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维宝铅锌矿地处新疆昆仑山东段祁漫塔格地区,属新疆巴音郭楞蒙古自治州若羌县管辖,位于若羌县东南330km。
2002年4月,中国地质调查局西南项目办向新疆地质调查院下达了“新疆昆仑山东段布喀达坂峰—依吞布拉克1∶20万区域化探”项目,它是青藏高原东缘国土资源综合调查项目的组成部分。2002年完成了13668km2区域化探采样。对样品分析资料进行整理后,发现了祁漫塔格铅锌地球化学异常带。2003年开展野外异常检证,8月对以铜、铅、锌元素为主的Hs-19号异常进行踏勘检查。由于铜、铅、锌三元素高含量采样点上游水系不太长,仅1km左右,加密采样意义不大,故选择岩石出露较好的东边山脊布置地化剖面测量。同时在整个汇水域内有基岩出露的地方进行追索,在水系西边山脊上发现了少量孔雀石化,进而又发现了少量铅、锌矿化的线索,在半山腰找到了品位较高的具有层控特征的铅、锌矿露头。在露头处布置探槽工程(就是后来的08勘探线)并沿走向进行追踪,当时就发现矿脉延续超过800m,最初发现的矿体露头位于矿体的东部(经过评价也是矿体品位较富的地段)。该矿被物化探大队命名为“维宝铅锌矿”。
一、矿床地质背景
(一)大地构造单元位置
矿区所处的大地构造位置属塔里木-华北板块中的柴达木微板块之祁漫塔格古生代复合沟弧带中东段,南为库木库里新生代盆地,北邻柴达木新生代盆地。
(二)地层
区域内出露主要地层为中元古界长城系小庙岩组(Chx)石英片岩、蓟县系冰沟群狼牙山组(Jxl)带状大理岩和白云岩、中生界上三叠统鄂拉山组(T3e)中酸性、中基性火山岩等。区内中酸性侵入岩发育,晋宁期—燕山期均有,以印支期花岗闪长岩-二长花岗岩-斑状二长花岗岩为主(图4-2-1)。
图4-2-1 维宝铅锌矿区域地质矿产图
维宝铅锌矿主要产于蓟县系狼牙山组(Jxl)条带状大理岩(后期蚀变为绿帘石、透辉石矽卡岩)和粉—细砂岩互层、大理岩化灰岩层内。该套地层呈北西-南东向分布,岩石整体属千枚岩相-低绿片岩相产物。岩石类型为中浅变质的碳酸盐岩、碎屑岩为主夹部分细碎屑岩、片岩的岩石组合。岩性主要有条带状大理岩、白云岩、白云质灰岩夹少量板岩等。其中碳酸盐岩类普遍发生矽卡岩化,其次为角岩化、硅化,节理、劈理构造发育。
(三)控矿因素
1)中元古代蓟县系狼牙山组为主要含矿地层。分布在该地层内的灰黑色大理岩化灰岩(或大理岩)之间的透辉石(绿帘石)矽卡岩是主要含矿层位。
2)矿体受后期构造作用(主要为北西—南东向逆断层)影响,矿体大多呈雁行式排列,其中局部发育有少量的近南北向的断裂,对矿体有一定的破坏作用。
3)矿体的贫富程度受构造影响较大,在挤压揉皱作用较发育的地段,一般Pb、Zn含量较高。
4)后期局部出露的小岩脉对矿体具有一定的破坏作用。
(四)矿床规模与矿体产状
据维宝铅锌矿东段已施工的探槽及钻孔资料,该段地表Cu、Pb、Zn矿化蚀变带宽在100~200m,在其东部为北西西—南东东走向,向西逐渐转为近东西向。矿体产状与围岩基本一致,形态为似层状、透镜状。矿(化)体主要产于条带状粉砂岩、泥岩、大理岩互层中。后期气(热)液沿岩石薄层层理面或裂隙面处发生交代作用而形成矽卡岩。赋矿岩石主要为条带状绿帘石(透辉石)矽卡岩。另在大理岩中也见有少量矿化。围岩矿化蚀变主要有矽卡岩化。矿化主要为黄铜矿化、方铅矿化、闪锌矿化、黄铁矿化等。
通过槽探工程控制,初步确定维宝铅锌矿东段地表共有矿体21条,其中工业矿体14条,低品位矿体7条,铅锌金属量主要集中在2号及5号脉,铅、锌储量约35万t,占总储量的一半。矿体特征如下。
L2矿体位于北部,呈脉状,北西—南东向展布,通过3条探槽及7个钻孔控制,地表长度在600m左右,宽4.2~10.16m,平均宽7.83m。该矿体深部延深大于285m,平均厚度20.33m,最大厚度达88m。地表矿体Pb品位为0.42%~12.26%,平均品位1.94%;Zn品位为0.53%~5.34%,平均品位1.87%。深部Pb品位为0.41%~4.61%,平均品位1.75%;Zn品位为0.52%~5.22%,平均品位1.13%。
L5矿体位于矿区的中部,呈带状分布,由5条探槽及7个钻孔控制,地表长约1000m,宽为2.60~37.13m,平均宽19.13m。深部控制斜深在370m以上,平均厚度23.64m。地表Pb品位为0.44%~3.71%,平均品位1.32%;Zn品位为0.56%~3.53%,平均品位1.7%。深部Pb品位为0.42%~10.02%,平均品位1.51%;Zn品位为0.61%~10.75%,平均品位1.9%。该矿体在深部有局部变富的趋势。
另外,L7号矿体在113.55~123.55m见铜铅锌矿体,Pb+Zn平均品位为5.78%,Cu2.22%。其中厚约1.15m的岩芯Pb+Zn品位达16.75%,Cu6.99%。
(五)矿床类型
矿石类型主要为细脉浸染型。矿石构造包括:浸染状、块状、条带状、角砾状及网脉状。矿石结构有中细粒自形,半自形粒状结构、斑状结构、交代结构、胶状结构、交代残余结构。矿石矿物主要为黄铁矿、方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、毒砂、磁黄铁矿、黝铜矿、白铁矿、磁铁矿、褐铁矿、孔雀石;脉石矿物主要为石英、斜长石、绿帘石、绿泥石、透辉石、白云母、方解石、黑云母、透闪石、角闪石、铁钙榴石等。
围岩蚀变和矿化主要为矽卡岩化、黄铜矿化、方铅矿化、闪锌矿化、孔雀石化、黄铁矿化、绿泥石化、绿帘石化、绢云母化、硅化等。
(六)矿体分布规律
1)矿(化)体主要产出于中元古界蓟县系冰沟群狼牙山组(Jxl)地层中。岩性主要有条带状大理岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、白云质灰岩夹少量板岩。后期气(热)液沿上述岩石的薄层层理或岩石的细小裂隙顺层交代而形成透辉石(绿帘石)矽卡岩。含矿岩性大部分具有条带状构造,属中—浅变质岩系。岩层产状受后期改造而甚为复杂,地层中广泛见有后期侵入的辉绿(玢)岩脉、基性岩脉等。
2)当含矿矽卡岩受构造作用较强时,含矿矽卡岩碎裂岩化作用较强,Pb、Zn平均品位一般相对较高。
3)当含矿矽卡岩中石榴子石含量较高时,一般Zn含量大于Pb含量。
4)当随着含矿矽卡岩内石英含量增高时,方铅矿、闪锌矿自形程度有增高的趋势。
5)随着深度的增加(在300m以下),方铅矿、闪锌矿自形程度有增高的趋势。同时,矽卡岩条带状构造越来越不明显;且岩石受后期构造挤压作用,局部碎裂岩化较强,岩层产状几乎近于直立;受后期热液活动影响,岩石见有一定程度的钾化现象。
6)当含矿矽卡岩附近有辉绿岩侵入时,铜矿化有加强的趋势,但其规模有限。
(七)矿物生成顺序及矿物世代
通过对矿石光薄片镜下鉴定,大致得出维宝铅锌矿床的矿物生成的顺序及其世代。
1)早期形成了透辉石—钙铝榴石绿帘石矽卡岩,主要矿物组合为钙铝榴石+透辉石+绿帘石+黄铁矿。
2)成矿期可分为4个阶段:第1阶段形成透闪石+钙铁榴石+硅灰石+方解石+钠长石+石英+闪锌矿+方铅矿,为主成矿期。第2阶段形成绿泥石+石英+方解石+重晶石+黄铜矿。第3阶段形成纯净方解石脉,属热液成矿期后的产物,不含任何金属矿物;第4阶段为表生作用阶段,形成了氧化矿物组合:铜蓝+白铅矿+褐铁矿。
(八)矿床成因的初步探讨
维宝铅锌矿产于蓟县系狼牙山组大理岩夹钙质粉砂岩段的矽卡岩带中,属层控矽卡岩型铅锌矿床。其主要证据如下。
1)矿体及其围岩原岩为粉砂岩、细凝灰岩,属远离火山机构的沉积产物。粉砂岩具有从下部的粗粒粉砂质向中部的细粒粉砂质再到顶部变化为泥质,具明显的韵律,韵律厚度以1~8mm为主,矿体具有明显的层控特征。
2)矽卡岩化形成于原岩成岩后的静压力环境。除原岩粉砂被压扁外,没有观察到其他形变,即形变十分微弱,因而使得原岩韵律和粒序层得以较好保留。
3)含矿热液在静压环境下顺层交代,较粗粒部分交代较彻底,泥质部分交代不彻底,残余原岩成分较多。这是因为较粗粒部分的岩石孔隙较泥质发育,有利于含矿热液的流动和交代。
4)矽卡岩矿物以及金属矿物粒度均较小,同花岗岩类接触交代矽卡岩颗粒粗大完全不同,矽卡岩矿物粒度一般小于1mm,金属矿物(黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿等)一般均在1.5mm以下。
5)成矿阶段多期次。
a.富含Ag、Sb、Cu、Pb等元素的中—古元古界基底给沉积中的狼牙山组提供了富含Pb和Zn的硫化物。
b.晋宁期—加里东期碰撞造山运动使部分金属元素发生了物理迁移和化学变化,发生了破碎变形、重结晶等现象,使得地层中的Pb、Zn等成矿元素在有利的部位多期次活化转移,进一步富集。
c.在印支期造山运动过程中,受该期岩浆岩和构造的影响,Pb、Zn等成矿元素得到了更进一步的迁移和富集,形成总体以层纹状为主,局部为致密块状的铅锌矿,从而形成具明显后期热液改造特征的铅锌矿床。
二、地球化学特征
(一)区域地球化学特征
通过1∶20万区域地球化学扫面,发现了祁漫塔格铅锌地球化学高背景带。
祁漫塔格铅锌地球化学高背景带位于测区中东部(图4-2-2),呈长100km,东部宽50km、西部宽5~10km的三角形。总体走向为北西,西边被第四系覆盖,东边延入青海省,区内面积约2500km2。Pb、Zn高值区高度重叠,是测区Pb、Zn富集程度最高的地区;加上该带同时富集Ag、Cd、W、Sn、Mo、Bi、U、Th等成矿元素,因此该带是测区富集成矿元素最多,元素组合最复杂的地区。同时也是测区Pb、Zn、Ag、Cd、W、Sn、Mo、Bi、Cu富集系数最高的地区。Pb最高值为799×10-6,大于200×10-6有8处;Zn最高值为610.3×10-6,大于300×10-6有5处。这表明该区具有寻找大型多金属矿的巨大潜力。
图4-2-2 祁漫塔格铅锌地球化学异常图
在祁漫塔格铅锌地球化学高背景带上,出露地层有新太古界—古元古界白沙河组(Ar3Pt1b),中元古界长城系(Ch)、蓟县系(Jx)。是一套深度变质—浅变质的变质岩系,以片麻岩、混合岩、片岩、大理岩为主。大面积出露的是三叠系喀勒拉组(T3kl),岩性为中酸性熔岩、凝灰岩。
(二)区域地球化学异常特征
在祁漫塔格地球化学高背景带内,共圈出地球化学综合异常19处。Pb用30×10-6圈出异常面积700km2;Zn用80×10-6圈出异常面积230km2。根据对所发现的化探异常的研究,分类排队,评序筛选,选择可能为矿致异常的HS-16、HS-19、HS-22、HS-23等11处异常进行了检查评价,在HS-19号异常发现了维宝铅锌矿,在HS-22号异常发现了蟠龙峰铁多金属矿,在HS-23号异常发现了攀岩峰铁矿。
该区域地球化学异常带内出露地层有:上更新统(Qp3)风成砂;上三叠统鄂拉山组(T3e)的中酸性熔岩、凝灰岩、凝灰熔岩、流纹岩;中元古界蓟县系狼牙山组(Jxl)的条带状大理岩、白云岩、白云质灰岩夹少量板岩;上三叠统景忍单元的斑状二长花岗岩;上三叠统四干旦单元(Tγδ)中细粒花岗闪长岩。
维宝区域化探异常以Pb、Zn为主,伴有Au、Ag、As、Sb、Cd、W、Sn、Mo、Bi及大量铁族元素异常;各元素异常重合较好(见图4-2-3)。异常面积约144km2。主要元素的地球化学参数见表4-2-1。
表4-2-1 Hs-19号异常(维宝铅锌矿)地球化学参数表
注:Au、Ag含量单位为10-9,其他含量单位均为10-6。《新疆昆仑山东段布喀达阪峰—依吞布拉克1∶20万区域化探》报告中对测区内元素异常进行了统一编号。表中Cu7表示第7号Cu异常,Pb18表示第18号Pb异常,依此类推。这些单元素异常组合成Hs-19号异常(维宝铅锌矿)。
图4 - 2 - 3 维宝铅锌矿1∶ 20 万化探异常剖析图地质图图例见图4 - 2 - 2
由表4-2-1及图4-2-3可以看出,Cu、Pb、Zn具有三个浓度分带,且最高值点位重叠,最高值依次为93.1×10-6、291.9×10-6、359.7×10-6。Ag的最高值为1673×10-6,具有三级浓度分带,仅最高含量点与Pb有所偏差。Ag异常的面积为最大,达82.36km2;Pb异常面积为58.53km2,Cu、Zn异常面积为38km2及35.5km2。其正异常元素组合为Pb、Zn、Ag、Cd、As、Sb、Cu等亲硫元素组合,强度较高,其中尤以Pb、Zn、Ag、Cd异常最为完整,出现了内中外三级浓度带。As、Sb等前缘元素虽不及主成矿元素及伴生元素完整,但也较发育。亲铁元素往往形成负异常。上述元素的分布特征,表明该矿已出露于地表,但剥蚀程度不深,还有较大延深。各元素高含量点分布基本一致,指示出该区具有良好的找矿前景。
三、化探方法技术运用
(一)工作方法
区域化探采样介质为水系沉积物,密度为1点/4km2,粒级为-10~+80目,分析了39种元素或氧化物。通过系统的数据整理,在研究区发现了大量的地球化学异常区带。在异常查证阶段,采用地质路线追索、地化剖面测量、地质填图、槽探揭露。后来又开展了1∶5万化探普查工作。在对维宝铅锌矿四年的普查评价期间,通过槽探、钻探,对矿体进行了初步控制。
(二)工作成果
1.区域化探异常的初步检查
通过地化剖面对异常浓集中心进行了初步的控制,发现了主要矿体。其中Ⅱ号地化剖面上的40~52号样点区间采集的4个样,控制宽为120m;Pb含量均为1000×10-6、Ag均为3200×10-9;Cu最高含量为1169.5×10-6,次为509×10-6;Zn最高含量为27056×10-6,次为22677×10-6、9503×10-6、7091×10-6;Bi最高为149.3×10-6,次为113.6×10-6,对应岩性为含铜铅锌矿(化)的凝灰砂岩、凝灰质粉砂岩。
2.1∶5万化探普查
根据2003年项目取得的初步成果,2004年5月新疆维吾尔自治区地质勘查专项资金项目管理办公室决定在维宝铅锌矿周围开展1∶5万化探普查,由新疆地矿局物化探大队实施。
1∶5万化探普查是在维宝铅锌矿所在异常编号为Hs-17异常范围内进行的。获得的异常地球化学参数列于表4-2-2,异常剖析图见图4-2-4。
表4-2-2 Hs-17号异常1∶5万地球化学普查参数表
注:Ag含量单位为10-9,其他含量单位均为10-6。表中Cu12、Pb17等的含义同表4-2-1中的解释。
由表4-2-2和图4-2-4可以看出,1∶5万维宝化探异常主要以Cu、Pb、Zn、Ag为主成矿元素,并伴生W、Sn、Mo、Sb等元素异常。Cu、Pb、Zn、Ag元素异常具有三级浓度分带,最高值依
次为163.4×10-6、415.3×10-6、762.6×10-6、2040×10-9。
3.1∶1万岩石地球化学剖面测量
矿区所做1∶1万岩石地球化学剖面测量成果显示,区内主要成矿元素Pb、Zn、Cu等主要在狼牙山组(Jxl)地层内富集,其中Pb最大值大于1000×10-6、Zn最大值为1403.7×10-6、Cu最大值为179.23×10-6、Ag最大值大于2000×10-6、Sn最大值大于30×10-6,对应岩性主要为透辉石绿帘石矽卡岩,其次在该组地层中的片岩、千枚岩亦具有相对较高的含量值。矿区采集的岩矿石样中各元素在各地层岩性段中的含量列于表4-2-3~表4-2-6。
图4-2-4 维宝铅锌矿1∶5万化探异常剖析图金含量单位10-9,其余为10-6;地质图例同图4-2-1
表4-2-3 维宝矿区岩矿石样铜元素特征参数统计表
注:铜含量单位10-6。
表4-2-4 维宝矿区岩矿石样Pb元素特征参数统计表
续表
注:铅含量单位10-6。
表4-2-5 维宝矿区岩矿石样Zn元素特征参数统计表
注:锌含量单位为10-6。
表4-2-6 维宝矿区岩矿石样Ag元素特征参数统计表
注:银含量单位10-9。
从以上各表可以看出,矿区狼牙山组(Jxl)矽卡岩中各元素含量均相对较高。狼牙山组沉积基底的白沙河组(Ar3Pt1b)地层内的片麻岩,亦具有相对较高的含量,含矿性好。特别是Cu、Ag具有较高的背景含量,该组岩石极有可能为维宝矿床各成矿元素的富集成矿提供了充足的物质来源。同时在矿体底板中各元素的含量明显高于顶板。
四、验证结果
1)通过普查工作,控制铅锌矿化带长度在3000m左右,矿化蚀变带宽为100~200m。经过矿区所施工的42条探槽(完成土石方8000m3)和15个钻孔(总进尺4750m)验证,初步圈定铅锌矿体21条,其中工业矿体14条,低品位矿体7条。铅+锌333级资源量为22.47万t,铅+锌3341级资源量为38.96万t,累计求得铅+锌资源量为61.43万t。
2)求得伴生铜资源量1.7万t,伴生银资源量420t。
3)在维宝铅锌矿中部分矿体具有局部伴生稀散元素Cd、Ga、Se等,这为以后该矿床的综合利用及野外地质找矿工作提供了新的思路和方向。
(本节供稿人:李爱民潘维良)
一、概 述
朝鲜检德 ( Komdok) 铅锌矿床是世界上最大的铅锌矿床之一。据地矿部检德铅锌矿地质考察组( 1986) 的报告,该铅锌矿田铅锌金属储量达 7000 × 104t 左右,Pb、Zn 合计品位一般为 7% ~ 10% ,最高可达 35%,Zn 多于 Pb,Pb/Zn 比为 1∶ ( 5 ~10) 。Ag 的品位较高,一般达 20 ~30g/t,高的可达50g / t 以上。
矿床位于朝鲜著名的有色金属和非金属矿产基地之一的摩天岭成矿区内,在朝鲜咸镜南道端川市金沟洞。该矿有 500 多年的开采历史,最初在露银洞地段开采银矿,1936 年转入铅锌矿的采掘。矿区面积达 170km2,包括检德山、中途场、露银洞、本山、复沟、舞鹤洞、大化洞、桦树沟、黄铁沟、直洞、间店等矿段。矿体呈层状,赋存在元古宙炭质白云岩中,是世界上罕见的巨型沉积变质型层控铅锌矿床。此外,中国辽宁省青城子 ( 铅锌金属储量 107. 82 × 104t,铅锌品位合计 4. 54% ) 和吉林省荒沟山等铅锌矿也可归属于这一类型。
检德矿田所在的朝鲜北部地区与我国东北南部同属中朝准地台的一部分。从摩天岭成矿区向西经我国吉林省荒沟山铅锌矿床至辽宁省青城子铅锌矿床等,构成了中朝元古宙铅锌成矿带。
二、地 质 特 征
1. 区域构造背景
在大地构造上,检德铅锌矿位于中朝准地台的东缘。该区在太古宙后期,克拉通发生张性裂开,在北纬 41°线南、北地区产生了近东西走向的辽 ( 河) - 老 ( 岭) - 摩 ( 天岭) 大裂谷,形成一条宽50 ~ 100km、长 650km 左右的狭长形海槽,长时期接受了海相沉积,并逐渐堆积成一套完整的地槽相沉积物。这些岩层称为摩天岭系,在中国辽宁省南部称为辽河群、吉林省南部称为老岭群。检德、青城子和荒沟山等铅锌矿床就赋存在这些岩层中 ( 图 1) 。
( 1) 地层
检德矿区内出露地层为古元古界摩天岭系,由下而上可划分为城津统、北大川统和南大川统。这些地层可与我国吉林南部和辽宁东部地层相对比 ( 表 1) 。
城津统以片麻岩、角闪岩类为主,位于摩天岭系的下部,属于下部火山 - 沉积建造; 往上为北大川统,以钙镁质碳酸盐类为主,属于中部碳酸盐岩建造; 再往上是南大川统,以黏土质岩类为主,属于上部碎屑岩建造。这是一套比较典型的地槽相沉积物和完整的沉积旋回。检德矿床赋存于北大川统上部白云岩中 ( 图 2) 。
( 2) 构造
区内褶皱、断裂构造发育。较大的断裂有北西向的北大川断裂和长坡里断裂,是区内长期活动的两条深断裂,摩天岭成矿带中的铅锌矿化明显受它们控制,多分布在这两条断裂之间 ( 图 3) 。区内褶皱构造非常发育,主要有两期: 第一期为紧闭线形倒转等斜褶皱,与矿化关系极为密切,矿体多集中在褶皱构造的收敛部位,是主要的控矿构造; 第二期褶皱叠加在第一期褶皱构造之上,使早期构造形态更加复杂,一般与成矿无关。
图 1 朝鲜北部和中国辽吉南部主要金属矿产分布及前古生界古地理示意图( 据孙钧,1994,修编)
表 1 朝鲜北部摩天岭系和我国辽吉南部老岭群、辽河群地层层位对比
( 3) 岩浆岩
区内岩浆岩主要有侏罗纪端川岩群和白垩纪鸭绿江岩群。前者以岩基或岩株状 ( 如万塔山岩体及火药库岩体) ,后者以岩株或岩墙状,沿断裂和层间裂隙侵入。万塔山岩体是区内最大的侵入体,属大宝构造岩浆旋回 ( 相当于我国燕山构造岩浆旋回) 。岩体出露面积达 130km2,为一复式岩体,主岩相为花岗闪长岩。鸭绿江岩群多为花岗岩、花岗斑岩、石英斑岩等脉状岩体,多沿断层贯入。
图 2 朝鲜检德矿田地层柱状图( 据地矿部检德铅锌矿地质考察组,1986,修改)
2. 矿床地质特征
检德铅锌矿是一个矿田,分布总面积达 170km2。大体上由 3 个矿带组成 ( 图 4) ,由东而西为本山 - 间店东部矿带、露银洞 - 中途场 - 检德山中部矿带、舞鹤洞西部矿带。矿带一般长 4. 5 ~13km,厚度 20 ~100m 不等。由于晚期的北东向中途场、白砬子沟两条断裂的切割,把矿田分成 9 个矿床,每个矿床均由几个至几十个矿体群组成。除本山、中途场、露银洞等矿床部分矿体出露地表外,大部分矿床为盲矿。
图 3 位于两大断裂带之间的朝鲜检德铅锌矿床示意图( 引自辽吉,1984)
( 1) 容矿岩层
矿床具层控、时控特点。矿体多呈层状、似层状和透镜状等,与地层层位有密切关系,受特定层位和岩性控制,矿化主要赋存在古元古界摩天岭系北大川统上部含硅质条带状杂色碳质白云岩 ( 北大川统上部第 7 层) 及南大川统下部与北大川统接触过渡带的层位中 ( 图 2) ,断续延长 1 ~ 20km。铅同位素模式年龄为 17. 8 亿 ~19. 9 亿年,与地层变质年龄相当,说明铅、锌硫化物是与原地成岩物质一起沉积形成现今以锌为主的层状铅锌矿层。
铅锌矿与硅质岩有密切关系,在含矿的白云岩中,常夹有或含有硅质岩。这种硅质岩一般为烟灰色—灰白色,呈不规则致密块状或透镜状,位于矿体上部层位,与围岩共同成层产出。主含矿层之上的金云母化白云岩厚仅 20 ~30m,是寻找矿化层的标志。在这种金云母化白云岩之下 20 ~140m 的北大川统上部白云岩层即是检德式铅锌矿体的所在位置。
( 2) 矿田构造
铅锌矿体受褶皱构造控制,矿体的分布形态、产状和地层褶皱形态、产状基本一致,具同步褶皱的特点 ( 图 3) 。其矿体大小和形态与区域第一期褶皱构造 ( 古、中元古代褶皱被称为第一期褶皱,中生代褶皱被称为第二期褶皱) 位置和矿化强度有关。由北大川统和南大川统结晶片岩组成的轴向为南北的紧闭线形复式向斜,直接控制着铅锌矿体的空间分布。在褶皱的收敛部位或次一级褶皱的翼部矿体变厚和延长,在褶皱的收敛部位常有马鞍形矿体。向斜封闭部位的矿体尤为富集 ( 图 5) ,不仅矿层和品位稳定,而且延深大,如本山矿床铅锌矿体延深 1500m,仍未尖灭。
( 3) 矿石构造和组分
矿石构造多为块状和条带状,也见有浸染状。矿石矿物比较简单,主要为闪锌矿、方铅矿,还有少量的黄铁矿、磁黄铁矿、毒砂、白铁矿、黄铜矿,极少量黝铜矿、辉锑矿、硫锑铅矿、辉银矿、脆硫锑银矿、辉钼矿、车轮矿、淡红银矿、深红银矿、自然铋、自然银等。次生氧化物主要为菱锌矿、白铅矿等。伴生有益组分有银、镉、汞、镓、铟等,脉石矿物主要为白云石、方解石、石英及少量石墨、透闪石、滑石等。铅锌矿富矿石的出矿品位为 10% ~15%,贫矿为 2%。
( 4) 控矿因素
控制这个巨大铅锌矿床的主要因素有两个。
一是裂谷海槽同沉积物构成丰富的矿源层。朝鲜北部属中朝准地台的一部分,该区在太古宙后期发生张性裂开,形成宽 50 ~100km、长 650km 的狭长形辽 - 老 - 摩裂谷海槽,堆积成一套完整的地槽相沉积物 ( 摩天岭系) ,铅锌矿化就出现在该地层中,而且严格受地层层位控制,矿化赋存在摩天岭系中上部的北大川统上部杂色白云岩及南大川统下部与北大川统接触过渡带的层位中。矿化带和矿体呈层状产出,断续延长 1 ~20km。含矿层富含炭质、镁质,反映当时金属物质在浅海潮坪以下———潮间带的强还原环境下与岩层同生沉积而成。铅同位素模式年龄为 17. 8 亿 ~19. 9 亿年,与地层变质年龄相当,说明铅锌硫化物是与原地成岩物质一起沉积形成现今以锌为主的层状铅锌矿层。铅同位素是古老正常铅,说明铅锌成矿物质与地层一致。金属硫化物的硫同位素组成 δ34S 平均值为 16. 21 ,说明矿石硫源不是岩浆,而与围岩同源,主要来自海水硫酸盐,并以重硫为主。
图 4 朝鲜检德铅锌矿田示意图( 引自辽吉,1984)
二是区域变形变质是控制富矿的主要因素。在区域变形变质作用过程中,褶皱构造对矿源层物质组分的改造、迁移、富集关系十分密切。矿体位于北大川统,在核部的紧闭倒转向斜的两翼,富矿体多产于向斜封闭部位和正常翼部劈理发育处,这是因为当元古宙地层未完全成岩固结之前,区域性的东西向挤压和南北向引张力导致古元古代地层的褶皱及塑性变形,同时其中产生了流劈理构造,复杂的褶皱构造使矿体形态复杂化,但总体上以板状、似层状、透镜状、鞍状为主,而且矿体分布形态、产状与地层褶皱形态、产状基本一致,具同步特征。最富的矿体出现在区内第一期褶皱构造的向斜收敛部位,由于层间滑动和塑性流动,含矿层在褶皱核部变厚,褶皱收敛处矿体加厚变富。因此,由北大川统和南大川统结晶片岩组成的轴向为南北的紧闭线形复式向斜直接控制着铅锌矿体的空间分布。
图 5 朝鲜检德铅锌矿床中途场矿段 -150m 坑道平面示意图图中示出了褶皱收敛部位矿体富集和变厚( 引自地矿部检德铅锌矿地质考察组,1986)
三、矿床成因和找矿标志
1. 矿床成因
对于检德式铅锌矿床的成因,朝鲜国内长期受岩浆期后热液矿床成因的束缚,找矿无大突破。20世纪 60 年代末,通过一个矿段的综合研究,发现矿化与地层关系密切,矿化受一定层位和岩性控制并且矿体与地层同步褶皱,改变了岩浆期后中 - 高温热液矿床成因观点,接受了层控的沉积变质型矿床的成因理论。从此,沿一定层位和构造有利部位找矿,发现了许多新矿体,扩大了矿区远景。
我国地质学家几次赴朝鲜考察检德铅锌矿床,考察人员的认识不尽相同。基本上有两种看法: 一是地矿部 1985 年的考察认为属沉积变质后期热液叠加矿床; 二是有色金属工业总公司 1985 年的考察认为属海底喷气 ( 流) 沉积变质型矿床。两者共同点都认为矿床经沉积变质形成,不同之处在于金属物质及含矿岩层的来源和形成。
( 1) 沉积变质后期热液叠加矿床
持这种观点者,鉴于以下事实: 矿床受地层控制,赋存在一定层位,矿体顺层产出; 含矿围岩MgO 含量高,达 18. 23% ~ 20. 37% ,岩石含铅、锌量较高,Pb 为 80 × 10- 6,Zn 为 ( 40 ~ 1110) ×10- 6,均高于世界碳酸盐岩或岩石圈的平均含量,具备成矿物质来源于北大川统富镁碳酸盐岩的成矿前提; 在区域变质作用过程中褶皱构造与矿源层物质组分迁移富集关系密切; 硫同位素值偏离陨石轴较远,排除了矿石硫来自上地幔或地壳深部的可能性,推测矿石硫来自围岩,是海水中的硫酸盐或卤水参与形成了矿化; 铅同位素值变化范围较小,说明铅同位素组成较稳定,其模式年龄与北大川统的沉积年龄基本一致。铅同位素属正常铅,成矿物质无疑主要来源于地层。但也有一些铅同位素模式年龄低于摩天岭系的变质年龄,因而推测部分矿体有与中生代端川花岗岩有关的矿化叠加; 据检德铅锌硫化物矿物的包裹体测温资料,成矿温度的下限为 100℃,上限为 380℃,但硫化物的形成过程并不连续,反映成矿作用为多期性。矿石中有些矿物无疑是热液成因的,而且按其形成温度可分为高、中、低温 3 类矿物。据以上特征及测试资料,其成因应属于沉积变质后期热液叠加矿床。
( 2) 海底喷气 ( 流) 沉积变质型矿床
持这种观点者除鉴于上述基本地质矿床特征外,还强调两点: 一是有关铅、锌物质来源问题,根据检德地质队的介绍,矿床富矿品位铅、锌合计最高可达 80% ( 考察团拣块分析为 60. 62% ~64. 50% ) ,造成这样高含量的金属品位和如此稳定的含矿层,用陆源碎屑是无法解释的; 而北大川统中又未见火山物质,如用海底火山喷发成矿解释也是难以令人信服的,只有来源于海底喷气( 流) 才能得以圆满解释; 二是从含矿围岩的铁锰指数值得到证实。铁锰指数用 ( Fe + Mn) /TiO2表示。经地质学家研究认为铁锰指数大于 25 时,大体上都属于喷气 ( 流) 成因。检德铅锌矿区不含铅锌的白云岩,铁锰指数都小于 20; 含铅锌的白云岩,铁锰指数一般都在 40 左右; 大的工业矿体集中地段的白云岩中铁锰指数都大于 60。因此认为,检德铅锌矿床属于海底喷气 ( 流) 沉积变质型矿床。
其实,这两种成因观点均有些不能解释的地质现象。如果将两者相结合,即检德矿床的成因为海底喷气 ( 流) 沉积变质后期热液叠加矿床,也许更接近客观实际。
2. 找矿标志
( 1) 区域地质找矿标志
检德式铅锌矿床的区域构造为太古宙克拉通的裂谷带等古构造。铅锌矿化即赋存于辽 - 老 - 摩大裂谷内混积的摩天岭系地层中,在我国东北相应有辽河群和老岭群地层,因此,在辽 - 老 - 摩大裂谷中古元古代的摩天岭系、辽河群和老岭群是区域上寻找检德式铅锌矿床的重要勘查前提。
( 2) 局部地质找矿标志
地层和构造是具体控制检德式铅锌矿的两大因素。铅锌矿床是层控的,与地层层位密切相关,受特定层位和岩相控制。检德地区的矿化主要赋存在元古宇摩天岭系北大川统上部含硅质条带状杂色炭质白云岩及南大川统下部与北大川统接触过渡带的层位中。地层中含炭、高镁和含 ( 或夹) 硅质的碳酸盐岩 ( 白云岩) 是这类矿床的容矿岩石。位于矿体上部层位的烟灰色—白色硅质岩是直接的找矿标志。位于铅锌矿主要含矿层之上的厚 20 ~30m 的金云母化白云岩是寻找盲矿的标志。
矿体的大小和形态受区内褶皱构造控制。检德地区由北大川统和南大川统结晶片岩组成的复式向斜直接控制铅锌矿体的空间分布。在褶皱的收敛部位或次一级褶皱的翼部矿体变厚和延长,在向斜的封闭部位矿体尤为富集。
( 3) 地球化学找矿标志
1) 矿区的土壤金属量测量样品分析研究表明,形成次生晕的元素有 Zn、Pb、Sn、Ag、In、Cu、Ni、V、Cr、Ga、Mn 等,其中较好地反映铅锌矿的指示元素是 Zn、Pb、Ag、In、Sn,而 Sn、Ag、In异常大体分布在铅锌异常区内,而且出现在矿床上方的表土中。
2) 从研究区内 Zn / Pb 比值发现,区内工业矿体 Zn / Pb 比值大体变化于 2 ~ 20 之间,最集中范围为5 ~10; 未有矿体出现或不具工业价值的矿体区域其 Zn/Pb 比值小于2 或大于20。所以根据 Zn /Pb 比值概率分布可预测工业矿体的相对含矿率。
3) 围岩的微量元素分布特征和含矿性之间有密切关系。矿区内常出现的元素有 Cu、Pb、Mn、Co、Ag、Zn、Ni、Ba 等,它们在含矿和非含矿围岩中具不同含量。特别是围岩中 Cu、Mn 的含量与含矿性关系密切,越是含有铅锌的围岩其 Cu、Mn 含量越高,与铅锌有关的围岩中 Cu、Mn 含量比不含矿围岩高 2 ~3 倍。
4) 条带状白云岩中硅的含量和矿化关系密切,铅锌矿体常出现在靠近白云岩中硅质岩和遭受强烈透闪石化部位,这些地方铅锌品位比较高,铅锌矿体主要赋存于 SiO2含量为 6% ~8% 的条带状白云岩中,因此可以把硅含量较高的条带状白云质大理岩发育区,作为找矿勘探的预测区。
( 金庆花)
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