湖南东坡铅锌矿危机矿山找矿新进展及找矿方向

雷泽恒,许以明,王登红,乔玉生,田旭峰,陈郑辉

(1.湖南省湘南地质勘察院,湖南郴州 423000;2.中国地质科学院矿产资源研究所,北京 100037)

湖南东坡铅锌矿危机矿山找矿新进展及找矿方向

雷泽恒1,许以明1,王登红2,乔玉生1,田旭峰1,陈郑辉2

(1.湖南省湘南地质勘察院,湖南郴州 423000;2.中国地质科学院矿产资源研究所,北京 100037)

湖南东坡矿田内矿产资源丰富,但已探明的铅锌资源严重危机。在综合研究该区成矿地质条件、矿床特征、成矿规律的基础上,圈出3个找矿靶区,即妹子垅、牛角垅及塘渣水预测区。根据本区矽卡岩型钨锡多金属矿、脉状铅锌矿的产状及矿石矿物组合特征,确定的勘查思路为:以已知矿床深边部为主,兼顾外围;以铅锌矿为主,兼顾钨锡多金属矿;以地质方法为主,物探方法相结合。根据本区的实际情况,选用了地面高精度磁测、激电测深、坑探、钻探等工作手段。通过物探工作,在区内圈出22个磁异常,在妹子垅发现低阻高极化体--矽卡岩型钨锡矿化体。通过工程揭露,在妹子垅预测区见到厚度10.86～32.00 m的矽卡岩型钨锡多金属矿体,矿床规模可达大型。塘渣水预测区,Ⅱ4矿体新增333+334类Pb+Zn资源量8.23× 104t;500中段发现水平厚度103 m的矽卡型钨锡多金属矿体,矿床远景规模可达大型。牛角垅预测区,见到厚度大(3.58～9.37 m)、品位富(平均品位Pb 14.94%,Zn 2.22%,Ag 1 444.44 ×10-6)的铅锌矿,规模达中型。通过综合研究,笔者认为东坡矿田深部及外围找矿前景好,在横山岭、蛇形坪及玉皇庙的深部,具有寻找矽卡岩型、云英岩型锡多金属矿的潜力;在沙坪里、金狮岭、古塘一带,中浅部是寻找铅锌银矿,深部是寻找矽卡岩型或蚀变岩型多金属矿的有利地段。

接替资源勘查;勘查思路;找矿新进展;找矿方向;东坡矿田

东坡矿田位于湖南省郴州市南东方向,直线距离约20 km,属湖南省郴州市苏仙区管辖。地理坐标,东经:113°07′30″～113°10′41″;北纬:25°42′13″～25°55′46″。矿田以成矿地质条件优越,矿产资源丰富而闻名于世。

该区矿产资源勘查工作自上世纪30年代至今已有70余年的历史,目前已勘查评价包括柿竹园、红旗岭、野鸡尾、枞树板、柴山等20多个大中型多金属矿床,工作程度大部分达到勘探程度。矿田的地质研究程度较高,有众多研究机构及科研人员对区内的成矿地质条件及矿床成因进行研究。前人系统总结了矿田内的成矿地质条件及成矿规律[1～2],对矿田内千里山花岗岩的地球化学特征及其与区内众多矿床的成因联系进行了讨论[3～5],从矿田构造层次入手,预测隐伏矿床[6],对典型矿床的地质特征、成矿作用及成矿时代进行了有益的探讨[7～16],并对该区的成矿作用[17]及成矿预测进行了研究①②③徐文光等,野鸡尾锡多金属矿床地质特征及成矿规律, 1986.,对地质找矿工作起了积极的指导作用。

矿田内矿产开采历史悠久,宋初可能已开采[18],迄今已千年,最初主要开采铅锌矿,冶炼银。区内金船塘、东坡山、柴山、横山岭、蛇形坪等铅锌矿发现早,开采也早。目前在柿竹园矿区开采范围内,铅锌矿资源已重度危机,柴山铅锌选厂已处于等米下锅的境地,开展铅锌矿接替资源勘查已刻不容缓。

近年来,国家科技支撑计划危机矿山项目南岭课题与国家危机矿山专项都把东坡矿田作为研究重点,2007年启动的危机矿山勘查项目,在成矿系列理论指导下,通过成矿规律研究、合理选择勘查标志,加上勘查方法使用得当,目前已取得了较好的找矿成果。本文对近年来的新进展作一概述,并探讨今后的找矿方向。

1 勘查思路

1.1 优选找矿靶区

东坡矿田主要出露泥盆系中统的碎屑岩和碳酸盐岩(是矽卡岩型多金属矿及脉状铅锌矿的主要赋矿层位),另有少面积的震旦系下组浅变质岩(是脉型矿床的主要围岩)。燕山期岩浆活动频繁,岩体接触带构造控制了矿化区带的分布。断裂构造及褶皱构造十分发育,它们是区内控岩、导矿和容矿构造。东坡矿田内虽然存在多个矿种和多种矿床类型,但同属于一个成矿系统[19],总体上均与燕山期的中酸性岩浆活动密切相关,同属于“南岭与燕山期中浅成花岗岩类有关的稀土、稀有、有色金属和铀矿床成矿系列”之“湘粤桂海西坳陷区与燕山期花岗岩类有关的W、Sn、Nb、Ta、Be、Mo、Pb、Zn、萤石矿床成矿亚系列”[20]。蔡新华等[21]将该区划分出5个找矿远景区,我们考虑区内的成矿地质条件、成矿规律,地质依据较充分而以往控制程度不足,及已知矿床深边部等因素,将全区分为3个找矿预测区,即牛角垅预测区,塘渣水预测区,妹子垅预测区(图1)。

牛角垅预测区:出露地层有震旦系下统浅变质砂岩,泥盆系中统跳马涧组石英砂岩和棋梓桥、佘田桥组、锡矿山组不纯灰岩,西北部出露千里山岩体,区内花岗斑岩、石英斑岩、辉绿玢岩脉非常发育,F1、F3断裂为区内主要的导矿和容矿构造,呈近SN向分布,其旁侧的次级断裂和层间破碎带十分发育,为区内矿床的形成提供了有利的空间。以前曾稀疏地施工了几个钻孔,大多数钻孔见到了铅锌矿化,但由于埋深大,厚度小等原因,工作没有深入下去。近年来,通过研究发现,在F3断裂带的上盘发育有一系列的平行断层,并且由南至北次级断裂距离F3由近而远,呈侧列式分布,并具铅锌矿化,推测该区岩体接触带是寻找矽卡岩型钨锡多金属矿的有地部位,F3断裂附近是寻找裂隙充填交代型铅锌矿的有利部位。

妹子垅预测区:位于千里山岩体北部凹陷部位,以往地质工作程度较低,仅作过一些矿点踏勘检查工作。东部地层为震旦系下统浅变质砂岩,西部出露泥盆系中、上统灰岩,地表见有矿化矽卡岩,北部为第四系浮土覆盖区,西南部为千里山岩体,区内F1断裂呈近SN向展布。地表矽卡岩南北长1 km,东西出露宽150 m,以钨锡矿化为主,伴有铋和铁。近年来,在妹子垅一带采出了较富的磁铁锡铋矿,因此该区是寻找矽卡岩型磁铁钨锡铋矿的有利区段。

塘渣水预测区:位于千里山岩体西南部外接触带的舌状突出部位,同时处于矿田内3个NE向铅锌矿带中的塘渣水-龙头岭铅锌矿带内。地层主要是泥盆系中、上统,岩性以碳酸盐岩为主,局部含少量粉砂岩及粉砂质页岩,NE向花岗斑岩成群成带斜贯全区,NE向和EW向构造相当发育,铅锌矿的分布与花岗斑岩带密切相关,斑岩带穿过棋梓桥组和佘田桥组地层则成矿更有利,灰岩中的层间破碎带控制着花岗斑岩旁侧铅锌矿体的分布。2005年施工的一个钻孔,在深部400 m以下见到了隐伏花岗岩及钨锡多金属矿化矽卡岩。所以该区是寻找脉状铅锌矿及矽卡岩型钨锡多金属矿的有利部位。

1.2 综合研究,整体勘查

矿田内矿床类型复杂,矿种丰富,主要有钨、锡、钼、铋、铅、锌、银、铜等。矿床围绕千里山岩体分带明显,区内各类矿床的成矿作用同属于一个成矿系列。平面上,以千里山花岗岩体为中心,向外依次出现由高温-中温-低温的矿物组合分带特征,矿床类型从岩体向外依次为云英岩型-矽卡岩型-裂隙充填交代型-硫化物型。垂向上,矿物组合下部以高温矿物为主,中上部以中低温矿物为主。在花岗斑岩墙的上盘,Pb、Zn元素较集中。

本次危机矿山资源接替勘查项目虽然以铅锌为主要勘查目标,但区内铅锌钨锡属于同一个成矿系统形成的同一个成矿亚系列,只是由于产出部位不同而形成不同的矿床式和不同的矿床(图2)。故本次勘查总体原则为:以矿区深边部为主,兼顾矿区外围;以扩大资源量为主,兼顾资源量升级;勘查矿种以铅锌矿为主,兼顾钨锡钼铋等多金属矿。

图1 东坡矿田找矿远景区图Fig.1 Prospecting prospectmap ofDongpo ore field

1.3 选择有效的勘查技术方法组合

有效、实用的勘查手段是取得理想找矿成果的有力保证。深部找矿是三维空间找矿信息的综合研究工作,地质研究是基础;物探、化探是技术保障,物探工作尤为关键;钻掘探矿工程则是实现条件[23]。本次勘查工作中,根据本区的成矿地质条件、地理条件、不同类型矿石中的矿物组合特点、矿体产状以及矿山目前已形成的开拓采矿系统,选用了物探、坑探及钻探手段。

该区矽卡岩型钨锡钼铋多金属矿中,磁铁矿、磁黄铁矿在矿石中占的比重较大,矿石与围岩之间的磁性差异较大,具备开展高精度磁测条件。如柿竹园钨锡钼铋多金属矿床,磁铁矿和磁黄铁矿是主要矿石矿物,含量达6～15%,金船塘锡铋矿矿石中的磁铁矿及磁黄铁矿含量更高,约占20～25%;脉状铅锌矿中也常含有较多的磁黄铁矿,如南风坳铅锌银矿中磁黄铁矿占10%,柴山铅锌矿中主要矿石类型为磁黄铁铅锌矿石,磁黄铁矿占20%±。因此本次勘查选择1:5万和1:1万地面高精度磁测,以圈出含矿地质体,指导勘查工程的布置与施工。

该区的钨钼铋多金属矿石中磁铁矿及金属硫化物含量较高,矿石具有低电阻率、高极化率的特点。矿石的导电性是围岩(如灰岩、白云质灰岩、大理岩化灰岩、花岗岩、花岗斑岩和石英斑岩等)的几十倍到几百倍以上,矿石与围岩间极化率的差异明显。具有激电测深前提条件,故在妹子垅、牛角垅、塘渣水预测内开展激电测深,寻找隐伏的低阻高极化体,为钻探施工提供依据。

图2 东坡矿田成矿模式图Fig.2 Metallogenic pattern ofDongpo ore field

在勘查工程布置中,根据各预测区的地质条件及已有的采矿工程开拓情况,选用不同的勘查手段。塘渣水预测区,因矿山开采历史长,开拓采矿系统已经形成,同时考虑到勘查工程能为矿山以后采矿所利用,故选用坑道及窿内钻对区内的铅锌矿体及隐伏的矽卡岩型钨锡矿进行控制。牛角垅预测区、妹子垅预测区分别为矿区的边部和外围勘查区,矿体埋藏较深,没有矿山的开采坑道,故选用地表钻揭露含矿地质体。

2 找矿新进展

2.1 高精度磁测发现新的远景地段

1:5 万高精度磁测共圈出异常22个(图3),异常主要沿岩体接触带呈环状分布,绝大多数异常与已知矿床(点),特别是铁矿点有关。1:1万高精度磁测共圈出异常17个,位置与1:5万异常基本吻合,只是异常形态有所不同。根据异常与已知矿产、岩石的关系,将磁异常分为四类:一类为与已知矿产有关的异常:M4、M5、M7、M14、M16、M17、M18、M19、M21;二类为与岩性有关的异常:M13-1、M13-2;三类为有进一步工作意义的异常:M2、M6、M9、M15、M20、M22;四类为性质不明、进一步工作意义不大的异常:M3。

M2异常分布于妹子垅预测区,异常面积0.6 km2,异常分布与接触带一致,异常形态呈长轴状,异常中心明显,△Tmax=181 nT。在花岗岩的凹陷区具有较高正异常。M9、M15、M20分布于牛角垅预测区,异常的形态简单到较复杂,异常的长轴方向为NNE向,与F3断裂破碎带走向基本一致,异常中心明显,△Tmax=312～362 nT,显示深部有磁性体存在,说明区内具有寻找脉状硫化物型铅锌矿的前景。

2.2 激电测深成果

牛角垅预测区:该区的磁异常部位存在低阻高极化异常。视电阻率层状特征明显,电阻率值变化较平缓,低电阻率异常为串珠状呈近垂直带状延伸;在电阻率相对较低的部位出现相对高视极化率。推测该区矿化体产于产状较陡的断层破碎带中。

图3 东坡矿田磁异常图Fig.3 Magnetic anomalymap ofDongpo ore field

妹子垅预测区:视电阻率异常层状特征明显,电阻率值变化较平缓;视极化率高值位置相对为低电阻率。磁异常呈长轴状展布,形状规则,梯度中等,综合考虑磁异常、电法异常,推测深部存在隐伏岩体、低阻高极化体--矽卡岩型钨锡矿化体(图4)。

图4 妹子垅8线电测深综合剖面图Fig.4 Composite profile of electrical sounding on No.8 exploration line inMeizilong area

2.3 钻探工程见矿效果显著

根据区内的地质条件及物探工作成果,有的放矢地布置勘探工程,东坡铅锌矿接替资源勘查取得了较好的找矿成果,工程见矿效果好,显示出较大的找矿潜力。

妹子垅预测区0线及2008线施工3个钻孔,均见厚度较大的矽卡岩型钨锡多金属矿体,矿体厚10.86～22.00 m,平均品位:WO30.123%,Mo 0.001%,Bi 0.087%,Sn 0.116%。2009年验证电测深异常的ZK0801孔见到铅直厚度32 m的矽卡岩型钨矿体(含有较多的硫化物矿物),目估WO30.2%左右。

在塘渣水预测区,对Ⅱ4矿体进行了有效地控制,该矿体控制长740 m,倾向延深50～200 m,平均厚度为2.41 m,平均品位Pb 1.46%、Zn 3.48%、Ag 40×10-6,新增333+334类Pb+Zn资源量8.23 ×104t。但Ⅱ2、Ⅱ3矿体找矿效果不好,其原因是矿体向深部规模变小,厚度不稳定。在500中段发现3个总水平厚度103 m的矽卡型钨锡多金属矿体,平均品位:WO30.111～0.168%,Mo 0.006～0.033%,Bi 0.043～0.110%,Sn 0.066～0.151%。牛角垅预测区施工的2个钻孔中,ZK3201孔见到10层铅锌矿体,累计厚度28.40 m,其中有3层厚度分别为9.37 m、7.14 m、3.58 m(Ⅰ2),平均品位Pb 14.94%,Zn 2.22%,Ag 1 444.44×10-6,同时在地表下700 m花岗岩体的顶部揭露出厚度2 m,含WO30.157%云英岩型钨矿;ZK2003没有见到矿体,是由于F1断层控制的Ⅰ矿体倾角变陡的缘故。

在东坡坪施工的ZK60A02孔,在孔深637.53～639.76 m的接触带上,揭露出厚2.23 m的云英岩型钨铋多金属矿,平均品位:WO30.109%,Bi 0.158%,Mo 0.028%,Sn 0.026%。但接触带矽卡岩化不强。

3 找矿方向探讨

东坡矿田内泥盆系地层齐全,断裂构造发育,燕山期复式花岗岩体呈岩株产出,成矿地质条件优越,矿床类型复杂多样,矿产丰富,整个矿田发育一个较完整的成矿系统。翟裕生提出在热液活动区中复式岩体的存在是找矿的关键性标志,与花岗岩类有关的成矿系统多发育在上地壳或距地表5～ 15 km的范围内[19]。2008年的勘查工作成果说明区内成矿深度达地表1 000 m以下,证明该区深部还具有较大的找矿潜力。东坡危机矿山接替资源勘查工作中,除了对目前已发现的矿化体进行勘查控制外,还需要通过成矿规律研究,建立成矿模式和综合找矿模型,综合运用物化探技术手段配合钻探和坑探工作,快速有效地发现新的矿体[22～23]。

东坡矿田今后的找矿方向为:

⑴横山岭、蛇形坪及玉皇庙位于千里山花岗岩体的西面,以前只对区内受花岗斑岩控制、产于碳酸盐岩中的铅锌矿开展过工作,绝大多数钻孔较浅,未揭露到岩体接触带。而在该区东面的水湖里、金船塘矿区发现了厚度大,品位较富的矽卡岩型锡铋矿、硫化物型锡铋矿及磁铁锡铋矿。根据矿田内矿床垂直分带的特点,在横山岭、蛇形坪及玉皇庙的深部,要注重寻找矽卡岩型、云英岩型锡多金属矿。

(2)牛角垅预测区东侧的沙坪里、金狮岭、古塘一带,成矿条件与毗邻的南风坳铅锌银矿及枞树板铅锌相似,沙坪里区内见有NE向的硅化破碎带,金狮岭自上世纪80年代起就开采硫铁矿。从沙坪里到金狮岭有M9低缓磁异常和不规则的低值磁异常,其中M9异常范围较大,与南风坳矿区内M6异常呈NE向分布,M9向上延拓300 m异常还较明显,说明深部有磁性体存在。沙坪里至金狮岭一带,中浅部是寻找铅锌银矿,深部是找矽卡岩型或蚀变岩体型多金属矿的有利地段。

[1]王昌烈,罗仕徽,胥有志,等.柿竹园钨多金属矿床地质[M].北京:地质出版社,1987.

[2]童潜明,伍仁和,彭季来,等.郴桂地区钨锡铅锌金银矿床成矿规律[M].北京:地质出版社,1995.

[3]毛景文,李红艳,裴荣富.千里山花岗岩体地质地球化学及与成矿关系[J].矿床地质,1995,14(1):12-25

[4]毛景文,李红艳,裴荣富.湖南千里山花岗岩体的Nd-Sr同位素及岩石成因研究[J].矿床地质,1995,14 (3):235-242.

[5]匡耀求.试论千里山岩体地球化学特征及其与东坡矿田锡矿的关系[J].湖南地质,1986,5(2):26-33.

[6]芮柏.东坡矿田构造层次与内生成矿作用及其隐伏矿床预测[J].湖南地质,1990,9(3):13-19.

[7]毛景文,李红艳,宋学信,等.湖南柿竹园钨锡钼铋多金属矿床地质与地球化学[M].北京:地质出版社,1998.

[8]龚庆杰,於崇文,张荣华.柿竹园钨多金属矿床形成机制的物理化学分析[J].地学前缘,2004,(4):617-625.

[9]徐文炘,陈民扬,肖孟华,等.湖南柿竹园钨锡多金属矿床同位素地球化学研究[J].华南地质与矿产,2002, (3):78-84.

[10]毛景文,李红艳,王平安.湖南柿竹园钨多金属矿床中的锰质矽卡岩[J].矿床地质,1994,13(1):38-47.

[11]李红艳,毛景文,孙亚利,等.柿竹园钨多金属矿床的Re -Os同位素等时线年龄研究[J].地质论评,1996,42 (3):261-267.

[12]陈骏,HallsC,StanleyC J.湖南柿竹园钨-钼-铋-锡矿床中锡石的产状与成因[J].地质论评,1992,38 (2):164-172.

[13]刘英俊,张景荣,陈骏.柿竹园钨钼铋锡(铍)矿床的矿物学和成矿元素的赋存形式[J].地质论评,1983,29 (4):255-264.

[14]刘悟辉,徐文炘,戴塔根,等.湖南柿竹园钨锡多金属矿田野鸡尾矿床同位素地球化学研究[J].岩石学报, 2006,22(10):2517-2524

[15]朱正书,徐克勤,朱金初.野鸡尾斑岩锡矿床的地质特征及找矿意义[J].地质找矿论丛,1990,5(2):1-11.

[16]陈柏林,刘建民,李玉生.枞树板铅锌矿床地球化学特征及成因探讨[J].矿产与地质,1999,13(4):39-43.

[17]王书凤.柿竹园矿床的成矿作用[A].南岭地质矿产文集,第二辑[C].北京:地质出版社,1986,114-122.

[18]中国矿床发现史编委会.中国矿床发现史·湖南卷[M].北京:地质出版社.1996.

[19]翟裕生,邓军,王建平,等.深部找矿研究问题[J].矿床地质,2004,23(2):142-149.

[20]陈毓川,王登红,朱裕生,等.中国成矿体系与区域成矿评价[M].北京:地质出版社,2007,465-622.

[21]蔡新华,张怡军,徐惠长.柿竹园钨锡铂铋多金属矿深边部铅锌找矿潜力分析[J].地质与勘探,2006,42 (2):29-32.

[22]叶天竺,薛建玲.金属矿床深部找矿中的地质研究[J].中国地质,2007,34(5):855-869.

[23]王登红,许建祥,张家菁,等.华南深部找矿有关问题探讨[J].地质学报,2008,82(7):865-872.

The Prospect ing Progress and D irection for Exhausted Lead-z inc Ore Resource Exploration in Dongpo Ore Field,Hunan Prov ince

LEI Ze-heng1,XU Yi-ming1,WANG D eng-hong2,Q IAO Yu-sheng1,TIANXu-feng1,CHENZheng-hui2
(1.Xiangnan Geological Prospecting Courtyard,,Chengzhou42300,Hunan,China;2.Institute ofM ineral Resources, Chinese Academy of Geological Sciences,Beijing100037,China)

A lthough underground resources in D ongpo ore field are very abundance,the lead-zinc metal quantity is much short for furthermining.Based on synthetic analysis of regional geological background,ore deposit feature and metallogenic regularity,three prospecting target are selected,which are M eizilong area, Niujiaolong area and Tangzhashui area.The ideas for prospecting have established by detailed investigation of geological characteristics of skarn-type W-Sn polymetallic and vain-type Pb-Zn ore deposits:(1)the areas nearby known ore deposit are favorable target,such as depth or rimof ore-body;(2)the favorable mine type are lead-zinc,while tungsten-tin polymetallic ore is also to be considered;(3)the geological methods is the most effective one,and geophysical method should also be useful.The high accuracy ground magnetic survey,electrical sounding,drilling or tunneling methods are used for exploration in D ongpo ore field.22magnetic anomalies are found through geophysical operations,most exciting newis the finding of lowelectrical resistivity-high polarization geologic body-skarn-type W-Sn ore body in M eizilong area. The further exploration engineering proves up this skarn-type W-Sn ore body is10.86～32.00meters thick,which come to be a large scale deposit.In Tangzhashui area,the new333+334class Pb+Zn reserves of8.23×104t is added toⅡ4ore body,and103meter thick skarn-type W-Sn polymetallic ore body are found in500meter level,those two newfinding makes this deposit to be large scale.A large thickness(3.58～9.37m)and high grade(in average:Pb14.94%,Zn2.22%,Ag1 444.44g/t)Pb-Zn ore body is found in Niujiaolong area,which maybe come to a mediumscale deposit.The exploration work in D ongpo ore field illustrate that the depth and periphery of known ore deposit is the favorable prospecting target:skarn -type and greisen-type tin polymetallic ore body maybe found in depth of Hengshanling,Shexingping and Yuhuangmiao area;lead-zinc-silver ore-body may be in mid-shallowand skarn-type or altered rocktype ore-body may be in the depth of Shapingli,Jinshiling and Gutang area.

exhausted ore resource exploration;exploration ideas;newprospecting progress;prospecting direction;D ongpo ore field

P618.42;P618.43

A

1007-3701(2010)02-0015-08

2009-11-20

国家科技支撑计划项目“南岭地区有色-贵金属成矿潜力及综合探测技术示范研究”(2006BAB01B03);危机矿山接替资源勘查项目(200743054)和国家深部探测技术与实验研究专项“南岭成矿带地壳岩浆系统结构探测实验研究”课题(SinoProbe-03-01)资助.

雷泽恒(1962-),男,高级工程师,长期从事地质找矿及研究工作.E-mail:leizeheng@163.com