電站相鄰,均有公路相通,交通十分方便。

1 礦區(qū)區(qū)域地質(zhì)背景

瑪瑙山礦區(qū)屬湘南多金屬成礦帶的一部分。區(qū)內(nèi)出露地層主要有泥盆系中、上統(tǒng),巖漿活動頻繁,斷裂構(gòu)造發(fā)育,成礦條件優(yōu)越。礦區(qū)位于湘南多金屬成礦帶上,其東面為柿竹園多金屬礦田,東北部有紅旗嶺鉛鋅礦,西部有王仙嶺鎢錫礦,主要礦產(chǎn)有錳、鐵、鉛、鋅、銀、鎢、錫、鉬、鉍等,礦產(chǎn)資源十分豐富。測區(qū)礦田的地質(zhì)構(gòu)造具有明顯的構(gòu)造——巖漿活動變形特點。隱伏花崗巖株在其上侵過程中,使上覆地層構(gòu)造變形,形成有利于礦體形成的構(gòu)造和裂隙。本區(qū)礦床的形成和分布,受花崗巖的制約極為明顯,其上侵活動是形成礦田熱源和礦源的重要條件?；◢弾r體與上覆地層接觸帶部位的矽卡巖是重要的含礦巖層。

2 礦區(qū)礦床地質(zhì)特征

2.1 地層

該礦區(qū)位于千里山花崗巖體與王仙嶺巖體之間,區(qū)內(nèi)出露大面積泥盆系中統(tǒng)跳馬澗組(D2t)、棋子橋組(D2q)和上統(tǒng)佘田橋組(D3s),構(gòu)造發(fā)育,巖漿多期次侵入,為鐵錳多金屬礦的形成提供了得天獨厚的條件。分述如下:

跳馬澗組(D2t):該區(qū)出露的主要地層,巖性為中厚層狀石英砂巖,夾薄層泥質(zhì)細(xì)砂巖,主要分布于玉皇廟、瑪瑙山的北西部、觀音坐蓮、田嶺、天字號一帶,多組成背斜軸部。

棋梓橋組(D2q):中上部為深灰色-灰色中厚層狀白云質(zhì)灰?guī)r、灰?guī)r,底部為薄層狀泥質(zhì)灰?guī)r夾少量黃色砂質(zhì)頁巖,本組巖層在區(qū)內(nèi)廣泛分布,其中下部富含錳鐵質(zhì)(含量＞3%),風(fēng)化后呈含錳黑土,是本區(qū)主要成礦賦礦層位,鐵錳多金屬礦體多呈透鏡狀或似層狀產(chǎn)于該層中。

2.2 巖漿巖

巖漿巖極為發(fā)育,主要有西部的印支期第一階段(γ1-15)王仙嶺巖體和東部的燕山早期(γ2-15)千里山巖體,兩者相距2.5 km。千里山花崗巖體出露面積9.5 km2,巖性為中細(xì)粒斑狀黑云母花崗巖。巖體與泥砂質(zhì)圍巖接觸,圍巖多有硅化或角巖化,與碳酸鹽類巖石接觸多產(chǎn)生大理巖化和矽卡巖化,并形成矽卡巖帶,隨后有金云母、螢石化,并伴隨有鎢、錫、鉬、鉍和鐵錳等礦化。

輝綠巖脈(β μ)在區(qū)內(nèi)有兩條(分布在水湖里和瑪瑙山地段),走向近于南北,傾角80°以上,脈壁平直,單脈寬2～11 m,長300～500 m,穿切花崗斑巖,為本區(qū)最晚一次巖漿活動。由于巖漿、熱液頻繁而強烈活動促使棋梓橋組富含鐵錳和多金屬元素的碳酸鹽巖層普遍發(fā)生熱液迭加改造作用,為工業(yè)礦床、磁源體的形成奠定了基礎(chǔ)。

2.3 構(gòu)造

該區(qū)的褶皺、斷裂構(gòu)造發(fā)育,北北東的背向斜和斷裂構(gòu)造組成了本區(qū)的基本構(gòu)造輪廓。

1.褶皺構(gòu)造。礦區(qū)泥盆系地層基本由北北東向的水湖里向斜,瑪瑙山-田嶺背斜,楓樹下向斜組成。

水湖里向斜位于東北部,東翼由于千里山巖體的侵入而缺失,西翼由跳馬澗組和棋梓橋組地層組成,向南東傾斜,傾角25°～37°;瑪瑙山-田嶺背斜,為五蓋山背斜向北延伸部位,軸向由近南北至北北東向,核部通過玉皇廟-瑪瑙山-田嶺一帶,向南傾沒于碉堡山附近并被花崗斑巖脈所切割,到蛇形坪一帶,然后又上翹和五蓋山背斜相接,向北經(jīng)偷營山傾沒于白露塘,核部為跳馬澗組石英砂巖,兩翼為棋梓橋組灰?guī)r組成,巖層傾角平緩,一般為20°～30°。本區(qū)鐵錳多金屬礦體主要分布于背斜的兩翼及其軸部次一級褶皺中,受層間破碎帶所控制如玉皇廟、瑪瑙山、楓樹下的礦體。

2.斷裂構(gòu)造。該區(qū)斷裂構(gòu)造發(fā)育,主要有北東向,其次有北北東向、東西向和南北向等。北東向斷裂主要有三組:即礦區(qū)西部的天字號-鐵渣市斷裂帶;中部的水湖里-楓樹下斷裂帶;東部的金船塘-蛇形坪斷裂帶,它們被一系列的花崗斑巖脈(墻)所充填,一般傾向北西,傾角60～80°。平行此帶的次一級斷裂構(gòu)造發(fā)育,并伴隨有鉛鋅黃鐵礦化。

2.4 礦床

礦床區(qū)礦種較多,礦石類型較為復(fù)雜,從而構(gòu)成一個鐵錳、鉛、鋅、鎢、錫、鉍、黃鐵礦等多金屬礦床。主要礦床類型有:接觸交代矽卡巖型磁鐵錫鉍礦床(水湖里南段)和高-中溫?zé)嵋航淮丸F錳多金屬礦床(瑪瑙山和楓樹下)。主要礦體多呈似層狀、透鏡狀、扁豆?fàn)詈蛨F塊狀賦存于棋梓橋組中下部,少數(shù)礦體呈脈狀賦存于斷裂破碎帶中。主礦體一般厚1.5～20余m,幅寬150～200 m,長160～490 m,礦體產(chǎn)狀大多與含礦層位棋子橋組產(chǎn)狀一致,并隨地層褶皺而同步變化,礦體走向北北東-北東,以傾向南東為主,也有傾向北西西的,傾角15°～55°,由東向西礦體傾角變大,風(fēng)化殼的氧化鐵錳礦體向下可過渡為原生礦體(硫錳礦、菱鐵錳礦),氧化帶發(fā)育深度約10～100 m,因表生富集作用,鐵錳礦體品位表現(xiàn)為上高下低的特點。

鉛鋅礦石主要金屬礦物為方鉛礦、鐵閃鋅礦、黃鐵礦等,次要礦物為黃銅礦、磁黃鐵礦、鐵菱錳礦、淡紅銀礦等,主要非金屬礦物為白云石、方解石、金云母、透閃石、石英等。

圍巖蝕變物及礦石普遍含有硫化物和鐵磁性物質(zhì),為物探工作的開展創(chuàng)造了良好的場源條件。

2.5 圍巖蝕變

圍巖蝕變是熱變質(zhì)作用的產(chǎn)物,由于花崗巖的多次侵入,圍巖的氣熱變質(zhì)作用強烈,主要表現(xiàn)為大理巖化,矽卡巖化和角巖化。其中矽卡巖化伴有鐵、鉛鋅等多金屬礦化,如水湖里南段的磁鐵錫鉍礦體就受巖體接觸帶附近的矽卡巖化帶所控制。主要圍巖蝕變有硅化、螢石、金云母化、透閃石化、鐵錳碳酸鹽化、硫鐵礦化、云英巖化,這些蝕變沿花崗巖和斑巖脈外接觸帶呈不規(guī)則帶狀分布,與成礦關(guān)系密切的蝕變有鐵錳碳酸鹽化、硫錳礦化。

3 地球物理特征

本次物探工作中,通過電性參數(shù)采用露頭小四極法,對測區(qū)內(nèi)出露的地層、巖石、礦石等的進(jìn)行了詳細(xì)的測定和分析。磁性參數(shù),以野外實際采集的巖、礦石標(biāo)本,用標(biāo)本盒架法測定為主,對個別難以采集到的標(biāo)本,以資料搜集為輔的方式,對各目的物進(jìn)行了詳細(xì)的測定和統(tǒng)計分析。研究表明測區(qū)內(nèi)各個地層、巖石和礦體之間存在著明顯的物性差異,具備了良好的物探各方法的應(yīng)用前提。詳細(xì)磁性參數(shù)統(tǒng)計和電性參數(shù)統(tǒng)計分別列于表1和表2。

3.1 磁性特征

由表1統(tǒng)計,磁化率K的數(shù)值按由低到高的排列順序是:鉛鋅礦PbZn(0.012 8)＜花崗巖γ52-3 (0.239)＜花崗斑巖γ π(0.3)＜黃鐵礦Py(0.32)＜灰?guī)rD2q1(0.83)＜砂巖D2t(0.92)＜矽卡巖 SK (19.89)＜鐵錳礦 FeMn(65.8)＜磁鐵礦 Fe3O4(5 411.3)。

表1 瑪瑙山礦區(qū)磁參數(shù)統(tǒng)計表

表2 瑪瑙山礦區(qū)電性參數(shù)統(tǒng)計表

又由表1統(tǒng)計,剩余磁化強度Ir按數(shù)值由低到高的排列順序是:花崗斑巖γ π(6.06)＜花崗巖γ52 -3(7.8)＜鉛鋅礦PbZn(9.65)＜灰?guī)rD2q1(14.79)＜矽卡巖 SK(27.58)＜黃鐵礦 Py(33.75)＜砂巖D2t(39.76)＜鐵錳礦FeMn(54.63)＜磁鐵礦 Fe3O4(71.6)。

從上面剩余磁化強度Ir的排列順序可以看出,區(qū)內(nèi)目的層中,花崗斑巖γ π的剩磁最弱,磁鐵礦Fe3O4的剩磁最強。巖礦石中磁性礦物的含量對巖礦石磁性有決定性的影響,具體是由所含磁性礦物的類型、含量、磁性礦物顆粒的大小[4]以及分布形式所決定。由于這種關(guān)系具有隨機性,通常用統(tǒng)計學(xué)的方法來研究。一般是火成巖磁性最強,變質(zhì)巖次之,沉積巖最弱。

本次測定統(tǒng)計結(jié)果不失一般性。花崗斑巖γ π、花崗巖γ52-3、鉛鋅礦PbZn,這三種巖礦石無論是磁化率K還是剩余磁化強度Ir,都是最低的,位列末位。而且鉛鋅礦PbZn是所有目標(biāo)物中磁化率最低的,說明最不容易被磁化的。而其剩余磁化強度也僅比無磁性的花崗斑巖γ π、花崗巖γ52-3略強。理論和實踐多次證明,在磁異常中,花崗斑巖γ π、花崗巖γ52-3和鉛鋅礦PbZn往往在負(fù)磁區(qū)域。

巖體接觸蝕變帶和斷裂活動帶由于熱力變質(zhì)作用使圍巖中的黃鐵礦變?yōu)榇劈S鐵礦,赤鐵礦、褐鐵礦變?yōu)榇盆F礦而具有中等或較強磁性。這里的灰?guī)rD2q1和砂巖D2t所具有的磁性均來源于此。灰?guī)rD2q1里的裂隙中含鐵磁性物質(zhì),而砂巖D2t風(fēng)化后含磁鐵,裂隙面有鐵錳質(zhì)氧化膜,含分散性鐵錳質(zhì)氧化物。因而這兩種巖石無論是磁化率K還是剩余磁化強度Ir都較前面三種強,個別標(biāo)本還很強。巖體與碳酸巖接觸產(chǎn)生的矽卡巖往往含有鐵磁性物質(zhì),因而常具有較強磁性。但由于鐵磁性物質(zhì)含量分布不均勻,因而矽卡巖的磁性極為不均。

鐵錳礦FeMn和磁鐵礦Fe3O4是兩種典型的磁性礦物,二者的磁化率K和剩余磁化強度Ir名列前茅是很自然的。黃鐵礦Py在沒被磁化之前只是普通的鐵礦,不具有什么磁性,因而其磁化率K和剩余磁化強度Ir在測區(qū)內(nèi)的所有目的層中,只位列中等,不顯示特別突出的磁性。

上述磁性特征為地面高精度磁測的應(yīng)用提供了前提條件。

3.2 視電阻率的特征

據(jù)表2的統(tǒng)計,區(qū)內(nèi)各目的層的視電阻率從低到高依次為:氧化FeMn礦(10.1)＜Sn礦體(39)＜黃鐵礦Py(40.7)＜Py與PbZn伴生礦(151)＜磁鐵礦Fe3O4(675.2)＜砂巖D2t(797.3)＜花崗巖γ52-3(964.6)＜花崗斑巖γ π(1 270)＜灰?guī)r D2q1 (4 923.3)。

從上可以看出,區(qū)內(nèi)視電阻率最低的是氧化FeMn礦,平均值只有10.1Ω·m;其次是Sn礦體(39 Ω·m)、黃鐵礦 Py(40.7Ω·m),Py與 PbZn伴生礦(151Ω·m),目標(biāo)礦體都顯示低阻特征,而區(qū)內(nèi)阻值最高的是灰?guī)rD2q1,達(dá)4 923.3Ω·m,第二高的花崗斑巖γ π,高達(dá)1 270Ω·m,分別是最低的氧化FeMn礦(10.1Ω·m)的49.2倍和12.7倍。由此可以得出結(jié)論:測區(qū)內(nèi)目標(biāo)礦體具有明顯的低阻特征,而圍巖則具有明顯的高阻特征,差別是很明顯的,這說明電阻率法的應(yīng)用是有物性基礎(chǔ)的。

3.3 視極化率的特征

據(jù)表2的統(tǒng)計,區(qū)內(nèi)視極化率最高的是與Py相伴生的 PbZn礦高達(dá)24.5%,其后依次是磁鐵礦Fe3O4(21.6%)＞黃鐵礦 Py(11.8%)＞氧化 FeMn礦(7.3%)。其余的都很低,象灰?guī)rD2q1(3.5%)＞砂巖D2t(3.1%)＞花崗巖γ52-3(2.9%)＞Sn礦體(2.1%)＞花崗斑巖γ π(1.1%),都在5%這個異常下限值以下,因此,利用5%這個標(biāo)準(zhǔn)可以作為區(qū)分礦與非礦的第一步。

純Sn礦體的視極化率平均值只有2.1%,而與Py相伴生的PbZn礦卻高達(dá)24.5%,由此說明要找的目的礦物象Sn礦、PbZn礦等本身均不能激發(fā)出高視極化率來,而測得的高視極化率都是與其伴生的Py礦激發(fā)的;所以在這里高視極化率只是間接找礦的標(biāo)志。另外,與Py相伴生的PbZn礦的視極化率高達(dá)24.5%,其視電阻率在200Ω·m以下,為151 Ω·m,呈現(xiàn)低阻高極化特征;從上統(tǒng)計也可以看出,測區(qū)內(nèi)目標(biāo)金屬礦體均具有低阻高極化特征。

灰?guī)rD2q1的視極化率為3.5%,視電阻率達(dá)4 923.3Ω·m,其它圍巖也象此灰?guī)r一樣,具有高阻低極化特征。

綜上所述,測區(qū)內(nèi)目標(biāo)金屬礦體均具有低阻高極化特征,圍巖具有高阻低極化特征。這是本次激電工作的物性前提。

4 結(jié) 論

1.經(jīng)本次物探工作,揭露出了測區(qū)里礦體發(fā)育的平面展布情況,與已知礦體位置對比,發(fā)現(xiàn)多處深盲礦體異常區(qū);圈出各類異常共計52處,給予重點驗證的有4處,現(xiàn)已驗證其中3處,象M12經(jīng)ZK114 -12鉆孔驗證為鎢礦,M22經(jīng)ZK119-1鉆孔驗證為鎢礦化,MⅢ經(jīng)ZK95-9鉆孔驗證為黃鐵礦化,三個鉆孔均發(fā)現(xiàn)多層黃鐵礦,說明各類礦化比較發(fā)育。

2.經(jīng)ZK114-12和ZK119-1分別見鎢礦和鎢礦化的啟示,在測區(qū)西北部,發(fā)現(xiàn)一條大型白鎢礦帶。達(dá)到了“主攻鐵錳礦床,兼顧錫鉛鋅等多金屬礦,探索新類型和新礦種”的設(shè)計目的。

3.通過本次綜合物探工作得出一個重要的結(jié)論:要在有多種干擾的危機礦山尋找深、盲礦體,綜合物探是一個很好的找礦模式。各方法綜合利用[5],不僅可以達(dá)到多角度發(fā)現(xiàn)問題,還可以達(dá)到各方法相互左證、相互彌補各方法的缺陷,優(yōu)勢互補,從而有效地壓制干擾,最大限度的發(fā)揮物探勘探深度大,探測面積寬,方法手段多的優(yōu)勢。

4.結(jié)合礦區(qū)鐵錳多金屬成礦的環(huán)境和圍巖條件,認(rèn)為本次圈定的各類異常實際上也反映了各類礦化的存在,也說明該測區(qū)還具備很大的找礦前景。

[1] 湖南省有色地質(zhì)勘查局二四七隊.湖南省郴州市瑪瑙山鐵錳多金屬礦接替資源勘查物探專項成果報告[R].長沙:湖南省有色地質(zhì)勘查局,2006.

[2] 全國礦產(chǎn)儲量委員會辦公室.礦產(chǎn)工業(yè)要求參考手冊[M].北京:地質(zhì)出版社,1987.

[3] 秦葆瑚.湘南區(qū)域重磁異常的地質(zhì)解釋及其在成礦預(yù)測中的應(yīng)用[J].湖南地質(zhì),1984,(2):28-33.

[4] 庫建剛,程瓊,張文彬.提高某磁鐵礦精礦指標(biāo)的探討[J].礦業(yè)工程,2006,4(3):36-38.

[5] 丁其光,汪鏡亮,朱昌洛,等.加強綜合利用,提高危機礦山可持續(xù)發(fā)展能力[J].中國礦業(yè),2009,18(8):65-67.

The Geological Features and Geophysical Characteristics of Manaoshan Fe-Mn Polymetal Ore Deposit Occurs in Chenzhou

DENG Peng-bo,LIU Yun-hua
(No.247Part of Hunan Nonferrous Geoexploration Burea,Changsha410129,China)

The Manaoshan mine in Chenzhou City,locates Nanling latitudinal belt north margin of the middle of a long distance outside the southwestern side of the mountain granite contact zone,five cover Anticline,west,east to the Western Hills anticline,the middle east slope-on gold double syncline,mining polymetallic ore belt in southern Hunan.The main minerals are manganese,iron,lead,zinc,silver,tungsten,tin,molybdenum,bismuth,etc.,which is very rich in mineral resources.Exposed areas mainly Devonian strata in the system,structural development,and the multiple phases of magma intrusion provide unique conditions for the formation of the Fe-Mn multi-metal ore.

Fe-Mn polymetal ore deposit;geological characteristics;geophysical characteristics;Manaoshan; Chenzhou city

TD15

A

1003-5540(2010)04-0001-04

鄧鵬博(1971-),男,物探工程師,主要從事應(yīng)用地球物理找礦工作。

2010-03-28