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0 引言
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广西北山铅锌矿床位于北山—泗顶铅锌成矿带,是南岭地区重要的铅锌矿产地,勘查开发历史悠久、储量大。经过多年的开采,研究区浅表部位的矿石已基本采空。近年来在生产探矿的过程中,研究区深部又获得了较好的探矿成果,矿床储量进一步扩大,说明研究区仍有较大的找矿前景(何国朝等,2014;刘湘华等,2018)。本文就研究区地质特征、矿床成因、控矿因素及找矿方向进行阐述,为研究区下一步找矿工作提供参考。
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1 区域地质背景
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北山铅锌矿床大地构造属雪峰—四堡古岛弧之罗城—环江坳陷(图1),位于北山—泗顶铅锌成矿带西部的北山矿田内。研究区加里东运动后长期隆升暴露,缺失早泥盆世沉积;海西期处于陆缘裂陷盆地,海侵范围扩大;晚泥盆世断裂活动逐渐减弱;早二叠世受东吴运动影响,盆地总体抬升为陆地。晚二叠世—三叠纪在近南北向挤压应力作用下,中泥盆世—中三叠世地层发生褶皱和断裂冲断变形。印支运动之后,本区以块断运动为主。晚白垩世燕山运动产生近东西向挤压应力作用下,区内再度发生褶皱、冲断变形,先存弧形冲断带得以最终定型,并伴生新生的北东向右行、北西向左行平移断裂(王剑和宁浦功,1998;李梅,2011)。
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区域内主要出露震旦系、泥盆系、石炭系、少量寒武系(图2)。震旦系为一套浅变质陆相冰川及海相沉积含砾泥质岩、含砾砂岩、硅质岩建造,寒武系为一套深海—半深海相具复理石韵律特征的砂页岩沉积建造,中上泥盆统为局限—半局限海台地相碳酸盐岩和生物碎屑灰岩建造,石炭系主要为一套深水台沟相硅质岩、硅质灰岩。
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研究区经历了四堡、雪峰、加里东、印支等多次构造运动形成了复杂的构造形迹。构造线主要为北东和东西两个方向,彼此纵横交织,构成网格状。前寒武系地层构成一系列紧密线状的基底构造,盖层主体由泥盆系组成的背斜构造和向斜构造(图2)。断裂构造以北北东向和近北西向为主,次为北东向和近北北西向。区内主要发育的褶皱及断裂构造有北山—上甫背斜、上甫—肯跃背斜、架洞山向斜、洞旺—拉更大断裂、板榜断裂、川山断裂等。
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区内未发现有岩浆岩出露,据航磁、重磁资料,推测在北山、驯乐乡一带可能存在隐伏花岗岩体。区内铅锌矿床数量众多,包括北山、都川、上甫、洞涌、建旺、小文洞等,主要分布在北东向褶皱核部及两翼,与北东向断裂亦有密切的关系。
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2 研究区地质
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2.1 地层
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地层可以分为非礁相区地层和礁相区。非礁相地层主要为中泥盆统东岗岭组、上泥盆统桂林组和融县组,中泥盆统主要为地台型浅海相碳酸盐岩夹碎屑岩;上泥盆统主要为地台型浅海相碳酸盐岩,包括东岗岭组(D2d)、桂林组(D3g)、融县组 (D3r),研究区铅锌矿体主要位于桂林组底部之下的东岗岭组白云岩中(图3,图4)。
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图1 北山铅锌矿床大地构造位置图
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Ⅳ-4-1-1—四堡古岛弧;Ⅳ-4-1-2—罗城—环江坳陷;Ⅳ-4-2-1—龙胜陆缘裂谷;Ⅳ-4-2-2—资源陆缘沉降带;Ⅳ-4-2-3—桂中—桂东北坳陷;Ⅳ-4-2-4—大瑶山陆缘沉降带;Ⅳ-4-3-1—南盘江—右江裂谷盆地;Ⅳ-4-3-2—富宁—那坡陆缘沉降带;Ⅳ-4-3-3—十万大山断陷盆地; Ⅳ-4-3-1-1—南丹坳陷;Ⅳ-4-3-1-2—都阳山隆起;Ⅳ-4-3-1-3—桂西北坳陷;Ⅳ-4-3-1-4—灵马坳陷;Ⅳ-4-3-1-5—大明山—昆仑关隆起;Ⅳ-4-3-2-1—那坡—八渡坳陷;Ⅳ-4-3-2-2—西—田东隆起;Ⅳ-4-3-2-3—下雷坳拉谷;Ⅳ-4-3-2-4—西大明山隆起;Ⅳ-4-3-2-5—凭祥坳拉谷;Ⅳ-4-3-3—十万大山断陷盆地;Ⅳ-5-1-1—钦防残留洋盆;Ⅳ-5-1-2—六万大山岩浆弧;Ⅳ-5-1-3—博白—岑溪俯冲增生杂岩带; Ⅳ-5-2-1—罗霄岩浆弧;Ⅳ-5-2-2—云开岩浆弧;Ⅳ-5-3—北部湾坳陷
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东岗岭组(D2d):分为上下两段,下段为深灰色灰岩、生物礁灰岩、燧石条带灰岩、南部为洞忙礁灰岩;上段为灰岩、泥岩、南部为北山礁灰岩、白云岩,北山礁穿时至桂林组下部。
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桂林组(D2g):下部为炭质硅质岩、燧石条带灰岩、泥灰岩;上部为泥灰岩、条带状扁豆状灰岩。
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融县组(D3r):岩性以浅灰、灰白色中厚层块状灰岩、鲕粒灰岩、生物碎屑灰岩、藻灰岩、屑灰岩为主,部分地区夹白云质灰岩、白云岩,生物藻礁发育。
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研究区生物礁主要为层孔虫礁,命名为“北山堤礁”,北部礁体出露长 2.7 km,宽 2 km;南部为隐伏礁长2.7 km,宽1 km以上,往南继续延长,近南北向延伸。以东岗岭组上段底部砂岩为界,向上划分为北山礁,向下为洞忙礁成礁期。
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图2 北山铅锌矿床区域地质图
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2.2 构造
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(1)褶皱。矿床位于上甫—肯跃—川山宽缓箱状背斜的东翼次级背斜核部,褶皱构造线主要为近北北东向。其核部出露地层主要是东岗岭组,两翼为桂林组、融县组以及石炭系。该背斜区域上其规模长49 km,宽3~5 km,轴向20°,为直立倾伏褶皱,剖面上整体呈一箱状背斜构造褶皱特征。其东翼产状,倾向南东,倾角 20°~45°,西翼,倾向北西,较缓 10°~30°。在北山区,其两翼分别被 F3、F4、F5等断层给破坏,整个箱状背斜构造褶皱轴迹(枢纽),包括次一级褶皱轴迹均波状起伏。并且,箱状背斜总体具有向南倾伏,向北扬起的趋势,即褶皱轴迹北高南低。
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(2)断裂。研究区内断裂构造比较发育,按其走向可分为以下4组:北北东向断裂组、近东西向断层组、北东向断层组和矿体的顶、底板顺层滑动形成层间破碎带。以印支期断裂活动为主,燕山期主要是继承性的断裂活动。其中与成矿有关的断裂构造主要是北北东向断裂组和层间破碎带,即 F3、 F4、F5等。而近东西向断层组、北东向断层组大多数为破矿构造,为成矿期后断裂构造。
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图3 北山铅锌矿床地质简图
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图4 62号勘探线质剖面图
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F4位于研究区东侧,走向北北东,倾向南东东,倾角为 44°~88°,破碎带宽 1. 0~35.5 m,长 >8 km,北部 64~65 线间断距达 1000 m。是研究区内发育的最大的断裂构造之一。F3断层分布于F4断裂西侧,走向北北东,倾向南东东,长度纵贯整个北山地区,倾角 33°~75°,垂直断距 130~180 m。断层破碎带宽 0.8~8. 0 m,北山工业矿体均产于 F4与 F3 之间,以下缓上陡逆冲断裂性质为主。F5断裂带位于研究区西部,上甫—肯跃—川山宽缓箱状背斜西侧(西肩)次一级背斜构造部位。南起化达村9线往北延,长度大于1700 m。近南北走向,倾向西,倾角 41°~61°,属正断层性质。
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3 矿化特征及矿床成因
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3.1 矿体特征
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北山铅锌矿床目前所发现的矿体主要有Ⅰ、 Ⅱ、Ⅲ、Ⅷ号矿带等(图3),几个矿带分属不同的矿业公司,Ⅰ号矿带和Ⅱ号矿带目前大部分矿体已经开采完毕,仅坑道中尚有部分残余矿体在开采。Ⅷ 号矿带是最近几年矿山生产发现的,Ⅲ号矿带仍在大规模生产之中。研究区内矿体主要赋存于东岗岭组顶部和桂林组底部间的生物礁与泥质岩、泥灰岩盖层之间的中粗晶白云岩中(图3,图5)。围岩有强烈的白云石化,矿体被白云石化包围。矿体形态复杂,以似层状、透镜状、莲藕状、囊状为主(图4~6)。
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(1)Ⅰ号矿带:分布在研究区中部,F3断层下盘,南北长 1400 m,东西宽 100~300 m(图6)。含矿岩系厚一般 30~70 m,属北山礁礁顶白云岩带。矿带总体倾向西,倾角一般5°~20°。矿带中已查明5个工业矿体,除3号矿体规模较大为铅锌黄铁矿体;另 5 个矿体大部分分布在潜水面之上,多氧化成褐铁矿体。3 号矿体分布于 0~10C 线间,是主要矿体,长 1380 m,宽 50~220 m,一般 133 m。呈似层状或厚板状产出,横切面呈透镜状。走向北东 13°,倾向西,倾角一般 5°~15°,西部边缘最大达 40°以上。矿体厚度 1.60~42.91 m,平均 14.75 m,变化系数为 84%,厚度变化较大,但连续性较好。矿体品位:黄铁矿较富而铅锌矿较贫,其品位为 S 10. 02%~45.73%,平均 26.90%,Zn 0.55%~14.49%,平均 2.19%,Pb 0. 04%~6.29%,平均0.49%。
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图5 北山铅锌矿床矿体与岩性界面
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图6 北山铅锌矿床Ⅰ号矿体纵剖面图(据李永玲,2014修改)
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1—第四系;2—桂林组下段第三层第二分层;3—桂林组下段第三层第一分层;4—桂林组下段第二层;5—桂林组下段第一层;6—东岗岭组上段第二层;7—白云岩;8—铅锌黄铁矿体;9—矿体编号;10—剖面位置及编号;11—平面上的剖面位置及编号;12—断层及编号;13—地层界线
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(2)Ⅱ号矿带:Ⅱ号矿带位于 F3和 F4之间,北起 65线南至 6线间,已圈定 4个矿体,其中 2个铅锌矿体,1 个锌矿体,1 个褐铁矿体。其中以Ⅱ号铅锌黄铁矿体规模最大,黄铁矿、锌、铅矿储量约占矿床总资源储量一半以上。Ⅱ号矿体赋存标高 108~400 m,矿体呈似层状、透镜状产出,矿体长度大于 940 m,宽度 70~400 m,厚度 1.39~46.25 m,平均厚度大于 20 m。探明锌金属量 103.34 万 t,平均品位 3. 09%;铅金属量7.25万 t,平均品位0.45%。
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(3)Ⅲ号矿带:Ⅲ号矿带的位置是指北山 12 线以南,目前由新发公司所控制的矿体。位于区域性 F3断裂构造西侧,Ⅰ号矿带南部,才秀区北部,浅部矿体已经开采贻尽,目前已经开拓至-120 m 中段,其总体特点与Ⅰ号矿带相似,矿体总体似层状,产状与地层一致。
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(4)Ⅷ号矿带:矿带位于北山区东侧,F4断层上盘(图3)。矿体走向呈北东向,倾向北向西倾,产状 310°~350°∠3°~40°,局部陡倾;往南至 112线倾角变平缓后出现反转,产状 110°~170°∠9°~34°。形态较规则,局部偶见反倾现象,呈似层状产出,横切面呈透镜状。矿体最高标高为 66.9 m,最低标高为-88.7 m,最大埋深为632.10 m,大部分矿体分布标高为+110~-95.82 m,连续性较好,矿体局部有分枝现象。矿体厚度 3.79~37.31 m,平均 17.37 m,厚度较稳定,变化系数55. 09%。
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3.2 矿石特征
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矿石结构构造:矿石构造类型多样,有层状、条带状、脉状、角砾状、致密块状、胶状、浸染状均可见,明显为开放空间被热液充填交代而成(图7)。矿石结构主要有半自形—他形粒状结构、交代残余结构、填隙结构、乳浊状结构、交代溶蚀结构等(图8)。
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矿石矿物组分:矿石金属矿物以黄铁矿、闪锌矿、方铅矿为主,其他硫化物基本不见,非金属矿物主要是白云石、方解石。
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矿石类型:矿石自然类型以硫化矿石为主,仅在局部有地下水活动的地段见氧化矿石。
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图7 北山铅锌矿床典型矿石构造
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a—角砾状黄铁矿;b—结核状黄铁矿;c—条带状闪锌矿;d—块状闪锌矿方铅矿;e—条带状闪锌矿;f—胶状闪锌矿
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图8 北山铅锌矿床典型矿石结构
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a—早期破碎黄铁矿被方解石胶结;b—不同世代黄铁矿发生破碎;c—方铅矿交代闪锌矿;d—晚期方铅矿交代早期黄铁矿;e—晚期方铅矿填充闪锌矿裂隙;f—方铅矿交代闪锌矿
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Cal—方解石;Py—黄铁矿;Sp—闪锌矿;Gn—方铅矿
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3.3 成矿阶段
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通过对典型的地质现象(图5)、手标本(图7)和矿物镜下结构(图8)的研究,根据矿物之间的穿插及交代关系,可将成矿期次划分为热液期和表生期,其中热液期又划分为 3 个阶段。热液期为北山地区最重要的成矿期,又可分为(Ⅰ)方解石-黄铁矿阶段;(Ⅱ)闪锌矿-方铅矿阶段;(Ⅲ)方解石阶段。
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4 矿床成因
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4.1 硫化物EPMA成分分析
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4.1.1 分析方法
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本次研究对北山铅锌矿床中不同中段、不同构造的闪锌矿、方铅矿和黄铁矿进行了电子探针测试,其中黄铁矿样品为热液期方解石-黄铁矿阶段产物,闪锌矿和方铅矿为热液期闪锌矿-方铅矿阶段产物。首先在广州拓岩测试分析公司将从野外取回的手标本制成探针片,在光学显微镜下对探针片进行观察,根据矿物结构特征等确定探针点位置,再送至中国地质大学(武汉)地球科学学院全球大地构造中心进行电子探针测试。使用仪器为备有 4 道波谱仪的 JEOL JXA-8230 电子探针,实验过程中电压设定为 15 kV,电流为 20 nA,束斑直径为 10 μm。峰位的计数时间为10 s,前后背景值的计数时间均为 5 s。X-射线强度使用 ZAF 校正法进行校正。
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4.1.2 分析结果
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(1)闪锌矿
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北山铅锌矿床中闪锌矿主要以脉状、胶状、环带状、浸染状等产出,常与黄铁矿、方铅矿共生,多以交代黄铁矿的形式产出。
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闪锌矿中常出现 Fe、Mn、Cd、Ga、In、Ge、Tl 类质同象替代 Zn,Se、Te 类质同象取代 S,以及 Cu、Sn、 Sb、Bi 等机械混入物(Cook et al.,2009; Ye et al., 2011; Yuan et al.,2018;Yang et al.,2022)。其中 Zn2+ 与 Cd2+、Ga2+、Ge4+、In3+ 同为铜型离子,Fe2+、Mn2+ 虽为过渡型离子,但性质与铜型离子相近,由于离子类型相同或相近,离子半径相似,它们可以类质同象代替 Zn,S和 Se、Te为同一主族元素,电负性相近,共价半径相近,也构成了类质同象的条件。
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通过对闪锌矿电子探针实验数据的分析,北山铅锌矿床中闪锌矿的 Zn 含量(wt%)为 60.11%~6 6.67%,平均 Zn 含量为 65.40%;S 的含量为 31.48%~33.92%,平均 S 含量为 32.36%;Fe 含量为 0. 03%~3.37%,变化范围较大,平均 Fe 含量为 0.53%(表1)。
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Ⅰ号矿带中闪锌矿中锌含量最高,Ⅲ号和Ⅷ号矿带稍低;Ⅷ号矿带的S含量最高,Ⅰ号和Ⅲ号矿带稍低;Ⅷ号矿带Fe含量最高,Ⅰ号和Ⅲ号矿带稍低,且Ⅷ号矿带闪锌矿颜色为深色,Ⅰ号和Ⅲ号矿带多为浅色,这可能与 Fe含量有关;Cd在Ⅷ号矿带含量最高,Ⅰ号和Ⅲ号矿带稍低。从元素含量特征来看,Ⅰ号和Ⅲ号矿带相似而与Ⅷ号矿带略有不同。
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根据闪锌矿电子探针分析所得的成分数据可得出 Fe-Zn、Cd-Zn、Ge-Zn、Fe-Mn 关系图。Fe2+ 和 Zn2+ 地球化学特征相似,离子半径及晶格参数非常接近,且二者具有强负相关关系(图9a),表明存在 Fe2+ ↔ Zn2+ 的替换,且 Fe2+ 置换 Zn2+ 的能力较其他元素都要强。Cd 元素与 Zn 元素地球化学性质相似,在闪锌矿中经常发生 Cd以类质同象替换 Zn。由图9b 可以看出,闪锌矿中 Cd 元素与 Zn 元素的含量呈现负相关性,表明存在 Cd2+ ↔ Zn2+ 的替换,另外,在图9d中还可以看出,Ge元素与Zn元素的负相关性,表明可能存在Ge2+ ↔ Zn2+ 的替换。
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在图9c 中,随着 Fe 的含量增加,Mn 含量减少,从一个侧面反映了 Fe-Mn之间呈大致的负相关性,表明 Fe和不是以耦合的形式替换 Zn(Fe2+ + Mn2+ ↔ 2Zn2+),而是各自单独与 Zn 发生替换(Fe2+, Mn2+ ↔ Zn2+)。与高温岩浆活动相关的矿床相比,北山铅锌矿的闪锌矿中Ge含量较高,Mn、Fe、Ga、In含量相对较低,与典型MVT型铅锌矿床的闪锌矿中该类元素组成相似,表明北山铅锌矿是在低温条件下形成的 (Frenzel et al,2016)。当温度降低,进入闪锌矿中的 Fe 含量有所减少时,有利于微量的 Mn 可以进入闪锌矿晶格代替 Zn。同时北山闪锌矿中 Fe平均含量为 0.53%,表明北山铅锌矿为低温热液矿床,对应成矿温度为100~200℃(印修章和胡爱珍,2004)。
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(2)方铅矿
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在北山铅锌矿田中方铅矿含量较少,主要呈团块状、块状填充于闪锌矿或围岩角砾裂隙中。分析结果显示 Pb 含量为 84.32%~87.40%,均值为 85.32%,变化范围较大;S 含量为 13. 01%~13.29%,均值为 13.15%;Cd 含量为 0. 03%~0.21%,均值为 0.12%;Ga 含量为 0. 08~0.40%,均值为 0.20%。方铅矿主元素 Pb 和 S 的理论值分别为 86.60% 和 13.40%(李胜荣等,2008),这显示出北山铅锌矿床具有明显的亏硫的特征,表明硫逸度在成矿过程中存在变化。部分方铅矿样品中含有 Zn(表2),表明方铅矿在结晶沉淀时仍有闪锌矿参与(李季霖等,2017)。
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注:“-”表示低于检测限。
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图9 北山铅锌矿床闪锌矿主微量元素关系图
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a—Fe与Zn关系图;b—Cd与Zn关系图;c—Mn与Fe关系图;d—Ge与Zn关系图
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(3)黄铁矿
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北山铅锌矿床黄铁矿分布较广,占矿体主要规模,多以致密块状、脉状、角砾状产出。通常与闪锌矿和方铅矿金属矿物共生或者独立分布在围岩中。根据电子探针结果显示黄铁矿的 S 的含量为 51. 04%~55. 04%,均值为 52.94%,变化范围较大; Fe 的含量为 44.14%~47. 03%,均值为 45.93,变化范围也较大;Co 的含量为 0. 02%~0.13%,均值为 0. 07%(表3)。相对于黄铁矿理论值Fe为46.55%, S 为 53.45%(李胜荣等,2008),表明黄铁矿亏 S 和 Fe,说明黄铁矿在结晶的过程中发生了类置同象替换。
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一般情况下,浅成低温热液矿床、岩浆型矿床及卡林型矿床中的黄铁矿都相对亏 Fe 亏 S,其中卡林型矿床中的黄铁矿相较其他两种类型更加亏 Fe 亏S,而变质热液型矿床相反,具有富Fe亏S的特性 (严育通等,2012)。世界范围内的典型MVT型铅锌矿床的Fe/S的理论值为0.875(甄世民,2013),北山铅锌矿床的 Fe/S 为 0.808~0.890,均值为 0.868,相对比较集中,与世界范围内典型MVT型铅锌矿床黄铁矿的Fe/S的理论值相近,表现出典型的MVT型矿床特征。黄铁矿的Co、Ni含量对矿床的形成也有一定意义(Wang et al.,2021; Yang et al.,2022),沉积型黄铁矿的Co/Ni比值一般小于1,而与岩浆热液活动有关的黄铁矿 Co/Ni 比值大于 1。北山铅锌矿床黄铁矿的Co/Ni比值远小于1,表明北山铅锌矿床黄铁矿为沉积型(MVT型或SEDEX型),再根据前文研究表明北山铅锌矿形成于低温环境,则北山黄铁矿应为MVT型。
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注:“-”表示低于检测限。
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4.2 矿床成因
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北山铅锌矿床产在桂中凹陷盆地外侧前陆盆地,矿床总体受地层层位控制,矿体受断裂、褶皱、裂隙、岩溶和岩性转换界面等控制,主要赋矿围岩是泥盆系碳酸盐岩,主要矿物为黄铁矿、闪锌矿、方铅矿、白云石和方解石,重晶石和萤石少见,主要蚀变为白云石化,成矿流体为盐度 10%~30% 的盆地卤水,典型成矿温度变化于75~200℃,金属及硫显示壳源特征等(曾允孚等,1986,1988;石焕琪和王香成,1988;甄世民等,2011;甄世民,2013;李永玲, 2014),硫化物元素特征也表现为典型的 MVT 型矿床特征(陈好寿等,1987;Leach et al.,2005;李永玲,2014;董海雨等,2019)。电子探针分析结果显示北山铅锌矿中闪锌矿在低温条件下形成,且闪锌矿的元素组成具有 MVT 矿床中闪锌矿元素组成特征;黄铁矿的 Co/Ni 比值远小于 1,且在低温条件下形成具有MVT矿床黄铁矿特征,黄铁矿Fe/S比值为 0.868,与世界范围内典型 MVT 型铅锌矿床黄铁矿的 Fe/S 的理论值(0.875)相似,表现出典型的 MVT 型矿床特征。因此,北山铅锌矿床为MVT型铅锌矿床。成矿物质主要来自于容矿地层系统,少量来自于基底岩石。硫同位素主要来源于泥盆系地层,铅主要来源于上地壳,碳可能主要由海相沉积碳酸岩经溶解作用提供(王显富和汪金榜,1988;甄世民, 2013;李永玲,2014;董海雨等,2019)。成矿流体为盆地热卤水,沿泥盆系底部基底碎屑岩迁移,并从中淋滤出铅锌等元素,铅锌以络合物形式在氧化环境下溶解并迁移,遇到北山地区广泛存在的桂林组含炭泥灰岩,泥灰岩既提供络合物沉淀所需要的硫,也提供还原环境,从而使铅锌以硫化物的形式沉淀下来,形成矿床(图10)。印支期形成的断裂构造、层间破碎带为流体的迁移和矿质的沉淀提供了通道。
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5 控矿因素、找矿标志及找矿方向
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5.1 控矿因素
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(1)层位:研究区的铅锌矿体主要赋存于中泥盆统东岗岭组中,矿体多呈似层状、层状、透镜状,且具多层性,含矿层的延展方向与地层产状基本一致,说明矿带具有受层位控制的特征。
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(2)岩性与岩性界面:区内矿体主要赋存于中泥盆统东岗岭组白云岩与上泥盆统桂林组泥质、炭质灰岩界面之下的东岗岭组白云岩中,矿体与顶板泥质、炭质灰岩的界限清晰,而与底板白云岩的界线是渐变的,表明矿体受特定岩性和岩性界面的控制。
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注:“-”表示低于检测限。
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图10 北山地区铅锌矿床成矿模式图
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(3)褶皱构造与层间破碎带:区内矿体主要赋存于区域性复式背斜次级背斜的核部,该部位受挤压作用强烈,褶皱虚脱部位、层间破碎带构造非常发育,有利于热液的沉淀和矿体的就位,矿体通常规模较大。
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(4)断裂构造:区内矿体主要赋存于F3、F4断裂构造断裂两侧,离二者的横向距离一般不超过 300 m(图11)。
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(5)生物或有机质作用:矿体顶板围岩通常是桂林组泥质、炭质灰岩,底板生物化石和生物碎屑较多,可能提供了成矿所需要的还原环境。
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5.2 找矿标志
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(1)地层岩性标志:研究区铅锌矿体主要产于中泥盆统东岗岭组白云岩和上泥盆统桂林组泥质、炭质灰岩的界面之下。泥质、炭质灰岩渗透性差,具有阻挡成矿热液上升的作用,同时还可提供成矿所需要的还原还境和还原硫等组分。白云岩性脆晚破碎,孔隙发育,易形成断裂、层间破碎带,为成矿提供物理空间。因此,东岗岭组白云岩与桂林组泥质、炭质灰岩的接触部位是找矿的地层岩性标志。
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(2)构造标志:区内铅锌矿体多产出于在 F3、F4 断裂构造附近 300 m 左右,区域性复式背斜次级背斜的转折端、层间破碎带发育部位、白云岩与泥质、炭质灰岩层间滑动及产状变化处,因此,这些构造部位是区内铅锌矿床的找矿构造标志。
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(3)围岩蚀变:区内铅锌矿体附近范围内常发生白云石化蚀变,可做为蚀变找矿标志。
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(4)物探标志:该区开展了物探找矿工作,采用大功率瞬变电磁、双步激电中梯装置等物探方法、对钢山矿段、才秀矿段深部未圈闭矿体开展大深度探测,确定致密块状和稠密网脉状矿体异常标志为 ①大功率 TEM,板状体呈双峰高值响应电位异常,近等轴状体呈单峰高值响应电位异常;②激电测量异常显示为低电阻高极化特征。浸染状矿体异常标志与致密块状类似,只是同埋深的矿床异常幅值较弱,对于稀疏浸染状的矿体,TEM异常显示不清,激电异常显示为高电阻高极化特征。深隐伏矿体只见TEM法异常,其他方法达不到探测深度而无异常显示。
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5.3 找矿方向
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根据前述矿体分布特征及控矿因素,区内具有找矿前景的地段有如下3处:
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(1)Ⅲ号矿带南部。此地段仍处于区域性复式褶皱次级背斜核部,且位于 F3断裂构造附近,是Ⅲ 号矿带的南延部分,Ⅲ号矿带向南还未尖灭,并且前期物探工作(TEM)也表明此处有找矿前景。
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图11 北山铅锌矿床主要矿体距F3、F4距离统计图
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(2)Ⅲ号矿带东部 F3上盘。目前发现的Ⅲ号矿带位于F3断裂构造西部(下盘),F3断裂上盘尚未发现工业矿体,此地段成矿条件与已知矿段相同,有较大的找矿前景。
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(3)Ⅷ号矿带北部。目前,Ⅷ号矿带只控制到 61线附近,其向北延伸地段仍具找矿前景。
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6 结论
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(1)矿床主要赋存于上泥盆统东岗岭组白云岩与上泥盆统桂林组泥质、炭质灰岩界面之下的白云岩中,受层位和岩性界面控制。
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(2)矿床主要受区域性复式背斜东翼次级背斜转折端虚脱部位、层间破碎带等的控制,且位于北北东向F3、F4等断裂构造附近不超过300 m的位置。
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(3)电子探针结果显示闪锌矿中 Zn、S,方铅矿中 Pb、S 和黄铁矿中 Fe、S 都具有明显亏损特征,表明3种硫化物在形成过程中都存在被其他元素替换的现象。闪锌矿中 Mn、Fe、Ga、Ge 和 In 含量表明北山闪锌矿形成于低温条件下,且该组元素组成具有 MVT矿床特征,Fe含量对应温度为100~200ºC。黄铁矿Co/Ni比值远小于1,表明北山黄铁矿为沉积型黄铁矿。结合硫化物电子探针研究和地质特征表明,北山铅锌矿为MVT型铅锌矿。
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(4)地层、岩性界面、褶皱、断裂构造是寻找工业矿体的地质标志,大功率TEM异常和激电异常是物探标志。
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(5)Ⅲ号矿带南部、Ⅲ号矿带东部 F3上盘、Ⅷ号矿带北部是本区有利的找矿靶区。
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摘要
广西北山铅锌矿床位于雪峰—四堡古岛弧之罗城—环江坳陷内,是南岭地区重要的铅锌矿床。硫化物 EPMA 研究显示,北山铅锌矿床闪锌矿 Zn平均含量为 65. 40%,S平均含量为 32. 36%,Zn和 S相对与理论值都亏损。闪锌矿中 Mn、Fe、Ga、Ge和 In含量表明北山闪锌矿形成于低温条件下,且该组元素组成具有 MVT矿床特征,Fe含量对应温度为100~200℃。方铅矿中Pb平均含量为85. 32%,S平均值为13. 15%,据明显的Pb、S亏损特征。部分方铅矿中Zn含量较高,表明方铅矿在结晶沉淀时仍有闪锌矿参与。黄铁矿中 Fe 含量平均值为 45. 93%,S 平均含量为 52. 94%,Fe 和 S 都具有明显亏损特征,表明黄铁矿中 Fe 受到 Co、Ni的替换,而S可能受到As的替换。黄铁矿Co/Ni比值远小于1,表明北山黄铁矿为沉积型黄铁矿。结合硫化物EPMA研究结果和地质特征表明,广西北山铅锌矿为MVT型铅锌矿床。矿体主要产于断裂构造两侧褶皱核部虚脱部位和层间破碎带中,受北北东向褶皱、断裂、东岗岭组白云岩与桂林组泥灰岩界面联合控制,断裂、褶皱、岩性界面、TEM和激电异常为该区主要找矿标志。结合矿床成矿规律及找矿标志,提出了3处找矿靶区。
Abstract
The Beishan Pb-Zn deposit located in Luocheng-Huanjiang depression within Xufeng-Sibao ancient arc, is a important Pb-Zn depoist in South China. Electron probe study of sulfide show that the average content of Zn of sphalerite in the Beishan Pb-Zn deposit is 65. 40% and the average content of S is 32. 36%, with both Zn and S deficient relative to theoretical values. The Mn, Fe, Ga, Ge and In contents of the sphalerite indicate that the Beishan sphalerite was formed under low temperature conditions and that the elemental composition of this group is characteristic of MVT deposits, with Fe contents corresponding to temperatures of 100-200° C. The average Pb content in galena is 85. 32% and the average S content is 13. 15%, according to the obvious Pb and S deficit characteristics. The high Zn content in some galena indicates that galena is still involved in sphalerite when indicating galena in crystallization and precipitation. The average Fe content in pyrite is 45. 93% and the average S content is 52. 94%. Both Fe and S have obvious deficient characteristics, indicating that Fe received replacement by Co and Ni in pyrite, while S may have been replaced by As. The Co/Ni ratio of pyrite is much less than 1, indicating that Beishan pyrite is sedimentary pyrite. Combined with the results of sulfide EPMA study and geological features, it indicates that Beishan Pb-Zn deposit in Guangxi is MVT deposit. Orebodies of Beishan deposit are controlled by the NNE trending folds and faults, the interface of dolostone of Dongganglin Formation and argillaceous limestone of Guling Formation. Fault, fold, lithologic interface, TEM anomalies and IP anommalies are the primary prospceting criteria for Beishan deposit. Combined with the mineralization law of the deposit and the mineralization sign, three mineralization target areas were proposed.