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一、脉型银(多金属)矿
脉型银矿是本区重要矿化类型之一。矿体或分布于中生代花岗岩中,如丰宁银矿;或分布于中元古代碳酸盐岩层内 ,如梁家沟银矿、庞家沟银矿 、相广银锰矿;还有一些矿床主要矿体分布于中深变质系中,如蔡家营铅锌银金矿(表2-2)。脉型银矿中银矿化常与金、铅、锌矿化相伴生构成银多金属矿床 。
表2-2 脉型银矿地质特征一览表
矿体呈北西向或北东向走向,一些矿体呈近东西向分布。部分矿体赋存于新华夏系次级北东—北北东向压扭性断裂及其配套的北西向张性 、张扭性断裂中;部分矿体呈似层状、扁豆状分布于中元古代地层顺层张性裂隙内;前者如丰宁银矿、姑子沟银矿 ,后者如东山银矿 、梁家沟银矿等(表2-2,图2-8、2—9)。
矿石主要矿物组合与石英脉型金矿相似,以黄铁矿、方铅矿 、闪锌矿、黄铜矿、石英 、方解石为主,但脉型银矿含较多辉银矿、自然银(表2-2) 。矿石中金、铅、锌含量较高 ,有时形成独立矿体,可综合利用。
近矿围岩蚀变因围岩不同而有别。赋存于花岗岩 、变质岩中的银矿围岩蚀变主要有绿泥石化、硅化、黄铁矿化 、绢云母化;赋存于碳酸盐岩中的银矿近矿围岩蚀变以硅化、黄铁矿化、锰化为主(表2-2)。
空间上,脉型银矿与中生代岩浆侵入体存在密切关系 。矿体或分布于中生代 、晚古生代花岗岩中 ,如丰宁银矿;或分布于花岗岩外围。蔡家营矿区燕山期中酸性岩脉十分发育,矿脉与中生代不同阶段的岩脉相互切割。图2-8、2-9显示了丰宁银矿的空间位置及其与区域构造-岩浆活动的关系 。
二、夕卡岩型多金属矿
燕山地区夕卡岩型铜 、钼、铅锌矿发育于燕山期花岗闪长岩、花岗岩与中元古代白云岩 、白云质灰岩的接触带夕卡岩化带内,如寿王坟铜矿、平泉小寺沟铜钼矿(图2-10)、八家子铅锌矿。与夕卡岩型多金属矿化有关岩体的Cu、Mo含量都高于同类非矿化岩体(表2-3) ,与钼矿化有关的岩体钼含量高于其他岩体。这可以作为评价岩体含矿性与找矿潜力的重要标志之一 。
矿区内,岩体与围岩接触带发育强烈的夕卡岩化作用,并伴有广泛的交代与热液蚀变现象 ,蚀变与矿化分带都很明显。小寺沟铜钼矿自岩体中心向外,存在如下蚀变分带趋势:硅化 、钾化带—黄铁绢英岩化带—粘土化带—石榴子石夕卡岩带—镁夕卡岩带—蛇纹石化带—大理岩化带。钼矿化主要分布于岩体内钾化、绢英岩化带,铜矿化主要分布于夕卡岩化带(图2-10) 。八家子铅锌矿自岩体向外 ,存在如下蚀变分带现象:绿泥石、绢云母化 、钾化—镁夕卡岩化—钙夕卡岩化—锰夕卡岩化—蛇纹石化,矿化分带由岩体向外依次为磁铁矿、黄铜矿带—黄铁矿、磁黄铁矿带—黄铁矿带—铅锌矿带,矿化分带与蚀变分带存在密切关系。夕卡岩型钼矿也存在类似蚀变分带与矿化分带。
矿石结构以交代结构 、自形—它形粒状结构为主,矿石构造以块状、脉状、浸染状构造为主 ,亦见角砾状 、团块状、网脉状构造 。主要矿物组合:方铅矿、闪锌矿 、磁铁矿、黄铜矿、磁黄铁矿、黄铁矿 、辉钼矿、石英、白云石 、方解石及夕卡岩矿物。各类矿石主要矿石矿物含量有明显不同。铜矿石中黄铜矿、辉铜矿等含铜硫化物含量较高,铅锌矿石含方铅矿、闪锌矿较多,而钼矿石以辉钼矿为主。矿化具有多阶段性 ,由早至晚,热液蚀变由较高温蚀变向中低温蚀变演化,成矿物化条件(温度 、压力、pH值等)也随之发生规律性变化(董永观 ,1986) 。
矿体呈脉状、透镜状及不规则状,其产出部位受夕卡岩化带与接触带断裂构造的双重控制,如八家子铅锌矿 ,主要矿体呈北西向分布,受矿区北西向张扭性雁行状断层与夕卡岩化带所共同制约,寿王坟铜矿受夕卡岩带与帚状断裂的双重制约。
图2-8 丰宁银矿地质略图(据许晓峰 ,1990)
Fig.2-8 Simplified geologic map ofFengning silver deposit
1—第四系;2—古元古界;3—燕山期细粒花岗岩;4—华力西期粗粒花岗岩;5—碎裂花岗岩;6—蚀变粗粒花岗岩;7—萤石石英脉;8—矿体;9—断裂;10—蚀变界线
图2-9 丰宁银矿牛圈矿段勘探线剖面图(据许晓峰,1990)
Fig.2-9 Cross section of prospecting profile of Niujuan silver deposit
1—细粒花岗岩;2—粗粒花岗岩;3—碎裂花岗岩;4—蚀变花岗岩;5—矿体;6—钻孔
图2-10 小寺沟铜矿剖面图
Fig.2-10 Cross section of Xiaosigou copper deposit
1—钾化带;2—绢英岩化带;3—石榴子石夕卡岩化带;4—镁夕卡岩化带;5—蛇纹石化带;6—大理岩化带AR—太古宙片麻岩;Pt2w—雾迷山组白云岩
三 、沉积层状铅锌矿
沉积层状铅锌矿的主要矿体皆呈层状、似层状、扁豆状整合分布于长城群高于庄组中下部白云质灰岩 、页岩中,厚1~10m,高板河矿区矿体延深(斜深)1000m以上。铅锌矿矿体与黄铁矿矿体紧密伴生 ,常构成黄铁矿-铅锌矿矿体 。燕山地区主要沉积层状铅锌矿都分布于杨树沟—沙窝店近东西向矿带内,如高板河、黄土梁、沙窝店等矿床,矿化分布受高于庄期古构造、岩相古地理所控制 ,矿体分布于一定层位内(图2-11 、2—12)。
矿石构造有:浸染状、条带状、脉状 、层纹状、角砾状及块状构造。矿石结构以半自形—它形粒状结构、微晶结构为主 。矿石中发育胶状 、球状及微霉球状结构,反映其为典型沉积成因(冯钟燕等,1985)。
矿石矿物主要有闪锌矿、方铅矿、黄铁矿 、白铁矿、黄铜矿、磁黄铁矿 ,脉石矿物有白云石 、方解石、石英等。矿石中尚伴有镓、锗、铊 、金、银等有益元素,可综合利用 。
矿化与中生代岩浆活动不存在明显的时、空联系,近矿围岩蚀变较弱。中生代褶皱 、断裂活动使矿体形态变得更为复杂。
图2-11 兴隆地区层状硫化物矿床产出层位对比图(据冯钟燕等 ,1985)
Fig.2-11 Comparison of strata among stratified sulfide deposits in Xinglong area
图2-12 高板河铅锌-黄铁矿矿体剖面图
Fig.2-12 Cross section of Gaobanhe lead-zinc-pyrite deposit
G4—G6-2—中元古界高峪庄组岩性段;δ—燕山期闪长岩脉;Sph—铅锌矿体;Py—黄铁矿矿体
四、脉型铅锌矿
脉型铅锌矿的地质特点与脉型银矿地质特点基本相同 。实际上一些脉型铅锌矿与脉型银矿化伴生,构成铅锌银矿,如蔡家营、东山 、梁家沟、姑子沟等矿区。只是铅锌矿石的铅锌含量高于一般的银矿石 ,个别脉型铅锌矿如青羊沟铅锌矿、陶杖子铅锌矿,银品位较低,难以形成独立银矿体。蔡家营 、东山、姑子沟、梁家沟铅锌多金属矿的地质特点前面已剖析过,此不重述。
五 、斑岩型与大脉型钼矿
燕山地区三类主要钼矿:斑岩型、夕卡岩型与大脉型钼矿化空间上紧密伴生 ,或叠加在一起,或分布于岩体不同部位 。常见一些钼矿中同时发育两类或三类钼矿化,但以某种矿化为主。如兰家沟、大庄科、肖家营子 、贾家营子钼矿以斑岩型钼矿化为主 ,伴有脉型钼矿化;北松树卯钼矿、刚屯钼矿、莫古峪铜钼矿以夕卡岩型钼矿化为主,伴有脉型钼矿化与少量斑岩型钼矿化;撒岱沟门钼矿 、旧门钼矿、岭前钼矿以大脉型钼矿化占主导地位,但伴有一些斑岩型或夕卡岩型钼矿化。各类钼矿主要地质特点详见表2-4 。这里主要介绍斑岩型、脉型钼矿的主要地质特征。
斑岩型钼矿与燕山期斑岩 、次火山岩等中酸性侵入岩存在成因联系 ,主要分布于浅成、超浅成花岗岩内部。三义庄铅锌钼矿、大庄科钼矿其斑岩型矿化主要受火山机构所控制,兰家沟斑岩型钼矿受北东向压扭性断层 、节理及其配套北西向张扭性—扭性断层、节理所控制 。脉型钼矿化主要受新华夏系北东—北北东向压扭性断层及其配套北西向断层所制约。
表2-3 燕山造山带部分岩体铜、钼含量及有关矿化对比表
①引自赵明因,1981 ,河北斑岩型钼铜矿化岩体特征简介,河北地质矿产研究所。
斑岩型钼矿与脉型钼矿主要矿石矿物组合相似,以辉钼矿为主 ,另外含不等量的黄铁矿 、方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、磁黄铁矿等硫化物,三义庄矿区铅 、锌含量高,形成独立的铅锌矿体 。
斑岩型钼矿与脉型钼矿主要围岩蚀变类型相近,主要有钾化、硅化、绢云母化 、绿泥石化及高岭石化 ,但蚀变带空间分布特点有明显区别。斑岩型钼矿蚀变面积很大,蚀变带具有面型环带状分布特点,如大庄科钼矿董家沟矿区 ,由火山机构中心向外,蚀变依次为钾化、硅化带—黄铁矿、绢英岩化带—青盘岩化带,钼矿体主要分布于蚀变中心的钾化 、硅化带内部。而脉型钼矿蚀变主要围绕矿体呈带状分布 ,蚀变带较窄,如岭前钼矿、旧门钼矿含钼硫化物石英大脉的近矿蚀变 。
斑岩型钼矿与脉型钼矿矿化皆具有脉动性,存在多个矿化阶段。如岭前钼矿、兰家沟钼矿热液期矿化由早至晚可分为四个阶段:Ⅰ.辉钼矿-黄铁矿阶段 ,Ⅱ.多金属硫化物-磁铁矿阶段,Ⅲ.黄铁矿-黄铜矿阶段,Ⅳ.黄铁矿-石英-方解石阶段 ,钼矿体主要形成于第Ⅰ阶段,伴生的铜矿体主要形成于第Ⅱ 、Ⅲ阶段。
表2-4 燕山造山带东、北部主要类型钼矿地质特征对比表
六、隐爆角砾岩型钼矿
隐爆角砾岩型钼矿是燕山陆内造山带一种与中生代燕山期(139~168Ma)火山-次火山活动有关的钼矿床,矿体展布受陷落破火山口及火山机构所控制,如大庄科—董家沟钼矿田(图2-13)。含矿围岩以中酸性火山岩 、火山角砾岩、次火山岩为主 。
钼矿体绝大部分分布于火山机构内的隐爆或爆破角砾岩带中 ,矿体产状相似,近平行排列,矿体之间的夹石一般都是含钼品位较低的火山角砾岩(图2-14)。在大庄科钼矿田 ,钼矿体规模大,大多数矿体长度为500~1000m,厚度为18~56m ,延深大于450m。
矿区发育硅化与钾长石化等中高温围岩蚀变 。矿石矿物以辉钼矿、磁铁矿、黄铁矿为主,尚见少量白钨矿 、黄铜矿、钛铁矿、磁黄铁矿 、方铅矿、斑铜矿等共生矿物。矿石中有重要经济价值的矿物主要为辉钼矿,其它矿物一般不具工业意义。
图2-13 大庄科钼矿田地质构造略图(据董得茂等 ,1985)
Fig.2-13 Geological sketch map of Dazhuangke molybdenum ore-field in north of Beijing
1—第四系;2—中上侏罗统;3—中新元古界;4—含角砾石英二长斑岩;5—黑云母石英二长岩;6—斑状闪长岩;7—杨麻地斑状二长花岗岩;8—大庄科斑状二长花岗岩;9—对臼峪花岗岩;10—含矿角砾岩;11—龙潭石英二长岩;12—汉家川石英二长岩;13—微晶闪长岩;14—大沙峪花岗斑岩;15—大钟山石英二长岩;16—闪长玢岩;17—断裂;18—破火山口边界
图2-14 董家沟钼矿勘探线剖面图(据董得茂等,1985)
Fig.2-14 Profiling cross section of Dongjiaou molybdenum deposit
1—第四系;2—石英二长斑岩;3—石英闪长岩;4—矿化角砾岩;5—石英二长岩;6—花岗斑岩;7—花斑岩;8—蚀变闪长玢岩;9—钼矿体编号;10—钻孔编号
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一、概述
脉状矿床是比较多见的矿床,这里指的主要是热液成因的多种金属和非金属矿脉 ,它们的形成明显晚于有关岩浆岩及其围岩,属典型的后生矿床 。是岩浆分异出来的气水溶液和地壳中不同深度下循环的其他来源的水溶液或流体活动的产物。
脉状矿床一般被认为是热液沉淀物充填了岩石裂隙或沿岩石裂隙交代形成的。矿脉有一定的脉幅,一般沿走向和倾向作较大延长及延深,有长有短 ,有陡有缓,有的稳定连续,有的出现膨缩 、尖灭再现或出现延伸方向的转折及分枝 。脉状矿床有单脉 ,有复脉,复脉是由并列、交切及分枝的一些脉构成的,还可以有在多组交织的裂隙带中形成的网脉 ,以及在不规则破裂裂隙带中形成的角砾状脉带和在层状岩石中形成的层带状脉等。许多脉状矿床中常可以有一组或一组以上的若干条脉构成脉组或脉群。上述脉状矿床中脉的形态产状特点明显受岩石中构造破裂裂隙的控制,同时脉组或脉群在空间上的分布与排列组合形式也服从岩石破坏时构造裂隙成生关系的规律 。
脉状矿床的矿物组成是多种多样的,最常见的是以某种脉石矿物为主体含有一定金属硫化物或氧化物的石英脉、碳酸盐脉以及重晶石脉 、萤石脉等 ,较少的情况下也有直接由金属硫化物或氧化物构成的脉。脉状矿床中常有一定矿物组合或者金属组合,如以钨-锡-钼-铋、铜-(铅-锌)、铅-锌(-银) 、锑-汞、砷、金-银、钴-镍 、银-铋-铀等组合为特征的矿脉都有重要的意义。在具有不同金属组合的脉状矿床中,其围岩尤其是脉侧围岩常伴有相应类型的围岩蚀变。成分较为复杂的脉状矿床中常含有几个矿物组合 ,它们属于不同的成矿阶段,矿物是先后连续或断续生成的 。矿床中的这种特点反映了热液在成矿过程中的演化。脉状矿床中不同矿物和金属组合在空间上作有规律的分布,叫做矿床的带状分布或分带性。
脉状矿床最初是在形态分类中提出来的,但是由于这类矿床具有独特的成矿特征和一定的成因属性 ,在后来一些矿床的成因分类中仍保留了其独立地位,如在R·L·斯坦顿等的分类中就是这样 。在教材这一节中我们将主要介绍一些脉状产状特征突出并表明是其主导控矿因素的矿床,包括与侵入岩浆活动关系密切的脉状矿床、与火山活动有关的脉状矿床以及在各种不同围岩中受特定类型构造破裂裂隙带控制的矿床。
二、重要矿床
1.花岗岩及其围岩中的黑钨矿-石英脉矿床
这是我国华南地区钨成矿区内最重要的矿床类型。矿床分布遍及于江西南部的十几个县 ,并扩展到赣中 、湖南、粤北等地区,在赣南有著名的西华山、大吉山 、岿美山,盘古山等重要矿床 。
矿床均产于中生代燕山期花岗岩体及其侵入的古生界浅变质碎屑岩系中。无论在岩体中还是在变质沉积岩中矿床都成脉组或脉群产出。例如西华山所在地区为一个约20km2的复式花岗岩岩体 ,西华山矿床产在岩体南端斑状细粒黑云母花岗岩株的顶部,在4.5km2范围内有近东西向矿脉约 400 多条 。在复式岩体的西北部和东北部也有相似的含钨石英脉组分布(图5-18)。在大吉山和盘古山等矿区含钨石英脉组则主要产在寒武纪变质岩系和泥盆纪石英砂岩中。矿脉产状相似,有的延深很大 ,深部有花岗岩体(图5-19) 。每一个矿区内一般有数十条到上百条矿脉,它们有的互相平行构成脉组,一个矿区内往往有两三个脉组。脉组的延展方向有的相同或相近 ,有的则以一定角度交切。主要矿床沿走向长达200~600m,最长达 1500m,延深 200~300m,最深也可达千米。厚度变化从0.2~1m ,在末端常变薄分叉而尖灭 。脉侧围岩发生云英岩化,下部也常见钾长石化。脉内矿物组成一般较简单,石英占体积的90%~95% ,金属矿物不均匀分布其中,主要有黑钨矿、锡石、辉钼矿 、辉铋矿、白钨矿、少量黄铁矿 、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿,非金属矿物有白云母、钾长石 、少量电气石、黄玉、绿柱石 、锂云母、萤石等。矿石中WO3含量可达1%左右 ,有的矿床中Sn、Mo 、Bi、Be等可综合利用 。
本区钨矿与燕山期花岗岩有明显的时空和成因关系,岩体侵位时间在180~130Ma内,成矿溶液主要来源是岩浆水 ,含钨石英脉流体包裹体测得δD 为-33.36‰~-89.41‰、δ18O为4.18‰~9.51‰的数据。矿床形成温度在250~350t范围内。现在认为江西南部及邻区处于华南早古生代褶皱系的加里东后隆起区内,成矿作用与中生代特殊的陆内构造—岩浆活动环境有关 。
图5-18 西华山复式花岗岩体地质略图
(引自袁见齐等,1985)
1—寒武系;2—第一次侵入花岗岩;3—第二次侵入花岗岩;4—第三次侵入花岗岩;5—第四次侵入花岗岩;6—第五次侵入花岗岩;7—钨矿脉;8—断层;9—钨矿床或矿点
在赣南钨矿进行长期的勘查开采工作中 ,不断加深了黑钨矿-石英脉矿床从浅部到深部矿化特征变化规律的认识,矿床工作者提出了一个从上到下的“五层楼 ”分带模式:
(1)微脉带:蚀变岩石中有一系列云母-石英微细脉,脉幅宽 0.1~1cm,此带不具开采价值 ,但可作为深部存在隐伏矿的标志。
(2)密集细脉带:细脉宽 1~5cm,少数达 10cm,含矿率 10%以上 ,构成工业矿体的上部。
(3)中脉带:脉幅 5~10cm,个别可达 50cm,脉平行排列成组 ,脉带宽度和WO3品位达最高值,延深深度也大于上面两带,具有重要工业价值 。
(4)大脉带:脉幅大于50cm ,有的1m以上,大脉旁侧时有少数平行或斜向分布的细脉,此带发育在花岗岩体接触面以上100~200m区间内 ,有最重要工业价值。
图5-19 盘古山钨铋矿地质剖面示意图
1—上泥盆统砂岩夹板岩;2—震旦-寒武系千枚岩 、板岩;3—燕山期花岗岩;4—地层不整合界限;5—断层;6—含矿石英脉及编号
(5)稀疏大脉带:矿脉减少,发育深度 100~250m,个别更大些,向下进入花岗岩体内逐渐缩小尖灭。
2.含金石英脉矿床
这类矿床多产于太古宙或下元古代古老变质岩系中 ,其中常有不同时代的花岗岩侵入,最重要的是中生代燕山期花岗岩类 。矿床主要呈含金石英脉产出,有的地区还伴有构造蚀变岩型金矿床。我国胶东、小秦岭、辽吉地区金矿床多属这一类型 ,世界各地这类金矿也具有相似特点。
山东玲珑矿床是典型一例,在矿区75km2范围内有金矿脉500多条,产在侵入于古老变质岩系中的中生代花岗岩体中 ,受 NE向和NNE向断裂裂隙带控制(图5-20)。主要矿脉长100~5000m,宽1~10m,深600~700m ,按脉内矿物成分可分为含金黄铁矿石英脉和含金铜铅锌硫化物石英脉,脉侧围岩发育硅化及黄铁绢英岩化,金矿物为自然金 、银金矿 ,呈显微粒状,主要赋存在黄铁矿中,矿石品位3~32g/t 。
图5-20 山东玲珑金矿田含金石英脉分布图
成矿区内除含金石英脉外的另一类金矿是以焦家为代表的构造蚀变岩型金矿。主要分布在花岗岩与变质岩接触带附近的花岗岩中,花岗岩已碎裂至糜棱岩 ,并遭受强烈黄铁绢英岩化和钾化,金富集部位可见深灰色石英黄铁矿细脉呈矿脉带产出。在焦家矿床有代表性的地段,石英脉型金矿床产出位置在上 ,而构造蚀变岩型金矿位置相对在下 。
现在认为,这类金矿的最初矿源层是具绿岩性质的古老变质岩,即胶东群 ,花岗岩是中生代时绿岩系发生深熔作用的产物,其侵位时间在160~135Ma,金矿是主要来自花岗岩的热液作用形成的 ,主要成矿期在110~90Ma。
豫陕交界小秦岭地区的金矿产于太古宙太华群深变质岩系中,其中也有不同时代的花岗岩体。金矿床主要为巨大的石英脉型,近期研究揭示的成矿裂隙构造与韧性剪切带发展过程有关 。关于这类矿床的矿源、成矿机制和成矿演化的研究也有新的进展。
3.网脉状锡石硫化物型矿床
矿床与花岗岩类有关 ,但多产在外接触带,有时距岩体甚远。矿床多产于泥质沉积岩或喷发岩中,以锡石与铁硫化物和铅锌硫化物共生或与含铁硅酸盐矿物(如电气石、绿泥石)共生为特征 。这类矿床的典型矿床产在俄罗斯远东地区、我国南部以及东南亚地区 、美洲的玻利维亚,是环太平洋成矿带的重要矿床类型。中国这类矿床中以产于碳酸盐岩层中的矽卡岩型和层状脉带型最为重要 ,广东海丰地区有产于非碳酸盐围岩中的典型例子。
广东海丰长埔锡矿床所在地区内主要分布着中生代的沉积岩和火山岩系,燕山期花岗岩也有广泛出露 。矿区地层呈北东-南西走向的带状分布,包括下侏罗统条带状碳泥质页岩、粉砂岩互层、石英岩和砂岩粉砂岩页岩互层带 ,其上为中上侏罗统的流纹质凝灰岩 、角砾岩及流纹斑岩。这些岩层因处于狭长的挠折带中,岩石陡倾并普遍片理化。上述互层带岩石中发育平行走向方向延长达千米以上的破裂裂隙带,锡矿产于此种裂隙带中(图5-21)。
矿化沿裂隙带中各裂隙组发育 ,形成网脉、并列细脉带及较大的脉体,并在整体上也构成和岩层走向基本一致的脉状体,先后形成的多种矿物组合沿含矿裂隙带走向依次分布形成特征的矿化分带 ,在水平方向上从东北向西南依次为锡石-电气石-石英网脉带、锡石-石英细薄脉带 、外侧锡石-毒砂-黄铁矿大脉带和西南边缘磁黄铁矿-闪锌矿-方铅矿大脉及细脉带,在垂直方向上也见到电气石-石英网脉向下变为硫化物带、含铁硫化物变为铅锌硫化物带 。根据裂隙带内裂隙组产状、构造透镜体产状及小型逆断层及劈理发育特点,可知裂隙带是由挤压和剪切作用形成的 ,上述矿化分带表明构造裂隙带的生成和扩大是成矿溶液演化各阶段溶液依次进入裂隙带有序配合的结果。各阶段矿物组合中均有不同世代的锡石形成,而以裂隙带扩大和重复张开部位锡石-石英和锡石铁硫化物组合中最为富集。
图5-21 广东海丰长埔锡矿床矿区地质简图
1—第四系;2—中—上侏罗统流纹质凝灰角岩 、砾岩及流纹斑岩;3~5—下侏罗统:3—千枚状砂岩、粉砂岩和页岩互层、夹有火山岩;4—片状石英砂岩;5—条带状碳泥质页岩粉砂岩互层;6—石英斑岩脉;7—电气石网脉段;8—锡石-石英脉段;9—锡石-硫化物脉段
4.脉状铅锌(铜)矿床
脉状铅锌矿床是很常见的类型,湖南桃林是一个很有特色的例子 。桃林铅锌矿床产于元古界板溪群千枚岩 、板岩与中生代花岗岩体间的断裂带内,断裂带平行接触面分布 ,延伸二、三十千米,宽二、三百米。铅锌矿体由含矿断裂角砾岩带内的矿化富集部分构成,断续分布成大致平行的不规则脉及透镜体 ,厚几米至几十米(图5-22)。矿体围岩包括千枚岩、石英岩 、绢云母绿泥石片岩、石英片岩,绿泥石化绢云母化及硅化显著 。矿石具特征的角砾状、细脉状 、条带状和晶洞状构造,可以划分出不同矿化阶段 ,重要矿物组合是:①方铅矿-暗色闪锌矿-黄铜矿-石英-萤石,②重晶石-浅色闪锌矿-方铅矿。对矿石矿物学、地球化学进行详细研究表明,利用硫化物对测温 ,黄铜矿-方铅矿获得 344~299t,闪锌矿-方铅矿获得215~229t的成矿温度数据,石英、重晶石 、方解石包裹体水的δD在-31‰~-69‰ ,脉石英δ18O 为7.0‰±1.8‰。认为成矿溶液早期为岩浆水,后期有大气降水参加 。矿石品位一般较低,可分为铅矿石、锌矿石及铅锌矿石三类,锌多铅少 ,铜、银 、镓、萤石可综合利用。
图5-22 湖南桃林铅锌矿床剖面图
1—第三纪砂砾岩;2—含矿角砾岩带;3—蚀变带;4—板西群千枚岩、板岩;5—铅锌矿脉;6—花岗岩
5.碳酸盐岩系中层带状脉型汞(锑)矿床
这是我国湘黔边境成矿带汞矿床的最重要类型,万山汞矿床是一典型代表。万山汞矿位居成矿带的中部,区域内以成北北东—南南西走向带状分布的下—中寒武统地层为主 ,岩层产状非常平缓,倾向北西 。岩层形成宽阔平缓的褶皱并有与褶皱方向一致的断裂及次级北西向背斜与向斜。汞矿床集中在下—中寒武统岩层中,由条带状的白云岩页岩互层带中的含石英白云石脉带构成含矿带 ,其中汞矿体成似层状 、扁豆状和鞍状受次级褶皱、层间破碎带或断裂裂隙及层间剥离构造控制(图5-23),含辰砂石英碳酸盐脉沿层间裂隙和直立节理发育成细脉带、囊状体及浸染体,矿石矿物以辰砂为主 ,伴生有辉锑矿、闪锌矿,偶有黄铁矿,脉石矿物为石英 、方解石、白云石 ,局部有重晶石。辰砂沿裂隙面呈薄膜状,在围岩中呈小的晶形不好的浸染体,而在空洞晶洞中则发育很好的晶体。与矿体关系密切的蚀变有硅化、白云石化 。一般认为矿床为低温热液矿床。成矿地质背景的特点是江南古陆边缘与鄂湘黔凹陷区之间,推测存在深断裂带导致深部含矿流体上升 ,进入沉积盖层。凹陷区内下古生代沉积厚度相当大,整个地区内无明显岩浆活动 。在相似地质条件下也有以锑为主的矿床,湖南新化锡矿山锑矿是世界最重要的锑矿床。
图5-23 万山汞矿床含矿层综合剖面图
1—上部泥质白云岩 、泥灰岩、页岩;2—条带状白云岩;3—下部泥质白云岩、泥灰岩 、页岩;4—含石英白云石脉带;5—矿体
6.浅成低温热液金-银矿床
指时代较新的陆相火山岩中的金-银矿床 ,典型地区是美国西部第三纪火山岩区内的矿床,如科罗拉多州的圣胡安山地区矿床主要是产在大的火山沉陷构造中,沉陷构造是由火山灰多期喷发引起火山口崩塌形成的。热液成矿作用利用了火山岩内多种形式的构造断裂及裂隙 ,矿床主要以裂隙脉及复杂的脉带形式产出 。CriPP1e Creek矿床和Creede矿床都是著名实例。前一矿床是一个第三纪大型破火山口,直径为3.1~6.4km。其中充填着由响岩、安粗岩、正长岩和碱性玄武岩等角砾组成的火山杂岩,并有多期岩脉 、次火山岩株及爆发角砾岩体所穿切 。矿体多数为充填脉成群产出 ,少部分为构造岩的胶结物和交代体(图5-24);金矿化呈细脉和浸染体形式分布在角砾碎屑间;主要矿石矿物为碲金矿、碲金银矿,自然金较少见,硫化物有黄铁矿、闪锌矿。金银矿化是多期热液活动形成的。
图5-24 横切克里普尔克里克(CriPP1e Creek)火山喷发口杂岩体的地质剖面图
(引自 Eco.Geo1.1985 ,5期)
1—碱性玄武岩;2—正长岩;3—安粗岩-响岩;4—响岩;5—湖相和河流相角砾岩;6—角砾岩;7—花岗闪长岩;8—岩脉;9—矿脉;10—接触界线;11—断裂;12—爆发角砾岩
浅成低温热液矿床也是环太平洋成矿带重要矿床类型之一,除美国西部外,墨西哥重要银矿也属这一类型 。太平洋西岸亚洲国家中,日本 、巴布亚新几内亚、菲律宾、新西兰都有第三纪的金矿床。我国台湾金瓜石矿床也属这一类。台湾基隆金瓜石矿床产在第三纪火山岩中 ,岩石主要为安山岩,矿体为含金铜石英脉的复脉形式,围岩蚀变是青磐岩化、硅化 、粘土化 ,金属矿物以硫砷铜矿为主,矿石中金品位2~10g/t、银 4~40g/t,矿床开采已久 ,前几年又在深部发现新矿体。此外,近年来勘查的福建紫金山矿床是大陆上最接近浅成低温热液矿床的例子,区内白垩纪火山岩盆地边部火山构造中有英安玢岩小侵入体矿化分布在次火山岩内外接触带 ,岩石发生了石英绢云母化、石英迪开石化 、明矾石化,矿体呈不规则脉状和囊状,金属矿物为含铜黄铁矿、蓝辉铜矿、硫砷铜矿和自然金 。
三 、成矿作用和矿床成因
脉状矿床形成的地质环境极其宽广 ,从岩浆岩内外接触带到几乎没有明显岩浆活动迹象的沉积岩区都可能有矿床产出。脉状矿体的直接围岩可以是侵入岩体或其所侵入的围岩,也可以是与岩浆活动无关的各种类型的层状岩石。不管是在何种岩石中,成矿作用都是与岩石经受构造变形以至破坏产生的破裂裂隙有关 。不同的岩石构造环境中有不同的含矿破裂裂隙构造型式,并控制了矿床的产状、形态与分布。在矿床构造研究中已注意了成矿前、成矿期和成矿后构造的区分。成矿前的构造可以为成矿作用所利用 ,成矿期间的构造与含矿溶液活动的配合对成矿作用最为有利,这两种构造既可作为溶液活动的通道,又可提供矿石沉淀的空间 。成矿后的构造则主要是导致矿体的破坏。岩石在发生构造变形和发展到破坏的过程中所形成的裂隙服从固体力学应力分布的一般规律 ,矿床学家已对脉状矿体群的空间分布组合形式 、对大型韧性剪切带构造的发展、对区域性断裂带的影响、上部岩层中破裂裂隙的形成等作过很多有益的研究工作。
热液矿床的两种基本成矿方式充填作用和交代作用在脉状矿床中都有表现,两种作用都是从热液进入岩石破裂裂隙时开始的 。充填作用是溶液进入岩石中现成的开放空间时发生的,即溶液随着温度下降及环境条件的改变把所携带的成矿物质沉淀在开放裂隙空隙中的过程 ,充填作用总是从附着在裂隙壁开始直到把整个裂隙空间填满结束。充填作用因此常见到平行裂隙壁的条带状构造 、梳状构造,如果是在角砾带不规则空间中发生,即形成环带状构造 ,当裂隙未被沉淀出来的矿物完全填满时则出现晶洞构造和晶簇构造等。交代作用一般也是从岩石中各种裂隙孔隙空洞开始的,活动性成矿溶液在沿着这些空隙流动时溶解裂隙旁围岩物质而同时又沉淀出溶液中某些矿物组分即发生了组分的置换或交代作用 。这种作用是以裂隙为中心向外逐渐发展的。在岩性稳定的围岩中交代作用只能在有限的范围内发生,而在岩性活泼或微细裂隙比较发育的情况下交代作用可以发育的很强烈 ,形成各种各样的复脉、网脉和浸染矿石带。很早就有人总结过识别交代作用的标志,如:①矿体形态较不规则,与围岩界线不平整或呈锯齿状,在交代完善的块状矿石外围有浸染状矿石外缘;②矿体内部常有未被交代完的残留围岩团块 ,从这些残留体内的层理产状可看出它们没有移动过而是保存在原来位置上;③交代作用形成的矿体成分改变了,但常常保留或继承下来原岩中的层理、条带以及褶皱了的面状构造;④在各种岩石组合的层序中表现出对不同岩性的选择交代特点。在许多热液脉状矿床中,充填作用为主的矿床也常伴有一定程度的交代作用 。
在脉状矿床中围岩蚀变主要表现为脉侧蚀变形式 ,一般宽几厘米到几米,脉侧围岩蚀变与脉内矿物沉淀是同时发生的,表明热液在形成矿脉时曾在裂隙内长时间流动也曾渗透到一定范围内的围岩中 ,并与围岩发生了交代反应。一定类型的矿物组合常伴有一定类型的围岩蚀变,它们都与成矿溶液的温度、酸碱性和组分有关。例如在花岗岩中的含钨石英脉侧发育了云英岩化,云英岩中还可能生成少量锡石 、辉钼矿 ,黄铜矿等金属矿物;在含金石英脉侧发育绢英岩化,在绢英岩化带中常会有黄铁矿、黄铜矿、方铅矿等浸染体以及相伴的金银矿化,因此 ,矿体的边界有时也把部分蚀变围岩包括在内 。
脉状矿床的矿物组成是多种多样的,矿床学家首先考虑到成矿溶液的温度是确定矿脉中金属组合的原因,据此划分出高温的W 、Sn、Mo、Bi,中温的Cu 、Pb、Zn ,低温的Hg、Sb 、As等矿物和金属组合。这种认识看来有点把问题简单化了,但我们从矿床中确实可以看到金属种类随形成时间先后而存在规律变化的情况,例如在钨锡矿床中少量长石、云母等硅酸盐类矿物较早形成并可能有含锂、铍矿物伴随 ,石英 、黑钨矿在成矿的主期形成,而更晚一些的形成物中出现铜、铅、锌硫化物;含金石英脉矿床中也常见早期从无矿石英开始,随后为金-黄铁矿-石英 ,后为金-铜铅锌硫化物-石英,最后为石英-铁碳酸盐类这样一个相当普遍的发展过程;如前面提过的,锡石硫化物矿床中不仅有锡石-电气石、锡石-石英 、锡石-铁、铅锌硫化物、石英-绿泥石的多阶段的矿物组合 ,而且它们可以形成沿走向和倾向方向的矿化分带。
热液脉状矿床矿化分带性是一个具有重要理论和实际意义的研究课题 。对国内外许多矿床的分带特点,特别是对像英国西南部康瓦尔地区的分带已进行过很多研究。现在一般认为形成矿化分带的原因可概括为两方面,一是由金属及其化合物性质决定的在溶液中迁移的稳定性表现出来的沉积顺序。例如有人根据金属络合物的稳定性得到了下面一个顺序(金属下面的数值为硫化物络合物的稳定性的大小):
Fe Ni Sn Zn Cu Pb Ag Hg
79 84 126 132 135 153 156 226(×4186.8J)
从前向后表示从难溶到易溶或易沉淀的顺序 。另外 ,金属硫化物在氯化物溶液中的相对稳定性和硫化物在离子溶液中的相对稳定性的实验研究也存在和上面基本类似的顺序。这个顺序与根据实际矿床中概括出来的矿物组合出现的一般顺序基本一致。从许多矿床中总结出来的6个依次出现的矿物组合是:①硅酸盐类矿物,长石 、白云母、绿泥石等及少量金属矿物;②磁铁矿-赤铁矿;③锡石-黑钨矿-辉钼矿;④磁黄铁矿、斜方砷铁矿 、毒砂、黄铁矿、钴镍硫化物;⑤黄铜矿 、斑铜矿、闪锌矿;⑥方铅矿、黝铜矿 、铅的硫酸盐、碲化物、辰砂 。影响矿物分带的第二个因素是与成矿期间构造发展有关的成矿阶段的出现,矿床的形成常常不是一次完成的,而是在长时间内 ,不仅经历物理、化学条件的改变而且也受到成矿期间构造活动的影响和控制。在多次构造活动的情况下,导致热液的多次进入和多阶段的沉积,矿床学家把这种构造间歇性活动控制的溶液多次上升称为热液的脉动性。脉动性更有利于解释矿床中顺向和逆向矿化分带的复杂变化。郭文魁研究了中国一些有代表性矿床的分带情况 ,指出了存在多阶段成矿的情况下,每一个阶段中形成的几个矿物组合一般表现出正常的沉积分带顺序,前后两个阶段中矿物组合的关系是较晚阶段开始形成的矿物组合可以重复前一阶段后面的矿物组合 ,但没有超越前一阶段相同矿物组合的情况,即脉动作用可以在成矿过程中多次随机发生,但一般不会打破含矿溶液总的演化方向和进程 。
四 、勘查评价要点
脉状矿床是常见的一类矿床 ,又是许多金属、非金属矿床重要来源的一类矿床,例如钨、锡 、铅锌、金、银等,还有镍钴铀的脉状矿床也是很有特色的一类。此外 ,在脉状矿床中与普通金属伴生的稀有分散元素种类很多,而且有些金属偶尔也可出现独立矿床,例如前几年在四川发现了碲矿床,贵川发现了硒矿床。
脉状矿床的形态产状受断裂裂隙构造的控制 ,有的矿床直接产于大的断裂带中,更多的矿床产于大断裂旁侧的次级断裂裂隙中 。断裂裂隙的性质和规模在相当程度上影响着矿床的开采条件和价值。一般来说,剪切裂隙构造有较大的延伸并伴有两盘岩石在剪切滑动中产生的次级裂隙和破裂构造 ,张裂隙一般规模较小,但能提供有效的开张空间。许多含矿断裂裂隙构造往往具有先张后剪或先剪后张的发展历史 。特别是在那些裂隙脉成组成群产出的矿区内,矿脉的分布与组合关系常有一定的规律 ,原苏联矿床学家曾经对一些重要应力场类型中的矿床构造型式做过论述。应用构造解析方法和显微构造分析方法研究脉状矿床成矿构造控制 、深部矿体预测以及断失矿体寻找等方面已积累了许多成功的经验。应该在有条件的地区更广泛的尝试应用并完善和发展这些方法 。
研究矿物组成、共生顺序、划分成矿阶段也是研究脉状矿床的基础工作,这些研究对探讨矿床中是否存在矿化分带和分带的特点以及找寻富矿体都是必需的。对于矿化分带问题在过去几十年中已经研究得比较深入,把组分从溶液中沉积的次序和构造脉动性统一起来考虑是比较符合客观实际的。在比较复杂的热液脉状矿床中 ,矿体内部结构的特点在相当大的程度上与成矿期间的构造有关 。富矿体是指矿体内金属最为富集的部分,在矿床勘查和开采工作中研究富矿体的成因和分布是一项重要工作,很多情况下 ,富矿体的产状和分布也是受了成矿前及成矿期间构造的控制。对成矿期间构造的研究相对较少,有待加强。
关于脉状矿床形成的物化条件,特别是温度和深度一直在研究工作中受到重视。因为成矿温度和深度关系到金属共生类型和矿化延深规模等问题 。早先的高温 、中温、低温矿床的划分虽能给出一个基本的轮廓,现代包裹体测定、稳定同位素研究已可以得到更多的定量数据 ,但这类数据的利用尚有待进一步研究和拓宽。关于热液脉状矿床形成深度一般认为在 1.5~3km之间,浅的在1.5km以上,甚至几百米 ,深的可到3km以下,但不超过4~5km。成矿压力现在也可以用一些实验手段进行测定,再换算深度 。但根据矿床宏观地质特征的观察判断矿床形成深度也更简便可行。一般深成 、中深成矿床与相应深度相岩浆岩间有空间关系 ,矿床有稳定和较大的延伸,矿物组成在不同深度变化表现为显著的分带,有典型高、中温矿物共生组合 ,矿石具粗晶结构,矿化总体上较均匀。浅成到超浅成矿床则与小侵入体、次火山岩伴生,矿体延深方向尖灭迅速 ,矿体内矿物成分较复杂,高中低温矿物可在短距离内更替叠置,分带不明显,出现含硫锑砷盐类矿物和碲硒矿物 ,矿物具细晶结构,有角砾状构造、晶洞构造,矿化不均匀 ,可有极富的部分 。
肖和生。桃林铅锌矿位于湖南省临湘市境内,隶属于中国有色金属工业总公司,根据查询中国有色金属工业总公司的官网得知 ,肖和生于2022年12月开始担任桃林铅锌矿矿长,截止到2023年5月没有变更,所以矿长为肖和生。
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