衡陽水口山礦田地質(zhì)特征及成因分析

衡陽水口山礦田地質(zhì)特征及成因分析

1湖南-2個(gè)斷層內(nèi)轉(zhuǎn)完-轉(zhuǎn)化作用下的湖南東南角水口山礦區(qū)位于衡陽局部浮力的南坡上。大地構(gòu)造處于醴陵-寧遠(yuǎn)深大斷層和郴州-邵陽北西向轉(zhuǎn)換斷層交叉部位,加里東期湖南耒陽-宜章南北向拗陷帶的東側(cè)邊緣,燕山期伴隨有強(qiáng)烈花崗巖漿作用的華南褶皺系北端和衡陽紅色盆地的南緣。礦田在漫長的各種地質(zhì)作用下,形成了如今的礦產(chǎn)地質(zhì)格局,見圖1。1.1下二迭統(tǒng)層序地層礦田出露和揭露的最老地層為上泥盆統(tǒng)。在晚古生代,礦田是雪峰古陸與華廈古陸間的海盆,自上泥盆世晚期至中生代三疊世早期,沉積了由一套上千米的淺海相碳酸鹽巖夾濱海相含煤砂頁巖,地層時(shí)代從錫礦山組至大冶群,呈南北向展布于礦田南部,為不間斷的連續(xù)沉積,其中下二迭統(tǒng)碳酸鹽地層是礦田金屬礦床的重要賦礦和容礦層位。中生代的印支運(yùn)動(dòng)和燕山運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈,造成三疊系中、上統(tǒng)地層缺失,在斷陷盆地中先后沉積了侏羅系和白堊系陸相碎屑巖,使侏羅系高家田組和躍龍組地層不整合于古生界地層和下三疊統(tǒng)之上,使白堊系東井組地層不整合于古生界及侏羅系地層之上。新生代,礦田位于盆地邊坡上,無巖層沉積,僅發(fā)育第四系殘坡積物和河谷中的沖積物。1.2疊瓦式雙層結(jié)構(gòu)推覆斷裂帶礦田構(gòu)造復(fù)雜,控制了區(qū)內(nèi)巖漿巖活動(dòng)和眾多礦床的定位。在印支運(yùn)動(dòng)期,受東西向區(qū)域擠壓作用,使本區(qū)自泥盆系-下三疊統(tǒng)地層形成一系列南北向褶皺和斷裂。燕山運(yùn)動(dòng)再一次使褶皺進(jìn)一步倒轉(zhuǎn),同時(shí)形成規(guī)模較大的疊瓦式雙層結(jié)構(gòu)推覆斷層。而次級(jí)褶皺控制著各礦床的就位,推覆斷裂既控制著巖漿巖的產(chǎn)出,還是礦液和熱液的重要通道。1.3引領(lǐng)-火山角礫巖旋回層礦田內(nèi)燕山期巖漿活動(dòng)十分強(qiáng)裂,共發(fā)現(xiàn)大小巖體72個(gè),出露面積4.8km2。主要分布在水口山、老盟山、仙人巖等區(qū)段,巖性為鈣堿系列英安巖類中酸性巖石的花崗閃長巖、花崗閃長斑巖、花崗斑巖、英安玢巖、英安流紋斑巖、流紋巖、火山角礫巖,構(gòu)成侵入-噴發(fā)巖漿旋回,屬淺成-超淺成-噴發(fā)巖相。同位素年齡為127～160Ma。形態(tài)、規(guī)模、產(chǎn)狀受推覆構(gòu)造和倒轉(zhuǎn)背斜控制。研究表明:巖漿巖中的Au、Ag、Pb、Zn、Cu、Fe、S、Mo等元素與礦田各有色、貴金屬礦床關(guān)系密切,是礦床成礦物質(zhì)的主要來源之一。2主要特征2.1礦床成礦熱液特征1)礦體規(guī)模形態(tài)、產(chǎn)狀主礦體產(chǎn)于F22斷層下盤的硅化蝕變帶(QB)中,(QB)主要夾持于侏羅系高家田組或斗嶺組碎屑巖與棲霞組灰?guī)r或壺天群白云巖之中,見圖2。礦化帶呈北北東走向,長約3000m,寬150～700m。礦體產(chǎn)狀為半月狀。頂部平緩,東側(cè)產(chǎn)狀與不整合面基本一致,傾角為20°～40°。西側(cè)與F22斷層基本一致,傾角15°～20°。呈似層狀、透鏡狀,部分因受交叉裂隙控制而呈囊狀。另在棲霞組灰?guī)r和壺天群白云巖的裂隙中,充填有脈狀小礦體。2)礦床中主要金屬礦物組合、結(jié)構(gòu)構(gòu)造及蝕變特征本礦床金屬礦物組合較為簡單,主要有黃鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦。其次有毒砂、自然金、黃銅礦、及微量稀散元素。這些都是一系列中低溫?zé)嵋旱V物。礦石具交代殘余結(jié)構(gòu)、固熔體分離結(jié)構(gòu)、骸晶結(jié)構(gòu)等;礦石的主要構(gòu)造有浸染狀構(gòu)造、角礫狀構(gòu)造及;顯示了熱液成礦作用特征。礦床圍巖蝕變由南往北主要為硅化、絹云母化、綠泥石化、碳酸鹽化和螢石化。上述蝕變均系中、低溫?zé)嵋何g變特征。3)氫、氧、鉛同位素組成礦區(qū)熱液的氧同位素組成δ18O=-7.69‰～+1.53‰。接近南嶺地區(qū)中生代大氣降水(δ18O=-8±‰)。因此本礦床鉛鋅成期水源部分與大氣降水有關(guān)。氫同位素組成δD=-90.0‰～-34.6‰,也與南嶺地區(qū)中生代大氣降水(δD=-60‰±)相當(dāng)接近,而且也接近Sneppard(1986)的巖漿水(δD=-50‰～-90‰)。說明成礦熱液具有大氣降水和部分巖漿水混合組成特征。本礦區(qū)Pb206/Pb204變化范圍為18.182%～18.840%,Pb207/Pb204變化范圍為15.180%～15.963%,Pb208/Pb204變化范圍為37.892%～39.499%。三種鉛同位素比值變化率均未超過5%,鉛同位素比較穩(wěn)定,絕大多數(shù)屬正常鉛,顯示幔源特征,說明鉛主要由殼幔源熔漿帶來。根據(jù)鉛同位素模式年齡大部分平均為132Ma,少量150Ma。與淺成侵入花崗閃長巖—英安質(zhì)潛火山巖年齡值近似。4)石英包體測(cè)試的均一溫度平均值為136℃～237℃根據(jù)以上礦床地質(zhì)特征和各種測(cè)試資料,充分說明康家灣鉛鋅金銀礦床礦液來自燕山中、晚期殼、幔混源巖漿(I型)及地?zé)峄顒?dòng)。屬于燕山中、晚期巖漿活動(dòng)有關(guān)的深源、中低溫多期復(fù)合疊加充填型鉛鋅金銀礦床。2.2蘭蔻辭職鉛鋅礦和雅公塘鉛鋅銅硫礦1巖石學(xué)和礦物學(xué)特征礦體產(chǎn)于老鴉巢倒轉(zhuǎn)背斜與二疊系碳酸鹽巖和4號(hào)花崗閃長巖北端超覆的接觸破碎帶中。4號(hào)花崗閃長巖體,屬燕山中期淺成侵入巖類(145～160.7Ma)。沿老鴉巢倒轉(zhuǎn)背斜軸部侵入,面積約1km2,呈蘑菇狀超覆,均一法測(cè)量溫度為875℃～925℃。大量的巖石化學(xué)分析表明該類巖體屬貧硅、鋁過飽和、富鐵鉀、偏堿性花崗閃長巖類巖石。圍巖蝕變具較明顯的水平分帶,由巖體接觸帶往外依次為綠泥化、綠簾化、硅化→矽卡巖化、角巖化、礦化帶→礦體→硅化、綠簾石化、礦化帶→硅化帶→大理巖化帶、角巖化帶。矽卡巖化、大理巖化、硅化與鉛鋅黃鐵礦成礦關(guān)系密切,與金成礦關(guān)系密切的主要為硅化、綠泥石化、碳酸鹽化、絹云母化等。礦石中主要金屬礦物為黃鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦、自然金等,此外尚有黃銅礦、輝鉬礦、赤鐵礦、褐鐵礦等。礦石結(jié)構(gòu)主要有自形、半自形粒狀結(jié)構(gòu)、交代殘余結(jié)構(gòu)、壓碎結(jié)構(gòu)、乳濁狀結(jié)構(gòu)、包含結(jié)構(gòu)等。礦石構(gòu)造主要為塊狀、角礫狀構(gòu)造、浸染狀、條帶狀等,少量脈狀構(gòu)造、網(wǎng)脈狀構(gòu)造。2花崗閃長巖體礦床位于3號(hào)巖體北東接觸破碎帶部位。主要礦體賦存于鴨公塘倒轉(zhuǎn)背斜巖體侵位超覆于棲霞組和當(dāng)沖組地層所組成的三角地帶中,見圖3。3號(hào)巖體與4號(hào)巖體在深部連成一體,均屬燕山中期花崗閃長巖體。礦石中主要金屬礦物有方鉛礦、閃鋅礦、黃鐵礦、黃銅礦、瀝青鈾礦。次要礦物有輝銅礦、斑銅礦、磁鐵礦、赤鐵礦等。礦石結(jié)構(gòu)主要有粒狀結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)和乳濁狀結(jié)構(gòu),其次有碎斑結(jié)構(gòu)、鑲邊結(jié)構(gòu)、揉皺結(jié)構(gòu)、顯微文象結(jié)構(gòu)等。礦石構(gòu)造主要是塊狀構(gòu)造,次為脈狀構(gòu)造、角礫狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造、浸染構(gòu)造、蜂窩狀構(gòu)造。上述兩礦床產(chǎn)于燕山中期花崗閃長巖外接觸帶中,屬中高溫?zé)嵋航淮V床(矽卡巖型)。其成礦地質(zhì)條件受斷裂、褶皺構(gòu)造,巖體侵位呈超覆產(chǎn)狀,化學(xué)性質(zhì)活潑的碳酸鹽巖石圍巖所控制。2.3金礦床成礦作熱液和淋濾礦等多晶圓級(jí)成礦龍王山金礦床賦存于4號(hào)花崗閃長巖體南端破碎帶中,破碎帶裂隙發(fā)育,又處于溫濕氣候環(huán)境,地表水沿破碎帶往下滲透,給氧化作用提供了良好條件,故原生含金黃鐵硫化礦床經(jīng)長期氧化、淋濾,硫化物基本都氧化成氧化物,金從氧化物中解離、遷移,再重新富集于鐵帽或破碎角礫巖中。仙人巖淺部金礦床為熱液成礦、地表淋濾富集型礦床;深部有巖體接觸帶型鉛鋅礦脈。在陳家?guī)X和大漁灣壺天群和棲霞組碳酸鹽中發(fā)育熱液充填脈狀鉛鋅礦體。這些礦床(點(diǎn))附近都有燕山期花崗巖脈出現(xiàn),它們的形成應(yīng)都與燕山期巖漿活動(dòng)有關(guān)。3在礦場(chǎng)，選擇一系列顏色和貴族礦床的成礦序列和成礦模式3.1與燕期巖漿活動(dòng)有關(guān)礦田具有三類礦床類型式,一是巖體接觸帶Pb-Zn-Au-Cu礦床類型式(老鴨巢、鴨公塘等),二是熱液充填Pb-Zn-Au-Ag礦床類型式(康家灣),三是氧化淋濾Au礦床類型式(龍王山),各礦床的成因都與燕山期巖漿活動(dòng)有關(guān)。按陳毓川院士的成礦系列劃分原則:礦田各礦床屬于——南嶺與燕山期花崗巖有關(guān)的有色金屬、稀有、稀土礦床成礦系列,湘中坳陷區(qū)與燕山期熱液有關(guān)的有色金屬及貴金屬礦床亞成礦系列;并將湖南省與燕山期巖漿巖有關(guān)的礦床分為為五個(gè)成礦帶,總的變化趨勢(shì):由南東(武夷-羅宵)向北西為鎢錫鉍鉬-鉛鋅金銀銅-銻-銻金-鉛鋅汞即由高溫礦種組合向低溫礦種組合過渡;每個(gè)成礦帶或礦田都有礦化分帶現(xiàn)象,但有主次之分。水口山礦田位于湘中坳陷區(qū)(第Ⅱ成礦帶),該帶沿醴陵-東崗山斷裂及燕山期巖體形成統(tǒng)一的礦化分帶,主要礦種是鉛鋅金銀、次為銅鉬。3.2中低溫多期復(fù)合充填型礦床礦田中部是中高溫?zé)嵋航淮V床(鴨公塘鉛鋅銅硫礦床)往東依次為中高溫?zé)嵋航淮V床(老鴉巢鉛鋅金礦床)、中低溫多期復(fù)合疊加充填型礦床(康家灣鉛鋅金銀礦床)。顯示礦液、熱液由高到低的變化趨勢(shì),礦液、熱液流動(dòng)的方向?yàn)橛晌鞯綎|。礦床產(chǎn)在不同的構(gòu)造有利部位,但與燕山期巖漿作用密不可分,鴨公塘鉛鋅銅硫礦床和老鴉巢鉛鋅金礦床的成因主要受具體巖體分異演化影響,康家灣鉛鋅金銀礦床的成因主要受強(qiáng)烈的巖漿巖熱液影響。3.3屏蔽層成礦過程礦田成礦的三大因素:一是有成礦母巖花崗閃長斑巖,它們是深部花崗質(zhì)巖漿的高侵位小巖體;二是有原生孔隙率和次生破碎度比較發(fā)育并有斷裂的碳酸鹽巖石,使得成礦熱液(流體)運(yùn)移通暢;三是低滲透率巖石作為屏蔽層的半開放或封閉構(gòu)造,利于礦質(zhì)沉積富集。其成礦過程可分為5個(gè)階段:第一階段是巖漿熱液分異演化;第二階段是在巖體接觸帶成礦熱液進(jìn)行交代而形成矽卡巖礦體(預(yù)測(cè)的銅鉬礦床和老鴉巢、鴨公塘礦床);第三階段是剩余成礦熱液在構(gòu)造力和熱力驅(qū)動(dòng)向上移動(dòng),在主斷裂帶形成“主流”,在圍巖中形成“漫流”;第四階段是“主流”在屏蔽層下礦質(zhì)大規(guī)模沉淀形成鉛鋅硫化礦體(康家灣礦床),“漫流”在裂隙發(fā)育等有利地段形成脈狀礦體;第五階段是已形成的含金硫化礦物經(jīng)風(fēng)化、淋濾、氧化,形成鐵帽型或破碎帶型金礦床(龍王山礦床)。詳見圖4。4關(guān)于礦物區(qū)域中的藍(lán)色和貴族礦床的成礦預(yù)測(cè)4.1成礦區(qū)帶礦化分帶成礦系列理論是:每個(gè)成礦區(qū)帶(礦田)都由相對(duì)高溫至低溫的礦種組合構(gòu)成礦化分帶,在一個(gè)成礦區(qū)帶(礦田)中存在著某個(gè)“缺位”礦種,這個(gè)“缺位”礦種就是預(yù)測(cè)對(duì)象。運(yùn)用成礦系列理論預(yù)測(cè)礦床只能是從戰(zhàn)略上指出找礦方向,并不能解決具體的預(yù)測(cè)部位;要準(zhǔn)確預(yù)測(cè)靶區(qū),還需綜合礦田具體地質(zhì)特征。4.2水口山礦田成礦地質(zhì)意義郴州-邵陽北西向轉(zhuǎn)換斷層連通至南嶺羅宵山脈,它是燕山期巖漿侵入的主通道,為礦田提供了類似第Ⅰ帶的成礦礦液和熱源,因而也有生成高溫礦種的物源和熱源。水口山礦田位于湖南成礦系列的第Ⅱ帶上,其主要礦種是鉛鋅金銀、次為銅鉬。已往地質(zhì)工作沒有對(duì)巖體接觸帶進(jìn)行鉬元素分析,從而沒有發(fā)現(xiàn)含鉬礦床;而鴨公塘礦床含銅較高,根據(jù)銅鉬緊密共生和“缺位”理論,本礦田應(yīng)有中型銅鉬礦床。同屬第Ⅱ帶上的黃沙坪及寶山等礦山均找到大型銅鉬礦床,