鐘榮興
(1.福州大學(xué) 環(huán)境與資源學(xué)院,福建 福州 350116; 2.紫金礦業(yè)集團(tuán)股份有限公司,福建 上杭 364200)
福建武平悅洋礦區(qū)銀多金屬礦成礦地質(zhì)條件及生產(chǎn)探礦方向
鐘榮興1,2
(1.福州大學(xué) 環(huán)境與資源學(xué)院,福建 福州 350116; 2.紫金礦業(yè)集團(tuán)股份有限公司,福建 上杭 364200)
通過(guò)分析悅洋礦區(qū)銀多金屬礦成礦地質(zhì)背景和成礦地質(zhì)條件,對(duì)礦床成因進(jìn)行探討,建立礦床地質(zhì)成礦模式,為生產(chǎn)探礦指明方向。該礦處于上杭—云霄多金屬Ⅳ級(jí)成礦帶,通過(guò)研究基本地質(zhì)特征及地質(zhì)因素,筆者認(rèn)為該礦床成礦模式具有“三層樓”結(jié)構(gòu)特點(diǎn),礦體發(fā)育于構(gòu)造有利部位,主要賦存在紫金山復(fù)式巖體系列的細(xì)粒花崗巖和中細(xì)?;◢弾r之中,受火山巖蓋層以及變質(zhì)巖基底控制,同時(shí)北東向和北西向構(gòu)造斷裂破碎帶展布控制著礦體的產(chǎn)狀。礦床屬于石英—冰長(zhǎng)石型低硫淺成低溫?zé)嵋旱V床,礦體埋藏較深,屬于隱伏礦床。
成礦地質(zhì)條件;礦床成因;成礦模式;生產(chǎn)探礦方向
悅洋礦區(qū)銀多金屬礦在地質(zhì)勘查及生產(chǎn)勘探階段,開(kāi)展了不同方式方法的找礦工作,積累了較豐富的經(jīng)驗(yàn)。
林全勝通過(guò)對(duì)該礦礦床特征及成因的探討,分析蝕變組合、礦化分帶、流體包裹體、穩(wěn)定同位素等因素,認(rèn)為該礦是以石英+冰長(zhǎng)石+銀(金)礦化蝕變組合的淺成低溫?zé)嵋盒豌y多金屬礦床[1]。林連寶通過(guò)地質(zhì)學(xué)方法、地球物理磁法、構(gòu)造地球化學(xué)方法等剖析悅洋式找礦模式,為外圍找礦指明方向[2]。
但是,找礦的最終目的是礦產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)利用,并且要在生產(chǎn)開(kāi)發(fā)過(guò)程中盡量達(dá)到效益最大化,通過(guò)生產(chǎn)探礦后的二次圈定,最大程度地降低礦石貧化率和損失率,為采礦單體設(shè)計(jì)提供充分的依據(jù),這是礦山地質(zhì)工程師一項(xiàng)非常重要的生產(chǎn)地質(zhì)工作。
該礦區(qū)雖然處于紫金山礦田多金屬重要成礦帶,前人對(duì)其找礦模式及勘查方法有過(guò)不少研究,然而,通過(guò)成礦模式指導(dǎo)礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)利用階段的生產(chǎn)探礦工作的研究,前人從沒(méi)有做過(guò)。礦區(qū)勘查找礦及生產(chǎn)探礦效果顯著,本文在此基礎(chǔ)上對(duì)成礦地質(zhì)條件、礦床成因、成礦模式進(jìn)行初步研究,期望對(duì)下步礦山生產(chǎn)開(kāi)發(fā)部署有所裨益。
圖1 福建省上杭縣紫金山礦田地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)圖[1]
Fig.1 Geological structure diagram of Zijinshan ore field inShanhang county,Fujian province
1.前震旦系變質(zhì)細(xì)碎屑巖;2.泥盆—石炭系粗碎屑巖;3.燕山期花崗巖類(lèi);4.早白堊世中酸性火山巖;5.花崗閃長(zhǎng)斑巖;6.隱爆角礫巖;7.熱液角礫巖;8.斷裂;9.火山口;10.工作區(qū)范圍。
該礦區(qū)地處華南加里東褶皺系東部、閩西南晚古生代拗陷區(qū)明溪—武平拗陷南部。北西向云霄—上杭深斷裂帶與北東向宣和復(fù)背斜及連城—上杭褶皺斷裂帶在此交匯。礦區(qū)位于中新生代上杭火山—沉積盆地北西端。礦區(qū)北東方向依次發(fā)育龍江亭礦區(qū)、二廟溝礦區(qū)、紫金山銅金礦區(qū),五子騎龍礦區(qū)、羅卜嶺礦區(qū),與該礦區(qū)處于同一地質(zhì)構(gòu)造單元中(圖1)。上杭—云霄深斷裂帶是福建省金、銀、銅等多金屬Ⅳ級(jí)成礦帶。
區(qū)域范圍內(nèi),中生代晚侏羅—早白堊世火山活動(dòng)強(qiáng)烈,火山構(gòu)造發(fā)育,經(jīng)實(shí)測(cè)和推測(cè)的火山口有紫金山、二廟溝、金獅寨、潭溪里、大岌崗、溫屋、赤水等。火山噴發(fā)后厚大的火山巖沉積形成古地表,經(jīng)過(guò)裸露風(fēng)化,與今地表差異較大。整個(gè)區(qū)域紫金山礦田范圍屬于斑巖—淺成熱液成礦系統(tǒng)[3]。
2.1 巖性條件
圖2 悅洋銀多金屬礦地質(zhì)簡(jiǎn)圖
Fig.2 Generalized geologic map of Yueyang silver polymetallic deposit
1.地質(zhì)界線;2.凝灰質(zhì)砂礫巖;3.英安巖、粗安巖;4.英安玢巖;5.中細(xì)粒花崗巖;6.第四系覆蓋物;7.斷層破碎帶;8.生產(chǎn)區(qū)域。
2.1.1 火山巖蓋層
燕山期火山噴發(fā)形成礦區(qū)沉積相和噴發(fā)相。從上往下依次為紫紅色流紋巖夾含砂礫巖、礫砂巖,紫紅色砂巖、粗砂巖、粗安巖、英安巖。早期形成的火山巖古地表被剝蝕,形成的今地表中幾乎可見(jiàn)各種火山巖出露。火山巖蓋層不整合于礦體含礦容巖之上。礦山生產(chǎn)一線地質(zhì)人員從井下約-80 m標(biāo)高發(fā)現(xiàn)迄今為止最低不整合面,局部不整合面具有斷層泥、階步、鏡面等,但大部分火山巖蓋層都是平整覆蓋于巖漿巖之上。結(jié)合勘查階段化驗(yàn)數(shù)據(jù)和礦山生產(chǎn)階段取樣化驗(yàn)數(shù)據(jù),不整合面及以上火山巖不見(jiàn)金銀礦化。
2.1.2 巖漿侵入巖、脈巖及次火山巖夾層
2.1.3 變質(zhì)巖基底
樓子壩群(Z1Lzb)為淺變質(zhì)細(xì)砂巖、粉砂巖夾千枚巖組合而成的老地層,構(gòu)成礦區(qū)的變質(zhì)巖基底。變質(zhì)巖基底阻斷了成礦流體的通道,其與粗粒似斑狀黑云母二長(zhǎng)花崗巖(逕美巖體)接觸界面明顯,未見(jiàn)礦化情況。需要提出的是,局部火山巖蓋層不整合于變質(zhì)巖之上。最底部礦體沿著變質(zhì)巖基底凹形發(fā)育。據(jù)普查、詳查階段統(tǒng)計(jì),極少部分變質(zhì)巖存在礦化,但是非常不穩(wěn)定。目前礦山生產(chǎn)中,如遇到變質(zhì)砂巖,可以終止采礦或掘進(jìn)。礦體底部受控于變質(zhì)巖基底形成的向形舌狀體中,主要賦存在變質(zhì)巖基底的凹形底部,以及向形北東翼。
2.2 斷裂構(gòu)造條件
礦區(qū)斷裂構(gòu)造非常發(fā)育,主要有洋坑斷裂、紫金山—石北坑斷裂,被火山巖蓋層所覆蓋。其中洋坑斷裂和石北坑斷裂是礦區(qū)重要的控礦斷裂,控制礦體分布,礦體發(fā)育于該兩組斷裂之間,在變質(zhì)巖基底和逕美巖體中均可見(jiàn)該兩組斷裂發(fā)育,且被燕山期噴發(fā)的火山巖蓋層所覆蓋。目前發(fā)現(xiàn)的礦體都發(fā)育于成礦前的構(gòu)造中,礦區(qū)構(gòu)造活動(dòng)經(jīng)歷先壓后張環(huán)境,后期張性環(huán)境斷裂是控礦構(gòu)造,導(dǎo)致礦體品位變化系數(shù)大,在走向和傾向上礦體連續(xù)性差,屬于不均勻型。北西向的上杭—云霄深大斷裂在礦區(qū)范圍形成一系列次生斷裂帶,為熱液及成礦物質(zhì)運(yùn)移提供通道,礦區(qū)發(fā)現(xiàn)的巖基、巖脈也發(fā)育于該組斷裂帶內(nèi)。
巖漿巖巖體中廣泛發(fā)育的裂隙,是礦區(qū)構(gòu)造斷裂在微觀的反映,形成礦區(qū)構(gòu)造巖和碎裂巖。熱液沿著構(gòu)造裂隙充填,局部發(fā)生交代,進(jìn)而成礦。
2.3 賦礦圍巖條件
根據(jù)主要礦體容礦巖石類(lèi)型統(tǒng)計(jì),礦區(qū)賦礦圍巖主要為中細(xì)?;◢弾r和細(xì)?;◢弾r,該組巖性礦化穩(wěn)定,礦體基本發(fā)育于該組巖性中。少部分粗粒似斑狀黑云母花崗巖(逕美巖體)和變質(zhì)砂巖也可見(jiàn)礦化和工業(yè)礦體,實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)該兩組巖性品位非常不穩(wěn)定。發(fā)育的次火山巖,如英安玢巖中未見(jiàn)礦化。礦區(qū)主要開(kāi)采中細(xì)?;◢弾r和細(xì)?;◢弾r礦體。
2.4 圍巖蝕變條件
礦區(qū)圍巖蝕變非常發(fā)育。主要蝕變有硅化、水云母化、黃鐵礦化、絹云母化、綠泥石化、地開(kāi)石化、冰長(zhǎng)石化和碳酸鹽化。
成礦期硅化—黃鐵礦化—水云母化是重要的蝕變組合。水云母的出現(xiàn)也是確定低硫淺成熱液礦床的標(biāo)志。絹云母化是礦區(qū)成礦的前提蝕變。綠泥石化和地開(kāi)石化與成礦作用關(guān)系不明顯。冰長(zhǎng)石礦物的出現(xiàn)標(biāo)志著成礦于低溫階段。碳酸鹽化見(jiàn)于蓋層的粗安巖、次火山巖以及變質(zhì)巖中,以細(xì)方解石顆粒為多,未見(jiàn)與多金屬成礦有直接關(guān)系。
2.5 成礦元素載體條件
硅質(zhì)是成礦物質(zhì)的主要載體,賦礦圍巖中富含硅質(zhì)。在成礦期,酸性巖漿中富含的SiO2析出,表現(xiàn)為石英顆粒次生加大連成晶體。在礦山生產(chǎn)中普遍發(fā)現(xiàn)石英晶洞,晶洞中α石英晶簇非常發(fā)育,晶形良好。在晶簇發(fā)育小范圍區(qū)域形成富礦體。硅化蝕變過(guò)程中,巖石中的SiO2部分析出,富集后形成石英脈體和硅質(zhì)體。硫化物和Ag、Au等元素通過(guò)硅質(zhì)載體運(yùn)移、聚集。
2.6 地球化學(xué)特征
在礦區(qū)中采集了497個(gè)巖芯標(biāo)本,對(duì)各類(lèi)巖性微量元素進(jìn)行了光譜定理全分析及相關(guān)分析,得出變化規(guī)律特征,其特征如下:礦區(qū)中Au、Ag、Mo、Pb、Ba等元素背景豐度偏高,其中Ag含量高出克拉克值數(shù)十倍,銅亦高出近十倍。從巖性看,中性或偏堿性火山巖中Au、Ag、Pb、Ba等顯著偏高,中性火山碎屑巖中Ag、Pb相對(duì)偏高,流紋巖中Pb、Ce等增高,細(xì)?;◢弾r中Pb、Cu、Be的增幅明顯;而經(jīng)構(gòu)造破碎、隱爆碎裂和硅化蝕變的巖石中,Au、Ag、Mo、Pb、Cu等顯著增高。
礦區(qū)原、次生暈特征如下:礦區(qū)先后進(jìn)行了次生與原生暈地化測(cè)量,次生暈測(cè)量各巖性Ag含量背景值分析顯示,Ag的含量以硅化破碎帶為高。
2.7 地球物理特征
礦體主要受硅化斷裂帶控制,含礦構(gòu)造的電磁性與硫化物含量高低直接相關(guān)。礦床各巖性磁性參數(shù)測(cè)定結(jié)果顯示,硅化帶含金屬硫化物較多時(shí),其電磁性具明顯的低阻及低磁,對(duì)找礦有一定的指示作用。硅化帶含金屬硫化物較少,富含金礦物時(shí),具低磁特點(diǎn),但電性特征不明顯,不能起到直接指示作用。
地球物理特征顯示,礦區(qū)異常為弱磁異常,成礦有利巖性為花崗巖,同時(shí)異常受斷裂構(gòu)造或推測(cè)基底構(gòu)造控制明顯?鐘通德、吳輝、周石光等,福建省武平縣悅洋銀多金屬礦(東礦段)詳查報(bào)告,2002。。
筆者根據(jù)中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦床研究所、核工華南地研所和核工業(yè)295隊(duì)綜合研究?礦區(qū)普查和詳查階段,295地質(zhì)大隊(duì)委托中國(guó)地科院礦床所、核工華南地研所開(kāi)展相關(guān)研究,成果寫(xiě)入詳查報(bào)告。,結(jié)合礦山生產(chǎn)開(kāi)發(fā)過(guò)程中揭露礦體后的認(rèn)識(shí),形成以下探討:
(1) 火山巖蓋層不整合于復(fù)式巖體之上,不整合面上以及火山巖中未見(jiàn)Au、Ag、Cu礦化。銀多金屬礦體形成于火山噴發(fā)形成的火山巖蓋層之前。
(2) 礦床受北東向和北西向斷裂構(gòu)造控制,尤其是在兩組斷裂交匯處,礦化更為發(fā)育。
(3) 氣液沿著巖漿巖構(gòu)造裂隙帶充填,部分與巖體物質(zhì)進(jìn)行了交代,形成的構(gòu)造巖和碎裂巖是礦床主要礦體。
(4) 火山巖和變質(zhì)巖中金、銀背景值較高,提供部分成礦物質(zhì),氣水熱液可能通過(guò)火山巖和變質(zhì)巖的構(gòu)造裂隙運(yùn)移的同時(shí),萃取巖體中成礦元素,在巖漿巖巖體中聚集。
(5) 據(jù)中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦床研究所對(duì)礦床的流體包裹體研究表明,銀多金屬礦化是在中低溫條件下形成的,而銅礦化是在中高溫條件下形成的,表明銅礦化可能是成礦早期而銀礦則是中晚期。典型低溫礦物冰長(zhǎng)石及其蝕變的出現(xiàn)表明,銀多金屬礦化形成于低溫條件(圖3)。
(6) 礦區(qū)賦礦圍巖主要是強(qiáng)硅化富含硫化物的細(xì)粒、中細(xì)?;◢弾r,硅質(zhì)作為成礦元素的載體起著富集作用。
(7) 石英—冰長(zhǎng)石的組合形成悅洋銀多金屬礦床與紫金山石英—明礬石型高硫金礦床之間被汀江斷裂所隔離控制。
圖3 悅洋礦區(qū)東礦段銀多金屬礦81#勘探線剖面圖
Fig.3 No.81 prospecting line profile map of Yueyangsilver polymetallic deposit
1.工業(yè)礦體;2.低品位礦體;3.地質(zhì)界線;4.細(xì)粒花崗巖;5.中細(xì)?;◢弾r;6.中粗?;◢弾r;7.變質(zhì)砂巖;8.英安玢巖;9.凝灰質(zhì)砂巖;10.粗斑粗安巖;11.小斑粗安巖;12.英安巖。
據(jù)上分析認(rèn)為,本礦床為燕山晚期中酸性火山次火山作用相關(guān)的石英—冰長(zhǎng)石型低硫淺成低溫?zé)嵋旱V床[6]。
陳毓川院士認(rèn)為,“成礦模式”不僅是地質(zhì)工作者對(duì)礦床形成條件和特征的概括,而且也反映成礦地質(zhì)理論的表達(dá)形式[7]。它一般采用圖解、文字或表格的形式,將復(fù)雜的成礦過(guò)程、成礦地質(zhì)作用之間的相互關(guān)系進(jìn)行概括。
國(guó)外有一種叫“霍姆斯托克淺成低溫?zé)嵋旱V脈的描述性模式”,其又名淺成低溫?zé)嵋航?石英—冰長(zhǎng)石)堿—硫化物型。悅洋式銀多金屬礦床與該模式較為相似,可參考該模式。
通過(guò)對(duì)巖性、地質(zhì)構(gòu)造、賦礦圍巖、圍巖蝕變、載體、地球物理化學(xué)特征等的研究分析,悅洋式銀多金屬礦的成礦模式描述如下:
(1) 礦床的“三層樓”結(jié)構(gòu)(或稱(chēng)“三明治”結(jié)構(gòu))得天獨(dú)厚。合適的石帽山群火山巖蓋層厚度延緩了來(lái)自幔源的粗安玢巖冷卻時(shí)間,延長(zhǎng)了成礦過(guò)程。變質(zhì)巖基底限制了成礦熱液流體的流失。礦體賦存在核心夾層的花崗巖之中(圖4)。
(2) 變質(zhì)巖基底、火山巖蓋層以及洋坑斷裂和石北坑斷裂挾持的斷塹構(gòu)造限制了成礦熱液的運(yùn)移流失,在這三者包裹的空間位置富集成礦。
圖4 悅洋礦區(qū)東礦段銀多金屬礦-95 m中段平面圖
Fig.4 Planar graph at -95 m sublevel of Yueyang silver polymetallic deposit
1.工業(yè)礦體;2.低品位礦體;3.地質(zhì)界線;4.細(xì)?;◢弾r;5.中細(xì)?;◢弾r;6.中粗粒花崗巖;7.變質(zhì)砂巖;8.英安玢巖。
(3) 區(qū)域北東、北西向豐富的斷裂帶分布,導(dǎo)致巖漿巖體中的次生斷裂、裂隙、節(jié)理強(qiáng)烈發(fā)育,為成礦熱液的運(yùn)移提供了良好的通道。
(4) 緩慢而較長(zhǎng)的冷卻過(guò)程以及良好的裂隙、節(jié)理促使成礦物質(zhì)在花崗巖巖體和同期噴發(fā)的火山巖以及變質(zhì)砂巖中萃取有利成礦元素,又能在構(gòu)造交匯有利部位充分地冷卻、充填或交代,結(jié)晶析出銅金銀等單質(zhì)或硫化物礦物。
(5) 主要礦體發(fā)育在強(qiáng)硅化和富含硫化物的構(gòu)造交匯有利部位,礦床大部分富礦體賦存在構(gòu)造巖和碎裂巖中。
悅洋礦區(qū)具有良好的成礦條件,對(duì)礦山生產(chǎn)找礦特征、潛力及方向有以下幾點(diǎn)提示:
(1) 在垂直向上的坑內(nèi)鉆、探礦天井等揭露至火山巖巖性時(shí)可以停止生產(chǎn)探礦工程。
(2) 礦區(qū)北部、西部、西南部以及深部,坑內(nèi)鉆探揭露至變質(zhì)砂巖巖性時(shí)可以停止探礦工程。
(3) 花崗巖巖體中穿插的次火山巖,主要為英安玢巖,未見(jiàn)礦化。如遇之,應(yīng)在充分研究其產(chǎn)狀和水平厚度、鉛直厚度的基礎(chǔ)上,決定是否可以停止生產(chǎn)探礦工程。
(4) 受張性構(gòu)造控礦作用,礦體沿走向和傾向不連續(xù),呈囊狀、雞窩狀。建議采用25 m×25 m甚至更高級(jí)別生產(chǎn)勘探網(wǎng)度,以垂直孔、水平孔和45°角方向孔對(duì)礦體進(jìn)行二次圈定控制。對(duì)穿脈巷道,掘進(jìn)的同時(shí)及時(shí)布置刻槽工程取樣,輔助礦體二次圈定。
(5) 礦體礦化不均勻,探礦工程中如遇到夾石,應(yīng)在充分研究該范圍區(qū)域構(gòu)造裂隙特征基礎(chǔ)上,決定是否可以停止生產(chǎn)探礦工程。
(6) 銀礦體的礦化特征為強(qiáng)硅化、富含硫化物。因此找礦方向應(yīng)特別注意這兩個(gè)特征的中細(xì)粒花崗巖和細(xì)?;◢弾r,部分粗?;◢弾r亦為賦礦圍巖,但很不穩(wěn)定。
(7) 礦區(qū)西側(cè)礦體金銀品位高、銅品位低;礦區(qū)東側(cè)則相反,銅品位高、金銀品位較低。礦區(qū)對(duì)銅的綜合利用價(jià)值不高,銀礦體在西側(cè)深部方向有更大的潛力。
悅洋礦區(qū)具有良好的成礦條件。2002年底建礦開(kāi)采至今,將近14年,通過(guò)提高礦山采選規(guī)模,降低入選品位。在礦山生產(chǎn)開(kāi)發(fā)過(guò)程中,通過(guò)充分吃透前人的研究成果,深入剖析成礦地質(zhì)條件、礦床成因,總結(jié)成礦模式,結(jié)合采掘工程揭露的巖性、礦化、蝕變、構(gòu)造等因素為生產(chǎn)探礦指明方向,挖掘礦山深邊部找礦潛力。目前在礦區(qū)深邊部坑內(nèi)鉆探揭露了新的礦體,礦山生產(chǎn)勘探增儲(chǔ)效果明顯,初步估計(jì)新增銀金屬量超過(guò)100 t,有效延長(zhǎng)了礦山服務(wù)年限。
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(責(zé)任編輯:于繼紅)
Ore-forming Geological Conditions and Prospecting Orientation of YueyangSilver Polymetallic Deposit in Wuping Area,Fujian Province
ZHONG Rongxing1,2
(1.CollegeofEnvironmentandResources,FuzhouUniversity,Fuzhou,Fujian350116; 2.ZijinMiningGroupCo.,Ltd.,Shanghang,Fujian364200)
This paper analyzes the geological settings and ore-forming conditions,discusses the genesis of ore deposit,establishes the ore-forming model,and points out the orientation of ore prospecting.Yueyang silver polymetallic deposit is located in Shanghang-YunxiaoⅣ-grade polymetallic metallogenic belt.According to the research on the basic geological characteristics and factors of the deposit,the author considers that the metallogenic model of this deposit is charactered on a “Three levels” structure.The orebody is formed in a favorable tectonic area,mainly occurring in Zijinshan composite pluton,which is composed of fine- to medium-fine-grain granite,controlled by the volcanic cover sequence and metamorphic basement.In addition,the orebody occurrence is simultaneously controlled by the distribution of NE- and NW-trending structural fracture zones.Yueyang silver polymetallic deposit is a quartz-adularia type low sulphide epithermal deposit,which is a concealed ore with orebodies deeply buried.
ore-forming geological conditions; ore genesis; metallogenic model; prospecting orientation
2016-07-01;改回日期:2016-07-29
鐘榮興(1983-),男,工程師,地質(zhì)工程專(zhuān)業(yè),在讀碩士研究生,研究方向?yàn)榈V山地質(zhì)。E-mail:269975905@qq.com
P618.52
A
1671-1211(2017)01-0013-05
10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.2017.01.003
數(shù)字出版網(wǎng)址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20161208.1424.034.html 數(shù)字出版日期:2016-12-08 14:24