福建武平悦洋矿区银多金属矿成矿地质条件及生产探矿方向

钟荣兴

(1.福州大学 环境与资源学院,福建 福州 350116; 2.紫金矿业集团股份有限公司,福建 上杭 364200)

福建武平悦洋矿区银多金属矿成矿地质条件及生产探矿方向

钟荣兴1,2

(1.福州大学 环境与资源学院,福建 福州 350116; 2.紫金矿业集团股份有限公司,福建 上杭 364200)

通过分析悦洋矿区银多金属矿成矿地质背景和成矿地质条件,对矿床成因进行探讨,建立矿床地质成矿模式,为生产探矿指明方向。该矿处于上杭—云霄多金属Ⅳ级成矿带,通过研究基本地质特征及地质因素,笔者认为该矿床成矿模式具有“三层楼”结构特点,矿体发育于构造有利部位,主要赋存在紫金山复式岩体系列的细粒花岗岩和中细粒花岗岩之中,受火山岩盖层以及变质岩基底控制,同时北东向和北西向构造断裂破碎带展布控制着矿体的产状。矿床属于石英—冰长石型低硫浅成低温热液矿床,矿体埋藏较深,属于隐伏矿床。

成矿地质条件;矿床成因;成矿模式;生产探矿方向

悦洋矿区银多金属矿在地质勘查及生产勘探阶段,开展了不同方式方法的找矿工作,积累了较丰富的经验。

林全胜通过对该矿矿床特征及成因的探讨,分析蚀变组合、矿化分带、流体包裹体、稳定同位素等因素,认为该矿是以石英+冰长石+银(金)矿化蚀变组合的浅成低温热液型银多金属矿床[1]。林连宝通过地质学方法、地球物理磁法、构造地球化学方法等剖析悦洋式找矿模式,为外围找矿指明方向[2]。

但是,找矿的最终目的是矿产资源的开发利用,并且要在生产开发过程中尽量达到效益最大化,通过生产探矿后的二次圈定,最大程度地降低矿石贫化率和损失率,为采矿单体设计提供充分的依据,这是矿山地质工程师一项非常重要的生产地质工作。

该矿区虽然处于紫金山矿田多金属重要成矿带,前人对其找矿模式及勘查方法有过不少研究,然而,通过成矿模式指导矿产开发利用阶段的生产探矿工作的研究,前人从没有做过。矿区勘查找矿及生产探矿效果显著,本文在此基础上对成矿地质条件、矿床成因、成矿模式进行初步研究,期望对下步矿山生产开发部署有所裨益。

1 成矿地质背景

图1 福建省上杭县紫金山矿田地质构造简图[1]

Fig.1 Geological structure diagram of Zijinshan ore field inShanhang county,Fujian province

1.前震旦系变质细碎屑岩;2.泥盆—石炭系粗碎屑岩;3.燕山期花岗岩类;4.早白垩世中酸性火山岩;5.花岗闪长斑岩;6.隐爆角砾岩;7.热液角砾岩;8.断裂;9.火山口;10.工作区范围。

该矿区地处华南加里东褶皱系东部、闽西南晚古生代拗陷区明溪—武平拗陷南部。北西向云霄—上杭深断裂带与北东向宣和复背斜及连城—上杭褶皱断裂带在此交汇。矿区位于中新生代上杭火山—沉积盆地北西端。矿区北东方向依次发育龙江亭矿区、二庙沟矿区、紫金山铜金矿区,五子骑龙矿区、罗卜岭矿区,与该矿区处于同一地质构造单元中(图1)。上杭—云霄深断裂带是福建省金、银、铜等多金属Ⅳ级成矿带。

区域范围内,中生代晚侏罗—早白垩世火山活动强烈,火山构造发育,经实测和推测的火山口有紫金山、二庙沟、金狮寨、潭溪里、大岌岗、温屋、赤水等。火山喷发后厚大的火山岩沉积形成古地表,经过裸露风化,与今地表差异较大。整个区域紫金山矿田范围属于斑岩—浅成热液成矿系统[3]。

2 成矿地质条件

2.1 岩性条件

图2 悦洋银多金属矿地质简图

Fig.2 Generalized geologic map of Yueyang silver polymetallic deposit

1.地质界线;2.凝灰质砂砾岩;3.英安岩、粗安岩;4.英安玢岩;5.中细粒花岗岩;6.第四系覆盖物;7.断层破碎带;8.生产区域。

2.1.1 火山岩盖层

燕山期火山喷发形成矿区沉积相和喷发相。从上往下依次为紫红色流纹岩夹含砂砾岩、砾砂岩,紫红色砂岩、粗砂岩、粗安岩、英安岩。早期形成的火山岩古地表被剥蚀,形成的今地表中几乎可见各种火山岩出露。火山岩盖层不整合于矿体含矿容岩之上。矿山生产一线地质人员从井下约-80 m标高发现迄今为止最低不整合面,局部不整合面具有断层泥、阶步、镜面等,但大部分火山岩盖层都是平整覆盖于岩浆岩之上。结合勘查阶段化验数据和矿山生产阶段取样化验数据,不整合面及以上火山岩不见金银矿化。

2.1.2 岩浆侵入岩、脉岩及次火山岩夹层

2.1.3 变质岩基底

楼子坝群(Z1Lzb)为浅变质细砂岩、粉砂岩夹千枚岩组合而成的老地层,构成矿区的变质岩基底。变质岩基底阻断了成矿流体的通道,其与粗粒似斑状黑云母二长花岗岩(迳美岩体)接触界面明显,未见矿化情况。需要提出的是,局部火山岩盖层不整合于变质岩之上。最底部矿体沿着变质岩基底凹形发育。据普查、详查阶段统计,极少部分变质岩存在矿化,但是非常不稳定。目前矿山生产中,如遇到变质砂岩,可以终止采矿或掘进。矿体底部受控于变质岩基底形成的向形舌状体中,主要赋存在变质岩基底的凹形底部,以及向形北东翼。

2.2 断裂构造条件

矿区断裂构造非常发育,主要有洋坑断裂、紫金山—石北坑断裂,被火山岩盖层所覆盖。其中洋坑断裂和石北坑断裂是矿区重要的控矿断裂,控制矿体分布,矿体发育于该两组断裂之间,在变质岩基底和迳美岩体中均可见该两组断裂发育,且被燕山期喷发的火山岩盖层所覆盖。目前发现的矿体都发育于成矿前的构造中,矿区构造活动经历先压后张环境,后期张性环境断裂是控矿构造,导致矿体品位变化系数大,在走向和倾向上矿体连续性差,属于不均匀型。北西向的上杭—云霄深大断裂在矿区范围形成一系列次生断裂带,为热液及成矿物质运移提供通道,矿区发现的岩基、岩脉也发育于该组断裂带内。

岩浆岩岩体中广泛发育的裂隙,是矿区构造断裂在微观的反映,形成矿区构造岩和碎裂岩。热液沿着构造裂隙充填,局部发生交代,进而成矿。

2.3 赋矿围岩条件

根据主要矿体容矿岩石类型统计,矿区赋矿围岩主要为中细粒花岗岩和细粒花岗岩,该组岩性矿化稳定,矿体基本发育于该组岩性中。少部分粗粒似斑状黑云母花岗岩(迳美岩体)和变质砂岩也可见矿化和工业矿体,实际生产中发现该两组岩性品位非常不稳定。发育的次火山岩,如英安玢岩中未见矿化。矿区主要开采中细粒花岗岩和细粒花岗岩矿体。

2.4 围岩蚀变条件

矿区围岩蚀变非常发育。主要蚀变有硅化、水云母化、黄铁矿化、绢云母化、绿泥石化、地开石化、冰长石化和碳酸盐化。

成矿期硅化—黄铁矿化—水云母化是重要的蚀变组合。水云母的出现也是确定低硫浅成热液矿床的标志。绢云母化是矿区成矿的前提蚀变。绿泥石化和地开石化与成矿作用关系不明显。冰长石矿物的出现标志着成矿于低温阶段。碳酸盐化见于盖层的粗安岩、次火山岩以及变质岩中,以细方解石颗粒为多,未见与多金属成矿有直接关系。

2.5 成矿元素载体条件

硅质是成矿物质的主要载体,赋矿围岩中富含硅质。在成矿期,酸性岩浆中富含的SiO2析出,表现为石英颗粒次生加大连成晶体。在矿山生产中普遍发现石英晶洞,晶洞中α石英晶簇非常发育,晶形良好。在晶簇发育小范围区域形成富矿体。硅化蚀变过程中,岩石中的SiO2部分析出,富集后形成石英脉体和硅质体。硫化物和Ag、Au等元素通过硅质载体运移、聚集。

2.6 地球化学特征

在矿区中采集了497个岩芯标本,对各类岩性微量元素进行了光谱定理全分析及相关分析,得出变化规律特征,其特征如下:矿区中Au、Ag、Mo、Pb、Ba等元素背景丰度偏高,其中Ag含量高出克拉克值数十倍,铜亦高出近十倍。从岩性看,中性或偏碱性火山岩中Au、Ag、Pb、Ba等显著偏高,中性火山碎屑岩中Ag、Pb相对偏高,流纹岩中Pb、Ce等增高,细粒花岗岩中Pb、Cu、Be的增幅明显;而经构造破碎、隐爆碎裂和硅化蚀变的岩石中,Au、Ag、Mo、Pb、Cu等显著增高。

矿区原、次生晕特征如下:矿区先后进行了次生与原生晕地化测量,次生晕测量各岩性Ag含量背景值分析显示,Ag的含量以硅化破碎带为高。

2.7 地球物理特征

矿体主要受硅化断裂带控制,含矿构造的电磁性与硫化物含量高低直接相关。矿床各岩性磁性参数测定结果显示,硅化带含金属硫化物较多时,其电磁性具明显的低阻及低磁,对找矿有一定的指示作用。硅化带含金属硫化物较少,富含金矿物时,具低磁特点,但电性特征不明显,不能起到直接指示作用。

地球物理特征显示,矿区异常为弱磁异常,成矿有利岩性为花岗岩,同时异常受断裂构造或推测基底构造控制明显❶钟通德、吴辉、周石光等,福建省武平县悦洋银多金属矿(东矿段)详查报告,2002。。

3 矿床成因探讨

笔者根据中国地质科学院矿床研究所、核工华南地研所和核工业295队综合研究❷矿区普查和详查阶段,295地质大队委托中国地科院矿床所、核工华南地研所开展相关研究,成果写入详查报告。,结合矿山生产开发过程中揭露矿体后的认识,形成以下探讨:

(1) 火山岩盖层不整合于复式岩体之上,不整合面上以及火山岩中未见Au、Ag、Cu矿化。银多金属矿体形成于火山喷发形成的火山岩盖层之前。

(2) 矿床受北东向和北西向断裂构造控制,尤其是在两组断裂交汇处,矿化更为发育。

(3) 气液沿着岩浆岩构造裂隙带充填,部分与岩体物质进行了交代,形成的构造岩和碎裂岩是矿床主要矿体。

(4) 火山岩和变质岩中金、银背景值较高,提供部分成矿物质,气水热液可能通过火山岩和变质岩的构造裂隙运移的同时,萃取岩体中成矿元素,在岩浆岩岩体中聚集。

(5) 据中国地质科学院矿床研究所对矿床的流体包裹体研究表明,银多金属矿化是在中低温条件下形成的,而铜矿化是在中高温条件下形成的,表明铜矿化可能是成矿早期而银矿则是中晚期。典型低温矿物冰长石及其蚀变的出现表明,银多金属矿化形成于低温条件(图3)。

(6) 矿区赋矿围岩主要是强硅化富含硫化物的细粒、中细粒花岗岩,硅质作为成矿元素的载体起着富集作用。

(7) 石英—冰长石的组合形成悦洋银多金属矿床与紫金山石英—明矾石型高硫金矿床之间被汀江断裂所隔离控制。

图3 悦洋矿区东矿段银多金属矿81#勘探线剖面图

Fig.3 No.81 prospecting line profile map of Yueyangsilver polymetallic deposit

1.工业矿体;2.低品位矿体;3.地质界线;4.细粒花岗岩;5.中细粒花岗岩;6.中粗粒花岗岩;7.变质砂岩;8.英安玢岩;9.凝灰质砂岩;10.粗斑粗安岩;11.小斑粗安岩;12.英安岩。

据上分析认为,本矿床为燕山晚期中酸性火山次火山作用相关的石英—冰长石型低硫浅成低温热液矿床[6]。

4 矿床成矿模式

陈毓川院士认为,“成矿模式”不仅是地质工作者对矿床形成条件和特征的概括,而且也反映成矿地质理论的表达形式[7]。它一般采用图解、文字或表格的形式,将复杂的成矿过程、成矿地质作用之间的相互关系进行概括。

国外有一种叫“霍姆斯托克浅成低温热液矿脉的描述性模式”,其又名浅成低温热液金(石英—冰长石)碱—硫化物型。悦洋式银多金属矿床与该模式较为相似,可参考该模式。

通过对岩性、地质构造、赋矿围岩、围岩蚀变、载体、地球物理化学特征等的研究分析,悦洋式银多金属矿的成矿模式描述如下:

(1) 矿床的“三层楼”结构(或称“三明治”结构)得天独厚。合适的石帽山群火山岩盖层厚度延缓了来自幔源的粗安玢岩冷却时间,延长了成矿过程。变质岩基底限制了成矿热液流体的流失。矿体赋存在核心夹层的花岗岩之中(图4)。

(2) 变质岩基底、火山岩盖层以及洋坑断裂和石北坑断裂挟持的断堑构造限制了成矿热液的运移流失,在这三者包裹的空间位置富集成矿。

图4 悦洋矿区东矿段银多金属矿-95 m中段平面图

Fig.4 Planar graph at -95 m sublevel of Yueyang silver polymetallic deposit

1.工业矿体;2.低品位矿体;3.地质界线;4.细粒花岗岩;5.中细粒花岗岩;6.中粗粒花岗岩;7.变质砂岩;8.英安玢岩。

(3) 区域北东、北西向丰富的断裂带分布,导致岩浆岩体中的次生断裂、裂隙、节理强烈发育,为成矿热液的运移提供了良好的通道。

(4) 缓慢而较长的冷却过程以及良好的裂隙、节理促使成矿物质在花岗岩岩体和同期喷发的火山岩以及变质砂岩中萃取有利成矿元素,又能在构造交汇有利部位充分地冷却、充填或交代,结晶析出铜金银等单质或硫化物矿物。

(5) 主要矿体发育在强硅化和富含硫化物的构造交汇有利部位,矿床大部分富矿体赋存在构造岩和碎裂岩中。

5 生产找矿预测

悦洋矿区具有良好的成矿条件,对矿山生产找矿特征、潜力及方向有以下几点提示:

(1) 在垂直向上的坑内钻、探矿天井等揭露至火山岩岩性时可以停止生产探矿工程。

(2) 矿区北部、西部、西南部以及深部,坑内钻探揭露至变质砂岩岩性时可以停止探矿工程。

(3) 花岗岩岩体中穿插的次火山岩,主要为英安玢岩,未见矿化。如遇之,应在充分研究其产状和水平厚度、铅直厚度的基础上,决定是否可以停止生产探矿工程。

(4) 受张性构造控矿作用,矿体沿走向和倾向不连续,呈囊状、鸡窝状。建议采用25 m×25 m甚至更高级别生产勘探网度,以垂直孔、水平孔和45°角方向孔对矿体进行二次圈定控制。对穿脉巷道,掘进的同时及时布置刻槽工程取样,辅助矿体二次圈定。

(5) 矿体矿化不均匀,探矿工程中如遇到夹石,应在充分研究该范围区域构造裂隙特征基础上,决定是否可以停止生产探矿工程。

(6) 银矿体的矿化特征为强硅化、富含硫化物。因此找矿方向应特别注意这两个特征的中细粒花岗岩和细粒花岗岩,部分粗粒花岗岩亦为赋矿围岩,但很不稳定。

(7) 矿区西侧矿体金银品位高、铜品位低;矿区东侧则相反,铜品位高、金银品位较低。矿区对铜的综合利用价值不高,银矿体在西侧深部方向有更大的潜力。

6 结语

悦洋矿区具有良好的成矿条件。2002年底建矿开采至今,将近14年,通过提高矿山采选规模,降低入选品位。在矿山生产开发过程中,通过充分吃透前人的研究成果,深入剖析成矿地质条件、矿床成因,总结成矿模式,结合采掘工程揭露的岩性、矿化、蚀变、构造等因素为生产探矿指明方向,挖掘矿山深边部找矿潜力。目前在矿区深边部坑内钻探揭露了新的矿体,矿山生产勘探增储效果明显,初步估计新增银金属量超过100 t,有效延长了矿山服务年限。

[1] 林全胜.福建武平悦洋银多金属矿特征及成因探讨[J].福建地质,2006,25(2):82-88.

[2] 林连宝.紫金山矿田悦洋式矿床找矿模式和勘查技术[J].金属矿山,2010(增刊):516-520.

[3] 张德全,李大新,丰成友.紫金山矿田的斑岩—浅成液成矿系统[J].矿床地质,2002,21(增刊):536-539.

[4] 石礼炎,黄仁生.福建省紫金山次火山—浅成斑岩铜矿床成矿系列[M].福州:福建省地图出版社,1996:1-18.

[5] 张德全,佘宏全,李大新,等.紫金山地区的斑岩—浅成热液成矿系统[J].地质学报,2003,77(2):253-261.

[6] 黄铁心,刘晓东,张金成.碧田金矿—石英—冰长石型浅成低温热液贵金属矿床[J].地质地球化学,1996(6):1-6.

[7] D.P.考克斯,D.A.辛格.矿床模式[M].北京:地质出版社,1988.

(责任编辑：于继红)

Ore-forming Geological Conditions and Prospecting Orientation of YueyangSilver Polymetallic Deposit in Wuping Area,Fujian Province

ZHONG Rongxing1,2

(1.CollegeofEnvironmentandResources,FuzhouUniversity,Fuzhou,Fujian350116; 2.ZijinMiningGroupCo.,Ltd.,Shanghang,Fujian364200)

This paper analyzes the geological settings and ore-forming conditions,discusses the genesis of ore deposit,establishes the ore-forming model,and points out the orientation of ore prospecting.Yueyang silver polymetallic deposit is located in Shanghang-YunxiaoⅣ-grade polymetallic metallogenic belt.According to the research on the basic geological characteristics and factors of the deposit,the author considers that the metallogenic model of this deposit is charactered on a “Three levels” structure.The orebody is formed in a favorable tectonic area,mainly occurring in Zijinshan composite pluton,which is composed of fine- to medium-fine-grain granite,controlled by the volcanic cover sequence and metamorphic basement.In addition,the orebody occurrence is simultaneously controlled by the distribution of NE- and NW-trending structural fracture zones.Yueyang silver polymetallic deposit is a quartz-adularia type low sulphide epithermal deposit,which is a concealed ore with orebodies deeply buried.

ore-forming geological conditions; ore genesis; metallogenic model; prospecting orientation

2016-07-01;改回日期:2016-07-29

钟荣兴(1983-),男,工程师,地质工程专业,在读硕士研究生,研究方向为矿山地质。E-mail:269975905@qq.com

P618.52

A

1671-1211(2017)01-0013-05

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.2017.01.003

数字出版网址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20161208.1424.034.html 数字出版日期:2016-12-08 14:24