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地勘矿权
云南澜沧老厂银铅锌多金属矿床地质特征
2019-09-26224
 0 引言

  滇西澜沧老厂银铅锌多金属矿床(以下简称“老厂矿床”),位于云南省澜沧县城北西30公里处,是我国历史上重要的产银矿山,开采历史长达600余年[1]。加强矿山深部及外围找矿,寻找接替资源,延长矿山寿命,已迫在眉睫。通过对老厂矿区矿床地质特征、控矿因素等分析,为该区进一步开展地质勘查找矿与理论研究具有重要的意义。

  1 成矿地质背景

  老厂矿区位于昌宁-孟连晚古生代裂谷带南段的黑河断裂与昌宁-双江断裂交汇处附近(图1),是多种地质构造环境叠替演变的地区,同时也是三江成矿带重要的大型银铅锌多金属矿床,主要构造近南北向[2]。

  晚古生代以来,矿区构造环境历经三次重大体制的转变与演化:大陆裂谷期(D-P)→区域断块隆升与断陷期或滇西特提斯开启与闭合期(T-K)→陆内碰撞造山期(Kz)[3]。

  昌宁―孟宁裂谷带,南北长大于320km,宽约15-50km,北窄南宽。其基底为中-新元古代变质岩系,主要岩性为绢云母石英片岩、绿泥石石英片岩、变基性-中基性火山岩及菱铁矿层。裂谷自泥盆纪开始扩张裂陷,连续沉积整套上古生界地层,总厚度大于15000m[2]。上古生界之上不整合覆盖侏罗-白垩系地层。裂谷由下至上出露的地层有:①泥盆系(D);②下石炭统(C1):可细分为依柳组(C1y)和南段群(C1n);③中上石炭统(D2+3);④下二叠统(P1);⑤侏罗系―白垩系(J-K);区内不同时代的地层呈近南北向展布,总体构成一个近南北向大型地堑系[4]。

  2 矿床地质特征

  2.1 地层

  老厂矿区内出露的地层由老至新为泥盆系(D)、石炭系(C)、二叠系(P)及第四系(Q)(图2)。

  2.1.1 泥盆系:矿区内仅出现下泥盆统地层(D1),主要分布于矿区的西侧,其余零星分布于矿区东部馒头山一带;岩性为灰绿色页岩、长石石英砂岩夹千枚状板岩及灰黑色硅质岩。

  2.1.2 石炭系:根据岩性、古生物等特征,又可将其划分为下石炭统(C1)和中上石炭统(C2+3)。

  2.1.2.1 矿区范围内下石炭统出露的地层为依柳组(C1y)地层,主要分布于矿区的北部及东部,将其划分为8个岩性层[5]:

  ①安山凝灰岩和熔结角砾岩(C11):由灰白色安山凝灰岩、安山质熔结角砾岩及灰绿色玄武质熔结角砾岩、玄武质角砾凝灰岩组成,具熔凝结构。

  ②下玄武岩及玄武质熔结角砾岩(C12β):下部灰绿色玄武质熔结角砾岩、流纹状玄武质凝灰岩;上部灰绿色致密块状玄武岩。

  ③安山玄武岩、集块岩(C13α):上部为浅灰绿色安山玄武岩、透镜状安山集块岩;下部为浅绿、紫灰色致密块状-杏仁状玄武安山岩、粗面质火山岩夹安山质凝灰角砾岩。

  ④安山凝灰角砾岩夹沉凝灰岩(C14):灰色、浅灰绿色安山质凝灰角砾岩夹薄层状砂岩、灰岩、沉凝灰岩等。   ⑤凝灰岩夹沉积岩(C15+6):上部灰色、灰白色粗面质安山复屑凝灰岩夹沉凝灰岩、炭质灰岩、含炭硅质岩、引爆角砾岩等;中部为杂色粗面玄武质凝灰岩、硅质角砾岩和粗面安山质角砾熔岩;下部为灰色粗面玄武质凝灰岩夹条带状硅质岩、透镜状大理岩或白云质灰岩。是矿区Ⅰ号和Ⅴ号矿体群的主要含矿层位。

  ⑥上玄武岩及玻基辉橄岩(C17β):上部为灰绿色致密块状玄武岩、玻基橄榄岩夹少量粗面玄武质凝灰岩、复屑凝灰岩;下部为灰绿色碱性橄榄玄武岩、熔结凝灰岩夹粗面安山凝灰岩。该层与上覆地层C2+3之间为矿区Ⅱ号矿体群产出部位。

  ⑦凝灰岩及沉积岩(C18):主要为沉凝灰岩、安山玄武质凝灰岩、黄绿-深灰色碎屑岩、中-薄层状白云质灰岩等。

  2.1.2.2 中上石炭统(C2+3)主要分布于矿区的中部及南部地区,岩性为深灰色中厚层状泥晶灰岩、粗晶白云岩夹泥晶灰岩、鲕状灰岩及紫色页岩。在其断裂裂隙带中为Ⅲ号矿体群。

  2.1.3 二叠系(P):矿区内仅出现下二叠统地层,分布于矿区的西部,近于南北向展布,岩性为灰色块状灰岩、白云质灰岩及泥晶生物灰岩。

  2.1.4 第四系(Q):分布于山坡、沟谷及岩溶洼地中,岩性为灰黑、棕红、褐黄色粘土、砂土及砾石。

  2.2 构造

  2.2.1 褶皱

  矿区范围内出现的褶皱主要有3个:老厂背斜、睡狮山向斜及上云山背斜。(图2)

  ①老厂背斜:北起老厂水库,向南延伸,在青龙箐大沟与雄东沟交汇处被F4断层错动,错距约140-220m,轴向近南北向,延伸约2.1km。

  老厂背斜核部地层由下石炭统依柳组安山玄武岩、集块岩(C13α)组成,两翼地层为C14、C15+6、C17β、C18和C2+3组成。老厂背斜形态较复杂,总体而言,西翼变化较大,地层产状为220°-250°∠50°-82°,东翼产状相对稳定,为115°-135°∠45°-55°,转折端相对圆滑。虽受后期断层F4、F23等断层破坏,但保存较好。

  ②睡狮山向斜:位于老厂背斜与上云山背斜之间,沿睡狮山-馒头山一带分布,轴向北北西-南南东,核部及两翼地层主要为C2+3组成。两翼地层产状变化较大,西翼地层产状58°-86°∠20°-30°,东翼地层产状200°-250°∠22°-40°。

  ③上云山背斜:位于矿区东部上云山一带,核部地层由下石炭统依柳组玄武岩及玄武质熔结角砾岩(C12β)组成,两翼地层依次为C13α、C14、C15+6、C17β、C18等岩性段。两翼地层产状较稳定,西翼地层产状209°-230°∠21°-26°,东翼地层产状105°-118°∠22°-40°。背斜长短轴之比约3,为典型的火山穹窿型短轴背斜。

  2.2.2 断层

  矿区范围内断层以南北向和北西向两组为主,次为东西向,各组断层相互交切,关系较复杂。

  2.2.2.1 南北向断层

  南北向断层是矿区内最重要的主干断层,与区域裂谷构造近于平行。由西往东主要有F11、F3、F1、F8等。

  F11断层位于矿区西部,呈南北向延伸,产状为85°-103°∠72°-80°,向北逐渐与F3汇合,止于F4断层,被近东西向断层F23错动。断层上、下两盘地层均为下二叠统厚层状白云质灰岩,但断裂带破碎明显,构造角砾岩-劈理化较明显。

  F3断层位于矿区中偏西部,产状为70°-85°∠70°-78°,在燕子洞附近被F4及近东西向断层F23错动。断层上盘地层主要为中上石炭统白云岩,下盘地层主要为下二叠统白云质灰岩,断裂带内发育大量角砾岩和角砾岩型氧化矿体(Ⅳ矿体群)[2]。

  F1断层位于矿区中偏东部,产状为75°-89°∠73°-81°,在青龙大沟附近被F4及近东西向断层F23错动。断层上盘地层主要为下石炭统依柳组C13α、C14、C15+6岩性段,下盘地层主要为中上石炭统白云岩。

  F8断层位于F4断层以北,产状为95°-104°∠76°-83°,断层上盘地层主要为中上石炭统白云岩,下盘地层主要为下石炭统依柳组C13α、C14岩性段。

  2.2.2.2 北西向断层

  F4断层是矿区内规模最大的北西向断层,北起矿区西北部太尔布,延伸至馒头山后与F10断层相接。产状为35°-40°∠52°-60°,断层上盘地层主要为下石炭统依柳组C17β岩性段和中上石炭统白云岩,下盘地层主要为中上石炭统白云岩。

  2.2.2.3 东西向断层

  矿区范围内东西向断层较多,但相对次要,以F23规模较大。

  F23断层位于矿区中部,横切老厂背斜,因覆盖严重,产状不明确[2]。

  2.3 岩浆岩

  矿区范围内地表无岩浆岩出露。1988年西南有色309队于ZK15006终孔处揭露到花岗斑岩脉,并伴随有辉钼矿(Ⅵ号矿体群),之后ZK15007、ZK15106等也陆续见到花岗斑岩脉。李峰等人通过研究后发现,其属于酸性偏铝质高钾钙碱性系列岩浆岩[6]。并通过锆石SHRIMP U-Pb法,测定隐伏花岗斑岩的侵位结晶年龄为44.6±1.1Ma,同时也对辉钼矿进行Re-Os同位素测年,测定其等时线年龄为43.78±0.78Ma[7,8]。

  2.4 围岩蚀变

  矿区范围内,围岩蚀变种类较多。在花岗斑岩脉(体)附近,矽卡岩化、角岩化和绢英岩化较强。在深部C15+6岩性段中,碳酸盐岩夹层在热力作用下重结晶而发生大理岩化,长石则普遍被方解石交代或沿裂隙充填交代而形成碳酸盐化。在浅部碳酸盐岩地层中,黄铁矿则以细脉-浸染状分布于裂隙中,相互穿切,显示多阶段含矿热液作用的特征,黄铁矿化较强。

  2.5 矿体特征

  矿区内的矿体按产出条件可分为原生、次生矿两类[9]。其中原生矿是指由火山喷流沉积作用而形成的赋存于依柳组地层中的Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ矿体群和与隐伏花岗斑岩侵入作用而形成的Ⅲ、Ⅳ、Ⅵ矿体群[3](图3);次生矿为残积、冲积、洪积形成的泥铅、砂铅、人工堆积的废矿石堆及古人炼银留下的高铅炉渣。   Ⅰ号矿体群产于依柳组C15+6岩性段中,矿体走向长80-450m,倾向延伸50-120m,厚5-12m。矿体形态主要呈层状-似层状、透镜状(图版A),受后期褶皱变形的影响,而随地层产状同步变形。矿石主要为黄铁矿、方铅矿、闪锌矿等硫化物组成。

  Ⅱ号矿体群产于依柳组C17β岩性段和中上石炭统C2+3之间的过渡地带,矿体走向长90-230m,倾向延伸60-130m,厚5-15m。矿体形态主要呈似层状-透镜状,产状与地层产状一致,并随地层的褶皱变形而变形。矿石主要为方铅矿、黄铁矿,矿体氧化程度较高。

  Ⅲ号矿体群产于中上石炭统C2+3碳酸盐岩中,规模小,一般厚1-10m,延伸10-60m,多呈脉状、透镜状充填于碳酸盐岩各种次级断层和节理裂隙中。矿体穿层性明显。

  Ⅳ号矿体群是指产于F3、F1等主断层中的陡倾斜大脉状矿体,后生性明显。矿体发育有角砾岩型矿石,围岩广泛出现网脉状铁锰碳酸盐化和黄铁矿化等热液蚀变。

  Ⅴ号矿体群是指赋存于依柳组C15+6岩性段中的含铜黄铁矿体[3],矿体走向长40-230m,倾向延伸50-100m,厚1-11m。矿体形态主要呈似层状-透镜状,产状随地层产状的变形而变形。具有条带状、稠密浸染状和块状构造的特征。

  Ⅵ号矿体群是是指,赋存于隐伏花岗斑岩体及其外围矽卡岩中的铜(钼)矿体,主要呈细脉状、浸染状沿石英脉及矽卡岩化凝灰岩分布(图版B)。

  3 控矿因素

  3.1 地层岩性控矿

  矿区范围内的含矿层位为下石炭统依柳组(C1y),而C15+6岩性段和C17β与C2+3之间的过渡地带则为矿区内Ⅰ号矿体群和Ⅱ、Ⅴ号矿体群的产出部位(图3)。Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ号矿体群呈似层状、透镜状产出,其产状与地层产状近于平行,随地层的褶皱弯曲而同步弯曲。同时也对矿区内不同时代地层中成矿元素进行分析,发现Cu、Pb、Zn、Ag等成矿元素的含量在C1y火山岩中普遍偏高,相对大陆地壳元素丰度,富集系数一般在2.08-4.3之间(表1)。说明该区早石炭世火山活动过程中,有大量的Cu、Pb、Zn、Ag等成矿元素的带出。为矿体的形成提供了大量的物质来源,使得矿体随地层的形成而形成。

  3.2 构造控矿

  3.2.1 褶皱控矿

  褶皱的控矿主要体现在对早石炭世形成的矿体群的成矿后控制以及对隐伏花岗斑岩侵位过程中成岩成矿的成矿前控制(图3)。

  而对早石炭世形成的矿体群的控制,主要体现在对矿体形态的控制以及矿体的加厚富集。早石炭世形成的似层状、透镜状矿体随后期地层发生同步变形,造成Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ号矿体群在背斜转折端处产状平缓,向两翼逐渐变陡。由于褶皱过程中,背斜鞍部和向斜槽部易形成虚脱空间,从而也导致了矿体的局部富集(图版A)。

  而对后期花岗斑岩的侵位成岩成矿的控制,主要体现在对斑岩体的侵位空间和导矿容矿空间的控制。通过对见花岗斑岩脉的钻孔统计,发现隐伏花岗斑岩均分布在老厂背斜核部及F1断层附近。并且老厂背斜转折端及其附近南北向断层(F3、F1)发育,中上石炭统碳酸盐岩中次级断层和节理也较发育,成为岩浆热液运移、渗透的良好通道,有利于成矿热液的充填和交代,从而形成以老厂背斜和隐伏花岗斑岩体为中心,在岩体和围岩接触带形成细脉、浸染状铜(钼)矿体(Ⅵ矿体群)。

  3.2.2 断层控矿

  矿区内断层的控矿作用主要体现在对下石炭世成矿的控制及破坏和对后期岩浆热液成矿提供通道。矿区内南北向断层与裂谷边界近于平行,是下石炭世火山喷流成矿时良好的通道[2],在靠近断层一侧,矿体较厚大,往两侧逐渐变薄;成矿后受到北西向右行压剪性断层F4的错动,水平距离约180m-230m,对矿体造成破坏。对后期岩浆热液而言,却成了其运矿、储矿的良好通道,从而形成充填于南北向断层中的脉状铅锌银矿体(Ⅳ矿体群)和充填于中上石炭统次级裂隙中的不规则脉状铅锌矿体(Ⅲ矿体群)。

  3.3 岩浆岩控矿

  矿区内岩浆岩对矿体的控制,主要体现在深部隐伏花岗斑岩侵位过程中与围岩发生反应,而在岩体内部及接触带附近形成斑岩型(矽卡岩型)铜(钼)矿体(Ⅵ矿体群),以及为赋存于南北向断层中的脉状铅锌银矿体(Ⅳ矿体群)和充填于中上石炭统次级裂隙中的不规则脉状铅锌矿体(Ⅲ矿体群)提供成矿物质来源和叠加成矿。

  4 找矿方向

  在老厂矿区东侧,特别是上云山背斜一带,将是下一步找矿的重点区域。下石炭世所形成的依柳组地层为该区铅锌银矿体提供了成矿物质的可能,后期构造运动而产生的背斜及近南北向断层,也为喜山期隐伏花岗斑岩的侵位结晶成矿及后期热液成矿提供了导矿储矿空间。

  其成矿动力学背景、矿床地质特征与成矿地质条件和老厂矿区及其相似,具有较好的找矿空间。

  5 结论

  综上所述,可知:

  老厂矿区是两套成矿系统(下石炭世火山喷流沉积成矿系统和喜山期隐伏花岗斑岩热液成矿系统)与多种有利成矿要素有机耦合的结果,具有多因复成和同位成矿特征[10],其成矿模式为“双成矿系统同位叠加”成矿模式[2]。

  依柳组地层中成矿元素Cu、Pb、Zn、Ag等含量较高,富集系数在2.08-4.3之间,为老厂矿区成矿提供了成矿物质来源;老厂矿区后期构造作用形成的褶皱及断层为喜山期隐伏花岗斑岩体的侵位结晶及成矿和后期热液成矿提供了导矿储矿空间。

  上云山背斜一带,其成矿背景、成矿地质条件和矿床地质特征和老厂矿区及其相似,应该投入更多地质勘查工作,以望取得新的理论成果与找矿突破。

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