劉 旭,曾憲科,王詩潮,李云輝,劉紅兵,朱武全

(湖南省核工業(yè)地質(zhì)局三○六大隊(duì),湖南衡陽 421008)

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衡陽盆地北緣金竹沖地區(qū)礦化地質(zhì)特征及成礦機(jī)理探討

劉 旭,曾憲科,王詩潮,李云輝,劉紅兵,朱武全

(湖南省核工業(yè)地質(zhì)局三○六大隊(duì),湖南衡陽 421008)

文章在分析金竹沖地區(qū)地質(zhì)特征基礎(chǔ)上,總結(jié)了鐵礦及銅、鉛、金礦礦化特征,初步探討了該區(qū)金屬礦成礦機(jī)理,提出了找礦方向。

衡陽盆地;金竹沖地區(qū);礦化特征;成礦機(jī)理;找礦方向

衡陽盆地礦產(chǎn)資源豐富,其北緣金竹沖地區(qū)鐵礦及銅、鉛、金礦等多金屬礦礦化地質(zhì)特征明顯,具備較為優(yōu)越的多金屬成礦地質(zhì)條件。本區(qū)多金屬成礦機(jī)理主要表現(xiàn)為成礦演化過程和“鐵帽”型鐵礦判據(jù)及找礦意義兩個(gè)方面,其中成礦演化過程分為三個(gè)階段:(1)鐵礦預(yù)富集階段;(2)熱液成礦期;(3)表生氧化淋積階段。

下面分別從地質(zhì)概況、礦化地質(zhì)特征和成礦機(jī)理三個(gè)方面進(jìn)行探討,并進(jìn)一步得出結(jié)論。

1 地質(zhì)概況

金竹沖地區(qū)位于上揚(yáng)子陸塊武陵雪峰斷隆帶與下?lián)P子陸塊湘東基底殘塊帶交接部位,衡陽盆地北緣,長壽-衡山-觀音閣區(qū)域性深斷裂從區(qū)內(nèi)穿越。在衡陽境內(nèi)沿此深斷裂帶產(chǎn)出一系列金屬、非金屬礦床,由南往北,產(chǎn)有白鶴鋪銅鈷礦、龍秀橋銅礦、譚子山重晶石礦及銅礦、招賓山鉛鋅礦、界牌高嶺土礦、馬跡納長石礦、羅渡鈾礦等。在漫長的地質(zhì)演化歷史進(jìn)程中,區(qū)域上構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈,北東主導(dǎo)構(gòu)造形跡明顯;地層缺幅較大,從本區(qū)而言,僅存留兩大構(gòu)造層,即中元古界和中生界構(gòu)造層;巖漿活動(dòng)頻繁,沿深大斷裂帶產(chǎn)有南岳、白石峰、堰堪、龍秀橋、泉湖、雞籠街等花崗巖體[1]。區(qū)域上多期次的構(gòu)造巖漿運(yùn)動(dòng)為多金屬元素富集成礦提供了良好的條件。

1.1 賦礦巖層特征

該區(qū)出露地層有冷家溪群、白堊系和第四系,其中以白堊系紅層分布最廣。

主要含礦地層為中元古界冷家溪群(Pt2L)和白堊系戴家坪組(K2d)。冷家溪群為一套深海-半深海相具復(fù)理式韻律的板巖、巖屑雜砂巖、凝灰質(zhì)砂巖、濁積巖等組成的淺變質(zhì)巖系[2]。

出露于金竹沖東南部,地層產(chǎn)狀為20°～110°∠30°～65°,與上覆白堊系呈角度不整合,屬斷裂接觸關(guān)系。白堊系戴家坪組底部為紫紅色砂礫巖、長石石英砂巖、粉砂巖,夾透鏡狀礫巖;往上為一套粉砂巖、泥巖、夾薄層細(xì)砂巖,厚度大于400 m,廣泛分布于礦區(qū)北西側(cè)呈單斜產(chǎn)出,傾向南東,傾角平緩。

區(qū)內(nèi)無巖漿巖出露,鄰區(qū)出露的白石峰巖體,其巖性為細(xì)～中粒二云母花崗巖,同位素年齡147Ma,產(chǎn)出時(shí)代為侏羅紀(jì)燕山早期第二階段。

1.2 構(gòu)造特征

區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育,褶皺構(gòu)造不發(fā)育。斷裂構(gòu)造主要包括F1、F2和F3。

F1是礦區(qū)主干斷裂,區(qū)域上歸于深斷裂系,屬脆、韌性剪切帶性質(zhì),具拉張與壓扭性特點(diǎn),且有多期次活動(dòng)表征。其長度在衡陽盆地內(nèi)大于10 km,整體寬度5～100 m不等,走向NE,傾向NW,傾角40°～70°。斷裂主要由含礦構(gòu)造角礫巖、碎裂巖組成,多次遭受期后基中性巖脈入侵,局部地段見弱片理化帶、碎粉巖和斷層泥。斷裂帶上盤為白堊系戴家坪組(K2d),下盤為冷家溪群,與冷家溪群和白堊系戴家坪組的不整合面重合。礦區(qū)鐵礦體產(chǎn)于F1構(gòu)造角礫巖與碎裂巖中,并與黃銅礦礦體和方鉛礦礦體呈共生產(chǎn)出。F2、F3斷裂規(guī)模不大,位于工作區(qū)東北角,其中F2為F1斷裂的分支,具有導(dǎo)礦與儲(chǔ)礦作用;F3斷裂主要為硅化破碎帶,展布方向北西西,含礦性較差(見圖1)。

圖1 金竹沖地區(qū)地質(zhì)圖

2 礦化地質(zhì)特征

在該區(qū)3 km2范圍內(nèi),構(gòu)造熱液蝕變強(qiáng)烈,主要有硅化、赤鐵礦化、黃鐵礦化、綠泥石化、絹云母化、重晶石化、螢石礦化、碳酸鹽化,金屬礦化地表以鐵礦化為主,屬“鐵帽型”鐵礦,次為銅礦化;在鐵帽下部產(chǎn)有銅、鉛、金、銀等金屬礦化,淺深部勘探證實(shí),鐵帽下部賦存有厚度較大,且品位富的銅、鉛礦體。

2.1 “鐵帽型”地質(zhì)特征

2.1.1 礦體特征

區(qū)內(nèi)共發(fā)現(xiàn)鐵礦體五個(gè),主礦體分布于黑石砣和金竹山地段。初步估算,礦區(qū)Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ號礦體(333+334)資源量合約10萬t。

鐵礦體形態(tài)呈透鏡狀、脈狀或扁豆?fàn)?產(chǎn)于F1和F2斷裂中,多以不連續(xù)的單體出現(xiàn)。其中產(chǎn)于構(gòu)造角礫巖中的鐵礦體品位較貧,產(chǎn)于碎裂巖中的鐵礦體品位較富。

礦體規(guī)模:在黑石砣地段,Ⅰ號礦體長度為240 m、平均厚度為1.61 m、平均品位為40.2%;金竹山FeⅢ號礦體控制長度為260 m、平均厚度為1.27 m、平均品位為36.1%。次級小規(guī)模礦體有Ⅳ號、Ⅱ號、Ⅴ號鐵礦體,其中Ⅳ號礦體位于小水庫附近,長度為180 m、平均厚度為0.99 m、平均品位為32.9%;Ⅱ號、Ⅴ號鐵礦體受F2控制。

2.1.2 礦石特征

礦石類型:分為硅化角礫巖型和碎裂巖型兩類。礦石具致密塊狀構(gòu)造或浸染狀構(gòu)造,多以鐵質(zhì)膠結(jié)物形式或脈狀形式賦存于角礫巖和碎裂巖中。金竹沖地區(qū)鐵礦主要礦化類型為赤鐵礦-鏡鐵礦-石英型。

礦石礦物組分:礦物成分主要為鏡鐵礦、赤鐵礦,伴生金屬礦物主要是方鉛礦、黃銅礦、黃鐵礦或含金、銀的硫化物等。其中鏡鐵礦為熱液作用的產(chǎn)物,是赤鐵礦的變種,亦是赤鐵礦,常與石英共生。赤鐵礦為一種氧化鐵礦石,主要成份為Fe2O3,呈隱晶質(zhì)產(chǎn)出,是此礦區(qū)主要礦石之一。

脈石礦物主要是石英、重晶石,少數(shù)地段脈石礦物中見絹云母、綠泥石、螢石和方解石等礦物。

2.1.3 礦石的化學(xué)成分

根據(jù)近期金竹沖地區(qū)勘查中鐵礦樣測試結(jié)果: TFe含量20.3%～55.64%,平均35.3%;SiO2含量19.1%～64.72%,平均37%;S含量0.012%～8.98%,平均1.05%;P含量0.005%～0.036%,平均0.02%;Pb含量0.000 3%～1.59%,平均為0.10%;CaO含量約為4%;MgO含量約為2%; Al2O3含量約為5%。(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3) =(4+2)/(37+5)=0.14(＜0.5),表明此鐵礦石屬高硫、低磷的酸性鐵礦石。

鐵礦石中相對富含銅、鉛、金、銻等金屬元素(見表1),推測這些金屬元素為鐵帽中殘留的成礦元素。

表1 鐵礦石中銅、鉛、金、銻元素含量統(tǒng)計(jì)表

2.2 銅、鉛、金礦化特征

該區(qū)除鐵礦化外,主要還有銅、鉛、金、銀的礦化。銅、金、銀的礦化主要集中在金竹山和芭蕉沖地段;鉛的礦化主要產(chǎn)于金竹山、白石坳、黑石坨地段。

2.2.1 銅礦化特征

2.2.1.1 銅礦體特征

本區(qū)共圈定銅礦體3個(gè),其中金竹山地段2個(gè)(見圖2的3號勘探線剖面圖),芭蕉沖地段1個(gè)。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ號礦體中Cu(333+334)資源量合約3 kt。銅礦體的基本特點(diǎn)為:(1)明顯受F1斷裂控制,主要賦存在硅化角礫巖和碎裂巖中;(2)與金、銀硫化物或方鉛礦等多金屬礦呈共生關(guān)系產(chǎn)出;(3)礦化程度不均勻,礦石品位差異大,黃銅礦最高品位達(dá)12.96%,平均品位約2.0%。 2.2.1.2 銅礦石特征

圖2 金竹沖地區(qū)3號勘探線剖面圖

區(qū)內(nèi)銅礦石主要為黃銅礦(CuFeS2),是一種銅鐵硫化物礦物。多與黃鐵礦、方鉛礦及金、銀的硫化物等礦物共生,脈石礦物為重晶石、螢石等,多呈不規(guī)則粒狀、致密塊狀或直接以浸染狀集合體出現(xiàn)。顏色為黃銅黃色,地表氧化后多呈孔雀石顏色。

2.2.1.3 熱液蝕變

與銅礦化相關(guān)的蝕變有黃鐵礦化、重晶石化和硅化、綠泥石化、絹云母化,這些蝕變也是銅礦重要找礦標(biāo)志。

地表所見銅綠或藍(lán)銅礦、褐鐵礦型鐵帽(紫色層)等可作銅直接找礦標(biāo)志。

2.2.2 鉛礦化特征

區(qū)內(nèi)共圈定鉛礦體1個(gè)。鉛礦體出露于0號與1號勘探線之間,走向與F1方向一致,主要由地表(0號勘探線處)向深部(1號勘探線處)延伸,傾角約10°～30°,平均厚度1.07 m,Pb平均品位1.22%,Ⅰ號礦體Pb(333+334)資源量333 t。

礦石礦物主要為方鉛礦。方鉛礦一方面表現(xiàn)為與銅、金等多金屬礦呈共生現(xiàn)象產(chǎn)出,另一方面表現(xiàn)為與鐵礦體呈伴生甚至共生關(guān)系產(chǎn)出。

方鉛礦(PbS),鉛灰色,條痕灰黑色,金屬光澤,不透明,集合體多呈柱狀或致密塊狀,主要為巖漿期后作用的產(chǎn)物,常與黃銅礦、黃鐵礦、石英、方解石、重晶石等共生。

2.2.3 金、銀礦化特征

至今,本區(qū)發(fā)現(xiàn)金(Au)礦化的最高品位1.0× 10-6,厚度1.0 m,位于ZK0301鉆孔孔深60.6～61.6 m處;地表最高品位0.48×10-6,位于剝土BT2101處,厚0.8 m。其中金竹山地段ZK0301鉆孔深35.57～47.90 m處,金礦化厚度近12 m,最高品位0.52×10-6,平均品位約0.35×10-6;而銀(Ag)的礦化主要位于芭蕉沖地段ZK2301鉆孔88.08～89.70 m處,品位分別為30.3×10-6和97.4 ×10-6,厚度分別為0.50 m與0.30 m。

區(qū)內(nèi)金、銀的礦化主要共生于F1脆、韌性剪切帶中,帶內(nèi)構(gòu)造角礫巖、碎裂巖、石英脈發(fā)育,熱液蝕變強(qiáng),并在氧化或強(qiáng)氧化環(huán)境下有次生富集成礦現(xiàn)象。

金礦主要以顯微金形式存在。含金礦石多為網(wǎng)脈狀、片狀和粒狀,金礦物粒徑一般0.010～0.20 mm,最大達(dá)3.0～6.0 mm,以自然金為主。

主要伴生礦物為毒砂、黃鐵礦、黃銅礦和方鉛礦等,主要脈石礦物為石英。

圍巖蝕變:主要發(fā)生在冷家溪群巖石中,常見絹云母化、綠泥石化、黃鐵礦化和硅化,并與褪色化和褐鐵礦化有關(guān)。

金礦化和銀礦化多與銅礦化共生。

3 成礦機(jī)理初探

綜上述鐵、銅、鉛、金、銀等金屬礦化的特點(diǎn),這幾種金屬元素成礦是一個(gè)有機(jī)統(tǒng)一體,是一個(gè)成礦系列。區(qū)內(nèi)成礦過程主要受地層巖性、區(qū)域變質(zhì)、斷裂構(gòu)造、鄰區(qū)巖漿活動(dòng)、古氣候等因素制約。

3.1 成礦演化過程

鐵礦預(yù)富集階段:冷家溪群巖石含F(xiàn)e為7.03%,豐度值較高[2],Pt2L本身已成為能夠提供部分“淺源”鐵質(zhì)的母體。區(qū)域變質(zhì)作用造成冷家溪群原巖輕度脫硅變質(zhì),促成Fe在板巖、巖屑雜砂巖、凝灰質(zhì)砂巖中活化轉(zhuǎn)移,通過區(qū)域性斷裂構(gòu)造活動(dòng)產(chǎn)生熱動(dòng)力變質(zhì)作用,使沿?cái)嗔褞Х植嫉睦浼蚁簻\變質(zhì)砂巖類中鐵元素進(jìn)一步活化預(yù)富集[3]。

熱液成礦期:野外觀察證實(shí),區(qū)域性斷裂帶F1至少有四期活動(dòng),由于構(gòu)造多期次活動(dòng),除構(gòu)造自身產(chǎn)生熱動(dòng)力導(dǎo)致的熱液遷移活動(dòng)外,也將不斷從地殼深部帶來富硅質(zhì)的含礦熱流體,沿構(gòu)造角礫巖、碎裂巖或破碎帶的空隙或裂隙大量滲透、運(yùn)移,在物理化學(xué)條件變化的構(gòu)造空間上沉淀富集形成硫化物礦體集合體。至此,礦區(qū)各種礦體、礦化帶、異常帶和蝕變帶的就位機(jī)制初步完成。

表生氧化淋積階段:由于表生氧化作用下,加上地下水和大氣降水的反復(fù)滲透與流動(dòng),金屬離子和金屬硫化物等礦物質(zhì)再度分解、離析、遷移再沉淀,鐵硫化物則氧化形成赤鐵礦、鏡鐵礦、褐鐵礦;銅、鉛硫化物經(jīng)氧化及酸溶作用,銅、鉛等活潑金屬元素透過上部鐵帽下滲形成銅、鉛礦再生富集,進(jìn)而地表則殘留形成“鐵帽”型鐵礦[3]。從Ⅲ號銅礦體的結(jié)構(gòu)形式則反映:上層為銅氧化淋積層,它在地表出露于褐紫色層中,狀如鍋巴,層內(nèi)富含黃銅礦,其中大部分黃銅礦已氧化為銅綠或藍(lán)銅礦,厚度0.2～0.4 m,平均品位4.84%;下層為赤鐵礦化含銅、金構(gòu)造角礫巖,厚0.6～0.8 m,平均品位0.89%。此層礦帶富集于主構(gòu)造F1斷裂帶中,經(jīng)鉆孔驗(yàn)證向下延伸富集趨勢。

3.2 “鐵帽”型鐵礦判據(jù)及找礦意義

據(jù)上所述,金竹沖鐵礦應(yīng)屬熱液型成因類型。從礦體就位機(jī)制初步判斷,應(yīng)屬“鐵帽型”鐵礦。理由有四:(1)鐵礦體所處部位均屬正地形頂部;(2)嚴(yán)格受F1、F2斷裂帶控制,所有鐵礦體賦存于以F1斷層接觸的冷家溪群(Pt2L)和白堊系戴家坪組(K2d)呈角度不整合帶中;(3)鉆探勘查表明,鐵礦化深度有限,鐵礦體由地表向深部一般在0～50 m范圍內(nèi),再往深部則為銅或鉛礦體;(4)地表鐵礦石中富含銅族等過渡金屬元素(Cu、Ag、Au、Pb、Sb),這些金屬元素在內(nèi)生條件形成的礦多是硫化物礦物。

據(jù)此可初步推測,金竹沖鐵礦體或鐵帽是銅或鉛礦體經(jīng)表生風(fēng)化淋濾作用形成,廣義上亦屬熱液成因。鐵礦體中鏡鐵礦是白堊紀(jì)紅盆形成時(shí)期高溫干旱氣候條件下,地表硫化物通過氧化產(chǎn)生硫酸溶液,經(jīng)自上而下淋濾,加之有與構(gòu)造變動(dòng)有關(guān)的熱液活動(dòng)或地殼深部熱源所形成的熱液活動(dòng)而反應(yīng)生成的礦物,同時(shí)在裂隙中遇Ba等陽離子則成生重晶石。與鏡鐵礦共生的褐鐵礦是由其它硫化物氧化而成。

因此,該區(qū)鐵帽是深部銅、鉛、金多金屬礦的找礦標(biāo)志。

4 結(jié) 語

綜上所述,金竹沖地區(qū)位于有利的銅多金屬成礦帶上,無論從成礦地質(zhì)條件,還是近期勘查成果而言,該區(qū)存在巨大的成礦前景,可以預(yù)期銅鉛礦將替代鐵礦成為該區(qū)主要勘查礦種。今后該區(qū)找礦方向主要是:(1)在進(jìn)一步查明“鐵帽”成因基礎(chǔ)上,加強(qiáng)沿F1斷裂帶深部銅礦、鉛礦勘探;(2)區(qū)內(nèi)東南部金、銀礦化地段的勘查和評價(jià);(3)找礦類型仍是熱液型,找礦地段是黑石砣、金竹山、芭蕉沖地段;(4)銅、鉛、金、銀礦多屬共生成礦,應(yīng)加強(qiáng)綜合找礦、綜合評價(jià)。參考文獻(xiàn):

[1] 湖南省地質(zhì)局區(qū)調(diào)隊(duì).區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告1∶200000衡陽幅(礦產(chǎn)部分)[R].衡陽:湖南省地質(zhì)局,1973.

[2] 田應(yīng)龍.湖南省前震旦系鈾礦化成因探討[J].鈾礦地質(zhì), 1990,6(1):12-17.

[3] 韓吟文,馬振東.地球化學(xué)[M].北京:地質(zhì)出版社,2003.

Abstract:Based on the analysisof the geological featuresof Jinzhuchong region,the paper summarizes the mineralization characteristic of iron ore,copper,gold and lead ore,discusses the ore mineralization mechanism and puts forward prospecting direction.

Key words:Hengyang basin;Jinzhuchong region;mineralization characteristic;mineralizationmechanism; prospecting direction

Discussion on the Mineralization Geological Characteristics and Mineralization Mechanism of Northin Rim of Jinzhuchong Region Hengyang Basin

LIU Xu,ZENG Xian-ke,WANG Shi-chao, LI Yun-hui,LIU Hong-bing,ZHU Wu-quan
(Geological Bureau of Hunan Province N uclear Industry Brigade306,Hengyang421008,China)

TD15

A

1003-5540(2011)03-0001-04

2011-04-10

劉 旭(1968-),男,工程師,主要從事地質(zhì)調(diào)查與礦產(chǎn)勘查工作。