湖南郴州宝山矿区地质特征

湖南宝山矿区地质情况
1、区域地质背景
　湘南地处扬子板块和华夏板块的交接部位。

两大板块的边界呈SW—NE 走向, 沿资兴—郴州—临武深大断裂展布。

该断裂带也是湘南一条重要的岩浆活动带, 湘南地区燕山期的花岗闪长质小岩体及花岗岩体都沿此带有规律地分布,其中, 宝山、水口山和铜山岭等花岗闪长质小岩体分布在该断裂带的西侧, 紧邻此断裂带的则是黄沙坪等花岗岩体。

湘南也是与花岗质岩浆有关的金属矿床的密集分布区, 主要包括与花岗闪长质小岩体相关的铜、铅锌、锑、金等多金属矿床, 以及与花岗岩体相关的钨、锡、稀土、铌、钽等多金属矿床, 它们分别属于两个不同的成矿系统。

因此, 湘南构造—岩浆—成矿带是理解华南大地构造、花岗岩类及大规模金属成矿作用的重要研究区域。

2、矿床地质特征
宝山铅锌银矿床位于湖南桂阳县城西2km, 处于南岭东西向构造带的中段北缘、耒阳—临武南北向构造带的南端, 黄沙坪—宝山南北向复式向斜的北面。

矿区出露地层为中泥盆统—石炭系的浅海相碳酸盐岩夹海陆交互相碎屑岩建造。

矿田以石炭系碳酸盐岩为主, 自新而老依次为下二叠统和上石炭统的壶天群白云岩、下石炭统的梓门桥组白云岩、测水组砂页岩、石凳子组灰岩, 其中梓门桥组白云岩和石凳子组灰岩构成该区矿化的主要围岩(印建平,1998; 唐朝永, 2005) ( 图1c) 。

区内地质构造复杂, 前泥盆纪基底构造呈EW 方向, 泥盆纪以后的盖层构造为SE—NE 方向, 构造型式表现为由三个复式向斜( 包括坪宝复式向斜) 与两个复式背斜及发育在褶皱之间的断层组合而成的一个往南收敛、向北撒开的褶断带, 宝山矿田恰处于该褶断带由SN —EW—NE 转向的拐弯部位( 唐朝永, 2005) 。

矿区内岩浆岩十分发育, 地表出露大小岩体26 个, 多呈岩墙、岩脉, 至深部呈小岩株状产出, 且成群成带分布, 主要以花岗闪长斑岩为主。

宝山矿田是与花岗闪长斑岩有关的多金属矿田, 环绕花岗闪长斑岩( 由近及远) 呈明显的成矿分带, 并因而形成中部Cu—Mo —W—Bi 矿区、东部Pb—Zn—Ag 矿区、西部Pb—Zn—A g 矿区和北部( 财神庙) Pb—Zn—Ag 矿区, 它们是岩浆—热液系统复杂和较长期演化的产物。

因此, 该矿田有着复杂的, 多阶段的成矿过程。

矿体多呈脉状、似层状、囊状、透镜状、楔形状产出。

主要矿石矿物为方铅矿、闪锌矿、黄铁矿、黄铜矿、白钨矿、辉秘矿、辉钼矿等( 印建平,1998) 。

产在矿区的黄铁矿是多期的, 有成矿前生成的, 但是更主要的是成矿期的黄铁矿, 我们选取的六个黄铁矿样品都是产在矿石中的,与金属矿物方铅矿及闪锌矿呈共生关系。

从矿物共生组合可以判断,包括黄铁矿在内的金属矿物的形成时间可以代表宝山矿床的成矿年龄。

这是本文进行Rb-Sr 等时线年龄测定的基础。

3、构造地质特征
矿区构造主要由宝岭北倒转向斜及其次级倒转背斜、向斜和一系列的压扭性逆冲走向断层组成。

矿区主构造线方向为NE- SW 向。

1. 2. 1　褶皱构造
宝岭北倒转向斜: 位于西部矿床的中部。

向斜核部主要由梓门桥组白云岩组成, 轴面走向为70°～80°, 南翼倒转, 北翼正常倾斜, 倾角为45°～50°。

该向斜东端扬起, 西端倾伏, 倾伏角约为30°。

该向斜北翼被F21、南翼被F0、东端被F3、西端被F5 断层切割, 向斜核部被隐伏的F0- 1断层斜切。

该向斜转折端与F21联合控制着西部铅-锌-银矿床。

次级倒转背斜:在宝岭北倒转向斜的倒转翼( 北翼) , 发育一次级倒转背斜, 其形态和产状
严格受宝岭北倒转向斜的控制; 背斜核部地层为测水组砂页岩, 两翼为梓门桥组白云岩; 轴面走向110°～120°, 北翼倒转,南翼正常倾斜, 倾角为10°～45°不等, 大多数情况下为30°左右; 该背斜东端扬起, 西端倾伏, 侧伏角约为30°。

北翼交汇于F21断层, 核部被一性质不明的断层( F ) 切割, 2号砂页岩型铅-锌矿就赋存于该背斜的核部砂页岩地层中, 其形态、产状严格受该次级背斜控制。

1. 2. 2　断裂构造
矿区断裂构造根据其走向可分为NEE 组和NNW组。

其中NEE 组断裂多为早期形成的压扭性走向逆冲断层, 倾向为NW, 倾角为60°～70°, 分别为有F21、F 0- 1 、F等断层, 该组断层与成矿关系密切。

NNW 组断裂为晚期形成的横向平移- 旋转张扭性正断层, 该组断裂大多倾向NE, 少数倾向为SW, 主要为一系列后期破性性的断层( f) 。

F21 : 位于宝岭北倒转向斜北翼, 东至F3, 西到竹子岭, 全长约2km, 走向为70°～80°, 倾向为NW, 倾角为60°～75°。

断层破碎带宽度为0. 8～
30m, 主要由砂页岩、灰岩、白云岩、黄铁-铅-锌矿等角砾经泥、炭质胶结而成。

破碎带中普遍见黄铁-铅-锌矿化, 局部地段见脉状、扁豆状黄铁-铅-锌矿体。

F21为西部铅-锌-银矿床的主要含矿断裂。

F0- 1: 位于矿区中南部, 从宝岭北倒转向斜的正常翼上通过, 为成矿前压扭性逆断层。

断层走向约为100°,倾向为N, 倾角为30°～50°。

断层走向与F21近于平行, 在西端呈小角度相交。

断层破碎带宽度为0. 1～20m,主要由砂、页岩碎块、白云岩、灰岩等角砾经泥、炭质胶结而成, 为西部矿区0 号氧化铅-锌矿体的赋矿断层。

F: 该断层位于矿区中部, 为一不和明的断层, 较少被人注意到, 其产状与F0- 1断层平行, 只是更靠近于F21断层, 走向约为100°, 倾向为N, 倾角为50°～70°。

该断层东段始于F21 断层, 经白云岩向西延伸到西部次级倒转背斜核部的砂页岩中, 是2 号矿体的导矿、贮矿断层, 2号矿体的规模、长度主要受其影响。

后期断层( f ) : 这是一组后期破坏性的断层, 走向通常为NNW( 320°～340°) 之间, 倾向不定, 倾角> 50°, 走向长度约为30m, 错断了2 号矿体, 使得2 号矿体在走向上呈现不连续性, 给探、采矿带来了很大的困难。

另外, 还有一组走向近EW、倾向南、倾角在10°以下的后期破坏性断层( f) , 在多个采场中都有发现, 其性质也是后期破坏性断层, 在垂直方向上错断矿体, 使得2号矿体在剖面上也不连续性呈台阶状发育。

4、矿石特征
宝山矿区所产矿石主要有: 矽卡岩型铜-钼矿石、白云岩型混合铅-锌矿石( 混合矿) 、白云岩型氧化铅-锌矿石( 氧化矿) 、灰岩型及砂页岩型原生铅-锌矿石( 硫化矿) 。

2 号矿体属于砂页岩型原生铅-锌矿石( 硫化矿) 。

砂页岩型原生铅-锌矿石: 为未氧化的金属硫化物组成的铅-锌矿石。

金属矿物主要有方铅矿、闪锌矿、铁闪锌矿、黄铁矿; 非金属矿物主要有石英、方解石、白云石、长石、绢云母、萤石。

矿石具致密块状构造、浸染状构造、角砾状构造; 自形、半自形粒状结构、交代结构。

矿石中的主要有益组分元素为共生的铅和锌, 伴生的有益组分元素主要为金、银、硫, 其中银的品位较高, 其经济价值几乎与铅或锌的单元素经济价值相等, 也是主要的有用组分。

主要有害组分元素为砷。

5、蚀变组合
宝山矿区围岩蚀变广泛且较强烈。

主要蚀变种类有: 矽卡岩化, 大理岩化, 重结晶, 钾长石化, 绿帘石化, 绿泥石化, 硅化, 黄铁矿化, 绢云母化,高岭石化, 蒙脱石化, 萤石化, 碳酸盐化等。

这些蚀变中, 有些是相伴发生的, 例如: 矽卡岩化的同时, 旁侧的碳酸盐岩往往产生大范围的大理岩化和重结晶, 我们将这些在成因上有联系的几种蚀变称为一个蚀变组合。

宝山矿区的蚀变可分为下列几个蚀变组合:
1 .矽卡岩化一大理岩化一盆结晶蚀变组合
这一组合在铜铝矿床特别发育, 矽卡岩体厚度可大于l o o m , 东部铅锌矿床的矽卡岩化仅零星分布于西端, 且规模很小, 矽卡岩厚度一般不足sm 。

从内到外, 这一蚀变组合的蚀变分带为: ¹ 透辉石、石榴石矽卡岩, º石榴石矽卡岩; » 大理岩( 或白云质大理岩) , ¼ 结晶灰岩( 或结晶白云岩) ,½ 灰岩( 或白云岩) 。

矽卡岩体往往就是矿体, 铜多富集于透辉石一石榴石矽卡岩带, 相、秘多富集于石榴石矽卡岩带。

铜钥矿床3 0 m 中段175线南穿脉矿化、蚀变分带性可作为这一组合的代表( 图2 ) 。

宝山矿区的矽卡岩并不产于岩浆岩与磷酸盐岩的接触带, 1 前所揭露到的几条岩脉与矿区内大规模的矽卡岩化并无关系。

因此, 本矿区的矽卡岩化作用不能用传统的接触文代作用来解释。

近些年来一些模拟矽卡岩化的实验研究表明, 无论何种热液, 只要含有一定量的Si、A l、Fe , 有足够的温度和压力( 形成石榴石的最佳条件是: 温度5 0 0 一7 0 0 ℃, 压力7一1 0*l07Pa ; 形成透辉石。

的最佳条件是: 温度4 0 一6 0 ℃, 压力6 *l0
7一8.5 *l07Pa ) , 就能与碳酸盐岩反应生成石榴石透辉石等矽卡岩矿5*l0
物。

所以, 本矿区的矽卡岩可能是来自深部的高温冷水溶液沿断裂上升
到宝岭倒转背斜轴部时, 由于测水组砂页岩的遮挡作用, 溶液向两侧灰岩渗透交代而成。

矽卡岩内的石榴石一般为细中粒状, 自形至半自形, 大部分为均质体,少部分为非均质体且环带清楚。

据电子探针分析, 均质石榴石含钙铁榴石端员分子6 3. 1 一8 99 % ,属钙铁榴石, 非均质石榴石含钙铁榴石端员分子为39.3一41.1% , 属钙铝榴石。

含镁铝榴石、锰铝榴石和铁铝榴石三端员分子数低, 钙铁榴石内小于1% , 钙铝榴石内小于3 % 。

透辉石一般为细粒状或短柱状。

与石榴石共生者多为浅绿色, 单一的透辉石岩为灰白色。

据前人源料, 浅绿色者含透辉石端员分子8 6 . 4 % , 为次透辉石, 白色者含透辉石端员分子9 5.1% ，为透辉石。

据观察, 还有部分单斜辉石色较深, 多色性清楚, 沿裂隙氧化后呈红褐色, 说明含铁较高, 可能为钙铁辉石或低铁次透辉石。

2+存在时透辉石将优先结晶, 待一些研究者的实验证明: 在有Mg
2+消耗完后才能生成钙铁榴石。

本矿区围岩主要为灰岩, 白云质灰Mg
2+不多。

所岩只占少量, 在高温溶液的作用下, 从围岩中活化出来的Mg
以, 透辉石往往只形成于矽卡岩体的中心部位, 待溶液向两侧扩散时, 若
2+ 补充, 就只能形成单一的石榴石矽卡岩。

围岩中无更多的Mg
从灰岩蚀变为石榴石矽卡岩时, 组分变化见表6 。

矽卡岩化过程中带入组分主要为Si Al、Fe 、K 、Na 和一些成矿元素, 带出Ca 和CO2: 。

矽卡岩往外是大理岩和结晶灰岩。

大理岩带宽度从几米到几十米不等, 灰白色, 有时夹有有暗色条带或斑块。

方解石结晶较粗, 粒径一般为0.2一0.5m m。

这一蚀变组合中的结晶灰岩和结晶白云岩分布规模比较大, 在铜铝矿床现有工程揭露范围内的碳酸盐牡于几乎都有重结晶现象,据推测, 重结晶灰岩厚度至少在50 一100m 以上。

大理岩和结晶灰岩中常伴有黄铁矿化、硅化、绢云母化、萤石化、绿泥石化等。

尤其是在大理岩中, 这些伴生蚀变最普遍。

由表6 可见, 结晶灰岩的成分与灰岩相比, 无明显变化。

伴有黄铁矿化和硅化的大理岩中, C a 减少, Si 、Fe 等组分增加。

2 .锰镁碳酸盐化一宜结晶蚀变组合
见于东部铅锌银矿床, 形成的分带从矿体向外依次为: ①铅锌矿体, ②锰镁方解石大理岩;③结晶灰岩( 图3 ) 。

锰镁方解石大理岩一般紧靠铅锌矿体分布, 宽度从几厘米到几十厘米。

锰镁方解石呈细中粒镶嵌状变晶结构, 浅灰色.
这一蚀变组合中的结晶灰岩带宽度一般为几米至几十米。

就整个东部铅锌矿床而言, 灰岩重结晶强度较铜钥矿床范围内的灰岩小得多, 且西强东弱,变化明显。

据25 Om 中段观察, 西端0一1 线穿脉( 长约20m ) 内灰岩全为结晶灰岩, 而东端13 7 线矿体尖灭部位, 近矿灰岩仅表现出弱的重结晶, 宽度不足l m , 向外很快变化为正常的生物碎屑灰岩。

这一组合中的锰镁方解石大理岩带和近矿结晶灰岩中同样伴有硅化，黄铁矿化、萤石化，有时还能看到透闪石化。

3 。

钾长石化一石英、绷云母化蚀变组合
这一组合在铜铝矿床和东部铅锌矿床都可见到, 主要发育于岩脉及含泥质岩石中,但分带性却只在东部铅锌矿床中某些矿体与娜灰岩接触的部位表现较好。

从矿体向外,分带为:①黄铁铅锌矿体,②钾长石、石英，绢云母岩,③石英、绢云母化结晶灰岩。

钾长石、石英、绢云母岩一般宽约1一2m, 以绢云母为主, 次为石英,钾长石呈团块状集合体或细脉状分布于石英绢云母岩中。

石英、绢云母结晶灰岩则以细、中粒变晶方解石为主, 石英和绢云母充填于方解石粒间。

钾长石、石英、绢云母岩和石英、绢云母化结晶灰岩中均有少最黄铁矿星散分布。

4 。

绿帘石化一绿泥石化一绢云母、高岭石、蒙脱石化一海泡石化蚀变组合
这一组合主要发育于矽卡岩体内, 是矽卡岩体在不同阶段的蚀变产物。

绿帘石一般呈他形细粒状集合体分布于石榴石、透辉石粒间, 多见于黄铜矿化较强的部位, 常有石英、绿泥石、方解石伴生, 它主要是矽卡岩化晚期的产物。

绿泥石主要有两种产出形式: 一是沿裂隙分布于矽卡岩体内, 尤其是一些穿插于矽卡岩的石英、硫化物细脉的边缘。

显然, 这种绿泥石是成矿热液作用于矽卡岩体的结果。

二是呈细小鳞片状集合体分布于岩脉或矽卡岩体边缘结晶灰岩中的方解石粒间。

绢云母、高岭石、蒙脱石化主要见于铜铝矿床。

在矿化矽卡岩体内一些断裂发育部位, 岩石蚀变为土状, 灰绿色至墨绿色, 较松软, 裂隙表面有滑感。

据X 射线粉晶鉴定, 有两种矿物组合: 墨绿色, 质较硬者, 主要矿物为石英、蒙脱石、方解石、黄铁矿、少量绿泥石和高岭石。

灰绿色,质较软的, 主要为绢云母和高岭石, 少量石英。

这些矿物可能是矽卡岩体经绿泥石化后进一步水化的结果。

海泡石化发育于铜钥矿化矽卡岩体内的一些晚期构造裂隙面上, 纤状, 纤维与擦痕方向一致, 纤维长可达5一6 c m , 黄绿色, 有滑感, 有方解
石与之共生。

海泡石稳定于3 0 ℃以下的低温碱性环境。

从它与晚期方解石共生的情况看, 它是晚期残余热液的产物, 又从它只见于构造裂隙面上这一现象, 它的生成可能与一定的应力作用有关。

综上所述, 宝山矿田矿化水平分带和蚀变分带清楚。

以宝岭倒转背斜为中心, 中部是由铜矿体和钥矿体组成的矽卡岩型铜铝矿带, 向外是由三个铅锌银矿床组成的铅锌银矿带。

从矿田中部的铜铝矿床向东部铅锌银矿床, 矿物组合、某些矿物的标型特征和蚀变组合等发生规律性的变化。

铜铝矿床由铜、相、钨、秘等高温矿物组成, 围岩蚀变以大规模的矽卡岩化及其伴生的大理岩化和碳酸盐岩重结晶为特征。

东部铅锌矿床则主要由铅、锌、银的硫化物和硫盐等中低温矿物组成, 围岩蚀变以灰岩重结晶为主, 矿体边缘有锰镁方解石化。

矿化类型与蚀变类型关系密切。

铜矿化主要产于矽卡岩体内侧的石榴石、透辉石矽卡岩内, 相矿化主要产于矽卡岩体外侧的石榴石矽卡岩内; 自钨矿化则主要产于钾长石化较强的部位; 锰镁方解石化见于铅锌银矿体的边缘。

矿区内碳酸盐岩发生广泛而又强烈的重结晶。

所有矿体几乎无例外地产于结晶灰岩的范围内, 愈靠近矿体或矽卡岩体, 结晶愈强, 且往往伴生硅化、黄铁矿化、萤石化、透闪石化等。

这种矿化分带与蚀变分带是同类矿床良好的找矿标。