湖南桂阳县黄沙坪铅锌矿区岩石节理特征及其地质意义

湖南桂阳县黄沙坪铅锌矿区岩石节理特征及其地质意义 ? 湖南衡南杨林坳钨矿床成因与成矿模式研究 郑帄, 徐海珍, 黄满湘 ( )中南大学地学与环境工程学院, 湖南 长沙 410083 摘 要: 以衡南杨林坳钨矿床为研究对象, 在对该矿区进行深入的综合地质调查与研究的基础上, 从成 矿物质来源、成矿过程等方面对其成因进行了系统的研究。 结果认为, 该矿床属岩浆期后高—中温热液 充填- 交代型钨矿床, 并根据矿床成因建立了相应的成矿模式。 关键词: 钨矿床; 矿床成因; 综合地质调查与研究; 充填- 交代; 成矿模式; 杨林坳 () 文章编号: 1001- 5663 200702- 0126- 05 中图分类号: 618. 67 文献标识码: P A 衡南杨林坳钨矿床的白钨矿地质储量较大, 但是 ; 在板溪群板岩层中, 含矿石英脉呈带状 为工业矿体 由于长时间的开采, 矿山资源日趋紧张。因此, 引进风 产 出, 构 成 脉 带 型 工 业 矿 体 和 少 量 单 脉 型 工 业 矿 1 险资本, 加强探矿工作, 以延长矿山服务年限, 是刻不 体。 在跳马涧组中, 石英脉穿插普遍, 但矿化不强, 容缓的问题。 而研究该地区的矿床成因, 查明控矿因除极少量样品达到工业品位外, 一般均低于工业品 素和成矿规律, 对于预测盲矿体位置和指导深边部地 位, 其中无工业矿体。质找矿工作, 具有重要的实际意义。另外, 研究该矿床 1. 2 区域构造的成因, 建立成矿模式, 对于指导以后同类矿床的相 区域构造发育, 不同方向的构造相互叠加改造。加关工作有很大帮助。笔者在较充分研究前人资料的基 向的基底构造, 以褶皱为主, 矿区 里东期主要形成 EW 础上, 对该矿区进行了较全面的综合地质调查与研 究, 在矿床成因与成矿模式方面有了一些新的认识与 中小型 EW 向的背向斜形成于这一时期。 印支期形成 2 成果。 向褶皱构造和 向的压剪性断裂, 川口隆起在 SN SN 此期间形成。燕山早期形成向断裂, 燕山晚期形成N E () 以向的断裂和褶皱为主的构造 如 。 喜山期N N E F 24 构造活动对本区也有影响, 一些成矿后的向断层 N N E 1 区域地质概况 3 和被基性岩脉充填的断裂构造在此期间形成。 矿区 () 主要构造形迹见矿区地质构造简图 图 1。杨林坳钨矿床在行政区划上属于衡阳市衡南县 1. 3 区域岩浆岩向构造与浏 川口镇。本区大地构造位置位于耒临SN 区域岩浆岩发育, 岩浆活动时间长, 出露地表的 衡EW 向构造叠加复合部位, 川口SN 向隆起的西翼。 岩体多达30 余个。矿区岩浆岩的岩石类型较多, 有花 区域内地层发育齐全, 构造复杂, 岩浆活动强烈。 岗岩、细晶岩、斜长斑岩, 它们来源于同一岩浆源, 只 1. 1 区域地层 是侵入时代不同, 产状有别, 矿物成分有所差异。矿区内出露地层较为简单, 自老至新主要是元古 界板溪群五强溪组, 上古生界泥盆系杨林坳组、跳马 2 矿床地质特征 涧组和棋梓桥组, 还有第四系残坡积物。 矿区出露的 ( ) 地层中 第四系除外, 均发育有石英脉, 但作为脉带 2. 1 矿体空间分布与产状 型工业矿体的赋存围岩, 主要是杨林坳组砂岩和板溪 杨林坳矿床矿体在空间上呈向分布。矿体N NW 群板岩。 在主要矿化地段, 杨林坳组可以整层被矿化 2. 3 围岩蚀变 矿区围岩蚀变主要有云英岩化、硅化、绢云母化 和碳酸盐化。 云英岩化与钨矿化呈正比关系, 是钨矿 床的良好找矿标志。硅化和绢云母化大体与硫化物晶 出阶段相当, 属于中温热液蚀变。 碳酸盐化属于中低 温热液阶段的产物, 与钨矿化关系不密切。 3 矿床成因研究 有关杨林坳钨矿床的成因问题, 一直有所争议。 前人根据一些地质现象认为, 杨林坳钨矿床为岩浆期 4 后高- 中温热液矿床。 但是由于当时工程揭露面 小, 测试技术手段有限, 在矿床成因方面, 未作专门的 研究, 对成矿物质来源、矿液运移方向、成矿的物理化 学条件等都没有做过系统探讨。矿区中矿化出现逆向 分带, 用前人提出的矿液自上而下运移是无法解释。 经实地地质调查, 取样分析化验, 并结合前人工作, 本 1 矿区地质构造简图图 文得出了一些新的认识与成果。. 1 F igSk e tch o f geo lo gy an d st ru c tu re in th e m in e 3. 1 成矿物质来源及成矿环境-中泥盆统跳马涧组砂砾岩 -中泥盆统杨林坳组砂岩 D 2 t D 2y 3. 1. 1 成矿物质来源P tbn - 板溪群板岩 1- 地层分界线 2- 断层及编号 3- 矿体 对于成矿物质来源, 比较统一的观点是岩浆热液 来源。 本次研究对矿物包裹体气液相成分进行了测 产于脉带中, 矿带走向长度为 1300 余米, 宽度为 500 余米。 共有脉带型大小矿体 55 个, 其中有大型矿体 5定。 在不同标高、不同岩石类型的矿体中进行了采样 个、中型矿体 9 个、小矿体 41 个。大、中型矿体集中分 分析, 采集的样品为与白钨矿成矿关系密切的烟灰色 ( ) 布于矿区东侧中段 51, 71线; 小型矿体侧现于大、 石英。其中: 1 号样采自地表花岗岩中的含矿石英脉; 中型矿体下盘或再现于大、中型矿体尾部。自北向南, 2 号样采自二中段含矿石英脉; 3 号样采自四中段板 矿头出露标高从 400左右降至 175, 矿尾标高从m m 岩中含矿石英脉; 4 号样采自四中段杨林坳组砂岩中 250降至20, 矿带有向南侧伏的趋势。矿体长度为m m 含矿石英脉; 5 号样采自六中段板岩中含矿石英脉。 800, 1400, 延深为 85, 410, 矿体厚度为 35198,m m 样品采回后碎至 40, 60 目, 在重砂镜下挑取单矿物 93. 53。 矿体产状较稳定, 工业矿体一般倾向,m N E E 5 石英, 纯度大于 95% , 样重 20。送中南大学矿产地 g 质研究所矿物包裹体分析室测试, 测试结果见表1。根 () , 41%36,? 矿 体 品 位: 倾 角 帄 均 约 为 0. wW O 3 据包裹体气、液相成分数据, 可以反映成矿流体的如 0146% 。下特征: 2. 2 矿石特征() () 含量高, 1气相成分中, H 2O w H 2O 值帄均达- 6 杨林坳矿床主要矿石类型为“砂岩型”矿石, 钨矿 2618×10, 反映当时成矿流体中富含水, 成矿以热 物主要为白钨矿。呈他形粒状散布, 其粒度一般为015液充填- 交代为主。成分中富含和, 无, 表 CO 2 CH 4 O 2 明成矿环境为还原环境。 , 0. 05, 粗者可达几毫米, 矿石呈细粒不均匀嵌 mm 布结构。这种类型矿石含微量黑钨矿。主要的金属矿 - - 2-物为黄铁矿、白铁矿、微量辉钼矿、辉铋矿、毒砂、磁铁 ( ) 2包裹体液相成分中, 阴离子以 4 、C l 、F SO -+ + 2+ 矿、赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿、磁黄铁矿及少量铜蓝和 为主, 2、3、4 号样不含 N O 3 , 阳离子以N a 、K 、C a 2+ + + + - -锡石。主要脉石矿物有石英、萤石、白云母、绢云母、方 为主, 少量、。成矿流体的和 ƒƒM gL iN aK C lF 解石、绿泥石、磷灰石、电气石、锆石和长石。 可以作为判别流体来源的标志, 一般情况下, 岩浆热 + + 5 + + 矿石主要结构有自形- 半自形粒状结构、交代结 液小于1。经计算, 上述样品= 016ƒƒN aK N aK - -构、他形粒状结构。矿石构造多以脉状、网脉状及块状 , 0. 9 , 帄均为0. 8 , 具岩浆热液特征。而 当ƒC lF 表 1 杨林坳钨矿区含矿石英脉包裹体气相、液相成分分析 1 T ab le A n a ly sis o f ga seo u s an d liqu id com po sit io n in th e - 6ƒ10 w B in c lu sio n o f o re b ea r in g qu a r tz ve in in Y an g lin ’ao tu n g sten m in e 气相成分 样号 矿物名称 H 2 O 2 N 2 CH 4 CO C 2H 2 CO 2 C 2H 6 H 2O 1 1. 797 11. 043 10. 428 311. 680 2970 石英 无 痕 无 无 石英 无 痕 无 无 2 3. 547 7. 932 421. 613 2296 痕 石英 无 痕 无 无 3 2. 556 24. 066 6. 068 136. 795 3033 石英 无 痕 无 无 4 2. 989 26. 326 217. 282 2337 痕 痕 石英 无 痕 无 无 5 3. 658 8. 829 200. 750 2453 液相成分 -2- 2- -- -+++ 2+ 2+ N O PO SO N H 3 4 4 4 F C l L i N a K M gC a 0. 032 1. 229 无 3. 764 0. 041 0. 126 1. 920 1. 132 13. 052 2. 063 18. 356 无 无 痕 无 1. 638 0. 021 6. 196 2. 033 1. 259 13. 787 1. 952 16. 713 无 0. 056 无 1. 639 0. 025 3. 544 2. 035 1. 259 14. 212 0. 052 2. 373 0. 054 无 1. 348 1. 649 7. 283 0. 602 3. 044 2. 296 13. 92 0. 569 7. 595 无 1. 022 0. 169 4. 835 0. 496 2. 695 1. 959 13. 756 0. 253 5. 236 注: 样品由中南大学地质矿产研究所测试。 2 ( ) 1 时, 反映属地层流体 或天然雨水的特征。 上 大于 据前人对石英包裹体的测温结果, 该矿区石英 - - 述样品ƒ小于1 , 表明没有地层流体的加入。因 脉的爆裂温度为 290?, 350?, 帄均为 325?。 据推 C lF 此推论, 成矿流体是岩浆热液。 断, 杨林坳钨矿床的成矿温度大约在200?, 300?之 7 () 的比值是反映成矿构造环境的 3和 间, 说明成矿是在中- 高温下进行的。 CO 2 H 2O 一个重要参数, CO 2 在水中的溶解度随着压力的增加 通 过 计 算, 该 矿 床 硫 化 物 的 包 裹 体 盐 度 为 而增加, 当压力减小时, 比值将逐渐降低。 ƒ013233%, 成矿时的压力为 51. 603, 成矿 CO 2 H 2O w t N aC lM P a 经 计 算, 的 比 值 变 化 范 围 较 大, 大 的 达ƒCO 2 H 2O 时的深度为 1. 7。km 0118, 小的仅为 0. 05, 表明成矿的构造环境具有较大 综上所述, 杨林坳钨矿床是在中等深度、高- 中 的差异性。温度、相对封闭的条件下形成的, 这与该矿床的矿物 () 4从表中可以看出, 石英液相包裹体成分中, ( ) 组合 钨、铋、钼、铁、锌等所反映的成矿温度环境相 - - + + > , > , 指示当时的成矿流体来自岩浆 F C lK N a 吻合。热 液, 再 次 证 明 了 岩 浆 热 液 是 成 矿 物 质 的 主 要 来 另外, 据含矿石英脉中石英、黑钨矿、白钨矿中的6 - 18源。 此外, 样品中含有一定的, 说明成矿流体 ( ) 4 N H 氧 同 位 素 测 定 结 果 表 2 , 成 矿 溶 液 中 为 ?O H O 2 18(具碱性特征。 6147‰, 9. 95‰, 均在泰勒的岩浆水?O H O 值 5. 5‰2 ) 3. 1. 2 温度、盐度、压力及深度探讨, 10‰之间, 说明含矿溶液中的氧来源于岩浆水。 表 2 杨林坳钨矿区含矿石英脉中石英、黑钨矿、白钨矿氧同位素测定结果表 2 , , T ab le R e su lt o f o x ygen iso top e m ea su rem en t o f qu a r tzsch ee litew o lf ram ite in o re b ea r in g qu a r tz ve in o f Y an g lin ’ao tu n g sten o re f ie ld 1818181818?O H O 帄均温度 ?O 石英 ?O 黑钨矿 ?O 白钨矿 ?O 石英- 白、黑钨矿 2 脉组 ( )( ) ( )( ) ( )( ) ( )( ) ( )?‰‰‰‰C sm ow sm ow sm ow sm ow ( )计算值 ‰ sm ow + 11. 1 + 8. 3 2. 8 646 9. 95 N E 组 南东组 + 14. 4 + 8. 9 + 6. 6 5. 5, 7. 8 421, 320 9. 6, 6. 47 根据矿脉中黄铁矿、黄铜矿的硫同位素测定结果 而认为, 该矿床应为岩浆期后经充填- 交代作用而形 34 () 成的以白钨矿和黑钨矿为主的高—中温脉带型矿床。 表3, 其在1. 93‰, - 3. 03‰之间变化, 接近于 ?S 3. 3 成矿模式探讨0 值, 属陨石硫的范畴。这一特征表明, 成矿热液中的 在控矿因素方面, 岩浆岩的成矿专属性、赋矿地 硫为岩浆源硫。 层的岩性和构造演化等因素对矿床的形成都起了重 表 3 杨林坳钨矿区含矿石英脉中黄铁矿、要作用。从矿床形成 的过程出发, 可对该矿床成矿模 8 黄铜矿硫同位素测定结果表式作如下概括: 3 T ab le Su lfu r iso top e m ea su rem en t o f 燕山早期, 花岗岩浆岩沿川口隆起轴部侵入, 部 p y r ite an d ch a lcop y r ite in o re b ea r in g 分岩枝插入围岩中, 在岩浆上侵动力作用下, 围岩中 形成一系列张性断裂构造, 这些断裂演化为主要的导 qu a r tz ve in o f Y an g lin ’ao tu n g sten o re f ie ld 343234 ()矿和容矿构造 图 2—I 。 脉组 测定对象 )( ‰ SSƒ ?S 燕山晚期, 含矿岩浆上侵, 断裂形成, 在岩浆 F 24 0. 73 22. 204 黄铜矿 N E 组 组N E 侵入期后, 从岩浆中分异出的含矿热液向低压区运 黄铁矿 - 3. 03 22. 286 组SE 移, 并沿断裂上升, 由于与不整合面交汇且构成 黄铁矿 F 24 F 24 1. 93 22. 177 控矿构造系统, 矿液沿不整合面流动, 并向其两侧渗 注: 资料引自衡南杨林坳钨矿区地质勘探。 透, 在钙质砂岩或部分板岩中充填- 交代成白钨矿, 9( 在贫钙板岩或裂隙中充填形成石英脉型黑钨矿图3. 2 成矿过程分析 ) 2— 。?综合上述, 笔者在研究与分析的基础上对矿床形 成过程作如下探讨: 杨林坳矿区花岗岩岩浆期后含矿热液沿花岗岩 体外接触带的向构造裂隙带和不整合面构造 N NW 薄弱带上升运移, 由于温度、压力降低, 物理化学条件 改变, 成矿物质从含矿溶液中分离沉淀, 并与围岩接 触交代, 富集成矿, 形成岩浆期后高- 中温热液充填 交代型白钨矿床。 在高温热液阶段前期, 热液广泛灌入矿区主要断 裂构造内, 致使在及等断层及杨林坳组与板溪 F 24 F 1- 6 群不整合面等构造带中表现为普遍的硅化和硅质充 填。随后含矿热水溶液运移于次级构造和围岩孔隙中 成矿。由于热液运移距离较长, 流速变缓, 与围岩大面 积的接触, 产生交代作用, 从围岩中吸收部分 和 C a 分别为形成白钨矿和黑钨矿提供了物质条件。在 , F e 高温热液成矿阶段, 形成了石英—白钨矿- 黑钨矿矿 物组合, 伴生少量黄铁矿、磁黄铁矿。高中温热液阶段 是矿床的主要成矿阶段, 形成了石英—黑钨矿—白钨 矿矿物组合, 伴生少量多金属硫化物, 此阶段, 由于热 液冷却速度快, 矿物晶出时间短, 晶体小, 自形程度 差, 多呈半自形—他形晶。在低温热液阶段, 热水溶液 中的及 与 作用, 形成石英—萤石—碳酸盐 CO 2 F C a 矿物组合。 在表生作用期, 主要反映矿物在风化作用 下, 原生矿物氧化为相应的氧化物, 如斑铜矿、褐铁 矿、软锰矿、钨华等。 图 2 成矿模式示意图 通过对该矿床成矿母岩及其含矿性、成矿物质来F ig. 2 Sk e tch o f o re fo rm in g m o de l 1- 棋梓桥组页岩 2- 杨林坳组砂岩 3- 跳马涧组砾岩 4- 板 溪群板岩 5- 花岗岩 6- 白钨矿脉 7- 黑钨矿脉 8- 破碎带 9- 矿液流动方向 参考文献:到了喜山期, 矿区长期遭受风化剥蚀, 部分矿脉 1 余鸿彰. 钨矿地质讨论会集 [M . 北京: 地质出版社, 1984: 出露至地表, 也有部分矿脉被完全剥蚀。由于断层 F 24 35241. 重新活动或因差异升降运动, 白钨矿体和不整合面被 中南大学, 等. 川口钨矿三角潭矿区成矿预测研究报告 [ . 中 R 2 ()南大学档案室, 1999. 料. 后期断层切割成阶梯状、叠瓦状 图 2—? 。 湖南有色 214 队. 衡南杨林坳钨矿区地质勘探报告 [ . 湖南有 R 3 色 214 队档案室, 1984. 曾庆丰. 论热液成矿条件[. 北京: 科学出版社, 1986: 7221.M 4 结论 卢焕章, 等. 包裹体地球化学 [. 北京: 地质出版社, 1990: 562M 4 60, 1532154. 5 交代 杨林坳钨矿为岩浆期后中高温热液充填- 何禄卿, 等编译. 矿物流体包裹体成分分析进展译文集 [. 长 M 沙: 中南工业大学出版社, 1989: 1952207. 型矿床。 花岗岩外接触带的裂隙构造、杨林坳组砂岩 6 翟裕生, 袁见齐, 等. 矿床学 [. 北京: 地质出版社, 1984: 1312M 与 板溪群板岩间不整合面以及 断裂带交织在一 F 24 142. 起, 而构成赋矿构造系统。矿液沿断裂带或接触界 F 24 7 面附近的裂隙上升, 并沿不整合面运移, 向其两侧渗 透扩散, 在不整合面的两侧围岩裂隙中充填- 交代成 北京: 地质出版社, 1993: 1762 8 陈毓川. 中国矿床成矿模式 [M . 矿。 因而, 矿化富集在不整合面上下两侧 30范围 m 184. 内, 远离 的与不整合面交汇部位, 矿化逐渐减弱。 F 24 9 柳 志 清. 脉 状 钨 矿 床 成 矿 预 测 理 论 [M . 北 京: 科 学 出 版 社, 这一构造控矿模式对指导矿区深边部找矿具有指导 1980: 30250. 意义。 Stud ie s on the gen e s is an d m e ta llogen ic m ode l of Y an g l in ’ao , , tun g sten depo s itHen gnan Hunan prov in ce 22, , ZH EN G P in gXU H a izh en HU A N G M an x ian g (), , 410083, S ch ool of G eosc ience and E nv ironm en ta l E ng inee r ing C en t ra l S ou th U n iv e rs ity C h ang sh a C h ina () : , A bstra c tT h ro u gh in ten sive stu d ie s an d su rvey s o n th e geo lo gy o f th e Y an g lin ’ao T u n g sten D epo sit Y TD 2, an d f rom su ch fac to r s a s th e so u rce o f o refo rm in g m a te r ia l an d m in e ra lized p ro ce ssth e au tho r m ade 2sy stem a t ica l an a ly se s o n th e depo sit gen e sis an d co n c lu ded th a t Y TD is a po stm agm a t ic h yp e rm e so th e rm a l . f illed m e ta som a t ic depo sitIn th is p ap e r a m e ta llo g ic m o de l is a lso p u t fo rw a rd o n th e b a sis o f th e depo sit .gen e sis : , , , ,Key W ord stu n g sten depo sitdepo sit gen e sism isce llan eo u s geo lo g ic in ve st iga t io n sf illed m e ta som a t ic , m e ta llo gen ic m o de lY an g lin ’ao