广西泗顶_古丹铅锌矿床的构造控矿作用及其找矿方向.docx

2 0 0 1 年 1 月J OU RNAL O F GU IL IN INST I TU TE O F TECHNOLO GYJ an.2001文章编号 :1006 - 544 X(2001) 01 - 0068 - 05广西泗顶 - 古丹铅锌矿床的构造控矿作用及其找矿方向唐诗佳 , 彭恩生 , 李石锦 , 胡祥昭 , 王步清( 中南大学地质研究所 , 湖南长沙 410083)摘 要 : 泗顶 - 古丹铅锌矿是桂北同类矿床的典型代表 。矿体受构造控制明显 , 泥盆纪地层中的缓倾斜和陡倾斜断层分别控制了层脉和切层脉的形态 、产状和规模 ; 泗顶 - 泗杰和 多娄弄 - 龙塘 2 个短轴背斜控制了区内铅锌矿床 ( 点) 的分布 ; 泥盆纪碳酸盐岩地层中的 构造面则为矿液的运移和矿体的富集提供了有利通道和场所 , 控制了矿体的产出层位 。矿床 (点) 的形成 、定位都离不开这 3 种构造的作用 。关键词 : 断层 ; 短轴背斜 ; 成矿构造 ; 构造面 ; 泗顶 - 古丹 ; 广西中图分类号 : P642 , P5411113文献标识码 : A泗顶 - 古丹铅锌矿位于广西融安县 , 为桂北地区同类矿床 ( 点) 的 典 型 代 表 。有 关 矿 床 的 成 因众说纷纭 , 有 岩 浆 热 液 型 、地 下 水 交 代 型 和 沉 积改造型等多种观点1 ,2 ; 而在构造方面则局限于 近南北向和北东向断裂交叉控矿的看法 。近年来 , 随着矿床勘探 难 度 的 增 加 , 矿 石 储 量 的 减 少 , 对 矿床外围的找矿已成为不可避免的研究课题 。基 于这一问 题 , 笔 者 从 矿 床 的 成 矿 构 造 方 面 出 发 , 着重研究矿床的构造特征 , 试图提出新的构造控 矿模式 , 以期在进行矿区外围的成矿预测中取得 突破 。该铅锌矿由泗顶和古丹 2 个矿床组成 , 出露地层为寒武系清溪组 ( 1 q) , 泥盆系中统的东岗 岭组 ( D2 d ) 和 上 统 的 融 县 组 ( D3 r ) 。矿 床 则 分别赋存于靠近寒武系清溪组与泥盆系之间不整合面上 部 的 融 县 组 和 东 岗 岭 组 碳 酸 盐 岩 中 ( 图间的构造面控制了矿脉的层位 , 穹隆状背斜则控制了区内铅锌矿床 (点) 的分布 。11 .断裂构造控矿1缓倾斜层间断层控矿在赋存矿体的泥盆系碳酸盐岩中 , 广泛发育缓倾斜的顺层 断 层 。其 产 状 较 平 缓 , 与 围 岩 基 本一致 , 倾 向 北 西 , 倾 角 一 般 为 5 15; 形 态 简 单 , 沿走向和倾向均呈舒缓波状延伸 ; 规模较大 , 一般沿走向 、倾向延伸 500 1 000 m 。正是这些 产状平缓 、形态 简 单 、规 模 较 大 的 层 间 断 层 控 制 了泗顶 、古丹矿床主要矿体的形态 、产状和规模 , 如泗顶矿 的 1 , 6 , 7 , 8 号 矿 体 , 古 丹 矿 的 1 , 2 号矿体等 ( 图 2) , 它们都是沿层间断层呈似层状 产出 , 将其称为 层 脉 , 常 由 一 系 列 的 扁 豆 状 和 透 镜状矿体所组 成 , 在 尖 灭 处 常 表 现 为 锯 齿 状 。由 于构造作用和成矿作用的不均一性和长期性 , 以 及岩石物理性质的差异性等因素的影响 , 常使得 同一矿体不连续 , 表现为被分成数个相隔较远的 透镜状矿体 (图 2) 。在众多的层间断层中 , 其中1) 3 ,4。通 过 对 两 矿 床 及 外 围 成 矿 构 造 特 征 的 研究 , 表明本区的铅锌矿床 ( 点) 受构造控制明显 ,归纳起来就是局部的断层 ( 包括缓倾斜和陡倾斜 断层) 控制了 矿 体 的 形 态 、规 模 和 产 状 , 岩 层 之收稿日期 : 2000 - 06 - 05 ; 修订日期 : 2000 - 09 - 15基金项目 : 国家自然科学基金资助项目 ( NO149772152)作者简介 : 唐诗佳 ( 1971 - ) , 男 , 贵州湄潭人 , 在读博士研究生 , 构造地质学专业 。第 21 卷第 1 期唐诗佳等 :广西泗顶 - 古丹铅锌矿床的构造控矿作用及其找矿方向69有一条最为发 育 , 断 层 中 岩 石 破 碎 强 烈 , 见 有 许多压性的断层角砾和断层泥 , 在该断层及其上下 盘的层间断层中都见有矿体产出 , 所以当地的采 矿工人都将这一断层作为找矿标志 。1 . 2 陡倾斜断层控矿矿区内除了广泛发育一组与岩层产状一致的 缓倾斜断层外 , 还有数条切割地层的陡倾斜的断 层 , 如泗顶 的 F1 , F4 断 层 。这 些 断 层 一 般 较 陡 , 向东 倾 , 倾 角 60 70, 规 模 较 大 , 控 制 了 两 矿 床的部分矿体 , 如泗顶的 5 号和古丹的 3 号矿体 。 这类矿体明显地切割赋矿岩层 , 故将其称为切层 脉 。矿体产状在 浅 部 近 直 立 , 向 深 部 则 逐 渐 变 缓 呈似层 状 , 在 形 态 上 呈 上 大 下 小 的 “牛 角 ” 状(图 2) 。由于断裂作用强烈 , 断层中常见有许多角 砾 , 两盘的围岩蚀变强烈 , 如黄铁矿化 、褐 铁 矿化 、重晶石化等 。其矿体可能是成矿作用 时 , 成 矿流体充填这些陡倾斜断层以及稍后的断层作用 而形成的 。这一现象在艾凤山矿点尤其明显 ( 图3) 。图 1 泗顶 - 古丹铅锌矿田地质构造及矿床 ( 点) 分布图( 据广西冶金地勘公司 270 队资料)Fig. 1 Dist ributing map of st ruct ures and ore deposit s in Siding - Gudan Pb - Zn mine fieldC1 y 下石炭统岩关阶 ; D3 r 上泥盆 统 融 县 组 ; D2 d 中泥盆统东岗岭组 ; 1 q 寒武系清溪组 ; 1 背斜轴 ; 2 正断层 ; 3 逆断层 ; 4 地质界线 ; 5 不整 合 面 ; 6 矿床 ( 点)图 3 艾凤山矿点剖面图Fig. 3 Section map of Aifengshan occurrence1 融县组 ; 2 充填有矿体的断层 ; 3 矿体2短轴背斜控矿如果说断层 ( 包括缓倾斜和陡倾斜断层) 控制了区内矿床 (点) 中矿体的 “态”, 即形态 、规模和产状 , 那么矿田内发育的短轴背斜则控制了 区内 矿 床 ( 点 ) 的 “位 ”, 即 矿 床 ( 点 ) 的 分 布 (位置) 。在泗顶 - 古丹矿田内 , 发育有 2 个规模较大的短轴背斜 , 即泗顶 - 泗杰背斜和多娄弄 - 龙塘 背斜 ( 图 1 ) 。泗 顶 - 泗 杰 背 斜 位 于 矿 田 的 北 部 , 核部地层为寒 武 系 清 溪 组 , 其 岩 性 为 砂 岩 , 产 状 近直立 ; 翼 部 泥 盆 系 融 县 组 则 沿 核 部 四 周 分 布 ,图 2 泗顶矿区 X 线勘探线剖面图Fig. 2 Section map of X prospecting line1 融县组 ; 2 清溪组 ; 3 钻孔及编号 ;4 断层及编号 ; 5 矿体 1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 桂 林 工 学院 学 报2001 年70其岩性为生物 灰 岩 和 微 晶 灰 岩 , 产 状 平 缓 , 为 泗顶铅锌矿床 ( 点) 的 赋 矿 地 层 。在 矿 田 的 南 部 则 发育有多娄弄 - 龙塘短轴背斜 , 其核部地层也是 近直立的寒武系清溪组 , 翼部地层则是产状平缓 的泥盆系东岗岭组 , 岩性为生物碎屑灰岩和白云岩 , 为古丹铅 锌 矿 床 ( 点) 的 赋 矿 地 层 。两 背 斜的轴向都为北 东 , 在 形 态 上 呈 穹 隆 状 , 故 将 其 称 为 “穹隆状背斜”。区内的众多铅锌矿床 ( 点) 的分布都分别受 这 2 个短轴背斜所控制 。在泗顶 - 泗杰短轴背斜翼部的融县组 灰 岩 中 , 自 北 往 南 产 出 有 叭 赖 、泗 顶 、吉照 、古代等数个铅锌矿床 ( 点) ; 而在多娄 弄 - 龙塘背斜四周的东岗岭组灰岩中则分布有艾凤山 、龙塘 、多 娄 弄 、古 丹 、石 墙 岭 和 拉 塔 等 矿为不同时期的盖层构造超覆于基底岩层之上和盖层泥盆系岩层中的一系列层序界面 。正是这些界 面或其上下的特殊沉积物体系为后来泥盆纪地层 提供了重要的 物 质 和 场 所 。岩 相 是 沉 积 环 境 、沉积物 、沉积时代 的 综 合 地 质 体 。根 据 矿 田 内 不 同 时代岩性中成矿元素和微量元素的特点 ( 表 1) 4 可以看出 , 岩石 中 铅 、锌 由 砂 岩 到 灰 岩 丰 度 逐 渐增高 , 而铜逐渐 减 少 , 表 明 了 海 侵 层 序 铅 锌 丰 度 增高 ; 海退 层 序 铅 、锌 降 低 , 但 铜 则 增 加 。在 矿 区中所见到富矿体的产出部位 , 都是在生物碎屑 灰岩中 , 因此有利的成矿环境应为滨海相到浅海相的沉积环境 。表 1 矿田内主要岩石成矿元素丰度值- 6 Table 1 Co ntent s of ele ment s in major rocks w B/ 10 床 (点) 。这些矿床制 (图 1) 。(点)分别受 2 个 “穹隆”控岩石名称PbZnCu261448309 . 87浅变质石英砂岩粉砂质泥板岩 板状泥灰岩 灰岩白云岩525811083 . 96084168100103 . 31173构造界面控矿矿区出露地层主要为寒武系清溪组( 1 q) ,泥盆 系 东 岗 岭 组 ( D2 d )和 融 县 组 ( D3 r ) , 二 者据泗顶矿地测科资料整理 。之间呈角度不整合接触 。矿田所有的矿脉都是产于靠近不整合面的东岗岭组和融县组浅海相碳酸 盐岩中 。泗顶 - 古丹矿田出露地层主要是泥盆系碎屑岩和碳酸盐岩建造 , 分布于矿田东部和东南地区 。地层中 w ( Pb) 为 ( 40 78 ) 10 - 6 , 个别达102 10 - 6 , w ( Zn) 为 ( 40160) 10 - 6 ;矿田西部 的寒武系清溪组中 w ( Pb) 为 ( 40 58) 10 - 6 , w( Zn) 为 ( 40168) 10 - 6 。其中寒武系板状泥灰岩 中 w ( Pb) 达 110 10 - 6 。与区域资料 (表 1) 对 比结果表明3 ,4 : 矿田内各时代地层铅锌含量明显 高于区域各时代地层 , 区域地层中的铅锌元素含量低 。这可能是后期叠加改造和改造富集的成矿作用所造 成 的 。所 以 按 地 层 时 代 找 矿 是 片 面 的 ,而应从构造作用方面入手 。根据收集泗顶 - 古丹矿田内钻孔揭露的不整 合面标高资料 , 不 整 合 面 表 现 为 东 高 西 低 、北 高 南低的总体变化趋势 。在总体变化过程中形成了高低相间出现的波状起伏曲面 , 在不整合面上出现一个凸凹交替出现的沉积洼地 。这些洼地控制 着泥盆纪的沉积 。受后期多期次造山运动的影响 , 凹和凸地不断交替演化 , 造成海水入侵方向的交替变化 , 沉积物 部 分 暴 露 或 产 生 沉 积 间 断 , 表 现综上所述 , 矿区内沉积盆地变化 、海平面升降是控制富矿形成的一个重要因素 。一方面地壳 的升降运动 , 造 成 凸 凹 洼 地 , 在 凹 地 中 接 受 成 矿 物质的沉积 ; 另一方面海浸和海退交替频繁的运 动造成了地层层序的不整合面 , 而这些界面成为最有利的成矿 空 间 。由 此 , 沿 凸 起 边 缘 的 凹 地 找 矿是重要的前提 , 即穹隆状短轴背斜边缘是成矿 最有利的地段 。4构造演化与成矿作用泗顶 - 古丹铅锌矿床的形成不但与构造 ( 断裂和褶皱) 密切相关 , 而且也与当时的沉积环境 、沉积相有着紧密的关系 , 二者缺一不可 。富含铅 、 锌等成矿元素的浅海相碳酸盐岩是矿床形成的基础 , 而构造作用则是成矿元素富集成矿和矿体定位的关键 。矿区的成矿构造演化可分为 4 个阶段 。第 1阶段 , 加里东运动造成了寒武系清溪组与泥盆系 的东岗岭组和融县组呈角度不整合接触 , 平缓的 泥盆系覆盖于陡倾斜的寒武系砂岩 之上 。同时由 于构造作 用 的 不 均 匀 性 , 寒 武 纪 地 层 局 部 隆 起 , 1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 第 21 卷第 1 期唐诗佳等 :广西泗顶 - 古丹铅锌矿床的构造控矿作用及其找矿方向71分布 。泥盆纪地层在矿田南部多娄弄 - 龙塘地区和北部泗顶 - 泗杰地区环绕寒武系岩石分布而构 成了两个规模较大的 “穹隆状”短轴背斜 。随后的第 4 阶段 , 构造运动使本区地层进一 步隆起 , 未接受 后 期 沉 积 , 表 现 为 缺 失 泥 盆 纪 以 后的地层 , 只是在局部见有零星的第四纪沉积物 。 同时由于基底地层的上拱 , 使得本区覆盖于寒武 纪地层上的泥盆纪灰岩产生层间滑动而形成了顺 层的层间断层 , 为矿体的富集提供了良好的空间 。 稍后的成矿作用使寒武纪和泥盆纪地层中铅 、锌 等成矿元 素 活 化 、迁 移 , 在 两 个 “穹 隆 状”短 轴 背斜四周的缓倾斜层间断层和陡倾斜切层断层等 有利构造空间富集而形成了矿体 。在印支运动时 , 由于基底寒武纪地层在两个背斜地段处于隆起状 态 , 有利于层滑 作 用 的 产 生 。于 是 在 融 县 组 灰 岩 沉积后的上拱作用使两个短轴背斜翼部的泥盆纪 地层产生了强烈层滑作用 , 从而形成了围绕背斜 的层间断层 , 成矿流体充填这些层间断层及其切 层断层富集成矿 , 造成了目前区内这种短轴背斜 控矿 , 铅锌矿床 ( 点) 都围绕泗顶 - 泗杰和多娄 弄 - 龙塘两个短轴背斜分布的现象 (图 4D) 。图 4 泗顶地区的构造演化与成矿Fig. 4 Tectonic evolution and mineralization in Sidin g areaA 第 1 阶段寒武纪地层局部隆起 ; B 第 2 阶段海浸形成 东岗岭组地层 ; C 第 3 阶段海浸形成融县组地层 ; D 第4 阶段形成赋矿空间 , 地层中的铅锌元素活化 、迁移 、富 集形成矿体5讨论与结论(1) 断裂构造控制了区内矿床 ( 点) 中矿体的 “态”: 缓倾斜的层间断层控制了层脉的形态 、规模和产状 ; 切层脉则赋存于陡倾斜断层中 。( 2) “穹 隆 状 ”短 轴 背 斜 控 制 了 区 内 矿 床 (点) 的 “位”: 泗顶 - 泗杰短轴背斜和多娄弄 - 龙塘 短 轴 背 斜 分 别 控 制 了 泗 顶 和 古 丹 铅 锌 矿 床 (点) 的分布 。(3) 泥盆纪碳酸盐岩地层中的构造界面为矿 液的运移和成矿物质的富集提供了有利通道和场 所 , 控制了矿体的层位 。( 4) 区内富含铅锌等成矿元素的浅海相碳酸 盐岩的泥盆系东岗岭组和融县组是矿床形成的基 础 。(5) 矿田内各时代地层铅 、锌含量明显高于 区域各时代地层 , 可能是后期叠加改造和改造富 集的成矿作用所造成的 。所以按地层时代找矿是 片面的 , 而应从 构 造 作 用 方 面 入 手 。对 矿 田 内 的 构造研究应放在重要地位 。通过以上分析 , 今后矿田内的成矿预测应把为穹隆状短轴背斜的形成提供了基础第 2 阶段随着矿田南部多娄弄 -(图 4A) 。龙塘地区和北部泗顶 - 泗杰地区的寒武纪地层的隆起 , 富含铅 、锌等矿化元素和生物的海水由南西向北东方 向漫浸 , 在矿区南部多娄弄 - 龙塘地区寒武纪地层隆起区的四周沉积而形成了富含铅锌元素的东 岗岭组生物碎屑灰岩和白云岩 。由于这次海浸强度不大 , 北部地 势 较 高 , 海 水 还 未 漫 浸 到 矿 田 的北部地区就停止了 , 于是就造成了泗顶地区缺失 东岗岭组地层的现象 (图 4B) 。第 3 阶段 , 再次产生海浸 , 海水沿多娄弄 - 龙塘隆起较低的部位向 北部漫浸 , 沿泗顶 - 泗杰寒武纪地层隆起区四周沉积而形成了富含铅锌元素的融县组微晶灰岩和生物灰岩 ( 图 4C) 。这 一 期 间 , 南 部 多 娄 弄 - 龙 塘地区由于已沉积了东岗岭组的厚层灰岩 , 地形相对较高 , 融县组灰岩仅在地形低洼处见有零星 1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 桂 林 工 学院 学 报2001 年72重点放在泗顶 - 泗杰和多娄弄 - 龙塘两短轴 “穹隆状”背斜的北西翼 , 因为在这些地区具有形成 泗顶 、古丹类铅 锌 矿 床 的 地 层 、构 造 和 岩 相 等 有 利的地质条件 , 并 且 见 有 铅 、锌 矿 点 和 可 作 为 找 矿标志的 “铁帽”出 露 , 所 以 在 这 些 地 区 找 矿 有 望取得突破 。参考文献 :1张术根. 泗顶铅锌矿田地下水成矿模式 J .矿床地质 ,1990 , 9 ( 1) : 2634 .覃涣然. 试论广西泗顶 - 古丹层控型铅锌矿床成矿富集 特征 J .广西地质 , 1986 , ( 1) : 1216 .陈毓川. 桂北地区矿床成矿系 列 和 成 矿 历 史 演 化 轨 迹23在野外资料收集过程中 , 得到了广西泗顶铅锌矿地测科同志的大力支持和帮助 , 在此表示感 谢 。M .南宁 : 广西科学出版社 , 1995 .4龚羽飞. 广西泗顶铅锌矿控矿条件及成因探讨 D .京 : 中国地质科学院 , 1991 .北Structrural control on ore and prospect ive areain Siding - Gudan lea d - z inc depositTAN G Shi2jia , P EN G En2sheng , L I Shi2jing , Hu Xiang2zhao , WAN G Bu2qing( I nst i t ute of Geology , Cent ral S out h U ni ve rsi t y , Cha