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以巧家—金沙厂成矿带为例探讨软—硬岩性界面对热液矿床的控制

2022-06-27常国虎罗太旭

世界有色金属 2022年4期
关键词:铅锌矿金沙矿床

地质界面是地质学中描述地质体的术语,是指不同岩性接触面、断裂断层面、不整合接触面、节理面等,是判定沉积-构造-岩浆旋回和划定相应地质单元的依据之一。地质界面在与成矿作用、矿化富集、矿床地质单元结合在一起,地质界面的内涵就会产生本质的变化,地质界面将因为成矿作用进而在现代成矿理论中转化为“成矿界面”,在此基础上发展出了“界面成矿”理论。成矿界面上通常会由一种地质相转换为另一种地质相,界面两侧存在较大差异时,勘探过程中发现了特殊的成矿功能,经过矿物的富集、矿化作用、矿化作用,为热液矿床的形成提供了有利条件。

叶天竺等人在对具体成矿条件进行研究过程中,将重点放在了成矿的物理化学、矿物特性、地质构造等界面,将成矿作用和地质界面相关性进行整体分析,矿床内部形成有利空间主要是地质界面所提供的。通过长时间的地质调查工作后发现地质界面是找矿的一个重要标志,判断矿物质形成所需要的空间,对探寻盲矿体给予了引导作用。

(一)全额拨款事业单位的全部事业经费都是由预算拨款进行管理,它也被称为全供事业单位。全额拨款事业单位具备一些群体特征,这类单位一般不具有盈利能力,在运行过程中无法产生稳定的收入,所以相应人员的管理费用和平时的支出只能通过财政来承担。全额拨款事业单位主要有:学校、工商管理单位、卫生防疫单位等。对事业单位实施全额财政拨款具有一定的优势和劣势,它提高了对财务管理的要求。

“界面成矿”是指地质界面上发生的或可能发生的成矿作用,界面成矿理论概括了地质界面(发生成矿作用转化为“成矿界面”)上发生成矿作用的演化过程、矿化富集有利的地质条件以及矿体在形成后的就位过程等一系列完整内容。地质作用发生同时也伴随着成矿作用,两种作用可发生于同期,也可先后发生,不同岩性界面形成主要是受沉积成矿作用的影响,在沉积作用发生的同时有存在岩浆热液作用、火山喷发等,朱裕生等学者经研究发现岩浆演化过程中和岩浆分离完成后都会受成矿作用影响。矿化通常与变质流体有关,有的变质作用矿床也可以在变质作用得过程中与矿物重结晶作用相伴形成相关矿床。

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地质作用与成矿作用紧密相关,地质作用的强度及规模在一定程度上决定了成矿效果,但地质作用与成矿作用在具体表现方面还存在一定的差异,当两者的形成顺序发生变化后,矿化效果也发生了改变。地质作用主要影响成矿作用。地质矿物的沉积、移动、聚集都可归纳为成矿作用,初期的流体状物质逐渐转变为固态物质,是可利用矿体形成的一个必经过程。在有限空间内矿物质凝聚成型,我们称其为物质异相界面。在就位后由于物理化学条件发生突变(酸碱度、压力、温度、氧化还原电位和溶质浓度等),造成流体态成矿物质变成固体态,富集后达到可利用程度形成矿床。在地质界面上发生成矿作用,地质界面就转换为成矿界面,只要物理化学条件发生变化,达到冷却点,成矿物质就会发生沉淀富集形成相关矿物。成矿物质可以是多种来源,通常容易在物质异相界面聚集。地质界面通常是成矿物质的聚集、沉淀、富集、就位的有利空间。

(1)上层铅-锌矿体,呈似层状,主要赋存于含磷白云岩下部的粗晶白云岩中,局部可见后期热液改造形成的富矿体。铅锌矿体的产出和规模与灯影组(Z

dn)的厚度、岩相密切相关,含矿层主要集中在6.24m~11.06m之间,主要含矿岩相为粗晶白云岩和硅质白云岩,矿体的富集与灰岩厚度也有关系,当灰岩厚度较大时,一般不含矿体或只有贫矿体,灰岩厚度较小时,在相变的白云岩中常常出现厚大矿体。上层铅锌矿体为矿区的主要含矿层位,富矿和厚大的矿体主要集中在上层矿。

热液成矿作用在王嘉玮等(2019)的分类中被归类为非物质异相成矿作用,成矿界面特征为流体在运移到界面上时,物理化学环境发生变化,成矿元素沉淀富集成矿(Eh、pH、氧化还原电位值转换界面)。不同岩性界面尤其是软-硬岩性界面对热液成矿的控制可划为成矿流体物理化学转换界面的一种,至今对这种成矿作用的讨论还比较少,本通过对巧家-金沙厂成矿带上的金沙厂铅锌矿、炎山小田村铅锌矿、茂祖铅锌矿的成因研究,提出软-硬岩性界面对热液成矿作用的控制作用,为以后寻找类似矿床提供一定的理论依据。

1 巧家-金沙厂成矿带

巧家-金沙厂成矿带大地工作区大地构造位置位于扬子—华南陆块区(Ⅴ)的上扬子古陆块(Ⅴ-2)南部北东边缘褶-冲带(Ⅴ-2-7)的曲靖—水城褶-冲带(Ⅴ-2-7-1)中部。属于扬子准地台西缘滇东台褶带之滇东北台褶束北西向的巧家—金沙厂构造带,是巧家—永善褶断带和近东西向逆冲断裂交汇处,属著名的滇川黔铅锌(银)成矿区,基地为中元古代昆阳群地层,盖层是发育良好的震旦系、古生界和中生界厚-巨厚地层。成矿带内岩浆活动不强烈,仅大面积出露二叠系峨眉山玄武岩。构造以NE向的巧家-莲峰大断裂为主,并有南北向及北西向构造共同组成本区的主要构造,基本上控制了成矿带上的铅锌矿床(点)的展布。在云南省1/100万平均布格重力异常图和1/100万航磁△T磁场平面图上,成矿带呈稀疏负值重力异常及航磁异常零值线附近或负异常稀疏拐弯处。在云南省1/100万地球化学元素分布图上,该成矿带为巧家—金沙厂铅-锌元素地球化学异常带,在该成矿带上由南到北有十多个铅锌矿(化)点(床)和二十多个铅、锌元素组合异常,且异常面积较大,异常值较高。其中储量规模比较大的铅锌矿床为金沙厂铅锌矿、炎山小田村铅锌和茂祖铅锌矿。

1.1 金沙厂铅锌矿区

矿区位于巧家-金沙厂成矿带北端,矿区出露地层为震旦系上统灯影组(Z

dn)、武系下统筇竹寺组(∈

q)、沧浪铺组(∈

c)、龙王庙组(∈

l)、寒武系下统中统、上统及奥陶系下统等。区内主要发育NE向的巧家-莲峰断裂带是矿区主要的控矿断层,也发育有NW向、NE向、近SN向的次级断层,层间滑动破碎带及裂隙是有力的容矿构造。灯影组(Z

dn)上部的碳酸盐岩石是矿区最主要赋矿层位。矿体主要呈扁豆状或似层状及脉状分布,矿石以硫化矿为主。

根据矿石中铅同位素、硫同位素和矿物包裹体特征,矿床的成因主要是海底热水喷流沉积+后期改造型层控矿床,成矿热液是一种不同于正常海水的含矿热卤水(郭欣,2007)。

(1)似层状矿体:产于背斜北翼近轴部灯影组白云岩中。矿体形态呈似层状、扁豆状,倾角8°~25°。主矿体长度为100m~665m,平均厚度2.80m。

(2)脉状矿体:矿体呈陡倾斜脉状产于灯影组白云岩、硅质白云岩的NW向构造破碎带中,倾角陡,主矿体(1号矿体)长度大于950m,厚度1.2m~6.7m。

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[4]卢卡奇:《小说理论》,《卢卡奇早期文选》,张亮、吴勇立译,南京:南京大学出版社,2004年,第32-65页。

(3)脉状铅锌矿体,主要分布在上下层矿体之间,是由含矿热液充填进入断裂两侧次级裂隙和次级小断裂后沉淀富集形成的。脉状矿体规模小,延伸短,产状变化较大。相比较上层铅锌矿体和下层铅锌矿体,经济价值不大。

在压桩过程中,应保证桩体与地面处于垂直状态,然后借助千斤顶将其送入孔洞中,防止出现异常情况。在压桩时应不断地拧紧螺帽,保障锚具的坚固性。在整个工程实施过程中,可以采用硫磺胶泥对各个桩体进行衔接,使上下桩间能够完全粘合在一起,防止出现错位等情况,以此来加固建筑地基。

1.2 茂祖铅锌矿区

茂租铅锌矿区处于滇东北北东向的巧家—莲峰成矿带南段,小田村铅锌矿南西方向直线距离约为38km处。在由北侧金沙江、西边茂租逆断层、南东莲峰一巧家断裂所夹持的楔形区域内,除了己探明的北部茂租大型铅锌矿床,还有中部东坪铅锌矿及南部白马厂铅锌矿。

茂祖铅锌矿矿石矿物种类比较简单,主要的金属矿物为闪锌矿、方铅矿和少量黄铁矿、黄铜矿等。脉石矿物以白云石、萤石、石英为主,次为磷灰石、燧石、重晶石、方解石及少量粘土。最常见的蚀变主要有硅化、白云石化、重晶石化。根据矿石中铅同位素、硫同位素和氢氧同位素特征,矿床的形成应为含矿热水在受由北东向主断裂及其形成的近北北西向雁列展布的次级断裂控制下形成的上层矿-下层矿-脉状矿体产出的热水喷流沉积+后期改造型铅锌矿床。成矿热液为富盐的低-中偏高温含矿热卤水(贺胜辉等,2006)。

茂租铅锌矿床主要矿体呈层状、似层状、扁豆状,分布于震旦系灯影组上、下容矿层的一定范围内,产状与围岩一致,矿体规模大,在上层矿,单个矿体资源储量大于1万吨。除产出层状矿体外,尚有穿层的脉状矿出现。矿石品位中等偏贫,且以锌为主。容矿围岩为中一粗晶白云岩、硅质白云岩、雪花状白云岩、灰岩、角砾岩等。

完善法律环境的构建是行政事业单位开展财务管理工作的核心,也是提升工作效率的关键。所以,在这一阶段的工作当中,法律政策的支持具有核心的作用。相比于其它国家,我国在这一方面的研究起步时间较晚,政策制度中也存在着一定的缺陷。例如《会计法》为主的法律法规也在长期的发展过程中进行了优化和调整,旨在快速跟随社会发展的脚步,在法律制度与法律环境保障方面进行完善。结果表明,法律政策的调整重点应放在政策执行方面,对于一些违法行为的处罚力度应该更加严厉。例如我国曾经出现过的贫困县财政补助款的私吞情况,就需要进行更严厉的控制,对于政府财政拨款与事业收款方面需要更加明确,发挥法律制度的约束作用。

陈毓川等人经过研究发现,成矿作用可大致划分为5个类别,矿物质的变质作用、矿物沉积作用、岩浆形成作用、表生成矿作用和与岩浆、变质作用无明显关系的流体成矿作用。在对已发现的矿床特征的研究中,这5种成矿作用都已被发现在成矿界面上成矿。王嘉玮等(2019)根据前人的研究成果,匹配相应的成矿作用种类,把“成矿界面”分为9个成矿界面组,每类“成矿界面”上发生的成矿作用,都标定了矿床形成的地质位置,均对找矿有指示性意义。

矿区内矿石矿物比较简单,主要的金属矿物是方铅矿、白铅矿、闪锌矿,局部有少量斑铜矿、黄铜矿、异极矿等;脉石矿物有白云石、重晶石、萤石、方解石、石英。矿区矿化主要有方铅矿化、闪锌矿化、黄铁矿化、局部见铜矿化、褐铁矿化。蚀变主要为硅化、碳酸岩化,局部地段尚有不同程度的重晶石化、萤石化。与矿体关系密切的围岩蚀变为重晶石化和硅化。围岩蚀变与矿区矿化关系密切,围岩蚀变的强弱与矿化的富集程度具有正相关关系,矿化越好,蚀变越强。矿床成因类型与金沙厂铅锌矿和茂祖铅锌矿类似,为热液喷流沉积型矿床,成矿热液为含矿热卤水(王峰,2010)。

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矿石矿物矿石矿物以闪锌矿、方铅矿、黄铁矿为主,少量为黄铜矿、黝铜矿、辰砂、菱锌矿、车轮矿、硫镉矿、辉银矿、褐铁矿、白铅矿、异极矿、水锌矿、硅锌矿、铅矾、铅铁钒、孔雀石、兰铜矿、锰矿物等。含矿岩石为白云岩夹燧石结核、黄铁矿结核及燧石条带,矿石中伴生元素较多,主要为Cd、Hg、Ag等。矿石结构简单,主要为它形粗、中、细粒状结构,另见一些交代及交代残余结构。

茂租矿区出露地层有第四系冲洪积层、二叠系峨眉山玄武岩,奥陶系出露地层有:大箐组白云岩、巧家组灰质白云岩、红石崖组紫红色砂岩,寒武系地层出露较全,自上到下分别有:娄山关组白云质灰岩、西王庙组紫红色砂岩与土黄色页岩互层、陡坡寺组泥质灰岩、龙王庙组灰岩、沧浪铺组砂岩、页岩及砂页岩互层、筇竹寺组砂岩夹页岩、震旦系上统灯影组(Z

dn)上段浅灰色、深灰色薄至中厚层状细~粗晶白云岩及下段(Z

dn)浅灰白色、瓷白色厚层致密状硅质白云岩。震旦系上统灯影组(Z

dn)上段是茂租主要的赋矿层位。

1.3 炎山小田村铅锌矿区

矿区位于矿区位于巧家-金沙厂成矿带中段,矿区出露地层自下而上有震旦系上统灯影组(Z

dn)、寒武系下统筇竹寺组(∈

q)、沧浪铺组(∈

c)、龙王庙组(∈

l)、中统陡坡寺组(∈

d)、西王庙组(∈

x)、奥陶系下统湄潭组(O

m),志留系中统大路寨组(S

d)和第四系(Q)地层。矿区主要控矿构造为NE向莲峰-巧家大断裂及其NW向次级断裂。矿体主要赋存在震旦系灯影组(Z

dn)含藻白云岩、硅质白云岩和贫藻白云岩中,矿体呈似层状、透镜状、脉状分布。

(2)下层铅-锌矿体,为矿区的次要含矿层,矿体一般赋存于燧石结核角砾层的下部,最大距离不超过14m,燧石结核角砾层一般作为区分上下含矿层的标志层。下层矿共圈定5个矿体,与上层矿相比,下层矿产状、厚度、稳定层、规模都较上层矿差,在此含矿层内,矿体往往尖灭再现,单个矿体延伸短、矿体变化大,规模小。矿体赋存受含矿层岩性、岩相控制,受燧石层和角砾层的厚度及组分变化影响,往往燧石层角砾层同时存在且厚度不大时,赋存有价值较大的铅锌矿体;当仅有角砾无燧石或燧石或角砾特别厚大时,往往无有价值的铅锌矿体,仅局部可见裂隙铅-锌矿脉。

2 成矿模式讨论

根据对巧家-金沙厂成矿带内金沙厂铅锌矿、茂祖铅锌矿和炎山小田村铅锌矿三个主要的矿床的矿床特征和成因模式分析,巧家-金沙厂成矿带内铅锌矿床主要特征有:

(1)主要的控矿构造和容矿构造为NE向的巧家-莲峰断裂及其次级构造。

(2)主要的含矿层位为震旦系灯影组(Z

dn)白云岩,围岩主要为寒武系砂页岩。

(3)铅锌矿都具有热液成矿特征,三个主要矿体的成因模式均为热液喷流+沉积改造作用成矿。

(4)矿体以似层状为主,少量为脉状和透镜状,矿体主要赋存在白云岩-砂页岩接触界面上,软-硬岩性界面控矿特征明显。

利用AMESim软件中的热液压库和热库,直接建立叶片泵、高压过滤器、阀、管路和低压过滤器的热力学模型,其中节流阀等效流体在管路中的节流过程。变量柱塞泵在零排量时泄漏液压油产生热量,在软件中等效为液压油经柱塞泵、过滤器,单向阀和溢流阀最后流回油箱这一过程。用质量模块代替油箱的箱体,油箱中油液通过箱体经自然对流换热和热辐射对外散热,建立油箱热力学的模型。最终建立的铰接式自卸车液压系统热力学模型如图2所示。

巧家-金沙厂成矿带矿床成矿模式总结为:在震旦系灯影组与寒武系筇竹寺组的白云岩-砂页岩界面受到NE向构造影响时,因为岩性的软-硬界面,极容易发生构造运动,岩性较软的砂页岩主要为塑性变形,岩性较硬的白云岩主要为碎裂变形,这样就形成了容矿空间。当含矿热液上升到界面附近后,受软-硬岩性界面影响,一方面在白云岩碎裂面有极好的容矿空间,另一方面,砂页岩界面可以起到很好的阻挡作用,同时在热液上升到岩性界面后,因为压力的快速降低,铅锌矿快速从热液中沉淀,在白云岩界面碎裂空间和界面因构造形成的空间中形成似层状、透镜状、脉状矿体。

3 结论

成矿界面是一种地质“相带”转换为另一种地质“相带”的交界面,具有特定的成矿功能,在成矿作用发生、发展、演化过程中,是成矿流体储存、成矿物质富集和形成矿床的有利空间。巧家-金沙厂成矿带成矿模式具有明显的岩性界面控矿特征,矿体产状和形态明显受到软-硬岩性界面控制,为界面成矿理论提供了一个很好研究载体。岩性界面可作为热液矿床主要的找矿标志。

[1]叶天竺,吕志成,庞振山.2014.勘查区找矿预测理论与方法[M].北京:地质出版社,14-15.

[2]朱裕生.2007.中国主要成矿区(带)成矿地质特征及矿床成矿谱系[M].北京:地质出版社,284-292.

[3]陈毓川,裴荣富,王登红,王平安.2015.论矿床的自然分类一四论矿床的成矿系列问题[J].矿床地质,34(6),1092-1106.

[4]王嘉玮,朱裕生.2019.界面成探讨[J].中国地质,46(1):77-86.

[5]王峰.2010.云南昭通炎山小田村铅锌矿床成矿控制条件分析,云南冶金,39(5):3-7.

[6]贺胜辉,荣惠锋,尚卫,速建红.2006.云南茂祖铅-锌矿床地质特征及成因研究,矿产与地质,20(4-5):397-402.

[7]郭欣.2007.滇东北金沙厂铅锌矿成矿特征及其深部、外围远景预测,矿产与地质,21(6):636-641.

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