（地质工程专业论文）湖南东山钨矿成矿地质条件及成矿预测研究.pdf

中南大学硕士学位论文 摘要 摘要 东山钨矿位于湖南省南部临武县境内，是一个以白钨矿为主的矽卡岩一热液 充填交代型矿床。 本文抓住成矿母岩形态和容矿构造两大因素进行重点分析，以查明矿床的定 位机制，分析成矿地质条件，摸清成矿规律为目的，采用各种找矿方法和手段对 盲矿体进行定位预测。通过研究分析矿床产出的地质背景、矿体的形态、产状、 空间分布、矿体在剖面上的延伸与变化规律，矿体产出与构造的关系，矿体内部 结构特点、容矿构造及其空间展布形式等，从中找出矿床和矿体形成的地质条件 及成矿规律。 研究发现矿体产出与构造关系密切，矿体一般产出在接触带由陡变缓的凹 部；岩浆侵入时产出的垂向直剪作用，在岩体外接触带形成张扭性断裂，是矿区 重要的导矿构造和容矿构造；与接触带相连的古岩溶构造，是矿化富集的有利场 所。该矿床的形成，主要控矿因素是地层、构造、岩浆岩。地层( 碳酸盐岩) 为 成矿提供了成矿元素c a 和o ，构造控制着矿体的形态产状和空间分布，岩浆岩 为成矿提供了主要成矿元素w 。通过分析成矿地质条件和成矿规律，辅以化探 原生晕法和物探中的激电测深法，在矿区预测了找矿远景区。 关键词：东山钨矿，矽卡岩一热液充填交代，成矿地质条件，成矿规律， 成矿预测 中南大学硕士学位论文 a b s t r a c t a b s t r a c t d o n g s h a nt u n g s t e no r ed e p o s i t ，l i e si nt h el i n g w uc o u n t r yo fs o u t h o ft h eh u n a np r o v i n c e ，i sas k a m - h y d r o t h e r m a ls c o u r i n gr e p l a c e m e n t d e p o s i t ，a n ds c h e e l i t ei so n l y u s e f u lm i n e r a li nt h i so r ed e p o s i t b a s i co n 也eh o s t r o c ka n dt h eh o s ts 咖c t l l r ec h a r a c t e r i s t i c s ，t h e a u t h o rd e t e r m i n e dt h el o c a t i o nm e c h a n i s m s ，a n a l y s i s e dt h eg e o l o g i c f o r m a t i o nc o n d i t i o n s ，s u m m a r i z e dt h em e t a l l o g e n i cr e g u l a r i t i e s ，t h e n p r e d i c t e d t h eb l i n do r e b o d yt h r o u g hs o m ek i n d so fm e t h o d sa n d d e t e r m i n e dt h eg e o l o g i c a lb a c k g r o u n d ，t h es h a p e ，o c c u r r e n c e , s p a t i a l d i s t r i b u t i o n , e x t e n t i o na n dv a r i a t i o n so fs e c t i o n s ，t h er e l a t i o n s h i pb e 呐e e n o c c u r r e n c eo fo r e b o d ya n ds t r u c t u r e ，t h ei n n e rs t r u c t u r a lc h a r a c t e r i s t i c so f o r e b o d y , t h eh o s ts t r u c t u r ea n dd i s t r i b u t i o ni ns p a t i a l ，t h e nt od i s c o v e r s o m em l e so fg e o l o g i c a lc o n d i t i o n sa n dm e t a l l o g e n i cr e g u l a r i t i e s w ef o u n do u tt h a tt h ed e p o s i tr e l a t e dt os t r u t t e r sc l o s e l y o r e b o d y a l w a y so c c u ra tt h el o wp o i n to ft o u c h - z o n e t h eo r e b o d yo c c u r r e di nt h e c o n c a v eo ft h et o u c h z o n ef r o ms t e e pt og e n t l e t 1 1 eo b s e r v a t i o nu n d e r e l e c t r o nm i c r o s c o p et ot 1 1 es a m p l ea f f o r d st h eo r e - f o r m i n gm e c h a n i s m i n d i c a t o re l e m e n ti nt h eg e o c h e m i c a lp r o s p e c t i n gp l a y sa ni m p o r t a n tr o l e i np r o s p e c t i n gt h eb l i n do r e b o d yi nt h ed e e p p r o s p e c t i n gw i t ht h ei p s o u n d i n gm e t h o df i n do u tt h el o w e rr e s i s t a n c ea n dl o w e rc a t h o d e l a y e r t h o u g ha n a l y s i s eo ft h eg e o l o g i c a l c o n d i t i o na n dm e t a l l o g e n i c r e g l a r i f i e s ，t h e nf i n do u tt h ep r o s p e c t i n g a r e ai nt h e d e p o s i t k e y w o r d s ：d o n g s h a nt u n g s t e no r ed e p o s i t ；s k a r n - h y d r o t h e r m a l s c o u r i n g r e p l a c e m e n td e p o s i t ；g e o l o g i c a lc o n d i t i o n s ；m e t a l l o g e n i cr e g u l a r i t i e s ； m e t a l l o g e n e t i cp r e d i c t i o n 原创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究 工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢 的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不 包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我 共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在在论文中作了明确的说 明。 作者签名：稳必日期：幽盘年月上日 关于学位论文使用授权说明 本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校 有权保留学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位 论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论 文；学校可根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文。 作者签名：篮醴璺丝导师签名邋日期：盟年月卫日 中南大学硕士学位论文第一章前言 1 1 论文选题的科学意义 第一章前言 有色金属是国民经济建设所需的重要资源，尤其是钨、锡、钼等金属材料更 是各个行业不可或缺的金属原料。近年来，随着国民经济的快速发展和国内外市 场需求的日益加大，加紧对钨、锡、铜、钼等有色金属资源的勘查显得尤为紧迫。 湖南省是我国重要的有色金属基地之二有色金属作为经济发展的重要行业，在 湖南经济建设中占有非常重要的地位。 东山钨矿位于湖南省南部临武县境内，是一个以白钨矿为主的矽卡岩一热液 充填交代型矿床，发现于1 9 5 7 年。从发现到现在，作了大量的工作，取得了可 喜的成果，创造了较好的经济效益，为国民经济发展作出了重要贡献。东山钨矿 对地质找矿工作十分重视，曾多次邀请有关专家和部门到矿区进行地质调查和找 矿研究。2 0 0 5 年邀请中南大学地学院共同承担的东山钨矿成矿规律及矿区深 边部成矿预测研究任务，本论文课题即来源于该项研究任务 对东山钨矿成矿地质条件及成矿预测研究具有理论和实践两方面的意义。首 先，在实践方面，通过研究可更加深入地认识矿区的成矿地质条件，更好的指导 了成矿预测，指导矿区今后的生产工作在理论方面，通过对典型钨矿地质特征 和矿床成因的研究总结，将会使现有成矿理论得到反复的验证甚至是修正或补 充，从而为下一步的找矿预测工作提供正确的理论基础。 1 2 东山钨矿地质研究工作进展 1 2 1 研究区概况 东山钨矿隶属湖南省临武县管辖，矿区位于临武县北东方向1 3 公里处，从 县城有水泥公路直通矿区，交通十分便捷。 矿区地势西高东低，西部为山区，东部为平地。矿区中部有溪流自北向南流 过，气候为亚热带湿润气候，年降水量1 4 1 5 r a m ，年平均气温1 4 - - 1 8 。矿区 经济以农林为主，盛产大米、松木和楠竹。水电资源和劳力资源丰富。近年来， 矿产开发较活跃，当地政府鼓励外来人员投资矿业。 1 2 2 前人地质工作评述 东山钨矿为一矽卡岩型白钨矿床，发现于1 9 5 7 年，当时的冶金工业部地质 局湖南分局第四预查队在香花铺深坑里填图时，首次在蜈蚣蛉发现自钨矿化。 1 9 5 7 年9 月，当时的香花岭勘探队( 有色2 3 8 队前身) 组建香花岭分队进入矿 中南大学硕士学位论文第一章前言 区工作，在深坑里“远景窿 发现矽卡岩型白钨矿，1 9 5 8 年开展正规填图，并在 地表用工程揭露，在蜈蚣岭地段外接触带碳酸盐岩中发现了白钨矿体，当时根据 地表工程见矿情况，认为矿体向东倾斜，于1 9 5 9 年在接触带东侧施工5 个钻孔， 结果全部落空。 1 9 6 0 年，有色2 3 8 队再次进入矿区，在查明矿体产状后于1 9 6 1 年重新开钻， 第一个钻就见到了白钨矿体，至1 9 6 5 年共施工钻探5 6 4 4 3 8 米，获w 0 3 1 8 万 吨，取得了较好的经济效益。 至1 9 9 5 年，东山钨矿已采出探明储量的大部分，在感到地质储量吃紧的情 况下，邀请有色2 0 6 队来矿进行地质找矿当时的认识是，自钨矿体产在外接触 带，矿体的形态产状、空间分布与延伸严格受f 懈断层控制，找矿方向应沿f 描 断层向南，在这一思路指导下，沿f 蝣断层布设了6 个孔，经4 孔施工未见到工 业矿体，其余2 孔未施工。 东山钨矿自发现至今，前人曾作过许多地质工作，积累了宝贵的地质资料， 在矿床成因、成矿规律、找矿预测等方面提出了一些认识与看法，归结起来有以 下几点g 1 认为该矿床为矽卡岩型白钨矿床，其成因与尖蜂岭花岗岩有关，矿体产 在花岗岩与碳酸盐岩接触带的外带，白钨矿化形成于矽卡岩阶段之后，是岩浆 期后含钨热液上升，随温度和压力降低在有利的岩性构造部位浓集成矿。 2 矿体的空间分布，受控于f 枷断层，该断层既是矿液运物的通道，又是 矿化富集的有利空间。 3 白钨矿化具多阶段性，早期为石英一白钨矿化，中期为萤石一白钨矿化， 晚期为方解石一白钨矿化，其中萤石一白钨矿化为主要成矿阶段。由于矿化具 多阶段性，形成的矿石类型较复杂，可细分为六类：即萤石型白钨矿、石英萤石 型白钨矿、石英型白钨矿、矽卡岩型白钨矿、大理岩型白钨矿、风化残坡积型白 钨矿。 4 矿化具一定的分带性，自尖峰蛉岩体往东，矿化呈现出白钨一钨锡铅锌 一铅锌水平分带，自岩体往南也有类似的水平分带现象。 5 由于白钨矿的产出与f 粕断层有关，找矿应沿f 椭断层进行，尤其是应沿 f 幅断层往南追索，在其深部有可能找到隐伏的盲矿体。 前人的认识与看法来自于实践，有一定的地质依据，但由于当时工程揭露面 较小，测试技术手段有限，也未作过专门的地质找矿研究，因而，还存在些不 足的地方，具体说来有以下几个方面： 1 对矿区构造未作系统而细致的研究，尤其是矿区构造的形成、发展与演 化及构造活动序次未作分析。矿区自古生代以来，经历过多次构造活动，产生的 构造形迹对控岩、控矿具有重要影响，只有查明矿区构造分布与演化规律，了解 2 中南大学硕士学位论文第一章前言 构造与成矿的关系，才能正确指导找矿工作。 2 前人虽认识到成矿与接触带有关，但矿体产在接触带何部位，接触界面 的形态等都未作分析。尖峰岭花岗岩是一沿穹窿核部位侵入的火成岩体，其东侧 即东山钨矿区与泥盆系、石炭系碳酸盐岩接触，接触带的形态沿走向和倾向是起 伏不平的，白钨矿体的空间分布与接触带的形态有关。 3 矿体在平、剖面上的形态与容矿构造形态有关，以往的地质工作未探究 容矿构造的形成机理，总把n n e 向断层( ) 当作导矿、容矿构造，如这一认识 成立，矿体外部形态和复杂边界是无法用断裂控矿解释的，矿体在平、剖面上的 形态与成矿时的构造活动和古岩溶有关。 4 前人认为尖峰岭花岗岩与成矿关系密切。但对岩体与成矿的先后关系、 岩体的含矿性等未作探讨。实际上，尖峰岭花岗岩是一个复式岩体，在白钨矿成 矿之后，还有过岩浆活动，晚期岩体可呈岩枝插入矿体中，或破坏矿体的连续性。 该岩体除与白钨矿化有关外，还与其周边的金属硫化物矿床有关。 5 在矿床成因方面，认为该矿床属矽卡岩化后期石英、萤石交代型白钨矿 床，成矿物质来自于尖峰岭花岗岩，但对该矿床的成矿模式和成矿机理未进行探 讨。白钨矿床的形成，有其复杂的过程，岩浆热液中的w 是以络合物形式运移的， 当其与c a c 0 。( 石灰石) 起反应便形成c a w o 。( 白钨矿) 。 6 矿区露头较好，近矿围岩在地表断续出现，围岩中含有一定的成矿元素， 对指导找矿具指示意义，以往的地质工作未作过化探取样，物探方法也曾未采用 过。 1 3 论文完成的主要研究工作 1 3 1 研究的基本思路与方法 此次研究是一次综合性的地质研究，根据该矿床的特点，应抓住成矿母岩形 态和容矿构造两大因素进行重点分析，其目的是要查明矿床的定位机制，分析成 矿地质条件，摸清成矿规律，采用各种找矿方法和手段对盲矿体进行定位预测。 为达到此目的，本次研究工作主要从以下几方面进行： 1 从现场地质调查入手，查明矿床产出的地质背景、矿体的形态、产状、 空间分布、矿体在平剖面上的延伸与变化规律，矿体产出与构造的关系，矿体内 部结构特点、容矿构造及其空间展布形式等，从中找出矿床和矿体形成的地质条 件及成矿控制因素和成矿规律。 2 矿体产出与接触带的形态有关，矿体一般产出在接触带由陡变缓的凹部， 要把接触带的形态模拟出来，应根据开采资料修编剖面，再从三维空间对接触界 面进行取值，用计算机对接触带形态进行模拟。 3 从各中段采集矿石标本，在显微镜下进行观测，以研究矿石的内部结构 3 中南大学硕士学位论文第一章前言 特征，为划分成矿阶段，为研究矿床形成机理提供依据。 4 矿区露头较好，在地表沿接触带有矿体和近矿围岩出露，在这些部位采 集化探样品，分析与成矿有关的指示元素，对指导深部盲矿预测有实际意义。 5 该矿区从地表到矿体底板，其铅直断面从上至下依次出现浮土层、灰岩 层、大理岩层、矿体、花岗岩，这些岩层和矿层物性差异大，矿区地形也较平缓， 可采用物探方法中的激电测深法对深部进行探测，找出与矿体物性相似的低阻低 极化层，为指导深部盲矿体预测提供依据。 6 f 缁断层是否控制矿体的分布与延伸涉及到今后的找矿方向，查明断层结 构面特征，了解断层在平剖面上的延伸以及与矿体空间分布的关系，尤其是断层 中充填物特征，分析其力学性质、活动序次，以确定该断层与成矿的关系。 1 3 2 主要研究内容及完成的实物工作量 根据上述基本思路，本论文着重研究了以下与成矿和找矿预测有关的内容， 并完成了相应的工作量。 1 矿床和矿体地质研究。这项研究从宏观和微观两方面进行，宏观上，在 现场对矿体外部形态、矿体内部结构进行了观测与描述，对典型的地质现象进行 拍照，系统观测了2 3 0 m 、2 5 2 m 、2 6 5 m 中段和部分采场，采集岩矿石标本2 0 余块， 现场照相1 0 张，对控矿构造、接触带以及岩体与矿体间的关系，进行了仔细的 观测与分析，地表对部分矿体露头和围岩作了观察。微观方面，将采集的岩矿标 本作了镜下鉴定，对典型的矿化现象作了显微照相，在矿床地质和矿体地质方面 取得了新认识。 2 矿区构造研究。对矿区地质构造进行了较详细的调查研究和综合分析， 在现场对f 懈断层、成矿后的断层、容矿构造、接触带等构造形迹作了专项调查， 地表踏勘路线3 0 0 0 余米，井下观测构造点3 0 余个，在现场收集资料的基础上。 结合区域构造，对矿区构造序次、构造演化与发展作了较全面的研究，对各期次 构造形成的应力场作了探讨，分析了构造与成岩成矿的关系。 3 地球化学取样与分析。在地表，沿外接触带露头进行了化探取样，井下 对岩体和远离矿体围岩作了选择性取样，分析了各样品的w 0 。的含量，共采样8 个，分析结果可作为在深部寻找隐伏矿体的依据。 一4 地球物理探矿。根据矿区地形和矿化特征，在矿区南部4 1 9 线一4 4 9 线 作了激电测深，共布测点9 个，探测深度0 - - 2 3 0 m 。在现场采集物探参数测定标 本5 块，其中花岗岩2 块( 其中蚀变花岗岩l 块) ，矿石l 块，大理岩、灰岩各l 块。 5 接触形态研究。根据开采资料，对原勘探剖面作了修编，在修编剖面图 的基础上，结合物探资料，编制了4 0 8 线- - 4 4 8 线接触带形态等值线图，并将已 知矿体和物探异常范围投至图上，以查明接触带形态与矿体空间分布的关系。该 4 中南大学硕士学位论文 第一章前言 图是编制矿区成矿预测图的基础图件。 6 根据控矿因素和成矿规律，对矿区找矿靶区作了预测，编制了矿区南矿 段成矿预测图。根据生产部门的意见，对找矿靶区工程验证作了初步设计 1 3 3 主要成果与认识 经现场地质调查，并结合室内测试分析，对东山钨矿成矿地质条件和成矿规 律有了较全面的认识，综合起来有以下几方面： 1 在矿床成因方面。认为该矿床属矽卡岩一岩浆热液充填交代型白钨矿床， 白钨矿c a w o 。中的有用组分w 由岩浆热液提供。其成矿过程是：不同方向的背斜 叠加，在区域形成穹窿构造，穹窿边缘( 东山钨矿区) 出现近南北向的断裂，沿断 裂形成大的古岩溶，岩溶洞穴内堆积大量的坍塌角砾岩和岩溶堆积物，并被碳酸 钙等胶结。至燕山早期尖峰岭花岗岩沿穹窿多次侵入，在成岩晚期，含矿流体向 岩体项部聚集，并沿接触带向下运移，在外接触带和与岩体相邻( 相通) 的古岩溶 中充填交代成矿。 2 从区域构造演化分析了矿区构造发展史，理顺了构造与成矿的关系。矿 区自早古生代以来，曾经历过多次大的构造运动，早在加里东期，区域上就形成 了东西向的背斜，到印支期，受东西向的挤压，在区域上形成规模较大的南北向 构造，由于不同方向背斜的叠加，在尖峰岭一香花岭一带形成一轴向近南北的穹 窿构造，东山钨矿区位于穹窿的东南侧。穹窿形成后，花岗岩沿穹窿轴部位侵入， 形成尖峰岭花岗岩和一系列与岩浆侵入有关的断裂构造。至燕山中晚期，矿区又 经历过一次大的构造活动，形成一些横切矿体或破坏矿体的断裂构造。 一 构造与成矿的关系密切，接触带附近的古岩溶构造是矿区重要的容矿构造； 岩浆侵入时在接触带( 含古岩溶) 上形成的与接触带倾向相反的张扭性断裂既是 导矿构造又是矿体空间定位的容矿构造，而f 幅断层则是成矿后的破矿构造，与 成矿无成因联系。 3 通过编制接触带顶板等值线图，认为接触带形态与矿体空间分布关系密 切，矿体赋存在接触带形态由陡变缓的部位，并且自北向南，接触带由陡变缓的 凹部产出标高逐渐降低，到4 4 5 线，这一部位的产出标高在1 8 0 m 以下 4 化探取样结果表明，w o 。原生晕异常对指导找矿具指示意义。经地表取样， 并由数学分析和类比法求得w 0 3 原生晕异常下限为0 0 0 8 ，其中h i ( 4 4 2 叫4 3 线) ，h 5 ( 4 4 4 - - 4 4 5 线) 、h b ( 4 4 8 - 一4 4 9 线) 等化探点w 0 3 均高于背景值，指示这些 地段有形成白钨矿体的可能。 5 利用双频激电仪在矿区南部4 1 9 线至4 4 9 线地表进行了激电测深，激电 测深结果显示，在4 1 9 线- - 4 4 9 线不同深度存在低阻低极化层，低阻低极化层的 厚度各处也不相同，据岩矿标本测定，白钨矿属低阻低极化体，因而推断矿区南 部的低阻低极化层可能为白钨矿化所致，将激电测深异常投至接触带顶板形态等 5 中南大学硕士学位论文 第一章前言 值线图，异常区正好位于接触带形态由陡变缓的部位。 6 在控矿因素方面，认为该矿床的形成，主要受尖峰岭花岗岩和泥盆系碳 酸盐岩接触带及其附近的古岩溶构造控制，花岗岩和碳酸盐岩为成矿提供物质来 源，接触带、古岩溶以及岩体侵位时形成的张扭性断裂为矿化提供富集空间，只 有这些控矿因素构成最佳组合形式，才能形成具工业价值的矿体。 7 矿化富集有如下规律 ( 1 ) 工业矿体形成于花岗岩与碳酸盐岩接触带，尤其是在与接触相连的古岩溶 构造中，可形成规模巨大的工业矿体。 ( 2 ) 矿化富集于接触带由陡变缓的部位，由北往南，矿化深度逐渐增大 ( 3 ) 围岩条件与成矿有密切的关系，如接触带附近的围岩为泥盆系上统大理 岩、白云质灰岩，则可形成较好的工业矿体。 ( 4 ) 成矿具多阶段性，其中白钨一萤石矿化是重要的成矿阶段，这一阶段形成 的矿化体规模大，w 0 3 平均含量高。 ( 5 ) 由岩浆侵入在接触带产生的垂向直剪作用而形成的张扭性断裂，是矿化充 填交代的最佳部位，一般可形成大而富的白钨矿体，这一部位的矿体其上部多具 分枝现象，往下部矿体形态逐渐变规则。 8 根据控矿因素与成矿规律，认为在矿区南部有较好的找矿前景。该地段 有与已知矿段类似的成矿地质条件，接触带由近南北向逐渐转为近东西向，据地 质构造发展史分析，该地段有形成古岩溶的可能。物化探结果均有明显的异常， 接触带形态等值线图亦指示该地段存在由陡变缓的部位，这与已知矿段情形相 似。 9 成矿预测方面，认为从4 1 9 线起，往南深部接触带附近可能存在白钨矿， 最有望的地段是4 4 4 线至4 4 9 线，该地段成矿地质条件优越，物化探异常明显， 在4 4 5 线，z k l 孔已见有1 0 2 m 厚的白钨矿化，w 0 。含量达0 3 5 ，预计隐伏盲 矿体沿走向长2 5 0 - - 3 0 0 m ，赋存标高在2 6 0 m 到1 7 0 m 之间。矿体规模不亚于北矿 段已采矿体。 6 中南大学硕士学位论文 第二章成矿地质背景与成矿地质条件 第二章成矿地质背景与成矿地质条件 2 1 区域地质背景 东山钨矿位于东南地洼区赣桂地洼系茶陵地洼南部，南岭东西复杂构造带中 段的北侧，耒临南北向构造带的南端，为不同构造体系叠加的复合部位n 。区 域范围包括通天庙穹窿及其周边地区( 图：2 - 1 ) 。 图例 l d - t i 地台盖层 i z - s l 地槽构造层 臣圈燕山期花岗岩 e 日南北向背斜 臣习区域性断层 图2 - 1 东山钨矿区域地质简图 2 1 1 区域地层 区域内地层出露较齐全，地槽、地台、地洼构造层均有出露。 地槽构造层：仅见寒武系上、中、下统，为一套滨海一浅海交替沉积的岩系。 经区域变质和局部热变质作用，大多已成为变质岩，这套地层分布于通天庙穹窿 核部。 地台构造层：包括泥盆系、石炭系、二迭系、三迭系下统，为一套浅海、海 陆相交互地层，不整合于地槽构造层之上。该岩系未遭受明显的变质作用，分布 于通天庙穹窿周边地区或残留于穹窿的顶部。 地洼构造层：包括侏罗系、白垩系。属内陆山间盆地沉积的碎屑岩，零星分 布于通天庙穹窿的南西侧，与地台构造层呈角度不整合接触口一。 2 1 2 区域构造 区域内构造发育，东西向、南北向、北东向、北北向构造均有出露，不同方 向的构造互相迭加改造，其构造形迹清晰可见。东西向构造为基底构造，表现为 东西向的褶皱，后被南北向构造叠加改造，仅在通天庙穹窿核部露出构造形迹， 其他地段均被地台盖层所履盖( 图2 - 2 ) 。南北向构造以褶皱为主，相间有南北向 中南大学硕士学位论文 第二章成矿地质背景与成矿地质条件 的区域性断裂，褶皱在区域中部( 香花岭至大岭头) 为一南北向背斜，该背斜横跨 在东西向基底构造之上，在区域上形成一穹窿构造( 通天庙穹窿) 。北东向和北北 东向构造主要表现为断裂构造，它们大多是在先期构造的基础上发展的，故表现 出具多次活动的特点。 舢 i 口 o 1 嘲 c l 、d ：石炭系、泥盆系( 地台盖层)￥5 2 ：燕山期花岗岩 e ：寒武系( 地槽构造层) 图2 - 2 通天庙穹窿纵剖面图( 1 ：2 0 万) 2 1 3 区域构造演化 区域中各种构造形迹是在一定构造应力场作用下形成的，大多数构造是多次 构造运动叠加的结果。该区早在加里东运动末期( 广西一百越运动) ，东西向构造 就已具规模，下古生界地层发生褶皱，褶皱轴向为东西向，地壳上窿成陆地，地 槽沉积结束。到晚古生代早期，整个区域进入地台阶段，地块逐渐下降，大规模 海浸开始，海水从南向北灌入，致使上古生界地层不整合于下古生界地层之上( 多 呈角度不整合) 。海西期构造运动对本区的影响是以缓慢升降为主，以致上古生 界各时代地层呈整合或假整合接触。到印支早期，本区构造活动有所加强，但仍 以升降运动为主，伴随有一定的岩浆活动，如骑田岭岩体的侵位。印支晚期即中 三迭世末，受安源运动影响，本区构造运动加剧，形成一系列南北向的褶皱和断 裂，同时岩浆活动也迅速增强，伴随有大量的岩浆侵入。安源运动以后，整个区 域进入地洼期，海水从本区退出，在区域上形成一些内陆盆地，沉积一套陆相杂 碎屑建造和湖相膏盐建造的岩系。燕山中期，由于差异升降运动，造成区域地块 上窿，在其周边沉积有零星的白垩系红层。燕山晚期构造运动在本区产生的构造 形迹以断裂为主，形成一系列的北北东向的断裂构造。从印支晚期到燕山晚期， 是本区岩浆活动最为强烈的时期，区域内的尖峰岭、香花岗岩等岩体及一些花岗 斑岩脉相继侵位，地块的刚度增大。喜山期构造运动对本区有一定的影响，使先 期形成的部分断裂重新活动，一些切割矿体和岩体的断层形成于此期间，至此，一 区域构造轮廓基本定型。 2 1 4 区域岩浆活动 区域内岩浆活动较强烈，岩性较为复杂，地表出露的岩体有黑云母花岗岩、 花岗斑岩，这些岩体呈岩株状或呈岩脉状分布于通天庙穹窿核部及其西侧地区， 目前区域已发现大小岩体1 8 个，其中尖峰岭岩体规模最大，出露面积约5 k m 2 。 区域中的岩体侵位于燕山早期，花岗斑岩侵入时代较晚，为燕山晚期的产物。 2 中南大学硕士学位论文第二章成矿地质背景与成矿地质条件 强烈的岩浆活动为区内多种矿产的形成提供了有利条件，目前，区域内已发 现具工业意义的矿产有w 、s n 、p b 、z n 等，如香花岭锡矿、深坑里、香花铺钨、 铅锌矿、东山钨矿。 2 2 矿区地质构造分析 矿区构造比较复杂，不同方向的构造叠加在一起，构成了矿区控岩控矿构造 系统。由于构造与矿床和矿体空间定位的关系密切，在矿区开展成矿预测必须对 矿区构造及其与成矿的关系作深入的分析。 2 2 1 矿区主要构造形迹 由于矿区处在多个构造叠加复合部位，不同方向、不同形式的构造均有表现 ( 图2 - 3 ) 。矿区中最明显的构造形迹主要有褶皱、断层、节理、接触带、岩溶等， 现将其特征分述如上下： 圃第四系 圆下石燃盂公髓 圈上髭盆统会母坼组 圆上泥盆统鲁矿山蛆 圆中泥馘棋子张 囵燕山明花岗岩 。圈断层厦编号 团黼 图2 - 3 东山钨矿地质构造图( 1 ：5 0 0 0 ) ( 一) 褶皱 矿区褶皱不甚发育，规模较大的为尖峰岭背斜，该背斜轴向近南北，向南倾 伏，核部地层为泥盆系中、上统，两翼为石炭系地层，尖峰岭花岗岩沿背斜轴部 侵入，东山钨矿位于该背斜的东翼。 ( 二) 断层 矿区断层较发育，规模大小悬殊，大者沿走向延长1 0 0 0 余米，小的沿走向 长仅数十米。按断层走向，将矿区断层分为近东西向、近南北向、北西向、北东 3 中南大学硕士学位论文 第二章成矿地质背景与成矿地质条件 向、北北东向五组。 1 近东西向断层：走向介于7 0 。- - - - 1 0 0 。，在东山钨矿范围内不甚发育， 断层面平直，向南倾斜，倾角均在7 0 。以上，这组断层有如下特点： ( 1 ) 规模相差大，沿走向长度相差数百米； ( 2 ) 断面平整、紧闭，常见有水平或斜向擦痕： ( 3 ) 断层性质以平移逆断层为主。 2 近南北向断层：走向介于3 5 0 。 1 0 。之间，矿区内不发育，在东山钨 矿仅南部有一近南北向的断层出现，断层向东倾斜，倾角8 0 。，断层产于c 。m 1 地层中，断层平直，形成时代较早。 3 北西向断层：走向为3 0 0 。 3 3 0 。，东山钨矿范围内较发育，规模大 的沿走向长6 0 0 米，一般沿走向长3 0 0 米左右，这组断层为斜向断层，形成时代 较晚；多表现为正断层形式。 4 北东向断层：走向在4 0 。 - 6 0 。之间，矿区内较发育，规模最大的为 矿区北部的区域性断层f 。，沿走向长2 0 余公里，切割早第三系( e ) 、泥盆系( d ) 、 石炭系( c ) 、侏罗系( j ) 等地层，是一活动时间长，断层性质多变的大断层， 、在东山钨矿，这组断层不多见，规模较大的为& ，断层性质以平移断层为主。 5 北北东向断层：走向介于1 0 。 - 3 0 。，矿区内十分发育，规模也比较 大，如f 瞒、r ，：，这组断层的特点是： ( 1 ) 常成组出现，沿走向延伸长，产状稳定； ( 2 ) 断层常以破碎带的形式出现。破碎带内构造角砾岩发育； ( 3 ) 断层有过多次活动，在成矿后，表现出逆平移断层形式，并破坏矿体。 ( 三) 节理 矿区内节理较为发育，主要有两组，一组走向北北东( 2 0 。- - 3 0 。) ，倾向南 东，另一组走向1 0 0 。2 0 。，倾向北西。 ( 四) 接触带 矿区内接触带绕尖峰岭花岗岩分布，接触带产状随部位不同而异，在矿区东 部，接触带向东倾斜，矿区南部，接触带向南倾斜，沿其走向出现转折的部位正 位于东山钨矿范围内。接触带分内带和外带，内带为蚀变花岗岩，蚀交以钾化、 硅化、绿泥石化为主，偶见有细小的白钨矿、黑钨矿脉出现。外带为泥盆、石炭 系灰岩，经热变质作用，已变为大理岩。白钨矿体产于外接触带。 ( 五) 岩溶构造 分古岩溶和现代岩溶。古岩溶沿北北东方向展布，在东山钨矿，古岩溶位于 接触带上，沿长轴方向长约3 0 0 余米，产出标高2 3 0 米至地表，古岩溶北段宽， 南段窄。溶洞内坍塌角砾岩发育，尤其在古溶洞的下部，坍塌角砾大小悬殊，并 被方解石、萤石、石英、白钨矿胶结。古岩溶的形成有两种可能：一是不同方向 4 中南大学硕士学位论文第二章成矿地质背景与成矿地质条件 构造的叠加，在尖峰岭一带形成穹窿构造，在穹窿的东侧，即古岩溶产出的部位， 形成北北东向的断裂。断裂在古地下水的作用下，逐渐被溶蚀成溶洞。另一种可 能是尖峰岭花岗岩为一复式岩体。早期岩浆的侵入带来大量的热水溶液，这些热 水溶液为酸性流体，在岩浆后期上升至接触带，它们将围岩逐渐溶蚀成古溶洞。 现代岩溶发育于新构造形迹之上，尤其是重新活动的断裂，是现代岩溶最为发育 的部位。东山钨矿现代岩溶分布于古岩溶的上部，或沿北北东向断裂分布于接触 带东南部。 2 2 2 构造演化与构造应力场分析 矿区构造的形成与发展经历了漫长的地质时期，区域上每一时期的构造活动 都对矿区构造变形产生一定的影响，并形成相应的构造形迹嗡町。正因为如此， 矿区内先期形成的构造会被后期构造叠加改造，而后期构造的形成又受先期构造 的制约，这种先后构造间的相互制约与改造，使矿区构造形迹进一步复杂化从 区域和矿区构造形迹分析，自加里东期以来，矿区经历过以下不同时期的构造变 形。 1 加里东期 元古代地槽沉积结束后，区域上经历过 一次大的构造运动( 广西一百越运动) ，构造应 力主要来自南北方向的挤压( 图2 - 4 ) 。受其影 响，在区域上形成一系列东西向的褶皱与压剪 性断层。南岭东西向构造带形成于这一时期。 这些东西向的构造被掩盖在地台盖层之下，仅 在香花岭至尖峰岭一带有出露。从区域图上 看，参与东西向褶皱的寒武系地层其走向仍 为东西向( 见图2 - 1 ) n 山 厂分 f 拳西冉霄辨 j i s 图2 4 矿区加里东时期构造应力分析略图 加里东期构造运动在区域上未伴随有强烈的岩浆活动，部分侵入体也可能被 掩盖在地台盖层之下矿区内未见有这一时期侵入的岩体。 2 印支期 加里东期地槽沉积结束后，区域经构造变动上升成陆地，至海西期区域被拗 陷成海盆，沉积一套浅海一海陆交互相的地台盖层，到海西期末一印支期初，地 台沉积结束，区域上又出现一次在大的构造运动( 安源一三都运动) 。这次构造运 动的主应力来自东西方向的挤压( 图2 - 5 ) ，在区域上形成一系列南北向的褶皱构 造和南北向的压剪性断裂。矿区内形成的构造形迹主要有： ( 1 ) 南北向的褶皱 5 中南大学硕士学位论文 第二章成矿地质背景与成矿地质条件 最明显的是矿区东南部的南北向褶皱，参与褶 皱的地层为泥盆系、石炭系，出露较完整的为尖峰 岭南部的背斜。该背斜转折端部位的地层被剥蚀， 两翼依次出露泥盆、石炭系地层。 ( 2 ) 穹窿 矿区东部的穹窿构造形成于这一期间，当南北 向复背斜横跨叠加在早期东西向背斜之上时，在横 跨交汇处地块上窿，形成穹窿构造。 ( 3 ) 南北向断层 所形成的南北向断层以压剪性为主，断层面平 直、紧闭、沿走向延伸稳定，经后期构造叠加改造， 表现有平移性质。 图2 - 5 矿区印支期构造应力分析略图 ( 4 ) 北东向断层 以剪切断层为主，部分北东向断层是在早期北东向断层基础上形成和发育 的，因而具多次活动的特点，并具有较复杂的结构面。 ( 5 ) 东西向断层 早期形成的压剪性东西向断层在本次构造活动中表现为张性，在区域上，花 岗斑岩多沿这组断裂侵入矿区内的东西向断层以正一平移性质为主。 印支期构造活动伴随有强烈的岩浆活动，区域东部上的骑田岭岩体于这一期 间侵位。 南北向的右型直剪作用，对矿区构造产生一图2 - 6 矿区燕山早期构造应力分析略图 较大的影响，主要表现为： ( 1 ) 原近南北向的断层在右型直剪作用下，走向发生偏转，由原来的南北向 转为北北东向，如f 椭，r 。：，断层性质也发生变化，由剪切为主转变成压性剪切 为主，见图2 - 6 。 ( 2 ) 新形成一些北东向的断层，这些断层以张扭性为主，常切割矿体和岩体， 成为破矿构造。 中南大学硕士学位论文 第二章成矿地质背景与成矿地质条件 这期构造活动伴随有强烈的岩浆活动，尖峰岭花岗岩沿北东向断裂上升侵 位，并带来大量的成矿物质，因而矿区成矿作用主要发生在这一构造活动期。 4 喜山期 这一期构造运动对矿区成矿作用无大的影响，所形成的构造形迹大多起破坏 矿体的作用，早期运动方式和燕山晚期相似，使矿区早期形成的断层包括含矿构 造再次产生活动。到后期，矿区以构造等变动为主，在垂向压应力( 重力) 或地应 力作用下，早期断裂沿断面产生滑动，断层多表现出正断层的形式，在部分地段 如矿体内部或顶、底板，常出现规模大小不一的断层，其断面上常见有新滑动的 擦痕和泥质充填物。 2 2 3 矿床和矿体定位的构造条件 矿床和矿体的空间定位与构造关系十分密切。成矿有两大因素，一是要有成 矿物质来源；二是要有赋矿空间，这两大因素都与构造有直接或间接的关系。就 东山钨矿而言，成矿物质主要来自于尖峰岭花岗岩，但岩体的侵位，成矿物质的 运移与聚集都与构造有关。构造控制着岩浆侵入和岩体的空间形态，也控制矿化 赋存的空间，如接触带的凹部，古岩溶构造以及岩浆侵入时的断裂构造等；因此， 矿床和矿体的空间定位，构造是极其重要的条件。 1 矿床定位的构造条件 目前已开采的工业矿体位于尖峰岭花岗岩外接触带，该接触带在矿区沿走向 延伸1 5 0 0 米，已发现工业矿化的地段仅3 5 0 米，接触带的何种部位成矿，是白 钨矿床空间定位的构造条件之一从目前揭露的矿体包括已采矿体来看，白钨矿 化富集在接触带产状由陡变缓的凹部，也就是说，接触带不是处处含矿，只有在 接触带产状发生变化的地段才有利于工业矿化的形成。 矿床定位的另一个构造条件是穹窿构造。尖峰岭花岗岩沿穹窿侵入，岩浆带 来的成矿物质在岩浆冷凝结晶过程中，逐渐从岩浆中分泌出来，这些成矿物质随 岩浆期后热液上升，当含矿气液上升到穹窿的顶部，受顶部围岩隔挡而向穹窿两 侧运移，在接触带的外带与碳酸盐反应形成白钨矿。 2 矿体定位的构造条件 矿体的赋存空间是受构造控制的，在东山钨矿，控制矿体产出的构造条件是 古岩溶构造和岩浆侵入时的断裂构造。 ( 1 ) 古岩溶构造 古岩溶是指在成矿前或成矿时就已形成的溶洞构造h 1 。东山钨矿的古岩溶十 分发育，古岩溶规模大，呈不规则长条形，与现代溶洞形态( 如冷水江的波月洞) 十分相似。古岩溶形成后，被角砾岩及碳酸盐岩所充填，岩浆的侵入易于在古岩 溶中形成断裂或裂隙，为矿化充填交代提供了有利空间。 关于古岩溶构造，是本次研究提出来的，以往有关部门把这种构造视为构造 7 中南大学硕士学位论文 第二章成矿地质背景与成矿地质条件 破碎带，并命名为f 锵。本次将其定为古岩溶构造的依据是： 外部形态特征：古岩溶的空间形态是不规则的，在平面上，呈北部宽，南 部逐渐变窄的长条状，北部地段最宽处约5 0 余米。在剖面上，呈上窄往下逐渐 变宽的葫芦状，这与现代溶洞相比有相似之处。 充填物质特征：溶洞中的充填物有坍塌角砾岩。角砾岩中角砾大小悬殊， 棱角明显，没有位移、搓碾的迹象，角砾被方解石、萤石、石英、白钨矿胶结。 角砾岩厚度大，且发育于溶洞的底部。在采场( 2 5 2 米中段4 1 5 线1 ) 还可见到纹 层状方解石、白钨矿化，这是岩溶内部结构特征之一。 溶洞中充填物还有结晶粗大，呈巨型块状的方解石，这种方解石只有在结晶 空间大、参与结晶的物质不断补给的条件下才能形成。 岩溶边界线特征。在井下多处可见古岩溶的边界，其特点是边界极不规则， 呈锯齿状或港湾状，这种现象的产生，与地下水的溶蚀作用有关，而构造破碎带 不应有这类边界。 岩溶的空间分布特点。在大岩溶的旁边， 还可见小的岩溶，两者之间有通道相连，如在 2 5 2 米中段4 1 5 线采场，离大岩溶1 0 余米处 有一小岩溶( 图2 - 7 ) ，两岩溶中都有方解石、 萤石、石英、白钨矿化，小岩溶的边界也极不 规则，两岩溶之间有一宽约2 0 余公分管道相 连，管道中充填有方解石、石英和萤石。 图2 72 5 2 米中段4 1 5 线采场 大岩溶上盘的小岩溶平面示意图 ( 2 ) 断裂构造 与矿体空间定位有关的断裂构造是岩浆上 侵时在外接触带形成的张扭性断裂，断裂向接 触面方向倾斜，在剖面上呈雁列状，沿倾斜延 伸不长，至接触界面中止，这种断裂形成后， 矿液沿断裂充填交代，在靠近接触界面，不同 裂隙中矿化充填交代连为一体，使矿化体变得 很厚，沿矿体倾斜往上，便出现多个分枝，使 矿体变成指状。从剖面上看，矿体形态犹如 图2 - 8 矿体在剖面上的形态示意图 掌状( 图2 8 ) 。 2 2 4 矿体形态与构造作用方式的关系 矿体在平面上的形态受控于古岩溶构造，而在剖面上的形态，则与岩浆侵位 时的构造作用方式有关。如前所述，矿体在剖面上呈掌状，其原因是岩浆上侵时， 3 中南大学硕士学位论文第二章成矿地质背景与成矿地质条件 产生向上的力，在外接触带产生相应的剪切力，这对力偶作用的结果限明( 图2 - 9 ) ， 在外接触带产生张扭性断裂，这就便得矿体只能在外接触带定位，并在剖面上呈 掌状产出。 2 2 5 关于f 4 0 5 断层 该断层是湖南有色2 3 8 队确认的，在 l 2 0 0 0 矿区地质图上，北段( 4 4 5 线以北) 用虚线表示，表明隐伏于第四系冲积层之 下；南段( 4 4 5 线以南) 用双实线破碎带符 号表示。说明在地表有露头，并测有产状， 向西倾斜，倾角5 0 。据钻孔资料，4 4 5 线( 含4 4 5 线) 以北，多个剖面钻孔均见到该 图2 - 9 矿体在剖面上 呈“掌”状应力分析简图 断层。断面向西倾，为一破碎带，有白钨矿化存在，4 4 5 线以南，钻孔未曾揭露 到，但前人物探资料表明，该断层在深部已延伸到尾砂坝以南地区，并且断层规 模大，是地下水的通道。 长期来，该断层一直被认为是矿区最重要的控矿断裂，白钨矿体产在这一断 裂破碎带内，导致往后的找矿方向是沿该断裂进行。 为了查明该断层的存在形式及其与成矿的关系，此次研究在现场对其进行了 观测与调查。调查结果发现，该断层是一成矿后的断层，并在某些地段如2 6 5 米中段4 1 7 线以南，断层是由多个平行但不一定并列的断面组成断层带，各断面 均向西倾斜，断面间的垂直距离0 5 2 m 不等，其中有一断面沿接触界面延伸， 但倾向相反( 接触界面向东倾，断面向西倾) ，该断面附近有白钨矿呈角砾状。调 查中还发现，在2 3 0 米中段4 1 卜4 1 6 线之问，白钨矿体连续、完整，从矿体底 板到顶板，未见有断层面或断层破碎带的痕迹，表明f 舶断层并没有在此经过。 从矿体产出状态来看，矿体的分布与延伸并不受某一断层破碎带控制，其一， 矿体厚大处，水平厚度达8 0 米，薄的地段仅数十公分，且这种厚薄变化是突变 的，如若受破碎带控制，其变化应是