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湖南水口山铅-锌多金属矿田硅化角砾岩体(带)地质特征与成矿关系

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维普资讯 http://www.cqvip.com 第21卷第2期 2007年4月 MINERAL RESOURCES AND GEOLOGY 碲 j}I ;il、 Vo1.21,NO.2 Apr.,2007 湖南水口山铅一锌多金属矿田硅化角砾岩 体(带)地质特征与成矿关系① 刘省三 (湖南省有色地勘局二一七队,湖南衡阳421001) 摘要:水口山铅一锌多金属矿田内的硅化角砾岩体(带)的展布明显地与矿田构造关系密切。根据硅化 角砾岩体(带)所处位置的地质环境、构造特征及硅化角砾岩体的产状、成份、胶结物特征的分析,参考镜 下鉴定和部分测试资料,将矿田内的硅化角砾岩体(带)分为层间破碎带型、断层破碎型和溢流硅帽泉华 型三类,并论述各类硅化角砾岩体与铅锌多金属矿成矿关系的密切程度。 关键词:铅锌多金属矿田;硅化角砾岩;分类;成矿关系;水口山;湖南 中图分类号:P618、42;P618、43 文献标识码:A 文章编号:1001—5663(2007)02—0186—06 0前言 在水口山矿田乃至整个湘南地区,不少有色金属 矿山的地表或深部,均普遍发育着一种 (SiO。)高达 85 ~95 的硅化角砾岩,其成群成带分布,在地表 某些部位形成悬崖峭壁,形态壮观。由于这类硅化角 砾岩与成矿关系较为密切,而引起广大地质工作者的 关注,且对其成因和命名等看法不一。湖南有色二一 作用所形成的构造角砾岩及不同时期的沉积砾岩基 础上,经后来多期古地热水(泉)活动,交代了大量二 氧化硅而改变了原来角砾岩的化学成分而已。通过重 新对硅化角砾岩按成因进行分类,并研究各类型硅化 角砾岩与铅锌多金属矿成矿关系的密切程度,确立其 找矿意义,旨在为该区的找矿提供新的思路。 1矿田地质概况 在近200km。的矿田范围内,自中泥盆统一新生 界,地层沉积总厚度达3000多米。晚三叠世以前为浅 海相碳酸盐岩建造夹含铁、煤滨海相砂页岩建造。晚 三叠世一白垩纪以陆源磨拉石建造为主。 下二叠统栖霞组(P q)主要为含炭质条带状灰 七队在上世纪50年代的找矿过程中,将其统一命名 为热液石英岩。@核工业部湖南地质研究所肖晋等人 将其命名为全硅质火山爆发岩类。③加拿大布罗克大 学S・J・Haynos教授(1987~1988)应邀来水口山矿 考察,将矿田该类硅化角砾岩体分别划为硅质泉华 (大渔湾),溢流硅帽(温塘・大渔湾),热液硅化角砾 岩(康家湾矿区坑内),硅化、泥化角砾岩(泉水头),高 岭石化、赤铁矿化硅化角砾岩(泉水头),爆破角砾岩 (岩子岭),碎裂角砾岩(观音排坐),崩塌角砾岩(龙王 山),热液角砾岩(老鸦巢4号金矿体)9类。④ 岩、含燧石灰岩,当冲组(P )为含铁、锰硅质岩,硅质 页岩,泥岩类,分别是本矿田铅、锌、金、银矿体和金矿 的主要赋矿层位。 印支运动使本矿田自泥盆系一三叠系形成一系 列大小不一的近SN向复式褶皱及与褶皱配套的不 同方向断裂。燕山运动则继承和发展了印支期构造, 在矿田中形成不同级次的倒转褶皱及规模较大的叠 瓦式双层结构的推覆断层。硅化角砾岩体的形成均与 上世纪8O~90年代,为深入研究矿田各类硅化 角砾岩体与成矿的关系,本人曾有机会参加对矿田 100多个硅化角砾岩体的调查研究,初步认为,前人 所述的各种不同硅化角砾岩是在原来各种不同地质 ①收稿日期;2OO6—12—1O作者简介:刘省--(1957一),男,地质工程师,主要从事矿产地质勘查工作。 ②湖南水口山铅锌矿床第一期储量报告[R].1959年。 ③肖晋.水口山铅锌矿床考查报告[未刊稿],1988年。 ④S.J.Haynos.水口山铅锌矿床考查学术报告[未刊稿].1988年 186 维普资讯 http://www.cqvip.com 构造运动有着极为密切的关系(图1)。 结物等特征的分析,再参考镜下鉴定及有关测试资 料,将矿田硅化角砾岩体(带)分为三类。即:层间破碎 带型、断层破碎型及溢流硅帽泉华型。 2.1层间破碎带型 该类硅化角砾岩严格受一定层位和岩性的控制, 局限分布于下二叠统栖霞组与当冲组之间层间破碎 带中。原始角砾成分在上、下部的差异较大,上部角砾 成分主要为硅质岩、硅质页岩;下部角砾成分主要为 灰岩、燧石、泥灰岩,与其下部的碳酸盐岩呈一种过渡 关系。胶结物主要为泥质物,硅化后仍具泥质结构,颜 色较深。角砾大小不一,呈棱角状。产状与褶皱同步, 主要分布于倒转背斜轴部及其附近的两翼。厚度变化 从倒转背斜轴部的数十米向两翼逐渐变薄为数米、数 十厘米而尖灭(图2)。 图1水口山矿田硅化角砾岩分布图 Fig.1 Distribution of silicified breccia ● in Shuikoushan ore field K1 一下自垩统东井组J1g一侏罗系高家田组T1 一下三叠统 大冶群P2f一上二叠统长兴组P2 一上二叠统斗岭组Pl 一 下二叠统当冲组P1g一下二叠统栖霞组 C2+a一中上石炭统壶 天群c 。一下石炭统梓门桥组c1c一下石炭统测水组C15一下 石炭统石磴子组c1m一下石炭统孟公坳组Daz一上泥盆统锡 图2康家湾铅锌金矿剖面图 Fig.2 Profile of the Kangjiawan lead zinc gold deposit Kl 一下自垩统东井组统斗岭组j1g一下侏罗统高家田组P2 一上二叠 QB一 矿山组 ・一花岗闪长岩7 一花岗斑岩QB一硅化角砾岩 Gs一铁帽 1一地质界线2一不整合地质界线3一推覆断层及 编号4一逆断层及编号5一正断层及编号 P1 一下二叠统当冲组P1g一下二叠统栖霞组层间破碎带型硅化角砾岩3一断层及编号1一地质界线2一不整合地质界线 4一铅一锌一金一银矿体5一钻孔 2硅化角砾的地质特征 北京大学朱梅湘教授等人⑤(1991~1992),根据 从宏观上看,矿田内的硅化角砾岩的展布明显地 对该类硅化角砾岩的野外及镜下观察以及包裹体测 与矿田构造关系密切。根据硅化角砾岩体产出位置的 地质环境、构造特征及硅化角砾岩体的产状、成份、胶 试分析,其结果表明,该类硅化角砾岩体(带)的硅化 作用主要可分三个阶段。 ⑤朱梅湘,郑亚荣,王时麒。赖勇.水口山矿田与古地热活动有关的金矿成矿作用的探讨[未刊稿].1992年。 187 维普资讯 http://www.cqvip.com (1)第一阶段硅化为广泛的交代作用,形成大量 的硅化岩石。硅化表现为,一种是粒径为0.02~ 0.05mm的微晶石英胶结物(Q ),一种是以粒径为 0.002~O.008mm的隐晶质玉髓(Q:)为主体的集合 体。硅化岩常保留各种角砾外形,但角砾原始成份已 不复存在。在这一阶段,石英(Q 或Q )是在没有充分 空间的中一高温条件下(均一温度为200。~340。)结 晶的(表1)。 充填和交代作用并存,并进一步改造了角砾成分。其 表现为,在硅化岩的裂隙、空洞中形成不连续脉状或 团块状石英(Q。),石英晶形较完整,生长环带发育。 阴极发光显示,石英的生长韵律变化频繁,并在1 50 ̄C 时伴有流体沸腾现象(表1)。 第三阶段硅化表现为石英呈细脉充填状或小晶 洞状。特点是呈微脉薄膜状沿壁沉淀生长,镜下呈小 而短的小石英晶簇(Q )。 (2)第二阶段硅化叠加在第一阶段硅化岩之上, 表1康家湾铅一锌一金一银矿区层间破碎带型硅化角砾岩石英流体包裹体均一温度测定结果 Table 1 Physical—chemical parameters concerned with fluid inclusion in quartz of silicified breccia in Kangjiawan lead zinc gold silver ore field 注;引自朱梅湘@,1992 根据矿田18个二氧化硅石英粉末样品作红外吸 收光谱全程扫描得到的结果(图3),研究发现,其主要 呈肩状,有和464cm 谱带合并之势,谱带位置向低 波数偏移至510cm 以下;④结晶度小,都小于1.045 ≈1。 有1O个谱带,分别位于1169~1163cm (肩强)、1090 ~1083 cm (极强)、799~797cm 和78O~778 cm 从图3可以看出,本区Q卜Q (图3B、图3C)总的 特点是结晶度高,结晶度>1.1,谱带窄,谱形陡, 强。在779cm 和778cm 双带部分,后者强度是 前者的1/2左右。谱带位置在512~515cm 之间,与 脉石英图谱(图3A)形状相似。谱C的谱形特征、结晶 双峰(中等)、695~694 cm (弱)、514~508 cm (中 强)、466~459 cm (强)、369~395 cm 和373~370 cm 双峰(强)、261~259(弱)。 同时,本区微晶石英Q 与以隐晶质玉髓为主体 的集合体Q 的红外吸收光谱近似,粗粒状石英Q。的 红外吸收光谱与Q 、Q。明显不同,其区别如下: 度都介于谱B和谱D之间,代表石英结晶时的状态及 后期改造叠加的结果。Q。(图3D)石英的谱形宽散, 797cm 和779cm 近于相等。512cm 谱带下移到 (1)Q1(图3B)、Q2(图3C) ①798cm 谱带明显 强于778cm 谱带,双峰谱带强度不等;②谱带形状 陡直,谱带明显,半高宽度为17O~210cm_。;③ 随结晶度增大,512cm 谱带强度增强,460cm 谱带 505cm 呈肩状。这和云南热泉地区石英谱带极相 似。热泉区结晶度为1(图3E),本区为1.034~ 1.046O。 明显,且谱带向高波数偏移;④结晶度较大,在 1.15~1.28之间。 通过以上资料说明,该类硅化角砾岩的早期硅化 是由中一高温热液沿层间破碎带交代围岩角砾而形 成的普遍硅化;晚期硅化是由中、低温热在早期硅化 (2)Q3石英(图3D) ①797cm 和778cm 双峰 的谱带强度相等或近于相等,为高温石英特征;②谱 带形状宽散,1085cm 最强谱带呈下窄上宽的敞口 角砾岩基础上再次交代叠加而形成的层间破碎带型 强硅化岩石。 形,半高宽度为350cm_。;③512cm 谱带强度变小, 】88 维普资讯 http://www.cqvip.com 60 10 0 1600 1200 3OO 4OO era-’ 图3层间破碎带型硅化角砾岩中 石英的粉末红外吸收光谱 Fig.3 Infrared absorption spectrum of quartz powder A一东坪石英脉型金矿中石英B一本区Ql c一本区Q2 D一本 区Q。E一云南热泉地区石英 2.2断层破碎型 该类硅化角砾岩体(带)主要与推覆构造有关。主 要分布于矿田中部鸭公塘、中区、马颈口、温塘等地。 受矿田内NNE向或近于SN向的推覆断层及双层结 构滑覆断层控制。硅化角砾岩体厚度和长度变化较 大,凡在主断层转弯(温塘)或主断层与其它不同方向 的次级断层交叉部位(马颈口),硅化角砾岩厚度增 大,一般在1O~30m不等,走向延长数十至数百米。 出露地表部分经后期风化、剥蚀常形成孤崖、峭壁。 该类硅化角砾岩产状与断层产状一致,一般西 倾,倾角为1O。~3O。。延深变化较大,与推覆断层有关 的延深数十米左右即楔形尖灭;与双层结构滑覆断层 有关的延深较大,一般可达数百米,然后逐步过渡为 碳酸盐岩类岩石(温塘)。角砾成份较为简单,除少量 为上下盘围岩的角砾成份外,大部分为深部地层的岩 石角砾。角砾成份主要有硅质页岩、硅化白云岩、燧 石、硅化灰岩(含霆类化石)、硅化砂岩、页岩角砾。角 砾大小悬殊,直径从1厘米至数十厘米不等。呈棱角 状、半棱角状、长条状、块状。胶结物主要为硅质和钙 质,角砾岩的w(SiOz)达85 。 据镜下鉴定,在断层破碎型硅化角砾岩中,晚期 石英呈微脉或隐品质团块、它形粒状集合体或呈胶结 物,其中的角砾仍保留原岩角砾形态特征,但角砾原 始成份已由二氧化硅代替了。 根据温塘钻孔揭露,该类硅化角砾岩往下延深 300 ̄400m后则递变为碳酸盐岩石。在递变至近碳 酸盐岩部位,几乎全为燧石、玉髓、硅化白云岩之类角 砾(图4)。 图4温塘断层破碎型硅化角砾岩 及铅锌矿体剖面图 Fig 4 Inclusion in quartz and infrared spectrum type of carbon dioxide in Shuikoushan area P2 一下二叠统斗岭组砂页岩C2+3一中上石炭统壶天群QB一 断层破碎型硅化角砾岩1一铅锌矿体 这些断层破碎型硅化角砾岩同样经过后期地热 水(地表见泉华)、地表水的长期循环淋滤,形成现在 所看到的硅化角砾岩体(带)。该类硅化角砾岩通过 ESR测定,其年龄值为159~230Ma。其化学成份: w(SiO2)为95.4 ,W(TiO2)为0.08 ,w(AI2O3)为 1.32 ,W(Fe2O3)为1.26 ,W(FeO)为0.84%, w(MnO)为0.01 ,W(MgO)为0.22 ,W(CaO)为 0.16 ,W(Na2O)为0.04 ,W(K2O)0.10 , (P2O5)为0.16 。 其稀土元素平均含量:W(La)为1.0×10一, W(Ce)为1.6×10~,W(Pr)为1.11×10~,W(Nd) 为3.2×10一,W(Sm)为0.29×10~,w(Eu)为0.13 ×10一, (Gd)为0.52×10_。。,w(Tb)为0,w(Dy)为 0.15×10一,W(Ho)为0,W(Er)为0.24×10一, (Tm)为0.16×10一,W(Yb)为0.02×10一, w(Lu)为0.04×10一。 w(EREE)为8.46x10一 。w(LREE)为3.33× 10_。。。w(HREE)为1.13×1O一。LH为6.49。8Ce为 0.27。8Eu为1.14(图5)。 1 89 维普资讯 http://www.cqvip.com 该类硅化角砾岩稀土元素具有如下特征: (1)ZREE含量低,为8.46×10一,且硅化越强, 含量越低。 综上所述,可以说明,开放体系断裂带中的水流 体活动和热液交代作用不仅使REE发生整体迁移, 使XREE含量显著减少,还可以造成REE的分异。特 别是LREE和HREE分异和具变价的稀土(如Pr、Ce、 Eu、Tm等)的分异。这表明,除了水流体和构造应力 对该类硅化角砾岩REE的作用外,还叠加了热流体 对REE的作用。 (2)LREE/HREE比值为2.95,富集轻稀土。 (3)Pr、Tm元素呈凸峰,为正异常,Ce为负异 常。8Ce为0.22~0.27,比围岩(SCe为0.63t0.83) 低,即相对于围岩发生了Ce亏损。8Eu为0.66~1.14 与围岩(SEu为0.63~O.83)相当或比围岩略大。 上述特征说明,热液流体对断层破碎型硅化角砾 岩稀土元素含量的影响还是很大的。 微量元素在断层破碎型硅化角砾岩中的聚集特 征见表2,其中Pb、Zn、Au、Ag、Mn、Cr等元素含量普 遍偏高,即明显发生了聚集作用。这种地球化学效应 包裹体成分分析表明,热液流体中含大量Ce , 三价稀土元素随Ce 一起迁移,致使该类硅化角砾岩 中的∑REE含量更加减少。 表明,元素在构造动力分异作用下还受到了热液的交 代作用,反映了强烈的热液叠加特征。因此,在矿田的 该类硅化角砾岩体(带)中,低浓度的Au、Ag化探异 热液流体lgfo =31.81~47.71,处于相对还原 条件,使得Eu -- ̄Eu ,Ce -- ̄Ce 。Eu 难随Ce 迁移而残留,产生轻微富集;而原岩中Ce 还原为 Ce怕,易随Ce 迁移,则产生Ce亏损⑥。 常或Pb、Zn、Au、Ag综合异常普遍存在,而只有在这 些异常的高浓集中心,才会有一定的找矿前景,如仙 人岩、岩子岭、马颈口、温塘等金一铅一锌矿床(点)。 表2主要断层破碎型硅化角砾岩元素平均含量 Table 2 Table of average content of elements in silicified breccia of major fracture zone wn/lO一 地点 z Cu Pb Zn Au 叫Ag Mn Co s朋Ni Sr e 、。 Ti 。s e Ba Cr se.。V es. 样品数 69 162,1 ze、s O.389z 182.0 s 茬 : z、。205,3 142.2 z s 386.4 10.44 19.21 z.e es。s 136.4 ez.s z 嚣慧103,2 741.7 206.5 o.oz e.ss。z。 zs.z 38,43。。.e 。s 267.4 ez.e .s s .。121.6。s. O.003 . s 433,1 e.。 s、e z .z 。。205.7 e。. .。 。 喜 s.e s 0,0018 132.3 。z .s 256.4 35 18 注:样品测试单位为湖南省有色地质勘查局地质研究所,1992年。 2.3溢流硅帽泉华型 该类硅化角砾岩体(带)主要分布于矿田西北部的 大渔湾(湘江北岸)的书堂山等地,亦有一部分分布在 燕山晚期产生的F 推覆断层上盘的白垩纪地层之上。 地表多处露头表明,在该类角砾岩体中有很多硅 华、泉胶、热水蚀变等古地热活动遗迹。因而推测,该处 当时可能存在多期地热活动。 该类硅化角砾岩的特征是角砾成份杂乱,主要为 砂岩、灰岩、白云岩、硅质岩、炭质页岩等。角砾磨圆度 较好,呈浑圆状、半浑圆状、次棱角状。硅化角砾岩体 明显存在沉积韵律,从下往上,岩性由粗砂砾碎屑胶 结的大小混杂砾岩一砂砾岩一含砾粗砂岩一粗砂岩。 胶结物随韵律变化而变化,从下往上,胶结构成分由 砂质递变为泥质。硅化角砾岩体与下伏地层呈明显不 整合接触,部分为断层接触。晚期硅化明显,梳状石英 脉,皮壳状、环带状石英发育,有的梳状或皮壳状石英 已成为角砾胶结物成分。角砾岩中部分小角砾被溶蚀 后成为各种不同形态小空洞,部分被晚期石英沿空洞 壁结晶成小晶簇。 该类硅化角砾岩中的古硅华见于大渔湾河边及 书堂山山脊,硅华为灰白色似蛋白石状。镜下观察为 半自形一自形状柱和粒状石英集合体,具不明显的次 生加大现象。阴极发光分析显示,石英为极好的环状 晶体,其围绕一核心生长。叶片状、皮壳状等石英的存 在反映了低温而更晚期的热水活动环境,并且表明, 在硅化角砾岩形成之后,再次产生地热流体活动,使 ⑥谭凯旋,水口山矿田构造地球化学和开放体系成矿作用[未刊稿]1991。 19O 维普资讯 http://www.cqvip.com 得更新的硅化叠加在硅化角砾岩之上。 通过对该类硅化角砾岩地表采样并作微量元素 分析,结果表明,其普遍含Au、Ag、As、Sb、Hg、TI、B 等(表3)。含量虽然偏低,但反映在地热流体中,使岩 石且硅化的流体富Au、Ag、As、Sb、Hg,与现代地热 流体所含微量元素有共同之处。 表3溢流硅帽泉华型硅化角砾岩中微量元素含量 Table 3 Table of trace element content in hydrothermal sediment and siliciifed breccia wB/l O一 注:1)量单位为×1O~。 3硅化角砾岩的找矿意义 前已述及,该矿田的层间破碎带型硅化角砾岩主 要产于倒转背斜轴部,其赋存地层为二叠系碳酸盐岩 与硅泥质岩类 由于早期的构造挤压而产生层间破碎 此种条件下形成的。 溢流硅帽泉华型型硅化角砾岩体(带)以它本身 沉积砾岩为特征,这与前两类与成矿直接有关的硅化 角砾岩存在根本区别。该类硅化角砾岩仅受晚期气化 热液和地热水(热泉)影响,温度偏低。多在150℃以 下,只是在地热水循环过程中,在沉积砾岩的不同部 带,后期成矿热液沿该破碎带交代围岩而形成的硅化 蚀变角砾岩带,它与成矿关系极为密切,是一种重要 的赋矿角砾岩 鸭公塘、康家湾铅一锌一金一银矿体即产 于该类硅化角砾岩带中 根据康家湾已知矿化硅化角 砾岩体(带)中采样所作的热释光研究表明,微晶石英 (Q )和隐晶质玉髓(Q:)均产于层间破碎带型硅化角 位和空间分别以硅华、泉华、泉胶砾岩等表现出来 4结论 通过对水口山矿田中各种硅化角砾岩体的调查, 砾岩中,属中一高温条件下的结晶产物,它与成矿关 系密切。在找矿中若用此方法在此类硅化角砾体 (带)中圈定出310 ̄C~340"C左右的高峰区,即有可 能发现具有远景的铅一锌一金一银矿体。 断层破碎型硅化角砾岩体(带)是由推覆构造所 产生断层破碎角砾岩带,后期经地热水(见泉华特 征)、地表水长期循环淋滤而成的。成矿元素在推覆构 造作用的剪切应力集中地段活动迁移,而在应力释放 区富集成矿(主断裂拐弯部位)。温塘铅锌矿体即是在 在对其进行分类及与成矿关系的研究后认为,以层间 破碎带型硅化角砾岩与成矿关系最为密切。断层破碎 型硅化角砾岩要在特定的构造环境下才可能形成具 有一定规模的成矿空间,而溢流硅帽泉华型硅化角砾 岩与成矿关系不甚密切。 参考文献: [1]彭超.厚层掩盖下的康家湾大型盲矿床的发现[El//湖南地学新 进展,湖南省地质学会,1996:226. Geological characteristics 0f silicified Breccia in Shuik0ushan lead zinc polymetallic ore field 0f Hunan and its association with mineralization LIU Shen—san (No.217 Team of Hunan Nonferrous Metals Geo--exploration Bureau,Hengyang,Hunan 421001,China) Abstract:The distribution of silicified breccia(zone)in Shuikoushan lead zinc polymetallic ore field obviously shows close association with ore field structure.The siliciifed breccia rocks(zones)in the ore field have been classified into three kinds,namely interlayer type,fracture type and sedimentary transformation type,ac— cording to the geological environment and structure character of the location where the silicified breccia rocks Occur as well as the analysis on the occurrence,composition,cement characteristics of the silicified rocks, with the reference to microscopic identification and some test data.The affinity of various silicified breccia with lead zinc polymetallic deposit was also mentioned in the paper. Key Words:lead and zinc polymetallic ore field,silicified breccia,classification,metallogenic association, Shuikoushan,Hunan 191 

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