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陕西略阳柳树坪金锌矿床地质特征及控矿因素研究

2016-12-20陈剑祥袁攀王长春魏东田夕安刘阳

地质力学学报 2016年2期
关键词:柳树矿床成矿

陈剑祥,袁攀,王长春,魏东,田夕安,刘阳

(1.陕西地矿汉中地质大队,陕西汉中 723000; 2.陕西省地质矿产勘查开发总公司,西安 710054)

陕西略阳柳树坪金锌矿床地质特征及控矿因素研究

陈剑祥1,袁攀1,王长春1,魏东2,田夕安1,刘阳1

(1.陕西地矿汉中地质大队,陕西汉中 723000; 2.陕西省地质矿产勘查开发总公司,西安 710054)

陕西略阳柳树坪金锌矿床是“勉-略-宁”三角地带碳酸盐岩型矿床,通过野外调查与地质资料分析,对该矿床的地质特征、主要控矿地质因素、成矿条件等进行了研究。研究结果表明,柳树坪矿区成矿与地层、构造、岩浆岩等多重因素有关,其中震旦系断头崖组、九道拐组碳酸盐岩富含金、铅、锌等金属矿产,是该矿床的主要矿源层;印支—燕山期形成的沿九道拐向斜南北翼发育的构造破碎带基本控制了区内矿体的空间展布;同时燕山期中酸性浅成小岩体对金、锌、铅等元素活化、富集作用较强,为重要的控矿因素。综合分析认为柳树坪矿床为沉积层控-构造热液改造型金锌矿床,具有较好的金、锌等多金属矿产资源潜力。

略阳柳树坪;金锌矿床;地质特征;控矿因素

0 引言

陕西“勉-略-宁”三角地区位于勉县、略阳、阳平关之间,呈楔状夹持在秦岭造山带、扬子陆块和松潘—甘孜褶皱带之间,为西宽东窄的三角状构造块体,面积约1500 km2,地质界俗称“碧口(摩天岭)地块”。区内基底和盖层地层发育,成矿作用经历了自太古代以来不同构造体制下的多次构造、岩浆热事件和变质变形等复杂地质作用,目前已探明多种矿产,被称之为“金三角”,是陕南汉中地区贵金属、有色金属及黑色金属矿产的重要基地。

柳树坪金锌矿床是在陕西省地质勘查基金资助下,近年来在“勉-略-宁”地区发现的矿床,目前已初步估算锌资源量14.14×104t,共伴生金资源量2.2 t,具有较好的资源潜力。本文基于前人研究成果,通过实地调查,对该矿床的地质特征、主要控矿地质因素、成矿条件等进行了初步总结和分析研究,以期为该区的进一步找矿勘查提供指导和参考。

1 区域成矿背景

柳树坪金锌矿床位于勉略构造混杂岩带以南、勉县—阳平关断裂构造以北的“勉-略-宁”三角地区,矿床大地构造背景处于松潘—甘孜造山带(一级构造单元)之下的碧口微板块(二级构造单元)东缘,呈楔状夹持于秦岭造山带与扬子陆块之间(见图1)。形态为西宽东窄的三角状,构造变形具有西弱东强态势。

图1 柳树坪矿床大地构造位置图Fig.1 The tectonic location of the Liushuping ore deposit

碧口微板块的基底地层有两套:①结晶基底为太古宙鱼洞子岩群中深变质火山-沉积岩系(同位素年龄2645~2703 Ma)[1~4],是汉中地区最主要的大型富铁矿产出层位[1];②褶皱基底为元古宙何家岩岩群(同位素年龄2200 Ma)[5]、大安岩群(同位素年龄1624~1836 Ma)[5~6]和碧口岩群(同位素年龄776~846 Ma)[7~8],形成了明显的过渡基底变质变形地层,由一套巨厚变基性火山岩、变酸性火山岩和碎屑岩组成,该褶皱基底是碧口微板块贵金属、有色金属矿产的重要矿源层。碧口微板块的盖层主要为南华系—寒武系浅海相碎屑岩—碳酸盐岩沉积。柳树坪矿床的赋矿层位即由该盖层中的震旦系(断头崖组和九道拐组)白云岩、细碎屑岩组成。

区内褶皱、断裂多见,岩浆活动频繁,地质背景极为复杂。复杂的构造格架形成了该区有利的成矿、控矿地质背景条件。

2 矿区地质概况

区内地层主要由南部火山岩基底及北部震旦纪—泥盆纪盖层组成(见图2)。

南部火山岩——元古代碧口岩群(Pt2—3bk)为一套浅海相细碧-角斑岩系,在矿区南部少量出露,是矿区的基底构造层。

图2 柳树坪矿区地质略图Fig.2 The geological scheme of the Liushuping diggings

北部震旦系—泥盆系碳酸盐岩系(Z—D)以角度不整合覆盖于南部火山岩之上,主要由震旦系断头崖组、九道拐组、望天坪组构成,少量上泥盆统。主体为一套浅海相碎屑岩-碳酸盐岩沉积建造,是矿区的沉积盖层。

区内褶皱主要为九道拐向斜,横贯矿区,为一向西翘起、向东倾伏撒开的宽缓向斜。主要由震旦系断头崖组(Z d)、九道拐组(Z j)、望天坪组(Z w)等一套沉积岩地层组成。

区内断裂发育,主要沿九道拐向斜两翼呈压性、扭性断裂性质出现。其中北西向及北东向断裂组形成的断层破碎带是矿区的主要控矿构造。柳树坪矿体赋存在该向斜南北翼的层间断裂破碎带间。

区内岩浆活动频繁,超基性岩至酸性岩均有分布。出露范围内大多为超基性岩,多沿九道拐向斜南翼、转折端呈条带状侵位产出。

3 矿床地质

柳树坪矿床矿体分布于九道拐向斜的南、北两翼,从矿床成矿控制因素及矿化体的空间分布看,沿九道拐向斜两翼明显构成南北两个矿段。位于向斜南翼的南矿段以锌、金矿化为主;处于向斜北翼的北矿段以锌、铅矿化为主。

3.1 矿体特征

3.1.1 南矿段

南矿段圈定8条锌、金矿体,长度大于200 m的矿体5条,分别为AuZn1、AuZn3、AuZn4及Zn1、Zn2。其中,AuZn1矿体规模最大,长约900 m,倾向延深大于250 m,其他矿体长度在212~575 m之间。有益组分主要为锌,伴共生金。矿体均赋存于震旦系九道拐组(Z j)碳酸盐岩建造内,层位较稳定。矿体多呈似层状、条带状、透镜状产出,受层间构造破碎带控制明显,并具分支、复合、膨缩特征(见图2、图3)。

图3 柳树坪矿区南矿段8号勘探线剖面图Fig.3 The 8thprospecting line profilemap in the south of the Liushuping diggings

南矿段矿体平均厚度3.58 m,锌平均品位4.22%。共伴生有益组分为金、银,金品位为0.27×10-6~5.76×10-6g/t,银品位为7.51×10-6~19.74×10-6g/t。目前对南矿段5个主矿体估算锌资源量12.48×104t,共伴生金资源量2.20 t。各主矿体特征见表1。

3.1.2 北矿段

北矿段圈定8条锌矿体,矿体长度介于60~800m之间,多数长350~570m;矿体厚度0.91~8.21 m,平均厚度1.82 m;地表锌品位1.82%~15.06%,锌平均品位为3.05%。有益组分主要为锌,局部共生铅。锌、铅矿化赋存在震旦系九道拐组层状白云岩、强片理化白云岩及绿泥绢云板岩中。各矿体多呈似层状、透镜状展布,产状基本一致。矿(化)体受地层、岩性及层间构造破碎带、裂隙控制较明显。矿体走向多沿NE60°方向,呈雁列状平行式展布(见图2)。目前北矿段4个主矿体估算锌资源量1.65×104t,各主矿体特征见表2。

表1 柳树坪矿区南矿段主要矿体特征Table 1 Themain orebody characteristics in the south of Liushuping diggings

表2 柳树坪矿区北矿段主要矿体特征Table 2 Themain orebody characteristics in the north of Liushuping diggings

3.2 矿石特征

3.2.1 矿石物质组成

3.2.1.1 南矿段

南矿段主要包括金锌矿体和锌矿体两种类型,其中金锌矿体4条(AuZn1、Au2、AuZn3、AuZn4),锌矿体4条(Zn1、Zn2、Zn3、Zn4)。

金锌矿体主要金属矿物有自然金、闪锌矿、自然银、褐铁矿、黄铁矿,少量辉钼矿,微量黄铜矿、方铅矿;脉石矿物主要有白云石、方解石、石英,少量炭质、泥质物等。

锌矿体主要金属矿物有闪锌矿、自然银、褐铁矿、黄铁矿,少量方铅矿、自然金,微量黄铜矿;脉石矿物主要有白云石,其次为方解石、石英,少量炭质、绢云母及泥质物。

3.2.1.2 北矿段

北矿段主要为锌矿体(Zn5—Zn12),局部矿体共生铅(Zn6、Zn11)。主要金属矿物有闪锌矿、方铅矿、褐铁矿、黄铁矿,微量自然金、自然银、黄铜矿;脉石矿物主要有白云石,其次为方解石、石英,少量绢云母及泥质物。

3.2.2 矿石结构构造

矿石结构:主要为碎裂结构、晶粒结构,其次为微粒—细粒镶嵌结构。

矿石构造:主要为残余层状构造、块状构造、角砾状构造,其次为条带状构造、网脉状构造、浸染状构造。

3.2.3 矿石类型

①自然类型:蚀变白云岩型金锌矿石、蚀变白云岩型锌矿石,其次为绢云绿泥板岩型锌矿石、蚀变灰质白云岩型金锌矿石计4种类型。

②工业类型:低硫浸染-条带型金锌矿石、低硫浸染-集块型锌矿石。

3.3 围岩蚀变特征

区内断裂和岩浆岩发育,与其活动相关的围岩蚀变主要有碳酸盐化、褐铁矿化、黄铁矿化、白云石化、方解石化,少量为菱镁岩化、铬镍云母化、硅化。其中碳酸盐化、褐铁矿化、黄铁矿化、白云石化与金锌矿化关系密切。

3.4 成矿期次划分

根据野外地质调查与镜下矿物共生组合观察,本矿区的成矿期可初步划分为沉积期、构造-热液期和表生氧化期3个成矿期。

沉积期矿石显见晶粒结构、残余层状构造、条带状构造等(见图4a、4b)。

图4 柳树坪矿床矿石照片Fig.4 The photographs of the ores in the Liushuping ore deposit

构造-热液期又分为早、晚2个成矿阶段。早期阶段的构造活动较强,有碎裂结构、构造角砾型金锌矿石生成(见图4c、4d);晚期阶段的热液活动较强烈,为区内主成矿阶段,矿石多为团块状构造、网脉状构造、浸染状构造,闪锌矿、方铅矿及辉钼矿等硫化物叠加形成于该阶段(见图4e、4f)。

表生氧化期露头矿石标本多呈褐黄色,在地表及浅部地段容易氧化;而钻孔浅部矿石亦多见铁白云石、黄铁矿风化成褐铁矿及黄铁矿晶体聚集体(见图4g、4h)。

4 控矿因素研究

作为“勉-略-宁”三角区内矿床系列之一,柳树坪矿床除受区域成矿环境制约外,更主要的是受其特有的地质条件控制。

4.1 地层、岩石与成矿的关系

柳树坪矿体赋存于区内震旦系断头崖组、九道拐组碳酸盐岩建造中。岩性组合为泥质白云岩、碎裂(角砾)白云岩、含炭白云岩、灰质白云岩、白云质灰岩、绿泥绢云板岩等。

根据汉中地质大队在区内开展的1∶10000地球化学土壤测量资料[9],圈定出金异常5个(80×10-9下限),锌异常3个(312×10-6下限),铅异常4个(38×10-6下限),铜异常2个(55×10-6下限)。异常特征总体表现为:①Au、Zn、Pb、Cu元素异常成群共生;②异常分布形态与九道拐向斜构造形态相吻合,有随地层出露形态而转弯之趋势。

笔者据基岩光谱与化学样品分析结果[10](见表3)得出,岩石中Ag、Cu、Pb、Zn等元素多呈正相关关系,其中Au、Ag、Zn元素关系最为密切,而且多元素异常高值地段一般均有金锌矿化体的存在。层位上尤以九道拐组沉积岩中Au、Zn、Pb元素含量最佳。

表3 柳树坪矿区不同地质体基岩光谱与化学样品分析结果[10]Table 3 The bedrock spectrum and chemical analysis of different geological bodies in Liushuping diggings

从岩石特性上分析,矿区容矿岩石主要为蚀变白云岩,其刚性易碎,化学性质活泼,具有随蚀变作用发生,有利于成矿元素交代活化、迁移富集活动进行等特质。

曾佐勋等[11]在本区域科研成果显示,区域内与矿化紧密相关的Au、Ag、Pb、Zn、As、Sb、Bi等元素均趋于富集态势;并且碧口(摩天岭)构造单元的Au、Ag、Zn、Mo等元素遭受后期矿化叠加作用,进一步富集成矿的可能性较强。

综合上述研究认为,柳树坪矿体赋存在断头崖组、九道拐组碳酸盐岩岩系地层间,基本受岩性所限,其含金、锌丰度值普遍较高,是区内的主要“矿源层”,对成矿提供了充足的物源,是成矿的物质基础。

4.2 构造与成矿的关系

区内断裂构造十分发育,矿化蚀变白云岩韧性变形、碎裂岩化明显。

柳树坪矿床南北矿段内矿体形态多呈似层状、条带状及透镜状,控矿因素主要为沿九道拐向斜南北翼发育的韧性剪切构造活动带,其形成的构造破碎带基本控制了区内矿体、矿化蚀变带的空间展布。

从矿区构造的尺度上分析,控制矿体的构造多为平行褶皱两翼的纵向韧性断裂、层滑断裂及层间滑脱、虚脱构造。从成矿效应上分析,构造活动产生的层间滑脱断层,以脆性破碎变形为主,形成的顺层破碎带渗透性强,这一方面可以为成矿溶液提供输送通道;另一方面有利于成矿溶液与断层破碎带岩石的水-岩相互交代作用[12]。

本文综合以上研究资料认为,九道拐向斜褶皱是区内南北矿段分布的背景格架,沿向斜南北翼发育的构造是控制矿体的主导构造,与其配套的二级破碎带或层间滑脱、虚脱带是控制矿化主要因素,其也为成矿物质的运移、储存提供了良好的容矿空间和通道。

4.3 岩浆岩与成矿的关系

矿区内岩浆活动频繁,超基性岩至酸性岩均有分布。

超基性岩在矿区出露范围较大。主要沿九道拐向斜南翼、转折端,呈不规则状、条带状侵位产出,蚀变岩石种类为蛇纹岩。陈书铭等[13]研究得到的同位素地质年龄为303~289 Ma (K-Ar法),形成时代为海西期,这也与曾佐勋等[11]在区内的研究成果一致。从目前勘查揭示的矿区平面与钻孔实际情况看,该超基性岩墙虽局部与金、锌等矿化紧邻,但基本是横切或顺层穿切矿体和矿化蚀变带,说明矿化早于岩墙的生成(见图2、图3)。另外基岩光谱及化学样品分析结果[10](见表3)显示,蛇纹岩中均无金、铅、锌等元素含量均相对较低。因此,判定该超基性岩与柳树坪金锌矿化基本没有成因联系。

浅成中酸性小岩体在矿区少量出露,主要为斜长花岗岩、花岗斑岩、闪长岩(见图2、图3)。陈书铭等[13]获得其同位素地质年龄为160.48 Ma(K-Ar法),形成于燕山期。金锌矿化与其在空间位置上紧密相邻。矿区岩石地球化学测量揭示,中酸性岩体及外接触带中铅、锌丰度值较高,且斜长花岗岩中普遍含铅、锌元素。在南矿段SZK1401钻孔中已发现热液活动的辉钼矿化(见图4e),其与中酸性岩脉紧密相邻,预示该期次中酸性岩浆活动给区内成矿提供了部分成矿物质。相关研究资料[14]也表明,中酸性岩体形成的热能也有利于元素的活化迁移和岩石的塑性变形。

曾佐勋等[11]研究表明,碧口(摩天岭)地块的岩浆活动与矿化的关系主要有以下特点:

①印支—燕山期中酸性岩脉与多金属成矿的关系最为密切,且燕山期中酸性岩体中金背景值最高,更易成矿。其机理为岩浆岩侵入到地壳浅部时,一方面为成矿提供热源,另一方面为其提供水分,从而形成成矿流体,通过萃取矿源层中的金属有益元素,沿构造通道循环、富集,最终成矿。

②矿区浅成中酸性岩浆活动与金和铅、锌、钼等多金属矿的形成关系密切。其一方面表现在提供物质来源上;另一方面浅成中酸性小岩体多以小岩株、岩脉产出,反映出围岩蚀变较窄,甚至不明显,但其岩体蚀变温度较低,提供成矿的温压条件,则更有利于中—低温热液矿产的形成。

笔者总结分析认为,本区中酸性岩体的后期侵入为成矿提供了热源、动力和部分成矿物质,这也是重要的控矿因素。

5 区域构造演化过程与成矿阶段分析

根据碧口(摩天岭)微板块地质演化史[13~18]和曾佐勋等[11]开展的“陕甘川邻接区复合造山带与成矿”课题研究成果,结合柳树坪矿区的成矿特征规律研究认为,区内经历以下多期次构造演化阶段:

“勉-略-宁”三角区(碧口地块)地质构造背景格架是由太古代鱼洞子岩群(Ar3y)、元古代何家岩岩群(Pt1—2h)、大安岩群(Pt2d)和碧口岩群(Pt2—3bk)等一套变质岩系经晋宁期构造事件拼合而成的复合基底地体(见图1)。

新元古代晚期,受区域伸展构造影响,本区形成了第一套震旦系浅海相碎屑岩-碳酸盐岩(断头崖组、九道拐组、望天坪组)盖层沉积,同时沉积了丰富的金、铅、锌等金属元素,为区内成矿奠定了前期物质基础。随后三角地区整体隆升,致使普遍缺失奥陶系—志留系。

加里东末期,在区域挤压背景下,区内经历了一次大的地壳运动,致使震旦系盖层普遍发生强烈褶皱,形成了一系列平缓开阔的等厚褶皱(断头崖、九道拐向斜),同时伴随着断裂活动和较为广泛的超基性岩侵入活动(同位素年龄388~564 Ma[13])。

海西早期,三角区裂解向洋盆转化,在断陷带局部沉积了第二套泥盆系—石炭系碎屑岩-碳酸盐岩建造;至海西期末,地壳再次隆起,伴随着同源超基性岩浆岩(同位素年龄303~289 Ma[13])的侵入和断裂的继承性活动。

印支—燕山期(同位素年龄230~122.3 Ma[11]),区内进入复合造山阶段,表现为断裂和中酸性岩浆侵入的配套活动。这也是“勉-略-宁”三角地区构造-岩浆活动的重要成矿时期,主要为构造-岩浆热液活动对金、铅、锌等元素的改造富集作用,其中燕山期的构造和岩浆活动(同位素年龄160.48 Ma[13])在本矿区表现得尤为明显、强烈。需要说明的是,燕山期构造和岩浆活动对先前形成的地层、岩石中的金、铅、锌等元素产生广泛的改造、交换和替换、运移作用。其中岩浆热液活动不仅提供了强大的热动力条件,而且补充了一定的物质来源,而断裂构造的继承性活动则给区内成矿提供了有利的通道和赋存空间。

至喜马拉雅运动时期,三角地区表现为少量断陷陆相沉积和规模很小的酸性—碱性侵入岩活动,并继承早期断裂发生剪切平移和断块塌陷等作用,最终形成了现今的构造格局。

6 结论

柳树坪矿床地质背景条件复杂,成矿条件优越,构造、岩浆岩活动频繁,矿区成矿与地层、岩石、构造、岩浆岩有关,多种因素综合作用形成了金、锌、铅、钼等多金属矿床。

新元古代震旦系碎屑岩-浅海相碳酸盐岩富含金、铅、锌等金属矿产,是柳树坪矿床的主要矿源层;印支—燕山期构造运动形成的沿九道拐向斜南北翼发育的走向断裂是区内主要的控岩控矿构造;配套形成的次级构造破碎带和虚脱、滑脱部位是区内的主要储矿空间。而且矿体的构造控矿具有多级性,产出行迹受叠加构造控制明显。

燕山期中酸性小岩体对金、锌、铅元素活化、富集作用较强,钼矿化也与其关系紧密。

从柳树坪矿床形成的构造演化过程、赋矿地层、岩相学特征看,柳树坪金锌矿床明显为碳酸盐岩型矿床,矿床类型为层控沉积-构造热液改造型金锌矿床。

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THE GEOLOGICAL FEATURES AND ORE-CONTROLLING FACTORSOF THE LIUSHUPING GOLD AND ZINC ORE DEPOSITS IN LUEYANG,SHAANXIPROVINCE

CHEN Jian-xiang1,YUAN Pan1,WANG Chang-chun1,WEIDong2,TIAN Xi-an1,LIU Yang1

(1.The Hanzhong Geological Team of Shaanxi Geological Exploration Bureau,Hanzhong 723000,Shaanxi,China; 2.The Shaanxi Development Corporation of Geology and Mineral Exploration,Xi’an 710054,China)

The Liushuping gold and zinc ore deposits,located in Lueyang,Shannxi province,belongs to carbonate-type ore deposit in the"Mian-Lue-Ning"triangle zone.Through field investigation and analysis of geological data,the geological characteristics of ore deposit,the main ore-controlling geological factors and metallogenic conditions are studied.It shows that the mineralization is controlled bymultiple factors of stratum,geologic structure and magmatite,and the ore bodies are hosted in Sinian carbonate of Duantouya formation and Jiudaoguai formation which are rich in gold,lead,zinc and othermetals.The structural fracture zone developed along the north and south wings of Jiudaoguaisyncline in the lndosinan-Yanshanian stage controls the spatial distribution of the ore bodies.The small intermediate-acid hypabyssal rock body in Yanshanian is also the important ore-controlling factor which has strong activating effect and enrichment on the elements such as gold,zinc and lead.We systematically summarize that the Liushuping gold and zinc deposit belongs to the sediment controlling-tectonic hydrothermal type,which has a good potential in polymetallic ore resources.

Liushuping in Lueyang;the gold and zinc deposit;geological features;ore-controlling factors

P618.4;P618.5

A

1006-6616(2016)02-0212-11

2015-8-17

陕西省地质勘查基金项目(61201002041)

陈剑祥(1970-),男,高级工程师,长期从事矿产勘查工作。E-mail:hanzhongchen777@163.com

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