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湖南省醴陵市石景冲矿区石景冲银矿地质特征及成矿分析

2021-11-30徐友智郑义舟杨俊楠

中国金属通报 2021年6期
关键词:铅锌矿黄铁矿石英

徐友智,郑义舟,杨俊楠

(云南省有色地质局地质地球物理化学勘查院,云南 昆明 650216)

1 区域地质背景

石景冲银矿大地构造位置位于华南板块与江南板块拼接带附近江南板块一侧,株潭地体北侧,醴攸裂谷北西侧。处在大南港-潘家冲-石景冲银、铅锌矿成矿带。

矿区位于湘东新华夏构造体系中的将军庙—潘家冲次级隆起带北段的轴部,轴部主要出露元古界冷家溪群第二、第三组及板溪群的一套厚度巨大的具复理式特征的浅变质砂、板岩,泥盆、石炭、侏罗、白垩系地层分布在隆起带的东西两侧。

区域褶皱、断裂发育,可划分为基地构造层和盖层构造层。由于盖层构造层常伸入并切穿基地构造层,导致构造的复杂化。

基底构造:加里东运动使早期华夏系构造强烈褶皱变形,形成基底构造。基底构造总体走向北东向,局部近东西向。

盖层构造可分为新华夏北北东向构造、南北向构造和北西-北北西向构造。新华夏北北东向构造以25-30°的褶皱为主,局部近南北向。其构造行迹主要南起将军庙,经银矿冲、潘家冲,至王仙断裂,是区内主要的导矿、容矿构造。南北向构造表现为由南向北一系列轴向南北向复式褶皱及压性、压扭性断裂。北西-北北西向构造以规模不大的断裂为主,继承性活动明显,其早期显压扭性、晚期受新华夏构造影响,表现为次级张扭性特征,伴随有成矿作用,控制了长坝冲-石景冲银矿的分布。

区域上出露印支-燕山期丫江桥复式花岗岩体,出露面积约260km2,印支期花岗岩呈岩基产出;燕山期花岗岩呈岩柱、岩瘤、岩枝产出。岩体主体为中粒斑状黑云母花岗岩,第一次补体为细粒斑状黑云母花岗岩;第二次补体为细粒二云母花岗岩株。从早到晚,岩体成矿元素不断增加,特别是银的平均含量,主体0.28ppm,第一次补体0.4ppm,第二次补体2.6ppm,远超该地区银平均值0.11ppm。

2 矿区地质特征

石景冲银矿区位于将军庙-潘家冲次级隆起带北段的轴部,处在北北东向南水冲-中湾-红洙岭深大断裂的上盘,由西向东总体构造行迹呈近东西向逐渐转为北西向展布。

2.1 地层

在矿山范围内,出露地层单一,主要出露元古界板溪群马底驿组地层,沿沟谷局部分布有少量第四纪残坡积物。

板溪群马底驿组:为一套浅变质岩碎屑岩建造。岩性为灰绿色-青灰色砂质绢云母板岩、千枚状板岩夹砂岩组合,产状西部长坝冲矿段倾向355°~10°、石景冲矿段倾向35°~70°,倾角40°~60°。该岩系厚度大于3000m,与下伏冷家溪群呈整合接触。岩石风化后呈棕黄色到红棕色。为矿区含矿层,近矿围岩为深灰色-灰绿色绢云母板岩、砂质板岩,常具细粒黄铁矿化、硅化,还可见褪色蚀变。

第四系:由紫红色、黄褐色亚粘土、砂粘土和岩石碎块组成。厚度0m~3m。

2.2 构造

石景冲矿区总体为一单斜构造,由西至东构造行迹由近东西走向逐渐转为北西走向的弧形。以断裂为主,局部可见小褶曲。区内主要发育断裂破碎带2组,分别为近东西向转北西向断裂,主要有F、F1、F7、F8、F9(F8、F9为石景冲矿段坑道内揭露的含矿断裂)等,该组断裂为矿区主要控矿、容矿断裂,其内赋存有银、铅锌、金等。近南北向断裂有F2、F3、F6,为破矿断层;此外还区发育有次级北西西向羽状断裂F4、F5等。

2.3 岩浆岩

整个石景冲矿区内未见火成岩出露,其180°方向8km~9km处,有印支—燕山期丫江桥中粒斑状黑云母二长花岗岩复式岩体分布。从矿床的水平分带看,本矿床应与丫江桥复式岩体有一定的成因联系。

3 矿(化)体特征

矿区银铅锌矿体赋存在元古界板溪群马底驿组浅变质岩系中的构造破碎蚀变带内,沿走向和倾向连续性差,多呈透镜状或扁豆状,分枝复合、膨缩现象明显。

3.1 石景冲矿段

银铅锌矿体主要产在F及与F近于平行的F8、F9等压扭性断裂内,总体走向310°,倾向北东、倾角72-88°。破碎带厚度变化较大,厚大处断层破碎带3m~5m,主要由板岩、砂岩角砾碎块组成,钙泥质硅质紧密胶结,局部可见黄铁矿星点、石英团斑及细脉;薄处仅数厘米,主要由断层泥构成。断面光滑、波状起伏,局部反倾。

沿断裂产出的矿体中铅锌矿化较弱,据21个孔统计,铅品位大于0.5%的只有5个孔,占24%;锌品位大于0.7%的7个孔,占33%,仅局部能构成一些长数米至十多米的不规则小矿体。而银矿化相比铅锌矿化强,据8个地表工程中含银最高680g/t,平均310g/t,矿体厚1.0m~2.3m,平均1.4m;深部据10个工程统计银品位50g/t~2850g/t,平均664.8g/t,厚0.8m~6m,平均2.1m,单个银矿体长十多米至四十多米。

1号含矿破碎带:为目前石景冲银矿主采矿体,现已形成200m、160m、120m、80m中段。120m中段以上大部已采空。产在F断裂中,形态复杂,大致呈透镜状、扁豆状、囊状,存在尖灭再现的现象,沿走向和倾向连续性较差,呈透镜状、扁豆状、囊状,分枝复合、膨缩现象明显。分布标高80m~350m,揭控标高大于350m,控制长约1.2km,工业银铅锌矿体主要分布在2~5、5~7和8~9线间,厚度0.25m~3.60m,平均1.23m ;平均品位Ag366.85g/t、Au0.23g/t、Pb0.43%、Zn0.58% ;Ag品位变化系数为72.33%。

2号含矿破碎带:部分矿体已采空。产在F8断裂中,形态复杂,大致呈透镜状、扁豆状、囊状,具尖灭再现。由两个钻孔及不同中段坑道揭控,工业银铅锌矿体主要分布在2-5和6-8线间,矿体厚度1.11m~3.28m,平均2.20m;平均品位Ag453.74g/t、Pb0.73%、Zn1.48%;Ag品位变化系数为0.78%。

3.2 矿石质量

经对围岩及含矿硅化带进行了全分析,从分析结果可以看出,矿石中SiO2、Fe2O3、Ag、W、Cu、W、Zn、Pb显著增加,Al2O3、Na2O、K2O、CaO等较围岩减少。石景冲矿区原生银矿石的化学成分进行分析和统计,Ag157g/t、Au0.2g/t、Pb0.24%、Zn0.57%、As1.40%、S1.97%、Fe4.49%、Sb0.15%、Al2O39.49%。

矿石结构主要有自形-半自形晶状结构、填隙结构、包含结构、乳浊状结构、交代残余结构、碎裂结构等。矿石构造主要为块状构造。

4 成矿阶段的划分

4.1 成矿阶段

石景冲银矿床热液成矿作用可分为三个阶段。

石英碳酸盐化阶段:此阶段以生成大量的石英脉为特征。石英呈自形、半自形晶中-粗粒大脉状产出。该阶段后期有少量铁白云石和菱铁矿生成,它们呈团块状叠加于石英脉上。而微量的黄铁矿呈中粗粒状沿裂隙充填。此阶段矿物组合简单,银矿化微弱。

石英毒砂黄铁矿化阶段:此阶段生成早期的毒砂、黄铁矿和少量闪锌矿。呈自形晶细粒状,沿第一成矿阶段形成的角砾间隙充填胶结。矿石中矿物组合主要有三种,即石英-毒砂、石英-黄铁矿、石英-毒砂-黄铁矿-闪锌矿-黄铜矿。矿化弱时呈细脉状或细脉浸染状;矿化强时往往形成块状。脉石矿物除石英外,尚有少量绢云母和菱铁矿。此阶段是金的主要矿化阶段,但未形成独立的金矿物。

铅锌银多金属矿化阶段:此阶段主要生成闪锌矿、方铅矿、块硫锑铅矿、银黝铜矿等金属硫化物。一般呈半自形-他形晶结构、块状构造。此阶段矿物生成顺序大致为:闪锌矿、黄铜矿→银黝铜矿、车轮矿、块硫锑铅矿、深红银矿→方铅矿→自然银。后结晶的矿物包裹和穿切早期结晶的矿物,相互间常呈犬牙状。前一阶段生成的石英、黄铁矿、毒砂被本阶段生成的矿物交代后,往往呈残余状包裹于本阶段生成的矿物中。脉石矿物主要为石英。

矿床表生成矿作用微弱,仅见黄铁矿、毒砂被氧化后形成褐铁矿、砷菱铅矿、臭葱石等,银矿物则形成螺状硫银矿。

4.2 主要成矿元素的赋存状态

银的赋存状态及分配:银在矿石中以独立矿物、机械混入物、吸附物和金属互化物四种形式出现。而93.78%的银以独立矿物形式存在。银在银黝铜矿中平均含量为21.584%,占银总量的90.19%;在方铅矿中的平均含量为2881.67×10-6,占银总量的1.84%;在块硫锑铅矿中平均含量为3530×10-6,占银总量的4.5%;在闪锌矿中的平均含量为984.99×10-6,占银总量的0.63%。其它形式存在的银仅占2.84%。

铅的赋存状态及分配:铅的存在形式以方铅矿、块硫锑铅矿和车轮矿等硫化物和复硫盐形式为主,以其他形式存在的铅很少。

锌的赋存状态及分配:矿石中82.46%的锌以硫化物形式存在,而且几乎全是闪锌矿,其占锌硫化物总量的90%以上。

金的赋存状态:矿石中金含量一般均小于0.2×10-6,个别达2×10-6。以毒砂和黄铁矿含金量最高,前者平均含金7.3×10-6,后者平均含金5.4×10-6;其次是银黝铜矿,平均含金4.88×10-6。其他矿物含金甚微,均在0.4×10-6以下。金在毒砂和黄铁矿中的赋存状态有三种形式,一是呈化合物或络合物状态,二是呈细而分散的胶体状态,三是代替砷进入毒砂晶格呈类质同像状态存在。

由于金含量普遍偏低,分析较为全面的200m中段近千个样品中含金大于1×10-6的样品仅17个样,且金主要分布于毒砂和黄铁矿中,选矿试验中,金绝大部分进入尾矿中,不能作为伴生组分富集和回收利用。

砷的赋存状态及分配:矿石中有害组分主要为砷,一般含砷达0.73-2.69%,多个矿石多元素分析结果平均含砷1.40%。其在矿石中以硫化物形式赋存于毒砂、黄铁矿中,占砷总量的97.14%。

4.3 成矿元素的富集规律

(1)银、金、铅锌的分布严格受断裂控制,与硅化关系最为密切。银的矿化强度远大于铅锌矿化,顶底板及围岩中成矿元素含量很低,越远离矿体含量越低。

(2)银、金的形成有阶段不同。银主要形成于第三阶段,与铅锌矿关系密切。金主要形成于第二阶段,与黄铁矿、毒砂关系密切。

(3)断裂中银含量变化较大。①矿层的含矿性直接决定了断裂中银的矿化程度及变化特点;②矿石类型:断裂中铅锌矿富集地段含银高,其它矿石类型含银低,毒砂-黄铁矿富集的地段含金略高,其它类型的低。③破碎程度:银与挤压破碎程度成正比。

(4)矿体的品位变化较大,岩走向和倾向具分段富集和贫化的特点,这与银黝铜矿的不均匀分布有关。

(5)含银矿物中99%以上为银黝铜矿,其与铅锌矿化关系密切。银黝铜矿主要分布在铅锌矿石中,含量1-3%,局部可达3%~5%以上。银黝铜矿的分布与银矿体边界基本一致。

(6)矿区普遍存在厚度与银品位成反比的现象。厚度变小,银品位变高;反正厚度增大,银品位降低。

4.4 矿物同位素特征

矿区同位素分析结果如下:

(1)铅 同 位 素 :Pb206/Pb20418.371,Pb207/Pb20415.648,Pb208/Pb20438.510,与潘家冲铅锌矿的矿石铅及丫江桥岩体的长石铅同位素十分接近,都分布在正常铅演化曲线上的同一区域内。所计算出的各参数值及φ值年龄等接近,均属现代铅。表明它们具有相同或相近的来源。

(2)硫同位素:矿石硫化物同位素组成:δSPy值+0.1‰、δSSP值-0.586~-0.06‰、δSGn值-2.2‰,可见,无论那种硫化物,其硫同位素组成均接近零值,分布集中,极差仅2.3‰,这与板溪群围岩中黄铁矿有明显差异。此外,δSPy>δSSP>δSGn也表明硫同位素基本达到平衡,反映出硫源较单一,均一化程度较高,推断硫主要来自地壳深部。

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