火山热液型铅锌矿床岩石地球化学特征及预测指标_刘崇民

度和评价异常的地球化 学指标, 建立了该类矿床的地球化学找矿预测标志。
关键词: 火山热液型铅锌矿床; 原 生地球化学特征; 找矿标志
中图分类号: P 631
文献标识码: A
文章编号: 1000- 8918( 2008) 02- 0154- 05
我国东部火山岩分布广泛, 几十年来, 地质工作在 该区一直开展找矿勘查, 发现了大量的找矿远景区, 并相继找到了许多铜多金属矿床, 如河北蔡家营铅 锌矿床、浙江五部铅锌矿床和福建紫金山铜金矿床 等。这些矿床的发现为东部火山岩区寻找多金属矿 提供了极大的战略信心。因而, 研究这些已发现矿 床的成矿地球化学元素分布规律、建立找矿标志, 为 在火山岩区寻找新的铜铅锌多金属矿将具有重要意 义。笔者曾参与了东部火山岩区铅锌矿床原生晕找 盲矿的研究工作。在此以几个具有代表性的火山热 液型铅锌矿床的岩石地球化学异常特征为基础, 结 合相关矿床的研究成果, 总结该类矿床地球化学勘 查标志及找矿预测指标。
摘 要: 火山热液型铅锌矿床赋矿围岩、后期脉岩和蚀变岩石中成矿元素铅锌银含量高, 矿体元素组合复杂, 原生异
常发育, 并存在着原生分带现象。矿体前缘元素为 I、H g、A s、Sb、B、Ba; 近矿 指示元素 是 Pb、Zn、A g、A u、Cd、M n、Cu;
尾部或矿下指示元素为 Cu、M o、W、Sn。根据矿床指示元素的分布规律和原 生晕的分 带性, 研 制了判别 矿床剥蚀程
对这些矿床的成晕机理研究认为, 矿床异常形
成以含矿热液的渗滤扩散作用为主, 属于热液沉淀
分带, 成晕作用属于渗滤-沉淀作用的结果, 物质来 源与火山作用有关 [ 1, 3, 5 ] 。
2 地球化学异常特征
2. 1 矿区地表地球化学异常 平面上各元素的异常形态随矿床的态势分布而
变, 一般成矿与主要伴生 元素异常呈带状 ( 如河北 蔡家营矿床 ) 和线状 ( 如浙江五部 ), 也有近椭圆状 分布 ( 如浙江乌岙 ) 。
变对矿石进行命名的, 如蔡家营主要有绿泥石-闪锌
矿型矿石和绢云母-多金属型矿石 2种类型。由于
矿化与蚀变关系密切, 因而蚀变岩石中成矿元素的 含量也相当富集, 如乌岙铅锌矿床的绿泥石和绿帘
石化岩石中铅锌的含量相当高, 超过背景 1~ 2个数
量级, 达到或接近工业品位值 ( 表 3) 。 但蚀变的空间分布规律互有差异, 有的矿区围
浙江乌岙
混合岩 化片麻岩
87 145 0. 15 49 5. 4 徐外生. 1985
浙江五部
上侏罗统 熔结凝灰岩
28
67 0. 54 35 < 0. 5徐外生. 1981
中国东部 上地壳
18 63 0. 056 17 0. 6 鄢明才. 1997
1. 3 脉岩中元素含量
火山热液型铅锌矿床的 1个明显特点是矿区后
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物探与化探
32 卷
W、B i) Cu、Pb、Zn、Au) Ag、Cd、M n、H g、A s、Sb 分布 特点, 这种元素的异常分带与前述的矿化组合的水 平分布规律是一致的。 2. 2 矿体地球化学异常
矿床的钻孔剖面研究表明, 因受构造和裂隙控 制, 矿体呈条带状 (五部 ) 和复脉状 ( 蔡家营 ) 展布。 矿体以脉状沿不同地层的裂隙展布。这不同于沉积 变质的层控铅锌矿床的矿体受地层控制的特点 [ 14] 。
该类矿床地表发育多元素地球化学异常。以成 矿元素 Pb、Zn、A g、( Cd 、M n) 异常规模大, 强度高, 其主体异常叠置于矿体部位, 异常具有浓度梯度变 化, 浓集中心基本反映了矿体分布范围。其他伴生 元素 ( As、Sb、H g、B、i B、M o、Cu、C o、Ba) 异常相对较 弱, 与主成矿元素异常套合产出, 但高温元素与易活 动元素的浓集中心不完全对应。一般的高温元素与 成矿元素异常的浓集中心基本吻合, 而易活动元素 的异常相对靠外部富集, 从各元素异常的浓集中心 与矿体的分布关系观察, 水平分带现象是明显的, 依 据浓集中心和异常在矿体两侧的扩散距离, 水平方 向上自矿化中 心向外, 指示元素 呈现出 Cu ( Au )、
18 63 0. 056 17
8. 3 文献 [ 3 ]
4. 0 2. 7 文献 [ 5 ] 1. 6 0. 6 鄢明才, 1997
息。表 2列举了各矿区脉岩中元素含量平均值, 结 果显示其成矿元素和主要伴生元素的平均值要高于
中国上地壳同类元素的含量, 有的矿区脉岩中 Pb、
Zn含量要超出 1个数量级次, 如蔡家营铅锌矿区的 石英斑岩脉 Pb、Zn含量分别达到 100、370 @ 10- 6。
第 32卷第 2期 2008年 4月
物探与化探
GEOHY SICAL & G EOCHEM ICA L EXPLORAT ION
Vo .l 32, N o. 2 Apr. , 2008
火山热液型铅锌矿床岩石地球化学特征及预测指标
刘崇民, 马生明, 胡树起, 王之峰, 汤丽玲, 李冰
( 中国地质科学院 地球物理地球化学勘查研究所, 河北 廊坊 065000)
剖面上蔡家营铅锌矿床原生异常包裹大小不同
的脉状或雁行状矿体构成线状或复合带状异常, 其 浓度梯度变化大, 衰减 快, 异常 结构 十分复 杂 [ 11] 。 五部铅锌矿体主矿体呈倾斜状展布, 上盘晕大于下 盘晕, 形成同心偏心结构的原生晕模式 ( 图 1)。
总体上该类矿床成矿元素 Pb、Zn、Ag (包括 Cd, M n( In) ) 原生晕浓度梯度发育, 浓集中心与矿体部 位对应, 中外浓度带分别对应矿化和强蚀变带范围, 居于地球化学体系的核心带 [ 15] 。H g、Ba、A s、Sb 异 常与 Pb、Zn异常基本聚集在矿化地段, 但浓集中心
研究表明, 后期岩脉对于深部矿化的指示作用
明显。如浙江乌岙铅锌矿床是一隐伏矿床, 主矿体 上覆 200 m 变质岩, 但是成矿后期中酸性岩 脉 ( 闪
长岩、闪长玢岩和石英斑岩 ) 发育, 对穿矿与不穿矿
的脉岩元素分布含量统计显示, 穿矿的脉岩 Pb、Zn 含量比未穿矿的脉岩超出 1个数量级次 [ 5] 。因此,
营铅锌矿床的矿体主要是与绿泥石化 ( 伴闪锌矿 )
和绢云母化 ( 伴银、铅锌矿 ) 有关; 五部铅锌矿床主
要是与硅化和绢云母化有关, 乌岙铅锌矿床矿化与 绿泥 (帘 )石化密切。实际上, 几个矿床均表现出共
有的特点, 凡是矿体部位均伴随有蚀变, 蚀变最强烈
的部位也是矿化最富集的地方。有的矿体就是以蚀
矿区 脉岩岩类 Pb Zn A g Cu M o 资料来源
河北 石英斑岩 100 370 蔡家营 花岗斑岩 70 200
文献 [ 4 ]
浙江五部
石英霏 细斑岩
闪长岩
浙江乌岙 闪长玢岩 石英斑岩
中国东部 上地壳
33 72 0. 04 54
26. 2 81. 3 0. 12 25. 6 242. 2 151. 2 0. 84 24. 8 34. 4 21. 4 0. 09 14. 4
高于同类岩石的背景平均含量。由此可认为此类矿
床产于区域 Pb、Zn、A g等高背景岩性地段内。
表 1 主要赋矿地层岩石中主要元素含量平均值 10- 6
矿区
河北 蔡家营
岩性
角闪斜长 变粒岩
Pb Zn A g Cu M o 资料来源 80. 8 485. 21 0. 58 71. 1 1. 1 张长江. 1994
表 3 乌岙铅锌矿床蚀变岩石中主要元素含量平均值 10- 6
蚀变岩石类型 绿帘石化岩 绿泥石化岩 背景
Pb Zn A g Cu 3763 5275 3. 8 263 363 2225 8. 1 296
16 67 0. 065 17
M o 资料来源
百度文库
4 徐外生,
2. 6 刘崇民.
0. 4
1985
富矿矿石 S iO 2、A l2O 3、K2 O、N a2 O 的含量总 体趋于 降低, 而 Fe2+ 、M g2+ 、Ca2 + 则趋于增高的特点 [ 5] 。
在脉岩发育的矿区, 脉岩测量是地球化学寻找深部 铅锌矿、评价相关矿化区前景的一种勘查方法 [ 6] 。
1. 4 蚀变岩石中的元素含量
此类矿床围岩蚀变普遍, 以硅化, 绢云母化, 黄 铁矿化, 绿泥 (帘 ) 石化为主。工业矿体与蚀变密切
共生, 多以平行状, 脉状包裹矿体而产出, 但不同的
矿床与矿体密切相关的蚀变有各自的特点。如蔡家
多金属矿床系列。
1. 2 赋矿地层中元素的含量特征
该类矿床的成矿围岩一般为变质岩和火山岩。
如河北蔡家营铅锌矿床围岩是角闪斜长变粒岩和侏
罗系火山碎屑岩; 浙江乌岙铅锌矿床围岩是混合岩
化片麻岩, 周围有侏罗系晶屑凝灰岩; 五部铅锌矿床 与熔结凝灰岩有关。区域上这些矿床赋矿围岩主要
成矿元素 Pb、Zn、Ag 相对富集, 明 显高于我国东部
期脉岩发育, 勘探 结果证明, 这些脉岩有的 穿切矿 体, 局部有些矿体与岩脉密切共生。因此, 矿床脉岩
中元素的分布规律可对深部找矿 提供地球化学信
收稿日期: 2007- 01- 21
2期
刘崇民等: 火山热液型铅锌 矿床岩石地球化学特征及预测指标
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表 2 矿区后期岩 脉中主要元素含量平均值 10- 6
上地壳的同类元素含量 ( 表 1)。
表 1展示了 3个矿床赋矿岩石中主要元素平均 含量, 其与中国东 部上地壳同类元素含量 比较, Pb
富集 4倍, Zn达到 2~ 8倍, Ag超出 1个数量级, 其
他伴生元素 ( Cu、M o)也有一定程度的富集。研究还 显示矿区主要赋矿岩石中成矿和伴生元素的含量要
H g- Ba- A s- A g2 ( Sb ) - Cd- Zn2 - Pb- Cu- M n- A g1 - B i- Zn1 Sb - H g- A s2 - A g2 - Pb、Sn - A s1 - Zn - Cu- A g1 - B i
1. 5 矿化组分特征
几个矿床矿体的矿石矿物研究显示, 矿床金属
矿物组合复杂, 多达 30余种, 但主要金属矿物有方
铅矿、闪锌矿、黄铁矿、毒砂和银的独立矿物等, 这些
矿物组成的矿石组合显示出规律性分布。在垂直方
向上, 矿 化大 体自 上而 下为 铅锌 银矿 化 ) 铅锌 矿
化 ) 铜锡锌矿化组合。如蔡家营矿床上部为绢云母 多金属矿石, 下部 是绿泥石闪锌 矿矿石 [ 4] ; 乌岙上
岩蚀变互相叠加, 有的矿区存在蚀变分带现象。如
在蔡家营铅锌矿区 3矿带的围岩蚀变是互相套合叠 加在一起; 而 5矿带蚀变类型分带明显, 即由矿体中
心向外依次分为: 线型绢云母化带 ) 面型绢云母化 带 ) 绿泥石化带 ) 原岩 [ 4] 。另外 常量元素 的分布 也有明显的规律性, 由未蚀变岩至蚀变岩, 自贫矿至
部为铅锌矿化, 中部铜矿化和铜锡矿化, 下部是锡矿 化 [ 5] 。五部矿区上部为银 ( 铅、锌 ) 矿化, 中部是方 铅矿、闪锌矿矿石, 下部为闪锌 矿矿石 [ 3 ] 。水平上
具一定分带性, 总体上从矿化中心向外, 依次为铜硫
金矿化 ) 铅锌矿化 ) 铁锰银铅锌矿化。矿石元素复
杂, 包括有 Pb、Zn、Ag、Au、Cu、M n、Cd、B i、Co、M o、 W、Sn、A s、In、G a、G e、Se、Sb、H g、B、B a、I等 [ 1, 3] 。
图1
1) 铅锌矿体; 2) 熔结凝灰岩; 3) 酸性次火山岩; 4) 基性熔岩; 5) 凝灰岩; 6) 断裂 浙江五部铅锌矿床 39线勘探 剖面岩石地球化学异常 ( 引自徐外生, 尤岳昌, 刘崇民. 1982)
表 4 铅锌矿床指示元素组合与垂直分带
矿床
元素组合与分带
浙江五部铅锌矿床 浙江乌岙铅锌矿床 河北蔡家营铅锌矿床 湖南白云铺铅锌矿床 内蒙白音诺铅锌矿床 江西 LS 斑岩型铅锌矿床 湖北银铜沟银铅锌矿床
1 矿床地质地球化学特征
1. 1 地质特征 我国东部火山岩型铅锌多金属矿位于区域大构
造带的边缘或大构造衔接部位以及 火山盆地的边 缘 [ 1] 。矿床产在 大断裂带附近或背 斜核部断裂带 上, 矿体受次级裂隙构造控制。矿区分布岩性主体 是中生代侏罗系或白垩系的火山岩, 岩性由凝灰岩、 凝灰质砂砾岩、碎屑岩和熔岩等组成。另有些矿床 分布有前震旦系变质岩地层, 岩性为变粒岩、片麻岩 和混合岩等。矿区附近发育有火山和次火山岩的侵 入, 往往伴有火山口的出现, 后期酸性岩脉发育。矿 床地质地球化学研究认为该类矿床的成矿物质来源 与地壳深部燕山期岩浆活动和火山、次火山作用有 关 [ 2- 4] 。成矿热液沿孔 隙渗滤-扩散形 成火山岩型