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地区铅锌矿成因探析

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摘要:根据前人对贵州西部铅锌矿划分的5个成矿亚带,属燕山期构造作用产物,碳酸盐岩中沉积的低温热液矿床。随着新发现的五指山铅锌矿,结合全区铅锌矿矿床分析,区内铅锌矿均为喷流沉积型,沿五指山北东向展布的一系列铅锌矿,为新增成矿亚带与织金—纳雍成矿亚带,属加里东构造产物,赋存于震旦—寒武系碳酸盐岩地层。其余4个成矿亚带,为燕山构造产物,赋存于泥盆—石炭系碳酸盐岩地层。

关键词:铅锌矿;矿床成因浅析;喷流—沉积矿床;贵州省黔西地区

1概述

黔西地区铅锌成矿区位于贵州省西部,扬子准地台西南缘,康滇地轴东侧,是川、滇、黔铅锌矿集区的重要组成部份,也是贵州省的主要矿产地。

2成矿区带地质特征

2.1成矿地质背景

2.1.1地层区域上出露有白垩系、奥陶系、中上志留统、下泥盆统缺失,第三系、第四系零星分布。以石炭系和二叠系、三叠系地层分布广和厚度大,沉积岩以碳酸盐岩为主,其次为砂、页岩。其中泥盆—石炭系和震旦—寒武系碳酸盐岩是重要的含矿层位及赋矿围岩。

2.1.2构造自古生代以来,在南岭东西向及川滇经向构造带,新华夏系第三隆起带的联合作用下,NW向、NNE向构造轮廓醒目,并以逆冲断层、紧密褶皱发育为特征,主要有NW向垭都—蟒硐断裂带、威(宁)水(六盘水)断陷、威宁—水城紧密褶皱构造带、NE向银厂坡—云炉河断裂构造带、绿卯坪背斜等。

2.1.3铅锌矿矿床分布及产出特征区内铅锌矿主要沿构造带呈带状展布,根据金中国等(2009)对区内铅锌矿床产出的特征,将本区划分为5个成矿亚带(表1):垭都—蟒硐铅锌成矿亚带(Ⅰ-1)、威宁—水城(六盘水)成矿亚带(Ⅰ-2)、银厂坡—云炉河成矿亚带(Ⅰ-3)、普安—盘县成矿亚带(Ⅰ-4)、织金—纳雍成矿亚带(Ⅰ-5)。

(1)垭都—蟒硐铅锌成矿亚带(Ⅰ-1):位于威水断陷盆地北缘,NW向带状展布,是黔西铅锌矿区Pb、Zn、Ag成矿最有利地段,NW起于威宁云炉河,SE止于赫章窝弓,长约120km,宽约30km。赋矿层位主要为泥盆系(D)中—上统、石炭系(C)及二叠系(P)下统,含矿围岩以白云岩—灰岩为主,矿带内铅分布范围大,主要沿垭都—蟒硐断层和铁矿厂—山旺坪断层所围成区域分布,在多组断裂交汇部位分布密集,主要产于主干断裂破碎带及次级层间挤压带。

(2)威宁—水城成矿亚带(Ⅰ-2):位于威水断陷盆地南缘,NW向带状展布,是黔西(北)铅锌矿区的重要组成部份,NW起于威宁山王庙,SE止于水城(六盘水)杉树林,长约40km,宽约10km。赋矿层位主要为石炭系中统黄龙组、马平组灰岩,其次为石炭系下统上司组泥灰岩和大埔组白云岩,矿床主要产于背斜近轴部及SE倾伏端,主要沿层间构造破碎带、层间挤压、虚脱部位产出,产状基本和地层产状一致。

(3)银厂坡—云炉河成矿亚带(Ⅰ-3):位于威宁县城SW约110km,为云南会泽NE向铅锌矿带的北延部份,长约90km,宽6~10km。赋矿层位主要为石炭系下统大埔组、黄龙组白云岩—灰岩,NE向断裂构造发育,主要以银厂坡—云炉河逆断层为代表,矿体主产于该断裂带及层间剥离空间、多组断层交汇等部位,特别是在与层间破碎带交汇部位。

(4)普安—盘县成矿亚带(Ⅰ-4):普安县北约20km的普安与盘县交界处。矿化带长约8km,宽1~4km,赋矿层位主要为泥盆系上统代化组、石炭系下统大埔组、石炭系中统黄龙组、马平组灰岩、白云岩;控矿构造主要为绿卯坪背斜、绿卯坪断层和格所背斜,多组断层交汇处、背斜轴部的次级褶曲、穹隆鞍部、次级逆冲断层破碎带为本矿带提供了的有利成矿部位。(5)织金—纳雍成矿亚带(Ⅰ-5):位于黔西北铅锌成矿带东段,纳雍—玉屏深大断裂南侧,织金县北西约25km,总体上呈北东向展布。赋矿地层主要为震旦系上段灯影组硅化白云岩,主要沿层间破碎带呈似层状、陡倾斜脉状或透镜状产出。大多规模不大,以小型—矿点铅锌矿为主,并伴生有铜矿。总之,区内成矿亚带产出的铅锌矿体均为含矿热液沿有利成矿空间充填成矿。

2.2矿区地球化学特征

2.2.1地层地球化学特征区内各地层中主成矿元素的地球化学背景,从寒武系到二叠系中Pb含量(10-6)从24.5(∈)→19.2(O)→18.2(S)→13.9(D)→7.6(C)→7.0(P),Zn含量(10-6)从76.4(∈)→38.3(O)→25.9(S)→53.0(D)→33.6(C)→22.0(P),其中以寒武系地层最高,其次以泥盆—石炭系相对较高,蒲心纯等(1993)对滇东北铅锌矿床的矿石和围岩成矿元素进行了聚类和相关分析,认为震旦—寒武系地层中高背景Pb、Zn值为该区成矿物质提供了物质来源(金中国等,2009)。

2.2.2同位素张理刚(1989)在研究成矿流体δD—δO同位素组成,结合黄智龙等(2004)研究会泽铅锌矿床矿石中方解石的δ18OSMOW、δ13CPDB、δDH2O、δ18OH2O同位素成果,认为成矿流体水为变质水来源,后期有大气降水掺和作用,同时幔源流体也参与成矿流体的形成。

2.2.3包裹体王华云等(1996)对与方铅矿、闪锌矿共生的方解石、白云石包裹体测试,阳离子以Ca2+、Na+为主,Mg2+、K+次之,为Ca2+>Na+>NH4+>Mg2+>K+,同时包体中H2O、CO2、CH4也较高,表明CO2、有机质参与了成矿作用,为高盐度、高矿化度的Ca2+—Na+—Cl-(SO42-)型热液。从包裹体液相成份结果认为成矿热液主要来源深部变质水,伴有少量大气水混合。成矿温度测温为115℃~196℃,具低温特点。

2.2.4成矿时代从云南会泽铅锌矿利用Rb-Sr法及Sm-Nd法测定,两方法基本一致,(225.9~226.0)Ma±38Ma,为同期成矿产物,与峨眉山玄武岩K-Ar法同位素年龄为218.6Ma~253.3Ma(黄智龙,2004),二者基本重合,表明主成矿时代为燕山期。

2.3矿床成因金中国等总结区内铅锌矿床的物质来源、地质地球化学特征、分布及矿体产出规律,认为在海西期前后开始,形成于燕山期,产于碳酸盐岩的低温热液矿床。

3五指山铅矿概况

五指山铅锌矿是贵州省近年来新发现的一个大型铅锌矿(图1),普定县北西方向约20km处。赋矿地层为寒武系下统清虚洞组(∈1q)上部中厚层瘤状白云岩、颗粒白云岩、晶洞白云岩、泥质白云岩、细晶白云岩中,矿体主要以层状、似层状产出,品位较均匀,以中贫矿为主,规模达到大型以上。矿石矿物组成以闪锌矿为主,其次为菱锌矿、方铅矿和少量黄铁矿。脉石矿物主要为白云石、方解石,其次石英和砂泥质粘土矿物。矿石结构有自形—半自形—他形晶粒状、交代残余,细脉状、网状—浸染状、角砾状及块状构造等,矿石与围岩多呈渐变关系。根据矿石结构构造及与围岩的渐变关系,结合樊彬(2017)、陈国勇等(2005)研究认为,该矿体主成矿期与寒武系下统清虚洞组(∈1q)同期产物,沿五指山北东方向展布的的杜家桥等一系列铅锌矿,与加里东构造作用有关,产于织金—纳雍成矿亚带的震旦系上段灯影组(Z2dy)铅锌矿床的加里东运动产物,为低温热液—沉积改造矿床。

4讨论

(1)喷流—沉积矿床,李定谋等(2002)在研究三江成矿特征时指出,形成富含成矿物质热液,在深部被加热并从矿源层(岩)中淋滤出成矿组份,并向上喷(流)出海(湖)底及充填喷液通道而成矿;喷流沉积一般要求有丰富含矿热液为前提,运移通道及有利成矿环境(空间)。从区内成矿带来看,加里东运动强烈拉张,幔源成矿物质上涌,含矿热液上升并不断淋滤地层中成矿组份,在震旦—寒武系碳酸盐岩地层中沉积成矿。而燕山期构造作用,在石炭系—泥盆系碳酸盐岩地层中产生有利空间成矿,同样具有丰富含矿热液、运移通道及有利的成矿空间,表明区内铅锌矿床均为喷流沉积矿床。

(2)根据马晓旻(1991)提出的全球地幔对流旋涡构造假说(地球自转,造成幔流旋涡对流单元;在贵州省西部产生了扬子旋臂之左旋剪切断层,控制了北西向的垭都—紫云深大断裂带、纳雍—玉屏(息烽)北东东向深断裂及安顺—镇远北东向深断裂带),扬子旋臂左旋剪切作用控制了区内构造、岩浆、热液活动及全区成矿作用,早期的加里东运动的拉张作用,幔源成矿物质上涌,在有利部位形成喷流沉积铅锌矿床。燕山期强烈构造作用,形成了垭都—紫云深大断裂带、纳雍—玉屏(息烽)深断裂及安顺—镇远深断裂3个深断裂带及其次级构造,为区内(Ⅰ-1)~(Ⅰ-4)成矿亚带提供了极为有利的成矿空间。

(3)刘英俊等(1985)在研究Au、Ag、Cu、Pb、Zn元素的地球化学性质时,得出Au元素的迁移方式有Au、Au+、Au3+,而Cu、Pb、Zn、Ag的迁移以离子为主。Au原子半径为1.44(Å),而Au+1.37(Å)、Au3+0.85(Å)、Ag+1.13(Å)、Cu2+0.95(Å)、Pb2+(1.18Å)、Zn2+(0.83Å),其中Au、Ag+、Cu2+与Pb2+相近,Au、Ag、Cu、Pb常组合成共生矿物,区内多数Pb、Zn矿体中,Pb含量高Ag也高的特性。而Cu、Pb、Zn在迁移过程中,Cu先析出,在完整的Cu、Pb、Zn矿床中,Cu趋向于温度较高的深部,而Pb、Zn则趋向于温度较低的浅部和外围。区内地层剥蚀程度或矿床开采深度未达到揭露深部矿体程度,因此矿区仅在织金—纳雍成矿亚带(Ⅰ-5)上有Cu矿(化)体产出,同时也证明了成矿活动中有Cu元素的加入。区内铅锌矿床的赋矿围岩为碳酸盐岩,Pb的离子半径(1.18Å),Zn2+(0.83Å),Fe2+(0.83Å),Mg2+(0.78Å),Ca2+(0.99~1.06Å),Zn与Fe、Mg、Ca的离子半径相近,与Fe、Mg、Ca的亲和较强;Pb则相差较大,与Fe、Mg、Ca则较弱。同时Pb元素较Zn元素比重大(Pb原子密度为11.34g/cm3,Zn为7.14g/cm3),在热液中运移时,Pb相对Zn的活性较差,黄铁矿化较发育,并多为高锌低铅矿体。

5结语

(1)根据前人对贵州省黔西铅锌矿床沿区域性构造带成群成带产出趋势,结合新发现的普定—织金五指山铅锌矿及其沿北东向展布的一系列铅锌矿,划分出6个成矿亚带(见表1),成因均为喷流沉积型,其中(Ⅰ-1)~(Ⅰ-4)成矿亚带为燕山期构造产物,赋矿地层为泥盆—石炭系碳酸盐岩。(Ⅰ-5)~(Ⅰ-6)成矿亚带为加里东构造产物,赋矿地层为震旦—寒武系碳酸盐岩。

(2)全区铅锌矿矿床为高锌低铅贫铜,可能与Pb、Zn的离子半径、原子密度与碳酸盐中Ca2+、Mg2+的亲和性有关;同时矿体中Pb与Ag为正相关,即Pb高Ag则高。Cu矿(化)体仅在织金—纳雍成矿亚带(Ⅰ-5)上产出,与Cu元素偏向于成矿温度相对较高,Cu趋向于温度较高的深部,而Pb、Zn则趋向于温度较低的浅部与外围。

(3)根据喷流沉积矿床分带特点,上部为Pb、Zn矿床,下部为Cu(Au)矿床,由此预测深部有Cu(Au)矿(化)体稳伏,从铜矿(化)体仅在织金—纳雍成矿亚带(Ⅰ-5)上产出,同时也证明了成矿过程中有Cu元素的加入,在矿区深部有望找到Cu(Au)矿(化)体。

参考文献:

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[4]刘英俊,曹励明.元素地球化学导论[M].地质出版社,1985.

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[6]王华云,梁福谅,曾鼎权,等.贵州铅锌矿地质[M].贵州科技出版社,1996.

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[9]马晓旻.贵州省旋涡构造特征[J].贵州地质,1991,8(4):329-334.

作者:刘路1,黄波2,徐伟钧3 单位:1.贵州有色金属和核工业地质勘查局七总队,2.贵州有色金属和核工业地质勘查局物化探总队,3.浙江水文地质工程大队

工矿自动化杂志责任编辑:张雨    阅读:人次