陳 港, 陳懋弘*, 葛 銳, 2, 郭申祥, 3, 吳啟強

廣西貴港砷礦溝銀鉛鋅礦床控礦因素分析及成礦預測

陳 港1, 陳懋弘1*, 葛 銳1, 2, 郭申祥1, 3, 吳啟強4

(1. 中國地質科學院 礦產資源研究所, 自然資源部成礦作用與評價重點實驗室, 北京 100037; 2. 萬寶礦產有限公司, 北京 100053; 3. 中國建筑材料工業(yè)地質勘查中心湖北總隊, 湖北 武漢 430000; 4. 廣西壯族 自治區(qū)第六地質隊, 廣西 貴港 537100)

一般而言, 巖漿熱液礦床除與侵入巖體有關外, 與地層和構造關系也比較密切, 控礦因素往往比較復雜, 確定其中最主要的控礦因素往往是成礦預測成敗的關鍵。廣西貴港砷礦溝銀鉛鋅礦床位于大瑤山隆起西南部龍山鼻狀構造的最西南段, 是大平天山巖漿熱液成礦系統(tǒng)的一部分。礦床以順層產出的矽卡巖型礦體為主, 切層的脈狀礦體為輔。系統(tǒng)的野外測量和研究表明, 脈狀礦體形態(tài)簡單, 主要受控于近直立的NNW向斷層; 層狀矽卡巖型礦體形態(tài)十分復雜, 除受控于大平天山和龍頭山巖體外, 還受寒武系黃洞口組灰?guī)r夾層、加里東期復雜褶皺形態(tài)以及NNW向斷層的聯(lián)合控制。其中大平天山和龍頭山巖體為礦床的形成提供了成礦物質、成礦流體和熱源, 并控制了成礦元素的空間分帶; 寒武系黃洞口組灰?guī)r夾層是形成矽卡巖型礦體的巖性條件, 控制了礦層的數(shù)量和厚度; 近EW走向的復式褶皺控制了礦體的具體形態(tài)和產狀; NNW向斷層控制了礦段的平面空間位置。本文在正確理解上述巖漿?地層巖性?褶皺?斷層等控礦因素的基礎上, 確定NNW向斷層為主要的流體通道, 其東西兩側20～70 m的范圍內寒武系黃洞口組灰?guī)r夾層可以形成層狀矽卡巖型礦體, 據(jù)此由東往西劃分了3個礦段, 經鉆探驗證成功在礦區(qū)西部發(fā)現(xiàn)了新的礦段。本次成礦預測改變了前人以 近EW走向灰?guī)r追索找礦的思路, 轉為沿NNW走向斷層(節(jié)理)追索層狀礦體, 把一個被前人否定評價的礦床給予了肯定評價并獲得成功。這一認識和經驗對復雜褶皺地區(qū), 受多要素控制的巖漿熱液礦床的成礦預測具有一定的借鑒意義。

巖漿熱液成礦系統(tǒng); 控礦因素; 成礦預測; 砷礦溝銀鉛鋅礦床; 廣西貴港

0 引 言

巖漿熱液礦床一般指與巖漿氣水熱液有關的、在圍巖中通過充填或者交代方式形成的后生礦床。這類礦床在時空分布上主要受控于巖漿巖, 但還與地層巖性和構造關系密切。例如, 如果圍巖存在碳酸鹽巖, 則可以通過交代作用形成矽卡巖礦床; 如果圍巖以硅酸鹽為主, 加之斷裂發(fā)育, 則可以通過充填作用形成脈狀礦床。具體到礦段和礦體的尺度上, 情況可能更復雜, 其中起關鍵作用的因素也千差萬別, 因此, 正確分析礦床的控礦因素特別是關鍵要素是成礦預測成功的基礎和前提條件(侯德義, 1984; Sillitoe and Bonham, 1990; Sinclair and Goodfellow, 2007; Sillitoe, 2010)。

廣西大瑤山地區(qū)發(fā)育多期次的巖漿熱液礦床(陳懋弘等, 2015, 2019, 2020), 其中貴港大平天山地區(qū)發(fā)現(xiàn)有龍頭山金礦(朱桂田, 2002; 曾南石等, 2011)、新民銅礦、白沙銀鉛鋅礦、砷礦溝銀鉛鋅礦(李春平和吳啟強, 2013a)、六梅金礦(葉榮等, 2012)、新村金礦、山花金礦等一批大中型礦床。這些礦床圍繞大平天山巖體具有從高溫到低溫成礦元素的分帶, 共同組成了大平天山巖漿熱液成礦系統(tǒng)(韋子任和傅勇, 2013a; 陳懋弘等, 2016)。

砷礦溝銀鉛鋅礦床位于龍頭山巖體的北部, 大平天山巖體西側, 是一個民采20多年的礦床。由于礦權分割, 采礦權人變更頻繁, 前人對該礦床的資源儲量規(guī)模、控礦因素, 以及與巖漿巖的關系并不清楚。葛銳(2019)曾對該礦床的礦床地質和地球化學特征進行了初步研究, 指出其為與巖漿活動有關的中溫熱液礦床, 并初步建立了礦床成因模型。

砷礦溝銀鉛鋅礦床主要包括脈狀礦體和層狀礦體, 其中層狀礦體是主要開采對象。礦山開采實踐和井下編錄表明, 層狀礦體形態(tài)十分復雜, 當沿 近EW走向的寒武系灰?guī)r夾層進行追索評價時, 礦體變化非常大, 單一礦體呈小的透鏡狀(長度多小于100 m), 而礦體間的非礦地段可達數(shù)百米, 因此許多礦業(yè)公司對此做出了否定的評價。但當我們對所有分屬不同采礦權的礦山編錄完畢, 發(fā)現(xiàn)整個礦床實際上可分為3個礦段, 單一礦體雖然沿東西走向長僅100 m左右, 但沿NNW走向延伸卻可達600 m以上, 與前人認識有很大區(qū)別。為此我們對礦床主要控礦因素進行了深入研究, 發(fā)現(xiàn)礦體空間分布主要受巖漿巖、地層巖性、褶皺構造和斷裂(節(jié)理)構造聯(lián)合控制, 其中斷裂構造是最關鍵的因素, 并預測礦區(qū)西部還存在一個新礦段, 且經鉆探驗證得到證實。本次研究成果對復雜褶皺地區(qū), 受多要素控制的巖漿熱液礦床的成礦預測具有一定的借鑒意義。

1 區(qū)域地質概況

廣西大瑤山地區(qū)位于欽杭成礦帶的南西段(圖1a), 一直以來是廣西重要的金銀礦產區(qū)(楊明桂和梅勇文, 1997; 陳開禮, 2000; 韋子任和張耀華, 2003; 盛志華, 2005; 廣西壯族自治區(qū)地質礦產局, 2005; 毛景文等, 2011; Mao et al., 2012), 近幾年又新發(fā)現(xiàn)了一批加里東期和燕山期斑巖?矽卡巖型鎢鉬、銅多金屬礦床(陳懋弘等, 2011, 2012, 2015, 2019, 2020; 楚克磊, 2013; 張志強等, 2014; 廣西壯族自治區(qū)地球物理勘察院, 2014, 2019; 楊鋒等, 2016; 黨院, 2018), 認為大瑤山地區(qū)具有很好的找礦潛力。

大瑤山地區(qū)大面積出露寒武系, 次為震旦系, 南部出現(xiàn)少量奧陶系和志留系。這套地層屬于陸棚?斜坡相的復理石建造, 由多個具濁流沉積特征的含礫不等粒砂巖–長石石英砂巖–粉砂巖–泥巖旋回組成。此外, 近年來還在南部寒武系黃洞口組中斷續(xù)發(fā)現(xiàn)了一套灰?guī)r夾層, 厚50～100 m不等, 為矽卡巖型礦床的形成提供了必要條件(韋子任和傅勇, 2013b;陳懋弘等, 2019, 2020)。

由于受廣西運動(加里東運動)影響, 大瑤山地區(qū)以一系列EW向、NEE向緊密線狀復式褶皺為特色。區(qū)域性的NE-NEE向憑祥?大黎大斷裂是一條長期活動的斷層, 也是大瑤山地區(qū)的主要控巖控礦構造。次為NNW向斷層, 主要分布在西部, 切割近EW向斷裂和褶皺, 多被燕山期巖脈和礦體充填。

大瑤山地區(qū)巖漿活動頻繁, 陳懋弘等(2015, 2019)將其劃分為加里東期(430～470 Ma)、海西期?印支期(240～270 Ma)、燕山早期(150～170 Ma)和燕山晚期(90～110 Ma)等4期, 并將相關的礦床劃分為加里東期(430～440 Ma)斑巖?矽卡巖?石英脈型鎢鉬成礦系列、燕山早期(145～155 Ma)斑巖型銅鉬(金)成礦系列和燕山晚期(90～110 Ma)斑巖型?蝕變破碎帶型鉬金銀銅鉛鋅成礦系列等3個成礦系列。

大平天山地區(qū)位于大瑤山隆起南西段的龍山鼻狀背斜西南傾伏端(圖1a)。龍山鼻狀背斜總體走向NEE, 軸長35 km, 寬6～16 km, 核部地層為寒武系, 強烈褶皺; 翼部地層為泥盆系, 不整合于寒武系之上。斷裂、節(jié)理構造發(fā)育, 主要為NNW向, 部分被礦體和花崗質脈巖充填, 少數(shù)為NE向和近EW向。大平天山巖體以黑云母花崗巖為主體, 核部出露花崗閃長巖, 總面積29 km2, 是一個燕山晚期(96 Ma)的巖株(黃民智等, 1999)。南西部為龍頭山次火山巖體, 呈巖筒狀侵入寒武系和泥盆系中, 面積0.46 km2,也是一個燕山晚期的巖體。巖筒自邊緣向中心巖性依次為隱爆角礫巖、流紋斑巖和二長花崗斑巖, 且大致呈環(huán)狀分布。大平天山和龍頭山巖體外圍巖脈發(fā)育, 主要有石英斑巖、花崗斑巖、霏細斑巖、鈉長斑巖和電英巖脈等。巖脈走向與近SN向或NNW向斷裂一致, 脈寬2～30 m, 長幾十至數(shù)百米, 局部有礦化。在巖體及巖脈的內、外接觸帶熱液蝕變作用強烈, 電氣石化、硅化、角巖化、黃鐵礦化普遍, 絹云母化、綠泥石化常見(王成輝, 2011; 張明記, 2019)。

多年的礦產勘查工作和研究表明, 大平天山巖體由內向外, 依次出現(xiàn)高溫斑巖型(或次火山巖型)金礦(龍頭山金礦)、矽卡巖型和破碎帶型銅礦(新民銅礦)→中溫矽卡巖型和破碎帶型銀鉛鋅礦(砷礦溝銀鉛鋅礦、白沙銀鉛鋅礦)→遠端低溫熱液型金礦(六梅金礦、新村金礦、山花金礦)(圖1), 共同組成了大平天山巖漿熱液成礦系統(tǒng)(韋子任和傅勇, 2013a; 陳懋弘等, 2016; 陳港等, 2020)。

2 礦床地質

砷礦溝銀鉛鋅礦床位于大平天山巖體西側1～2 km, 龍頭山巖體北側約500 m(圖1)。礦區(qū)出露地層為寒武系黃洞口組下段(?1)和下泥盆統(tǒng)蓮花山組(D1) (圖2)。黃洞口組下段為一套巖性區(qū)別不大的輕變質長石石英砂巖夾泥巖、粉砂巖, 具有濁流沉積特點, 厚度超過500 m, 其中夾一層灰?guī)r。下泥盆統(tǒng)蓮花山組不整合于黃洞口組之上, 總厚約400 m。底部為厚10～30 m的石英粗砂巖、底礫巖; 下部為紫紅色中?厚層狀細砂巖, 上部為薄?中厚層狀泥質粉砂巖、石英砂巖夾數(shù)層黃綠色鈣質粉砂巖和泥巖。

礦區(qū)先后經歷了加里東期、印支期和燕山期構造運動。其中加里東期運動導致寒武系黃洞口組發(fā)生強烈褶皺, 軸向近EW向。由南往北, 分別由一個大型復式向斜和一個復式背斜組成, 南北寬約800 m,

1. 第四系; 2. 石炭系?三疊系; 3. 泥盆系; 4. 寒武系黃洞口組下段; 5. 寒武系黃洞口組中段; 6. 寒武系黃洞口組上段; 7. 燕山期花崗巖; 8. 燕山期花崗閃長巖; 9. 燕山期花崗斑巖脈; 10. 燕山期霏細斑巖脈; 11. 燕山期流紋斑巖; 12. 地層不整合界線; 13. 斷層; 14. 金礦床; 15. 銀鉛鋅礦床; 16. 銅多金屬礦床; 17. 礦化分帶。

次級褶皺十分發(fā)育。礦區(qū)斷裂構造相當發(fā)育, 主要有NNW向、NNE向、近SN向和少量近EW向斷層。其中NNW向斷層規(guī)模大, 延伸穩(wěn)定, 是主要的導礦構造和容礦構造。

礦區(qū)東部毗鄰大平天山細?；◢忛W長巖?黑云母正長花崗斑巖復式巖體, 南部為龍頭山次火山巖體。礦區(qū)內巖脈發(fā)育, 主要沿NNW向和近SN向斷裂和節(jié)理侵入, 寬2～30 m不等, 長數(shù)百米。巖性以花崗斑巖為主, 斑狀結構, 塊狀構造。斑晶主要由長石和石英組成, 石英為它形粒狀, 粒徑0.1～0.5 cm, 長石多為自形, 大小0.2～1.0 cm, 常發(fā)生絹云母化、綠泥石化和高嶺土化, 并包裹有少量的斜長石、石英、角閃石等。基質具微晶?隱晶質結構(段瑞春等, 2011; Qian et al., 2019; 葛銳, 2019)。

礦床主要由兩種類型的礦體組成: 一種為沿NNW向斷裂和節(jié)理充填形成的脈狀礦體, 約占礦床資源量的5%; 另一種為近EW走向的層狀矽卡巖型礦體, 主要分布在礦區(qū)南部, 約占礦床資源量的95%。

脈狀礦體單一礦體長200～500 m, 深100～300 m, 大多傾向東, 少量傾向西, 傾角較陡(70°～85°)(圖3a)。單脈厚度小, 一般0.1～0.5 m, 局部膨大部位可達1 m左右。品位富, 常常形成含“大花鉛”(指粗粒自形晶的方鉛礦)的富礦體(圖3b), Pb可達30%～50%, Ag 500～2000 g/t。礦體兩側的厚層砂巖中常常發(fā)育平行礦體的石英?硫化物細脈, 大多沿雁列狀節(jié)理充填。這類礦體總體上厚度小, 但品位富, 產狀陡, 易開采, 是早期民采的主要對象。目前大部分由于礦體厚度過小而不具工業(yè)開采價值。

1. 下泥盆統(tǒng)蓮花山組; 2. 寒武系黃洞口組下段; 3. 龍頭山巖體; 4. 巖脈; 5. 角度不整合界線; 6. 成礦后斷層破碎帶; 7. 斷層(脈狀礦化體); 8. 復式背斜/向斜軸跡; 9. 層狀礦體。

層狀矽卡巖型礦體指成礦流體沿寒武系灰?guī)r夾層交代形成的礦體(圖3c), 常隨灰?guī)r褶皺而褶皺, 形態(tài)十分復雜(圖4)。由于含礦熱液沿NNW向斷層和節(jié)理上升, 遇到灰?guī)r夾層時發(fā)生側向遷移、交代成礦, 因此層狀礦體僅分布在NNW向斷層和節(jié)理兩側20～70 m的范圍內, 導致單礦體東西向寬度一般為30～100 m不等, 往北逐漸變小為10 m左右。層狀礦共有5層, 單層厚0.5～3 m, 沿NNW向斷層可長達800 m。層狀礦以塊狀、條紋狀礦石為主(圖3d), 礦石品位一般為: Pb 1%～5%, Zn 1%～3%, Ag 50～300 g/t, Ag一般賦存在方鉛礦中。

(a) 沿節(jié)理充填的礦體和方解石?石英脈; (b) 脈狀礦體由粗大自形方鉛礦形成“大花鉛”; (c) 順層交代的矽卡巖型礦體, 平行層理分布; (d) 層狀礦石具條紋狀構造。

圖4 砷礦溝銀鉛鋅礦床390 m中段地質平面圖(a)和剖面圖(b)

礦床的形成主要經歷了接觸熱變質階段、矽卡巖階段、石英?硫化物階段和石英?方解石階段, 其中石英?硫化物階段是主要礦化階段。常見的礦石結構有自形晶粒狀結構、半自形?自形晶粒結構、它形晶粒狀結構、骸晶結構、乳滴狀結構、格狀結構等。常見的礦石構造有浸染狀構造、條紋狀構造、塊狀構造等。

常見金屬礦物包括磁黃鐵礦、黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦、毒砂、輝銻礦等。脈石礦物為石英、方解石、石榴子石、輝石、綠泥石、符山石、絹云母等(葛銳, 2019)。

3 層狀矽卡巖型礦體的主要控礦因素

砷礦溝礦床中脈狀礦體形態(tài)簡單,主要受NNW向斷層和節(jié)理控制, 而層狀礦體形態(tài)卻十分復雜, 且存在礦化分帶現(xiàn)象。鑒于層狀礦體是礦床的主要勘查和開采對象, 因此本文重點對層狀矽卡巖型礦體的主要控礦因素進行分析, 為礦床邊部和深部的成礦預測提供思路。

3.1 巖漿巖

礦區(qū)東部為大平天山黑云母花崗巖和花崗閃長巖巖體, 南部為龍頭山流紋斑巖和花崗斑巖巖體, 礦區(qū)內還發(fā)育大量的花崗斑巖脈。巖脈規(guī)模和巖性見上文描述。值得注意的是, 南部巖脈浸染狀黃鐵礦化發(fā)育, 部分含Au, 推測與龍頭山金礦具有一定的關系。

前人研究顯示, 大平天山和龍頭山巖體鋯石U-Pb年齡集中在91～103 Ma之間(表1), 地球化學特征相似, 均為高鉀鈣堿性系列; 微量元素分布型式一致, 富集Rb、K、Ba、Th等元素, 虧損Nb、Sr、P、Ti等元素; 稀土元素配分曲線均為右傾型, 輕稀土元素明顯富集, 重稀土元素虧損, 具負Eu異常。鋯石Hf同位素比值相近,176Hf/177Hf值在0.281935～ 0.282814之間,Hf()為?7.5～0.7, 大多為負值, 二階模式年齡DM2為1112～1974 Ma, 反映它們均以殼源物質為主, 可能有少量的幔源混染(段瑞春等, 2011; 葛銳, 2019; Qian et al., 2019), 為碰撞后伸展環(huán)境(畢詩健等, 2015; Qian et al., 2019)。

龍頭山以及大平天山巖體均有大量電氣石產出, 指示其為富硼巖漿。張明記(2019)對該區(qū)域的電氣石綜合研究表明富硼巖漿有利于Au的富集沉淀, 并暗示深部的斑巖Cu礦化。

葛銳(2019)研究表明, 龍頭山金礦與龍頭山巖體、大平天山鉬礦與大平天山巖體具有緊密的成因聯(lián)系, 說明這些礦床均屬于受大平天山巖體控制的巖漿熱液成礦系統(tǒng)的一部分。

砷礦溝銀鉛鋅礦床主成礦階段流體包裹體均一溫度峰值270～370 ℃, 鹽度變化大(主要在10%～22% NaCleqv之間), 說明成礦流體為中高溫中高鹽度流體; δ13CV-PDB值為?7.3‰～?0.7‰, δDV-SMOW值為?79‰～?61‰, δ18OV-SMOW值為15.6‰～17.2‰, 屬于巖漿水范圍內; δ34SV-CDT為0.98‰～3‰, 均值為1.95‰, 均表明成礦流體和物質來源于巖漿熱液。因此, 砷礦溝銀鉛鋅礦床為典型的巖漿熱液礦床,也是大平天山巖漿熱液成礦系統(tǒng)的一部分(葛銳, 2019)。

龍頭山巖體作為大平天山巖漿活動系統(tǒng)的一部分, 對砷礦溝礦床的形成具有決定性的控制作用。因為龍頭山巖體位于研究區(qū)南部，所以礦區(qū)南部近龍頭山巖體部位蝕變強烈，以Cu-Au礦化為主, 礦物組合以溫度較高的磁黃鐵礦?黃銅礦為主, 蝕變以矽卡巖化為主; 往北隨著遠離巖體, 礦化蝕變逐漸減弱, 以Ag-Pb-Zn礦化為主, 礦物組合以中溫的黃鐵礦?方鉛礦?閃鋅礦為主, 蝕變以矽卡巖和大理巖化為主; 礦床北部離巖體更遠的地方, 礦物組合中出現(xiàn)輝銻礦, 蝕變以大理巖化為主(圖5)。

由上所見, 巖漿巖為礦床的形成提供了成礦物質、成礦流體和熱源, 并控制了成礦元素的空間分帶。

表1 大平天山地區(qū)巖漿巖和礦床年齡匯總

(a), (b) 近巖體以黃銅礦?磁黃鐵礦為主的礦石; (c), (d) 中部以方鉛礦?閃鋅礦為主的礦石; (e), (f) 遠端含輝銻礦的鉛鋅礦石。

3.2 地層和巖性

最新研究表明, 大瑤山地區(qū)南部由東到西斷續(xù)發(fā)育一套灰?guī)r。當不同時代的花崗質巖漿侵入時, 則常常交代灰?guī)r形成矽卡巖型礦床。如在大瑤山東部蒼梧縣金山頂?shù)V區(qū)發(fā)育順層的矽卡巖型銅金礦(李春平和蔣仕柏, 2013b; 蔣仕伯和文慶友, 2014); 在中部的古龍?嶺腳?武界?玉坡一帶, 則形成矽卡巖型鎢多金屬礦床, 如玉坡鎢銀鉛鋅礦床(Dang et al., 2018; 陳懋弘等, 2020)和上木水鎢銅礦床(Dang et al., 2020)。

砷礦溝銀鉛鋅礦床的坑道編錄及鉆孔揭露表明, 礦區(qū)寒武系黃洞口組發(fā)育一套總厚66 m的砂泥巖夾灰?guī)r層, 包含4～5層紋層狀泥質灰?guī)r、鈣質泥巖(圖6)?；?guī)r單層厚1～2.6 m不等, 灰白色, 泥質含量高時顏色變深, 紋層狀構造更發(fā)育(圖7a)。鏡下觀察, 灰?guī)r的紋層狀構造, 實質為灰?guī)r層中的方解石紋層與泥質炭質紋層相間組成(圖7b)。

圖6 鉆孔(ZK550-4)揭露的灰?guī)r夾層柱狀圖

坑道編錄表明, 礦化地段灰?guī)r層數(shù)決定了層狀礦體的層數(shù), 灰?guī)r單層的厚度決定了礦體的厚度。當成礦流體沿著流體通道(如NNW向的斷裂、節(jié)理)上升時, 優(yōu)先與灰?guī)r發(fā)生交代, 在靠近熱液通道的地方, 由于溫度高, 礦化強烈, 則發(fā)生矽卡巖化和礦化, 磁黃鐵礦、黃鐵礦、方鉛礦和閃鋅礦順層發(fā)育, 并顯示明顯的紋層狀構造(圖3d), 砂泥質圍巖則發(fā)生明顯的角巖化和硅化。在遠離熱液通道的地方, 溫度降低, 灰?guī)r層僅發(fā)生熱接觸變質, 褪色形成白色大理巖(圖7c)。

由此可見, 灰?guī)r層為層狀矽卡巖型礦體的形成提供了不可或缺的圍巖條件, 并控制了礦層的數(shù)量和厚度。

3.3 褶皺構造

礦區(qū)范圍內, 泥盆系呈單斜構造, 傾向南, 傾角小, 不整合覆蓋在寒武系之上, 與層狀礦體沒有成因關系。受加里東運動影響, 寒武系發(fā)生強烈褶皺, 其中灰?guī)r夾層形態(tài)復雜, 對層狀礦體形態(tài)起控制作用。在180～550 m中段的坑道編錄中, 以灰?guī)r或其蝕變而成的大理巖及層狀礦體為標志層進行構造連接, 確定在礦區(qū)范圍內主要為一個復背斜和一個復向斜組成的構造格架(圖2、8)。其中復背斜位于礦區(qū)北部, 南北寬>300 m; 復向斜位于礦區(qū)南部, 南北寬約400 m。復式褶皺的核部往往由更次一級的“M”型褶皺組成, 例如礦區(qū)南部復式向斜的核部由3個次級向斜和2個次級背斜組成,寬約200 m。在復式褶皺的翼部, 則發(fā)育“S”型或“Z”型次級褶皺, 兩翼不對稱, 軸面倒向復式背斜核部。無論是在地表還是坑道, 均能觀察到這種由彎滑褶皺作用形成的平行褶皺(圖9)。

次級褶皺發(fā)育導致層狀矽卡巖型礦體形態(tài)十分復雜, 增加了勘查和采礦的難度。同時由于褶皺作用的影響, 單位面積內礦石量明顯增多, 礦層厚度在核部也有所增加, 礦石品位也往往升高, 是最有開采價值的地段。

3.4 斷裂構造

NNW走向斷裂和節(jié)理是礦區(qū)最主要的斷裂構造, 主要包含兩種類型: 一種是成礦前或成礦期的小斷裂和節(jié)理, 缺少斷層角礫巖, 常常充填脈狀礦體或者方解石?石英脈; 另一種是成礦后的斷層, 破碎帶厚度大, 發(fā)育斷層角礫巖和斷層泥, 兩側地層和礦體錯距大。

(a) 紋層狀含泥灰?guī)r; (b) 淺色碳酸鹽巖與深色碳質泥質互層組成紋層(正交偏光); (c) 灰?guī)r熱接觸變質形成白色大理巖。

圖8 南北向剖面圖(沿圖2中F3斷層走向)顯示的復式褶皺樣式

(a) 次級背斜, 標志層為順層矽卡巖型礦體, 厚約1 m; (b) 次級向斜, 標志層為矽卡巖和大理巖, 弱礦化。

3.4.1 成礦后的斷層

礦區(qū)范圍內存在兩條大的斷層(Fa、Fb), 分別位于礦床的東部和中部(圖2)。斷層寬1.5～3.0 m, 常常由灰白色?灰黃色的斷層泥充填, 夾含白色的石英脈角礫和一些鉛鋅礦化角礫(圖10a、b), 兩側圍巖角礫逐漸增多。產狀80°～85°∠70°～85°(局部反傾)。其東西兩側常常伴生有平行的小斷層出現(xiàn), 寬10～40 cm,也是充填白色的斷層泥。據(jù)此推測Fa和Fb為成礦后的斷層。

3.4.2 成礦前或成礦期的小斷裂和節(jié)理

這類斷層長約600～800 m不等, 延深>500 m, 但寬度很小, 一般5～20 cm, 僅局部寬達1 m。傾向西或東, 傾角很陡, 一般為70°～87°。斷層泥和斷層角礫巖不發(fā)育, 多表現(xiàn)為密集的劈理或者節(jié)理帶(由7～8條節(jié)理組成)。斷層剖面上具正斷層特征, 由拉張節(jié)理、牽引褶皺等小構造指示上盤下滑; 平面上表現(xiàn)為左旋的特征, 斷距小, 一般不超過10 m, 大多是1～5 m, 局部無斷距而過渡為節(jié)理。斷層和節(jié)理常常作為張性容礦構造充填黃鐵礦?方鉛礦?閃鋅礦?石英而形成脈狀礦體(圖10c), 石英晶洞發(fā)育。露頭尺度上也常常可見其兩側的灰?guī)r層發(fā)生順層礦化, 條紋狀黃鐵礦?方鉛礦?閃鋅礦發(fā)育(圖10d)。

礦床尺度上, 此類斷層和節(jié)理還常常作為流體通道, 控制層狀矽卡巖型礦體的平面分布。從目前礦山開采的情況來看, 整個礦床至少可分為3個礦段, 每個礦段中部均有1條NNW向的此類斷層及其旁側的次級斷層和節(jié)理。這些斷層和節(jié)理或者被礦脈充填, 或者硅化強烈。斷層兩側20～70 m范圍內為層狀銀鉛鋅礦體, 再往外為弱礦化的矽卡巖和大理巖, 最外側為未蝕變的紋層狀泥質灰?guī)r,具有以斷層為中心的分帶性(圖11)。此現(xiàn)象充分說明NNW向斷層(F1、F2、F3、F4等)為成礦流體的運移提供了良好的通道。當成礦流體沿著NNW向斷裂和節(jié)理上升時, 首先與其兩側的灰?guī)r發(fā)生交代反應, 形成層狀矽卡巖型礦體; 隨著遠離斷層, 溫度逐漸降低, 成礦作用不斷減弱, 礦體逐漸轉為弱礦化的矽卡巖和大理巖; 當與斷層距離足夠遠, 熱液不能影響到的地方, 則保持灰?guī)r的原貌。因此, 前人沿著近EW向的灰?guī)r層進行追索時, 發(fā)現(xiàn)礦體長僅僅50～150 m左右, 表現(xiàn)為透鏡狀。特別是在礦區(qū)的北部, 由于遠離巖體, 成礦流體的影響力更弱, 導致礦體東西向長度更小(5～10 m), 斷層之間的無礦地段間隔長度更大, 以致于前人認為層狀礦體為小透鏡體的雞窩狀礦體, 從而做出否定評價。然而, 礦床開采實踐表明, 如果沿NNW向含礦斷層追索, 則發(fā)現(xiàn)層狀礦體沿NNW走向連續(xù)長達800 m(水平投影), 甚至更長, 考慮到礦體受褶皺影響, 其實際長度至少1000 m以上。因此, 雖然單一礦段內礦體東西走向寬度僅50～150 m, 但由于有4～5層礦體, NNW向長度大于800 m, 其資源量也相當可觀。由此計算4個礦段推斷Pb+Zn資源量約12萬噸, Ag約360噸, 均達到中型礦床規(guī)模。

因此, 我們認為NNW向的成礦期或成礦前斷層(節(jié)理)為評價砷礦溝銀鉛鋅礦床最主要的控礦因素, 當其他因素都存在時(如巖漿巖和灰?guī)r夾層), 以其為主要因素評價礦床價值時, 可以獲得肯定評價。

(a) 晚期斷層破碎帶; (b) 破碎帶主要由斷層泥及石英脈角礫組成; (c) 黃鐵礦?石英脈沿NNW向節(jié)理充填; (d) 沿NNW向斷層充填的近直立脈狀礦體及其旁側交代近水平灰?guī)r層的順層礦化。

此外, 礦區(qū)南部復式向斜的聯(lián)合剖面顯示(圖12), 近EW向褶皺樞紐向西傾伏, 導致灰?guī)r層出露標高更低, 在260 m中段已施工坑道未能揭露灰?guī)r層。

4 礦床模型及成礦預測

4.1 礦床模型

在前人工作基礎上, 結合本次工作成果, 初步總結砷礦溝銀鉛鋅礦床成礦模式為: 寒武紀時期沉積了一套厚>500 m的砂泥巖, 夾4～5層紋層狀泥質灰?guī)r、鈣質泥巖, 其中灰?guī)r層單層厚1～3 m(圖13a)。隨后的加里東運動導致地層強烈褶皺, 形成近EW走向的線狀復式褶皺(圖13b), 泥盆系不整合覆蓋其上。晚白堊世早期(90～100 Ma), 大平天山巖體和龍頭山巖體先后侵入, 帶來了成礦所需的成礦元素、熱液流體和熱源。伴隨巖漿的侵位, 形成一系列NNW向的斷層和節(jié)理。巖漿期后形成的含礦熱液沿NNW向斷層和節(jié)理上升和向外遷移, 當遇到灰?guī)r夾層時發(fā)生側向遷移、交代形成層狀矽卡巖型礦體, 同時也充填于斷層和節(jié)理中形成脈狀礦體(圖13c)。

圖12 砷礦溝南部復式向斜礦體形態(tài)聯(lián)合剖面圖(剖面編號A、B、C、D與圖11中的一致)

因此, 砷礦溝銀鉛鋅礦床主要受大平天山和龍頭山巖體、寒武系黃洞口組的灰?guī)r夾層、加里東期近東西向復式褶皺, 以及NNW向斷層(節(jié)理)控制。

受巖體影響, 礦床出現(xiàn)明顯的礦化元素分帶: 南部近巖體為Cu-Au組合, 主要礦物為較高溫的磁黃鐵礦?黃鐵礦; 向外為Ag-Pb-Zn組合, 主要礦物為黃鐵礦?方鉛礦?閃鋅礦; 最外端出現(xiàn)Sb元素, 主要礦物組合為輝銻礦?黃鐵礦(圖5)。

受寒武系中灰?guī)r夾層數(shù)量及其厚度的影響, 最多能形成5層礦體, 局部由于灰?guī)r層相變尖滅, 礦層數(shù)量也減為3～4層。由于單層灰?guī)r厚度不超過3 m, 因此形成的礦體厚度也很少能大于3 m的, 僅在褶皺轉折端因彎流褶皺作用導致礦體厚度增大。

受寒武系復式褶皺影響, 導致礦體形態(tài)十分復雜。在復式褶皺核部表現(xiàn)為“M”型褶皺樣式, 導致礦體多次反復出現(xiàn), 且轉折端厚度增大; 在復式褶皺翼部, 出現(xiàn)“S”型或“Z”型次級褶皺, 導致礦體形態(tài)更為復雜, 礦體產狀多變, 增加了勘查和采礦的難度。

受NW向斷層(節(jié)理)作為流體通道的影響, 導致層狀矽卡巖型礦體僅形成于斷層兩側20～70 m的范圍內, 單一層狀礦體東西走向寬僅50～150 m, 但沿NNW向長度可達800 m。因此, NNW走向斷層(節(jié)理)是評價礦床最主要的控制因素, 工業(yè)礦體的空間分布嚴格受其控制。

4.2 成礦預測和驗證

NNW向脈狀礦體分布于全礦區(qū), 但大部分礦脈因為厚度小而沒有開采價值。盡管如此, 在礦區(qū)范圍內巖漿巖、地層和褶皺樣式一定的情況下, 這些沿斷層充填而成的脈狀礦體卻是預測層狀礦體的重要標志。

砷礦溝礦區(qū)280 m中段礦體分布平面圖顯示, 礦區(qū)東部已開采3個礦段(圖11)。每個礦段內均發(fā)現(xiàn)有NNW向斷層和節(jié)理, 例如2號礦段的F2斷層局部寬10～80 cm, 充填有塊狀鉛鋅礦體, 因此其兩側的層狀矽卡巖型礦體規(guī)模最大(東西向寬最大為150 m), 品位最富。3號礦段往西是大片的空白區(qū), 盡管在北西部存在斷層和相關脈狀礦體, 但南西部是否存在層狀矽卡巖型礦體仍不清楚。

根據(jù)上述成礦模式, 仔細分析空白區(qū)的控礦因素, 我們認為:

(1) 南西部靠近龍頭山巖體, 相比北部成礦條件更好;

(a) 寒武紀沉積了一套濁積巖, 夾4～5層紋層狀泥質灰?guī)r、鈣質泥巖; (b) 加里東期發(fā)生造山運動, 形成強烈的東西向線性復式褶皺; (c) 燕山晚期時, 伴隨著巖漿活動, 花崗斑巖侵入, 含礦熱液沿南北向斷層和節(jié)理上升和遷移, 遇到灰?guī)r層發(fā)生側向遷移、交代形成層狀矽卡巖型礦體, 同時充填于斷層、節(jié)理中形成脈狀銀鉛鋅礦體。

(2) 未發(fā)現(xiàn)大的斷層破壞, 寒武系灰?guī)r夾層穩(wěn)定地向西延伸到空白區(qū), 但由于近EW向褶皺樞紐向西傾伏, 導致灰?guī)r層出露標高更低, 在260 m中段已施工坑道未能揭露灰?guī)r層(圖12中的D剖面);

(3) 坑道編錄發(fā)現(xiàn)寒武系褶皺形態(tài)未改變, 南部仍然是一個復式向斜, 北部為復式背斜, 其間為兩個褶皺翼部的連接部位;

(4) 地表、280 m中段、450 m中段均發(fā)現(xiàn)NNW向F4斷層, 寬5～30 cm不等, 傾向東, 傾角陡立, 礦化好, Au-Ag-Pb-Zn均為高品位, 暗示其為一條主要的流體通道和賦礦斷層, 其兩側應該存在達到工業(yè)礦化的層狀矽卡巖型礦體。

(5) 北端450～500 m中段在F4斷裂的兩側已開采具工業(yè)價值的銀鉛鋅礦體, 但寬度僅5～10 m, 推測是因為遠離南部的龍頭山巖體, 導致礦化規(guī)模不大。南部地表也已發(fā)現(xiàn)有層狀礦化體, 初步證實F4斷層兩側確實存在具工業(yè)價值的層狀矽卡巖型礦體。

據(jù)此, 我們推測沿F4斷層兩側應該存在基本連續(xù)的層狀矽卡巖型礦體, 沿NNW走向長度應該在800 m左右, 東西走向寬度在10～100 m之間。隨后在復式向斜與復式背斜翼部的連接部位施工了一個水平鉆孔, 鉆獲2層矽卡巖型礦體(圖11), 其中一層樣長1.9 m, 品位Pb 4.16%, Zn 1.30%, Ag 264 g/t, Au 0.76 g/t,證實了本次成礦預測的思路是正確的。

此外, 廣西二七三地質隊應用該成礦模式, 在龍頭山巖體南部的泥盆系蓮花山組下段上部含鈣砂巖中, 發(fā)現(xiàn)三層銅礦體(Cu品位0.11%～0.97%, 厚度7.02～25.75 m), 說明大平天山巖漿熱液成礦系統(tǒng)的廣泛性, 該成礦模式具有實踐指導性和面上推廣性(廣西壯族自治區(qū)二七三地質隊, 2021)。

5 結 論

砷礦溝銀鉛鋅礦床是一個受多要素控制的巖漿熱液脈狀?矽卡巖型礦床, 礦床的形成和分布主要受4大地質因素控制。

(1) 巖漿巖: 大平天山和龍頭山巖體為礦床的形成提供了成礦物質、成礦流體和熱源, 并控制了成礦元素Ag-Cu-Pb-Zn-Sb的空間分帶;

(2) 地層巖性: 寒武系黃洞口組中的灰?guī)r夾層是形成矽卡巖型礦體的巖性條件, 并控制了礦層的數(shù)量和厚度;

(3) 褶皺構造: 近EW走向的復式褶皺控制了矽卡巖型礦體的具體形態(tài)和產狀;

(4) 斷裂構造: NNW向斷層作為成礦流體通道控制了礦體產出的平面空間位置, 層狀礦體僅形成于其東西兩側20～70 m的范圍內。

其中NNW向斷層(節(jié)理)是評價該礦床最主要的控制因素, 從而提出成礦預測應該改變前人以近EW向灰?guī)r追索的思路, 轉為沿NNW向斷層(節(jié)理)探索層狀礦體。

致謝:野外工作期間得到了廣西壯族自治區(qū)第六地質隊以及各礦業(yè)公司的大力支持, 在此表示誠摯的感謝。感謝廣西壯族自治區(qū)地質礦產局273地質隊韋子任高級工程師和另一位匿名審稿專家對本文提出的建設性意見。

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Ore-controlling Factors and Metallogenic Prediction of the Shenkuanggou Ag-Pb-Zn Deposit in Guigang, Guangxi

CHEN Gang1, CHEN Maohong1*, GE Rui1, 2, GUO Shenxiang1, 3, WU Qiqiang4

(1. MNR Key Laboratory of Metallogeny and Mineral Assessment, Institute of Mineral Resources, CAGS, Beijing 100037, China; 2. Wanbao Mining Ltd., Beijing 100053, China; 3. Hubei Branch of China National Geological Exploration Center of Building Materials Industry, Wuhan 430000, Hubei, China; 4. No.6 Geological Team of Guangxi, Guigang 537100, Guangxi, China)

Generally speaking, magmatic-hydrothermal deposits are not only related to intrusions but also closely related to strata and structures. The ore-controlling factors are often complex, and recognition of the most important factor is often critical for a successful metallogenic prediction. Being part of the Dapingtianshan magmatic-hydrothermal metallogenic system, the Shenkuanggou Ag-Pb-Zn deposit in Guangxi is located in the southwestern part of the Longshan nose-like structure in the Southwest of the Dayaoshan uplift. The ores of the deposit are mainly strata-like skarn-type and minor vein-type. Systematic field surveys and research show that the vein-type ores are simple in shape and mainly controlled by the nearly vertical NNW-trending fault. The layered skarn-type ores are very complex in shape, controlled by the Dapingtianshan and Longtoushan plutons and the limestone intercalation in the Cambrian Huangdongkou Formation, the Caledonian complex folding, and the NNW-trending faults as well. The Dapingtianshan and Longtoushan plutons provided ore-forming materials, ore-forming fluids, and heat sources for the formation of the deposit, and controlled the spatial zoning of the ore-forming elements. Limestone intercalation in the Cambrian Huangdongkou Formation is an indispensable material condition for the formation of the skarn-type orebodies, which controls the number and thickness of the ore beds. The EW-trending and NNW-trending composite folds control the specific shape and occurrence of the ore bodies. Faults control the plane space position of the ore block. Based on the understanding of the above ore controlling factors, such as intrusion, stratigraphic lithology, fold, and fault, this paper determines that the NNW-trending fault is the main fluid channel. The Cambrian Huangdongkou Formation limestone interlayer can form a layered skarn-type ore body. Based on this, three ore sections are divided from East to West. A new section was successfully discovered in the West of the mine. This metallogenic prediction has changed the previous fixed mindset, through tracing the nearly EW-trending limestone to trace the layered ore body along the NNW-trending fault (joint). This understanding and experience can be used for reference in the metallogenic prediction of magmatic-hydrothermal deposits controlled by multiple factors in complex fold areas.

magmatic-hydrothermal metallogenic system; ore-control factor; metallogenic prediction; Shenkuanggou Ag-Pb-Zn deposits; Guigang of Guangxi

P612

A

1001-1552(2022)04-0662-015

10.16539/j.ddgzyckx.2021.06.009

2021-02-22;

2021-07-18;

2022-01-17

國家重點基礎研究發(fā)展計劃項目(973計劃)(2012CB416704)、中國地質調查局地質調查二級項目(DD20201173)和廣西壯族自治區(qū)部門前期地質勘查項目(桂地礦地[2014]17號)聯(lián)合資助。

陳港(1997–), 男, 博士研究生, 礦物學、巖石學、礦床學專業(yè)。E-mail: cccg0105@163.com

陳懋弘(1971–), 男, 研究員, 主要從事礦床學及構造地質學研究。E-mail: mhchen666@163.com