湖北省宣恩县曾家档锌矿成矿地质特征及找矿标志

2014-04-08杨登银刘斌忠钟建彪刘洪林

资源环境与工程 2014年6期

杨登银, 刘斌忠, 钟建彪, 钱　镭, 刘洪林

(湖北省地质局第二地质大队,湖北恩施　445000)

0　引言

鄂西南高罗地区铅锌矿调查评价及勘查工作始于上世纪60年代,区内发现铅锌矿点十多处,没有发现一处具有中型规模的矿产地。曾家档矿区锌矿的发现和勘查宣告了鄂西南地区无规模铅锌的历史。对典型矿床成矿地质特征的认识和深入研究,提炼找矿标志是实现区内铅锌矿找矿更大突破的必然捷径。曾家档矿区主矿层(Ⅰ矿层)为单一锌矿层,层位和岩性基本稳定,分布范围较广,矿化相对较均匀。笔者亲历矿区普查调研工作,试图从成矿地质特征入手,建立找矿标志,为该地区后期找矿提供资料。

1　区域地质背景

曾家档矿区区域构造位置处于上扬子台坪八面山台褶带恩施—黔江台褶束之咸丰复式背斜南东翼[1](图1),以北东向褶皱为主,断裂为辅,主要褶皱构造由西向东依次为咸丰背斜,狮子关向斜,高罗背斜;主要断裂构造为咸丰断裂;地层出露较齐全,除上志留统和下泥盆统缺失外,自寒武系至三叠系均有见及,寒武系—志留系区内广布,岩性以碳酸盐为主,碎屑岩次之,铅锌矿主要赋存于寒武纪娄山关组上部和奥陶纪南津关组下部。

2　矿区地质

2.1　地层

矿区主要出露寒武纪娄山关组上段,奥陶纪南津关组及红花园组,自老至新叙述如下:

2.1.1寒武纪娄山关组上段

根据岩性特征,本矿区分为三个岩性层,从下至上为:

第一岩性层浅灰色、灰白色中—厚层微—细晶白云岩,砂屑细晶白云岩、粉—泥晶白云岩,具叠层藻,含燧石结核。厚度>50 m。

第二岩性层灰—深灰色厚层微—细晶白云岩,夹中—厚层碎裂(角砾)状白云岩、灰质白云岩,或相变为条带状白云岩,含少量燧石结核或条带。厚6.40～20.97 m,中上部白云岩呈层状、角砾状构造,方解石化明显呈脉状或团块状,普遍具锌矿化现象,为本矿区Ⅰ含矿层,锌矿呈脉状、浸染状、星点状产出,矿化体厚1.10～9.29 m。矿化体下部一般具燧石结核。

第三岩性层为浅灰—灰白色中—厚层灰质云岩、白云岩,微—细晶结构,具少量纹层理和叠层藻,局部发育不规则方解石脉、方解石团块,下部含少量燧石结核或条带。厚度63.97～92.06 m。中下部局部见锌矿化现象,为本区Ⅱ含矿层,锌矿主要呈不规则细脉状充填于裂隙中,矿化体厚1.10～25.24 m。

2.1.2奥陶纪南津关组(O1n)

顶部灰色中—厚层灰岩夹少量条带状灰岩,上部灰色中—厚层灰岩与浅灰色中层灰质白云岩、白云岩互层,中部灰、深灰色中—厚层条带状灰岩夹瘤状灰岩及泥(页)岩,下部灰、深灰色中—厚层生物碎屑灰岩,夹条带状灰岩,底部生物碎屑灰岩,厚289.10 m。下部深灰色生物碎屑灰岩为本矿区Ⅲ含矿层,含矿层厚5.20～10.97 m,锌矿呈脉状或浸染状产出。矿化体厚1.20～3.97 m。

图1　曾家档锌矿区域地质略图Fig.1　Regional geology sketch map of Zengjiadang1.梁山组—大隆组；2.云台观组—金陵组—黄龙组；3.云台观组—写经寺组—黄龙组；4.纱帽组；5.罗惹坪组；6.牛蹄塘组—石龙洞组；7.石龙洞组；8.新滩组；9.南津关组—牯牛潭组；10.娄山关组；11.高台组、覃家庙组并层；12.覃家庙组；13.实测地质界线；14.岩层产状；15.实测正断层及倾角；16.实测逆断层及倾角；17.性质不明断层；18.背斜；19.向斜；20.矿区位置。

2.1.3奥陶纪红花园组(O1h)

上部灰色中—厚层灰岩,中部灰、深灰色中—厚层灰岩夹薄层生物碎屑灰岩,局部具鲕状结构,含腕足类化石,风化面见角石体管,下部灰、深灰色厚层灰岩,薄—中层含生物碎屑灰岩夹黄绿、灰紫色泥(页)岩。厚>20 m。

2.2　构造

矿区处于狮子关向斜南部仰起端南西,地层倾向50°～150°,倾角8°～25°,沿走向及倾向呈波状起伏,锌矿化较好部位则岩层微细裂隙发育，可见层间揉皱和层间高角度小裂隙及同生沉积角砾构造。本区地质构造属简单类型。

3　成矿特征

3.1　含矿层特征

矿区有三个含矿层,其中Ⅰ含矿层含矿性连续,Ⅱ、Ⅲ含矿层含矿性不连续。

Ⅰ含矿层位于寒武纪娄山关组上段第二岩性层中上部灰—深灰色厚层微—细晶白云岩夹中—厚层碎裂(角砾)状白云岩之中,呈层状产出,含矿层顶界为第三岩性层浅灰、灰白色厚层细晶白云岩;底界一般为灰质白云岩夹少量泥质白云岩,产状与岩层产状一致,倾向南东,倾角8°～23°,含矿层中锌矿化程度具有明显分带性,含矿性与岩性及层间构造具成因关联,中上部岩性具碎裂状或角砾状构造,矿化强烈构成锌矿化体,锌含量0.55%～6.59%,顶部灰白色白云岩矿化较弱且不均匀,一般锌含量仅为万分之几,个别达矿化程度,下部白云岩含少量燧石条带，裂隙及揉皱欠发育,含矿性弱,甚至不含矿。

Ⅱ含矿层位于寒武纪娄山关组第三岩性层中下部浅灰、灰白色厚层微—细晶白云岩之中,一般与围岩界线不明显,含矿层产状与岩石产状一致,倾向南东,倾角14°～16°,含矿性与岩石中裂隙发育程度有关,裂隙欠发育,矿化微。裂隙发育,含矿性较好构成锌矿化体,锌含量0.2%～1.48%。

Ⅲ含矿层位于奥陶纪南津关组下部灰、深灰色生物灰岩之中,顶板为灰色中—厚层状灰岩、条带状灰岩,底板为浅灰色灰质白云岩。呈层状产出,产出状态与围岩一致,倾向南东,倾角10°～24°。含矿层虽岩性层稳定,但矿化与层间高角度小断裂及其碳酸盐化、硅化及萤石化关系密切,在没有蚀变和小断裂的部位，一般不含矿或矿化微弱,蚀变及小断裂发育部位,强化强烈,构成锌矿体,锌品位1.21%～5.17%。

3.2　矿体特征

矿区内Ⅰ含矿层从西到东,从南到北圈出6个锌矿体,编号为Ⅰ1-Ⅰ6。各矿体特征如下:

Ⅰ1号矿体分布矿区南部新屋台—姚家坪一线,地表露头线呈半闭合状,控制矿体长约2 800 m地段,矿体厚1.10～8.35 m,平均厚3.57 m,Zn含量1.03%～6.59%,平均2.61%。该地段矿体呈层状—似层状,以微晶—细晶白云岩、碎裂状白云岩中赋存星点状、浸染状、细脉状、团块状闪锌矿产出,局部可见受岩性控制以条带状白云岩中呈团块状或条带状、星点状、浸染状闪锌矿产出。矿体产状70°～150°∠7°～16°。

Ⅰ2号矿体位于茅草洞,矿体长约230 m,宽约60 m,地表露头线闭合环状,矿体厚2.40～7.50 m,平均厚5.13 m,Zn含量1.36%～3.45%,平均2.22%。矿体呈层状—似层状以微晶—细晶白云岩、碎裂状白云岩中赋存星点状、浸染状、细脉状、线状、局部条带状产出。矿体产状110°～124°∠10°～11°。

Ⅰ3号矿体东起茅草洞,西止铜厂,矿体长约650 m,宽约400 m,地表露头线闭合,矿体厚1.30～9.29 m,平均厚3.86 m,Zn含量1.17%～4.58%,平均2.42%。矿体呈层状、似层状以微晶—细晶白云岩、碎裂状白云岩中赋存星点状、浸染状、细脉状、局部条带状产出,局部见受岩性控制以条带状白云岩中呈浸染状、团块状或条带状闪锌矿产出。矿体产状90°～145°∠8°～12°。

Ⅰ4号矿体位于头塘北东,呈半闭合北西向展布,矿体长约300 m,平均宽约200 m,矿体厚1.40～1.50 m,平均厚1.45 m,Zn含量1.40%～4.96%,平均3.18%,矿体层呈层状、似层状,以微晶—细晶白云岩中赋存浸染状、细脉状闪锌矿产出。矿体产状120°～130°∠10°～12°。

Ⅰ5号矿体位于头塘以北、文家档以西,地表露头线大致呈三角形闭合,底边长约150 m,其顶部被部分剥蚀,矿体厚3.70 m,平均厚3.70 m,Zn含量1.19%～1.65%,平均1.42%,矿(化)体呈层状、似层状,以微晶—细晶白云岩中赋存星点状、浸染状、细脉状闪锌矿产出。矿体产状80°～85°∠10°～11°。

Ⅰ6号矿体位于狮子湾—火场铺及其以北一带,矿体呈不规则长条形闭合南北向展布,地表露头线长约750 m,宽80～200 m,所见矿体层厚1.25～4.00 m,平均厚2.60 m,Zn含量1.04%～5.95%,平均3.25%,矿体层呈层状、似层状,以微晶—细晶白云岩中浸染状、细脉状闪锌矿产出。矿体产状118°～142°∠10°～16°。

Ⅱ含矿层圈出两个锌矿体,矿体特征如下:

Ⅱ1矿体位于姚家坪南东,矿体长约200 m,矿体厚1.10～4.80 m,平均2.95 m,Zn含量1.00%～1.31%,平均1.16%,锌以星点状、浸染状、细脉状赋存于微细晶白云岩裂隙中。矿体产状105°∠15°。

Ⅱ2矿体位于茶园,矿体长170 m,厚1.50～4.96 m,平均厚2.81 m,Zn含量1.60%～1.83%,平均1.69%,锌以星点状、浸染状、细脉状赋存于微细晶白云岩裂隙中。矿体产状110°～120°∠15°～16°。

Ⅲ含矿层圈出一个锌矿体,位于桅子堡,矿体长约250 m,宽约150 m,矿体厚1.20～2.70 m,平均1.75 m,Zn含量1.30%～5.17%,平均2.90%,锌以浸染状、星点状及条带状赋存于生物灰岩中。

3.3　矿石特征

3.3.1矿石矿物

区内Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ含矿层矿石矿物相似。矿石的矿物成份较简单,种类不多。金属矿物主要有闪锌矿、褐铁矿,少量黄铁矿、铁白云岩及微量方铅矿等；脉石矿物主要为白云石、方解石,少量石英、长石、水云母等。

闪锌矿(ZnS)矿石中最重要的锌矿物,含量多,一般<0.5%～4%,局部达20%,为本区主要的矿石矿物,粒径0.02～0.6 mm,一般0.02～0.4 mm,呈半自型—他型粒状,颜色有褐黄、深褐、棕色等,受铁质渲染时普遍具褐色及褐红色环边,常不均一,金刚光泽,条痕褐色。产出以浸染状或细脉状为主,分布不均匀,局部相对集中,呈粒状分布或微细脉状分布于碳酸盐岩矿石中。闪锌矿有两个成矿阶段,早期闪锌矿呈浸染状,局部呈团块状,晚期闪锌矿呈枝杈脉状穿插早期闪锌矿或次生裂隙之中。

方铅矿(PbS)很少。手标本上观测类比粒径0.01～5 mm,一般0.01～0.15 mm,呈自形—半自形晶粒状,常见与闪锌矿伴(共)生。铅灰色、金属光泽,有的交代闪锌矿,有的充填于闪锌矿晶粒之间。

黄铁矿(FeS2)呈浅黄色、金属光泽,条痕黑色,无均匀性。粒径0.01～0.05 mm,在矿石中偶以星点状、细脉状两种形式与石英、闪锌矿伴生,极不均匀分布,含量常<0.1%。

褐铁矿(Fe2O3)褐色、褐红色,呈粉末状沿岩石缝合线边缘渲染,含量<0.1%～0.2%。

方解石(CaCO3)充填于白云岩晶粒间,粒径0.02～0.08 mm,他形—半自形粗粒状,少数方解石隐晶—微粒状,偶伴铁质渲染,后期方解石呈块状、角砾状或细脉状形式产出,脉宽1～2 mm,局部达2.6 mm,含量1%～5%。

白云石[CaMg(CO3)2]呈半自形—他形状,具典型的细晶结构,少数微粒、中粒结构,含量一般90%～98%,局部72%,粒径0.02～0.6 mm,一般0.04～0.1 mm,局部较粗可达0.4～0.6 mm,粒间伴有少量方解石。

石英(SiO2)呈自形—他形粒状,充填白云石与方解石间隙,含量<0.2%～3%,粒径0.01～0.6 mm大小不等,一般0.04～0.08 mm,沿脉体填隙的自形石英粒径达0.4～0.6 mm。

另外矿石中时有铁白云岩含量0.1%～0.5%,玉髓有0.5%,炭质0.1%、水云母0.5%,长石<0.1%零星分布于闪锌矿边缘等。

3.3.2矿石结构构造

Ⅰ含矿层最常见的结构为微粒结构、细粒状结构、微—细粒结构、角砾结构、碎裂结构，少数中粒结构,矿石构造主要有细粒浸染状构造、杈枝细脉状构造、条带状构造,据粒状金属矿物数量,可见稀疏浸染状和中等浸染状两种。角砾结构为岩矿石碎裂形成,角砾多为次棱角状、次圆状，角砾大小1～4 cm,个别<2 mm,角砾成分主要为微—细粒白云岩,其晶粒间见微量的他形状石英分布,角砾间由后期次生方解石及闪锌矿填隙。

Ⅱ含矿层常见的结构为微粒结构、细脉结构、角砾结构、碎裂结构,矿石的构造主要有细粒浸染状构造、(杈枝)细脉状构造。

Ⅲ含矿层常见主要结构为中粗粒结构,其次细脉结构,构造主要为块状构造、条带状构造。

3.3.3矿石类型

Ⅰ含矿层矿石类型主要为微—细粒浸染状闪锌矿矿石(照片1)、碎裂角砾状闪锌矿矿石(照片2)、(杈枝)细脉状闪锌矿矿石(照片3)、条带状闪锌矿矿石(照片4)、团块状闪锌矿矿石等;Ⅱ含矿层矿石类型主要为微—细粒浸染状闪锌矿矿石、(杈枝)细脉状闪锌矿矿石,其次为细团块状闪锌矿矿石;Ⅲ含矿层矿石类型主要为中—粗粒浸染状闪锌矿矿石、条带状闪锌矿矿石,少量为团块状方铅矿闪锌矿矿石。

3.4　矿床成因

区内Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ含矿层矿石特征相同或相似,表明矿床成因的一致性或相似性。闪锌矿具有与其沉积物一道沉积成岩形成星点状、似层状的成矿特点,闪锌矿呈半自形—他形粒状与颗粒和泥粒共生,在闪锌矿晶粒间充填有不规则的石英及白云石，显示为同期沉积产物；方铅矿主要为充填作用形成,见于白云岩及闪锌矿晶粒之间,晚于闪锌矿。闪锌矿(化)体在岩层中多顺层分布,呈似层状、浸染产出与层理大体平行。矿石以闪锌矿为主,铅含量极低,早期铅锌与其它沉积物一道沉积成岩,早期矿质来源和地层关系密切,据Pb、Zn、S同位素结果[2],矿石的硫同位素δS34均为正值,变化范围在9.92‰～22.28‰间,与来自上地幔中成矿物质比较,偏离零值稍远,变化范围也超过5‰,S32和S34的比值为21.76～21.96,矿石中铅同位素年龄与围岩地层时代相当,表明矿质来源于原始沉积层。晚后期在沉积成岩之后,由于受构造作用影响,锌元素被热水溶液带出，形成含矿热液,并运移充填在后期构造作用形成的小裂隙、空隙中聚集成矿。初步表明本区铅锌矿体的成因类型属沉积—改造型锌矿床。

4　找矿标志

4.1　层位、岩性、岩相[3]

区内Ⅰ、Ⅱ含矿层对应的层位为寒武纪娄山关组上段第二岩性层和第三岩性层,Ⅲ含矿层对应层位为奥陶纪南津关组下部,层位控制了区内锌矿的产出空间位置,层位是区内找矿最重要最为明显的找矿标志。Ⅰ含矿层岩性为灰—深灰色中—厚层状微细—细晶白云岩,Ⅲ含矿层岩性为灰、深灰色生物灰岩。Ⅰ、Ⅱ含矿层垂直剖面的岩性组合为一套白云岩,时见藻类化石,沉积相为台地边缘浅滩微—细晶白云岩藻礁相,Ⅲ含矿层岩性组合为生物灰岩,沉积相为台地边缘浅滩细—中晶灰岩生物礁相。