粤北连平县大尖山铅锌矿区地质特征、富集规律与找矿方向

彭桥梁, 易金春, 李天虎, 龙 安, 谢彪武

(1.湖南省地质矿产勘查开发局 四一八队,湖南 娄底 417000; 2.中国地质调查局 西安地质调查中心,陕西 西安 710000)

图1 大尖山矿区地质图Fig.1 Geological map of Dajianshan mining area

1.第三系丹霞群;2.上石炭统壶天群上亚群;3.上石炭统壶天群下亚群;4.下石炭统忠信组中段;5.下石炭统忠信组下段;6.上泥盆统天子岭组;7.中泥盆统老虎坳组;8.中泥盆统桂头组上段;9.中泥盆统桂头组下段;10.震旦系;11.流纹斑岩;12.中—细粒黑云母花岗岩;13.花岗闪长斑岩;14.中基性岩脉;15.英安斑岩;16.断层产状及编号;17.实测或推测地层界线;18.背斜;19.向斜;20.矿体(脉)及编号。

大尖山矿区位于广东省河源市连平县城333°方向直距11 km处,属连平县元善镇管辖,地理坐标:东经114°24′28″～114°29′58″,北纬24°25′45″～24°28′50″。大尖山铅锌矿储量达大型规模,为广东省第二大铅锌矿床[1],矿床成因为中温热液充填破碎带型脉状铅锌矿床。本文在总结前人成果的基础上,结合近几年在该区的勘查成果,通过分析研究其矿床地质特征,对矿化富集规律进行归纳与总结,并指出大尖山矿区下步找矿方向。

1 成矿地质背景

大尖山铅锌矿位于粤北山字型的前弧东翼(锅洞向斜南东翼)与贵东—大东山岩体东西向构造带的东段南缘交汇处,连平帚状构造收敛部位[2-3]。矿区广泛出露地层有震旦系、泥盆系、石炭系,局部零星出露白垩系、第三系和第四系(图1),其中下石炭统大塘阶忠信组(C1dzn)为矿脉底板围岩。

区内经历了地槽—准地台—大陆边缘活动带的发展演化阶段和相应的加里东—印支—燕山构造旋回,形成以大尖山倒转向斜褶皱、F2区域性断裂为主,并伴随北东、北西、东西向等多组不同方向断裂交织的构造格架[4]。总体上看,矿区北部、东部以北东向褶皱及断裂构造为主,矿区及其南部地区以东西向褶皱及压性断裂构造为主,该组东西向构造西延逐渐向南西方向收敛,向北突成一帚状构造[3]。东西向F2断裂经历了多期次构造运动的复合作用,控制了矿脉的产出。

区内岩浆岩活动强烈,按生成条件分为喷出岩和侵入岩。喷出岩中主要有蚀变英安斑岩和流纹斑岩,岩体属超浅成相,光谱分析含铅401.2×10-6、锌320×10-6、锡8.1×10-6,铅锌含量高于区内其他岩体,局部英安斑岩顶部见有铅锌矿细脉,是铅锌矿体的直接顶板,是本区与成矿作用关系密切的岩体。侵入岩主要有中粒黑云母(白云母)花岗岩及一些小规模辉绿岩、安山岩、煌斑岩及微晶闪长岩等中基性岩脉,侵入于地层及早期岩体中,是区内最晚的岩浆活动。

区内变质作用主要有构造动力变质作用、区域变质作用和接触变质作用,其中构造动力变质作用为区内主要变质作用类型,表现为断层及其附近岩石受到强烈的挤压作用(尤以F2强烈),形成了碎斑岩、碎粒岩、糜棱岩及构造角砾岩,构成了区内的挤压破碎带,矿区的铅锌矿体就赋存在这些动力变质岩中。

围岩蚀变类型[5]有绢云母化、硅化、碳酸盐化、绿泥石化,其中绢云母化蚀变强度大、分布广,硅化次之,蚀变带宽一般数米至50余米。硅化以充填和交代方式进行,致密块状矿石周围常出现强硅化浸染状铅锌矿石,且硅化越强烈矿化越好,因此硅化与成矿关系较密切。

2 矿床地质特征

2.1 矿体特征

区内已探明的矿体共27个,按其赋存条件可分为三类[3，5-6]:①产于F2断层接触面上的矿体,主要为V1,其次为V1-1和V1-2,其中V1矿体储量占全矿区储量的95%以上;②产于V1矿体下盘的矿体(V2-1、V2-2);③产于V1矿体上盘的矿体,规模小,不具工业价值。

V1矿体:地表呈铁帽出现(即矿体氧化带),走向长约1 800 m,出露最高标高802 m,平均769 m,倾斜延伸>818 m,严格受F2断层控制,走向近东西,倾向南,平均倾角80°,矿体厚0.56～13.48 m,平均厚度4.00 m,厚度变化系数为84%,属较稳定矿体。品位Pb1.00%～3.00%,平均2.46%,品位变化系数为80%;Zn2.00%～4.50%,平均3.29%,品位变化系数81%。矿体呈脉状、似层状或薄透镜状,具有分枝、复合、尖灭、侧现现象。

V1-1矿体:分布于7线西侧,584～678 m标高之间,走向延长<34 m,倾向延深约94 m,在走向上与主矿体呈约9°的分叉,矿体平均厚度1.49 m,平均品位Pb 4.58%,Zn 3.73%。

V1-2矿体:分布于5～3线,221～371 m,走向延长102 m,倾向延深约151 m,矿体平均厚度1.64 m,平均品位Pb 0.77%、Zn 1.44%。

V2-1矿体:受挤压破碎带控制,呈脉状、透镜状产出,与主矿体水平距离13～20 m,走向长约180 m,延深340 m,矿体厚度0.46～2.52 m、平均1.36 m,品位Pb 1.53%～6.58%、平均3.70%,Zn 2.73%～27.05%、平均8.18%。

V2-2矿体:受F2挤压破碎带控制,矿体呈脉状、透镜状产出,与主矿体平距4～10 m,矿体沿走向长约200 m,倾向延深约260 m,厚度0.64～4.85 m,平均1.99 m,往西部侧伏方向厚度增大,品位Pb 0.30%～3.58%、平均0.63%,Zn 0.84%～3.75%、平均3.27%。

2.2 矿石特征

矿石主要矿物有方铅矿、闪锌矿,次要矿物为锡石、黄铁矿、毒砂、磁黄铁矿、辉银矿。矿石结构主要为他形—半自形晶粒状结构、充填交代结构、交代熔蚀结构、固熔体分离结构。矿石构造有致密块状构造、浸染状构造、条带状构造及角砾状构造,其中浸染状构造是矿石的主要构造。矿石有用组分除铅锌外,银、铬、硫、锡可进行综合回收利用。

2.3 矿石类型

按矿石氧化程度分为氧化矿石(铅锌氧化率>30%)、混合矿石(铅锌氧化率10%～30%)、硫化矿石(铅锌氧化率<10%)三类,氧化矿石主要分布在地表至地下15 m左右位置,本身不具备工业价值,只有地表找矿标志意义。混合矿石分布于氧化矿石以下至660 m标高,氧化浅时见铁锰质薄膜,氧化深时见蜂窝状褐铁矿,总体矿石含量<1%。硫化矿石分布在660 m标高以下,为铅锌硫化物矿石,占全矿区储量99.81%,是矿区的主要矿石类型。

2.4 围岩与夹石

主矿体(V1)顶板围岩为蚀变英安斑岩,局部为中粒黑云母(白云母)花岗岩,且与矿体界面一般较清晰,局部有不同程度矿化。底板围岩有压碎岩类、糜棱岩、流纹斑岩、中基性脉岩、砂质页岩及灰岩等。V2-1、V2-2矿体的围岩大部分为压碎岩类,局部为流纹斑岩和中基性脉岩。根据岩石化学分析结果(表1)及扎氏向量图解(表2、图2)表明:区内英安斑岩、中粒黑云母花岗岩及流纹斑岩成分上都为铝过饱和,属Ⅱ类岩石,暗色矿物较少,中碱性长石含量较低,其中蚀变英安斑岩为Ⅱ类6科,流纹斑岩为Ⅱ类5科,中粒黑云母花岗岩为Ⅲ类3科。

图3 大尖山矿区V1矿体(铅+锌)厚度×品位等值线图Fig.3 V1 orebody (lead+zinc) thickness×grade contour map of Dajiangshan mining area1.等值线;2.采空区;3.剖面线及编号;4.坑道。

表1 大尖山矿区岩石化学分析结果Table 1 Chemical analysis result of Dajianshan mining area

表2 大尖山矿区扎氏数值特征Table 2 The Zad number characteristics of Dajianshan mining area

图2 大尖山矿区扎氏向量图解Fig.2 The Zhan’s vector graph of Dajianshan mining area1.英安斑岩;2.中粒黑云母花岗岩;3.流纹斑岩。

主矿体(V1)夹石成分主要为碎斑岩、碎粒岩及构造角砾岩,次为英安斑岩、硅化石英砂岩,夹石厚度一般小于剔除厚度(2 m),对矿体完整性无大的影响。

3 铅锌矿富集规律

3.1 矿脉空间分布规律

3.1.1 裂控规律

矿区铅锌成矿作用主要受F2断层接触带控制,断层分布于矿区中部,横贯全区,走向全长超过35 km,走向多变,破碎带内普遍充填了碳酸盐、石英脉,且有不同程度的铅、锌、锡及黄铁矿矿化现象,矿化相对富集在北西西(2～16线)、近东西(2～1线)和北东东(1～23线)向断层接触带上,V1矿体赋存于破碎带的断层接触面上。

根据断层的力学性质,近东西向断层具张扭性特征,北东东向具扭性—压扭性特征,北东向具压扭性—压性特征,其控矿特征各异,对成矿作用的贡献也不同。区内控矿断裂F2走向近东西,剖面上断裂角较缓且围岩以刚性岩石为主(如石英砂岩等),成矿构造受南岭东西向构造体系贵东—大东山东西向构造带与新华夏系构造复合作用,多形成富厚矿体,向东西两端延伸F2逐渐转化为以压性为主的压扭性北东向断层,该方向的断裂面对铅锌矿化不利。

3.1.2 侧伏规律

从矿体分布的空间位置上看,V1矿体外形轮廓基本保存完整,上部矿体界线呈锯齿状,在走向上出现了若干无矿鞍部,向下矿化连续性变好,无矿段范围缩小,至400～200 m标高矿体基本连成一片。矿体平均走向为79°,倾向南,平均倾角81°,15线以东浅部出现反倾斜的局部现象,但向深部逐渐转为向南倾斜。

根据已有系统工程圈定的主矿体(V1)形态及厚度品位等值线图(图3),总体上,铅锌品位中部较富,边缘部位薄,往深部和浅部品位变低,延伸多未封闭。矿体有明显向西侧伏的规律,侧伏角约23°,厚度变化总的趋势是中心部位厚、边缘部位薄,铅锌富集规律在走向上和倾向上与矿体厚度呈一定的正相关关系(图4),相关系数分别为0.21和0.14。根据钻孔控制情况(图5),矿体深部未探底,因此矿区西部及深部还有较好的找矿远景。

图4 大尖山矿区V1矿体厚度品位变化曲线图Fig.4 V1 ore body thickness and grade change curve of Dajianshan mining area

图5 大尖山矿区0线剖面图Fig.5 0 line profile of Dajianshan mining area1.中石炭统黄龙群下亚群上段;2.中石炭统黄龙群下亚群下段;3.英安斑岩;4.中粒黑云母(白云母)花岗岩;5.流纹斑岩;6.中基性脉岩;7.硅化破碎带;8.主矿体及其编号;9.断层及其编号;10.施工钻孔及其编号。

3.2 矿床共伴生规律

矿床为铅锌共生矿床,铅锌分别赋存于方铅矿和闪锌矿中[7],伴生有银、镉、锡、钨。银与矿石中的铅品位有较明显的相关性,相关系数0.546,矿区中一般中浅部及东部银含量较高,局部地段未见铅锌矿含银量较高[8];镉呈类质同象赋存于闪锌矿中,含量比较均匀,与锌含量呈明显的相关性,相关系数为0.883,总体上矿体中下部含镉较高;矿区15线以东及7～15线200 m标高以下铅锌矿体中连续含锡,往周围逐渐变低,主要呈锡石状态赋存;根据以往施工的钻孔和坑道穿脉,共有23处见到含钨石英(硅质)脉,大部分赋存于铅锌矿体及矿体上下盘接触处,其分布受F2断裂制约,钨矿化与铅锌矿化基本重合,由于品位不高,不具备综合回收利用价值。

3.3 稳定同位素组成特征

3.3.1 铅同位素

在区内V1矿体不同部位采取了7个铅同位素分析样[3，5，9],样品经粉碎、过筛,在双目镜下挑选40～60目,纯度>99%的闪锌矿、方铅矿单矿物样品5～10 mg。挑选后的单矿物在玛瑙钵里研磨至200目以下,由武汉地质调查中心在MAT261热电离质谱仪上完成,采用地质行业测试标准(DZ/T0184.12-1997),相对误差<0.05%,其分析结果(表3)表明:206Pb/204Pb、207Pb/204Pb、208Pb/204Pb分别为18.585～18.67、15.662～15.777、38.832～39.154。在206Pb/204Pb～207Pb/204Pb、206Pb/204Pb～208Pb/204Pb图解上(图6),所有数据点大致呈线性分布,闪锌矿位于线性的最高值端元,而方铅矿位于中间部位,总体分布比较集中,说明大尖山矿区成矿物质与燕山期岩浆活动有关,为岩浆热液矿床。由于控矿、容矿构造F2断层切过了中石炭统地层,因此,大尖山铅锌矿床形成于古生代之后,根据铅同位素比值结果(表3),求得其成矿模式年龄为117百万～98百万年,属燕山晚期形成的矿床。

图6 大尖山矿区闪锌矿、方铅矿铅同位素组成Fig.6 Sphalerite and galena lead isotope composition ofDajianshan mining area

表3 大尖山矿区方铅矿、闪锌矿含铅同位素比值结果Table 3 The lead isotopic ratio of galena and sphalerite of Dajianshan mining area

3.3.2 硫同位素

在V1矿体的不同部位采集了代表性的铅锌矿石和新鲜岩体样品[2-3，5],闪锌矿、黄铁矿和方铅矿单矿物分离纯度高达98%以上,硫化物样品共11件,其中闪锌矿3件、黄铁矿2件、方铅矿6件。硫同位素测定由武汉地质调查中心在MAT253质谱仪上完成,δ34S以V-CDT为标准,分析精度为±0.2‰,分析结果如表4所示。δ34S变化范围-5.35×10-3～+3.01×10-3,均值为-0.834×10-3,分布范围比较集中,以富集δ34S、变异小和明显的塔尖式分布为特征,但不同阶段硫化物δ34S值略有不同,黄铁矿δ34S(2.65×10-3)>闪锌矿δ34S(1.64×10-3)>方铅矿δ34S(-3.23×10-3),与热液矿床中硫同位素分馏顺序一致,与中酸性侵入岩体有关。根据图7自然地质体中硫同位素组成变化范围可知,大尖山铅锌矿床同位素组成特点与含铜黄铁矿矿床相似,与沉积硫化物矿床硫同位素组成有明显的差异,由此可见本矿床的硫主要来自上地幔或地壳深部。

表4 大尖山矿区硫同位素分析值Table 4 Sulfur isotope analysis result of Dajianshan mining area

图7 自然地质体中硫同位素组成变化范围Fig.7 Sulfur isotope composition variation in natural geological bodies1.陨石;2.地壳平均;3.岩浆铜镍硫化物矿床;4.含铜黄铁矿矿床;5.大尖山铅锌矿床;6.斑岩铜矿床;7.矽卡岩矿床;8.海洋硫酸盐;9.五部铅锌矿;10.硫酸盐矿床;11.热泉硫酸盐;12.地下水硫酸盐;13.雨水硫酸盐;14.生物硫共生的硫酸盐;15.沉积硫化物。

3.4 成矿物理化学条件

根据矿物共生组合、矿石结构构造等特征,大尖山铅锌矿床的形成可分为热液和表生两个成矿期,其中热液成矿期根据矿物形成顺序可分为早期石英—硫化物、中期硫化物—碳酸盐及晚期碳酸盐等三个成矿阶段,石英贯穿热液成矿阶段始末,与成矿关系密切。大尖山铅锌矿床的形成,除了有成矿物质来源、导矿构造、容矿构造外,还需要理想的环境和成矿作用,根据成矿作用形成的石英矿物中的假次生包裹体(未见原生包裹体)均一法测定成矿温度为210～220 ℃[3，5],说明大尖山铅锌矿床的成矿温度属于中温热液阶段,在成矿过程中,每期的成矿温度略有不同,总体上,成矿早晚期温度稍低,中期温度稍高,铅锌矿大部分都在成矿中期形成。

4 矿床找矿方向及远景预测

大尖山矿区的找矿应从有利的构造部位、地表氧化铁帽出现、围岩蚀变标志及岩浆岩活动标志等几方面入手,才能收到事半功倍的效果。因此,大尖山地区的找矿方向应以大尖山铅锌矿区为重点进行解剖,充分挖掘矿区已有矿脉的中深部找矿潜力,并及时指导面上找矿工作,努力实现大尖山地区找矿的重大突破。下面通过对大尖山地区部分铅锌矿脉(点)进行初步远景预测,展示其良好的找矿前景。

4.1 V1矿体边深部

根据矿体总体向西南侧伏的特点,V1矿体的深部及沿F2走向西延地段找矿远景较好,西延地段位于东西向主断裂与北东向、北西向断裂交汇部位,Pb-Zn异常组合好,Pb异常高点突出,在今后的找矿工作中应加强综合研究,重视对成矿有利的张扭性—扭性断裂的研究,同时注重铁帽、围岩蚀变、岩浆活动等找矿标志,采用钻探等工作手段向西南方向及深部追索矿体,扩大矿体规模。

4.2 葫芦洞矿点

位于F2西部、震旦系变质砂页岩中,地表北东向张性裂隙中充填有含矿碳酸盐脉,围岩蚀变有碳酸盐化、硅化、黄铁矿化、绢云母化。据以往水系沉积物显示钨锡含量较高,或有单独钨锡矿(化)体存在。因此,该矿点可寻找F2交汇的碳酸盐地层与砂页岩地层界面成矿的可能性,其有较好的找矿前景。

4.3 横坑矿点

位于F2上盘,岩性主要为蚀变英安斑岩,多条含铅锌碳酸盐脉发育在近东西向挤压破碎带中,有一定的找矿前景。

5 结语

通过分析大尖山矿区矿床地质特征,总结该类矿床的矿化富集规律,主矿体V1向西南侧伏规律明显,成矿地质背景好,构造控矿作用明显。矿床成因类型为中温热液充填破碎带型脉状铅锌矿床,顶板英安斑岩及燕山期花岗岩的侵入为成矿提供了物源和热源,赋矿围岩铅锌背景值高、蚀变强烈、矿化好,有形成超大型铅锌矿床的潜力。V1矿体(脉)的西延段及深部、葫芦洞矿点、横坑矿点找矿远景较好,在今后工作中应提高对东西向构造控矿作用的认识,以钻探作为主要找矿手段,加大勘查投入,为矿山寻找新的资源。

致谢：文章参考了广东省地质局703大队、756大队及湖南省地勘局418队等单位的有关资料,项目勘查费用由北京中恒永通贸易中心出资,在此谨致谢意!

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