付勝云

(湖南省地質(zhì)調(diào)查院，長沙 410116)

0 引言

湖南省鳳凰地區(qū)汞及汞鋅礦主要產(chǎn)于寒武系敖溪組，勘探開采歷史悠久。近年來，前人對研究區(qū)內(nèi)地層、巖相古地理、礦床開展過大量研究及探討[1-4]，但對區(qū)內(nèi)寒武系敖溪組地層、巖性、巖相古地理、圍巖蝕變與汞及汞鋅成礦作用的關(guān)系沒有深入研究和探討。近幾年，在“湖南省礦產(chǎn)地質(zhì)與區(qū)域成礦規(guī)律綜合研究”項目及“湖南省礦產(chǎn)地質(zhì)志編制”項目實施過程中，通過收集前人相關(guān)報告、專著、文獻資料，并結(jié)合2011—2012年1∶5萬鳳凰礦調(diào)找礦實踐經(jīng)驗及野外區(qū)域地質(zhì)調(diào)查，本文針對寒武系敖溪組巖性巖相圍巖蝕變與汞及汞鋅成礦的關(guān)系進行研究和總結(jié)，獲得的新認識可供進一步找礦借鑒。

1 研究區(qū)地質(zhì)概況

研究區(qū)位于揚子陸塊東南緣張家界—保靖—麻栗場—銅仁斷裂南東盤，構(gòu)造運動頻繁，經(jīng)歷了武陵運動、加里東運動、印支運動、燕山運動及喜山運動[5]。區(qū)域構(gòu)造主要為褶皺和斷裂(圖1)。其中，斷裂以NE—NNE向為主，具多期活動特征，為區(qū)域控巖、控相、控礦斷裂，與鉛鋅成礦具有內(nèi)在聯(lián)系； 褶皺構(gòu)造的軸向均為NNE—NE，兩翼不對稱，構(gòu)成較典型的侏羅山式構(gòu)造[6]。

區(qū)域地層主要有新元古界、下古生界、白堊系。區(qū)域寒武紀第三世臺地相包括高臺組和婁山關(guān)組下部，斷塊內(nèi)的裂塹或陸內(nèi)裂谷邊緣斜坡帶[7](臺緣斜坡相)包括敖溪組和花橋組中下部，盆地相為污泥塘組。

區(qū)域NE—NNE向展布、深切上地幔的斷裂構(gòu)造帶與位于含礦層之下成礦元素含量高的早期礦源層為研究區(qū)成礦提供了豐富的礦質(zhì)來源[8],經(jīng)加里東期封存熱鹵水改造在敖溪組容礦層中形成汞及汞鋅礦床。礦床屬沉積-熱鹵水改造成因[9]。湘黔汞礦帶汞礦床的形成和油氣的聚集一樣具有“生、儲、蓋”的成礦地質(zhì)條件[10]。

圖1 區(qū)域構(gòu)造及汞鉛鋅礦床分布[8]

Fig.1 Regional structure and distribution of Mercury-Lead-Zinc deposits[8]

2 敖溪組巖性控礦

鳳凰地區(qū)汞的成礦流體(即含汞鋅熱鹵水)主要是以地下水為主，同時包含油氣在內(nèi)的混合熱液,成礦作用是在低溫、低壓、高鹽度的還原環(huán)境中進行的[16]。

鳳凰地區(qū)西部“蓋”層為含泥質(zhì)較高、滲透性較差的微晶云巖、泥粉晶(云)灰?guī)r、泥巖、碳泥質(zhì)頁巖等碳酸鹽巖類； 成礦流體萃取“儲”層(角礫狀云巖、礫屑云巖)中汞鋅元素并沿“蓋”層形成似層狀汞及汞鋅礦體，這就是“生”礦過程。

(a) 角礫狀汞鋅礦礦石 (b) 共生的鮮紅色辰砂與淡黃色閃鋅礦

圖2 含礦層礦石標本[15]

Fig.2 Ore samples of ore-bearing strata[15]

鳳凰地區(qū)東部“蓋”層為巖石化學(xué)活潑性極差、性脆的鋁硅酸鹽巖類，因東部“儲”層為斷裂裂隙，成礦流體直接在斷裂裂隙中沉淀“生”礦，僅形成細脈狀、條帶狀汞鋅礦化體，沒有工業(yè)價值。

3 敖溪組巖相古地理控礦

3.1 敖溪組(2a)沉積相及沉積演化特征

表1 鳳凰地區(qū)寒武紀沉積巖建造綜合柱狀表

Tab.1 Comprehensive column of Cambrian sedimentary rocks in Fenghuang area

在敖溪組斜坡，滑動和滑塌作用可導(dǎo)致巖層發(fā)生角礫化,還可進一步發(fā)展成為碎屑流沉積[10]。其中，碎屑流(滑塌)礫屑灰?guī)r、礫屑云巖是最主要的再沉積碳酸鹽巖[17]，也是斜坡相存在的標志。碎屑流沉積表現(xiàn)為顆粒大小混雜，底面平坦，板條狀礫石平行層面排列[18]。

在鳳凰地區(qū)，陡坡粗大團塊狀滑塌礫屑灰?guī)r、礫屑云巖裙發(fā)育(圖3)，每個滑塌礫屑裙特點是北西窄南東寬，粗大礫屑在北西根部堆積，相對細小礫屑在南東撒開堆積，而緩坡以細小竹葉狀滑塌礫屑灰?guī)r為主。

敖溪組沉積早期，區(qū)內(nèi)沉積了富鉀黑色頁巖，富含海綿骨針，代表盆地滯流環(huán)境; 敖溪組沉積中期，為潮坪環(huán)境，沉積了顆粒白云巖及具交錯層理白云巖; 敖溪組沉積晚期，海平面下降，為潮坪環(huán)境，巖性以紋層狀白云巖為主，局部夾角礫狀云巖、礫屑云巖，其中賦存汞及汞鋅礦。

3.2 敖溪組巖相古地理與成礦關(guān)系

有利的古地理環(huán)境和巖相對金屬物質(zhì)的初步富集起了重要的控制作用。

早—中寒武世，鉛、鋅、汞集中分布在雪峰海隆西北側(cè)的海槽中。鉛鋅礦富集在海槽西側(cè)，緊靠梵凈山島狀海隆之東南側(cè)的斜坡地帶； 汞礦則富集在海槽東側(cè)，緊靠雪峰海隆。以灰?guī)r、白云巖相區(qū)成礦最有利。

中寒武世早期，揚子碳酸鹽巖臺地相前緣斜坡相控制著整個湘黔汞鉛鋅礦帶的分布[19]，含礦巖系為含鉛鋅的碳酸鹽巖建造。中寒武世敖溪期，相變明顯，從西往東敖溪期巖相特征及其縱橫向變化依次為碳酸鹽巖臺地相、臺緣斜坡(陡坡、緩坡)相、盆地相(圖4)。汞及汞鋅礦賦存于中寒武統(tǒng)敖溪組上段白云巖中，由西往東，厚度從近百米變?yōu)榻?，再逐漸過渡為陸架外深盆(臺盆)環(huán)境的污泥塘組的碳質(zhì)板狀頁巖與泥灰?guī)r及含白云質(zhì)灰?guī)r互層?？氐V的巖相古地理類型為斜坡相，汞礦產(chǎn)于濁積巖發(fā)育的斜坡相碳酸鹽巖中，容礦層的汞高濃度帶對應(yīng)著緩斜坡相的濁積巖(濁流灰?guī)r)-陡斜坡相的灰質(zhì)角礫巖發(fā)育帶，礦帶西部界線與碳酸鹽巖臺地相和斜坡相的界線基本吻合。

1.滑塌礫屑灰?guī)r; 2.沉積相界線; RP、PE.開闊臺地相; PS.陡坡相; DB.緩坡相

圖3 新晃—山江敖溪組斜坡(陡坡)相北西向等距分布的滑塌礫屑灰?guī)r(云巖)裙[8]

Fig.3 Slumping pebble limestone (cloud rock) equally distributed in the north-west direction of slope ( steep slope ) of Xinhuang- Shanjiang Aoxi Formation[8]

1.剖面位置; 2.等厚線; 3.相界線; 4.斷層; 5.碳酸鹽巖臺地相; 6.碳酸鹽巖陡坡相; 7.碳酸鹽巖緩坡相; 8.盆地相; 9.鉛礦床(點); 10.鋅礦床(點); 11.鉛鋅礦床(點); 12.銅鉛鋅礦床(點); 13.汞礦床(點); 14.汞鋅礦床(點)

圖4 湖南省鳳凰地區(qū)晚寒武世敖溪期巖相古地理圖

Fig.4 Lithofacies palaeogeography of Late Cambrian Aoxi Period in Fenghuang, Hunan Province

敖溪晚期的臺地斜坡相帶內(nèi)，成礦條件最好的部位是它的中上部，該部位的明顯標志是巖層中發(fā)育有大型滑塌沉積，并出現(xiàn)一系列從漸變到突變的一套完整的同生沉積變形構(gòu)造，其側(cè)向分布范圍為3～5 km[20]，呈NNE向延伸。汞礦分布現(xiàn)狀見圖5。覆蓋于敖溪組之上的各期碎屑流發(fā)育帶，可作為間接找礦標志，尤其在容礦層露頭欠佳時對找礦具有指導(dǎo)意義。主要原因是臺地邊緣和斜坡在沉積演化過程中，總體不斷向海方向遷移，后一個旋回的重力沉積發(fā)育帶往往不完全重合地覆蓋于前一旋回的重力沉積發(fā)育帶上，呈超前式的斜列分布。因此，在查明上覆巖系的礫屑成分屬于以淺水礫屑為主的碎屑流沉積發(fā)育帶時，可以判斷出容礦層汞礦產(chǎn)出的大致部位。

1.斷層及編號; 2.背斜; 3.沉積相界線; 4.汞礦體; 5.臺地邊緣淺灘相; 6.斜坡相上部; 7.斜坡相中上部; 8.斜坡相中下—下部; 9.盆地相

圖5 鳳凰地區(qū)中寒武世敖溪期沉積相分布與成礦期構(gòu)造示意圖

Fig.5 Distribution of sedimentary facies and mineralization period structure in Aoxi Period of Middle Cambrian in Fenghuang area

4 圍巖蝕變控礦

鳳凰地區(qū)茶田礦區(qū)鋅礦體主要呈似層狀、透鏡狀及囊狀大致順層產(chǎn)于寒武系敖溪組上段[15]細—粉晶白云巖的似層狀層間破碎角礫巖化[21]、網(wǎng)狀方解石脈化的蝕變體或?qū)娱g破碎帶中，并嚴格受其控制。鋅礦體常與汞礦體相伴出現(xiàn)并在其旁側(cè)(平面上)或者下部(剖面上)分布，平面上主要分布于寬2～3 km的NE向斷裂帶中。

鳳凰地區(qū)見礦化必見圍巖蝕變。與汞鋅礦化有關(guān)的蝕變類型主要為碳酸鹽化，次為硅化[22]，都屬于較典型的低溫?zé)嵋盒臀g變。

(1)碳酸鹽化。以白云石化為主，方解石化次之。與汞、鉛、鋅礦化關(guān)系密切，當(dāng)白云石、方解石呈不規(guī)則網(wǎng)脈狀穿插于圍巖中時，常有礦化存在。一般蝕變愈強，礦化就愈富集。

(2)硅化。與鉛、鋅、銅礦有關(guān)的硅化，一般都比較弱； 與汞礦有關(guān)者通常都有2期，第一期使白云巖強烈硅化而成硅化白云巖乃至“微石英巖”，第二期表現(xiàn)為乳白色石英脈呈不規(guī)則狀產(chǎn)出，一般汞礦化與本期硅化關(guān)系最為密切。當(dāng)兩期硅化疊加在一起時，辰砂往往富集形成富礦體。

鳳凰地區(qū)與汞鋅礦化無關(guān)或關(guān)系不密切的蝕變類型有瀝青化、黃鐵礦化、重晶石化和不同程度的褪色重結(jié)晶等，其中熱液脈狀鉛鋅銅礦化直接賦存于重晶石脈中。

5 結(jié)論

(1)寒武系敖溪組上段白云巖中，賦存沉積-熱鹵水改造型汞及汞鋅礦床。強“角礫化”帶是找富礦的直接標志。汞礦及汞鋅礦體呈似層狀、透鏡狀及囊狀大致順層產(chǎn)于敖溪組上段角礫狀云巖、礫屑云巖內(nèi)； 泥灰?guī)r作為良好的蓋層，對汞礦尋找與評價有指示意義。

(2)寒武系敖溪組巖相古地理類型為斜坡相，汞礦及汞鋅礦床(點)產(chǎn)于斜坡相并主要分布于陡坡與緩坡轉(zhuǎn)折部位及兩側(cè)，側(cè)向分布范圍3～5 km。敖溪組沉積晚期臺地斜坡相帶的中上部是成礦條件最好的部位，該部位的明顯標志是巖層中發(fā)育有大型滑塌沉積，覆蓋于敖溪組之上的各期碎屑流(礫屑灰?guī)r、礫屑云巖)發(fā)育帶，可作為間接找礦標志。

(3)與汞礦及汞鋅礦化有關(guān)的蝕變類型主要為碳酸鹽化，次為硅化。