Vol.26,No.2Feb.,2007
2007年2月GEOLOGICALBULLETINOFCHINA
陕西旬阳地区志留系铅锌矿的地质特征及找矿方向
侯满堂1,唐永忠1,张连昌2
HOUMan-tang1,TANGYong-zhong1,ZHANGLian-chang2
1.陕西省地质调查院,陕西西安710054;
2.中国科学院地质与地球物理研究所,北京100029
1.ShaanxiInstituteofGeologicalSurvey,Xi′an710054,Shaanxi,China;
2.InstituteofGeologyandGeophysics,ChineseAcademyofSciences,Beijing100029,China
摘要:陕西旬阳地区志留系铅锌矿位于南秦岭-大别构造带中部,镇(安)旬(阳)古生代沉积盆地的南缘。铅锌矿带东西长约
100km,南北宽10~50km。已初步查明区内铅锌矿含矿层位为中志留统双河镇组和下志留统梅子垭组,圈出了泗人沟-南沙沟、
杨柳-任家沟-小沟和长沙-西营-黄石板铅锌(铜)矿带。在矿带内发现20余处铅锌(铜)矿床(点),已获铅锌资源量1Mt以上。矿床(点)单个矿体长75~1400m,平均厚度0.50~14.00m,平均铅品位0.14%~3.69%,平均锌品位0.96%~36.00%。铅锌矿主要受地层、岩性、岩相、构造等诸多因素控制。经预测,本区铅锌资源量在2Mt以上,安康—白河、平利等地区有较好的找矿远景。关键词:铅锌矿;志留系;地质特征;找矿标志;找矿方向;陕西旬阳地区中图分类号:P534.43;P618.42;P618.43
文献标志码:A
文章编号:1671-2552(2007)02-0155-11
HouMT,TangYZ,ZhangLC.GeologicalfeaturesofSilurianlead-zincdepositsintheXunyangarea,Shaanxi,China,anddirectionfororefinding.GeologicalBulletinofChina,2007,26(2):155-165Abstract:TheSilurianPb-ZndepositsintheXunyangdistrict,
Shaanxi,
aretectonicallylocatedinthecentralpartofthe
an-Xunyangsedimentarybasin.ThePb-southernQinling-Dabietectonicbelt,onthesouthernmarginofthePaleozoicZhen′
Znmetallogenicbeltis100kmlongfromeasttowestand10-50kmwidefromnorthtosouth.Ithasbeenpreliminarilyas-certainedthatthePb-ZnorehorizonsintheareaaretheMiddleSilurianShuanghezhenFormationandLowerSilurianMeiziyaFormation,andtheSirengou-Nanshagou,Yangliu-Renjiagou-XiaogouandChangsha-Xiying-HuangshibanPb-Zn
(-Cu)orebeltshavebeendelineated,inwhichmorethan20Pb-Zn(-Cu)deposits(occurrences)havebeenfoundand
morethan1milliontonsofPb+Znresourceshavebeenobtained.Theorebodiesextend75-1400mwithanaveragethick-
nessof0.50-14.00m.TheyhaveanaveragePbgradeof0.14%-3.69%andanaverageZngradeof0.96-36.00%.Theore-controllingfactorsincludethestrata,petrology,lithofaciesandstructure.ThestudyindicatesthatthePbandZnresourcesintheareaare>2milliontonsandthattheAnkang-BaiheandPinglidistrictshavebetteroreprospects.
Keywords:lead-zincdeposit;Silurian;geologicalfeature;oreindicator;directionfororefining;Xunyang,Shaanxi
对南秦岭多金属成矿带中铅锌资源的勘查及研究,以前多注重于泥盆纪沉积盆地的工作,而对其他层位的工作甚少。陕西省地矿局通过10多年的勘查及研究,于陕西旬阳地区新发现了志留系沉积-改造型大型铅锌矿带[1-3]。该矿带的研究对南秦
收稿日期:2006-04-27;修订日期:2006-07-05
岭的地质找矿有着重要的现实意义和理论意义。
1成矿地质背景
本区位于南秦岭-大别构造带中部,镇(安)旬
(阳)古生代沉积盆地的南缘。构造线主要呈近东西
地调项目:中国地质调查局国土资源调查矿产资源评价项目(编号:200110200029)资助。
作者简介:侯满堂(1958-),男,教授级高级工程师,从事地质矿产勘查、研究工作。E-mail:Xahmt@163.com
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向,大羊山复向斜、麻坪-旬阳复背斜和麻坪河断裂、冷水河-棕溪断裂构成了区内主体构造格架(图1)。区内主要出露志留系、泥盆系一套浅变质的滨浅海相细碎屑岩及碳酸盐岩沉积建造,变质程度为绿片岩相,岩浆活动不发育。镇(安)旬(阳)沉积盆地中分布着丰富的金、铅、锌、汞、锑等矿产资源。以南羊山断裂为界,北部分布有著名的公馆、青铜沟汞锑矿床和惠家沟、小河金矿床,形成了小河-双河汞、锑、金矿带。南羊山断裂以南,分布着以铅锌为主的多金属矿产,构成了以赵家庄、大岭铅
锌矿床为代表的中泥盆统铅锌矿带和以南沙沟、关子沟、泗人沟、黄石板铅锌矿床为代表的中、下志留统铅锌矿带。
2
2.1
矿化地质特征
含矿地层
区内主要出露中、下志留统一套细碎屑岩建造。下志留统梅子垭组(S1m)(图2):该组覆于大贵
坪岩组(S1d)之上、伏于双河镇组(S2s)之下,由一套灰—深灰色粉砂质千枚岩、含炭绢云千枚岩夹灰绿
图1旬阳地区铅锌矿地质略图
Fig.1Geologicalsketchmapoflead-zincdepositsintheXunyangarea
上泥盆统;D2—中泥盆统;C-P—石炭系-二叠系;C-D—石炭系-泥盆系;D3—上泥盆统;D2-3—中、
S2s—中志留统双河镇组;S1m—下志留统梅子垭组;S—志留系;O—奥陶系;∈-O—寒武系—奥陶系;
F1—南羊山断裂;F2—麻坪河断裂;F3—冷水河-棕溪断裂
第26卷第2期侯满堂等:陕西旬阳地区志留系铅锌矿的地质特征及找矿方向
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色凝灰质变砂岩、细砂岩条带组成,局部见灰黑色薄—厚层硅质岩、含炭硅质板岩。该组在西部麻坪一带有较多的硅质岩夹层,且凝灰质变砂岩减少;在东部小沟一带以粉砂质泥质千枚岩、绢云千枚岩、黑云绢云千枚岩夹深灰色薄—中厚层状硅质岩屑砾岩、含砾杂砂岩、岩屑砂岩为主;东部白河葫芦沟一带,岩性为灰—深灰色绢云石英片岩、黑云绢云片岩,局部见薄层硅质岩、钠长石岩等,可见粒序层理,属一套半封闭局限海盆—次深海陆棚相沉积。下志留统梅子垭组与上覆中泥盆统石家沟组(D2s)在西部为超覆接触关系,东部为剥离断层接触。梅子垭组是细碎屑岩型铅锌矿最主要的赋矿层位之一。
中志留统双河镇组(S2s)(图3):该组覆于梅子垭组之上,伏于水洞沟组(S3s)之下,主要由灰、暗灰绿色石英粉砂质千枚岩、绢云千枚岩及深灰色中厚层状泥质生物碎屑灰岩等组成。出露厚度数百到1400余米。双河镇组也是细碎屑岩型铅锌矿的主要赋矿层位。该组按岩性组合特征可分为2个岩性段。第一岩性段为灰黄色含黄铁矿绢云母粉砂质千枚岩、浅灰色薄—中厚层灰岩。第二岩性段按岩石组合特征从下至上可划分为4个岩性层:第一岩性层下部为深灰—灰色生物碎屑灰岩和含生物碎屑菱铁矿粉砂岩,中上部为绢云母粉砂质
千枚岩;第二岩性层下部为灰黄色菱铁矿粉砂岩和灰—深灰色粉砂质生物碎屑灰岩,上部为粉砂质千枚岩;第三岩性层下部为灰白色中—厚层状含铁灰岩,中部为灰色含炭质千枚岩夹少量粉砂质生物碎屑灰岩,上部为黄绿色含细粒石英砂岩、含砾泥质岩、千枚状粉砂岩夹含炭千枚岩;第四岩性层下部为生物碎屑灰岩、泥质粉砂岩夹少量生物碎屑含铁砂岩,灰岩中含海百合茎,中上部为灰—灰黄色含褐铁矿结核千枚岩。矿体产于双河镇组的灰绿色绿泥绢云千枚岩中,下盘常为含铁碳酸盐岩、砂岩、菱铁矿灰岩,上盘常为绢云母粉砂质千枚岩。区内从东向西矿体在双河镇组中产出层位逐次提高,泗人
沟矿床产于双河镇组第一岩性层;火烧沟矿床产于双河镇组第二岩性层;关子沟矿床和小水河矿床产于双河镇组第三岩性层;南沙沟矿床产于双河镇组第四岩性层。
在旬阳地区志留系含矿岩系及含矿层内,初步识别出钠长石岩、硅质岩、重晶石岩、铁锰碳酸盐岩等热水沉积岩。钠长石岩发现于梅子垭组,并且在黄石板矿区较为典型。通过与秦岭泥盆纪热水沉积钠长石岩的岩相学对比[4-6],初步认为这里下古生界钠长石岩可能属于热水沉积成因。硅质岩在本区出现2种产状,即含矿岩系梅子垭组中的炭质硅质(板)岩和含矿层内部的含矿微晶—细晶硅质岩。含矿岩系
图3
双河镇组(S2s)的含矿层位(南沙沟剖面)
图2
梅子垭组(S1m)的含矿层位(韩氏沟剖面)
Fig.2Ore-bearinghorizonoftheMeiziyaFormation(S1m)
Fig.3Ore-bearinghorizonoftheShuanghezhenFormation(S2s)
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中的炭质硅质岩在许多岩相学特点方面可与南秦岭西部寒武纪热水沉积含炭硅质岩系对比[4-6]。这种微晶—细晶硅质岩与后期的粗晶石英(脉或团块)是结合早古生代海盆的伸2种截然不同的矿物岩石相。
展构造背景和区域上古生代热水沉积硅质岩多有发育的事实,笔者推测这种微晶—细晶硅质岩可能是重结晶的热水沉积岩。铅锌矿层底盘的铁锰方解石、铁白云石岩和菱铁矿岩多见,可能是热水活动从盆下深处带来的铁质,在海底热水沉积环境中对方解石等已有水成沉积矿物进行交代的结果。在白河葫芦沟铅锌矿的条带状—块状闪锌矿层中分布有厚2~3cm的致密块状的赤铁矿层,该矿层可能是海底热水成矿物质及铁质喷出,迅速在海盆富氧环境下堆积的产物。
铅锌矿的主体,分布于台地边缘,受浅水陆棚相控制。目前已探明了泗人沟、关子沟、南沙沟3个中型矿床。该带主要含矿地层岩性为双河镇组灰绿—灰色粉砂质千枚岩夹砂岩条带。含矿层附近有明显富含有机质、黄铁矿的硅质岩、千枚岩出现,矿层中普遍出现一些富硅质岩石,并表现出层纹特征。地层剖面中的层状硫化物和几种岩石组成了与典型沉积矿床一样的含矿层,矿体与上下岩石之间呈现基本连续沉积的特点,并可看出一定的韵律沉积层序特征。共圈出矿体20余条,矿体长130~1400m,厚0.5~14.0m,平均锌品位1.37%~36.00%,平均铅品位0.67%~
5.68%。其中,南沙沟K1矿体(图4)含矿层位为双河
镇组第二岩性段第四岩性层顶部的灰色含黄铁矿粉砂质千枚岩,矿体长1370m,平均厚度1.11m,控制矿体标高370~矿体呈似层状产出,向西侧伏,645m。侧伏角10~,矿体产状195~。矿石以20°225°∠15~35°含锌为主,共生铅。平均锌品位11.03%,平均铅品位品位变化较均匀的特点。1.70%,矿体具厚度变化大、
杨柳-任家沟-小沟铅锌矿带:该矿带主要赋存于梅子垭组灰黑色含炭千枚岩、粉砂质千枚岩中,主要受层间破碎带、断裂带控制,并与韧性构造变形密切相关。矿体长590~1334m,平均厚度1.41~1.71m,平均铅品位0.14%~0.33%,锌品位2.20%~7.08%。矿体一般沿顺层剪切带平缓产出,方铅矿、闪锌矿粒度明显增大,铅锌矿呈密集的细脉状、条带状、块状。其中,红土坡K1铅锌矿体长1290m,平均厚度0.55~2.08m,平均铅品位0.06%~0.64%,
平均锌品位7.78%~
2.2构造
区内褶皱发育,主要有大羊山复向斜、麻坪-旬阳复背斜、大黑山-西营复向斜。褶皱呈近东西向展布,核部由石炭系或泥盆系地层构成,两翼由石炭系、泥盆系、志留系地层组成。区内断裂发育,主要有脆性断裂和韧性断裂2类,其中脆性断裂按空间展布分为4组,即东西向、北西向、北东向及顺层断层,以东西向断裂规模最大。主要断裂有麻坪河断裂、麻坪-甘沟口断裂、赵家庄-迎风园韧性剥离断层等。在梅子垭组泥质岩石中,以S0+1为变形面,常发育顺层流劈理(S1);局部岩石变形强烈,普遍发育顺层劈理和小型顺层掩卧褶皱,局部发育顺层剪切(破碎)带。在大中型直立倾伏褶皱的轴部局部发育轴面劈理(S2);可见褶劈理(S3)。在脆性岩石中常发育破劈理(S4)或节理。
区内变质作用相对较弱。以区域变质作用分布最为普遍,变质程度仅达绿片岩相,形成一套浅变质的泥砂质板岩或千枚岩。韧—脆性构造变形主要形成线状分布的碎裂岩、糜棱岩系列岩石,变质程度低。
12.41%;K2矿体长1490m,平均厚度0.58~1.98m,平均铅品位0.20%~4.72%,平均锌品位4.00%~5.29%。
长沙-西营-黄石板铅锌铜矿带:在东西长约
南北宽5~30km、10km的铜铅锌矿带的梅子垭组内,发现黄石板、葫芦沟、周家沟、柳木沟等矿床(点)。黄石板铅锌矿圈出矿体9条,其中6条矿体为深部钻孔及采硐所控制的盲矿体。矿体长75~280m,平均厚度
2.3矿带特征
旬阳地区铅锌矿带东西长约100km,南北宽10~
已初步查明区内铅锌矿的含矿层位有中志留50km。
统双河镇组和下志留统梅子垭组,圈出了泗人沟-南沙沟、杨柳-任家沟-小沟、长沙-西营-黄石板铅锌(铜)矿带。在矿带内发现20余处铅锌(铜)矿床(点),已获铅锌资源量1Mt以上。
泗人沟-南沙沟铅锌矿带:该矿带是旬阳地区
0.71~4.42m,平均铅品位0.30%~3.69%,平均锌品位
矿化在600m标高以上表现较弱,且以0.96%~7.82%。
铅锌共生矿石为主;450m标高以下,矿化强度增加,
矿体厚度增大,品位变富,盲矿体数量增多,且矿体以单锌矿石为主。
2.4矿石特征
区内矿石矿物成分较简单,主要为闪锌矿、方铅
矿,其次为黄铁矿,少量为黄铜矿、孔雀石等;脉石矿
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图4南沙沟某勘探线剖面
Fig.4GeologicalexplorationprofileoftheNanshagouoredistrict
1—页岩;2—绢云母千枚岩;3—残坡积物;4—双河镇组;5—铅锌矿体;6—地层产状;
7—Pb+Zn品位(%)/矿体真厚度(m);8—钻孔位置;K1—矿体编号
物主要为石英,其次为绢云母、方解石,少量为白云石、绿泥石、泥质、绿帘石等。
矿石结构主要有他形粒状结构、不等粒晶粒结构;矿石构造主要有微层状构造、浸染状构造,其次有细脉浸染状构造、角砾状构造、千枚状构造、脉状构造。
根据矿石矿物成分、氧化程度及工业用途的不同,将矿石划分为原生硫化矿石、混合矿石和氧化矿石,其中原生硫化矿石为主要的矿石类型;按主要有用组分的不同将矿石分为锌矿石、铅锌矿石、铅矿石,其中以锌矿石为主,铅锌矿石次之,铅矿石较少。
矿石化学成分平均为SiO267.96%,Al2O314.83%,
南沙沟矿区不同类型矿石的主量10-6,Cd2000×10-6。
元素和微量元素分析结果表明,Pb与Ag呈正相关,Zn与MgO呈正相关,与SiO2、Al2O3、Fe2O3、FeO含量呈负相关。
矿石中Zn一般含量为2.64%~11.31%,最高含量达51.42%,Pb一般含量2.64%~11.61%,最高含量达
15.81%,Au一般含量0.04×10-6~0.20×10-6,单样最高含量0.76×10-6,Ag一般含量0.75×10-6,单样最高
有害组分Cu含量2.85×10-6,Cu单样最高含量2.85%。
0.01%~0.02%,Fe含量2.4%~2.90%,As含量0.00%,Al2O3含量0.99%~2.47%,均低于工业要求中锌精矿
的允许含量。
闪锌矿单矿物的化学分析显示其化学构成具有以下特征:Zn元素平均含量62.87%,S元素
Fe2O30.93%,FeO3.25%,K2O3.76%,Na2O3.44%,
CaO1.22%,MgO1.01%,TiO20.89%,MnO0.08%,
矿石微量元素含P2O50.11%,H2O+0.12%,H2O-0.95%。
量均低:Cu150×10-6,Sn61×10-6,Ga150×10-6,Cr80×10-6,Ni50×10-6,Co50×10-6,Mo1×10-6,V200×10-6,Ag0.2×10-6,Be1×10-6,Nb10×10-6,Ge30×10-6,Yb2×10-6,Y20×10-6,Zr200×10-6,B30×10-6,Ba500×10-6,Sr100×10-6,Mn1000×10-6,Ti3000×10-6,Tl20×
31.78%,按照原子百分比计算,闪锌矿中S原子极
弱亏损,Zn原子明显亏损,说明有较多的其他元素以类质同相方式替代Zn进入闪锌矿晶格中。据ICP-MS分析,闪锌矿中其他元素主要是Fe含量3.76%,Cd含量2625×10-9,In含量310×10-9,Hg含量165×10-9,Co含量141×10-9,Mn含量140×10-9,As含量83×10-9,
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Tl含量35×10-9,Ga含量30×10-9,Ni含量24×10-9,Ag
含量22×10-9,Se含量16×10-9,Sb含量12×10-9,Ge含量10×10-9。
根据矿化特征、矿石组构、矿化与热液脉的关系,初步将区内成矿期划为2个成矿阶段,即沉积阶段和改造阶段。沉积阶段是成矿的初期阶段。改造阶段又划分为3期:Ⅰ期石英阶段,以粗粒石英为主,石英呈白—乳白色,结晶程度较高,富含气液包裹体,多呈致密块状,无矿化作用。Ⅱ期黄铁矿-闪锌矿阶段,以烟灰色—青灰色糖粒状石英为标志,呈他形粒状穿插围岩及早期脉石,与方铅矿、闪锌矿组成含矿石英脉,主要矿物组合及生成顺序为:白云石-石英黄铁(铜)矿-闪锌矿(方铅矿)-方解石-白云母-石英-闪锌矿-黄铁矿组合,属区内主要的成矿阶段。Ⅲ期碳酸盐化阶段,形成纯净的白云石、方解石脉,穿插交代前期热液脉,有微弱矿化,闪锌矿呈星点状分布于脉石中。
和矿脉旁侧,最高含量大于50%,与铅锌矿化关系密切。
碳酸盐化包括方解石化和铁白云石化,主要分布在白云岩、生物礁灰岩、钠长石岩及其角砾岩带中,以胶结物的形式出现。生物礁灰岩、矿体底部及钠长石岩下部往往发育铁碳酸盐化,铅锌矿产于铁锰碳酸盐岩中。铁碳酸盐化表现为铁锰质呈团块状、浸染状分布,构成铁锰碳酸盐岩。铁锰碳酸盐岩主要由铁方解石、白云石、锰氧化物、方解石及少量石英、黄铁矿、褐铁矿组成,其中方解石、白云石粒径2~5不规则网脉状,mm,多呈石英碳酸盐脉,为团块状、
常与黄铁矿相伴生。铁锰碳酸盐岩为重要的热水喷流岩,与铅锌成矿的关系十分密切。
蛭石化不同于区域变质岩中云母风化后形成的蛭石,灰黑—墨绿色,含量多,粒径3~5mm,解理面新鲜,多分布于岩脉及蚀变带旁侧绢云母石英片岩中,呈星点状、浸染状成层成带分布,往往分布于矿体上盘,与铅锌矿的关系密切。
黄(磁)铁矿化在区内较为常见。一种分布于钠长石岩旁侧蚀变带中,主要为浸染状、结核状、团块状,他形—半自形粒状集合体。另一种呈与铅锌矿化密切相伴产出的细粒浸染状和细脉状,常在硅化较强的部位穿插,粒径小于1mm,以他形粒状为主。磁黄铁矿主要分布于铅锌矿体的下盘或钠长石岩的下部,以浸染状和细脉状为主,与热水活动、铅锌矿化关系密切。重晶石化表现为粒状、团块状重晶石与鲕(豆)状赤铁矿、褐铁矿、白铅矿及方铅矿、闪锌矿等密切共生。
2.5围岩蚀变
区内围岩蚀变主要为硅化、绢云母化、石榴子
石化、碳酸盐化、蛭石化、黄(磁)铁矿化,其次为绿泥石化、白云母化等。以硅化、绢云母化、石榴子石化与铅锌矿化关系最为密切。蚀变带多与构造带一致,常呈带状、不规则状,以带状为主,宽1~3m。
硅化主要分布于断层带及矿化围岩部位。由于热液的贯入,围岩的硅质成分增高,颜色变浅,硬度增大,常形成糖粒状石英集合体和隐晶质致密块状石英。其中糖粒状石英与区内铅锌矿化的关系密切,闪锌矿细脉多与其平行产出,形成条纹、条带状闪锌矿石;致密块状石英则与矿区南侧局部地段铜矿化的关系密切,常在钠长石岩蚀变带中产出,与围岩接触界线不清,呈混染状,多与绿泥石化、蛭石化相伴,与铅锌矿化关系密切。
绢云母化在构造活动及热液作用的影响下,在原岩与石英脉的界线附近绢云母含量增高,在含矿构造带中较大的石英脉体边部较为发育,呈鳞片状集合体。多与隐晶质致密块状石英脉伴生,与铅、锌、铜矿化关系密切。
石榴子石化多见于黄石板铅锌矿区。石榴子石呈紫红色,风化后为褐红色,粒径粗大,多在3~4mm之间,呈良好的五角十二面体,含量大于15%,多与硅化、黄铁矿化相伴产出。常分布在断层破碎带及矿化体中,呈条带状和浸染状分布,叠加在围岩
2.6化探异常特征
1∶5万水系沉积物测量资料表明,在本区的北部
地区形成一长60km、宽2km的Pb、Zn、Au异常带,分布着各类异常141个,其中Pb、Zn异常50余个。异常成带密集分布,浓度值高,分带清楚,Pb、Zn套合性好。经对22个重要异常进行查证,异常区内大多已发现铅锌矿体,异常与矿化有良好的对应关系。在本区西南部安康共进一带形成一长约20km的Pb-Zn异常带,分布有Zn异常4个、Pb异常3个,异常面积大,浓度值高,分带明显,具较好的找矿前景。在本区东南部旬阳长沙—白河西营一带共圈定13种元素各类异常193个,综合异常8个。
2.7地球化学特征
本区志留系中铅锌矿矿石、含矿硅质岩及水成
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沉积岩10件样品经宜昌地质矿产研究所(2004)采用体上介于下地壳与地幔之间。
18
含矿层内硅质岩的δOSMOW=17.80‰~19.90‰,
X-荧光光谱分析,结果表明[4-6]:铅锌矿石和含矿硅
质岩的REE总量明显比含矿岩系中水成沉积岩石低的多;REE配分模式显示铅锌矿石和硅质岩轻重
与扬子北缘西部寒武系热水沉积硅质岩(17.6‰~东部泥盆系热水沉积硅质岩(18.6‰~23.24‰)、
20.9‰)一致,而与本区域造山期构造-热液脉石英(14.52‰)明显不同,与生物沉积硅质岩(28.6‰~
REE分异不甚明显,配分曲线平缓右倾,Ce和Eu均
出现负异常,证明铅锌矿石与硅质岩具有相同或相似的形成方式,而含矿岩系中水成沉积岩与矿石、含矿硅质岩不同,配分曲线的右倾相对明显,Ce呈负异常,Eu没有异常;本区铅锌矿石和含矿层内的硅质岩具有现代海水REE配分曲线平缓右倾,Ce、
32.0‰)的差异显著。
泗人沟、任家沟、南沙沟、黄石板铅锌矿矿石中石英(9件)、闪锌矿(4件)13件包裹体温度、压力样品的测试(测定所使用的仪器及精度:德国Leitz厂生产的ORTHOPLAN偏光显微镜;英国Linkam生产的
Eu为负异常的总体特点。
区内泗人沟、南沙沟、黄石板、任家沟铅锌矿矿石中闪锌矿(9件)、方铅矿(1件)、黄铁矿(6件)
34
共16件S同位素样品的分析结果表明(表1):δS值
THMSG600地质型显微冷热台0~600℃的精度为2℃
左右;0~-196℃的精度为0.5℃左右)结果表明(表3):
泗人沟矿床样品中成矿温度的测试主要为爆裂温度,其次有2个均一法测定数据,有2个明显的集中峰值范围,分别是130~250℃的中低温区间和250~
为-9.81‰~11.4‰,平均1.34‰,离差为21.21‰,其中闪锌矿平均3.93‰,方铅矿平均3.83‰,黄铁矿平均6.81‰,属于混合型。
方泗人沟、南沙沟铅锌矿矿石中闪锌矿(2件)、铅矿(2件)、黄铁矿(2件)6件样品的分析结果表明(表2):206Pb/204Pb平均值为17.838,207Pb/204Pb平均值为15.580,208Pb/204Pb平均值为38.148。根据Pb同位素变化在0.598~组成计算的Pb同位素特征值Φ0.668之间,平均值为0.620。矿石Pb同位素组成及其特征值总
320℃的中偏高温区间。结合矿床的地质特征,认为
前者出现的频率较小,可能代表了主要热水活动的温度;后者出现的频率较高,基本上代表了矿床测定的主要温度,即主成矿温度。成矿压力数据表明,其成矿时的压力范围在2.58×104~3.02×104kPa之间,相当于水-岩界面附近或界面之上的成矿状态。成矿压力平均为2.82×104kPa,按海水1×104kPa/1000m计算
表1S同位素组成
Table1Sulfurisotopiccomposition
162地质通报GEOLOGICALBULLETINOFCHINA2007年
表2Pb同位素组成
Table2Leadisotopiccomposition
出其形成深度约为2820m水深,与红海裂谷热卤水的深度(>2000m)相当。
泗人沟铅锌矿矿石中石英(2件)、闪锌矿(4件)包裹体的6件样品经宜昌地质矿产研究所(2003)测试,结果表明:闪锌矿中测得包裹体的氧化-还原参数值(R)在0.00~0.04之间,成矿介质属弱—强还原环境,矿床应形成于中浅深度。本区成矿流体的pH值变化于4.75~7.66之间,平均为5.67,并存在石英大于闪锌矿的现象。这表明成矿流体的性质属弱—中酸性介质。
气)-构造改造密切相关。
3.1.1地层岩性条件
地层对铅锌矿的控制表现在3个方面:①矿床赋存
在特定的层位中;②控矿层位有一套利于成矿的岩性组合;③赋矿岩性是在较特殊的沉积环境下形成的。
(1)地层岩性条件
区内控矿层位的位置有3个:①位于第一个海侵旋回体系域碳酸盐岩的下部,即由细碎屑过渡为碳酸盐岩偏碳酸盐岩一侧;②位于海侵体系域与高水位体系域过渡部位的细碎屑岩中;③位于高水位体系域生物礁滩相沉积中。旬北地区铅锌矿地层层位对铅锌成矿的控制作用,表现在矿带及矿体集中分布于梅子垭组和双河镇组2个不同地层层位的含矿岩层内。赋存于同一地层层位的矿体,侧向上可以对比连接。主要赋存在3个层位中,即梅子垭组下部层
3
3.1
控矿条件和找矿标志
控矿条件
旬阳地区铅锌矿主要受地层、岩性、岩相、构
造、地球化学等多因素控制,与海底热水喷流(喷
表3
矿石矿物包裹体温度和压力测定结果
Table3Temperatureandpressuremeasurementsofinclusionsinoreminerals
第26卷第2期侯满堂等:陕西旬阳地区志留系铅锌矿的地质特征及找矿方向
163
位、梅子垭组上部层位、双河镇组上部层位。自西向东,志留系含矿层位逐渐升高。志留系梅子垭组、双河镇组是细碎屑岩型铅锌矿的赋存层位。其中梅子垭组下部含矿层位即位于海侵体系域深水相炭泥质岩石与浅水碳酸盐岩过渡的部位;双河镇组含矿层位位于下志留统梅子垭组海侵体系域沉积与上志留统水洞沟组高水位体系域过渡的细碎屑岩中。
地层层位及含矿岩层主要控制矿带的分布范围,含矿岩层的岩相与岩石组合条件则主要控制矿体的具体产出部位。具体而言,区内铅锌矿体主要产于2种不同岩相、岩性界面附近或其一侧。如南沙沟矿区,主要矿体均产于双河镇组与水洞沟组的过渡带偏双河镇组一侧,铅锌矿的赋矿岩性以细碎屑岩为主,其次为碳酸盐岩。在正常的沉积过程中,往往叠加一系列类型多样的热水沉积岩等特殊岩石。
志留系以细碎屑岩为主要赋矿岩石的铅锌矿,自下而上其垂向结构为:炭(硅)质岩-泥质岩-粉砂(砂)岩-泥砂质灰岩,构成一向上变浅的沉积序列。在上述沉积过程中,叠加有较多的热水沉积物质参与,形成菱铁矿(粉)砂岩、菱铁矿灰岩、铁锰碳酸盐岩、铁白云石千枚岩、黄铁绿泥石岩、钠长石岩、硅质岩、重晶石岩等热水沉积岩,与铅锌成矿的关系十分密切。
(2)岩相古地理条件
细碎屑型铅锌矿分布在浅水陆棚相、开阔台地相带中,并与同沉积洼地有关。双河镇组属于陆缘裂陷盆地次稳定性沉积建造(陆缘裂陷海盆之浅海陆棚相),以粉砂质、泥质成分为主,属水体相对较深的还原环境;水洞沟组为陆缘海盆滨海潮坪相较稳定的沉积建造,以泥质粉砂质为主,属水体浅的氧化环境。纵剖面上,矿体赋存于相变界面之下的粉砂质、砂质岩层中,相变界面之上泥质岩层中一般无矿化现象。因此,就南沙沟矿区而言,浅海陆棚相与滨海潮坪相的相变部位和粉砂质—砂质岩石与泥质岩石组合,是控制成矿的重要条件。
部位,同时也是构造变形的软弱滑脱带与岩性岩相变化最剧烈的地带,因此多控制了铅锌矿带的宏观空间展布形态。
区域构造控制了矿带分布,如大羊山复向斜、旬阳复背斜和麻坪河断裂、吕河断裂,控制了以铅锌矿为主的多金属矿带。安康断裂为东西向区域性的大断裂,属同生断裂并长期活动。吕河断裂为区域性同生主干断裂,近东西向展布。早期断面南倾,北部为碳酸盐台缘礁滩相,南部为深水硅质、炭质、泥质相。北部以铅、锌矿为主,南部有重晶石产出。麻坪河断裂北西—近东西向展布,断面北倾,为区域性主干断裂,明显具同生性质。西南部为碳酸盐台缘礁相,并有台缘礁控型铅锌矿分布;北东部为深水相炭质、硅质、泥质沉积。南羊山断裂为近东西向的区域性断裂,沿仁河口—公馆—双河镇一线展布,明显具同生性质。断面以北倾为主,倾角60~,属多期复合83°断裂带。挤压破碎岩带内炭硅质糜棱岩与碎裂岩混杂,断层崖及断裂三角面发育;在南羊山断带内发育构造分泌的石英脉、拖曳褶皱及断面擦痕,指示主期北盘高角度向南逆冲,并为晚期左行走滑断裂重接复合。
矿区构造组合控制了矿床分布。矿床多位于区域断裂带特别是同生断裂带上,并受区域性褶皱两翼和次级背向斜轴部发育的压扭性和张扭性断层控制,构造叠加明显;区内铅锌矿床往往分布于东西向褶皱断裂带与近南北向同生断裂的交会处。层间断层或构造滑脱带控制了矿体的形态和规模,矿体就位于构造交会部位、同沉积洼地等易形成热水沉积岩的地段。
3.1.3地球化学条件
以南羊山断裂为界,由北向南区内依次形成3个
地球化学异常带,即旬阳小河-双河Hg、Sb、Au异常带、旬阳麻坪-韩氏沟Pb、Zn、Cu、Au异常带和安康共进-旬阳神河Ag、Au、Cu、Zn异常带。小河-双河
3.1.2构造条件
区内铅锌矿主要分布在镇旬古生代沉积盆地
Hg、Sb、Au异常带主体位于公馆矿田。麻坪-韩氏沟
Pb、Zn、Cu、Au异常带分布在旬阳泥盆纪沉积盆地的南缘,元素组合为Pb、Zn、Cu、Au、Hg,异常形态规
整,元素套合性好,浓集中心明显。在志留系梅子垭组、双河镇组含矿层中已发现较多的铅锌矿,其矿床、矿点与Pb、Zn异常具良好的对应关系。共进-神河Ag、Au、Cu、Zn异常带元素组合好,形态规整,浓集中心明显,具一定规模和强度。在下志留统地层中
西南边缘。铅锌矿床分布于双重结构(沉积盆地边缘往往具双重结构,即下有隐伏基底,上有沉积盖层的二元结构)临近基底的盖层有利岩石组合中,即泥质-粉砂岩、碳酸盐岩中。
沉积盆地边缘往往是区域性同生断裂发育的
164地质通报GEOLOGICALBULLETINOFCHINA2007年
有热水沉积型重晶石分布,是寻找以银为主的银、金、锌多金属矿的有利地区。
常,可指示矿带(区)的分布范围;1∶1万土壤测量异常与矿点、矿体的展布相一致。1∶1万土壤测量所圈定的形态规则、强度高、分带明显、Pb和Zn元素套合性较好的异常,与矿化带有良好的对应关系。地球化学剖面上的原生晕异常具有重要的找矿意义。Pb和
Zn地球化学块体对成矿的控制作用:旬阳地
区铅锌矿带南西部分布着南秦岭陆块内面积超过
20000km2的规模最大的Zn地球化学块体。1∶20万区域化探资料圈定的Zn地球化学块体属地球化学巨
省,其内部具有3层套合的地球化学模式谱系结构。旬阳铅锌矿带主体位于Zn地球化学块体外部结构层及其边缘地带。另外,根据1∶5万化探普查资料,矿带内分布着一系列Pb、Zn化探异常,已知铅锌矿体均分布于化探异常内。Zn元素地球化学块体(块体内部具有3层套合的谱系结构)和局部发育Pb、Zn化探异常(异常内有矿体产出)等地质地球化学特征,明显地反映了Pb、Zn元素逐步迁移、聚集的演化历史。
含矿地层中成矿元素的分布:对区内地球化学剖面成矿元素的统计结果显示,梅子垭组平均含量(638件样品)Pb为16.67×10-6,Zn为208.97×10-6;双河镇组平均含量(295件样品)Pb为18.97×10-6,
Zn元素套合性好,一般Pb>80×10-6、Zn>1000×10-6
时,有铅锌矿化出现;Pb>200×10-6、Zn>3000×10-6时,则有铅锌矿体赋存。物探电法测量所圈定的异常亦是重要的间接找矿标志。
(7)植物标志:常生长在铅锌矿附近的“白柴胡”被称为锌草,是间接的找矿标志。
4找矿方向
旬阳地区铅锌矿带的发现,对南秦岭的地质找
矿有着重要的现实意义和理论意义。找矿方向应以旬阳地区为中心,沿含矿层位向东、南、西方向展开。
4.1安康—白河地区的找矿前景
该地区求得的铅锌矿资源总量累计为1Mt以
上。旬阳地区已查明双河镇组和梅子垭组为铅锌矿的含矿层位,矿床远景较大,预测资源量在2Mt以上,若进一步工作,可望成为一个大型的铅锌资源基地。通过工作,初步查明了区内的3个铅锌矿带,但对有些铅锌矿带的工作程度不够,特别是对旬阳麻坪—韩氏沟和安康共进—旬阳神河铅锌铜矿远景地段工作程度不够。旬阳麻坪—韩氏沟一带和安康共进—旬阳神河一带经1∶5万水系沉积物测量,圈出了
Zn为243×10-6;水洞沟组平均含量(295件样品)Pb为18.14×可以看出梅子垭组、双10-6,Zn为104×10-6。河镇组中Pb、Zn的含量均高于地壳克拉克值(地壳元素丰度值Pb为12×10-6,Zn为70×10-6)及区域丰度值(秦岭地区元素丰度值Pb为24×10-6,Zn为63×10-6),
呈现同生富集的特点。
3.2直接和间接找矿标志
(1)原生或氧化矿矿化露头:原生矿常出现于
沟谷等负地形区;氧化矿常呈桔红色,风化后多为蜂窝状、土状,为暗红色的褐铁矿,多出现在正地形区。
(2)古采硐:前人采矿遗迹经常见有锌氧化矿与方铅矿相伴生,是一种重要的直接找矿标志。
(3)地层层位标志:区内铅锌矿主要赋存于下志留统梅子垭组中下部、中志留统双河镇组下部等层位中。
(4)岩性标志:铅锌矿多赋存在热水沉积岩的上盘,钠长石岩、铁碳酸盐岩、硅质岩、重晶石岩等热水沉积岩是重要的间接找矿标志。
(5)围岩蚀变标志:矿体顶底板围岩发育的硅化、石榴子石化、重晶石化、褐铁矿化等蚀变带,是区内寻找铅锌矿的重要间接找矿标志。
(6)物化探异常标志:1∶5万水系沉积物测量异
Cu、Pb、Zn、Ba、Mo、W、Hg、Sb、Bi、B单元素异常共
193个,圈定综合异常8个。经对区内李家坪Pb23、Zn22异常区和旬阳平定河周家阳坡Zn、Au、Cu异常
进行查证,有矿化线索。
(1)旬阳小河-双河Hg、Sb、Au异常带(HS1):分布于南羊山断裂以北,东西长55km,南北宽8~12km,分布有10个重要的综合异常,异常形态完整、规模极大、强度高、浓集中心十分明显,在元素组合上具有主要成矿元素Hg、Sb、Au和伴生元素As、Ag、Pb、Zn的特征。异常带主体位于公馆矿田,具有十分优越的成矿地质条件,异常与已知的汞、锑、金矿床具有良好的对应关系。值得注意的是,根据异常的元素组合特征,带内除找汞、锑以外,找与汞、锑有关的共生金有极大的可能,应重视汞、锑矿床外围Au、As、Ag综合异常区内的找金工作。
(2)旬阳麻坪-韩氏沟Pb、Zn、Cu、Au异常带(HS2):
第26卷第2期侯满堂等:陕西旬阳地区志留系铅锌矿的地质特征及找矿方向
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该异常带分布于南羊山断裂以南、麻坪河断裂以北,旬阳泥盆纪沉积盆地的南部边缘,东西长约
组硅质板岩、泥质板岩、灰岩等,矿体主要产于粗面凝灰熔岩(下盘)与凝灰质砂岩、灰岩接触带的附近。区内构造总体为一向东倾的复式倒转向钭,向斜核部地层为凝灰质砂岩、泥灰岩、礁灰岩,翼部为粗面凝灰熔岩、辉石玢岩。区内断裂构造以层间滑脱断层和近东西向的横向走滑断层为主,后者以广佛-闹阳坪断裂为代表,对矿带均有一定的错动。区内岩浆岩发育,在梅子垭组下部有大面积的粗面凝灰熔岩出露,并伴有辉石玢岩侵位,与成矿有密切关系,矿体一般就产于粗面凝灰熔岩的上部不远处。区内1∶20万和1∶5万化探异常显示为
80km,南北宽6~15km。分布有10个重要的综合异
常,元素组合为Pb、Zn、Cu、Au、Hg,异常形态规整,元素套合性好,具有一定的规模和强度,浓集中心明显。异常带内地层以志留系为主,北西向断裂发育。经过近年的地质矿产调查,在中志留统双河镇组、下志留统梅子垭组中发现了大规模的沉积改造型铅锌矿床、矿点,产出位置与Pb、Zn异常具良好的对应关系,几乎所有的Pb、Zn异常内均有矿体产出,充分显示了地球化学找矿的有效性。除Pb、Zn异常外,区内还有Au、Ag、As、Sb、Cu、Zn、Hg组合异常,此类异常区是寻找多金属矿的有利地段。
(3)安康共进-旬阳神河Ag、Au、Cu、Zn异常带(HS3):该异常带分布于麻坪河断裂以南,东西长29
Cu、Pb、Zn、Au、Ag组合异常,异常规模大,多元素
相互套合,展布基本与赋矿地层一致,为矿致异常。从赋矿地层的分布范围来看,其北到平利的塘坊,南到镇坪的双河口,南北出露长达40km,东西宽1~结合已知矿体的规模和品位,初步预测区5km。域铅锌资源潜力较大。
致谢:在成文过程中参考了新一轮国土资源调查矿产资源评价项目的成果,在此向参加项目的同志表示感谢。
参考文献:
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km,南北宽4~10km,分布有5个综合异常,元素组合
为Ag、Au、Cu、Zn、Hg,异常元素组合好,形态规整,
浓集中心明显,具一定规模和强度,反映了矿段异常的特征。异常带内主要出露中泥盆统石家沟组、大枫构组及下志留统地层,北西向吕河-茅坪断裂通过本区,下志留统地层中产有热水沉积型重晶石矿床,具有一定的成矿地质条件,具备寻找沉积型以银为主的银、金、锌多金属矿的条件。
4.2平利地区(南延方向)的找矿前景
平利地区的竹溪组、梅子垭组、大贵坪组等
[2]齐文,侯满堂.镇旬矿田泥盆系和志留系铅锌矿的成矿地质条件分析[J].中国地质,2005,24(3):452-462.
中、下志留统分布区有较好的找矿前景。王家湾—大磨沟—闹阳坪一带已发现铅锌铜萤石矿带,近南北向展布,长大于10km,宽0.5~2km。平利大磨沟铅锌矿点矿体长大于100m,厚5.60m,品位Zn为铅、萤石。成矿区处于紫阳5.00%~35.00%,伴生铜、裂谷带(加里东期)中间(平利)隆起的东缘。赋矿地层为中、下志留统的一套粗面凝灰熔岩和梅子垭
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