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        湘南香花嶺錫多金屬礦田茶山礦床礦化空間分帶及礦物學(xué)研究

        2021-03-11 07:38:16丁濤劉建平何強(qiáng)邵擁軍鄭旭袁玲玲謝云
        礦產(chǎn)勘查 2021年11期
        關(guān)鍵詞:錫石毒砂閃鋅礦

        丁濤 ,劉建平 ,何強(qiáng) ,邵擁軍,鄭旭,袁玲玲,謝云

        (1.有色金屬成礦預(yù)測(cè)與地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(中南大學(xué)),湖南 長(zhǎng)沙 410083;2.中南大學(xué)地球科學(xué)與信息物理學(xué)院,湖南 長(zhǎng)沙 410083)

        0 引言

        錫是我國(guó)傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)礦產(chǎn),但隨著錫資源的生產(chǎn)消費(fèi)逐步提高,從2003年開(kāi)始,我國(guó)從錫的凈出口國(guó)變成凈進(jìn)口國(guó),且進(jìn)出口逆差越來(lái)越大(張建斌等,2015),錫礦資源供給形勢(shì)嚴(yán)峻。華南錫礦資源主要分布于云南、廣西、湖南、廣東、廣西、四川等省(田野等,2016;夏慶霖等,2018),對(duì)國(guó)內(nèi)的資源潛力預(yù)測(cè)顯示,湘南的香花嶺-千里山預(yù)測(cè)區(qū)是國(guó)內(nèi)5個(gè)重要的預(yù)測(cè)目標(biāo)區(qū)(夏慶霖等,2018;周念峰等,2020),而香花嶺-千里山預(yù)測(cè)區(qū)錫最有潛力的地區(qū)翹楚是香花嶺礦田。香花嶺礦田發(fā)育完善的巖漿-熱液成礦系列,發(fā)育眾多的大中型礦床,前人對(duì)該區(qū)礦床的研究集中于北部癩子嶺巖體的新風(fēng)、塘官鋪錫多金屬礦床,其他礦床很少涉及。前人對(duì)該區(qū)個(gè)別礦床水平分帶進(jìn)行了研究(杜方權(quán),1983;文國(guó)璋等,1984;張德全和王立華,1988),認(rèn)為自巖體向外,自下而上,依次出現(xiàn)花崗巖型的稀有元素礦床和偉晶巖型的稀有元素礦床(花崗巖體的頂部或其附近)、矽卡巖型的鉛鋅、錫及稀有元素礦床(正接觸帶)、高溫?zé)嵋哄a礦床(于接觸帶附近或花崗巖體內(nèi))、中溫?zé)嵋恒U、鋅礦床(遠(yuǎn)離于花崗巖體的外接觸帶)(文國(guó)璋等,1984),但缺乏單個(gè)礦床,尤其是脈狀礦床的垂向礦化空間分帶的解剖,制約了該區(qū)錫多金屬礦的深部勘查工作。香花嶺礦田南部斷裂中茶山錫鉛鋅礦床相對(duì)遠(yuǎn)離花崗巖巖體,構(gòu)造控礦特征明顯,勘查資料顯示礦化垂向分帶明顯,是開(kāi)展熱液脈型錫多金屬礦床礦化空間分帶及成礦機(jī)制的理想礦床。本文在野外地質(zhì)調(diào)查基礎(chǔ)上,采集了代表性樣品進(jìn)行顯微鑒定,開(kāi)展了毒砂和閃鋅礦的礦物化學(xué)研究,厘定了礦床垂向礦化分帶規(guī)律及成礦作用過(guò)程,最后探討了礦床成因及找礦方向。

        1 成礦地質(zhì)背景

        湘南地區(qū)處于東西向南嶺成礦帶與北東向欽杭成礦帶交匯部位,獨(dú)特的大地構(gòu)造環(huán)境使湘南成為華南地區(qū)著名的鎢錫鉛鋅多金屬礦集區(qū)(毛景文等,2011)。區(qū)內(nèi)出露最老地層為南華系-寒武系淺變質(zhì)碎屑巖(圖1a),不整合覆蓋其上的為中泥盆統(tǒng)-下三疊統(tǒng)濱海相-淺海相碳酸鹽巖和碎屑巖,之后為上三疊統(tǒng)至中侏羅統(tǒng)湖盆相碎屑巖及煤系地層,下白堊統(tǒng)-第四系陸相碎屑巖及沉積物(柏道遠(yuǎn)等,2016)。區(qū)內(nèi)中酸性巖漿巖廣泛發(fā)育,代表性巖體有騎田嶺、王仙嶺、千里山、癩子嶺等(車(chē)勤建,2005)。圍繞中晚侏羅世花崗巖巖體及巖脈發(fā)育眾多的稀有金屬、有色金屬礦床(圖1a)(黃革非等,2003;齊釩宇等,2017)。

        香花嶺礦田位于湘南礦集區(qū)的西南(圖1a),出露最老地層為寒武系,巖性為變質(zhì)砂巖及板巖等淺變質(zhì)巖,分布于香花嶺背斜的核部(圖1b)。不整合覆蓋在寒武系之上的泥盆系至三疊系地層,為濱海相-淺海相碎屑巖和碳酸鹽巖。三疊紀(jì)之后沉積的地層為下侏羅統(tǒng)的陸相碎屑巖及新生界沉積層(鐘江臨和李楚平,2006)。構(gòu)造上整體處于短軸背斜和北東向斷裂控制,發(fā)育北東向F1和F101斷層及北西向F2斷層(蔡宏淵,1991)。礦田內(nèi)地表出露了3個(gè)相對(duì)較大的花崗巖巖株:癩子嶺巖株、通天廟巖株和尖峰嶺巖株,圍繞這些巖株,發(fā)育眾多的巖脈,尤其以癩子嶺巖株周緣巖脈發(fā)育,如花崗斑巖、細(xì)晶巖脈?;◢弾r巖石學(xué)及地球化學(xué)研究顯示這些巖體為高分異花崗巖(來(lái)守華,2014),其形成時(shí)代集中在165~150 Ma(彭建堂等,2008)。

        圖1 湘南地質(zhì)礦產(chǎn)圖(a,據(jù)馬麗芳,2002;黃革非等,2003修改)和香花嶺地質(zhì)礦產(chǎn)圖(b,據(jù)湖南湘南地質(zhì)勘察院,2020①)

        圍繞花崗巖巖株及巖脈,礦田內(nèi)發(fā)育完整的巖漿熱液成礦系統(tǒng),根據(jù)礦體產(chǎn)狀、元素組合及控制因素,可分為6類(lèi)(王新元和王吾提,1997②):①與花崗巖頂部和細(xì)晶巖脈內(nèi)的Nb、Ta礦化;②花崗巖體與灰?guī)r接觸帶的矽卡巖型W、Be礦化;③巖體周緣淺變質(zhì)巖中的石英型W、Sn礦化;④巖體周緣斷裂帶的脈狀Sn、Pb、Zn礦化;⑤花崗斑巖中Sn、Pb、Zn礦化;⑥產(chǎn)于碎屑巖中的似層狀Sn礦化。其中,第④~⑥類(lèi)為區(qū)內(nèi)主要的錫礦化類(lèi)型。前人獲得香花嶺礦田成礦年齡為160~150 Ma(Yuan et al.,2008;Li et al.,2018),與成巖時(shí)代一致,為南嶺地區(qū)第二階段成礦大爆發(fā)事件的產(chǎn)物(毛景文等,2007)。

        2 礦床地質(zhì)概況

        2.1 礦區(qū)地質(zhì)特征

        茶山鉛鋅錫礦床位于香花嶺礦田南部,處于F101斷裂帶的北東端(圖1b),礦區(qū)出露地層有泥盆系和石炭系,少量二疊系。礦區(qū)內(nèi)未發(fā)現(xiàn)巖漿巖,西南方向距尖峰嶺巖體2 km。據(jù)1∶5萬(wàn)物探資料推測(cè)礦區(qū)東側(cè)存在隱伏花崗巖(湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)局,1990③)。

        2.1.1 地層圍巖

        礦區(qū)地層受斷層錯(cuò)動(dòng)影響出露不連續(xù),主要地層為中泥盆統(tǒng)跳馬澗組、棋梓橋組、上泥盆統(tǒng)佘田橋組以及下石炭統(tǒng)孟公坳組、石蹬子組、測(cè)水組、梓門(mén)橋組,中上統(tǒng)壺天群組(圖2a)。其中中泥盆統(tǒng)跳馬澗組出露礦區(qū)西北部,主要為砂頁(yè)巖;棋梓橋組分布于F5斷層以北的中部地區(qū),與跳馬澗組整合接觸,與上覆地層斷層接觸,該組地層下、中、上段地層巖性差異明顯,下段為泥灰?guī)r,中段為粒狀白云巖,上段為灰色中厚層狀泥灰?guī)r,以中段白云巖分布最為廣泛,是礦區(qū)主要容礦圍巖;佘田橋組分布于礦區(qū)東北部及中部F5與F6之間,與其他地層多為斷層接觸,礦區(qū)內(nèi)出露該組的中、上兩個(gè)巖性段,中段為致密灰?guī)r,近斷裂局部受熱液蝕變成灰白色白云巖,是區(qū)內(nèi)近礦蝕變圍巖,也是主要容礦圍巖,上段為鈣質(zhì)砂巖和致密灰?guī)r。

        2.1.2 礦區(qū)構(gòu)造

        茶山礦床整體處于通天廟穹窿的東部與F101斷裂帶的交匯部位,構(gòu)造發(fā)育,為成礦提供了良好的成礦空間。礦區(qū)北部地層呈北北東傾向的單斜,礦區(qū)南部地層呈單斜構(gòu)造,地層傾向向東,中間被北東向斷裂帶錯(cuò)動(dòng),這些單斜均屬于通天廟穹窿的東翼(圖1b)。礦區(qū)發(fā)育3組斷裂帶:中部北東向F101斷裂帶、北部東西向斷層和東南部北北東斷層帶(圖2a)。其中北東向F101斷裂帶分布礦區(qū)中部,寬約500~1000 m,走向?yàn)楸北睎|向,主要發(fā)育在棋梓橋組地層中,少數(shù)分布于南部石炭系地層中。棋梓橋組中的斷層帶西南端斷層少,分布窄,北東端斷層多,分布寬,呈現(xiàn)由北東往南西西收斂構(gòu)成區(qū)內(nèi)掃帚狀構(gòu)造(圖2a)。其邊界斷裂包含:①北部F1、F3和F4斷層,總體走向北東向呈向南東凸出的弧形,傾向南西。斷層在北東段地表至200 m以淺兩盤(pán)巖性均為棋子橋組白云巖,200 m以深為跳馬澗組砂巖,在西南端斷層兩盤(pán)均為跳馬澗組砂巖。F3、F4為F1的次級(jí)斷層,走向北東,傾向南東,傾角50°~65°。斷層性質(zhì)均為正斷層,這些次級(jí)斷裂中不同程度發(fā)育鉛鋅礦化角礫巖,F(xiàn)4是礦區(qū)重要的容礦斷裂。②南部F5、F6和F7斷層帶,橫貫礦區(qū)東西向,北北東至北東走向,中部向南凸出呈弧形,傾向向南至南東。F5斷層傾角56°~80°,產(chǎn)狀上部平緩,深部變陡,斷層上盤(pán)巖性為佘田橋組灰?guī)r及白云巖,下盤(pán)為棋梓橋組白云巖,該斷層是礦區(qū)主要容礦斷裂。F6斷層與F5平行,西端斜交F5,傾角63°~80°,產(chǎn)狀上緩下陡,上盤(pán)巖性為孟公坳組灰?guī)r,下盤(pán)為佘田橋組灰?guī)r和白云巖,是礦區(qū)容礦斷裂之一。F7斷層西端斜交F5,傾角40°~64°,斷層下盤(pán)為孟公坳組灰?guī)r,上盤(pán)為梓門(mén)橋組白云巖和測(cè)水組砂頁(yè)巖(湖南冶金二三八隊(duì),1972④)。

        圖2 茶山錫鉛鋅礦床地質(zhì)平面圖及剖面圖(據(jù)湖南冶金二三八隊(duì),1972④簡(jiǎn)化)

        2.2 礦體特征

        礦體產(chǎn)于F101斷層帶內(nèi),主要產(chǎn)于F4、F5和F6斷層,以及F1至F5斷層之間次級(jí)斷層中。每條斷層帶中礦化連續(xù)性差,礦體規(guī)模較小,礦體數(shù)目較多,常形成礦體群。礦體形態(tài)上呈脈狀,部分次級(jí)斷裂交叉部位形成管狀礦體。根據(jù)礦床勘查資料(湖南冶金二三八隊(duì),1972④),對(duì)礦區(qū)礦體群特征簡(jiǎn)述如下:①F4斷層中的礦體群在2~4線(xiàn)、18線(xiàn)地段發(fā)育脈狀礦體,礦體長(zhǎng)度較小,但延深較大。礦體賦存海拔在-50~450 m,在F3與F4靠近部位4線(xiàn)位置,F(xiàn)3斷層發(fā)育零星礦體,賦存海拔80~350 m。②F5斷層中礦體群是礦床中最為重要的礦體,分布于東端5線(xiàn)至西端15線(xiàn),形成6個(gè)富集地段,產(chǎn)出海拔范圍-50~540 m。③F6斷層中礦體群分布于東端6線(xiàn)至西端13線(xiàn),形成3個(gè)富集地段,產(chǎn)出海拔在200~530 m。④F1至F5斷層之間礦體群:分布于13~14線(xiàn)之間,標(biāo)高在600~700 m之間,產(chǎn)于兩斷層之間次級(jí)斷裂中,礦體呈透鏡狀,最厚處厚度變化范圍為2.57~4.00 m。

        2.3 礦化空間分帶

        礦體群在垂直上存在明顯分帶性,大致以海拔200 m為界,淺部為鉛鋅礦體,深部為錫石硫化物礦體(圖2b~d)。其中以2線(xiàn)最為典型(圖2d),上部鉛鋅礦體厚度為1.75 m,Pb 1.70%,Zn 0.34%,下部為錫礦體厚度為3.73 m,Sn 0.75%(湖南冶金二三八隊(duì),1972④)。總體上,鉛鋅礦化較錫礦化范圍廣,錫礦體主要分布在2~4線(xiàn)F4礦體深部、6線(xiàn)F5礦體深部。礦化的分帶在礦石組成及類(lèi)型上表現(xiàn)十分明顯。

        野外地質(zhì)調(diào)查顯示礦區(qū)礦石按構(gòu)造類(lèi)型可分為塊狀、浸染狀、斑雜狀和脈狀網(wǎng)脈狀構(gòu)造礦石,按有用元素可分為鉛鋅礦石和錫礦石,按礦物組合可分為方鉛礦閃鋅礦礦石、方鉛礦閃鋅礦黃鐵礦礦石、方鉛礦閃鋅礦黃銅礦礦石、毒砂錫石礦石等。根據(jù)本次450 m中段、327 m中段、136 m中段、98 m中段、55 m中段和-40 m中段的樣品觀察,綜合各要素將礦體由淺到深分為兩大類(lèi)礦石:

        (1)鉛鋅礦石:產(chǎn)于礦脈淺部,礦石構(gòu)造包含塊狀、斑雜狀、脈狀、浸染狀構(gòu)造(圖3a~c),礦石礦物主要為方鉛礦、閃鋅礦,少量黃鐵礦和黃銅礦,塊狀礦石礦物顆粒較粗,品位較富,Pb+Zn品位在30%以上,細(xì)脈浸染狀礦石礦物呈細(xì)脈和星點(diǎn)狀,Pb+Zn品位在3%左右。

        (2)錫石硫化物礦石:該類(lèi)礦石按礦物組成及礦石品位可分為3個(gè)亞類(lèi):①含錫鉛鋅礦石,該亞類(lèi)礦石較上部鉛鋅礦石的方鉛礦明顯減少,閃鋅礦主要為鐵閃鋅礦(圖3d~e),礦石中含有一定量的毒砂、磁黃鐵礦,黃銅礦,為鉛鋅礦石和錫礦石過(guò)渡型礦石。其Pb+Zn品位一般在5%,最高可達(dá)20%(湖南冶金二三八隊(duì),1972④)。②富錫的錫石硫化物礦石,該亞類(lèi)礦石產(chǎn)于主干斷裂深部,礦石構(gòu)造有塊狀、斑雜狀、脈狀-網(wǎng)脈狀構(gòu)造(圖3f~g),局部形成氣孔狀構(gòu)造(圖3h)。礦物組成以毒砂、錫石和黃銅礦為主,次為磁黃鐵礦、黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦,可形成毒砂錫石礦石、錫石黃銅礦礦石、錫石磁黃鐵礦礦石等礦物組合類(lèi)型。Sn品位最高達(dá)8%,最低為0.25%(湖南冶金二三八隊(duì),1972④)。③深部還發(fā)育少量的矽卡巖型錫石磁鐵礦礦石,礦化沿著斷裂帶中產(chǎn)出(圖3i)。

        2.4 圍巖蝕變

        礦區(qū)圍巖主要為白云巖和灰?guī)r,圍巖蝕變較為簡(jiǎn)單,主要有矽卡巖化、螢石化、碳酸鹽化和綠泥石化。需要指出的是礦區(qū)內(nèi)蝕變主要形成于斷裂帶,如矽卡巖充填于灰?guī)r斷裂中(圖3i),邊部?jī)H見(jiàn)2 cm大理巖化邊。毒砂錫石礦石中錫石邊部發(fā)育矽卡巖化(圖3j)。

        圖3 茶山礦床典型礦石及蝕變照片

        3 礦物學(xué)特征及成礦期次

        3.1 分析方法

        在野外調(diào)查基礎(chǔ)上,對(duì)代表型樣品進(jìn)行了光片及電子探針片磨制,并進(jìn)行顯微鑒定及電子探針?lè)治觥5V相觀察采用LEICA DM 2500P光學(xué)顯微鏡,電子探針?lè)治鰞x器為島津Shimadzu EPMA-1720H(日本島津公司)型電子探針?lè)治鰞x,礦物定量分析的實(shí)驗(yàn)條件為加速電壓15 kV,電流20 nA,光斑直徑1 μm。數(shù)據(jù)處理采用儀器自帶處理程序,校正方法采用ZAF校正法。礦石顯微觀察及礦物電子探針?lè)治鼍谥心洗髮W(xué)地球科學(xué)與信息物理學(xué)院電子探針實(shí)驗(yàn)室完成。

        3.2 礦物組成

        礦石礦物組成較為簡(jiǎn)單,金屬礦物有方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦、黃鐵礦、錫石、磁黃鐵礦和毒砂等(圖4),非金屬礦物主要為螢石、白云石、方解石和綠泥石等。通過(guò)詳細(xì)的巖礦鑒定和礦物電子探針,礦石中還發(fā)育黝銅礦、黝錫礦、磁鐵礦和自然鉍、輝鉍礦等礦物。其中礦區(qū)錫石存在3個(gè)世代的錫石(錫石Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,分別標(biāo)記為CstⅠ、CstⅡ、CstⅢ):深部矽卡巖型礦石(圖4a~b)中發(fā)育錫石Ⅰ呈他形粒狀,粒度較小,約為10~20 μm,與矽卡巖密切共生(圖4a);錫石硫化物型礦石中(圖4c~f)發(fā)育錫石Ⅱ(圖4c),自形程度高,粒度較大,約為300~500 μm,可見(jiàn)后形成的黃銅礦和黝錫礦沿錫石內(nèi)部裂隙充填;含錫石的鉛鋅礦礦石(圖4g~h)中的錫石Ⅲ,顆粒細(xì)小,多呈半自形(圖4g);礦區(qū)錫礦體中發(fā)育3個(gè)世代的毒砂(毒砂Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,分別標(biāo)記為ApyⅠ、ApyⅡ、ApyⅢ):矽卡巖型礦石中的毒砂Ⅰ、錫石硫化物型礦石中的毒砂Ⅱ和含錫的鉛鋅礦石中的毒砂Ⅲ,毒砂Ⅰ(圖4a)自形程度較好,粒徑約為500 μm,毒砂Ⅱ(圖4g)粒徑較大,約為1500 μm,錫石硫化物型礦石中可見(jiàn)黃銅礦充填于毒砂間(圖4f)。礦區(qū)發(fā)育4個(gè)世代閃鋅礦(閃鋅礦Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ,分別標(biāo)記為SpⅠ、SpⅡ、SpⅢ、SpⅣ),其中錫石硫化物礦石中發(fā)育閃鋅礦Ⅰ、Ⅱ,其中閃鋅礦Ⅰ多呈細(xì)粒被黃鐵礦交代(圖4e),閃鋅礦Ⅱ(圖4f)充填于毒砂粒間,含較多的黃銅礦固溶體;閃鋅礦Ⅲ(圖4g和4h)發(fā)育較多的黃銅礦出熔體被晚期黃鐵礦交代;閃鋅礦Ⅳ為淺色閃鋅礦,反射率較低,被晚期方鉛礦所交代(圖4i)。

        圖4 茶山礦床典型礦物組合顯微照片

        3.3 成礦期次

        根據(jù)礦石礦物共生組合、礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造及圍巖蝕變,成礦作用過(guò)程可劃分為2個(gè)成礦期和4個(gè)成礦階段,礦物生成順序見(jiàn)圖5。矽卡巖期劃分出濕矽卡巖階段,在錫礦體的深部發(fā)育陽(yáng)起石典型的濕矽卡巖礦物,該階段形成螢石、陽(yáng)起石、毒砂Ⅰ和少量錫石Ⅰ。熱液期包含3個(gè)階段:①磁黃鐵礦-毒砂-錫石階段,為Sn-Cu礦化主要階段,形成磁黃鐵礦、毒砂Ⅱ、錫石Ⅱ、黃銅礦、閃鋅礦Ⅰ、閃鋅礦Ⅱ、方鉛礦礦物。②錫石-閃鋅礦-方鉛礦-黃鐵礦階段,發(fā)育Pb、Zn礦化,形成閃鋅礦Ⅲ、方鉛礦、黃鐵礦、錫石Ⅲ、毒砂Ⅲ、白云石、方解石。蝕變類(lèi)型有硅化、碳酸鹽化。③方鉛礦-閃鋅礦-碳酸鹽階段,發(fā)育Pb、Zn、Fe、Mn礦化,形成方鉛礦、閃鋅礦Ⅳ、鐵錳碳酸鹽礦物,圍巖蝕變?yōu)樘妓猁}化。

        圖5 礦物生成順序

        3.4 典型礦物的化學(xué)成分

        茶山礦床中硫化物發(fā)育,選擇深部錫礦體中毒砂,選擇錫、鉛鋅礦體貫通性閃鋅礦進(jìn)行了電子探針?lè)治?,以揭示垂向礦物化學(xué)變化特征。

        3.4.1 毒砂

        礦相觀察顯示從底部矽卡巖到中上部的含錫的鉛鋅礦體中發(fā)育3類(lèi)毒砂:矽卡巖型礦石中的毒砂(ApyⅠ)、富錫的錫石硫化物礦石中毒砂(ApyⅡ)和含錫鉛鋅礦石中的毒砂(ApyⅢ),本次測(cè)的各類(lèi)毒砂電子探針測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1,元素箱型圖見(jiàn)圖6。18個(gè)電子探針數(shù)據(jù)顯示毒砂(ApyⅠ)中As含量為44.94%~48.57%,S的含量為17.38%~20.45%,F(xiàn)e含量為34.23%~36.10%,Sb和Zn含量低于檢測(cè)限,普遍在0.01%以下。毒砂(ApyⅡ)中As含量為44.16%~46.4%,S的含量為17.9%~20.17%,F(xiàn)e含量為33.73%~34.56%,Sb和Zn含量低于檢測(cè)限。毒砂(ApyⅢ)的As含量為41.37%~49.85%,S含量為16.74%~21.67%,F(xiàn)e 含量為33.71%~35.99%,含有一定量的Sb和Zn,平均含量分別為0.59%、0.76%。可見(jiàn)3種類(lèi)型的毒砂中,F(xiàn)e、As、S變化并不大,差異主要在毒砂(ApyⅢ)中含一定量的Sb與Zn雜質(zhì)元素(圖6)。

        圖6 錫礦體中不同類(lèi)型毒砂As(a)、S(b)、Fe(c)、Sb(d)和Zn(e)元素箱型圖

        表1 毒砂電子探針測(cè)試數(shù)據(jù)/%

        3.4.2 閃鋅礦

        錫鉛鋅礦體發(fā)育貫通性礦物閃鋅礦,由深到淺依次為錫石硫化物礦石中的閃鋅礦Ⅰ(SpⅠ)和閃鋅礦Ⅱ(SpⅡ)、含錫的鉛鋅礦石中的閃鋅礦Ⅲ(SpⅢ)、以及鉛鋅礦石中的閃鋅礦Ⅳ(SpⅣ)。共獲得29個(gè)閃鋅礦電子探針測(cè)試(表2)。數(shù)據(jù)顯示閃鋅礦Ⅰ中的Zn含量為51.18%~51.90%,F(xiàn)e含量為8.34%~9.35%,Cu 含量為0.09%~0.13%,Cd 含量 為0.56%~0.65%,In 含量為0.97%~1.11%。閃鋅 礦Ⅱ中Zn 含量 為49.50%~52.45%,F(xiàn)e 含量為9.32%~10.60%,Cu 含量為0.00%~1.62%,Cd 含 量為0.30%~0.38%,In 含量為1.41%~2.77%。閃 鋅礦Ⅲ中的Zn 含量 為54.62%~55.90%,F(xiàn)e 含量為8.63%~9.41%,Cu含量為0.69%~1.36%,Cd含量為0.42%~0.53%,In普遍低于檢測(cè)限。閃鋅礦Ⅳ中Zn含量為57.39%~63.13%,F(xiàn)e含量為2.76%~6.98%,Cu含量為0.02%~0.80%,Cd含量為0.22%~0.41%,Mn含量為0.1%~0.35%,In低于檢測(cè)限。綜合分析可知,由深到淺閃鋅礦S、Cu、In、Fe、Cd元素含量逐漸降低,而Zn元素含量逐漸上升(圖7)。

        圖7 不同類(lèi)型閃鋅礦S(a)、In(b)、Cu(c)、Cd(d)、Zn(e)和Fe(f)元素箱型圖

        表2 茶山礦床閃鋅礦電子探針測(cè)試數(shù)據(jù)/%

        從銦的富集程度角度,上述各世代的閃鋅礦可以分為富銦的閃鋅礦(SpⅠ、SpⅡ)和貧銦的閃鋅礦(SpⅢ、SpⅣ)。對(duì)這兩類(lèi)閃鋅礦分別進(jìn)行元素的二元相關(guān)圖解(圖8)。在富銦閃鋅礦中In與Cu元素具有明顯的正相關(guān)性(圖8a),In、Cu與Zn元素呈負(fù)相關(guān)關(guān)系(圖8b),暗示可能存在In2++Cu2+?2Zn2+的替代關(guān)系,與前人研究結(jié)果一致(Murakami and Ishihara,2013),Zn、Fe元素關(guān)系無(wú)相關(guān)性(圖8c),而貧銦閃鋅礦中Zn與Fe元素呈負(fù)相關(guān)關(guān)系(圖8d),Zn與Cd元素呈正相關(guān)關(guān)系,Zn、Cd與Fe呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,暗示貧銦閃鋅礦中存在Zn2++Cd2+?2Fe2+的替代關(guān)系。

        圖8 富銦閃鋅礦In-Cu(a)、(In+Cu)-Zn(b)、Fe-Zn(c)和貧銦閃鋅礦Fe-Zn(d)、Zn-Cd(e)、Fe-(Cd+Zn)(f)元素二元圖解

        不同階段的毒砂與閃鋅礦的礦物化學(xué)顯示錫石硫化物沉淀后,毒砂中存在較多的Zn元素類(lèi)質(zhì)同象替代,且閃鋅礦的In含量也劇增,此后Fe含量逐漸降低。

        4 礦床成因及成礦規(guī)律

        4.1 礦床成因

        綜合礦區(qū)成礦地質(zhì)條件及礦化特征,茶山礦床是受地層圍巖、構(gòu)造和巖漿巖聯(lián)合控制的熱液脈狀錫鉛鋅多金屬礦床。其成礦的巖漿條件有:礦區(qū)地表南西西方向2.5 km 處出露高分異花崗巖(文春華等,2017),礦田內(nèi)地球物理異常資料顯示礦區(qū)東部發(fā)育隱伏巖體(湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)局,1990③),礦區(qū)深部發(fā)育矽卡巖化現(xiàn)象暗示礦脈距離花崗巖體不遠(yuǎn),此外,文國(guó)璋等(1988)對(duì)茶山礦床方鉛礦、閃鋅礦開(kāi)展了硫同位素研究,δ34S主要范圍為-3.95‰~4.19‰,變化范圍較窄,表明硫來(lái)源于巖漿。深部錫礦體中的閃鋅礦In含量較高指示其為巖漿熱液成因。礦石的方解石和方鉛礦氣液包裹體分析(吳延之和王增潤(rùn),1990⑤),成礦流體性質(zhì)為巖漿熱液特點(diǎn)。因此,礦床的形成與花崗巖關(guān)系密切,成礦物質(zhì)及成礦流體來(lái)源于巖漿巖。成礦構(gòu)造條件顯示礦床受斷裂構(gòu)造控制現(xiàn)狀,富礦體產(chǎn)于斷裂產(chǎn)狀變化或交叉部位,一般是在斷層傾斜較緩和構(gòu)造收斂部位以及主斷裂伴生的羽狀斷裂交叉部位,同時(shí)錫礦體主要賦存于主干斷裂,而鉛鋅礦體礦化范圍較廣,與此同時(shí)在富錫礦石中發(fā)育氣孔構(gòu)造(圖3h),可能暗示了錫石成礦階段成礦流體含有較多氣相組分,金屬的卸載沉淀通過(guò)減壓沸騰的形式沉淀。文國(guó)璋等(1988)對(duì)各成礦階段包裹體測(cè)溫顯示磁黃鐵礦-毒砂-錫石階段形成溫度為318 ℃,閃鋅礦-方鉛礦-黃鐵礦階段形成溫度248 ℃,方鉛礦-閃鋅礦-碳酸鹽階段形成溫度為200 ℃左右。因此,綜合礦床成礦物質(zhì)來(lái)源及成礦環(huán)境認(rèn)為茶山礦床為巖漿熱液高中溫錫鉛鋅礦床。

        4.2 成礦規(guī)律及找礦方向

        (1)成礦規(guī)律:綜合分析顯示茶山熱液脈型錫鉛鋅礦床空間分布具有如下特點(diǎn):①礦化受斷裂控制明顯,在斷裂帶弧形部位是最佳的成礦地段。反映了成礦流體在受流體通道性質(zhì)改變而發(fā)生熱液沉淀。礦化產(chǎn)于北東向F101斷層帶中,但礦化富集地段為斷裂向南東凸出的5線(xiàn)~17線(xiàn)(圖2)。前人研究顯示香花嶺礦田北部F1斷層中礦體賦礦部位也有類(lèi)似的規(guī)律,即主干斷裂巖走向或傾向彎曲轉(zhuǎn)折部位對(duì)礦體控制作用明顯,如太平礦段和新風(fēng)礦段礦體產(chǎn)在斷層產(chǎn)狀變化處(王新元和王吾提,1997②)。②礦化垂向分帶明顯,呈現(xiàn)由底部矽卡巖型錫石磁鐵礦帶→深部錫石硫化物帶→中深部含錫的鉛鋅礦帶→淺部鉛鋅礦帶的分帶。以6線(xiàn)中F5斷層中的礦體群(圖2b)、4線(xiàn)中F3和F4中礦體群(圖2b)、2線(xiàn)中F4斷層中的礦體群(圖2d)、垂向上礦化分帶明顯,且呈現(xiàn)在主干斷裂富集錫的特點(diǎn)。③礦物化學(xué)組分上,由深到淺,深部錫礦體中的毒砂逐漸富集Sb、Zn,而閃鋅礦由深部低In,逐漸變?yōu)楦籌n,在淺部變?yōu)樨欼n,閃鋅礦元素類(lèi)質(zhì)同象替代存在差異。

        (2)找礦方向:基于上礦床成因及成礦規(guī)律,礦山深邊部有利找礦部位有3處:①F101斷裂帶掃帚狀構(gòu)造的東西兩端,西端下盤(pán)的次斷裂及其延伸部位為砂巖與灰?guī)r接觸界面,與香花嶺新風(fēng)礦床的F1斷裂帶中的1號(hào)礦體具有類(lèi)似的容礦構(gòu)造(周冬梅等,2013),具有良好的找礦前景,東端延伸方向尚未控制部位,淺部可能發(fā)育鉛鋅礦體;②以往勘查及礦山生產(chǎn)勘探中主干斷裂帶在淺部尚圈定有多個(gè)零星規(guī)模鉛鋅礦體,依據(jù)礦床礦化垂向分帶規(guī)律,其深部可能存在錫銅礦有利找礦地段;③根據(jù)尖峰嶺巖體周緣發(fā)育東山和香花鋪白鎢礦床,依照巖漿熱液成礦系列一般分帶規(guī)律,深部隱伏巖基接觸帶可能存在矽卡巖型鎢礦的有利地段。

        5 結(jié)論

        (1)茶山熱液脈型錫鉛鋅礦床礦體受北東向斷裂帶控制,礦體定位于斷裂構(gòu)造走向變化的引張部位,具有主干斷裂富錫,次級(jí)斷裂沉淀鉛鋅的規(guī)律。

        (2)礦床垂向分帶特征顯著,淺部發(fā)育鉛鋅礦且富集鉛,深部(海拔200 m以深)以錫礦化為主,礦石礦物組合上,鉛鋅礦體發(fā)育石英-方解石-方鉛礦-淺色閃鋅礦組合;錫礦體上部發(fā)育黑色閃鋅礦-黃鐵礦-(錫石)組合、下部黃銅礦-磁黃鐵礦-毒砂-錫石礦物組合,底部局部發(fā)育磁鐵礦-錫石-(毒砂)礦物組合。

        (3)礦石中毒砂和閃鋅礦礦物化學(xué)顯示錫礦體中毒砂由深到淺Sb、Zn含量逐漸增高。錫礦體和鉛鋅礦體中的閃鋅礦,深部錫石硫化物礦石中富含F(xiàn)e、In、Cu元素,而中上部閃鋅礦具貧Fe、富Mn的特點(diǎn)。

        (4)綜合礦床地質(zhì)特征及礦相學(xué)研究,認(rèn)為茶山錫鉛鋅礦床為巖漿熱液高中溫錫鉛鋅礦床。結(jié)合礦床受斷裂構(gòu)造控制、礦床垂向分帶的成礦規(guī)律,提出了深部礦產(chǎn)勘查的3個(gè)方向:斷裂帶東西兩端深部不同巖性接觸帶部位、中部的深部地段、隱伏巖體接觸帶。

        注 釋

        ①湖南湘南地質(zhì)勘察院.2020.湖南東坡-香花嶺礦集區(qū)錫多金屬礦礦集區(qū)礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查(方圓-香花鋪地區(qū))課題成果報(bào)告[R].郴州:1-265.

        ② 王新元,王吾提.1997.湖南香花嶺有色稀有多金屬礦床地質(zhì)[R].北京:中國(guó)有色金屬工業(yè)總公司地質(zhì)調(diào)查總局,1-76.

        ③湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)局.1990.1∶50000香花嶺幅和臨武幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告(礦產(chǎn)部分)[R].長(zhǎng)沙:1-238.

        ④ 湖南冶金二三八隊(duì).1972.湖南省臨武縣茶山鉛鋅礦區(qū)地質(zhì)評(píng)價(jià)報(bào)告[R].郴州:1-21.

        ⑤ 吳延之,王增潤(rùn).1990.香花嶺錫多金屬礦田控巖控礦構(gòu)造及找礦方向研究[R].長(zhǎng)沙:中南工業(yè)大學(xué),1-69.

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