山西水口山礦田成礦系列探討

山西水口山礦田成礦系列探討

1礦田巖漿巖的地質(zhì)特征水口山礦脈分布在衡陽沉降盆地的南緣。從化-郴州北西到深斷裂以北，從昌寧江永北東到深斷裂與水口山-臨武南北構(gòu)造帶的交匯處，以及上地幔隆起帶的邊緣。水口山地區(qū)重力布伽區(qū)域場的特點(diǎn)是北西走向的梯度帶,北東高、南西低,變化范圍-26×10-5m/s2～-9×10-5m/s2,反映出本區(qū)處于幔凹向幔隆過渡的幔坡帶1。在礦田范圍內(nèi)出現(xiàn)重力不平穩(wěn)場,反映出常寧—江永北東向深斷裂的深部構(gòu)造擾動(dòng)及巖漿活動(dòng)。水口山礦田主體磁異常北負(fù)南正,變化范圍-150×10-9T～500×10-9T,形態(tài)近似等軸狀,分布范圍為200km2,具有深源磁場特點(diǎn),反映了深部存在隱伏巖體,是水口山大型礦床形成的深部熱動(dòng)力庫。據(jù)深部地球物理資料分析,該區(qū)莫霍面溫度較高(620℃),地殼厚30～31km,巖石圈由薄變厚(150～175km)的過渡帶1。該區(qū)深部缺失下古生代和上古生代地層,上古生代地層直接蓋在中元古代地層之上。因此,控制水口山礦田形成的大地構(gòu)造因素如下:①衡陽斷陷盆地的上地幔隆起,深部的高熱流環(huán)境,地殼的拉張構(gòu)造背景,是沿盆地邊部幔坡帶邊界深斷裂造成構(gòu)造巖漿作用的動(dòng)因;②新化—郴州北西向深斷裂及北東向江永—常寧深斷裂提供了殼幔物質(zhì)交流運(yùn)移的通道;③淺層次的水口山—臨武南北向、水口山—五峰仙東西向基底斷裂構(gòu)造的交匯部位,是巖漿就位的空間,直接控制了礦田的分布。礦田位于北西向海西—印支構(gòu)造層碳酸鹽巖增厚區(qū)中部北東翼。本區(qū)碳酸鹽沉積厚度兩千余米,其北部為衡陽盆地侏羅系—第三系陸相碎屑磨拉石建造。水口山礦田表層構(gòu)造表現(xiàn)是海西—印支構(gòu)造層所形成的南北向褶斷帶。主要是在印支構(gòu)造事件中,受新田—藍(lán)山南北向相對剛性基底阻擋,主應(yīng)力表現(xiàn)為東西向,奠定了本區(qū)表層南北向雛形;燕山運(yùn)動(dòng)期隨著衡陽盆地地幔上隆及邊界斷裂帶的構(gòu)造巖漿作用,褶皺倒轉(zhuǎn)形成緊密褶曲,走向也發(fā)生扭曲,局部軸向發(fā)生偏轉(zhuǎn),同時(shí),區(qū)段表現(xiàn)出不斷抬升,造成沖斷層的發(fā)生和發(fā)展,以及巖漿巖沿沖斷層的侵位。水口山礦田處于東西向?qū)_式構(gòu)造中心偏西翼部位,表現(xiàn)為一系列倒轉(zhuǎn)褶皺及伴生的逆沖斷裂。特別是進(jìn)入礦田由于深部巖漿活動(dòng)造成的構(gòu)造擾動(dòng),褶皺形式變得更為復(fù)雜,形成復(fù)式褶皺次級(jí)褶皺更為發(fā)育。礦田內(nèi)褶皺構(gòu)造分三級(jí)(圖1),由西往東主要褶皺有:Ⅰ級(jí):大市倒轉(zhuǎn)背斜、鹽湖復(fù)式向斜、新盟山—西嶺背斜;Ⅱ級(jí):馬頸口倒轉(zhuǎn)向斜、石坳嶺倒轉(zhuǎn)背斜、四丘田倒轉(zhuǎn)向斜;Ⅲ級(jí):鴨公塘倒轉(zhuǎn)背斜、壘底羅倒轉(zhuǎn)向斜、仙人巖倒轉(zhuǎn)背斜、老鴉巢倒轉(zhuǎn)背斜、廟門前倒轉(zhuǎn)向斜、康家灣倒轉(zhuǎn)背斜。主要的逆沖斷裂自西向東有:F15、F3、F2、F1、F89、F22、F60等。礦田巖漿巖的形成,是由深斷裂構(gòu)造作用使殼幔物質(zhì)交流運(yùn)移,沿基底斷裂上升,而在蓋層沿倒轉(zhuǎn)背斜軸部虛脫部位的逆沖斷裂帶侵位的,形成燕山中期淺成侵入的花崗閃長巖—花崗閃長斑巖—花崗斑巖系列(143～160.7Ma),和燕山晚期英安質(zhì)次火山巖—火山巖系列(129Ma),根據(jù)其巖石地球化學(xué)特征屬于Ⅰ型巖漿巖?；◢忛W長巖類主要沿鹽湖復(fù)式向斜中Ⅲ級(jí)倒轉(zhuǎn)背斜軸部侵入,英安質(zhì)次火山—火山作用發(fā)生于新盟山背斜軸部。巖體出露規(guī)模一般較小,最小僅數(shù)平方米,反映出爆發(fā)式上升的特點(diǎn),呈磨菇狀、巖盆狀、巖墻狀等形態(tài)產(chǎn)出。根據(jù)巖漿巖微量元素分析(表1),兩類巖漿巖系列均富Pb、Zn,而燕山中期花崗閃長巖系列較燕山晚期英安質(zhì)次火山—火山巖系列富集Cu、Ag、Mo、Ba元素,而Mn、Ti、Ni、Co元素偏低,反映出明顯的成礦專屬性。礦田內(nèi)兩期巖漿巖均表現(xiàn)出作用時(shí)間長、多階段的特點(diǎn),形成了兩期次多階段的成礦作用。礦田內(nèi)廣泛分布硅化角礫巖,與巖體分布相一致,沿背斜軸部呈南北方位展布,但分布范圍較巖體規(guī)模大。與硅化角礫巖相伴產(chǎn)出一套低溫?zé)嵋何g變組合:硅化、粘土巖化(高嶺石、蒙脫石、伊利石)、綠泥石化、絹云母化、碳酸鹽化。這種普遍的角礫巖化及低溫?zé)嵋何g變是燕山晚期更強(qiáng)烈的淺成低溫?zé)嵋撼傻V作用的反映。硅化角礫巖種類復(fù)雜多樣,往往因產(chǎn)出部位形成環(huán)境不同其特點(diǎn)有異,如在較深部位形成的隱爆角礫巖(康家灣、老鴉巢、仙人巖)、巖溶崩塌角礫巖(康家灣),代表淺部晚期低溫?zé)嵋鹤饔眯纬傻娜A、溢流硅帽(大漁灣、書堂山)。由于成礦作用的長時(shí)間和多階段,角礫巖化及硅化作用同樣表現(xiàn)為多階段交替發(fā)育,因此各類硅化角礫巖中大角礫包含小角礫、多期硅化的疊加等現(xiàn)象普遍可見。對晚期硅化巖石地表采樣進(jìn)行微量元素分析,普遍含Au、Ag、As、Hg、Ti、B等元素較高(表2),說明了晚期淺成低溫?zé)嵋簩ΦV田內(nèi)金銀富集成礦的決定作用。2中溫液接觸紀(jì)型礦田內(nèi)燕山中、晚兩期構(gòu)造巖漿作用,形成了兩大成巖成礦系列的礦床,一類為與燕山中期中酸性侵入巖類有關(guān)的中溫?zé)嵋航佑|交代(夕卡巖)型鉛鋅銅銀硫礦床,二類為與燕山晚期英安質(zhì)次火山—火山巖有關(guān)的淺成低溫?zé)嵋恒U鋅金銀礦床。一類典型礦床有鴨公塘、中區(qū)、老鴉巢礦床,二類典型礦床有康家灣、老鴉巢Ⅳ號(hào)金礦體、龍王山、仙人巖礦床等?，F(xiàn)將主要礦床產(chǎn)出特點(diǎn)概述如下:1東部緣代相控礦帶分別產(chǎn)出于Ⅲ級(jí)鴨公塘倒轉(zhuǎn)背斜中棲霞組碳酸鹽巖與3號(hào)花崗閃長巖的接觸帶北端及南東部,為接觸交代夕卡巖型礦床,由倒轉(zhuǎn)背斜、超覆巖體、砂頁巖隔擋層“三角地帶”(圖2)。礦體產(chǎn)出受背斜虛脫控礦構(gòu)造及接觸帶產(chǎn)狀控制,形態(tài)復(fù)雜,有筒柱狀、扁豆?fàn)?、囊狀、似層狀等。圍巖蝕變?yōu)?夕卡巖化、角巖化、大理巖化等中低溫?zé)嵋何g變組合。2中熱風(fēng)液接觸型礦床老鴉巢鉛鋅硫礦床產(chǎn)出于Ⅲ級(jí)老鴉巢倒轉(zhuǎn)背斜軸部,4號(hào)花崗閃長巖體與棲霞組碳酸鹽巖超覆接觸帶北端,為中溫?zé)嵋航佑|交代充填型礦床。老鴉巢Ⅳ號(hào)金礦體,與老鴉巢鉛鋅硫礦床相伴產(chǎn)出(圖3),是與燕山晚期淺成低溫?zé)嵋鹤饔糜嘘P(guān)的爆發(fā)角礫巖型金礦床,這種熱液作用沿早期巖體侵位通道上升,沿巖體周邊構(gòu)造軟弱帶隨著圍壓的降低而產(chǎn)生隱蔽爆發(fā)。礦床深部為黃鐵礦型金礦石,在地表氧化帶形成鐵帽和破碎角礫巖型金礦。3不同層序地層成礦作用產(chǎn)于Ⅲ級(jí)康家灣隱伏倒轉(zhuǎn)背斜中,為侏羅系及白堊系砂頁巖覆蓋(圖4),背斜軸部為二疊系棲霞組、當(dāng)沖組地層,F22逆沖斷裂沿背斜軸部發(fā)育,淺成熱液作用沿F22上升,在背斜軸部產(chǎn)生了大規(guī)模的隱蔽爆發(fā),角礫巖化作用廣泛發(fā)育,硅化、碳酸鹽化、綠泥石化、粘土巖化等低溫?zé)嵋何g變普遍,礦體產(chǎn)出于角礫巖帶中,礦體形態(tài)復(fù)雜,成礦作用具多階段脈動(dòng)成礦特點(diǎn)。4水口山礦田礦床定位模式產(chǎn)出于Ⅲ級(jí)仙人巖倒轉(zhuǎn)背斜中,花崗閃長斑巖、花崗斑巖沿背斜軸部呈巖墻狀產(chǎn)出,燕山晚期淺成熱液作用沿早期巖體旁側(cè)上升,爆發(fā)產(chǎn)生角礫巖化,以及硅化、粘土巖化、綠泥石化、絹云母化等低溫?zé)嵋何g變。硅化作用表現(xiàn)出多期次,早期硅化與鉛鋅成礦有關(guān),晚期硅化與金銀成礦關(guān)系密切。因此,礦田內(nèi)兩類礦床定位的主要控制因素分別有:Ⅰ與燕山中期中酸性侵入巖類有關(guān)的中溫?zé)嵋航佑|交代(夕卡巖)型鉛鋅銅銀硫礦床:①逆沖斷裂發(fā)育的倒轉(zhuǎn)背斜軸部;②巖體沿背斜軸部侵入的超覆接觸帶;③具物化活性的棲霞組灰?guī)r和當(dāng)沖組泥灰?guī)r的控礦層位;④具砂頁巖隔擋屏蔽層位。Ⅱ與燕山晚期英安質(zhì)次火山—火山巖有關(guān)的淺成低溫?zé)嵋恒U鋅金銀礦床:①逆沖斷裂發(fā)育的倒轉(zhuǎn)背斜軸部虛脫部位;②早期巖體頂部及旁側(cè)構(gòu)造軟弱帶;③逆沖斷裂伴生的次級(jí)斷裂帶;④具砂頁巖隔擋層時(shí)礦化集中。由此,總結(jié)出水口山礦田礦床定位模式(圖5)。兩大類礦床,一類是燕山中期中溫?zé)嵋合◣r型礦床:形成深度在1000m以下,成礦時(shí)間為140～150Ma,成礦溫度300℃～400℃,包括鴨公塘、中區(qū)、老鴉巢,這類礦床貧金;第二類是燕山晚期淺成低溫?zé)嵋盒偷V床,形成深度在1000m以上的熱液沸騰帶,如康家灣、老鴉巢Ⅳ號(hào)、仙人巖,這類礦床富含金,成礦時(shí)間120Ma,成礦溫度為200℃～300℃。這兩類礦床疊合產(chǎn)出(如老鴉巢)是燕山期構(gòu)造巖漿作用使成礦區(qū)段不斷抬升的結(jié)果。3瞬變電磁異常區(qū)根據(jù)以上礦田成巖成礦機(jī)理分析及礦床定位模式,礦田內(nèi)進(jìn)一步找礦工作應(yīng)按兩類礦床兩大層次的思路開展,淺部層次的淺成低溫?zé)嵋旱V床和中深部層次斑巖型銅礦床的探索。現(xiàn)綜合地物化遙資料對礦田內(nèi)主要找礦遠(yuǎn)景區(qū)評價(jià)如下:1)仙人巖—楊家?guī)X鉛鋅金銀Ⅰ級(jí)成礦預(yù)測區(qū):沿仙人巖倒轉(zhuǎn)背斜部位,有花崗閃長斑巖、花崗斑巖巖墻狀侵入體,硅化及角礫巖化沿背斜軸部廣泛發(fā)育,低溫?zé)嵋何g變強(qiáng)烈。在鷹角嶺一帶經(jīng)鉆孔控制金普查儲(chǔ)量近10t,個(gè)別鉆孔揭露出鉛鋅礦體品位較高(7%～8%)。物探高磁反演150m深存在隱伏巖體,瞬變電磁異常及自電異常發(fā)育,化探異常元素組合為Au、Ag、Pb、Zn,分布于鷹角嶺—胡家沖一帶。本區(qū)是擴(kuò)大金礦儲(chǔ)量,尋找淺成熱液型鉛鋅金銀中型礦床的勘查基地。2)麂牯嶺—陳家?guī)X—燕子沖鉛鋅銅金銀Ⅰ級(jí)成礦預(yù)測區(qū):該區(qū)處于大市倒轉(zhuǎn)背斜東翼傾伏端,沿逆沖斷裂F15斷續(xù)分布有花崗閃長斑巖、花崗斑巖體及帶狀分布的硅化角礫巖體,硅化、粘土巖化、絹云母化等低溫蝕變廣泛發(fā)育,地表發(fā)現(xiàn)有辰砂礦化。衛(wèi)片環(huán)形影像H2H3在區(qū)內(nèi)交匯,物探高磁反演深部3號(hào)巖體往該區(qū)突出超覆,瞬變電磁出現(xiàn)數(shù)據(jù)多參數(shù)綜合異常,化探異常規(guī)模大、峰值高,元素組合為Pb、Zn、Cu、Au、Ag。該區(qū)是淺成低溫?zé)嵋旱V床有利成礦區(qū),可探索深部夕卡巖型及斑巖型礦床。3)新盟山—石灰皂鉛鋅金銀Ⅱ級(jí)找礦預(yù)測區(qū):處于Ⅰ級(jí)新盟山背斜軸部,有F60逆沖斷裂發(fā)育,火山—次火山作用沿背斜軸部發(fā)生,淺成熱液作用形成的爆發(fā)角礫巖沿紅層邊部發(fā)育。物探高磁反演在天堂嶺一帶50m深處存在隱伏巖體及礦化,瞬變電磁存在數(shù)處電位異常,化探異常規(guī)模大,峰值高,元素組合有Au、Ag、Pb、Zn、Cu。該區(qū)天堂嶺一帶是尋找淺成熱液型金銀礦床的有利部位。4)馬王塘鉛鋅銅金銀