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云南瀾滄老廠銀鉛鋅多金屬礦床地質特征

發布日期:2019-09-26  瀏覽次數:221
 0 引言

  滇西瀾滄老廠屬礦床(以下簡稱“老廠礦床”),位于云南省瀾滄縣城北西30公里處,是我國歷史上重要的產銀礦山,開采歷史長達600余年[1]。加強礦山深部及外圍找礦,尋找接替資源,延長礦山壽命,已迫在眉睫。通過對老廠礦區礦床地質特征、控礦因素等分析,為該區進一步開展地質勘查找礦與理論研究具有重要的意義。

  1 成礦地質背景

  老廠礦區位于昌寧-孟連晚古生代裂谷帶南段的黑河斷裂與昌寧-雙江斷裂交匯處附近(圖1),是多種地質構造環境疊替演變的地區,同時也是三江成礦帶重要的大型銀鉛鋅多金屬礦床,主要構造近南北向[2]。

  晚古生代以來,礦區構造環境歷經三次重大體制的轉變與演化:大陸裂谷期(D-P)→區域斷塊隆升與斷陷期或滇西特提斯開啟與閉合期(T-K)→陸內碰撞造山期(Kz)[3]。

  昌寧―孟寧裂谷帶,南北長大于320km,寬約15-50km,北窄南寬。其基底為中-新元古代變質巖系,主要巖性為絹云母石英片巖、綠泥石石英片巖、變基性-中基性火山巖及菱礦層。裂谷自泥盆紀開始擴張裂陷,連續沉積整套上古生界地層,總厚度大于15000m[2]。上古生界之上不整合覆蓋侏羅-白堊系地層。裂谷由下至上出露的地層有:①泥盆系(D);②下石炭統(C1):可細分為依柳組(C1y)和南段群(C1n);③中上石炭統(D2+3);④下二疊統(P1);⑤侏羅系―白堊系(J-K);區內不同時代的地層呈近南北向展布,總體構成一個近南北向大型地塹系[4]。

  2 礦床地質特征

  2.1 地層

  老廠礦區內出露的地層由老至新為泥盆系(D)、石炭系(C)、二疊系(P)及第四系(Q)(圖2)。

  2.1.1 泥盆系:礦區內僅出現下泥盆統地層(D1),主要分布于礦區的西側,其余零星分布于礦區東部饅頭山一帶;巖性為灰綠色頁巖長石石英砂巖夾千枚狀板巖及灰黑色硅質巖。

  2.1.2 石炭系:根據巖性、古生物等特征,又可將其劃分為下石炭統(C1)和中上石炭統(C2+3)。

  2.1.2.1 礦區范圍內下石炭統出露的地層為依柳組(C1y)地層,主要分布于礦區的北部及東部,將其劃分為8個巖性層[5]:

  ①安山凝灰巖和熔結角礫巖(C11):由灰白色安山凝灰巖、安山質熔結角礫巖及灰綠色玄武質熔結角礫巖、玄武質角礫凝灰巖組成,具熔凝結構。

  ②下玄武巖及玄武質熔結角礫巖(C12β):下部灰綠色玄武質熔結角礫巖、流紋狀玄武質凝灰巖;上部灰綠色致密塊狀玄武巖。

  ③安山玄武巖、集塊巖(C13α):上部為淺灰綠色安山玄武巖、透鏡狀安山集塊巖;下部為淺綠、紫灰色致密塊狀-杏仁狀玄武安山巖、粗面質火山巖夾安山質凝灰角礫巖。

  ④安山凝灰角礫巖夾沉凝灰巖(C14):灰色、淺灰綠色安山質凝灰角礫巖夾薄層狀砂巖、灰巖、沉凝灰巖等。   ⑤凝灰巖夾沉積巖(C15+6):上部灰色、灰白色粗面質安山復屑凝灰巖夾沉凝灰巖、炭質灰巖、含炭硅質巖、引爆角礫巖等;中部為雜色粗面玄武質凝灰巖、硅質角礫巖和粗面安山質角礫熔巖;下部為灰色粗面玄武質凝灰巖夾條帶狀硅質巖、透鏡狀大理巖或白云質灰巖。是礦區Ⅰ號和Ⅴ號礦體群的主要含礦層位。

  ⑥上玄武巖及玻基輝橄巖(C17β):上部為灰綠色致密塊狀玄武巖、玻基橄欖巖夾少量粗面玄武質凝灰巖、復屑凝灰巖;下部為灰綠色堿性橄欖玄武巖、熔結凝灰巖夾粗面安山凝灰巖。該層與上覆地層C2+3之間為礦區Ⅱ號礦體群產出部位。

  ⑦凝灰巖及沉積巖(C18):主要為沉凝灰巖、安山玄武質凝灰巖、黃綠-深灰色碎屑巖、中-薄層狀白云質灰巖等。

  2.1.2.2 中上石炭統(C2+3)主要分布于礦區的中部及南部地區,巖性為深灰色中厚層狀泥晶灰巖、粗晶白云巖夾泥晶灰巖、鮞狀灰巖及紫色頁巖。在其斷裂裂隙帶中為Ⅲ號礦體群。

  2.1.3 二疊系(P):礦區內僅出現下二疊統地層,分布于礦區的西部,近于南北向展布,巖性為灰色塊狀灰巖、白云質灰巖及泥晶生物灰巖。

  2.1.4 第四系(Q):分布于山坡、溝谷及巖溶洼地中,巖性為灰黑、棕紅、褐黃色粘土、砂土及礫石。

  2.2 構造

  2.2.1 褶皺

  礦區范圍內出現的褶皺主要有3個:老廠背斜、睡獅山向斜及上云山背斜。(圖2)

  ①老廠背斜:北起老廠水庫,向南延伸,在青龍箐大溝與雄東溝交匯處被F4斷層錯動,錯距約140-220m,軸向近南北向,延伸約2.1km。

  老廠背斜核部地層由下石炭統依柳組安山玄武巖、集塊巖(C13α)組成,兩翼地層為C14、C15+6、C17β、C18和C2+3組成。老廠背斜形態較復雜,總體而言,西翼變化較大,地層產狀為220°-250°∠50°-82°,東翼產狀相對穩定,為115°-135°∠45°-55°,轉折端相對圓滑。雖受后期斷層F4、F23等斷層破壞,但保存較好。

  ②睡獅山向斜:位于老廠背斜與上云山背斜之間,沿睡獅山-饅頭山一帶分布,軸向北北西-南南東,核部及兩翼地層主要為C2+3組成。兩翼地層產狀變化較大,西翼地層產狀58°-86°∠20°-30°,東翼地層產狀200°-250°∠22°-40°。

  ③上云山背斜:位于礦區東部上云山一帶,核部地層由下石炭統依柳組玄武巖及玄武質熔結角礫巖(C12β)組成,兩翼地層依次為C13α、C14、C15+6、C17β、C18等巖性段。兩翼地層產狀較穩定,西翼地層產狀209°-230°∠21°-26°,東翼地層產狀105°-118°∠22°-40°。背斜長短軸之比約3,為典型的火山穹窿型短軸背斜。

  2.2.2 斷層

  礦區范圍內斷層以南北向和北西向兩組為主,次為東西向,各組斷層相互交切,關系較復雜。

  2.2.2.1 南北向斷層

  南北向斷層是礦區內最重要的主干斷層,與區域裂谷構造近于平行。由西往東主要有F11、F3、F1、F8等。

  F11斷層位于礦區西部,呈南北向延伸,產狀為85°-103°∠72°-80°,向北逐漸與F3匯合,止于F4斷層,被近東西向斷層F23錯動。斷層上、下兩盤地層均為下二疊統厚層狀白云質灰巖,但斷裂帶破碎明顯,構造角礫巖-劈理化較明顯。

  F3斷層位于礦區中偏西部,產狀為70°-85°∠70°-78°,在燕子洞附近被F4及近東西向斷層F23錯動。斷層上盤地層主要為中上石炭統白云巖,下盤地層主要為下二疊統白云質灰巖,斷裂帶內發育大量角礫巖和角礫巖型氧化礦體(Ⅳ礦體群)[2]。

  F1斷層位于礦區中偏東部,產狀為75°-89°∠73°-81°,在青龍大溝附近被F4及近東西向斷層F23錯動。斷層上盤地層主要為下石炭統依柳組C13α、C14、C15+6巖性段,下盤地層主要為中上石炭統白云巖。

  F8斷層位于F4斷層以北,產狀為95°-104°∠76°-83°,斷層上盤地層主要為中上石炭統白云巖,下盤地層主要為下石炭統依柳組C13α、C14巖性段。

  2.2.2.2 北西向斷層

  F4斷層是礦區內規模最大的北西向斷層,北起礦區西北部太爾布,延伸至饅頭山后與F10斷層相接。產狀為35°-40°∠52°-60°,斷層上盤地層主要為下石炭統依柳組C17β巖性段和中上石炭統白云巖,下盤地層主要為中上石炭統白云巖。

  2.2.2.3 東西向斷層

  礦區范圍內東西向斷層較多,但相對次要,以F23規模較大。

  F23斷層位于礦區中部,橫切老廠背斜,因覆蓋嚴重,產狀不明確[2]。

  2.3 巖漿巖

  礦區范圍內地表無巖漿巖出露。1988年西南有色309隊于ZK15006終孔處揭露到花崗斑巖脈,并伴隨有輝礦(Ⅵ號礦體群),之后ZK15007、ZK15106等也陸續見到花崗斑巖脈。李峰等人通過研究后發現,其屬于酸性偏質高鉀鈣堿性系列巖漿巖[6]。并通過石SHRIMP U-Pb法,測定隱伏花崗斑巖的侵位結晶年齡為44.6±1.1Ma,同時也對輝鉬礦進行Re-Os同位素測年,測定其等時線年齡為43.78±0.78Ma[7,8]。

  2.4 圍巖蝕變

  礦區范圍內,圍巖蝕變種類較多。在花崗斑巖脈(體)附近,矽卡巖化、角巖化和絹英巖化較強。在深部C15+6巖性段中,碳酸鹽巖夾層在熱力作用下重結晶而發生大理巖化,長石則普遍被方解石交代或沿裂隙充填交代而形成碳酸鹽化。在淺部碳酸鹽巖地層中,黃鐵礦則以細脈-浸染狀分布于裂隙中,相互穿切,顯示多階段含礦熱液作用的特征,黃鐵礦化較強。

  2.5 礦體特征

  礦區內的礦體按產出條件可分為原生、次生礦兩類[9]。其中原生礦是指由火山噴流沉積作用而形成的賦存于依柳組地層中的Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ礦體群和與隱伏花崗斑巖侵入作用而形成的Ⅲ、Ⅳ、Ⅵ礦體群[3](圖3);次生礦為殘積、沖積、洪積形成的泥鉛、砂鉛、人工堆積的廢礦石堆及古人煉銀留下的高鉛爐渣。   Ⅰ號礦體群產于依柳組C15+6巖性段中,礦體走向長80-450m,傾向延伸50-120m,厚5-12m。礦體形態主要呈層狀-似層狀、透鏡狀(圖版A),受后期褶皺變形的影響,而隨地層產狀同步變形。礦石主要為黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦等硫化物組成。

  Ⅱ號礦體群產于依柳組C17β巖性段和中上石炭統C2+3之間的過渡地帶,礦體走向長90-230m,傾向延伸60-130m,厚5-15m。礦體形態主要呈似層狀-透鏡狀,產狀與地層產狀一致,并隨地層的褶皺變形而變形。礦石主要為方鉛礦、黃鐵礦,礦體氧化程度較高。

  Ⅲ號礦體群產于中上石炭統C2+3碳酸鹽巖中,規模小,一般厚1-10m,延伸10-60m,多呈脈狀、透鏡狀充填于碳酸鹽巖各種次級斷層和節理裂隙中。礦體穿層性明顯。

  Ⅳ號礦體群是指產于F3、F1等主斷層中的陡傾斜大脈狀礦體,后生性明顯。礦體發育有角礫巖型礦石,圍巖廣泛出現網脈狀鐵碳酸鹽化和黃鐵礦化等熱液蝕變。

  Ⅴ號礦體群是指賦存于依柳組C15+6巖性段中的含黃鐵礦體[3],礦體走向長40-230m,傾向延伸50-100m,厚1-11m。礦體形態主要呈似層狀-透鏡狀,產狀隨地層產狀的變形而變形。具有條帶狀、稠密浸染狀和塊狀構造的特征。

  Ⅵ號礦體群是是指,賦存于隱伏花崗斑巖體及其外圍矽卡巖中的銅(鉬)礦體,主要呈細脈狀、浸染狀沿石英脈及矽卡巖化凝灰巖分布(圖版B)。

  3 控礦因素

  3.1 地層巖性控礦

  礦區范圍內的含礦層位為下石炭統依柳組(C1y),而C15+6巖性段和C17β與C2+3之間的過渡地帶則為礦區內Ⅰ號礦體群和Ⅱ、Ⅴ號礦體群的產出部位(圖3)。Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ號礦體群呈似層狀、透鏡狀產出,其產狀與地層產狀近于平行,隨地層的褶皺彎曲而同步彎曲。同時也對礦區內不同時代地層中成礦元素進行分析,發現Cu、Pb、Zn、Ag等成礦元素的含量在C1y火山巖中普遍偏高,相對大陸地殼元素豐度,富集系數一般在2.08-4.3之間(表1)。說明該區早石炭世火山活動過程中,有大量的Cu、Pb、Zn、Ag等成礦元素的帶出。為礦體的形成提供了大量的物質來源,使得礦體隨地層的形成而形成。

  3.2 構造控礦

  3.2.1 褶皺控礦

  褶皺的控礦主要體現在對早石炭世形成的礦體群的成礦后控制以及對隱伏花崗斑巖侵位過程中成巖成礦的成礦前控制(圖3)。

  而對早石炭世形成的礦體群的控制,主要體現在對礦體形態的控制以及礦體的加厚富集。早石炭世形成的似層狀、透鏡狀礦體隨后期地層發生同步變形,造成Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ號礦體群在背斜轉折端處產狀平緩,向兩翼逐漸變陡。由于褶皺過程中,背斜鞍部和向斜槽部易形成虛脫空間,從而也導致了礦體的局部富集(圖版A)。

  而對后期花崗斑巖的侵位成巖成礦的控制,主要體現在對斑巖體的侵位空間和導礦容礦空間的控制。通過對見花崗斑巖脈的鉆孔統計,發現隱伏花崗斑巖均分布在老廠背斜核部及F1斷層附近。并且老廠背斜轉折端及其附近南北向斷層(F3、F1)發育,中上石炭統碳酸鹽巖中次級斷層和節理也較發育,成為巖漿熱液運移、滲透的良好通道,有利于成礦熱液的充填和交代,從而形成以老廠背斜和隱伏花崗斑巖體為中心,在巖體和圍巖接觸帶形成細脈、浸染狀銅(鉬)礦體(Ⅵ礦體群)。

  3.2.2 斷層控礦

  礦區內斷層的控礦作用主要體現在對下石炭世成礦的控制及破壞和對后期巖漿熱液成礦提供通道。礦區內南北向斷層與裂谷邊界近于平行,是下石炭世火山噴流成礦時良好的通道[2],在靠近斷層一側,礦體較厚大,往兩側逐漸變薄;成礦后受到北西向右行壓剪性斷層F4的錯動,水平距離約180m-230m,對礦體造成破壞。對后期巖漿熱液而言,卻成了其運礦、儲礦的良好通道,從而形成充填于南北向斷層中的脈狀鉛鋅銀礦體(Ⅳ礦體群)和充填于中上石炭統次級裂隙中的不規則脈狀鉛鋅礦體(Ⅲ礦體群)。

  3.3 巖漿巖控礦

  礦區內巖漿巖對礦體的控制,主要體現在深部隱伏花崗斑巖侵位過程中與圍巖發生反應,而在巖體內部及接觸帶附近形成斑巖型(矽卡巖型)銅(鉬)礦體(Ⅵ礦體群),以及為賦存于南北向斷層中的脈狀鉛鋅銀礦體(Ⅳ礦體群)和充填于中上石炭統次級裂隙中的不規則脈狀鉛鋅礦體(Ⅲ礦體群)提供成礦物質來源和疊加成礦。

  4 找礦方向

  在老廠礦區東側,特別是上云山背斜一帶,將是下一步找礦的重點區域。下石炭世所形成的依柳組地層為該區鉛鋅銀礦體提供了成礦物質的可能,后期構造運動而產生的背斜及近南北向斷層,也為喜山期隱伏花崗斑巖的侵位結晶成礦及后期熱液成礦提供了導礦儲礦空間。

  其成礦動力學背景、礦床地質特征與成礦地質條件和老廠礦區及其相似,具有較好的找礦空間。

  5 結論

  綜上所述,可知:

  老廠礦區是兩套成礦系統(下石炭世火山噴流沉積成礦系統和喜山期隱伏花崗斑巖熱液成礦系統)與多種有利成礦要素有機耦合的結果,具有多因復成和同位成礦特征[10],其成礦模式為“雙成礦系統同位疊加”成礦模式[2]。

  依柳組地層中成礦元素Cu、Pb、Zn、Ag等含量較高,富集系數在2.08-4.3之間,為老廠礦區成礦提供了成礦物質來源;老廠礦區后期構造作用形成的褶皺及斷層為喜山期隱伏花崗斑巖體的侵位結晶及成礦和后期熱液成礦提供了導礦儲礦空間。

  上云山背斜一帶,其成礦背景、成礦地質條件和礦床地質特征和老廠礦區及其相似,應該投入更多地質勘查工作,以望取得新的理論成果與找礦突破。

 
 
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