莊天明,宋玉財,侯增謙,薛傳東,韓朝輝,張 翀,程 楊,王 哲,翟忠保
(1.煙臺黃金職業(yè)學(xué)院,山東招遠 265401; 2.中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所,北京 100037;3.昆明理工大學(xué),云南昆明 650093; 4.中國地質(zhì)大學(xué)(北京),北京 100083; 5.核工業(yè)化工冶金研究院,北京 101149; 6.中國冶金地質(zhì)總局礦產(chǎn)資源研究院,北京 100031; 7.中國地質(zhì)礦業(yè)總公司,北京 100029; 8.中國水利水電第六工程局有限公司,遼寧丹東 100029)
金頂超大型鉛鋅礦床角礫巖及含角礫砂巖分類、特征及成因
莊天明1,2,宋玉財2,侯增謙2,薛傳東3,韓朝輝4,張 翀5,程 楊6,王 哲7,翟忠保8
(1.煙臺黃金職業(yè)學(xué)院,山東招遠 265401; 2.中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所,北京 100037;3.昆明理工大學(xué),云南昆明 650093; 4.中國地質(zhì)大學(xué)(北京),北京 100083; 5.核工業(yè)化工冶金研究院,北京 101149; 6.中國冶金地質(zhì)總局礦產(chǎn)資源研究院,北京 100031; 7.中國地質(zhì)礦業(yè)總公司,北京 100029; 8.中國水利水電第六工程局有限公司,遼寧丹東 100029)
蘭坪盆地金頂超大型鉛鋅礦床廣泛發(fā)育特征特殊的角礫巖和含角礫砂巖,前人對其成因有不同的認識。本文在礦區(qū)巖相構(gòu)造填圖的基礎(chǔ)上,根據(jù)巖石角礫、雜基、膠結(jié)物成分和結(jié)構(gòu)特點,劃分出以下8類巖石:(1)層狀含灰?guī)r角礫砂巖,(2)方解石膠結(jié)灰?guī)r礫角礫巖,(3)石膏/硬石膏膠結(jié)灰?guī)r礫角礫巖,(4)鐵泥質(zhì)膠結(jié)灰?guī)r礫角礫巖,(5)混雜狀砂質(zhì)膠結(jié)灰?guī)r礫角礫巖(或稱含灰?guī)r角礫砂巖),(6)膏砂泥膠結(jié)復(fù)成分礫角礫巖,(7)砂質(zhì)膠結(jié)復(fù)成分礫角礫巖,(8)含礦石礫角礫巖。其中,含礦石角礫巖形成于礦后,而其它角礫巖形成于礦前且可能近同期形成。角礫巖均處于下部“原地”和上部“外來”地層系統(tǒng)之間。研究認為含礦石礫角礫巖為礦后垮塌成因,其它角礫巖為(含砂)膏鹽底辟成因,或含砂膏鹽底辟破碎圍巖、攜帶角礫流動的產(chǎn)物。目前角礫巖砂質(zhì)雜基間的方解石膠結(jié)物和灰?guī)r角礫間的方解石膠結(jié)物,可能為后期含有機質(zhì)流體與先存的、作為膠結(jié)物的膏鹽反應(yīng)形成。這一過程同時產(chǎn)生H2S,對后期成礦具有重要意義。角礫巖的礦化與膏鹽底辟體有關(guān),具“單中心”分帶、“多中心”疊加的特點。礦化主要為閃鋅礦、方鉛礦、黃鐵礦等熱液礦物交代角礫巖間或砂質(zhì)雜基間的方解石膠結(jié)物,角礫本身弱/無礦化。比較而言,層狀含灰?guī)r角礫砂巖為含礦最普遍,次為方解石膠結(jié)灰?guī)r礫角礫巖、鐵泥質(zhì)膠結(jié)灰?guī)r礫角礫巖、含礦石礫角礫巖,混雜狀砂質(zhì)膠結(jié)灰?guī)r礫角礫巖局部含礦。
角礫巖 含角礫砂巖 成因 (含砂)膏鹽底辟 蘭坪盆地 金頂?shù)V床
Zhuang Tian-ming, Song Yu-cai, Hou Zeng-qian, Xue Chuan-dong, Han Chao-hui, Zhang Chong, Cheng Yang, Wang Zhe,Zhai Zhong-bao. Classification, characteristics and genesis of breccias and breccia-bearing sandstone in the giant Jinding Zn-Pb deposit of southwestern China[J]. Geology and Exploration,2016,52(6):1001-1015.
蘭坪盆地金頂?shù)V床是目前我國最大的鉛鋅礦床,礦體賦存于砂巖、角礫巖及含角礫砂巖中,世界范圍內(nèi)也很難找到與其賦礦圍巖相似的鉛鋅礦床,因此這套賦礦圍巖的特點及成因也就備受關(guān)注。雖然前人已對金頂?shù)V床的諸多科學(xué)問題(特別是礦床成因)進行了研究(施加辛等,1983;白嘉芬等,1985;高廣立,1989;張乾,1991,1993;王京彬等,1992;胡瑞忠等,1998;覃功炯,1991;薛春紀等,2002,2006;高蘭等,2005;曾榮等,2007;Xueetal., 2003,2007,2015;王安建等,2009;Chietal., 2007;池國祥等,2011),但對礦區(qū)出現(xiàn)的角礫巖研究略少,尚存許多爭議。此外,開展對角礫巖特征及成因的研究,對揭示礦床成因有重要意義(高榮臻等,2014;賀根文等,2015)。
以往研究對角礫巖或含角礫砂巖提出了各種成因認識。其中,高廣立(1989)認為礦區(qū)出現(xiàn)的灰?guī)r角礫巖體是硬石膏在構(gòu)造應(yīng)力作用下形成穿刺構(gòu)造,后來由于硬石膏溶解崩塌或脫碳酸鹽化而形成,即膏溶-構(gòu)造角礫成因;覃功炯等(1991)認為金頂?shù)V床地層的外來地層屬推覆-滑覆構(gòu)造體,由于推覆-滑覆作用使三疊系三合洞組灰?guī)r滑塌堆積形成角礫巖和沖積扇相沉積,即構(gòu)造滑塌-沉積成因;王安建等(2007)提出了金頂?shù)V區(qū)容礦角礫巖為構(gòu)造-膏溶和底辟-侵位成因的認識,其中構(gòu)造-膏溶角礫巖是三合洞組灰?guī)r、膏鹽和少量粉砂巖在構(gòu)造推覆-滑覆過程中發(fā)生碎裂和角礫巖化,在流體作用下膏鹽層發(fā)生溶解并伴隨著不同程度垮塌作用形成的,底辟-侵位角礫巖是在構(gòu)造-膏溶角礫巖的基礎(chǔ)上,泥火山或飽含大量鉛鋅、鍶和有機質(zhì)的高壓流體,在某些構(gòu)造部位底辟、穿刺、侵位的產(chǎn)物(高蘭等,2005;王安建等,2007);此外,有學(xué)者對金頂?shù)V床碎質(zhì)灌入體和含灰?guī)r角礫的砂巖進行了研究,認為其成因是高壓流體的瞬間釋放引起水力致裂和碎屑貫入(Chietal., 2007;池國祥等,2011)。
然而,金頂?shù)V床含有大量角礫巖,特點不同,類型多樣,成因也可能有多種。限于礦山揭露程度等因素,過去研究缺乏對不同角礫巖的詳細劃分,往往將不同角礫巖概括地稱為“角礫巖”,或僅對某一、兩類角礫巖進行了解釋,對不同角礫巖的特征、空間分布特點、與礦化的關(guān)系還缺少深入的工作。隨著金頂?shù)V山的深入開采,各類賦礦巖性也進一步被揭露,為詳細研究礦床賦礦圍巖特征和成因創(chuàng)造了條件。因此,筆者等所在課題組對金頂?shù)V區(qū)開展了巖相-構(gòu)造填圖工作,作為這些工作的一部分,本文在野外填圖的基礎(chǔ)上,結(jié)合鏡下巖相學(xué)觀察和電子探針分析,詳細劃分不同角礫巖和含角礫砂巖,闡述其特點、空間分布特征及與礦化的關(guān)系,最后對它們的成因進行了探討。
金頂鉛鋅礦床位于云南省西部,發(fā)育在夾持于西部的瀾滄江縫合帶和東部的金沙江縫合帶之間的蘭坪中-新生代沉積盆地內(nèi),隸屬于三江復(fù)合造山帶(鄧軍等,2010)。盆地底部主要為早、中三疊世和晚三疊世早期的火山巖和碎屑巖,向上發(fā)育晚三疊世碳酸鹽巖和碎屑巖;自晚侏羅紀以來,盆地沉積有厚的紅色碎屑巖建造,其中發(fā)育多個膏鹽層位(薛春紀等,2002;張峰等,2010)。大多學(xué)者認為蘭坪中、新生代盆地先后經(jīng)歷了晚三疊碰撞后裂谷盆地、侏羅-白堊系前陸盆地和新生代走滑拉分盆地三個大的演化階段(牟傳龍等,1999;譚富文等,2001;潘桂棠等,2001)。盆地東側(cè)金沙江-哀牢山斷裂帶、西側(cè)瀾滄江斷裂帶和盆地中央的蘭坪-思茅斷裂,這三條斷裂和與之相關(guān)的次級斷裂構(gòu)成了盆地的基本斷裂系統(tǒng)。逆沖推覆構(gòu)造是蘭坪-思茅褶皺帶最主要的構(gòu)造形式,其形成源于印度-亞洲大陸的強烈碰撞和隨后的大陸斜向俯沖(侯增謙等,2008)。逆沖推覆自盆地兩側(cè)的造山帶向盆地中心逆沖(圖1),構(gòu)成對沖式逆沖推覆構(gòu)造系統(tǒng)(何龍清等,2004;Heetal., 2009)。盆地南部永平-巍山一帶喜馬拉雅期巖漿活動較為強烈(張成江等,2000),在金頂?shù)V區(qū)及周邊未見有火成巖出露。
金頂?shù)V床Zn+Pb儲量超過1500萬噸(平均品位 Pb 1.29 %、Zn 6.08 %),同時Tl (8167噸)、Cd (17萬噸)、Ag (1722噸)、S(513萬噸)、Sr (147萬噸)也分別達到大型礦床規(guī)模(薛春紀等,2002)。金頂?shù)V床由北廠、架崖山、跑馬坪、蜂子山、西坡、南廠、白草坪等7個礦段組成。關(guān)于礦床地質(zhì),在前人研究的基礎(chǔ)上,本課題組最新研究重新劃分了金頂?shù)V床地層系統(tǒng)(他文詳細介紹),包括外來地層系統(tǒng)、原地地層系統(tǒng)、夾持于兩者之間的一套巖性系統(tǒng)(圖2),本文所研究的角礫巖和含灰?guī)r角礫砂巖屬于后一巖性系統(tǒng)。
外來地層系統(tǒng)位于整個地層系統(tǒng)的上部,包含兩個倒轉(zhuǎn)的逆沖構(gòu)造巖片,即上部的晚三疊世三合洞組上段的灰白色、深灰色白云質(zhì)灰?guī)r和晚三疊世麥初箐組泥巖、下部的中侏羅世花開佐組紫紅色泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、細砂巖,上下逆沖巖片為總體北東傾向的逆沖斷層接觸。原地系統(tǒng)地層處于整個地層系統(tǒng)的下部,由一套灰色粉砂巖、細砂巖,向上過渡為磚紅色含細小灰?guī)r礫(局部灰?guī)r礫較粗)的細砂巖(蝕變后為青色)組成,通常認為屬于云龍組底部。位于外來和原地地層系統(tǒng)之間的巖性系統(tǒng)由多類角礫巖、含角礫砂巖、砂巖(通常認為是景星組)、混雜體、巖塊/片組成,本文對該巖性系統(tǒng)中的角礫巖和含角礫砂巖有詳細介紹,這里不再多述。金頂?shù)V床礦化主要出現(xiàn)在夾持于外來和原地地層系統(tǒng)之間的巖性系統(tǒng)中。
其中,主要礦體賦存于砂巖及含灰?guī)r角礫砂巖中,為閃鋅礦、方鉛礦、黃鐵礦等熱液礦物交代石英顆粒之間的膠結(jié)物,形成以浸染狀或稠密浸染狀為主的礦化樣式;其他重要的礦體出現(xiàn)在各類角礫巖中,為方鉛礦、閃鋅礦、黃鐵礦、方解石、天青石交代膠結(jié)灰?guī)r(三合洞組)角礫間的膠結(jié)物,此種樣式的礦化強度差別較大,當交代強烈時可形成開放空間充填形式礦化,形成膠狀角礫狀礦石(宋玉財?shù)龋?011)。
圖2 金頂鉛鋅礦床地質(zhì)圖(據(jù)Leach et al., 2013, 修改)Fig. 2 Geological map of the Jinding lead-zinc deposit (modified from Leach et al., 2013)1-第四紀;2-新近紀三營組;3-古近紀果朗組;4-古近紀云龍組;5-古近紀云龍組下段;6-晚白堊世虎頭寺組;7-晚侏羅世壩注路組;8-中侏羅世花開左組;9-晚三疊世麥初箐組;10-晚三疊世三合洞組;11-晚三疊世歪古村組;12-古近紀?;13-角礫巖帶I;14-角礫巖帶II;15-地層界線;16-推測地層界線;17-不整合接觸;18-高品位礦體;19-低品位礦體;20-礦段;21-斷層;22-推測斷層;23-逆斷層;24-逆沖推覆斷層;25-礦后垮塌角礫巖1-Quaternary; 2-Neogene Sanying Formation; 3-Paleogene Guolang Formation; 4-Paleogene Yunlong Formation; 5-Lower member of Yunlong Formation; 6-Late Cretaceous Hutousi Formation; 7-Late Cretaceous Bazhulu Formaton; 8-Middle Jurassic Huakaizuo Formation; 9-Late Triassic Maichuqing Formation; 10-Late Triassic Sanhedong Formation; 11-Late Triassic Waigucun Formation; 12-Paleocene?; 13-breccia zone I; 14-breccia zone II; 15-stratigraphic boundary; 16-presumed Stratigraphic boundary; 17-unconformity; 18-orebody with higher grade; 19-orebody with lower grade; 20-ore block; 21-fault; 22-presumed fault; 23-reverse fault; 24-gliding nappe; 25-post-ore collapsed breccia
本次研究,主要根據(jù)角礫巖礫、雜基、膠結(jié)物的成分,兼顧結(jié)構(gòu)特征,劃分出以下8類巖石:(1)層狀含灰?guī)r角礫砂巖,(2)方解石膠結(jié)灰?guī)r礫角礫巖,(3)石膏/硬石膏膠結(jié)灰?guī)r礫角礫巖,(4)鐵泥質(zhì)膠結(jié)灰?guī)r礫角礫巖,(5)混雜狀砂質(zhì)膠結(jié)灰?guī)r礫角礫巖(或稱混雜狀含灰?guī)r角礫砂巖),(6)膏砂泥膠結(jié)復(fù)成分礫角礫巖,(7)砂質(zhì)膠結(jié)復(fù)成分礫角礫巖,(8)含礦石礫角礫巖。它們主要分布于三個區(qū)域,其中,層狀含灰?guī)r角礫砂巖分布于北廠礦段西側(cè),圖2中用“含角礫砂巖”表示;含礦石礫角礫巖出現(xiàn)在F27斷層內(nèi)和北廠礦段西部砂巖內(nèi),對于后者圖2中未標出;其他角礫巖出現(xiàn)在北廠礦段東部、架崖山、跑馬坪、南廠、西坡等礦段,圖2中以“角礫巖帶”表示出。
3.1 層狀含灰?guī)r角礫砂巖
該類巖石分布于金頂?shù)V區(qū)北廠礦段西部的“含角礫砂巖”中(圖2)。此種巖石為除砂巖之外的另一重要含礦地層,其厚度較大,可達百米。其整體具有“層”的特點,灰?guī)r角礫整體上也具有一定的定向性,故強調(diào)“層狀”(圖3a)。其與上覆砂巖界線不明顯,似過渡關(guān)系,與下伏云龍組含細小灰?guī)r礫砂巖為沉積接觸。其特征如下:
(1)角礫的成分為灰?guī)r,與后文所述混雜狀砂質(zhì)膠結(jié)混雜灰?guī)r角礫巖中的角礫成分一致。角礫在碎屑雜基中分布不均,其含量變化較大,但基本在10%~60%之間。角礫大小不一,長軸方向多在0.5~5cm之間,小者數(shù)毫米?;?guī)r角礫大多不具磨圓,為棱角狀-次棱角狀,具撕裂、拉長狀特點。角礫長短軸相差較大,宏觀上灰?guī)r角礫具有良好的定向排布特征(圖3b、5c)。角礫不具拼合性。
(2)灰?guī)r角礫間的雜基為石英或燧石碎屑顆粒(圖3e),碎屑間膠結(jié)物為方解石,常見石英顆粒懸浮于方解石膠結(jié)物中(圖3e),部分膠結(jié)物為磚紅色泥質(zhì)膠結(jié)物,往往伴有天青石/重晶石,呈梭狀。
(3)礦化為黃鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦呈浸染狀交代碎屑顆粒間的方解石膠結(jié)物,很少出現(xiàn)在灰?guī)r角礫中,少量礦化脈狀形式出現(xiàn)(圖3d),脈中礦物組合以黃鐵礦+閃鋅礦+方鉛礦+粗晶方解石為主。該類角礫巖靠近上部砂體部位礦化較強,遠離砂體,總體上礦化減弱。
圖3 層狀含灰?guī)r角礫砂巖Fig.3 Bedded limestone clasts-bearing sandstonea~d-野外露頭及手標本;e-正交偏光;f-反射光;Lm-灰?guī)r角礫;Mt-雜基;Cal-方解石;Qz-石英; Py-黃鐵礦;Sp-閃鋅礦;Gn-方鉛礦a~d-field outcrops and hand specimens; e-orthogonal light image; f-reflect light image; Lm-limestone breccias; Mt-matrix; Cal-calcite; Qz-quartz; Py-pyrite; Sp-sphalerite;Gn-galena
3.2 方解石膠結(jié)灰?guī)r礫角礫巖
分布于圖2中的“角礫巖帶”內(nèi),不規(guī)則狀產(chǎn)出,厚度變化大,常與未發(fā)生角礫化的灰?guī)r混雜在一起,兩者邊界不截然。在跑馬坪礦段,該類角礫巖大量分布,是其主要含礦巖性。該類角礫巖特征如下:
(1)灰?guī)r角礫的成分為亮晶灰?guī)r、瀝青質(zhì)結(jié)晶灰?guī)r。角礫大小不一,長軸方向多在0.2~10cm之間,小者數(shù)毫米。角礫含量變化較大,在30%~80%之間。灰?guī)r角礫呈棱角狀-次棱角狀,部分角礫具中等圓度,一些角礫也可見溶蝕結(jié)構(gòu)(圖4a)。多數(shù)角礫無定向性與混雜狀出現(xiàn)(圖4a、b),也有部分角礫有定向性,和膠結(jié)的方解石整體呈斑馬紋層狀(圖4c、d)。角礫可拼合程度不同,多數(shù)不具有可拼合性,有的為輕度破碎的角礫,角礫局部可拼,部分為熱液方解石呈細脈狀貫入灰?guī)r內(nèi),灰?guī)r破碎呈裂紋狀,角礫可拼。
(2)角礫巖的膠結(jié)物為方解石,晚于方解石,常見天青石或瀝青充填于方解石孔洞中(圖4b)。
(3)礦化廣泛發(fā)育于方解石膠結(jié)物中(圖4d),硫化物主要見黃鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦(圖4e、f),其它熱液礦物包括方解石、天青石、少量重晶石。
圖4 方解石膠結(jié)灰?guī)r角礫巖Fig.4 Limestone clasts cemented by calcitea~d-野外露頭及手標本;e-f:反射光;Lm-灰?guī)r角礫;Cal-方解石;Cls-天青石;Py-黃鐵礦;Sp-閃鋅礦;Gn-方鉛礦a~d-field outcrops and hand specimens; e-f:reflect light images; Lm-limestone breccias; Cal-calcite; Cls-celestite; Py-pyrite; Sp-sphalerite; Gn-galena
3.3 石膏/硬石膏膠結(jié)灰?guī)r礫角礫巖
分布于圖2中的“角礫巖”帶內(nèi),不連續(xù)分布。在跑馬坪出現(xiàn)在方解石膠結(jié)灰?guī)r礫角礫巖分布范圍內(nèi),在北廠和架崖山露天采場,多處與石膏體相伴,其特征如下:
(1)灰?guī)r角礫混雜于石膏/硬石膏中(圖5a、b、c),角礫成分為微晶灰?guī)r、亮晶灰?guī)r和瀝青質(zhì)灰?guī)r等。角礫含量大多在20%~60%。角礫大小懸殊,長軸方向多為1 ~10cm,小者數(shù)毫米,大的灰?guī)r塊可達幾米,灰?guī)r角礫大多不具磨圓,為棱角狀-次棱角狀,部分角礫具有拉長狀。角礫多呈混雜狀,但有時具一定的定向排布特征,長軸方向為石膏/硬石膏流動方向(圖5a、d)。角礫之間大多數(shù)不可拼合,少數(shù)石膏呈穿刺狀擠入灰?guī)r(圖5b),導(dǎo)致灰?guī)r破碎、撕裂(圖5b),因此這部分角礫具有拼合性。
(2)膠結(jié)物成分為石膏或硬石膏(圖5e、f),石膏/硬石膏多具有流動性質(zhì),部分發(fā)生方解石化,多數(shù)角礫巖顯示膠結(jié)物支撐的特點。
(3)膠結(jié)物和角礫中幾乎無鉛鋅礦化。需要強調(diào)的是,金頂?shù)V床中的石膏/硬石膏的儲量可達大型礦床規(guī)模。
圖5 石膏/硬石膏膠結(jié)灰?guī)r角礫巖Fig.5 Limestone clasts cemented by gypsum/anhydritea~d-野外露頭及手標本;e-f:正交偏光;Lm-灰?guī)r角礫;Anh-硬石膏;Gp-石膏a~d-field outcrops and hand specimens; e-f:orthogonal light image; Lm-limestone breccias; Anh-anhydrite; Gp-gypsum
3.4 鐵泥質(zhì)膠結(jié)灰?guī)r礫角礫巖
主要分布于跑馬坪礦段和北廠礦段的“角礫巖帶”內(nèi)(圖2),在跑馬坪礦段較為典型,不具明顯層位,呈孤立出現(xiàn)。其特征如下:
(1)角礫成分為微晶灰?guī)r、亮晶灰?guī)r和瀝青質(zhì)灰?guī)r。角礫含量大多在40%~60%。角礫大小不一,長軸方向多為1~10cm,小者數(shù)毫米?;?guī)r角礫大多為棱角狀-次棱角狀。角礫不具有定向性,部分灰?guī)r角礫無序混雜分布于鐵泥質(zhì)中(圖6a、b),部分灰?guī)r呈碎裂狀,被鐵泥質(zhì)等充填,角礫可以拼合(圖6a、b)。
(2)雜基主要為粘土質(zhì)礦物和有機質(zhì),膠結(jié)物主要為磚紅色鐵泥質(zhì)(主要為褐鐵礦)(圖6a~d),含有有機質(zhì)和少量硬石膏(圖6e、f),常被晚期方解石和硫化物交代(圖6d)。
(3)礦化主要出現(xiàn)在鐵泥質(zhì)膠結(jié)物中,常見黃鐵礦和閃鋅礦強烈交代鐵泥質(zhì)膠結(jié)物,有時也見方鉛礦和熱液方解石,并形成交代殘留結(jié)構(gòu)(圖6b)。
圖6 鐵泥質(zhì)膠結(jié)灰?guī)r角礫巖Fig.6 Limestone clasts with ferruginous and mudy matrixa~b-手標本;c~d-單偏光;e~f-背散射圖像;Lm-灰?guī)r角礫;Cal-方解石;Anh-硬石膏;Sd-菱鐵礦;Py+Sp-閃鋅礦和黃鐵礦a~b-hand specimens; c~d-single polarizing light images; e~f-back-scattered electron images; Lm-limestone breccias; Cal-cal-cite; Anh-anhydrite; Sd-siderite; Py+Sp-sphalerite and pyrite
3.5 混雜狀砂質(zhì)膠結(jié)灰?guī)r礫角礫巖或含灰?guī)r角礫砂巖
分布于圖2中的“角礫巖帶”內(nèi),整體呈不連續(xù)出現(xiàn),孤立分布,不具有穩(wěn)定的層位,厚度小者幾十厘米,大者幾十米,常伴隨不含角礫的砂體。其成分與層狀含灰?guī)r角礫砂巖一致,由于砂質(zhì)和角礫相對含量變化大,當角礫含量多時可稱為角礫巖,角礫少時,可稱為含角礫砂巖,特點如下:
(1)灰?guī)r角礫無序混雜于砂質(zhì)顆粒中,成分為亮晶灰?guī)r和瀝青質(zhì)灰?guī)r等,與三合洞組灰?guī)r巖性一致。角礫含量變化大,大多在15%~70%(圖7a)。角礫大小懸殊,多數(shù)角礫長短軸相差不大,長軸方向多為1~10cm,小者數(shù)毫米,大者少數(shù)可達幾十厘米?;?guī)r角礫基本不具磨圓,為棱角狀-次棱角狀,甚至呈“撕裂狀”(圖7a)。角礫一般不具有定向排布特征,大多數(shù)不可拼合,但少數(shù)顯示出拼合特點,顯示出石英顆粒呈脈狀侵(擠)入灰?guī)r(圖7b),部分灰?guī)r并未破碎而呈現(xiàn)裂紋狀,常被晚期方解石充填,部分灰?guī)r角礫具有一定流動特征(圖7a)。
(2)灰?guī)r角礫間的砂質(zhì)雜基以石英和燧石為主(圖7c),少量為長石。碎屑顆粒間的膠結(jié)物主要為細晶方解石,常被晚期粗晶方解石或硫化物交代,部分膠結(jié)物中也見重晶石/天青石(圖7d)和磚紅色鐵泥質(zhì)。
(3)灰?guī)r角礫中幾乎無礦化,礦化主要出現(xiàn)在砂質(zhì)顆粒間的膠結(jié)物中,呈浸染狀黃鐵礦、閃鋅礦和方鉛礦礦化(圖7e),交代強烈時,硫化物和方解石可完全交代膠結(jié)物(圖7f),部分部位也見晚期重晶石、天青石交代前期形成的硫化物和方解石。少數(shù)礦石中見與黃鐵礦大致同期的白鐵礦。
圖7 混雜狀砂質(zhì)膠結(jié)灰?guī)r礫角礫巖或含灰?guī)r角礫砂巖Fig.7 Chaotic limestone clasts with sand matrix (or chaotic limestone clasts-bearing sandstone)a~b-手標本;c~d-正交偏光;e~f-反射光;Lm-灰?guī)r角礫;Mt-雜基;Cal-方解石;Cls-天青石;Qz-石英;Brt-重晶石;Py-黃鐵礦;Sp-閃鋅礦;Gn-方鉛礦a~b-hand specimens; c~d-orthogonal light image; e~f-reflect light images; Lm-limestone breccias; Mt-matrix; Cal-calcite; Cls-celestite; Qz-quartz; Brt-barite; Py-pyrite; Sp-sphalerite; Gn-galena
3.6 膏砂泥膠結(jié)復(fù)成分礫角礫巖
僅見北廠礦段東部的“角礫巖帶”內(nèi)(圖2),出現(xiàn)在主要含礦砂巖(通常稱為景星組)下部、層狀含灰?guī)r角礫砂巖側(cè)部,分布范圍小。其和砂質(zhì)膠結(jié)復(fù)成分礫角礫巖伴生,但兩者的界線并不明顯,呈漸變過渡接觸關(guān)系(圖8a)。該類角礫巖主要有以下特征:
(1)角礫組成主要有灰?guī)r、黑石膏礫、泥巖礫等(圖8b~d),含量在10%~50%。角礫大小懸殊,長軸方向大多數(shù)為1~20cm,小者數(shù)毫米,大者可達上百厘米(圖8c)?;?guī)r角礫和泥巖礫具輕度磨圓,黑石膏礫常為透鏡狀、梭狀或壓扁狀。角礫長短軸大小懸殊,整體具有定向排布,并具有一定的擠壓流動特征(圖8a),角礫之間不可拼合。
(2)角礫間雜基為石英顆粒,石英顆粒間膠結(jié)物為石膏和粘土質(zhì)物質(zhì)(圖8e、f),石英顆粒明顯懸浮于石膏和泥質(zhì)膠結(jié)物中。另外,常見晚期白色的重結(jié)晶石膏脈穿插于角礫巖中,可能來自于早期圍巖中的石膏溶解,沿裂隙充填重結(jié)晶的結(jié)果(圖8b)。
(3)角礫巖中礦化較弱并極為不均,主要發(fā)育于含膏砂泥的角礫巖體邊部,呈塊狀或膠狀礦化,有時為脈狀礦化。角礫中幾乎無礦,主要在膠結(jié)物中,見粗晶方解石、閃鋅礦、黃鐵礦、方鉛礦、天青石和重晶石交代早期膏砂泥膠結(jié)物。
3.7 砂質(zhì)膠結(jié)復(fù)成分礫角礫巖
出露范圍小,僅見北廠礦段東部的“角礫巖”帶內(nèi)(圖2),和膏砂泥膠結(jié)復(fù)成分礫角礫巖伴生。主要有以下特征:
(1)角礫巖組成主要為亮晶灰?guī)r礫(圖9a)、泥晶灰?guī)r礫(圖9c)、紋層狀灰?guī)r礫(圖9b)、泥巖礫(圖9c)和白云質(zhì)灰?guī)r礫(圖9f)等,角礫巖中角礫含量基本在30%~60%。角礫大小長軸方向多在0.5~10cm之間,小者數(shù)毫米。大多數(shù)角礫為棱角狀-次棱角狀,部分泥巖礫具中度磨圓。角礫不可拼合,不具定向性。
(2)角礫巖的雜基主要為石英、燧石和長石碎屑,呈雜基支撐(圖9c-e)。碎屑顆粒間膠結(jié)物為細晶方解石,電子探針鑒定發(fā)現(xiàn)含有粘土礦物。
(3)該角礫巖礦化較弱,主要是黃鐵礦、閃鋅礦呈浸染狀交代早期細晶方解石膠結(jié)物(圖9e)。也見晚期的粗晶方解石,常與重晶石和天青石伴生,交代早期的細晶方解石(圖9f),另外還見粗晶方解石+重晶石+天青石脈充填于裂隙中。
圖9 砂質(zhì)膠結(jié)復(fù)成分礫角礫巖Fig.9 Polymictic clasts with sand matrixa~b-野外露頭及手標本;c-單偏光; d-正交偏光; e~f-背散射圖像;Lm-灰?guī)r角礫;Md-泥巖角礫;Dm-白云巖角礫;Mt-雜基;Cal-方解石;Qz-石英;Py-黃鐵礦;Sp-閃鋅礦;Cls-天青石;Brt-重晶石a~b-field outcrops and hand specimens; c-single polarizing light images; d-orthogonal light image; e~f-back-scatteredelectron images; Lm-limestone; Md-mudstone; Dm-dolomite; Mt-matrix; Cal-calcite; Qz-quartz; Py-pyrite; Sp-sphalerite; Cls-celestite; Brt-barite
3.8 含礦石礫角礫巖
含礦石礫角礫巖主要有兩種,一種發(fā)育于金頂?shù)V區(qū)北廠礦段和架崖山礦段的分界處的F27斷裂帶內(nèi)(圖2,圖10a);另一種位于北廠礦段西部的砂體內(nèi)(圖10b),其特征如下:
(1)F27斷裂帶內(nèi)角礫巖為復(fù)成分礫,包括灰?guī)r礫、瀝青質(zhì)灰?guī)r礫、紋層狀灰?guī)r礫、砂巖礫、泥巖礫、白云巖礫、角礫巖礫和礦石角礫等(圖10c、10e)。礫的含量多在20%~60%。角礫大小差別很大,長軸方向多在0.2~20cm之間,小者數(shù)毫米,角礫有棱角狀-次棱角狀,也有呈磨圓狀和碎裂狀(圖10e)。角礫長短軸大小無規(guī)律,無定向性,也不具拼合性。
砂體內(nèi)角礫巖幾乎全部由角礫構(gòu)成。角礫組成較為單一,為礦化的砂巖(圖10b),角礫大小差別較大,長軸方向大多數(shù)為1~50cm,砂巖角礫多為形狀極不規(guī)則的棱角狀-次棱角狀,整體不具有定向排布特征,許多角礫粘合在一起,但不具拼合性,角礫之間常有較大的孔洞,未被物質(zhì)充填。
(2)F27斷裂帶內(nèi)角礫巖的雜基和膠結(jié)物非常復(fù)雜,雜基主要為巖屑、巖粉和礦屑(圖10c、10e),電子探針分析表明,膠結(jié)物主要有石膏、重晶石(圖10f)和方解石等。
圖10 含礦石礫角礫巖Fig.10 Ores-bearing clasts with polymictic matrixa~d-野外露頭及手標本;e~f-反射光;Lm-灰?guī)r角礫;Dm-白云巖角礫;Ss-砂巖角礫;Mt-雜基;Py-黃鐵礦角礫;Sp-閃鋅礦角礫;Sm-菱鋅礦a~d-field outcrops and hand specimens; e~f-reflect light images; Lm-limestone breccias; Dm-dolomite breccias; Ss-sandstone brec-cias; Mt-matrix; Py-pyrite; Sp-sphalerite; Sm-smithsonite
砂體內(nèi)角礫巖的角礫間無雜基充填,角礫表皮為表生階段的菱鋅礦,其將礦化的砂巖礫膠結(jié)在一起,菱鋅礦表面為黑褐色物質(zhì),推測為次生的富錳物質(zhì)(圖10d)。
(3)觀察顯示,F(xiàn)27斷裂帶內(nèi)角礫巖中有許多黃鐵礦角礫、閃鋅礦角礫和礦化的各類角礫巖,另外見有晚期淋濾重結(jié)晶形成的菱鋅礦。
砂體內(nèi)角礫巖中的角礫即為礦化砂巖,礦化為砂巖角礫內(nèi)碎屑顆粒間的浸染狀閃鋅礦、方鉛礦和黃鐵礦交代鈣質(zhì)膠結(jié)物,礦化強烈時可達稠密浸染狀。另外作為膠結(jié)物的次生形成的菱鋅礦也是一種礦化。
4.1 角礫巖的時空發(fā)育特征
含礦石礫的兩類角礫巖明顯形成于成礦之后,而對于其它類型角礫巖,礦化以交代/膠結(jié)灰?guī)r角礫間膠結(jié)物或交代石英碎屑顆粒間膠結(jié)物,表明角礫巖形成于礦前,意味著其它角礫巖要比含礦石角礫巖形成早,事實上在F27斷層中含礦石礫角礫巖內(nèi)有的礫是角礫巖也說明了這一點。除含礦石礫角礫巖外的其它角礫巖的礫石成分主要為灰?guī)r礫,未見某種角礫巖作為另外一種角礫巖的礫,空間上也未見明顯的穿切關(guān)系,表明這些角礫巖可能近同期形成。
角礫巖空間上均處于下部的原地地層系統(tǒng)和上部的外來地層系統(tǒng)之間。從跑馬坪到金頂露天采場,不同角礫巖的分布有一定差異(圖2,圖11)。在跑馬坪,角礫巖為石膏/硬石膏膠結(jié)灰?guī)r礫角礫巖、鐵泥質(zhì)膠結(jié)灰?guī)r礫角礫巖、方解石膠結(jié)灰?guī)r礫角礫巖,不發(fā)育以砂質(zhì)為雜基的各類角礫巖。而在金頂露天采場,除出現(xiàn)上述三類角礫巖外(以方解石膠結(jié)灰?guī)r礫角礫巖為主,前兩者發(fā)育較少,其中,石膏/硬石膏膠結(jié)灰?guī)r礫角礫巖僅出現(xiàn)在含膏鹽的云龍組地層內(nèi)),還發(fā)育大量以砂質(zhì)為雜基的各類角礫巖。其中,露天采場東部(包括架崖山礦段和北廠礦段一部分),為方解石膠結(jié)灰?guī)r礫角礫巖和混雜狀砂質(zhì)膠結(jié)灰?guī)r礫角礫巖共同出現(xiàn),并伴有大量底辟砂體;砂質(zhì)膠結(jié)復(fù)成分礫的角礫巖出現(xiàn)于“角礫巖帶”內(nèi)麥初箐組(T3m)巖片和石膏體附近(圖11),顯示周圍物質(zhì)對角礫巖成分有貢獻;露天采場西部主要發(fā)育層狀含灰?guī)r礫砂巖,而不發(fā)育其它類型角礫巖(圖2)。因此,從東至西,角礫巖的膠結(jié)物或雜基的膏鹽成分減少,砂質(zhì)成分增多;礫石成分沒有明顯變化,仍以灰?guī)r礫為主,但局部礫石成分的發(fā)生變化,是受鄰近圍巖成分影響;從跑馬坪到露天采場東部,角礫巖結(jié)構(gòu)和礫的大小無明顯變化,但到露天采場西部,角礫巖明顯呈層狀,角礫變小(圖11)。
圖11 金頂?shù)V區(qū)巖相特征及礦體分布示意圖(據(jù)施加辛等, 1983, 修改)Fig.11 A schematic E-W cross-section showing lithofacies and distribution of orebodies in the Jinding Zn-Pb deposit (modified from Shi et al., 1983)1-三合洞組灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r;2-砂巖;3-砂;4-花開左組泥巖、粉砂巖、砂巖;5-層狀含灰?guī)r角礫砂巖;6-石膏/硬石膏;7-推測斷層;8-麥初箐組泥巖、粉砂巖;9-角礫/角礫巖;10-逆沖斷層;11-礦化1-Sanhedong Formation limestone and dolomitic limestone; 2-sandstone; 3-sand; 4-Huakaizuo Formation mudstone, siltstone and sandstone; 5-bedded limestone clast-bearing sandstone; 6-gypsum/anhydrite; 7-presumed fault; 8-Maichuqing Formation mudstone and siltstone; 9-breccia; 10-thrust fault; 11-mineralization
4.2 角礫巖成因
對于石膏/硬石膏膠結(jié)灰?guī)r礫角礫巖,本文推斷為膏鹽底辟成因,雖然不排除局部或少量為鹽(膏)溶垮塌所致,但總體應(yīng)為膏鹽底辟形成。原因是:(1)作為膠結(jié)物的石膏/硬石膏發(fā)育流動構(gòu)造(圖5a、d、e);(2)角礫成分簡單,且往往懸浮于石膏/硬石膏膠結(jié)物中,角礫和角礫之間不接觸(圖5a、c);(3)石膏/硬石膏原位擠入灰?guī)r特征明顯,導(dǎo)致灰?guī)r原位碎裂,許多角礫還可拼(圖5b)。如果是膏鹽溶解垮塌,則不會出現(xiàn)這些現(xiàn)象。
鐵泥質(zhì)膠結(jié)灰?guī)r礫角礫巖與石膏/硬石膏膠結(jié)灰?guī)r礫角礫巖有著相似的結(jié)構(gòu)特點,其角礫成分也簡單,且往往膠結(jié)物支撐而非角礫支撐(圖6a),也常見鐵泥質(zhì)呈脈狀灌入灰?guī)r,灰?guī)r角礫局部具有可拼性(圖6b),更重要的是這些鐵泥質(zhì)往往伴有硬石膏等膏鹽物質(zhì)(圖6e)。因此,我們認為這類角礫巖是鐵泥質(zhì)底辟成因,即鐵泥質(zhì)底辟侵入并破碎灰?guī)r所致,可以視為膏鹽底辟角礫巖的一種。這種磚紅色鐵泥質(zhì)很可能是當時伴隨膏鹽沉積形成的,但未固結(jié)成巖,后來隨著膏鹽一起底辟進入圍巖當中。
方解石膠結(jié)灰?guī)r礫角礫巖在金頂?shù)V床十分發(fā)育,我們注意到這類角礫巖普遍形成膠結(jié)物支撐結(jié)構(gòu),即大量灰?guī)r角礫“懸浮”于方解石膠結(jié)物中(圖4a、b、c),在不同方向觀察均是如此,所以與觀察的角度無關(guān);并且脈體為張性脈體特征,往往形成未被充填的孔洞(圖4b)。如此普遍地出現(xiàn)這種結(jié)構(gòu),很難用熱液溶蝕垮塌成因來解釋,因為水流體的密度低于灰?guī)r角礫,所以很難讓角礫“懸浮”于水溶液中,必然形成角礫間的相互接觸;也很難用水壓致裂來解釋,水壓致裂形成的熱液脈體不會形成張性的、帶有孔洞的脈。我們同時注意到,這類角礫巖的結(jié)構(gòu)和石膏/硬石膏膠結(jié)灰?guī)r礫角礫巖的幾乎完全一致,即后者的不同結(jié)構(gòu)在方解石膠結(jié)灰?guī)r礫角礫巖中都能找到,如斑馬結(jié)構(gòu)、原位碎裂狀結(jié)構(gòu)、膠結(jié)物支撐結(jié)構(gòu)等,故我們認為這類角礫巖也是膏鹽底辟形成,原來的作為膠結(jié)物的膏鹽通過后來的熱液作用轉(zhuǎn)變?yōu)榉浇馐识A袅嗽瓉淼慕Y(jié)構(gòu),這種轉(zhuǎn)換作用在自然界是非常常見的,反應(yīng)方程如下(Hill, 1995;Andersonetal., 2008):
CaSO4+ CH4(含有機質(zhì)流體) =H2S +CaCO3+H2O
(1)
其中,有機質(zhì)在金頂?shù)V床大量出現(xiàn),包括瀝青和大量油氣包裹體等,甚至形成了古油氣藏,這些有機質(zhì)很可能來自構(gòu)成角礫巖礫的三合洞組灰?guī)r(薛春紀等, 2009)。金頂?shù)V床中石膏-硫化物之間硫同位素分布規(guī)律一致,表明礦床中的大部分硫源自有機質(zhì)還原三疊紀膏鹽所產(chǎn)生的硫化氫(胡古月等,2013)。因此,本文認為方解石膠結(jié)灰?guī)r礫角礫巖是(熱液改造的)膏鹽底辟角礫巖。
再看角礫以灰?guī)r礫為主,雜基以砂質(zhì)顆粒為主的角礫巖。有兩種,一種角礫巖體不成層,包括混雜狀砂質(zhì)膠結(jié)灰?guī)r礫角礫巖、砂質(zhì)膠結(jié)復(fù)成分礫角礫巖、膏砂泥膠結(jié)復(fù)成分礫角礫巖;一種具層狀,即層狀含灰?guī)r角礫砂巖。對于前者,往往與“擠入”灰?guī)r的砂體伴生,同時本身也發(fā)育明顯的擠入破碎灰?guī)r的特征(圖7a、b),前人也大量描述了類似結(jié)構(gòu)(Chietal., 2007;池國祥等,2011),顯示這些砂質(zhì)是流動擠入灰?guī)r的,砂的流動特點在圖7a中尤為顯著,表明形成角礫巖石的砂是以塑性流動的方式出現(xiàn)的。池國祥等(2011)研究認為砂是以高壓流體方式遷移而發(fā)生流動的,而我們經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)砂是膏鹽攜帶而發(fā)生塑性流動的,原因有:一是礦區(qū)出現(xiàn)膏砂泥膠結(jié)復(fù)成分礫角礫巖,其表現(xiàn)為膏和砂混雜出現(xiàn)(圖8a-d),且具流動特征,表明礦區(qū)確實存在膏鹽遷移砂和灰?guī)r角礫的事實;二是砂質(zhì)顆粒往往為基底支撐而非接觸式支撐,同上述對方解石膠結(jié)灰?guī)r礫角礫巖成因的討論相似,水流體遷移砂質(zhì)形成的巖石不可能形成這種結(jié)構(gòu),而像圖8f所顯示那樣,以膏鹽遷移則能夠形成這種結(jié)構(gòu)。因此,我們主張這類角礫巖是膏鹽攜帶石英等碎屑顆粒發(fā)生塑性流動,底辟-擠入-破碎圍巖形成的,后來,通過反應(yīng)(1),膏鹽轉(zhuǎn)變?yōu)榉浇馐?,形成了目前的角礫巖,即其為(熱液改造的)含砂膏鹽底辟角礫巖。對于層狀含灰?guī)r角礫砂巖,與混雜狀砂質(zhì)膠結(jié)灰?guī)r礫角礫巖的成分完全一致,但其最大的特點是具有層,有沉積特征。但完全用正常沉積成因又難以理解灰?guī)r角礫不具任何磨圓度、且常常顯示為“拉長、毛邊”等特點(圖3a、c),也難以理解石英顆粒有時呈基底式支撐結(jié)構(gòu)(圖3e中局部石英顆粒);如果解釋為沉積物在未/弱固結(jié)期形成的液化角礫巖或震積巖,又難以理解其上百米的厚度且?guī)r性均一,以及不具脈體灌入的特點等。本文考慮到這類巖石與混雜狀砂質(zhì)膠結(jié)灰?guī)r礫角礫巖空間上鄰近及成分上相同,因此,它們有成因上的聯(lián)系。這類巖石很可能是膏鹽攜帶砂和灰?guī)r角礫流動到地表,甚至流入當時的沉積湖泊中,相當于現(xiàn)代鹽底辟發(fā)育的“open-toed sheet”部位(Hudec and Jackson, 2007),由于膏鹽兼有塑性流動和固體的特性,從而導(dǎo)致了這類巖石同時具有膏鹽底辟相關(guān)角礫巖和沉積巖的特征,因此認為層狀含灰?guī)r角礫砂巖為膏鹽攜帶砂和灰?guī)r礫底辟流動形成。
對于含礦石礫角礫巖,無論其中的哪個亞類,既然礦石作為角礫,表明其一定形成于礦后。其中發(fā)育于F27斷裂內(nèi)的這類角礫巖,角礫成分多樣,有的還具有一定磨圓度,大大小小混雜在一起,基質(zhì)成分多樣,其中常見石膏等物質(zhì),因此推斷此類角礫巖為鹽(膏)溶垮塌角礫巖(圖10c);發(fā)育于砂體西部的含礦石礫角礫巖角礫成分單一,但角礫間未被填隙物充填,僅為表生的菱鋅礦將角礫膠結(jié),角礫顯示出混雜堆積的特點,因此推斷為垮塌角礫巖(圖10d),至于垮塌的原因,可能是地表水循環(huán)淋濾,也可能是構(gòu)造活動所致。相比較前者,后者角礫搬運距離不遠,基本是原位垮塌,礫來自單一的圍巖,沒有混雜入其它的圍巖;而前者垮塌規(guī)模大,角礫有一定的運移距離,各種成分圍巖都被卷入??傊?,這兩類含礦石角礫巖為礦后垮塌成因。
4.3 角礫巖的礦化特征
金頂?shù)V床最主要的礦體賦存于這些角礫巖上部的砂巖(Ss)中,其次賦存于這些含角礫砂巖和角礫巖中(圖11)。其中,出現(xiàn)在砂巖(Ss)和層狀含灰?guī)r角礫砂巖中的礦體連續(xù)、穩(wěn)定展布,而出現(xiàn)在其他角礫巖中的礦體不連續(xù),多孤立分布(圖11)。除含礦石礫角礫巖外,無論哪一類角礫巖或含角礫砂巖,其礦化主要發(fā)育于角礫之間或砂質(zhì)雜基間的膠結(jié)物內(nèi),主要為熱液礦物交代方解石形成浸染狀或膠結(jié)角礫狀礦石,角礫本身基本不含礦。熱液礦物主要有閃鋅礦、黃鐵礦、方鉛礦、少量白鐵礦、少量方解石、天青石和少量重晶石、微量石英。其中層狀含灰?guī)r角礫砂巖含礦最常見,礦化發(fā)育于其靠近含主礦體的含膏鹽的砂巖部位,遠離砂巖,礦化變?nèi)踔料?;礦化其次出現(xiàn)在方解石膠結(jié)的灰?guī)r礫角礫巖、鐵泥質(zhì)膠結(jié)的灰?guī)r礫角礫巖、混雜狀砂質(zhì)膠結(jié)灰?guī)r礫角礫巖中,它們主要分布于鹽丘和灰?guī)r內(nèi)含石膏砂體的外圍。另外,在鐵泥質(zhì)膠結(jié)灰?guī)r礫角礫巖的礦化形式主要為硫化物交代磚紅色鐵泥質(zhì),強烈交代時形成塊狀礦石?;祀s狀砂質(zhì)膠結(jié)的灰?guī)r礫角礫巖局部含礦,礦化形式與層狀含灰?guī)r角礫砂巖相似,多為浸染狀礦化,少數(shù)為脈狀礦化。硫化物在不同巖性及部位有著不同的礦化特征,浸染狀硫化物多呈細粒狀,而脈狀和膠狀硫化物多為粗粒狀,流體混合、微生物硫酸鹽還原(BSR)和硫酸鹽熱化學(xué)還原(TSR)是硫化物沉淀的主要機制(Tangetal., 2014;Xueetal., 2015)。此外,通過對比發(fā)現(xiàn),以交代為主的后生礦化特點非噴流沉積礦床(SEDEX)的礦化特征,而與密西西比河谷型(MVT)礦床礦化特征更為相似。
上文已述,金頂?shù)V床角礫巖與(含砂)膏鹽底辟作用有關(guān),礦床的礦體礦化,礦區(qū)尺度受與逆沖—膏鹽底辟形成的穹隆構(gòu)造及巖性封—儲建造控制,礦體尺度,圍繞單一底辟體,礦化強度、式樣和礦物組合具有空間分帶性,因此礦化與膏鹽底辟作用有關(guān),形成了金頂?shù)V床礦化一蝕變“單中心”分帶、“多中心”疊加的特點。目前看到的膠結(jié)物為方解石,可能為原來的石膏經(jīng)有機質(zhì)作用(來自構(gòu)成角礫巖礫的三合洞組灰?guī)r)轉(zhuǎn)變而來,并伴有H2S的形成(反映方程式(1)),從而形成了一個富H2S的儲層,這為后期含金屬氧化性鹵水與其混合、導(dǎo)致礦質(zhì)沉淀提供了良好的條件,這兩種流體混合也是世界上許多MVT鉛鋅礦床的金屬沉淀機理(Leachetal., 2005)。因此,膠結(jié)物為膏鹽、角礫為富有機質(zhì)灰?guī)r的角礫巖,經(jīng)過熱液改造作用形成的礦前富H2S儲層控制著后來發(fā)生的礦化。
(1)根據(jù)金頂?shù)V區(qū)角礫巖的成分及結(jié)構(gòu)特點,劃分出8種角礫巖/含角礫砂巖:層狀含灰?guī)r角礫砂巖、方解石膠結(jié)灰?guī)r礫角礫巖、石膏/硬石膏膠結(jié)灰?guī)r礫角礫巖、鐵泥質(zhì)膠結(jié)灰?guī)r礫角礫巖、混雜狀砂質(zhì)膠結(jié)灰?guī)r礫角礫巖(或稱含灰?guī)r角礫砂巖)、膏砂泥膠結(jié)復(fù)成分礫角礫巖、砂質(zhì)膠結(jié)復(fù)成分礫角礫巖和含礦石礫角礫巖。
(2)金頂?shù)V床含礦石礫的兩類角礫巖形成于其它角礫巖之后,兩類含礦石礫的角礫巖之外的其它角礫巖可能近同期形成。含礦石礫角礫巖為礦后垮塌成因。除此之外,非層狀角礫巖為(含砂)膏鹽底辟、破碎圍巖形成,不排除少量或局部為鹽溶垮塌成因,層狀含灰?guī)r角礫砂巖為含砂膏鹽底辟破碎圍巖后,攜帶圍巖角礫流動形成?,F(xiàn)在角礫內(nèi)砂質(zhì)雜基間的方解石膠結(jié)物和灰?guī)r角礫間的方解石膠結(jié)物,推測是后期含有機質(zhì)流體與先存的、作為膠結(jié)物的膏鹽物質(zhì)反應(yīng)形成。總之,金頂?shù)V床角礫巖/含角礫砂巖為(含砂)膏鹽底辟構(gòu)造相關(guān)的巖石。
(3)角礫巖的礦化與膏鹽底辟體有關(guān),具“單中心”分帶、“多中心”疊加的特點。礦化主要出現(xiàn)在角礫間或砂質(zhì)雜基間的膠結(jié)物內(nèi),角礫基本不含礦,以閃鋅礦、黃鐵礦、方鉛礦等熱液礦物交代方解石為主。其中層狀砂質(zhì)膠結(jié)灰?guī)r礫角礫巖含礦最常見,次為方解石膠結(jié)灰?guī)r礫角礫巖、鐵泥質(zhì)膠結(jié)灰?guī)r礫角礫巖、含礦石礫角礫巖,混雜狀砂質(zhì)膠結(jié)灰?guī)r礫角礫巖局部含礦,其它角礫巖或砂巖不含礦。除礦后垮塌成因角礫巖外,礦化明顯形成于角礫巖形成后,角礫間先存的膏鹽物質(zhì)通過轉(zhuǎn)化形成的還原硫為后來礦質(zhì)沉淀發(fā)揮了重要作用。
致謝:楊天南研究員在金頂開展的工作對本文研究有重要啟發(fā),在此表示感謝;感謝云南金鼎鋅業(yè)公司譚俊倫經(jīng)理及其他領(lǐng)導(dǎo)、同仁對筆者等在礦山開展工作時給予的幫助。感謝審稿人提出的建設(shè)性建議。感謝編輯部提出的修改建議。
[注 釋]
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Classification, Characteristics and Genesis of Breccias and Breccia-Bearing Sandstone in the Giant Jinding Zn-Pb Deposit of Southwestern China
ZHUANG Tian-ming1,2, SONG Yu-cai2, HOU Zeng-qian2, XUE Chuan-dong3, HAN Chao-hui4, ZHANG Chong5, CHENG Yang6, WANG Zhe7, ZHAI Zhong-bao8
(1.YantaiGoldCollege,Zhaoyuan,Shandong265401; 2.InstituteofGeology,ChinaAcademyofGeologicalSciences,Beijing100037; 3.DepartmentofEarthSciences,KunmingUniversityofscienceandTechnology,Kunming,Yunnan50093; 4.ShoolofEarthSciencesandResources,ChinaUniversityofGeosciences,Beijing100083; 5.BeijingResearchInstituteofChemicalEngineeringandMetallurgy,Beijing101149; 6.InstituteofMineralResourcesResearch,ChinaMetallurgicalGeologyBureau,Beijing101300; 7.ChinaGeologicalandMiningCorporation,Beijing100029; 8.SixthSinohydroEngineeringBureauCo.,Ltd.,Dandong,Liaoning118002)
There are many types of breccia with special compositions and textures (some can be named breccia-bearing sandstone) in the giant Jinding Zn-Pb deposit. According to new field observations, this study classifies them into eight types in terms of the composition of the clast, matrix, and cement as well as the texture. These breccias are: (1) beddedlimestone clasts-bearing sandstone (bLSB), (2) limestone clasts cemented by calcite (LCB), (3) limestone clasts cemented by gypsum/anhydrite (LGB), (4) limestone clasts with ferruginous and mudy matrix (LFMB), (5) chaotic limestone clasts with sand matrix (or limestone clasts-bearing sandstone) (LSB), (6) polymictic clasts with gypsum, and sandy and mudy matrix (PPB), (7) polymictic clasts with sand matrix (PSB), and (8)ores-bearing clasts with polymictic matrix. Temporally, the breccia as ores-bearing clasts with polymictic matrix was formed after the mineralization whereas the other breccias were formed before the mineralization or nearly in the same time. Spatially, all the breccias occur between the underlying, normal, and autochthonous sequences, and the overlying and allochthonous sequences. This study interprets that the breccia as ores-bearing clasts with polymictic matrix is of post-ore collapsed origin. The other breccias are of salt diapir origin, or the salt diapir-realated origin that sand-bearing evaporite pierced the hanging wall rocks and transported the clasts to reach the surface, like open-toed sheet in the modern salt structural environment. The present calcite cements between the sand matrix and limestone clasts in the breccias may be produced by the reaction between organic-rich fluid and pre-existing evaporite as cements.The mineralization of breccias is related to the salt diapir, which have the “single center ”zoning and “multi center” superimposing features. Mineralization occurs in the cements between the sand grains or between the clasts. Comparatively, the bLSB contains more ores than the LCB and the LFMB, and the breccia as ores-bearing clasts with polymictic matrix. The LSB locally contains ores whereas the LGB, the PPB, and the PSB are barren or rare in ores.
breccia, breccia-containing breccis, genesis, sand-bearing salt diapir, Jinding deposit, Lanping basin
2016-01-19;[修改日期]2016-08-23;[責(zé)任編輯]郝情情。
國家重點基礎(chǔ)研究規(guī)劃項目(編號:2009CB421008)、國家自然科學(xué)基金(編號:41273050、41373049、41320104004)、IGCP/SIDA 600項目、國土資源大調(diào)查項目(編號:1220114010301、1212011220908、1212011121065)聯(lián)合資助。
莊天明(1988年-),男,2013年畢業(yè)于中國地質(zhì)大學(xué)(北京),獲碩士學(xué)位,助教,現(xiàn)主要從事礦床地質(zhì)研究。E-mail:zhuangtm@163.com。
宋玉財(1978年-),男,博士,副研究員,主要從事沉積巖容礦礦床及成礦流體研究。E-mail:song_yucai@aliyun.com。
P581+P588.2
A
0495-5331(2016)06-1001-15