集安市鉛鋅礦床地質(zhì)特征及成因分析

集安市鉛鋅礦床地質(zhì)特征及成因分析

吉林省集安市的鉛鋅礦床是20世紀(jì)50年代末勘探的小型礦床。銅、銀、鎘、鋯和其他伴隨著鉛和鋅的重晶石也具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值。近幾年地質(zhì)工作投入較少,主要由個(gè)體經(jīng)營(yíng)者在繼續(xù)開采,深度已達(dá)500m以下。1次一級(jí)構(gòu)造帶集安市鉛鋅礦由東至西包括礦洞子礦區(qū)、郭家?guī)X礦區(qū)。該礦床位于中朝準(zhǔn)地臺(tái),膠遼臺(tái)隆、海城—利源臺(tái)陷,集安隆起之南部邊緣。沿鴨綠江大斷裂和主干斷裂的次一級(jí)構(gòu)造帶呈北東—北北東向或北西西向展布。礦床處在鴨綠江集安古生代斷陷盆地中。1.1早古生界案例礦區(qū)內(nèi)出露地層主要為下古生界沉積巖層,其次為中生界火山巖系。根據(jù)本區(qū)出露情況歸納地層見表1。本區(qū)出露下古生界的寒武系和奧陶系碳酸鹽相構(gòu)成的下解放—礦洞子早古生代復(fù)式向斜,被下解放—礦洞子斷層所分隔。中生界上林子頭組為一套中—酸性火山巖,與下伏寒武系、奧陶系地層為不整合接觸或斷層接觸,其巖石組合有晶屑凝灰?guī)r,角礫凝灰熔巖及流紋巖、安山巖。1.2礦洞子礦區(qū)上中游流域內(nèi)形成熱帶礦區(qū)內(nèi)出露的巖漿巖主要為基性—酸性脈巖類。郭家?guī)X礦區(qū)巖脈集中分布在區(qū)段之中部,主要發(fā)育在上寒武系和奧陶系地層中,其中輝綠玢巖脈呈北東向延伸,受北東向切層構(gòu)造和層間破碎面控制,在空間上與礦體關(guān)系極為密切,沿走向和傾斜方向常見分枝復(fù)合現(xiàn)象。礦洞子礦區(qū)巖脈主要分布在區(qū)段北側(cè),主要發(fā)育在上寒武系地層中,其中流紋巖呈北西西向延伸,受北西西向背斜軸的構(gòu)造控制。在空間上與礦體關(guān)系十分密切。區(qū)內(nèi)酸性巖脈有石英斑巖和霏細(xì)巖(霏細(xì)斑巖)、流紋巖,其多為近東西延長(zhǎng),明顯切穿了輝綠玢巖脈。礦體往往都出現(xiàn)在輝綠玢巖脈,或流紋巖脈(巖墻)的一側(cè)斷層中,或巖脈分枝復(fù)合部位。另外郭家?guī)X礦區(qū)深部,坑道和鉆孔中均見有閃長(zhǎng)玢巖、石英閃長(zhǎng)巖、安山玢巖等脈巖類。在鉆孔深部也見到蝕變花崗巖。1.3早期構(gòu)造活動(dòng)鴨綠江大斷裂,自元古代活動(dòng),加里東期活動(dòng)加劇,產(chǎn)生了集安古生代斷陷盆地,形成了早古生代碳酸巖相沉積地層;燕山期構(gòu)造活動(dòng)極為強(qiáng)烈,早期構(gòu)造活動(dòng)造成礦區(qū)一系列微波浪的褶皺,形成下解放—礦洞子復(fù)式向斜;同時(shí)產(chǎn)生了北東向和北西向切層和層間破碎的早期構(gòu)造,多分布在小背斜的軸部,即鴨綠江主干斷裂的次一級(jí)構(gòu)造。此時(shí)由于北東向主干斷裂的繼續(xù)活動(dòng),加之近南北向構(gòu)造的影響,造成區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)多期,早期構(gòu)造被巖脈充填,形成了郭家?guī)X區(qū)段的基性巖脈群及礦洞子區(qū)段的流紋巖脈(巖墻);巖漿繼續(xù)活動(dòng),先是大面積中酸性火山巖噴發(fā),形成了一套火山巖沉積;其次是花崗巖漿侵入,形成了規(guī)模較大的高臺(tái)子巖體及下解放巖體,最后中酸性小巖體和巖脈侵入,形成了晚期的石英斑巖和霏細(xì)巖。巖漿活動(dòng)的同時(shí),構(gòu)造活動(dòng)繼承和復(fù)活了早期構(gòu)造。沿輝綠玢巖脈和流紋巖脈兩側(cè)接觸部薄弱地帶,產(chǎn)生了一系列的北東向和北西向斷層,是控礦和容礦良好空間。構(gòu)造活動(dòng)是多期多階段的,礦化活動(dòng)也是多期性,故礦化活動(dòng)處在整個(gè)構(gòu)造活動(dòng)過程中。2礦體及礦化特征該鉛鋅礦床可分為兩礦區(qū),由東至西包括礦洞子礦區(qū),郭家?guī)X礦區(qū),共有大小礦體十余個(gè)。郭家?guī)X礦區(qū)礦體嚴(yán)格受北東向構(gòu)造控制,礦體在構(gòu)造帶中呈不連續(xù)脈狀或扁豆?fàn)?膨縮現(xiàn)象明顯。礦體沿走向與延深方向均有尖滅再現(xiàn)特征。幅寬一般在1～2m,最寬可達(dá)23m,鉛∶鋅=3∶1或4∶1。本區(qū)有301、302、303、304和305號(hào)礦體,組成一礦帶,礦體總體產(chǎn)狀傾向南東,傾角60°～70°,局部?jī)A向北西,構(gòu)成礦帶長(zhǎng)約750m。其中303、304號(hào)礦體從地表向下延深較淺,301、302號(hào)礦體至三中段基本連為一體,繼續(xù)向深部延深,與五中段到九中段出現(xiàn)了305號(hào)礦體連為一體,自北東向南西有側(cè)伏現(xiàn)象,側(cè)伏角約22°,側(cè)伏延深達(dá)550m,走向延長(zhǎng)達(dá)400m。50m標(biāo)高以下,礦體沿走向和傾向方向產(chǎn)狀變化明顯。在走向上礦體呈舒緩波狀,傾向方向上礦體呈似反“S”型,0m標(biāo)高上下礦體傾向截然相反,以上礦體傾向北西,傾角76°～82°,以下礦體傾向南東傾角69°～80°。礦洞子礦區(qū)礦體嚴(yán)格受北西向構(gòu)造控制,礦體在構(gòu)造帶中呈不連續(xù)脈狀、扁豆?fàn)?、透鏡狀或葡萄狀,膨縮現(xiàn)象比較明顯。寬度平均在2.58～16.44m,最寬可達(dá)30m,鉛∶鋅=1∶1。本區(qū)有101-1、101-2、102-1、102-2、102-3、103、104-1、104-2、105、106、107號(hào)礦體組成礦帶,礦體總體走向北西290°～330°,傾向北東,傾角60°～70°,構(gòu)成礦帶長(zhǎng)約600m左右。礦體控制延深80～100m。礦化在空間上,郭家?guī)X區(qū)段礦體與輝綠玢巖脈關(guān)系十分密切,產(chǎn)狀大體與巖脈一致。礦洞子區(qū)段礦體與流紋巖脈關(guān)系十分密切,產(chǎn)狀大體與流紋巖一致。礦體大部分分布在巖脈下盤的構(gòu)造帶上。礦物共生組合:原生礦石的礦物成分簡(jiǎn)單,以方鉛礦、閃鋅礦為主,黃銅礦、黃鐵礦次之。脈石礦物以石英、重晶石為主,方解石、螢石次之。礦石中氧化礦物有菱鐵礦、白鉛礦、針鐵礦和赤鐵礦。礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造:礦石結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單,主要有結(jié)晶結(jié)構(gòu)(一般結(jié)晶顆粒粗大)、交代結(jié)構(gòu)和揉皺結(jié)構(gòu)等。方鉛礦、閃鋅礦、重晶石、方解石、白云石、螢石多呈結(jié)晶結(jié)構(gòu),呈自形和半自形粒狀集合體。黃銅礦、黃鐵礦多呈它形粒狀、細(xì)粒狀存在于脈石中或方鉛礦、閃鋅礦中,呈侵染狀或團(tuán)塊狀賦存。石英多呈它形粒狀,明顯分早期和晚期兩種,早期硅化為灰色,呈他形粒狀,被后期礦液所充填;晚期硅化一般為白色,多呈半自形,晶洞發(fā)育,大部分金屬礦物與這次硅化有關(guān),交代結(jié)構(gòu)一般能見到方鉛礦交代閃鋅礦的現(xiàn)象,揉皺結(jié)構(gòu)一般能見到方鉛礦、閃鋅礦,晶面彎曲呈流動(dòng)狀。礦石構(gòu)造以塊狀、角礫狀及條帶狀構(gòu)造為主,在礦石中經(jīng)常見到圍巖的殘留碎塊,另外尚有侵染狀、晶洞晶簇狀、梳狀、放射狀構(gòu)造等。本礦床礦石類型根據(jù)礦物共生組合主要有兩種礦石類型。其一是,以方鉛礦為主,閃鋅礦次之,伴有黃銅礦和黃鐵礦,其共生脈石礦物以石英為之,方解石、白云石、重晶石次之,郭家?guī)X屬于此種類型。其二是以方鉛礦、閃鋅礦為主,黃銅礦、黃鐵礦次之,其共生的脈石礦物以石英為主,次之為重晶石和方解石、白云石和螢石,含量較少,礦洞子區(qū)段即屬于此種類型。礦區(qū)處于新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)劇烈上升地區(qū),風(fēng)化較快,因而氧化帶很淺,揭露地表1～2m就可以見到硫化礦石,而氧化礦石很少見到。礦床礦化垂直分帶在礦洞子區(qū)段和郭家?guī)X區(qū)段都比較明顯,上部方鉛礦、石英、方解石大量出現(xiàn),圍巖蝕變微弱;下部則閃鋅礦、重晶石大量出現(xiàn),圍巖硅化較強(qiáng),黃銅礦含量增加,淺黃色閃鋅礦在個(gè)別礦體中見有紫色螢石。礦石交代結(jié)構(gòu)和固溶體分離結(jié)構(gòu)很少見到。根據(jù)礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造及礦物之間的相互關(guān)系,綜合兩礦區(qū)礦化特點(diǎn),該區(qū)主要礦物成礦期可分為3期5個(gè)階段;即早期石英—黃鐵礦化階段;中期重晶石—閃鋅礦化階段,石英—方鉛礦化階段;晚期石英—黃鐵礦化階段,碳酸鹽—氧化礦物階段(表2)。鉛鋅主要礦化為中期重晶石—閃鋅礦化階段(礦洞子區(qū)段),和中期石英—方鉛礦化階段(郭家?guī)X區(qū)段)為主,其他礦化均占次要地位。礦體呈單一礦化階段很少見,往往幾個(gè)礦化階段疊加出現(xiàn),反映出礦化的多期性。礦石化學(xué)成份及有益元素:該礦床礦石除Pb、Zn、Cu外,還有Au、Ag、Cd、Ga、等有益伴生元素。圍巖蝕變:圍巖蝕變十分微弱,近礦圍巖蝕變主要為硅化和重晶石化,其次是綠泥石化、碳酸鹽化、絹云母化、葉臘石化等。圍巖經(jīng)硅化后,成為硅化灰?guī)r或硅化角礫狀灰?guī)r,石英呈不規(guī)則的條帶狀或細(xì)粒狀集合體產(chǎn)出,有時(shí)也有沿層交代的特點(diǎn);重晶石常和方解石緊密伴生,呈不規(guī)則的條帶狀和脈狀;當(dāng)?shù)V體圍巖為輝綠玢巖時(shí),則蝕變較強(qiáng),一般能見到黃鐵礦化,長(zhǎng)石多變成絹云母和葉臘石,暗色礦物變成綠泥石,使脈巖變成淺綠色;當(dāng)?shù)V體圍巖為流紋巖時(shí),則蝕變亦較強(qiáng),常有退色現(xiàn)象,有多量的黃鐵礦,長(zhǎng)石多變成絹云母、高嶺土。3流體包裹體特征關(guān)于集安鉛鋅礦床的成因,多年來存在兩種不同的觀點(diǎn),一種認(rèn)為是屬于層控礦床中的后成礦床。通過對(duì)前人多年的工作,及有關(guān)資料研究結(jié)果,我們認(rèn)為是屬于淺成—低溫?zé)嵋撼涮钚豌U鋅礦床。其理由如下:(1)該礦床嚴(yán)格受鴨綠江主干斷裂的次一級(jí)構(gòu)造及巖性所控制,所有礦體都賦存在北東向和北西向構(gòu)造帶上。礦化在空間上與輝綠玢巖脈、流紋巖脈關(guān)系十分密切。(2)礦床內(nèi)石英晶簇十分發(fā)育,含高價(jià)S6+離子的重晶石分布較普遍。而含低價(jià)Fe2+硫化物(如黃鐵礦、黃銅礦)很少等特征,說明礦床形成是處在氧化還原電位很高的環(huán)境,推測(cè)距原始地表是很近的,故礦床形成深度推測(cè)是淺成的。(3)根據(jù)礦物共生組合十分簡(jiǎn)單,普遍含有淡黃色閃鋅礦,個(gè)別礦體含有紫色螢石,近礦圍巖蝕變微弱,礦石中交代結(jié)構(gòu)和固熔體分離結(jié)構(gòu)很不發(fā)育的特征,說明礦床生成溫度較低,就紫色螢石的存在,可推測(cè)礦床生成溫度約為175℃以下。(4)包裹體特征:方鉛礦、閃鋅礦、石英。重晶石等包裹體測(cè)定結(jié)果表明:1)包裹體類型主要以氣、液兩種為主,兩個(gè)礦區(qū)共同特點(diǎn)都是小而少。郭家?guī)X礦區(qū)氣液包裹體極少,氣態(tài)包裹體稍多,包裹體無色透明,形狀渾圓,個(gè)別液態(tài)包裹體呈綠或黃綠色;礦洞子礦區(qū)氣液相包裹體稍多,但很小,大部分看不清氣相,氣液包裹體無色透明至稍暗,形狀橢圓。重晶石中個(gè)別氣液包裹體,液相發(fā)紅,可能是由于包裹體中含有鐵離子,由低價(jià)至高價(jià),所以液相發(fā)綠,氣相發(fā)紅(表3)。2)包裹體測(cè)溫:貴陽所在1975年包體測(cè)溫爆裂溫度在121℃～197℃之間(表4)。同時(shí)對(duì)兩種不同顏色閃鋅礦進(jìn)行了晶胞參數(shù)、硬度、比重等測(cè)定,其結(jié)果表明與包體測(cè)溫結(jié)果吻合。4個(gè)閃鋅礦晶胞均在3.4114～3.4130?間,硬度為3.5～4,比重3.8～4.2,所有這些均說明礦床形成溫度為低溫。(5)同位素組成特征:礦區(qū)及其外圍共計(jì)采取71件硫同位素樣品,礦區(qū)62件(其中郭家?guī)X區(qū)段55件,礦洞子區(qū)段7件)主要是方鉛礦、閃鋅礦、黃鐵礦。分析結(jié)果見圖1。δ34S值變化范圍為-6.3‰～5.6‰,算術(shù)平均值為2.1‰,偏離δ34S=0距離較近,屬隕石型,我們認(rèn)為礦床中的硫主要來自上地幔巖漿成因熱液。(6)鉛同位素特征:1992年在貴陽所做了4件鉛同位素。206Pb/204Pb比值均為17.72以下,平均為17.55;207Pb/204Pb比值平均為15.53;208Pb/204Pb比值在32.69～37.93。這些數(shù)據(jù)表明鉛同位素組成屬于正常范圍,一般比密西西比式礦床低,且變化范圍小。普遍鉛法平均年齡為5.8億年。由此可知,鉛是古鉛,大體與地層沉積年齡相當(dāng)。相當(dāng)于寒武—奧陶系地層?？偨Y(jié)上述特點(diǎn),我們認(rèn)為礦床的成因應(yīng)為淺成—低溫?zé)嵋恒U鋅礦床。其生成方式以充填為主。礦床形成時(shí)推測(cè)是淺成的。礦質(zhì)來源主要是來自上地幔的巖漿成因的熱液。根據(jù)礦體與燕山期脈巖緊密相連的事實(shí),礦床形成的主要成礦期為燕山期。有人提出為層控礦床,其依據(jù)是:根據(jù)鉛同位素特征,模式年齡相當(dāng)寒武—奧陶系地層,認(rèn)為鉛是來源于圍巖地層。礦床的礦體大部分都產(chǎn)在厚層灰?guī)r與條帶狀灰?guī)r的接觸部的構(gòu)造帶中。此時(shí)礦體厚度大,品位較高,認(rèn)為礦體受厚層灰?guī)r的層位控制。我們認(rèn)為:鉛同位素模式年齡有的雖然相當(dāng)圍巖地層,說明不了鉛就是來源圍巖地層,只能說明鉛形成時(shí)間