聶佩孝,王建,高云鵬,李明波,武斌,李強
(山東省第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院,山東 濰坊 261021)
菜園鉛礦成礦地質(zhì)條件及模式探討
聶佩孝,王建,高云鵬,李明波,武斌,李強
(山東省第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院,山東 濰坊261021)
菜園鉛礦屬低溫熱液淺成礦床,礦石類型屬含鉛重晶石脈型,其規(guī)模、形態(tài)嚴格受張扭性斷裂構(gòu)造控制,礦源層為靠近礦脈的萊陽群地層,成礦介質(zhì)來自大氣降水。該文通過對其礦床地質(zhì)特征、控礦因素及礦床成因的分析研究,同時通過搜集和研究區(qū)域內(nèi)相類似礦床的信息資料,初步建立了其成礦模式,在分析找礦標志的基礎上,提出了該區(qū)下一步的找礦方向,加大礦區(qū)外圍的找礦力度,以期發(fā)現(xiàn)新的礦體。
鉛礦;地質(zhì)特征;成礦模式;菜園鉛礦;高密市
引文格式:聶佩孝,王建,高云鵬,等.菜園鉛礦成礦地質(zhì)條件及模式探討[J].山東國土資源,2015,31(1):12-17.NIE Peixiao,WANG Jian,GAO Yunpeng,etc.Study on Metallogenic Condition and Model of Caiyuan Lead Deposit[J].Shandong Land and Resources,2015,31(1):12-17.
高密菜園鉛礦區(qū)位于沂沭斷裂帶東側(cè),高密-諸城斷陷中部之高密-景芝凹陷的東北邊緣,膠州和百尺河-二十五里夼兩大斷裂之間,沂沭斷裂帶北端兩側(cè)的安丘、高密鉛成礦帶東部。該帶主要有安丘白石嶺、擔山、宋官疃、高密王吳等多處鉛礦(點),其資源量占全省的25%左右[1-2]。菜園鉛礦是2010年山東省第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院發(fā)現(xiàn)的小型鉛礦床*聶佩孝、羅海偉、于強,山東省高密市菜園礦區(qū)鉛礦普查報告,2010年。。礦區(qū)及其附近金屬礦產(chǎn)主要為鉛(王吳)*陳紹忠、張常仁、魏光進等,山東省高密縣王吳鉛礦調(diào)查評價報告,1971年。,非金屬礦產(chǎn)主要為重晶石(化山、大王柱、空沖水、河北等),多為小型礦床或礦點*崔樹森、劉瑞忠、夏林等,山東省高密縣華山礦區(qū)重晶石礦詳查地質(zhì)報告,1984年。(圖1)。
1—第四系;2—香夼組;3—杜村組;4—楊家莊組;5—花崗細晶巖脈;6—安山玢巖;7—玄武安山玢巖;8—鉛礦體及編號;9—地質(zhì)界線;10—地層產(chǎn)狀;11—性質(zhì)不明斷層及編號;12—實測斷層及產(chǎn)狀;13—扭性斷層及編號;14—壓扭性斷層及編號;15—張扭性斷層及編號;16—水系沉積物異常及編號;17—重晶石礦床(點);18—鉛礦點;19—礦區(qū)位置圖1 菜園礦區(qū)區(qū)域地質(zhì)簡圖
高密菜園大地構(gòu)造位置處于華北板塊(Ⅰ級)東南部,膠遼隆起區(qū)(Ⅱ級)之膠萊盆地(Ⅲ級)西部。區(qū)內(nèi)地層位于華北-柴達木地層大區(qū)(Ⅰ級)之華北地層區(qū)(Ⅱ級)東南部的魯東地層分區(qū)(Ⅲ級)中部。
區(qū)內(nèi)地層除第四系外,以中生代早白堊世馬萊陽群楊家莊組、杜村組為主體,巖性分別以中粒長石石英砂巖、礫巖為主,區(qū)內(nèi)中西部有零星的中生代早白堊世青山群后夼組地層出露,巖性主要為流紋質(zhì)晶質(zhì)凝灰?guī)r,凝灰?guī)r及黑云角閃安山巖。
區(qū)內(nèi)構(gòu)造主要以斷裂構(gòu)造為主,按其展布方向和生成的先后順序可分為NW向斷裂、NEE向斷裂和NE向斷裂3組。褶皺構(gòu)造不發(fā)育,總體為NE向傾斜的單斜構(gòu)造。
該區(qū)巖漿活動很微弱,僅發(fā)育少量脈巖,均為中生代燕山晚期的產(chǎn)物。巖性分別為安山玢巖、玄武安山玢巖、花崗細晶巖脈。
1∶20萬水系沉積物測量在普查區(qū)南部圈定了Pb,As-74及BaSO4,Pb等元素組合異常,異常強度較高,說明該區(qū)Pb,As,BaSO4元素具有富集現(xiàn)象*劉明渭、梁邦啟、王沛成等,1∶20萬高密幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告,1995年。。
2.1地層
區(qū)內(nèi)大部分被第四紀山前組地層覆蓋,萊陽群楊家莊組地層僅有零星出露。楊家莊組地層巖性上部以灰白色—灰綠色細粒長石石英砂巖為主,夾有灰綠色—暗紅色粉砂質(zhì)泥巖;中下部巖性主要以灰白色—灰綠色中粒長石石英砂巖為主,夾有暗紅色—灰綠色砂質(zhì)礫巖、細粒長石石英砂巖、泥質(zhì)粉砂巖。地層走向SE—NW,傾向NE,傾角較緩,一般在3°~12°;F2以西靠近斷層附近地層走向SW—NE,傾向NW,傾角5°~18°(圖2)。第四紀山前組上部為褐黃色含礫砂質(zhì)粘土,并有鈣質(zhì)結(jié)核,下部為黃褐色亞粘土,多含有中、粗粒砂層及礫石層、礫石透鏡體。
2.2構(gòu)造
區(qū)內(nèi)總體呈向NE傾斜的單斜構(gòu)造,地層由早白堊世萊陽群楊家莊組組成,總體走向140°~180°,傾向NE,傾角3°~23°。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造不發(fā)育,較大規(guī)模的僅有F2斷裂,其走向NE。斷裂位于礦區(qū)中部,總長約1310m,北端有分枝現(xiàn)象,沿走向呈舒緩波狀,水平寬約2.7~8.6m,走向27°~55°,總體走向36°,傾向NW,傾角57°~79°(局部較緩,傾角35°)。破碎帶內(nèi)巖性是以砂巖、泥質(zhì)粉砂巖為主的硅化碎裂巖。在12線構(gòu)造帶頂界光滑平直,并見有擦痕,可以看出該斷裂為張扭性斷裂。
該斷裂為成礦前斷裂或成礦期斷裂,控制了成礦的全過程,而且成礦后又有活動,對礦體有一定的破壞作用,表現(xiàn)在重晶石脈呈現(xiàn)較強的碎裂狀,構(gòu)造角礫呈現(xiàn)重膠結(jié)現(xiàn)象,鉛礦體賦存在重膠結(jié)的碎裂狀重晶石脈中。
2.3巖漿巖
該區(qū)巖漿活動很微弱,零星發(fā)育花崗細晶巖脈。
2.4礦化蝕變作用
礦區(qū)內(nèi)蝕變作用與礦床成礦地質(zhì)條件有密切關(guān)系,區(qū)內(nèi)主要的礦化蝕變現(xiàn)象有方鉛礦化、重晶石化、碳酸鹽化、硅化、綠泥石化等。
2.5地球物理場特征
礦區(qū)激電中梯視激化率一般在0.5%~1.0%間變化,激電異常差異較小,但在400~800點間和800~1000點間各有一條NNE,NNW向異常帶明顯顯示,等值線閉合且連續(xù),寬約50~100m,異常最高值為1.47%,傾向不明顯,近似直立。礦區(qū)激電中梯視電阻率值一般在85~160Ω·m間變化,反映下部基巖變化不大。以ηs≥1為異常值,結(jié)合電阻率等值線平面圖及礦區(qū)巖石的地球物理特征,區(qū)內(nèi)圈定了2個異常,在300~2100線的400~700點之間為JD-1,在2000~2600線的700~1000點之間為JD-2。其中JD-1長約1650m,寬約110m;走向12°,JD-2長約300m,寬約70m,走向330°(圖2)。
1—楊家莊組;2—花崗細晶巖脈;3—礦體及編號;4—地質(zhì)界線;5—地層產(chǎn)狀;6—斷層位置及編號;7—探槽及編號;8—鉆孔及編號;9—激電中梯異常位置及編號;10—視電阻率聯(lián)合剖面測量位置及編號;11—激電中梯剖面測量線位置及編號;12—激電中梯剖面測量點及編號圖2 菜園礦區(qū)地質(zhì)圖
通過區(qū)內(nèi)L1600線聯(lián)合剖面測量結(jié)果可以看出(圖3),該剖面ρa曲線的交點主要反映在100~280m段,最明顯處為30m深度的140點高阻異常與60m深度的120點高阻異常對應,傾向NNW,傾角較陡,推測為較直立的高阻巖脈引起。從圖2、圖3可以看出,激電中體異常JD-1與L1600線所測的物探異常位置相對應,經(jīng)后期的探槽、鉆孔工程驗證(圖4),異常由F2及方鉛礦化重晶石脈所引起,礦體地質(zhì)特征與物探測量結(jié)果相吻合。
1—構(gòu)造碎裂巖位置;2—鉛礦體位置及編號圖3 菜園礦區(qū)第1600線視阻率聯(lián)合剖面圖
1—第四系;2—楊家莊組;3—砂質(zhì)粘土;4—泥質(zhì)粉砂巖;5—中粒長石石英砂巖;6—碎裂巖;7—高嶺土化;8—實測斷層;9—礦體及編號;10—鉆孔及編號圖4 菜園礦區(qū)第12勘探線剖面圖
2.6地球化學特征
礦區(qū)位于1∶20萬高密幅水系沉積物測量鉛、砷異常(編號:Pb,As-74)內(nèi)(圖1),該異常屬乙2類鉛、砷異常,面積3.65km2;鉛、砷異常大致套合,形態(tài)相似,異常形態(tài)橢圓狀,鉛元素最高含量值300×10-6,最小值0.6×10-6,異常平均值56×10-6,背景值19.64×10-6,下限值38.61×10-6,高含量點分布于異常中北部。
菜園鉛礦床由一個礦體組成,即ⅠPb,礦體呈單一脈狀,賦存在構(gòu)造帶中的重晶石脈中,嚴格受NE向張扭性斷裂構(gòu)造控制[3]。
3.1礦體特征
ⅠPb礦體總體走向27°,傾向NW,總體傾角48°。礦體地表傾角65°~71°。
礦體沿走向控制長度247.14m,沿傾向延伸85m即行尖滅,地表埋深2.40m,賦礦最低標高為-24.00m。平均真厚度1.13m,平均品位為4.17%。
區(qū)內(nèi)鉛礦多與重晶石礦共生,ⅠPb礦體共生的重晶石礦體平均真厚度1.72m,平均品位ω(BaSO4):65.40%。
3.2礦石特征
3.2.1礦石的礦物成分
主要礦石礦物有方鉛礦、重晶石、黃鐵礦、磁鐵礦等,脈石礦物主要為石英、方解石等。方鉛礦呈鉛灰色,條痕黑色,金屬光澤,自形—半自形粒狀,3組解理完全,相互垂直,硬度小,密度大,呈單體、幾個晶粒集合體產(chǎn)出或細脈狀產(chǎn)出。與黃鐵礦共生,單顆粒粒徑0.5~10mm之間。重晶石一般呈乳白色、白色、淺褐色,透明—半透明,玻璃光澤,斷口呈珍珠光澤,粒狀,板狀、柱狀晶體,粒徑0.1~12mm,集合體呈束狀、放射狀、交織狀排列,以脈體和碎裂巖中的填隙物形式存在。
3.2.2礦石化學成分
礦石的微量元素見表1。礦體中的Ag,Cu,Zn,Mo,Ba含量較高,礦石中Au含量最低。礦石化學成分見表2,其中SiO2含量最高,其次為Al2O3,P2O5含量最少。
表1 礦石微量元素含量
表2 礦石化學全分析(ω/%)
通過對礦石的組合分析,礦石伴生有用組分含量見表3。其中Ag,BaSO4,S在ⅠPb礦體中均達到共(伴)生有益組分指標。
表3 礦石共(伴)生有用組分含量
注:Ag與Au為10-6,Sb為10-6,其他10-2
3.2.3礦石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造
(1)方鉛礦
礦石結(jié)構(gòu)以自形—半自形晶粒狀結(jié)構(gòu)為主,其次為包含結(jié)構(gòu)。
自形—半自形晶粒狀結(jié)構(gòu):方鉛礦呈自形—半自形晶,晶面完整。包含結(jié)構(gòu):在方鉛礦晶粒中有半自形—自形黃鐵礦晶粒包體。
礦石構(gòu)造主要有斑點狀構(gòu)造、團塊狀構(gòu)造、角礫狀構(gòu)造。
斑點狀構(gòu)造:方鉛礦單體呈斑點狀分布于石英脈、重晶石脈中。
團塊狀構(gòu)造:方鉛礦集合體呈不規(guī)則團塊狀分布于石英脈、重晶石脈中。
(2)重晶石
礦石結(jié)構(gòu)主要為粒狀結(jié)構(gòu)、板柱結(jié)構(gòu)。
粒狀結(jié)構(gòu):重晶石礦物呈他形粒狀,礦物直徑一般0.7~12mm。
板柱結(jié)構(gòu):重晶石礦物呈板柱狀。
礦石構(gòu)造主要為塊狀構(gòu)造。
塊狀構(gòu)造:重晶石礦物排列無一定次序、無一定方向,不具任何特殊形象的均勻塊體。
3.3礦石類型
礦石自然類型主要為原生礦石,其次為混合礦石;工業(yè)類型屬含鉛重晶石脈型。
3.4礦體圍巖、夾石
礦體上部頂板為斷層泥,底板為中粒長石石英砂巖;深部頂板為中粒長石石英砂巖,底板為硅化碎裂巖。礦體內(nèi)無夾石。
3.5圍巖蝕變
礦區(qū)內(nèi)的圍巖礦化蝕變現(xiàn)象主要為方鉛礦化、重晶石化、碳酸鹽化、硅化、綠泥石化、高嶺土化。
方鉛礦化、重晶石化是礦區(qū)內(nèi)最主要最普遍的2種礦化現(xiàn)象,由于圍巖當中的鉛、鋇元素在成礦介質(zhì)的搬運下遇到深部熱液的情況下,形成含礦熱液,在構(gòu)造活動階段,由于pH值和氧化還原作用,發(fā)生PbS,BaSO4的沉淀,在圍巖裂隙形成礦化蝕變。
硅化主要在斷裂帶內(nèi)及斷裂面上發(fā)生,蝕變作用結(jié)果形成硅化碎裂巖、硅化構(gòu)造角礫巖和硅化砂巖。
綠泥石化產(chǎn)于構(gòu)造帶及附近的蝕變圍巖中,有時充填于層理面或裂隙面上,由暗色礦物黑云母、角閃石等蝕變而成,為熱液蝕變產(chǎn)物。
高嶺土化一般位于表生氧化帶中及距離斷裂兩側(cè)的圍巖當中或礦體兩側(cè)破碎程度較低的碎裂巖當中。
蝕變帶受斷裂構(gòu)造控制,其形態(tài)、產(chǎn)狀、規(guī)模與構(gòu)造破碎帶一致,由于巖石的破碎程度不同及熱液的脈動性等因素的影響,形成了具有分帶性的蝕變帶,各帶間為漸變過渡關(guān)系。由蝕變帶中心至兩側(cè),分別為綠泥石化—硅化—方鉛礦化、重晶石化—碳酸鹽化—高嶺土化[4]。
區(qū)內(nèi)鉛礦的成礦空間為NE向的張扭性斷裂,成礦物質(zhì)來源為圍巖當中的Pb2+離子,其搬運介質(zhì)主要為大氣降水,其成礦模式見圖5。
1—楊家莊組;2—泥質(zhì)粉砂巖;3—中粒長石石英砂巖;4—碎裂巖;5—高嶺土化;6—方鉛礦化;7—實測張性斷層;8—礦體及編號;9—含Pb2+,S2-大氣降水溶液;10—含PbS熱液運移方向圖5 菜園礦區(qū)鉛礦成礦模式圖
4.1斷裂構(gòu)造對礦脈的控制
礦區(qū)處于NE向沂沭斷裂帶與EW向的百尺河斷裂之間的中生代拗陷內(nèi),受沂沭斷裂帶右行扭動生成一系列NW向、NE向張扭性斷裂構(gòu)造控制,為含礦溶液的運移、富集、沉淀創(chuàng)造了良好的空間條件。
4.2成礦物質(zhì)的來源
礦脈圍巖為中生代白堊紀萊陽群的砂巖、礫巖、粉砂巖和粉砂質(zhì)泥巖,從巖石的分析結(jié)果可知,靠近礦脈的圍巖Pb,Ba的含量高,遠離礦脈的圍巖Pb,Ba含量則低。因此認為成礦物質(zhì)可能來自遠離礦脈的圍巖,即為“礦源層”,成礦介質(zhì)即搬運成礦物質(zhì)的溶液可能來自大氣降水。由于地表水攜帶從巖石中溶濾出的大量Pb2+,Ba2+離子通過斷裂構(gòu)造向深部滲透,在深部受熱變成含礦熱液。在區(qū)域構(gòu)造活動階段,便沿著構(gòu)造破碎帶上升,在敞開的斷裂構(gòu)造內(nèi),礦液交代圍巖發(fā)生蝕變[5],隨溫度、壓力、理化條件的變化,發(fā)生了PbS,BaSO4沉淀。
4.3成礦溫度
根據(jù)鄰區(qū)對礦石樣品中原生包裹體進行測溫,其形成溫度在100~168°C之間,氣液化比一般為5%或<5%,因此認為該礦床屬低溫熱液淺成礦床,成礦作用應是在近地表的富氧環(huán)境生成。
5.1找礦標志
(1)地形標志。區(qū)內(nèi)方鉛礦一般賦存在石英脈、重晶石脈及硅化碎裂巖中,而石英脈、重晶石脈及硅化碎裂巖帶相對圍巖不易風化,多易形成正地形。
(2)構(gòu)造標志。礦體受NW向、NE向構(gòu)造控制明顯,在上述類型的構(gòu)造情況下可能發(fā)現(xiàn)這類礦床。
(3)飾變標志。礦體圍巖具有明顯的碳酸鹽化、硅化、重晶石化和方鉛礦化等礦化蝕變,特別菜園礦區(qū)以上蝕變現(xiàn)象屢見不鮮,是直接找礦標志。
(4)地球物理標志。石英脈、重晶石脈、硅化碎裂巖帶在物理性質(zhì)上屬高阻體,而鉛的物理性質(zhì)呈現(xiàn)為高極化率,因此區(qū)內(nèi)呈帶狀分布的高阻、高極化率物理點分布區(qū),可指示含鉛石英脈、重晶石脈的存在。
(5)地球化學標志。區(qū)內(nèi)鉛元素含量背景值19.64×10-6,最高含量值300×10-6,因此區(qū)內(nèi)鉛元素高含量點集中分布區(qū),可指示礦化體的存在位置。
5.2找礦方向
區(qū)內(nèi)張戈莊-楊家欄子斷裂(F1)至西王柱-河北斷裂(F3)的區(qū)域內(nèi),地層為萊陽群的楊家莊組,為礦體的形成提供了充足的物質(zhì)來源;區(qū)內(nèi)次級斷裂發(fā)育,為含礦溶液的運移、富集、沉淀創(chuàng)造了良好的空間條件;區(qū)內(nèi)重晶石脈發(fā)育,重晶石內(nèi)普遍含有顆粒狀、團塊狀的方鉛礦礦物,顯示了較好的找礦前景。
菜園鉛礦成因為低溫熱液含鉛重晶石脈型淺成鉛礦,礦石的主要成分為方鉛礦,共生礦物為重晶石,伴生元素為Ag,S。
以菜園鉛礦為基礎,結(jié)合區(qū)域內(nèi)以前的地質(zhì)、物化探等信息資料,初步建立了菜園鉛礦的成礦模式。2012年,山東省第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院在該文提到的找礦靶區(qū)內(nèi)引用該成礦模式取得了較好的效果,也進一步完善了該區(qū)的成礦模式。該模式將在安丘-高密成礦帶上對鉛礦的找礦工作起到指導作用。
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Study on Metallogenic Condition and Model of Caiyuan Lead Deposit
NIE Peixiao,WANG Jian,GAO Yunpeng,LI Mingbo,WU Bin,LI Qiang
(No.4 Exploration Institute of Geology and Mineral Resources, Shandong Weifang 261021, China)
Caiyuan lead deposit is an low-temperature hydrothermal shallow deposit. The type of ore body is lead-bearing barite vein type, and the scale and shape are strictly controlled by tension-torsional fault structures. The source layer is Laiyang group which is close to veins, and the medium of mineralization derives from atmospheric precipitation. In this article, through analysis and study on geological characteristics, ore-controlling factors and origin of mineral deposit, by collecting and studying the information of the similar deposits in the same area, metallogenic model has been established primarily. On the basis of analyzing ore prospecting symbols, the direction for geological prospecting in this area has been put forward, and the prospecting degree of surrounding areas in this mine should be strengthened in order to discover new ore bodies.
Lead deposit;characteristics;model;Caiyuan lead deposit;Gaomi city
2014-08-20;
2014-09-29;編輯:曹麗麗
山東省財政廳,魯國土資字[2008]134號,魯勘字[2008]11號,山東省高密市菜園礦區(qū)鉛礦普查,地質(zhì)勘查項目
聶佩孝(1970—),男,山東高密人,工程師,主要從事地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作;E-mail:NPX12345678@163.com
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