衡阳水口山矿田地质特征及成因分析

衡阳水口山矿田地质特征及成因分析

1湖南-2个断层内转完-转化作用下的湖南东南角水口山矿区位于衡阳局部浮力的南坡上。大地构造处于醴陵-宁远深大断层和郴州-邵阳北西向转换断层交叉部位,加里东期湖南耒阳-宜章南北向拗陷带的东侧边缘,燕山期伴随有强烈花岗岩浆作用的华南褶皱系北端和衡阳红色盆地的南缘。矿田在漫长的各种地质作用下,形成了如今的矿产地质格局,见图1。1.1下二迭统层序地层矿田出露和揭露的最老地层为上泥盆统。在晚古生代,矿田是雪峰古陆与华厦古陆间的海盆,自上泥盆世晚期至中生代三叠世早期,沉积了由一套上千米的浅海相碳酸盐岩夹滨海相含煤砂页岩,地层时代从锡矿山组至大冶群,呈南北向展布于矿田南部,为不间断的连续沉积,其中下二迭统碳酸盐地层是矿田金属矿床的重要赋矿和容矿层位。中生代的印支运动和燕山运动强烈,造成三叠系中、上统地层缺失,在断陷盆地中先后沉积了侏罗系和白垩系陆相碎屑岩,使侏罗系高家田组和跃龙组地层不整合于古生界地层和下三叠统之上,使白垩系东井组地层不整合于古生界及侏罗系地层之上。新生代,矿田位于盆地边坡上,无岩层沉积,仅发育第四系残坡积物和河谷中的冲积物。1.2叠瓦式双层结构推覆断裂带矿田构造复杂,控制了区内岩浆岩活动和众多矿床的定位。在印支运动期,受东西向区域挤压作用,使本区自泥盆系-下三叠统地层形成一系列南北向褶皱和断裂。燕山运动再一次使褶皱进一步倒转,同时形成规模较大的叠瓦式双层结构推覆断层。而次级褶皱控制着各矿床的就位,推覆断裂既控制着岩浆岩的产出,还是矿液和热液的重要通道。1.3引领-火山角砾岩旋回层矿田内燕山期岩浆活动十分强裂,共发现大小岩体72个,出露面积4.8km2。主要分布在水口山、老盟山、仙人岩等区段,岩性为钙碱系列英安岩类中酸性岩石的花岗闪长岩、花岗闪长斑岩、花岗斑岩、英安玢岩、英安流纹斑岩、流纹岩、火山角砾岩,构成侵入-喷发岩浆旋回,属浅成-超浅成-喷发岩相。同位素年龄为127～160Ma。形态、规模、产状受推覆构造和倒转背斜控制。研究表明:岩浆岩中的Au、Ag、Pb、Zn、Cu、Fe、S、Mo等元素与矿田各有色、贵金属矿床关系密切,是矿床成矿物质的主要来源之一。2主要特征2.1矿床成矿热液特征1)矿体规模形态、产状主矿体产于F22断层下盘的硅化蚀变带(QB)中,(QB)主要夹持于侏罗系高家田组或斗岭组碎屑岩与栖霞组灰岩或壶天群白云岩之中,见图2。矿化带呈北北东走向,长约3000m,宽150～700m。矿体产状为半月状。顶部平缓,东侧产状与不整合面基本一致,倾角为20°～40°。西侧与F22断层基本一致,倾角15°～20°。呈似层状、透镜状,部分因受交叉裂隙控制而呈囊状。另在栖霞组灰岩和壶天群白云岩的裂隙中,充填有脉状小矿体。2)矿床中主要金属矿物组合、结构构造及蚀变特征本矿床金属矿物组合较为简单,主要有黄铁矿、闪锌矿、方铅矿。其次有毒砂、自然金、黄铜矿、及微量稀散元素。这些都是一系列中低温热液矿物。矿石具交代残余结构、固熔体分离结构、骸晶结构等;矿石的主要构造有浸染状构造、角砾状构造及;显示了热液成矿作用特征。矿床围岩蚀变由南往北主要为硅化、绢云母化、绿泥石化、碳酸盐化和萤石化。上述蚀变均系中、低温热液蚀变特征。3)氢、氧、铅同位素组成矿区热液的氧同位素组成δ18O=-7.69‰～+1.53‰。接近南岭地区中生代大气降水(δ18O=-8±‰)。因此本矿床铅锌成期水源部分与大气降水有关。氢同位素组成δD=-90.0‰～-34.6‰,也与南岭地区中生代大气降水(δD=-60‰±)相当接近,而且也接近Sneppard(1986)的岩浆水(δD=-50‰～-90‰)。说明成矿热液具有大气降水和部分岩浆水混合组成特征。本矿区Pb206/Pb204变化范围为18.182%～18.840%,Pb207/Pb204变化范围为15.180%～15.963%,Pb208/Pb204变化范围为37.892%～39.499%。三种铅同位素比值变化率均未超过5%,铅同位素比较稳定,绝大多数属正常铅,显示幔源特征,说明铅主要由壳幔源熔浆带来。根据铅同位素模式年龄大部分平均为132Ma,少量150Ma。与浅成侵入花岗闪长岩—英安质潜火山岩年龄值近似。4)石英包体测试的均一温度平均值为136℃～237℃根据以上矿床地质特征和各种测试资料,充分说明康家湾铅锌金银矿床矿液来自燕山中、晚期壳、幔混源岩浆(I型)及地热活动。属于燕山中、晚期岩浆活动有关的深源、中低温多期复合叠加充填型铅锌金银矿床。2.2兰蔻辞职铅锌矿和雅公塘铅锌铜硫矿1岩石学和矿物学特征矿体产于老鸦巢倒转背斜与二叠系碳酸盐岩和4号花岗闪长岩北端超覆的接触破碎带中。4号花岗闪长岩体,属燕山中期浅成侵入岩类(145～160.7Ma)。沿老鸦巢倒转背斜轴部侵入,面积约1km2,呈蘑菇状超覆,均一法测量温度为875℃～925℃。大量的岩石化学分析表明该类岩体属贫硅、铝过饱和、富铁钾、偏碱性花岗闪长岩类岩石。围岩蚀变具较明显的水平分带,由岩体接触带往外依次为绿泥化、绿帘化、硅化→矽卡岩化、角岩化、矿化带→矿体→硅化、绿帘石化、矿化带→硅化带→大理岩化带、角岩化带。矽卡岩化、大理岩化、硅化与铅锌黄铁矿成矿关系密切,与金成矿关系密切的主要为硅化、绿泥石化、碳酸盐化、绢云母化等。矿石中主要金属矿物为黄铁矿、闪锌矿、方铅矿、自然金等,此外尚有黄铜矿、辉钼矿、赤铁矿、褐铁矿等。矿石结构主要有自形、半自形粒状结构、交代残余结构、压碎结构、乳浊状结构、包含结构等。矿石构造主要为块状、角砾状构造、浸染状、条带状等,少量脉状构造、网脉状构造。2花岗闪长岩体矿床位于3号岩体北东接触破碎带部位。主要矿体赋存于鸭公塘倒转背斜岩体侵位超覆于栖霞组和当冲组地层所组成的三角地带中,见图3。3号岩体与4号岩体在深部连成一体,均属燕山中期花岗闪长岩体。矿石中主要金属矿物有方铅矿、闪锌矿、黄铁矿、黄铜矿、沥青铀矿。次要矿物有辉铜矿、斑铜矿、磁铁矿、赤铁矿等。矿石结构主要有粒状结构、交代结构和乳浊状结构,其次有碎斑结构、镶边结构、揉皱结构、显微文象结构等。矿石构造主要是块状构造,次为脉状构造、角砾状构造、条带状构造、浸染构造、蜂窝状构造。上述两矿床产于燕山中期花岗闪长岩外接触带中,属中高温热液交代矿床(矽卡岩型)。其成矿地质条件受断裂、褶皱构造,岩体侵位呈超覆产状,化学性质活泼的碳酸盐岩石围岩所控制。2.3金矿床成矿作热液和淋滤矿等多晶圆级成矿龙王山金矿床赋存于4号花岗闪长岩体南端破碎带中,破碎带裂隙发育,又处于温湿气候环境,地表水沿破碎带往下渗透,给氧化作用提供了良好条件,故原生含金黄铁硫化矿床经长期氧化、淋滤,硫化物基本都氧化成氧化物,金从氧化物中解离、迁移,再重新富集于铁帽或破碎角砾岩中。仙人岩浅部金矿床为热液成矿、地表淋滤富集型矿床;深部有岩体接触带型铅锌矿脉。在陈家岭和大渔湾壶天群和栖霞组碳酸盐中发育热液充填脉状铅锌矿体。这些矿床(点)附近都有燕山期花岗岩脉出现,它们的形成应都与燕山期岩浆活动有关。3在矿场，选择一系列颜色和贵族矿床的成矿序列和成矿模式3.1与燕期岩浆活动有关矿田具有三类矿床类型式,一是岩体接触带Pb-Zn-Au-Cu矿床类型式(老鸭巢、鸭公塘等),二是热液充填Pb-Zn-Au-Ag矿床类型式(康家湾),三是氧化淋滤Au矿床类型式(龙王山),各矿床的成因都与燕山期岩浆活动有关。按陈毓川院士的成矿系列划分原则:矿田各矿床属于——南岭与燕山期花岗岩有关的有色金属、稀有、稀土矿床成矿系列,湘中坳陷区与燕山期热液有关的有色金属及贵金属矿床亚成矿系列;并将湖南省与燕山期岩浆岩有关的矿床分为为五个成矿带,总的变化趋势:由南东(武夷-罗宵)向北西为钨锡铋钼-铅锌金银铜-锑-锑金-铅锌汞即由高温矿种组合向低温矿种组合过渡;每个成矿带或矿田都有矿化分带现象,但有主次之分。水口山矿田位于湘中坳陷区(第Ⅱ成矿带),该带沿醴陵-东岗山断裂及燕山期岩体形成统一的矿化分带,主要矿种是铅锌金银、次为铜钼。3.2中低温多期复合充填型矿床矿田中部是中高温热液交代矿床(鸭公塘铅锌铜硫矿床)往东依次为中高温热液交代矿床(老鸦巢铅锌金矿床)、中低温多期复合叠加充填型矿床(康家湾铅锌金银矿床)。显示矿液、热液由高到低的变化趋势,矿液、热液流动的方向为由西到东。矿床产在不同的构造有利部位,但与燕山期岩浆作用密不可分,鸭公塘铅锌铜硫矿床和老鸦巢铅锌金矿床的成因主要受具体岩体分异演化影响,康家湾铅锌金银矿床的成因主要受强烈的岩浆岩热液影响。3.3屏蔽层成矿过程矿田成矿的三大因素:一是有成矿母岩花岗闪长斑岩,它们是深部花岗质岩浆的高侵位小岩体;二是有原生孔隙率和次生破碎度比较发育并有断裂的碳酸盐岩石,使得成矿热液(流体)运移通畅;三是低渗透率岩石作为屏蔽层的半开放或封闭构造,利于矿质沉积富集。其成矿过程可分为5个阶段:第一阶段是岩浆热液分异演化;第二阶段是在岩体接触带成矿热液进行交代而形成矽卡岩矿体(预测的铜钼矿床和老鸦巢、鸭公塘矿床);第三阶段是剩余成矿热液在构造力和热力驱动向上移动,在主断裂带形成“主流”,在围岩中形成“漫流”;第四阶段是“主流”在屏蔽层下矿质大规模沉淀形成铅锌硫化矿体(康家湾矿床),“漫流”在裂隙发育等有利地段形成脉状矿体;第五阶段是已形成的含金硫化矿物经风化、淋滤、氧化,形成铁帽型或破碎带型金矿床(龙王山矿床)。详见图4。4关于矿物区域中的蓝色和贵族矿床的成矿预测4.1成矿区带矿化分带成矿系列理论是:每个成矿区带(矿田)都由相对高温至低温的矿种组合构成矿化分带,在一个成矿区带(矿田)中存在着某个“缺位”矿种,这个“缺位”矿种就是预测对象。运用成矿系列理论预测矿床只能是从战略上指出找矿方向,并不能解决具体的预测部位;要准确预测靶区,还需综合矿田具体地质特征。4.2水口山矿田成矿地质意义郴州-邵阳北西向转换断层连通至南岭罗宵山脉,它是燕山期岩浆侵入的主通道,为矿田提供了类似第Ⅰ带的成矿矿液和热源,因而也有生成高温矿种的物源和热源。水口山矿田位于湖南成矿系列的第Ⅱ带上,其主要矿种是铅锌金银、次为铜钼。已往地质工作没有对岩体接触带进行钼元素分析,从而没有发现含钼矿床;而鸭公塘矿床含铜较高,根据铜钼紧密共生和“缺位”理论,本矿田应有中型铜钼矿床。同属第Ⅱ带上的黄沙坪及宝山等矿山均找到大型铜钼矿床,