独山巴年锑矿床地质特征及控矿规律研究

吕百顺,王 方,王增轩,杨陆海,王秋玲,高 毅

(1.西北有色地质勘查局七一五总队, 陕西西安 710600;2.西北有色地质勘查局七一二总队, 陕西咸阳市 712000)

独山巴年锑矿床地质特征及控矿规律研究

吕百顺1,王 方1,王增轩1,杨陆海1,王秋玲1,高 毅2

(1.西北有色地质勘查局七一五总队, 陕西西安 710600;2.西北有色地质勘查局七一二总队, 陕西咸阳市 712000)

根据对巴年锑矿存赋地层、构造、岩性、围岩蚀变特征和对矿体及矿石特征的综合论述,确定了矿床的形成经历了同生沉积、成岩作用与构造改造等阶段,控矿因素是“层”、“相”、“位”综合作用的结果,其中层间构造是主要控矿因素,矿床成因类型属沉积-强改造型层控矿床。结合矿床及成矿特点可以进一步预测新矿点的位置,为后期探矿作业提供了勘查方向。

巴年锑矿;地质特征;围岩蚀变;层间构造;层控矿床

1 区域地质背景

独山锑矿田地处黔东南,毗邻湘西桂北,大地构造位置东靠“江南古陆”南西端,北西临川黔南北向构造带,南被南岭东西向构造带 -月里等断层所限,归属新华夏系第三隆起带与川黔南北向构造带的交接复合部位,具体构造为独山箱状背斜南段核部地带[1,2]。区域含矿地层主要为下泥盆统丹林组 (半坡锑矿床赋矿地层)、中泥盆统独山组和志留系翁项群,均为地台型浅 -滨海相沉积,其中中泥盆统独山组为巴年锑矿床的赋矿地层。

独山箱状背斜及其东西两侧的澜土断裂和独山断裂是矿田构造的基本格架,也控制了矿田分布范围。箱状背斜内的次级断裂及核部地层中的层间构造发育,控制了具体矿床及矿体的产出部位,见图1。

图1 独山地区锑矿主要断裂构造行迹分布

2 矿区地质

独山巴年锑矿床位于独山箱状背斜南端倾没部位,矿区内出露地层单一,主要为中泥盆统地层,呈北北西向展布,倾向南西,产状平缓,倾角 5°～18°。矿区内断裂构造以北北西向和北东向两组为主,交错呈菱形网格状。

2.1 矿区地层情况调查

矿区内以中泥盆统独山组宋家桥段分布面积较大,西北缘出露少量的邦寨组和独山组鸡泡段,西南部宋家桥段之上为独山组鸡窝寨段[3,4]。矿区及其外围出露的泥盆系地层自下而上依次为:

(1)下泥盆统:由丹林组 (D1dn)和舒家坪组(D1s)组成,是一套以砂岩为主的陆源滨海相碎屑岩岩性组合。

(2)中泥盆统:分为龙洞水组 (D2l)、邦寨组(D2b)和独山组 (D2d),由陆源滨海相至浅海相碎屑岩和碳酸盐岩组成。

独山组可划分为鸡泡段 (D2d1)、宋家桥段 (D2d2)和鸡窝寨段 (D2d3),在巴年地区,鸡泡段还可进一步划分出一亚段 (D2d1-1)和二亚段 (D2d1-2)。

宋家桥段 (D2d2)以中细粒石英砂岩、薄至中厚层灰岩、泥灰岩、砂质及碳质页岩互层或夹层为主,偶夹白云质灰岩、白云岩。产有珊瑚化石 Spongonaria Simplex,腕足类化石 Lazutkinia sp,Spinatrypa等[5,6],总厚度 28～428 m。按其岩性组合特征可分为宋家桥一亚段和二亚段。

宋家桥一亚段 (D2d2-1)为中厚层中粒石英砂岩夹薄层泥质灰岩或灰岩透镜体,厚度 18～70 m。

宋家桥二亚段 (D2d2-2)由碳酸盐岩与碎屑岩互层组成,其分布占矿区面积 60%以上,是巴年锑矿的主要赋矿层位。依其岩性特征又可分为“四灰三砂”七个小分层,各层厚度变化较大,且相邻上下两层厚度往往互为消长[7～9]。各分层由老至新如下:

第一分层 (“一灰”,D2d2-2a):灰色中厚层石灰岩,顶、底部为深灰色薄 -中厚层泥质灰岩夹碳质页岩,厚度 35～90 m;

第二分层 (“一砂”,D2d2-2b):浅灰色中厚层石英砂岩夹薄层钙质粉砂岩或泥质砂岩,微层理发育,厚度 37～66 m;

第三分层 (“二灰”,D2d2-2c):灰色厚层石灰岩夹中厚层瘤状灰岩、白云质灰岩或白云岩,多含黄铁矿,厚度 6～42 m;

第四分层 (“二砂”,D2d2-2d):浅灰色中厚层石英砂岩与碳泥质砂岩互层,偶夹 2～3 m瘤状灰岩。底部为黑色薄层含钙碳质粉砂岩,厚度 8～55 m;

第五分层 (“三灰”,D2d2-2e):浅灰色中厚层泥灰岩、砂质泥岩与灰色薄层石灰岩互层,偶夹钙质、泥质页岩,厚度 45～50 m;

第六分层 (“三砂”,D2d2-2f):黄褐色中厚层中粒含铁石英砂岩夹薄层碳质页岩,局部尖灭,厚度 0～27 m;

第七分层 (“四灰”,D2d2-2g):薄层至中厚层生物灰岩、硅质灰岩和白云岩为主,夹钙质粉砂岩,产珊瑚群化石,厚度 104～162 m。

2.2 矿区构造特征分析

巴年锑矿区构造以断裂为主,小河断裂及河沟断裂分别通过矿区的南边和北边,为独山锑矿的二级控矿构造;半巴断裂南段通过矿区,是巴年锑矿主要控矿断裂,与半巴断裂大致平行的北西向断裂和与之相切的北东向断裂构造纵横交错,组成大致的菱形网格状形态,构成了巴年锑矿的基本构造格局。这两组断裂系东西向挤压力所产生的两对扭作用力所致,而东西向挤压力是形成背斜的主作用力,故这两组断裂属于高序次的,其延伸和延深不但较大,且有一定规律性。矿区内多数为高角度正断层,断距20～80 m不等。断层与矿化关系密切。矿区褶皱构造不发育,局部见挠曲现象和拖曳现象。

3 矿床地质特征研究

3.1 矿体赋存部位及形态产状特征调查

工业锑矿体一般分布于层间破碎带的矿化体中,所赋存的部位在横向和纵向上都有其特点,尤其在纵向上受层位和岩性的控制明显。锑矿体主要赋存于 2种岩层的接触部位,并偏赋于灰岩中。通过对独山组宋家桥段地层地质调查分析,可以看出其矿体呈似层状、透镜状、扁豆状、串珠状产出,其产状一般为顺层缓倾斜,与岩层产状基本一致,总体倾向南西,倾角 10°～20°,由北至南呈雁行状排列,具有层位性显著和多层性特点。

具体的锑矿体赋存层位有:D2d1,D2d2-2a与 D2d2-2b间 ,D2d2-2c与 D2d2-2d间 ,D2d2-2e与 D2d2-2g间 。其含矿有利组合有 3种:不纯灰岩与页岩组合;各种灰岩 (包括硅化、方解石化灰岩,瘤状灰岩,角砾状灰岩等)与中细粒石英砂岩组合;灰岩 (特别是瘤状灰岩)与白云质灰岩或白云岩组合。

横向上,矿化体主要分布于规模较大的断层上盘旁侧,离断层几米至一二十米,在两断层交汇三角地带,矿化体规模往往较大。一般矿化体长轴方向大致与断层走向平行,约 280°～335°。同时受两条断层所制约的矿化体,形状大致呈等轴状。矿化体与围岩界线一般为突变,偶见渐变。

3.2 矿体规模及变化研究

巴年锑矿体主要特征是矿化范围大但矿体小,变化较大。矿区虽具多层赋矿特点,但在一条垂直线上却很少有矿体重叠出现。往往在某一地段以某层赋矿为主,而相邻地段又以另一层赋矿为主。矿区自北向南赋矿层位有逐渐升高趋势,即北部赋矿层位为“一灰 ”,向南依次变为:“一砂 ”、“二灰 ”、“三灰”,最南东地段矿体赋存于“四灰”底部。矿化体规模一般延伸一二百米,最大五六百米。每个矿化体往往包含若干个矿体,矿体呈透镜状、串珠状,规模大小不一,小者仅延伸十几米甚至几米,大者达50 m。矿体厚度较小,一般 1 m,薄仅 0.4 m,厚于 5 m者少见。单一矿体中,其厚度变化较小。

巴年矿化体顺层延伸可达 200 m以上,矿化宽度一般 200～300 m,厚度 2～5 m。矿体间连续性差,含矿系数低。矿体充填于层间破碎带内并受之控制,辉锑矿呈团块状、浸染状、放射状晶簇等产出,但矿化不均匀,贫富不一。矿体内碳酸盐化和硅化发育,近矿围岩和矿体边部有黄铁矿化。

3.3 矿石特征调查分析

3.3.1 矿石成分分析

经过西北有色地质勘测局七一五总队地勘院野外勘查人员调查分析,得出巴年锑矿床矿石矿物成分种类少、成分简单,主要有用矿物为辉锑矿,经氧化生成锑华及锑赭石;次为黄铁矿,分布局限;局部地段偶见少量雄黄。矿石有用成分简单,以锑为主;脉石以方解石、白云石为主,次为石英,粘土矿物甚少。

(1)辉锑矿 (Sb2S3)。铅灰色,它形 -半自行至自行晶,呈针柱状、板状和放射状,晶体大小悬殊,可呈巨大晶簇状,晶体弯曲变形现象明显。一般产于硅化灰岩中,晶体较小,呈浸染状、小晶簇状分布;在构造带内晶体粗大,形态多姿;晶洞和方解石团块(脉)中的晶体特大,结晶完好。辉锑矿氧化后呈锑华和锑赭石产出,为灰白、褐黄色,成薄膜或粉末状附于晶体表面或裂隙中,有时呈辉锑矿假象。

(2)黄铁矿 (FeS2)。浅黄色,它形粒状或自行粒状,呈浸染状、细脉或网脉状,常出现在矿体边缘部位。若在构造带和蚀变带出现黄铁矿,则可作为直接找矿标志。

(3)雄黄和雌黄 (AsS、As2S3)。雄黄呈桔红、桔黄色,它形粒状、片状或薄膜状,偶见与辉锑矿共生。分布于锑矿化层位的上部岩石中,如炭质灰岩、瘤状灰岩和硅化灰岩中,通常沿层或层间裂隙分布。雄黄氧化后形成雌黄。主要分布于打渔河北岸,南岸鲜见。

3.3.2 矿石组构特征分析

经过地质人员的观察分析发现独山巴年锑矿矿石组构具有明显的热液特点,近矿蚀变产物与围岩成分相似,同时,由于构造因素控制,矿石组构又具有构造上的特点。

矿石主要结构为:自行晶结构,可呈晶粒状、针柱状,如图2所示,辉锑矿 (Stb)呈平行晶分布在泥质灰岩中;半自行晶 -自行晶结构,矿区最为常见;它形 -半自行粒状结构;交代结构及交代残余结构,辉锑矿被后期方解石交代呈“破布”、“岛屿”、“碎片”等形状,如图3所示;压碎结构,黄铁矿受构造应力破裂成大小悬殊的碎块;生物结构,见于生物灰岩中。

图2 自行晶柱状结构

矿石构造主要有:

(1)浸染状构造。分为稀疏浸染和稠密浸染两种。稀疏浸染基本分布于青灰色隐晶质灰岩中,呈零星点状,颗粒小至 0.5 mm,甚至更小;

图3 交代残余结构

(2)晶簇状构造。辉锑矿呈放射状或针柱状集合体产出,或分布于巨大方解石晶簇中;

(3)脉状或条带状构造。辉锑矿呈细脉状与方解石脉共生并同向延伸,在灰岩中普遍存在。也可见两期方解石脉穿插;

(4)角砾状构造。灰岩角砾或圆化灰岩角砾,被辉锑矿和方解石所胶结;

(5)块状构造。辉锑矿富矿石呈块状产于青灰色隐晶质灰岩中。

3.3.3 围岩蚀变特征与找矿关系研究

巴年锑矿区围岩蚀变简单、特征显著,可作为找矿标志之一。主要有:碳酸盐化 (方解石化显著)、硅化、黄铁矿化;次为:炭化、重晶石化、石膏化。其中碳酸盐化、硅化为最重要的近矿围岩蚀变,其特点显示具有多期性,沿规模较大的断裂带往往出现线状或带状蚀变带,其受断裂构造控制明显。

蚀变类型受岩性制约,如在碳酸盐岩中主要为碳酸盐化及硅化,砂质岩石中主要为硅化,说明热液中某些成分主要来自围岩。

(1)方解石化。矿区分布最广,呈团块状、脉状、细脉状,晶体形态多样,大小悬殊,与锑矿化关系密切。辉锑矿常呈针柱状、放射状晶簇嵌布其中。

(2)硅化。分布较广,主要见于砂岩、砂岩与灰岩互层或夹层的层间构造带中,硅化后岩石常变成深灰黑色,致密坚硬灰岩和砂岩中局部变成中粗晶结构。硅化有 3种形式:在硅化灰岩中分布不均匀的石英颗粒或微细石英脉;呈细脉或网状石英充填于裂隙中,有时与方解石或白云石脉共生,多见于层间构造带内或砂岩层中;粉砂质岩石中石英的重结晶作用形成的,与构造带关系密切。硅化与辉锑矿化关系十分密切,与方解石化一起,可作为找矿标志。

(3)黄铁矿化。矿区常见,硅质岩、炭泥质灰岩、灰岩中常见浸染状黄铁矿,米黄色,多呈它形晶,氧化后成为红褐色褐铁矿,与硅化、碳酸盐化关系密切。

部分黄铁矿化由于岩石中原始沉积时形成细粒黄铁矿,在矿液活动时期受热作用影响发生重结晶作用形成,呈星点状分布于矿体围岩中;另部分黄铁矿由热作用形成,与辉锑矿密切共生,分布很不均匀,常见于断裂构造中,分布在矿体边缘部位。

(4)炭化。由岩石中有机质成分及细粒黄铁矿所致。炭化岩石致密不透水,对矿体的形成和富集起到隔水层的作用。

(5)白云石化。与方解石化共生,与辉锑矿化关系密切。其生成有两期。早期主要由白云石重结晶形成,晚期白云石脉的形成与含矿流体有关,与方解石化有成因联系,与锑矿化关系密切。矿区白云石化不多见。

4 控矿地质规律分析研究

早古生代的早期至中泥盆世,独山地区基底基本连续接受了来自江南古陆高锑含量的物质沉积,并形成了富锑的沉积层 (如独山组、丹林组)——矿源层,成矿元素锑等经过复杂的活化迁移和富集沉淀,在构造有利部位成矿。

(1)地层岩性与锑矿产出密切相关,控制着赋矿层位。中下泥盆统的陆源碎屑岩和碳酸盐岩是找矿的主要岩性标志。独山组的灰色中厚层状硅化灰岩、泥灰岩、白云质灰岩及瘤状灰岩是寻找整合型锑矿的直接岩性标志。

(2)构造控矿显著。区域性构造是有利的导矿和配矿构造,独山箱状背斜轴部及其倾伏端形成鞍状层间剥离带,是有利的容矿构造,巴年地区恰是赋矿的有利部位,断裂和层间构造带是主要的构造控矿因素,而褶皱控矿不明显。在独山箱状背斜的倾没部位,北西向断裂发育,在灰岩和砂岩的交接地段极有可能发现新的赋矿部位。

综上所述,矿床的形成经历了同生沉积、成岩作用与构造改造等阶段,控矿因素是“层”、“相”、“位”综合作用的结果,其中层间构造是主要控矿因素,矿床成因类型属沉积 -强改造型层控矿床。

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2011-05-17)

吕百顺 (1969-),男,陕西蒲城人,地质工程师,主要从事地质找矿与矿产开发,Email:dearylh@163.com。