謝春明
(1.福州大學紫金礦業(yè)學院,福州,350116;2.福建省第八地質(zhì)大隊,龍巖,364012)
福建泰寧何寶山金礦自1995年礦山開采以來,隨著生產(chǎn)的擴大和發(fā)展,已探明的金礦儲量日趨減少,資源緊張與日俱增,原地勘單位提交的金礦儲量已消耗殆盡,資源危機已露端倪,并制約著礦山的經(jīng)濟發(fā)展。為解決生產(chǎn)發(fā)展和資源緊缺的矛盾,通過研究礦床的控礦構(gòu)造,查明成礦規(guī)律并指出找礦方向變得極為迫切和極具有實際意義。
何寶山金礦位于華南加里東褶皺帶陳蔡—武夷中間地塊的西南緣,閩西北浦城—洋源隆起與邵武—建寧坳陷的過渡地帶。礦區(qū)主要出露前寒武系黑云變粒巖組合段。礦區(qū)東北端出露有加里東期正長花崗巖*福建省閩北地質(zhì)大隊,福建省泰寧縣何寶山金礦區(qū)何寶山礦段普查地質(zhì)報告,1992。[1]。何寶山金礦主要產(chǎn)于變粒巖及長興巖體中的蝕變破碎帶中(圖1)。
圖1 泰寧何寶山金礦地質(zhì)略圖Fig.1 Geological sketch map of Hebaoshan gold deposit in Taining county1—前寒武系;2—加里東花崗巖;3—閃長玢巖;4—石英脈;5—斷裂含礦蝕變帶;6—推測斷裂含礦蝕變帶;7—斷裂及編號;8—金元素土壤異常等值線;9—異常編號;10—勘探線
何寶山金礦處于崇安—石城斷裂帶中段,北東向斷裂系中南溪—坳上斷裂上盤,南坑—三湖斷裂與南坑尾—八里橋逆斷層構(gòu)成對沖構(gòu)造的共同下盤,何寶山—大馬絮倒轉(zhuǎn)背斜的核部。礦區(qū)斷裂發(fā)育,主要有近南北向、北東向、北西向3組。北東向斷裂為導礦構(gòu)造,南北向斷裂為控礦構(gòu)造??氐V斷裂為2組近南北向的斷裂裂隙群,控礦斷裂構(gòu)造帶具有明顯的剪性特征,規(guī)模不大,控制了金礦化蝕變帶及金礦體的空間展布。近東西向斷裂為成礦后期,對南北向控礦斷裂具有破壞作用*南京大學地球科學系,福建省泰寧縣何寶山金礦成礦地質(zhì)條件及找礦方向研究,2003。[2]。
該礦區(qū)各金礦化蝕變體均產(chǎn)于斷裂破碎帶內(nèi),受斷裂控制。斷裂帶主要礦化蝕變有絹云母化、硅化、黃鐵礦化,且金礦化程度與蝕變強弱、斷裂的規(guī)模、破碎程度有直接相關(guān)[3]。目前區(qū)內(nèi)共發(fā)現(xiàn)金礦化蝕變體18條,即F1斷裂帶10條(蝕變體Ⅰst,金礦體Ⅰ);F2斷裂帶8條(蝕變體Ⅱst,金礦體Ⅲ~Ⅷ),但只有在F1-1和F2-1、F2-4斷裂帶中控制有工業(yè)價值的金礦體。
F1-1斷裂:位于F1斷裂帶西北面的弧形斷裂,長約500 m,其由西南至東北由北東走向轉(zhuǎn)為北北東,弧頂向南東凸出,傾向東南,傾角20°,其控制的金礦體、蝕變體產(chǎn)狀與其一致,蝕變體為Ⅰst,礦體Ⅰ。蝕變體內(nèi)絹云母化、硅化、黃鐵礦化普遍發(fā)育,有時見黃銅礦化、方鉛礦化。金礦體除了與硅化、絹云母化有關(guān)外,還與黃鐵礦、黃銅礦、方鉛礦關(guān)系密切。金礦體主要分布在0~7線,斷裂弧形拐彎處礦體寬度較大,品位較高。0線ZK2在孔深73 m處見Ⅰ礦體厚2.45 m,品位11.68 g/t。
F2-1斷裂:位于F2斷裂帶北部,走向北西、傾向北東、傾角30°~40°,地表出露長600 m,寬8~12 m,礦化蝕變體的產(chǎn)狀與其一致。蝕變體為Ⅱst,以絹云母化、硅化、黃鐵礦化為主,黃鐵礦呈星點狀、浸染狀。蝕變體較薄,在227線ZK2孔深36 m處,厚為1.1 m,金品位3.73 g/t。
F2-4斷裂:位于F2斷裂帶中段、南段長約1 000 m,在地表212線以北走向北西,以南轉(zhuǎn)為南北,在地下325中段204線以北走向北西,以南轉(zhuǎn)南北向。在212線以北斷裂控制蝕變體Ⅱst4和礦體Ⅳ,以南蝕變體為Ⅱst8和礦體Ⅷ。在212線以北的蝕變體全部產(chǎn)于斷裂破碎帶中,絹云母化、硅化、黃鐵礦化強烈,部分綠泥石化。黃鐵礦呈星點狀、團塊狀、脈狀,有黃銅礦、黃鐵礦、方鉛礦出現(xiàn)時金礦化較好。200線以北的Ⅳ礦體為北礦,以南為南礦。Ⅳ礦體厚度變化較大,在383中段明顯成為尖滅再現(xiàn)的透鏡體,在383中段2001穿脈,寬2.77 m,品位5.59 g/t,礦體平面長100 m,在剖面標高320 m尖滅。Ⅳ礦體分布在200線以南,212線以北區(qū)段。蝕變體、礦體厚度變化較大成為串珠狀或透鏡狀,總長180 m。向下延伸超過300 m,在265 m標高仍發(fā)育礦化蝕變體。在208線ZK2孔深85 m,見礦厚7.6 m,金品位達21 g/t。Ⅳ礦體是區(qū)內(nèi)主要的礦體。
F2-4斷裂:在212線以南,Ⅷ礦體分布地段,斷裂走向南北、傾向東、傾角30°~40° ,蝕變帶、礦體在斷裂中二者產(chǎn)狀一致。蝕變體在平硐內(nèi)寬35.7 m,絹云母化、硅化、黃鐵礦化、綠泥石化、碳酸鹽化發(fā)育。在絹云母化強烈的地段黃銅礦、黃鐵礦、方鉛礦等金屬硫化物增多,金礦化較好。金礦體在平面及剖面上均為一透鏡體。平面礦體長110 m,剖面礦體厚度在220線平硐中標高380 m,寬達18 m,向上下兩端變薄,在標高340 m左右消失,但構(gòu)造破碎蝕變帶仍穩(wěn)定向下延長至200 m標高。
上述表明F1、F2斷裂帶控制絹云母化、硅化、黃鐵礦化及金屬硫化物礦化和碳酸鹽化、綠泥石化及金礦化。但以F2斷裂帶中F2-4斷裂為區(qū)內(nèi)最主要的控礦斷裂,控制了Ⅳ、Ⅷ主礦體。
(1)斷裂構(gòu)造形式對礦化體的控制。區(qū)內(nèi)3條向東或東南凸出的弧形斷裂帶構(gòu)成向北收斂,向南撒開的帚狀構(gòu)造,受其控制的主要礦化蝕變帶Ⅰst1、Ⅱst1、Ⅱst4、Ⅱst8等也為弧形展布,其組合形式也是北收斂向南撒開的帚狀構(gòu)造。將區(qū)內(nèi)所有含金礦化蝕變脈狀體作為分散的脈群,其空間展布仍然呈現(xiàn)向東凸出,向北收斂,向南撒開的帚狀構(gòu)造。
(2)控礦斷裂的產(chǎn)狀控制礦化帶和礦體的產(chǎn)狀。礦化蝕變體沿斷裂破碎帶分布,斷裂破碎帶為礦化蝕變體提供空間,即礦化蝕變帶和礦體為控礦斷裂的一部分,因此斷裂的產(chǎn)狀控制礦化蝕變帶和礦體的產(chǎn)狀。如 F1-1、 F2-4為弧形斷裂,傾向南東或東,傾角低緩(20°~40°),其控制Ⅰst1、Ⅱst4蝕變帶和Ⅰ、Ⅳ、Ⅷ礦體也為弧形展布,而且傾角低緩。由于斷裂帶破碎不均勻,造成礦體化蝕變不均一,形成的礦體在斷裂中常呈現(xiàn)串珠狀或尖滅再現(xiàn)的透鏡體(圖2),當單個礦體尖滅后,蝕變?nèi)栽谄矫嫔匣蜓由旆较蚶^續(xù)延伸時,據(jù)斷裂蝕變帶的產(chǎn)狀有可能在其中發(fā)現(xiàn)新礦體。
(3)控礦斷裂的規(guī)模制約礦化蝕變帶。礦化蝕變帶是斷裂破碎帶中的組成部分,二者規(guī)模有密切相關(guān)。一般情況下斷裂帶規(guī)模大、蝕變帶寬、礦體大、品位高。如F2斷裂帶中長度約1 600 m,較西部F1斷裂帶長1 000 m,礦化、蝕變均較好。特別在F2斷裂帶中的F2-4斷裂,是區(qū)內(nèi)單條斷裂規(guī)模最大,含礦性最好的斷裂,其長1 000 m,寬3~35 m,傾斜長大于300 m,控制Ⅴ、Ⅷ金礦體,礦體最高品位19.16 g/t。儲量占礦區(qū)80%以上。斷裂規(guī)模大,延伸長,有可能形成較大礦體,在其深部尋找到隱伏礦體的可能性較大[4,5]。
(4)含礦斷裂力學性質(zhì)影響礦化形式。區(qū)內(nèi)斷裂的力學性質(zhì)經(jīng)歷成礦前期擠壓,成礦期拉張,成礦后期擠壓的三階段,與成礦有關(guān)的為前二階段。在熱液礦床中,其礦化形式有交代作用與充填作用,2種礦化形式的物理化學條件有一定的差異。除溫度不同外,貯礦空間的構(gòu)造動力學條件也是不一致的。當斷裂力學性質(zhì)為擠壓時,斷裂帶沒有足夠的空間,而熱液驅(qū)動力增加,礦化形式以交代為主。區(qū)內(nèi)成礦早期的斷裂為擠壓性質(zhì),因此礦化為交代蝕變型,形成絹云母化、硅化、黃鐵礦化。礦石為浸染狀和塊狀,礦化蝕變與圍巖呈漸變關(guān)系,其中黃鐵礦成為細小立方體浸染狀分布。當斷裂力學性質(zhì)為張性時,斷裂中空間寬松,成礦形式出現(xiàn)以充填為主及部分交代。區(qū)內(nèi)成礦期交代蝕變的礦石中,其中黃鐵礦以菱形十二面體較大顆粒出現(xiàn),因此,區(qū)內(nèi)成礦過程斷裂力學性質(zhì)的變化,引起成礦方式的改變,這是一種斷裂構(gòu)造疊加引起成礦作用的疊加,從而使金品位提高。
區(qū)內(nèi)金礦主要受斷裂控制。礦體可作為斷裂破碎蝕變帶的一部分,但并非有斷裂存在就有工業(yè)礦體,其產(chǎn)出規(guī)律是與控制斷裂發(fā)育、內(nèi)部結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。
(1)斷裂帶中構(gòu)造疊加明顯的地段為礦體產(chǎn)出部位。 區(qū)內(nèi)成礦早期斷裂性質(zhì)擠壓型,形成交代蝕變型礦床,出現(xiàn)強烈絹云母化、硅化、黃鐵礦化。金載體礦物黃鐵礦成為浸染狀細小晶體分布,金的品位較低。當成礦期斷裂重新活動,其性質(zhì)變?yōu)閺埿?,疊加在早期壓性斷裂上,成礦進入硫化物階段,以顆粒較大的菱形十二面體晶形的黃鐵礦、黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦等組成細脈,以充填為主、交代為輔,疊加在早期浸染狀礦石中,使金的品位變富形成工業(yè)礦體。F2-4斷裂這種構(gòu)造疊加導致成礦方式的疊加現(xiàn)象明顯,因此就出現(xiàn)礦區(qū)最主要的Ⅳ、Ⅷ礦體。
(2)斷裂帶寬大的部分為金礦體產(chǎn)出部位。由于受力不均,斷裂帶有寬有窄,斷裂帶寬大意味破碎帶寬大,表明斷裂角礫巖、碎裂巖發(fā)育,或是斷裂構(gòu)造疊加明顯,破碎強烈的地段,從而提供較大成礦熱液活動空間,形成較大的工業(yè)礦體。相反,斷裂帶窄形成薄而小的礦體。如在325中段沿204線,斷裂帶寬15 m,達工業(yè)品位金礦體寬11 m。沿206斷裂帶寬僅3 m,礦體尖滅。在295中段,斷裂帶沿208線的方向?qū)?1 m,達工業(yè)品位的金礦體寬達17.5 m。向北沿2068線斷裂帶變窄,寬4 m而礦體寬2 m(圖3)。此外,斷裂帶寬窄不僅與礦體寬窄有關(guān),而且與礦體延伸有關(guān)。一般情況下寬度大,延伸長。如F2-4斷裂在208線斷裂帶寬,礦體也寬,而且斷裂延伸大于300 m,礦體延伸也超過300 m。所以通過斷裂帶的寬窄可預測礦體寬窄,也可預測礦體的大致延伸。
圖2 何寶山金礦325中段斷裂破碎帶中透鏡狀礦體平面圖Fig.2 Plane figure of the lenticular orebody in the fault fracture zone of 325 midsection of the Hebaoshan gold deposit1—蝕變帶;2—表外礦;3—礦體;4—斷裂產(chǎn)狀
(3)弧形斷裂的拐彎地段為礦體的產(chǎn)出部位。 斷裂的弧形地段為應力集中處,容易形成較寬的斷裂破碎帶,其次當斷裂重新活動,上、下盤相對運動時,弧形拐彎處容易形成脫空地段,提供含礦溶液存在的有利空間。當傾角為較緩的弧形斷裂時,其上盤的弧頂朝上,形如背斜或背形構(gòu)造,其高點有利于含礦溶液的聚集、圈閉,容易形成礦體。F2-4斷裂從200~220線,走向由北西轉(zhuǎn)向南北構(gòu)成向東凸出弧形,在這區(qū)間礦體集中出現(xiàn),產(chǎn)生Ⅳ、Ⅷ礦體。F1-1斷裂從7~0線,走向由近南北轉(zhuǎn)向北東形成向東南凸出的弧形構(gòu)造,該地段也是成礦較好的地段,形成Ⅰ礦體。因此,區(qū)內(nèi)Ⅰ、Ⅳ、Ⅷ礦體均發(fā)育在斷裂帶近弧形地段。
區(qū)內(nèi)成礦預測主要采用構(gòu)造分析法,結(jié)合地質(zhì)類比法進行。構(gòu)造分析法是通過對控制構(gòu)造發(fā)育特征及其組合規(guī)律的研究,建立帚狀構(gòu)造形式,再利用地質(zhì)類比,與相似帚狀構(gòu)造形式的已知礦床特征及礦體富集規(guī)律進行對比,預測礦體可能產(chǎn)出部位。區(qū)內(nèi)覆土厚、預測手段只能利用金元素、地球化學土壤測量異常及探槽、鉆孔和平巷獲得的資料對礦體在斷裂帶可能的產(chǎn)出部位進行預測[6,7]。
(1)F3斷裂為金礦體可能產(chǎn)出的構(gòu)造帶。金元素地球化學土壤測量異常反映斷裂礦化蝕變帶的存在。區(qū)內(nèi)異常Ⅰ、Ⅳ、Ⅶ聯(lián)線提示F3弧形斷裂礦化蝕變帶的發(fā)育。而F1、F2為帚狀構(gòu)造弧形斷裂,其控制的礦化蝕變帶均已發(fā)現(xiàn)工業(yè)礦體,推測與其具有相同構(gòu)造特征的F3弧形斷裂也有工業(yè)礦體存在。該礦帶預測為弧形展布,礦體產(chǎn)狀為向東或東南傾斜,傾角為30°~50°。特別是Ⅰ、Ⅳ、Ⅶ金元素異常濃集中心明顯,含量高達130×10-9~300×10-9,反映金礦體的存在。因此,在該斷裂帶中Ⅰ異常南部、Ⅳ異常、Ⅶ異常的附近尋找工業(yè)金礦體是很有希望的。
(2)F3斷裂弧形的拐彎處為礦體產(chǎn)出有利部位。帚狀構(gòu)造弧形斷裂的拐彎部位有利于礦液的交代、充填,為礦體發(fā)育部位。區(qū)內(nèi)弧形斷裂F2-4在其拐彎處200~220線及F1-1斷裂在7~0線地段中,已證明為礦體產(chǎn)出的有利部位。推測在F3斷裂帶中Ⅶ異常的東北方向弧形斷裂拐彎處也是礦體產(chǎn)出有利部位。
(3)礦區(qū)北部在斷裂構(gòu)造收斂部位為找新礦體有利地段。由于帚狀構(gòu)造的收斂部位為應力集中區(qū),破碎強烈,常是礦脈集中處和礦體產(chǎn)出部位。區(qū)內(nèi)收斂部位也應是礦脈較為集中區(qū),而且金元素Ⅰ異常范圍較大,濃集中心明顯。因此構(gòu)造收斂部位227線與7線交會的北面是尋找金礦的有利地段。
(4)帚狀構(gòu)造砥柱邊緣也是礦體產(chǎn)出部位。因該處也是應力集中地段,構(gòu)造破碎有利成礦。區(qū)內(nèi)位于0線、3線西北側(cè)的砥柱,其東北、東南邊緣金元素均出現(xiàn)低異常,但西北側(cè)則出現(xiàn)Ⅺ異常,其濃集中心明顯,提示構(gòu)造蝕變帶的存在,提供進一步找礦的根據(jù)。
(5)F2-4斷裂深部為尋找礦體有利地段。該斷裂為弧形構(gòu)造,是區(qū)內(nèi)最長、寬度最大,斷裂蝕變帶延伸最深的斷裂,而且成礦早期、成礦期斷裂經(jīng)歷擠壓和拉張的構(gòu)造疊加,形成成礦作用疊加,控制區(qū)內(nèi)主要礦體。根據(jù)斷裂蝕變特征可以預測其深部有可能發(fā)現(xiàn)礦體。
①208線附近,Ⅳ礦體南部,礦體仍可繼續(xù)向下延伸。該礦體從地表384 m標高至265 m標高較為穩(wěn)定,在265中段仍然發(fā)現(xiàn)水平寬度達15 m構(gòu)造破碎礦化蝕變帶,而且礦體品位達3.35×10-6,水平寬度約3 m。根據(jù)208線ZK3資料,標高365 m以下,204線ZK1資料在標高250 m以下,控礦斷裂破碎蝕變帶仍繼續(xù)向下延伸。而該礦屬于構(gòu)造破碎帶蝕變巖型金礦,金礦體位于構(gòu)造破碎蝕變帶中,只要構(gòu)造破碎蝕變帶繼續(xù)向下延伸,就有可能發(fā)現(xiàn)新礦體。因此,在265 m中段以下礦體可能繼續(xù)延伸。
②220線附近,Ⅷ礦體之下是尋找新礦體有利地段。Ⅷ礦體在剖面上為一透鏡體,寬度最大在標高380 m處,兩端變窄,在標高340 m向下逐漸尖滅,但220線ZK2在250 m標高以下仍發(fā)現(xiàn)構(gòu)造破碎蝕變帶,意味著礦體可能在深部再次出現(xiàn),因構(gòu)造破碎蝕變帶本身也含金,只要構(gòu)造破碎蝕變帶存在,找金礦體的希望就存在。此外,Ⅷ礦體與鄰近的Ⅳ礦體南礦為同一斷裂破碎蝕變帶,其地質(zhì)和構(gòu)造條件相似,礦體延伸應相差不大,而Ⅳ礦體南礦延伸到265 m標高以下,Ⅷ礦體不可能在340 m標高就完全尖滅,因此推測Ⅷ礦體之下可能還存在另一礦體,形狀為透鏡狀,與上部礦體成尖滅再現(xiàn)的形式出現(xiàn)。
筆者總結(jié)了何寶山金礦的控礦構(gòu)造的特征并對礦床的下步找礦方向進行了預測,對于資源危機中的何寶山金礦區(qū)尋找接替資源具有一定的參考意義。
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