陜西鳳太礦田八方山鉛鋅銅多金屬礦床深部找礦進展、成礦規律與找礦模式

文耀輝

(寶雞西北有色二里河礦業有限公司,陜西 寶雞 721706)

0 引言

八方山鉛鋅銅多金屬礦位于陜西鳳太礦田西部的八方山—八卦廟礦集區內,經過20余年的開采,礦山后備資源不足,急需開展“攻深找盲,探邊摸底”式找礦工作,以期發現新的礦體,增加礦山資源儲量,延長礦山服務年限。近年來,礦山開展深部找礦工作,并在深部發現新的礦體,新的勘探成果突破以往的一些認識[1-3]。為了在深部找礦取得更大的成果,有必要對礦床成礦規律、控礦因素、礦床成因等進行系統總結分析。為此,本文在總結礦床地質特征的基礎上,結合前人對礦帶[4]、礦集區[5-8]、礦田[9]的研究成果[1-3]與深部新的勘探成果,對礦床成礦規律進行系統的總結,以期為后續的深部找礦提供參考。

1 成礦地質背景

八方山鉛鋅銅多金屬礦床位于秦嶺泥盆系貴金屬-多金屬成礦帶中段的陜西鳳太礦田中(圖1)。該礦田為秦嶺三大礦田之一,位于秦嶺造山帶南秦嶺晚古生代裂陷帶中部泥盆系熱水沉積盆地中[9]。礦田內褶皺變形非常強烈,由一系列背斜、向斜相間排列且背斜、斷裂發育,褶皺緊閉。礦田內發現的礦床均與背斜褶皺有密切關系。礦田中區內印支—燕山期的構造-巖漿活動為含礦建造的改造、疊加、富集成礦提供了動熱條件[6]。

八方山—八卦廟礦集區位于鳳太礦田西部,面積160 km2,八方山礦床位于復向斜北翼徐家院—甘溝背斜的次一級背斜中。區內地層以中—上泥盆統為主[2]。次級背斜鞍部及翼部古道嶺組灰巖與星紅鋪組千枚巖接觸界面附近是鉛鋅銅多金屬礦的主要賦礦部位,也是八方山多金屬礦床深部找礦的主要標志層部位[4,10]。

圖1 鳳太礦田地質礦產簡圖

2 礦區地質概況

2.1 地層

八方山鉛鋅銅多金屬礦床礦區地層為中泥盆統古道嶺組下巖段和上巖段、中泥盆統星紅鋪組。巖性為粉砂質千枚巖、結晶灰巖、絹云母方解石千枚巖、鐵白云石千枚巖、碳質千枚巖等。古道嶺組下巖段(D2g1)在本區分布較少,僅出露在東溝背斜核部溝底切割較深的部位。古道嶺組上巖段(D2g2)是礦區主要出露地層之一,組成背斜核部(圖2)。長950余米,寬50～200 m。其地表形態很不規整,呈似鯨魚狀。巖性為中厚層結晶灰巖。中泥盆統星紅鋪組(D2x1)該組地層在鳳太礦田分布最廣,也是礦區出露最多的地層。該層為一套泥砂質碎屑巖夾薄層灰巖,與其下部古道嶺組地層總體上整合接觸。

2.2 構造

2.2.1 褶皺

礦區最主要明顯的構造就是八方山背斜。背斜縱貫礦區,決定礦體的生成、形態、規模和空間位置,也決定礦床構造的基本格局。背斜軸向近EW展布,走向 103°～120°。背斜脊線呈魚脊狀,中間拱起,向東西兩端側伏,東西兩端側伏角15°～35°。背斜兩翼不對稱。北翼陡,局部倒轉,傾角75°～90°;南翼平緩,傾角50°～70°。背斜屬軸面南傾且局部有刺穿現象的較緊閉背斜,對成礦很有利。礦體賦存于古道嶺組灰巖與星紅鋪組千枚巖接觸帶附近,嚴格受背斜構造控制。

2.2.2 斷裂

礦區斷裂構造發育中等,所見斷層具有明顯的規律性,以橫向斷層為主,縱向斷層次之,斜向斷層很少,它們均與背斜構造有著密切的關系。

(1)礦區發現3條縱斷層,它們都為成礦前或成礦期斷層,未切割和破壞礦體與地層走向大體一致,發育在千枚巖中,并充填有閃長玢巖或含礦石英脈。

(2)橫向斷層比較發育,基本平行排列,全都垂直于層理和背斜軸,走向NE,傾向NW,形成和發展在成礦之后,斷層走向10°～40°,傾向W。

(3)斜向斷層在礦區不太發育,它們均與地層和背斜斜交,錯動晚于橫向斷層。

(4)礦區還有一個非常重要的層滑斷裂系統。這組斷裂與褶皺作用同步,由巖層彎曲過程中上下層面間剪切作用所致。八方山礦體被這2個主干斷裂面所夾持。

礦區內出現的所有斷裂均從屬于背斜構造,隨著背斜的產生而產生,隨著背斜的發展而發展,在背斜形成的同時,形成走向斷層。背斜發展到一定階段,在層間滑動基礎上發展起來的層滑斷裂與礦體定位有極大關系。背斜發展到后期形成橫向斷層及最晚生成的斜向斷層與礦體生成沒有關系。這些斷層在應變橢球體中與背斜構造均屬同一構造體系,同為SN向擠壓力而致。

3 礦床地質特征

3.1 礦體特征

八方山鉛鋅銅多金屬礦床礦體形態比較獨特,具有典型的、完整的背斜控礦特征。地表礦化帶圍繞背斜核部結晶灰巖呈不規則的環狀,環內為古道嶺組灰巖,環外為星紅鋪組千枚巖,深部向四周擴大,在剖面上呈“八字型”或“拋物線型”形態(圖3)。整個環形礦化帶由西向東是一個完整的連續整體,實際控制范圍西起208線,東到113線,全長1 760 m,沿傾斜方向控制最深560 m,一般深度300～400 m。

礦體受背斜控制,且幾乎全產于背斜核部結晶灰巖與其上千枚巖的接觸帶上。背斜北翼礦體連續性好,品位高,走向100°～120°,傾向N,局部向S倒轉,傾角75°～90°。背斜南翼礦化帶內礦體呈斷續的尖滅再現,連續性差,變化大,走向90°～130°,傾向S,傾角50°～75°。西部褶皺緊閉,頂部向西傾伏,傾伏角約14°。

全礦床Ⅱ1、Ⅱ2礦體為本區主要礦體,容礦巖石主要為微石英巖,礦體呈似層狀產出。其中Ⅱ1礦體分布于69—113線,走向長1 045 m,礦體平均厚5.56 m,礦石類型主要為鉛鋅礦。Ⅱ2礦體分布于西部69線以西,為次于Ⅱ1礦體的主要礦體。該礦體控制長度由69線到208線,全長715 m,礦體平均厚2.77 m,礦石類型為:75線以西為銅礦石,75—69線及80線深部為鉛鋅礦石,南部主要為銅礦石[1](圖2)。

3.2 礦石特征

3.2.1 主要礦物特征

(1)主要金屬礦物為閃鋅礦、方鉛礦、黃銅礦。閃鋅礦呈淺棕黃色、棕色等。金剛光澤-金屬光澤,晶體完整者少,一般為半自形-他形粒狀,粒徑0.03～5 mm;方鉛礦呈鉛灰-亮灰色,強金屬光澤,多為不完整立方體,與閃鋅礦共生;黃銅礦呈銅黃色-淺綠黃色,強金屬光澤,一般為他形-半自形。

(2)脈石礦物主要為石英,為乳白色,顏色由白色-灰黑色,玻璃光澤至油脂光澤,一般存在于微石英巖中,是構成含礦巖石的主要成分。

3.2.2 礦石結構構造

礦石結構有:他形晶粒狀結構、交代生物假象結構、重結晶結構、半自形-他形粒狀結構等。礦石構造有:斑點狀構造、條帶狀-似條帶狀狀構造、浸染狀構造、塊狀-團塊狀構造等。

3.2.3 含礦巖石特征

本區容礦巖石主要為微石英巖,微晶石英含量大于80%的微石英巖,也叫硅質巖。顏色由灰白-灰色-灰黑色均有,貌似灰巖,質地致密堅硬,斷口貝殼狀。塊狀構造,也有變余千枚狀構造。富含碳質和絹云母。常見結構為交代殘留結構、熱液角礫結構、細脈狀結構等。在空間分布上受背斜構造控制,位于古道嶺組灰巖與星紅鋪組千枚巖的接觸帶上,與礦化關系極為密切。一般有微石英巖,必然有礦化;有礦化,也有微石英巖,兩者有其成因上的聯系。它的存在也離不開灰巖,受層位和巖性控制,整體上與圍巖整合接觸。

3.3 圍巖蝕變

八方山鉛鋅銅多金屬礦床的圍巖蝕變較不發育,蝕變程度較弱,蝕變范圍較窄。圍巖中大量存在的是區域變質的產物,與礦化有關的蝕變僅限于礦體兩側1 m左右范圍內,鞍部有時可達幾米。一般只表現為千枚巖中黃鐵礦、磁黃鐵礦的增加和結晶粗大,硅質成分、絹云母、葉蠟石的增多;灰巖中則變現為方解石脈的增加,褪色化和碎裂面上石墨、碳質的集中。但在礦化帶內部,則表現的非常強烈,反映熱液活動的加劇和多期性。

硅化是該礦床中主要的圍巖蝕變。分布最廣,表現最強烈,發育在礦帶內及近礦體兩側圍巖中。硅化和礦化關系極為密切,為直接找礦標志,硅化越強則礦化越好,有礦必有硅化,但當出現大量乳白色石英脈時則無礦。

4 深部找礦新進展

為了增加礦山資源量,八方山鉛鋅礦2017年啟動深部勘查找礦工作,以查明礦山1 300 m中段以下礦體的延深變化及礦化情況為目的。先后在礦區東部113線至西部200線附件近1.5 km范圍內實施深部物探勘查與坑道鉆探相結合的綜合勘探手段。

4.1 深部物探勘查

礦山開展三維大功率可控源音頻大地電磁測深工作,通過CSAMT三維反演技術,建立礦區三維地質—地球物理模型,查明八方山多金屬礦床背斜構造的三維形態。初步查明礦區400 m以上的地層和構造間分布情況,圈定99線附近背斜北翼與礦區西部200線附件2個深部找礦靶區。

4.2 深部鉆探勘查成果

利用礦山現有1 430 m中段施工輔助坑道及鉆機硐室,在東部109線至西部69線范圍內先后向下施工9個鉆孔進行驗證。鉆孔控制最低943 m (圖4)。在深部找礦上實現較大突破,通過工程控制圈出1個鉛鋅礦體和2個銅礦體,鉆孔見礦情況(圖5),主礦體特征(表1)。

圖4 八方山鉛鋅銅多金屬礦床105線剖面圖

圖5 深部鉆孔見礦

表1 八方山鉛鋅銅多金屬礦主礦體特征

5 成礦規律分析

5.1 控礦因素分析

(1)地層巖性控礦

① 礦體主要產于中泥盆統古道嶺組灰巖和上泥盆統星紅鋪組千枚巖之間的硅鈣巖性接觸界面,形成層狀礦體。

② 礦體部分產于古道嶺組灰巖內部裂隙內,形成脈狀礦體。

(2)構造控礦

① 褶皺控礦,礦體主要賦存于礦區的主要構造八方山背斜中(圖2、圖3、圖4),對沖推覆作用形成的背斜與走滑斷層組合形成的與深部斷裂構造相貫通的擴容性和伸展性構造是早期基底成礦(或形成礦源層)及其后走滑聚斂改造成礦的有利容礦空間,是成礦的主要構造部位。

② 斷裂控礦,一是受區域上的NE向(橫向)斷裂和EW向(縱向)斷裂控制;二是灰巖內部的脆性斷裂是次要的控礦構造,表現為部分礦化產于灰巖內部,形成脈狀礦體。

(3)巖漿巖與礦化的關系

礦區中性巖脈發育,可能說明成礦流體來自巖漿熱液。

5.2 礦化富集規律

(1)礦化在空間上具有垂向分帶,表現為礦體從上至下依次出現:方鉛礦—閃鋅礦—黃鐵礦、黃銅礦分帶現象(圖4)。礦化雖然主要產于中泥盆統古道嶺組灰巖和上泥盆統星紅鋪組千枚巖之間的硅鈣巖性接觸界面之間,但受背斜及成礦物化條件的控制,形成空間上自下而上的垂向分帶。

(2)在背斜核部及其附近,層狀礦體的厚度明顯較大;而在遠離核部的翼部,礦體總體較薄。

(3)背斜的兩翼傾伏角不同,北陡南緩,各自對應的礦體變化也有所不同,礦山近年來對南翼礦帶的勘探資料顯示,南翼礦化帶內礦體呈斷續的尖滅再現,連續性差,厚度小,變化大,而北翼礦體連續性好,淺部厚度較為穩定,深部厚度變化較大。

(4)在背斜北翼的次級褶曲(膝折)發育部位,礦體亦局部變厚變富(圖4)。且從淺部往深部,次級褶曲(膝折)在垂向上具有重復的現象,重復出現的間隔為150～250 m。

(5)礦體整體具有向東側伏規律,側伏角比較穩定,Ⅱ1礦體向東逐漸變厚、變富。通過勘查經驗結合礦山深部勘探及東部鉆孔控制情況分析,Ⅱ2礦體同樣具有向東側伏規律,側伏角約20°。

6 礦床成因

(1)礦床成因類型:含礦巖石特征及圍巖蝕變表明成礦作用主要為熱液交代,結合控礦因素分析反映的成礦物質來源,八方山鉛鋅銅多金屬礦床的成因類型為“層控”巖漿熱液型鉛鋅礦床。

(2)成礦模式:八方山多金屬礦床的形成經歷熱水沉積和構造改造2個成礦階段。第一階段:深部含礦熱水噴流到海盆底部,初步富集,形成原始礦化層,為后期構造改造提供物質來源。第二階段:后期的構造-巖漿改造使基底成礦元素活化,沿同生斷裂遷移、改造,最后在泥盆系中形成有利的構造空間富集成礦,形成八方山礦床。

7 地物化綜合信息找礦模式

7.1 物探找礦信息

物探電法測量顯示,在礦體上方往往存在明顯的低阻高極化異常,千枚巖與灰巖視極化率均較低,基本小于3%?；規r視電阻率值4 000 Ω·m以上,表現為高阻特征,充電電位異常中心軸線大致以110°～290°方向展布。間接指示出灰巖背斜鞍部的展布特征,反映出深部盲礦體繼續向東延伸。

7.2 化探找礦信息

礦區內有用礦物的分布既具分散性又有集中性。集中處構成高值區或異常區。而重砂異常的展布受控于一定的地質背景。HS3號異常的主要元素為Pb、Zn、Cu、Au,襯值都很大,表明八方山鉛鋅銅多金屬礦床反映本區鉛鋅銅金為主要成礦元素的特征,為礦區深部找礦工作提供找礦依據和方向。

8 結論

(1)深部找礦上實現了較大突破,通過工程控制圈出了1個鉛鋅礦體和2個銅礦體。

(2)硅鈣面與背斜構造是主要的控礦構造因素。

(3)成礦規律主要表現如下:

① 礦體主要呈層狀礦體產于中泥盆統古道嶺組灰巖和上泥盆統星紅鋪組千枚巖之間的硅鈣巖性接觸界面之間;部分產于古道嶺組灰巖內部裂隙內,形成脈狀礦體。

② 礦體嚴格受背斜控制,礦化主要賦存于礦區的主要構造八方山背斜中,在背斜核部及其附近,礦體的厚度較大,而在遠離核部的翼部,礦體總體較薄。但在背斜翼部的次級褶曲(膝折)發育部位,礦體亦局部變厚變富;此外,使得礦體在走向和傾向延伸方向亦表現出一定的變化和規律性,表現為礦體整體具有向東側伏規律,側伏角比較穩定,Ⅱ1礦體向東逐漸變厚、變富,Ⅱ2礦體同樣具有向東側伏規律,側伏角約20°。

③ 背斜的兩翼傾伏角不同,北陡南緩,各自對應的礦體變化也有所不同,南翼礦化帶內礦體呈斷續的尖滅再現,連續性差,厚度小,變化大,而北翼礦體連續性好,淺部厚度較為穩定,深部厚度變化較大。

④ 礦化在空間上至而下表現出方鉛礦—閃鋅礦—黃鐵礦、黃銅礦的垂向分帶現象。

(4)礦床的成因類型為“層控”(巖漿)熱液型鉛鋅礦床。

(5)根據垂向分帶特征,深部有可能存在溫度更高的礦化體。