湖南康家湾铅锌矿床硅化破碎带控矿作用分析_唐中相.pdf

2020年第10期西部探矿工程 * 收稿日期 2019-12-12修回日期 2019-12-26 第一作者简介 唐中相 （1972-） ， 男 （汉族） ， 四川泸州人， 高级工程师， 现从事矿床学研究及资源储量评审工作。 湖南康家湾铅锌矿床硅化破碎带控矿作用分析 唐中相*1， 陈燃 1， 2， 魏洪刚3 （1.四川省矿产资源储量评审中心， 四川 成都 610045； 2.成都理工大学， 四川 成都 610059； 3.四川省煤田地质工程勘察设计研究院， 四川 成都 610031） 摘要 康家湾铅锌矿床是一个隐伏于侏罗系、 白垩系之下的大型盲矿床。硅化破碎带赋存于F22断 层下盘侏罗系、 二叠系和石炭系不整合面之下， 大致划分为A层 （断裂切割层） 、 B层 （塌积物层） 、 C层 （岩溶角砾岩层） ， 由不同时代地层、 岩石， 不同成因造就的混杂地质体， 经后期构造变质和热液作用 形成， 是矿床主要的容矿构造。 关键词 康家湾铅锌矿床； 硅化破碎带； 控矿作用 中图分类号 P54 文献标识码 A 文章编号 1004-5716202010-0150-05 康家湾矿床位于钦杭结合带湖南段东南边界中段 北西侧， 古生代耒 （阳） 临 （武） 南北向褶皱带中段、 盐 湖复式倒转向斜北端收敛部位的次级康家湾隐伏短轴 倒转背斜之上[1-2]。有多个主矿体分布在该背斜顶部、 F22号逆断层下盘， 沿侏罗系与下伏的二叠系、 石炭系接 触的不整合面附近形成的硅化破碎带中。硅化破碎带 是康家湾矿床的主要容矿构造[3]。 1硅化破碎带地质特征 硅化破碎带分布于F22号逆断层下盘， 侏罗系与下 伏石炭系、 二叠系不整合接触面之下， 被正断层FH所 挟。破碎带走向NNE， 倾向SEE， 倾角变化较大， 西端 2～5， 东端15～60， 局部陡倾。形态多样， 主要为楔 形状， 似层状、 哑铃状、 弯月状， 沿走向和倾向均具波状 起伏现象 （图1） 。长大于2500m， 宽400～800m， 厚度 在走向上变化较小， 沿倾向西厚东薄， 或背斜顶部薄边 部厚， 近F22号逆断层附近最厚可达190m， 向东150～ 150 2020年第10期西部探矿工程 400m， 厚度递减为8～12m， 东距800m左右破碎带自形 尖灭， 并与不整合面相衔接[4]。 2硅化破碎带的内部结构 硅化破碎带上覆侏罗系下统高家田组砂岩夹含砾 泥岩、 含砾砂岩， 所含砾石大小不一、 成分多样， 呈浑圆 状、 次浑圆状； 下伏石炭系中上统壸天群白云岩、 灰岩 及二叠系中统栖霞组灰岩， 含燧石灰岩， 含生物碎屑灰 岩[5]。根据硅化破碎带中分布的岩块 （指岩性相同的较 大岩石块体） 、 角砾、 岩屑和胶结物等不同特征， 可将硅 化破碎带的内部结构大致划分为A层 （断裂切割层） 、 B 层 （塌积物层） 、 C层 （岩溶角砾岩层） （图2） 。 A层 断裂切割层。主要由角砾、 岩块和少量岩屑 图2硅化破碎带综合柱状示意图 151 2020年第10期西部探矿工程 组成， 胶结物为硅质、 泥质、 铁质， 角砾和岩屑成分为砂 岩、 含砾砂岩、 含砾泥岩， 可见个别砾石被错切； 岩块岩 性与角砾成分相同， 岩块中局部可见不完整的泥质、 有 机质纹理及沉积层理， 钍含量 （0.00038） 大于铀含量 （0.00027） ， 与地表侏罗系特征一致。以上地质事实 充分说明A层系由断裂沿着不整合面及其附近切割上 覆侏罗系不同部位的岩石所形成。由于构造作用， 该 层混杂少量B层角砾和岩屑。 B层 塌积物层。该层由角砾、 岩块和岩屑组成， 胶结物以硅质、 炭泥质为主， 次为水云母， 少量氧化 铁。角砾和岩屑成分为硅质岩、 硅质泥灰岩、 粘土岩、 燧石岩、 石英、 砂页岩， 角砾大小悬殊， 相互混杂， 以棱 角状、 次棱角状为主， 岩屑多沿角砾之间的空隙填充， 可见粘土质岩屑和球粒状粘土质硅质岩屑； 岩块以粉 砂岩、 硅质岩、 硅质泥灰岩、 炭质砂页岩为主， 个别岩块 中可见原始沉积的微层理构造。该层角砾与岩块相间 产出， 大小混杂、 形态各异， 但仍具有重力分异的一些 特征， 在垂直方向上呈现下大上小、 水平方向上中间大 边部小的宏观地质现象， 显示因多次重力分异而形成 的似 “韵律” 结构。在不同的地段， 由于各次构造作用 的时间和强度不同， 下伏灰岩、 白云岩中岩溶发育程度 不同， 以及背斜隆起时期各种岩石抵抗风化剥蚀能力 强弱的差异等原因， 致使这种 “韵律” 结构在该层中多 次出现， 最多处达4～5次， 且单 “韵律” 的厚度亦不尽相 同。该层铀含量 （0.00169） 大于钍含量 （0.00041） ， 与A层区别甚大。由于构造作用， 该层有少量A层和 C层的物质混入。 上述地质特征表明， B层中的角砾、 岩屑和岩块主 要来自下二叠统当冲组。这些岩石曾在隆起时期的氧 化环境中虽然经受过强烈的风化剥蚀， 支离破碎， 但仍 具有原岩的一些岩石地球化学特征。由于受多次构造 作用的影响， 下部C层碳酸盐岩中的岩溶构造遭到严 重破坏， 营造较多溶洞空间， 溶蚀空洞较大， 可形成几 百平方米的溶洞[6]。伴随构造作用， 当冲组岩石因重力 作用而向下坍塌， 堆积在岩溶带中， 形成混杂的塌积物 层。 C层 岩溶角砾岩层。该层由角砾、 岩块和少量岩 屑组成， 胶结物为硅质、 水云母、 碳酸盐矿物。角砾和 岩屑成分与A层和B层截然不同， 主要为含燧石灰岩、 灰岩、 含生物碎屑灰岩、 白云质灰岩、 白云岩， 局部混杂 B层成分， 角砾大小悬殊， 分选性差， 以棱角状、 次棱角 状为主； 岩块岩性同角砾成分。该层为断层切割岩溶 带底界面二叠系中统栖霞组和中上石炭统壸天群的部 分岩石而组成的岩溶混杂角砾岩带， 其形成与构造～ 古岩溶作用关系十分密切。 整个硅化破碎带中， 岩块和角砾岩占55～60， 岩屑占25～35， 胶结物占10～20。岩块呈不规 则状产出， 大小各处不一， 悬殊甚大， 最大可达50m 100m， 厚数米至十余米； 角砾大小不一， 小者 1～ 1.5cm， 大者70cm以上， 一般为2～15cm。可见一些角 砾中包含小角砾， 显示后期构造再破碎的迹象。A层 中未见化石， B层和C层中含腕足类、 瓣鳃类、 苔藓虫化 石， 系二叠纪、 石炭纪种属。由于康家湾倒转背斜由南 向北抬起， 各处地质背景存在一定差异， 故硅化破碎带 中的岩块、 角砾和岩屑成分各处亦有一定差别。一般 来说， 硅化破碎带南段下部多为灰岩、 含燧石灰岩、 白 云岩， 上部多为硅质岩、 硅质泥灰岩、 粘土岩、 燧石岩 等； 硅化破碎带北段下部多为白云岩、 白云质灰岩， 上 部多为灰岩、 含燧石灰岩、 硅质岩。 3硅化破碎带形成机理 通过康家湾矿床构造演化趋势、 硅化破碎带地质 特征和内部结构样式的分析研究， 可以把硅化破碎带 从早到晚的形成过程大致划分为以下几个阶段。 3.1原始胚胎形成阶段 海西运动晚期至印支运动晚期， 康家湾背斜处于 长期隆起状态， 遭受风化剥蚀； 燕山运动早期， 该背斜 演变为轴面西倾， 向东倒转的倒转背斜。在倒转背斜 顶部， 不整合沉积的侏罗系将下伏曾处于氧化环境下 的中二叠统栖霞组、 下二叠统当冲组和中上石炭统壶 天群地层中的部分岩石完整地保存下来， 形成硅化破 碎带的原始胚胎。 3.2古岩溶作用阶段 康家湾短轴倒转背斜， 由南向北以5～8角逐渐抬 升， 在隆起时期古地表径流流速缓慢， 有利于渗透作用 进行； 古地下水流动带水位较高， 停滞水带又有一个相 对稳定的时期， 促进倒转背斜中碳酸盐岩发育古岩 溶。侏罗系砂页岩沉积后， 形成良好的隔水层， 更有利 于地下水循环， 使古岩溶作用加剧进行， 形成上岩溶带 （图3） 。后经多次构造作用， 为古岩溶的不断被破坏和 新生创造了前提条件， 为背斜顶部岩石因构造塌积 作用形成的塌积物提供了堆积空间。 硅化破碎带以下100m范围内， 地下水活动减弱， 多沿层间形成扁长形的下岩溶带， 充填交代形成的矿 体多而小， 且互不相连。越过此范围， 地下水活动锐 152 2020年第10期西部探矿工程 减， 无矿化存在。 3.3构造塌积作用阶段 在后期构造作用下， 上岩溶带顶界面被错切， 敞开 了规模大小不同的溶洞空间， 上覆当冲组岩石因构造 重力作用而崩落， 塌积在古岩溶带之中， 塌积物厚度随 溶洞空间大小和溶积物充填的多少而变化， 一般厚 30～40m， 局部为8～70m。构造塌积作用进行多次， 显示出具重力分异特征的似 “韵律” 结构[7]。 3.4层间滑动、 层间破碎阶段 燕山运动早中期， 由于区域性力学性质发生改变， 使原有走向 SN 的构造线向 NNE 偏转。在 NWW- SEE向挤压应力作用下， 产生走向NNE、 倾向NWW 的区域性逆冲断裂F22， 与早成的构造线呈低角度交切， 同时产生走向NNE、 倾向SEE的正断层FH。正断层在 力隅作用下， 沿着不整合面附近和上岩溶带底界面这 些虚弱部位产生层间滑动、 层间破碎和层间剥离， 并切 割上覆下伏地层的部分岩石， 形成混杂成因的破碎带。 4硅化破碎带的控矿作用 硅化破碎带是康家湾矿床最主要的容矿构造， 有 11个矿体 （含5个主矿体和6个小矿体） 赋存在该带中。 4.1矿体赋存部位与硅化破碎带厚度关系密切 从硅化破碎带厚度等值线图 （图4） 看出， 一般硅化 153 2020年第10期西部探矿工程 破碎带厚度低值区分布在倒转背斜轴部附近， 西翼是 厚度高值区， 东翼厚度较小， 局部较大。倒转背斜南段 和北段， 等厚线较宽敞， 中段较紧闭， 形似 “结” 状。厚 度高值区往往形成一个个孤立的封闭状容塌坑， 两容 塌坑之间的过渡地带称为容塌平台。已知矿体即赋存 在容塌坑过渡到容塌平台的斜坡带上， 矿体高品位区 （锌铅品位大于10） 则分布在斜坡带靠近容塌坑一 侧， 等厚值为20～60m范围内， 此处正置康家湾倒转背 斜顶部较为平缓的地段， 极有利矿质停积， 形成多层次 重叠产出的富厚矿体[8]。 4.2矿体产出部位受岩比系数控制 所谓岩比系数， 系指分布在硅化破碎带中同一部 位的所有岩块厚度之和与所有角砾岩厚度之和的比值 （岩比系数岩块厚度和/角砾岩厚度和） 。硅化破碎带 岩比等值线图 （图5） 反映出康家湾倒转背斜轴部两侧 的南北两端， 各有一对岩比系数值相对较大 （1～4） 的 区间， 似作对称分布。矿化带边界多在岩比系数值大 于零的范围内， 而品位高、 厚度大的矿体则分布在岩比 系数值发生较大变化、 值偏低 （0.5～2） 的区间内。岩比 系数高值区和低值区基本上属于矿体的低品位区； 没 有岩块分布， 即岩比系数为0的地段几乎无矿体产出。 硅化破碎带厚度低值区过渡到高值区的斜坡地带 与岩比系数由低值区变化到高值区的过渡地带基本吻 合。这一地带正置康家湾倒转背斜顶部平缓地带， 分 布着较多厚度较大、 层次较多的泥灰岩、 粉砂岩、 粘土 质岩、 灰岩、 含燧石灰岩、 白云岩的岩块， 这些岩块的 下、 边部是沉淀成矿物质优越的物理化学界面， 往往产 出富厚矿体。由于各处岩块的岩性不同， 物理化学条 件有异， 使成矿物质某些组分相对集中而呈现矿物略 具分带现象。一般在硅化破碎带上部硅质成分偏高， 多形成黄铁矿体， 下部钙质成分较高， 多形成黄铁矿铅 锌矿体， 而在灰岩、 含燧石灰岩、 白云岩的岩块下部， 则 多形成铅锌矿体。 5结论 （1） 通过解剖硅化破碎带的内部结构发现， 其大致 划分为断裂切割层、 塌积物层、 岩溶角砾岩层。 （2） 硅化破碎带的形成经历了原始形成、 古岩溶形 成、 构造塌积、 层间滑动破碎等多期阶段。形成了由 石炭纪、 二叠纪、 侏罗纪等多套地层， 硅质岩、 硅质泥灰 岩、 燧石岩、 含炭质灰岩及页岩、 砂岩、 粘土岩、 灰岩、 含 燧石灰岩、 白云岩等多类岩石， 岩溶作用、 塌积作用、 溶 积作用、 断裂破碎作用等多期作用造就的特殊地质体， 经后期构造变质和热液作用形成赋矿的硅化破碎带。 （3） 矿体多分布于硅化破碎带等厚线为20～60m 的容塌坑与容塌平台的过渡地段， 这些部位破碎带的 岩比系数变化较大且数值较低， 多为倒转背斜的顶部 平缓地带， 有利于矿质形成， 其特征可作为示矿标志。 参考文献 [1]饶家荣，肖海云，刘耀荣，等.扬子、 华夏古板块会聚带在湖南 的位置[J].地球物理学报，2012，552484-502. 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