浙江西北银山银铅锌多金属矿床矿石矿物特征及成矿期次初步研究

何国锦, 杨晓春, 吴光明, 张国防, 蔡雄翔, 郑 剑

浙江省第一地质大队, 浙江杭州 310000

浙江西北银山银铅锌多金属矿床矿石矿物特征及成矿期次初步研究

何国锦, 杨晓春, 吴光明, 张国防, 蔡雄翔, 郑 剑

浙江省第一地质大队, 浙江杭州 310000

银山银铅锌多金属矿床是一新探明的中型以上银铅锌矿床。本文在详细的光、薄片鉴定和电子探针分析的基础上, 首次对其矿石矿物进行了系统的研究。研究表明具有工业意义的硫化物主要有方铅矿、铁闪锌矿、黄铜矿。银与方铅矿密切相关, 主要以类质同象形式赋存于方铅矿内部。根据成矿地质特征、矿物组合特点和矿物间的穿插关系, 划分了成矿期次, 进而认为该矿床为一热液矽卡岩型矿床。

银山银铅锌多金属矿床; 矿物特征; 成矿期次; 浙江西北

银山银铅锌多金属矿区位于浙西北淳安县威坪镇北部, 大地构造位置位于扬子准地台皖南浙西台褶带, 属浙皖赣有色金属成矿区带(浙江省地质矿产局, 1985; 朱安庆等, 2009)。该矿床是近几年来在该区域发现的中型以上的银铅锌多金属矿床, 且矿床远景规模还在不断扩大, 使该地区的地质找矿工作实现了较大突破。但该地区由于以往地质工作程度较低, 地质找矿工作主要依赖于物化探异常验证,制约了找矿实践工作。本文试图在详细分析银山银铅锌多金属矿床矿物组成特点的基础上, 结合成矿地质特征及矿物穿插关系, 研究成矿期次, 为矿床类型的确定及将来的找矿工作提供有益的信息。

1 成矿地质背景

1.1 区域地质背景

矿区位于开化—淳安褶皱断裂带北部, 西邻江湾—街口挤压破碎带, 东邻洋尖—金紫尖火山盆地(图1)。区内主要出露震旦系和寒武系地层, 为一套滨海-浅海环境下沉积的硅质、炭质泥岩和泥质碳酸盐地层(安徽省冶金地质局, 1971)。区内主要表现为一系列北东向褶皱、北东向压性断裂以及北西向张性断裂。加里东造山运动期, 本区地层发生强烈褶皱及断裂, 并伴随大量火山活动, 在加里东造山运动形成褶皱雏形基础上沉积了古生界陆海相地层。经中生代燕山期造山运动, 再次褶皱断裂, 褶皱断裂具有继承性, 原褶皱断裂再次褶曲及断裂, 形成复杂的倒转背向斜及次一级短轴向背斜(余心起等,2006; 陈忠大等, 1996)。

燕山运动在本区反映强烈, 主要表现为强烈的岩浆活动和相伴生的断裂构造活动。黄石潭花岗岩体是区内较大的侵入体, 距矿区约 4 km, 据同位素年龄资料, 岩体侵入年龄为147.74 Ma, 属燕山早期产物(据浙江省第一地质大队, 1991)。围绕侵入岩体展布有众多断裂以及岩脉, 并出现了许多金属以及萤石矿化点。

1.2 矿区地质概况

矿区主要出露震旦系和寒武系, 为一套碎屑岩、硅质岩和碳酸盐岩组合, 地层从老到新依次为南沱组(Z1n)、蓝田组(Z2l)、皮园村组(Z2p)、荷塘组(Є1h)以及大陈岭组(Є1d), 其中与银铅锌成矿关系最密切的是蓝田组地层。通过矿区实测地层剖面及以往地质资料, 矿区蓝田组地层从下而上分为四层:第一层为灰色、灰白色含锰白云岩以及白云质灰岩;第二层以黑色炭质硅质页岩为主, 富含黄铁矿, 黄铁矿以纹层状、分散浸染状和结核状分布; 第三层为灰色条带状灰岩, 含浸染状黄铁矿; 第四层以钙质粉砂岩为主, 局部夹硅质和白云质条带。

图1 浙西北银山矿区区域构造纲要图Fig. 1 Regional structure outline map of the Yinshan ore district, northwest Zhejiang

矿区由多个倒转背、向斜相间排列构成, 主要包括银山、蓬里以及石门三个倒转背斜, 背斜轴面倾向北西西, 倾角 20°～30°。总体来看背斜比较开阔、平缓, 向斜比较紧闭。矿区断裂构造较发育, 主要有北西西和北东—北北东两组, 规模较大, 其中F3断层是区内规模较大的断层, 延伸较长。

矿区位于黄石潭花岗岩体外围, 但未见较大规模岩体出露, 只发育有少量充填在断裂破碎带内的岩脉, 岩性为霏细岩、霏细斑岩。

2 矿床地质特征

银山银铅锌多金属矿区现已发现四个矿层, 均产于蓝田组地层内, 其中②号矿层是矿区内最主要矿层, 规模较大, 占据了矿区储量的绝大部分, 其它矿层规模较小, 笔者所采用的样品均采自规模最大的②号矿体。②号矿体产于蓝田组四段矽卡岩化钙质粉砂岩内, 岩石矽卡岩化较强。矿体产于银山倒转背斜倒转翼紧闭向斜转折端部位, 矿体呈鞍状,沿褶皱转折端核部呈北东向延伸。现控制矿体沿走向长度约1800 m, 延伸长度多在250 m左右, 平均垂厚近10.6 m, 矿石平均品位: Ag 138 g/t, Pb 0.9%,Zn 1.42%, Cu 0.3%, 现控制Ag储量达580 t。矿层往北被 F6断裂带破坏, 未见延伸, 往南未尖灭。倾向上向斜倒转翼矿体厚度较大, 正常翼矿体往南东方向逐渐变薄, 延伸较短, 品位降低。

矿体基本形态呈层状、似层状, 沿构造裂隙充填的矿体可呈脉状, 层状、似层状矿体规模较大, 往往受控于顺层的矽卡岩化钙质粉砂岩, 随地层和褶皱的形态变化而变化。矿石矿物种类比较复杂, 主要有方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、磁黄铁矿、黄铁矿、毒砂等, 另外还偶见锡石以及白钨矿等; 脉石矿物主要有透辉石、绿泥石、绿帘石、石英、方解石以及磷灰石等。矿石结构以它形粒状、自形粒状、半自形不等粒结构和团粒状结构为主, 另外少部分交代结构以及环带结构也比较发育。由于该区顺层矽卡岩化较强烈, 故矿石条带状构造极为常见(图3)。另外, 由于有多期多阶段成矿作用叠加, 脉状、网脉状、浸染状和团块状构造也比较发育(图4)。矿体两侧围岩遭受了不同程度的蚀变, 主要蚀变类型有矽卡岩化、硅化、绿泥石化、绢云母化等, 其中矽卡岩化和硅化最为发育, 且与矿化密切相关。

图2 银山多金属矿区地质简图(据浙江省第一地质大队, 2010)Fig. 2 Geological map of the Yinshan polymetallic ore deposit(after data of No. 1 Geological Party of Zhejiang Province)

图3 矿石条带状构造Fig. 3 Banded structures of ore

3 主要金属硫化物特征

图4 矿石脉状和浸染状构造Fig. 4 Veinlike and impregnation structures of ore

经大量光薄片观察鉴定和电子探针定量分析及能谱分析, 已查明矿石中的金属矿物多达 10余种,矿物组成比较复杂, 主要为一套中-低温热液成因的矿物组合, 主要的金属硫化物包括闪锌矿、方铅矿、黄铜矿以及黄铁矿。

3.1 闪锌矿

闪锌矿是该矿床的主要金属矿物, 多呈棕褐色,偶尔可见少量呈棕红色。粒径一般在0.01 mm～1 cm之间, 变化范围广, 多呈半自形或它形粒状结构,以条带状产出为主, 也可见少量呈浸染状和细脉状产出。根据电子探针分析结果(见表1), 其铁含量在3.68%～8.34%之间, 平均 5.86%, 属铁闪锌矿范围(黄典豪, 1999), 闪锌矿内Ag含量低于仪器检测限。

依据闪锌矿与方铅矿、黄铜矿等其他矿物的共生关系可知, 存在 2个世代: 早期铁闪锌矿和黄铜矿共生, 其中广泛存在黄铜矿固溶体出溶结构(图5-1), 固溶体出溶强烈, 大量的固溶体出溶表明早期铁闪锌矿形成温度较高(陈正海等, 1997)。晚期铁闪锌矿表面洁净, 未受交代, 与方铅矿紧密共生(图5-1)。

图5 银山多金属矿床矿物显微照片(1~2为反射光, 3~6为背散射电子图像)Fig. 5 Mineral microphotographs of the Yinshan polymetallic ore deposit(1 to 2 for the reflected light, 3 to 6 for the BSE)

3.2 方铅矿

方铅矿是主要的矿石矿物之一, 呈铅灰色, 强金属光泽, 主要呈浸染状和细脉状产出。通常有两种产出状态: ①呈半自形-它形晶, 零星分散状分布于闪锌矿内部, 颗粒一般较细, 粒径在 0.01 mm左右, 部分为闪锌矿出溶产物; ②呈它形, 部分晶形较好, 晶体中常见有黑色三角坑(图 5-2), 呈网脉状和浸染状分布于脉石矿物颗粒以及闪锌矿等金属矿物周围及空隙中, 多见交代和包裹闪锌矿, 形成略晚于闪锌矿。电子探针分析结果(表1)显示, 方铅矿中Ag含量普遍较高, 最高能达2.77%。

3.3 黄铜矿

为矿石中主要的硫化物铜矿物, 含量较少, 在矿体中分布不均匀, 局部比较富集。颜色呈铜黄色,金属光泽, 镜下反射色为亮黄色。产出方式主要可以分为两种: ①呈乳滴状分布于闪锌矿内, 与闪锌矿关系密切, 为两者固溶体分离产物。其在闪锌矿内分布不均匀, 粒径一般较小, 在0.005～0.3 mm之间, 呈半自形-它形结构。②呈浸染状和少量细脉状分布, 粒径较大, 呈它形粒状结构, 和方铅矿、闪锌矿、黄铁矿等紧密共生。据电子探针分析结果(表1)显示, 两种黄铜矿中均含有少量 Ag, 最高能达到0.3%左右, 平均0.17%。

黄铜矿形成可以分为两期: 早期形成温度较高,和闪锌矿呈固溶体, 出溶强烈。另外, 在镜下可见锡石绕黄铜矿生长, 说明其形成要早于锡石, 形成温度较高(图5-5)。晚期黄铜矿和方铅矿、闪锌矿等紧密共生。

3.4 黄铁矿

黄铁矿是各类矿石和围岩中常见的矿物, 黄亮白色, 呈不规则状或中、细粒晶体产在脉石矿物中,或与闪锌矿、方铅矿等矿物紧密共生。黄铁矿分布广泛, 遍及整个矿床产出而且贯穿整个成矿过程。黄铁矿的产出方式主要有二种: ①矿石中的黄铁矿多呈它形中细粒集合体, 常与其他主要硫化物矿物伴生。电子探针分析结果(表 1)显示, 其 Ag含量极低; ②在近矿围岩中, 多呈中粗粒半自形-自形晶体呈浸染状嵌布于脉石矿物中, 其晶形以立方体为主,粒径较大; 也有呈细脉状或者团块状产出, 此种黄铁矿常呈细粒结构, 粒度较细。

早期黄铁矿呈自形-半自形晶, 在镜下常见被闪锌矿、方铅矿溶蚀交代, 其边缘常形成港湾状(图5-3,5-4)。晚期黄铁矿常与方铅矿、闪锌矿等平衡共生。

4 银赋存状态研究

对该矿床内各种矿石, 通过岩矿鉴定、电子探针分析等多种手段, 进行了综合研究。在镜下观察矿石样品的光片和薄片, 未发现银的独立矿物。光片的电子探针定量分析结果表明, 方铅矿和黄铜矿中含银, 方铅矿中银含量较高, 最高达2.77%, 平均达 1.29%, 但独立的银矿物未见, 黄铜矿银含量平均0.17%, 闪锌矿、黄铁矿、磁黄铁矿以及毒砂中基本不含或含极少量银(表 1)。矿石的化学分析表明,Pb含量较高的矿石, 银含量也明显偏高, 银铅呈明显的正相关。

在对方铅矿进行电子探针面扫描分析发现, 银在方铅矿中的面扫描图中点分布比较密集, 这表明银与方铅矿关系非常密切。在方铅矿中银的点总体分布比较均匀, 局部点集中, 与周围无明显的界线(图 6-3), 推断 Ag+应是以类质同象形式与铅元素互换晶格, 局部由固溶体析出。但由于受仪器分辨率影响, 未能对呈固溶体析出的银矿物进行形态和成分分析, 有待于进一步研究。以上这些研究都表明该矿床方铅矿是主要载银矿物。

5 成矿期次研究

银山矿床矿体严格受地层、构造及矽卡岩控制。主要矿体赋存于蓝田组四段钙质粉砂岩地层内, 矿体与两侧围岩界线比较明显; 矿体主要位于与倒转背斜相邻的紧闭向斜转折端部位, 沿褶皱轴向延伸,倒转背斜带控制矿带的范围和分布, 矿体在倾向方向延伸极短; 另外, 矿体和矽卡岩化密切相关, 在矽卡岩化较强部位, 矿化较强, 矿石品位较富。根据银山矿床的地质特征, 结合矿物共生组合及矿物穿插关系等的研究表明, 该矿床经历了多期多阶段矿化作用, 可分为热水喷流沉积作用期、矽卡岩化热液活动期及中低温热液活动期。

5.1 热水喷流沉积期

图6 银山矿区方铅矿电子探针面扫描图像Fig. 6 Surface scan images of electron microprobe of galena in the Yinshan ore district

本期形成蓝田组和皮园村组地层, 形成大量硅质岩, 另外, 在岩石内部还形成了浸染状、薄层状和团块状的微细粒的黄铁矿、磁黄铁矿。从矿区地层岩性看, 蓝田组地层总体硅化较强, 其上为皮园村组硅质岩覆盖。刘云(1998)对本区域硅质岩(包括蓝田组和皮园村组)进行了研究, 认为本区硅质岩的岩性特性及元素地球化学特征, 尤其是稀土元素含量及分布模式与陆壳型花岗岩相似, 说明硅质岩与酸性岩浆的火山活动有密切关系, 认为本区硅质岩的大量SiO2源自海底喷溢的热液。李双应(1998, 2001a,2001b)从常量元素、微量元素以及同位素等方面对区域蓝田组地层进行了对比研究, 认为蓝田组地层存在热水沉积作用, 它不仅形成了分布较广的铁锰层-硅质岩-含锰碳酸盐岩沉积组合, 而且使蓝田组地层银铅锌富集, 是该区域 Ag、Pb、Zn、Cu多金属矿的重要赋矿层位, 与银铅锌等多金属矿床的成因关系密切。因此, 该区域的热水喷流沉积作用为后期成矿提供了物质基础。

5.2 矽卡岩化热液活动期

本期形成大量闪锌矿、磁黄铁矿、黄铁矿以及脉石矿物如透辉石、绿泥石、磷灰石等, 另外还有少量锡石以及白钨矿等。该矿床矽卡岩的形成不同于传统意义上的岩体侵入接触交代矽卡岩, 矽卡岩的形态为似层状。在部分与矿体接触的硅质岩中普遍发育有受裂隙控制的较弱矽卡岩化的矽卡岩细(网)脉以及金属矿脉, 这说明矽卡岩化的发生明显晚于硅质岩的形成, 是热液活动的产物, 而不是喷流沉积的产物。

据前人研究(邱瑞龙, 1994; 凌其聪等, 1998; 廖宗庭等, 2001; 梅燕雄等, 2005; 赵一鸣等, 1986),形成矽卡岩的必要条件并非一定是中酸性侵入岩与碳酸盐岩相接触, 而只需具备形成矽卡岩的物质基础和物理、化学条件即可, 满足这两个条件后, 无论是接触交代、气液充填, 还是其它适合的地质作用都能形成矽卡岩。从本矿床来看, 富含Ag、Pb、Zn的蓝田组地层是本矿床形成的物质基础; 燕山运动使本区褶皱断裂构造发育, 在矿区外围可见强烈的岩浆活动, 热液沿断裂构造上升, 另外, 皮园村组硅质岩硬度大, 脆性强, 经褶皱作用后与钙质粉砂岩形成褶皱转折端的虚脱, 热液沿虚脱部位进行运移, 而且, 硅质岩渗透性极差, 阻止了热液的流失,而相邻的粉砂岩岩石空隙大, 有利于热液运移。再者, 汽水热液活动的溶解和交换使硅质岩与钙质粉砂岩发生双交代作用, 溶液中有充分的硅质和钙质用于形成透辉石等矽卡岩矿物。

5.3 中低温热液活动期

该期主要形成方铅矿、闪锌矿、黄铜矿以及少量毒砂等, 也是银矿化形成的主要时期。在大量方铅矿形成时, 由于 Ag+与 Pb2+地球化学性质的相近性, 一些 Ag+会被其捕获, 以类质同像形式进入方铅矿晶格中, 但随着温度下降, 部分被捕获的银会被排出, 形成出溶的独立银矿物。

6 结论

(1)银山银铅锌多金属矿床主要金属矿物为闪锌矿、方铅矿、黄铜矿以及黄铁矿等, 矿石结构包括结晶结构、出溶结构、包含结构、充填结构、交代结构; 矿石构造主要有条带状构造、浸染状构造、网脉状构造、块状构造等。

(2)方铅矿为主要的载银矿物, Ag+以类质同象形式与铅元素互换晶格, 局部成固溶体析出。

(3)本区的矽卡岩不同于传统意义上的矽卡岩,矽卡岩化受岩性和构造控制明显, 是两种沉积岩(硅质岩和钙质粉砂岩)的接触带经热液交代形成的, 并非热水喷流沉积成因。矿床的热液活动可能与区内隐伏岩体的侵入活动有关。

(4)该矿床成矿严格受地层、构造和矽卡岩控制,为一受热液控制的热液矽卡岩型矿床。成矿作用可以分为三个时期即热水喷流沉积期、矽卡岩化热液活动期、中低温热液活动期。

致谢: 感谢野外工作过程当中叶天竺、吴光明、张国防等高级工程师指导, 感谢东华理工大学核资源与环境实验室刘成东、郭国林老师对室内分析测试提供的帮助。感谢吴光明高级工程师对本文提供宝贵意见！

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A Study of Ore Mineral Characteristics and Metallogenic Stages of the Yinshan Ag-Pb-Zn Polymetallic Ore Deposit, Northwest Zhejiang Province

HE Guo-jin, YANG Xiao-chun, WU Guang-ming, ZHANG Guo-fang, CAI Xiong-xiang,ZHENG Jian
No. 1 Geological Party of Zhejiang Province,Hangzhou,Zhejiang310000

The Yinshan Ag-Pb-Zn polymetallic ore deposit is a newly discovered ore deposit large than medium-size in scale. Its ore minerals were systematically studied on the basis of thin section and polished section microscope observation and EPMA. The results show that sulfides with industrial significance include sphalerite, galena and chalcopyrite. Silver is closely associated with galena and exists mainly in the form of isomorphism in galena. According to the geological features, mineral characteristics and penetration relationship of minerals, the authors have made division of the metallogenic stages and consider that the ore deposit is a hydrothermal skarn deposit.

Yinshan Ag-Pb-Zn polymetallic ore deposit; ore mineral characteristics; metallogenic stages;northwest Zhejiang

P618.4; P611

A

10.3975/cagsb.2011.03.05

本文由浙江省第一地质大队“浙江省淳安县威坪镇银山整合勘查区矿产综合普查项目”(编号: 3300000610077)资助。

2011-03-15; 改回日期: 2011-04-25。责任编辑: 闫立娟。

何国锦, 男, 1983年生。硕士研究生, 助理工程师。主要从事矿产勘查与矿床研究工作。通讯地址: 310000, 浙江省杭州市留下镇荆山岭浙江省第一地质大队。E-mail: heguojin1983@126.com。