2. 许洪斌职工创新工作室, 辽宁 大连 116200;
3. 辽宁地质海上工程勘察院有限责任公司, 辽宁 大连 116200;
4. 辽宁省第六地质大队有限责任公司大连实验中心, 辽宁 大连 116200
2. Xuhongbin Staff Innovation Studio, Dalian 116200, Liaoning Province, China;
3. Liaoning Geological and Offshore Engineering Survey Institute Co., Ltd., Dalian 116200, Liaoning Province, China;
4. Dalian Experimental Center of Liaoning No. 6 Geological Brigade Co., Ltd., Dalian 116200, Liaoning Province, China
孙家沟铅矿位于辽宁金厂金矿带南部,隶属于普兰店区泡子乡管辖. 距离普兰店区SE向20 km,西距沈大铁路普兰店站12 km,北侧距海皮路7 km,南侧距普洼公路1.5 km,与村级公路相连,交通便利. 普兰店区域上分布多种金属等战略性矿产资源,金、银、铜、铅、锌矿床(点)多成群成带分布. 区内有孙家沟小型金银矿床、金矿点7处,铅矿点5处,多金属矿点3处,铜矿点1处,说明区内成矿地质条件好,是寻找金、银、及多金属矿床的有利地区.
1 区域地质概况研究区大地构造位置隶属塔里木-华北板块(Ⅰ)华北陆块(Ⅱ2)辽吉地块(Ⅲ4)登沙河-城子坦太古宙断块(Ⅳ11),板块类型为原始板块构造[1]. 区内出露地层主要为古元古界辽河群盖县组(Pt1gx),新元古界青白口系钓鱼台组(Qnd)、南芬组(Qnn)、桥头组(Qnq),中生界白垩系普兰店组(K1p)及新生界第四系(Qh)[2](图 1).
区域构造较发育,有东西向、北北东向和北西向构造. 东西向构造主要为得胜片麻杂岩中东西向和近东西向片麻理组成,局部展示东西向紧密褶皱,为本区最古老构造[3]. 北北东向构造较为发育,由一系列北北东向密集平行的断裂组成,走向5~25°,局部为北东向,倾向西,倾角大于75°,其延长一般大于2 km,破碎带宽1~5 m,沿走向呈舒缓波状,断面上常见高角度斜冲擦痕. 断裂带内常见有断层泥、糜棱岩、角砾岩,断裂显压扭性. 区内孙家沟、毕家沟、核桃房、上隋屯金矿区和矿点的含金石英脉均受该组断裂控制,是本区金银矿化的主要控矿构造. 北西向构造较发育,但规模较小,行迹不甚明显,多形成北西向冲沟,多为第四系覆盖,断层沿走向具明显的舒缓波状或锯齿状、分枝复合. 断裂带内有张性角砾岩和挤压片理,有的断层面光滑而不平直,两侧地层发生明显的顺时针扭动,错距一般5~10 m,既显张扭性又显压扭性特征,其错断了北东向断裂或矿脉,是一期较晚的构造.
区内岩浆岩较为发育,出露面积较大,主要分为3期:太古宙、古元古代及早侏罗世. 太古宙变质深成岩,主要为得胜片麻杂岩(Ar3Dgnc)[4]及亮甲店片麻岩(Ar3Lgn)[5],分布于区内的东部及南部,出露面积约110 km2. 古元古代侵入岩分布于区内的中部及下部,出露面积较大,约为68 km2,主要为小黑山单元中细粒英云闪长岩(Pt1γοβ),南天门超单元早期的层山单元中细粒黑云母花岗闪长岩(Pt1γδ)及晚期的殷楼单元中细粒似斑状黑云母花岗闪长岩(Pt1γδ). 小黑山单元侵入得胜片麻杂岩,岩体内侵位组构发育,还含有变质表壳岩、得胜片麻杂岩的捕虏体. 南天门超单元侵入太古宙得胜片麻杂岩,与青白口纪地层呈断层接触,两单元之间为脉动式侵入接触关系. 早侏罗世侵入岩出露于区内的东部,出露面积约24 km2,主要为前孙屯单元中细粒含斑黑云母二长花岗岩(J1ηγ). 该单元侵入太古宙得胜片麻杂岩. 另外,区内广泛分布数十条花岗斑岩脉(γπ)及二长花岗斑岩脉(ηγ),花岗斑岩脉主要侵入殷楼及层山单元,二长花岗斑岩脉主要侵入前孙屯单元. 各类脉岩均沿北北东向、北东向断层侵入.
1 ∶ 20万化探资料显示❶,区内有强度高、浓集中心明显、套合好的金、银、铜、锑、汞、锌异常,有金异常3处、银异常3处、铜异常2处、锑异常3处、汞异常3处、锌异常3处、砂金异常2处.
❶辽宁省第六地质大队. 登沙河-庄河幅 (1:20 万)地质物化探综合解释. 1987.
2 矿区地质特征 2.1 地层矿区第四系地层主要分布于北部,为全新统冲洪积物(Qh1pal),分布于河流阶地、山前坡麓地带,出露面积较小,约0.054 km2. 其岩性主要为含砾亚砂土、含砾亚黏土,淤泥质亚砂土、砂砾石层. 另在主要沟口及部分阶地见有残留的上更新统沉积物,其堆积物岩性主要为含砾亚砂土、含砾亚黏土层.
2.2 构造区内共有断裂3条,总体沿北东向30~60°展布,编号分别为F1、F2、F3. 断层F1位于矿区北部,总体呈30°方向展布,倾向285°,倾角为45~65°,长约52 m,宽约3.2 m,构造带内见有断层泥、糜棱岩、角砾岩,呈压扭性,为Ⅰ号含铅矿化蚀变带的控矿构造;断层F2位于矿区北部,总体呈30°方向展布,倾向300°,倾角为45~50°,长约186 m,宽约2 m,构造带内见有断层泥、糜棱岩、角砾岩,呈压扭性,为Ⅱ号含铅矿化蚀变带的控矿构造;断层F3位于矿区北部,总体呈60°方向展布,倾向330°,倾角为65~75°,长约66 m,宽约4.2 m,构造带内见有断层泥、糜棱岩、角砾岩,呈压扭性,为Ⅲ号含铅矿化蚀变带的控矿构造.
2.3 岩浆岩区内岩浆岩较为发育,出露面积较大,主要分为两期,即太古宙及古元古代,与铅矿关系密切的为古元古代酸性侵入体.
2.3.1 太古宙变质深成岩区内变质深成岩主要为得胜片麻杂岩,分布于矿区东北部,出露面积约为0.065 km2,为矿区内最古老的变质深成岩岩石单位,构成本区古老基底,岩石类型有黑云斜长片麻岩、角闪黑云斜长片麻岩、黑云斜长质糜棱岩,岩石组合以富含黑云母为特征,呈片麻状或条带状构造,原岩为TTG岩系.
2.3.2 古元古代侵入岩分布于区内的中部及下部,出露面积较大,约为0.962 km2. 由老到新简述如下.
(1)层山单元中细粒黑云母花岗闪长岩
灰白色,粒状结构,块状构造. 主要造岩矿物为斜长石、钾长石、石英及黑云母. 钾长石:肉红色,主要为他形,粒径为0.3~1.0 mm,含量15%~17%;更长石:灰白色,多数为不规则粒状,少数半自形,普遍遭到强烈的绢云母化作用,粒径为0.2~5.0 mm,含量44%~47%;石英:白色,为不规则粒状,粒径为0.3~3.0 mm,含量20%~30%;黑云母:黑色,片状分布,有的遭到脱铁和绿泥石化作用,并有铁质析出,粒径为0.3~1.5 mm,含量约5%. 该组岩性与铅矿体成矿有密切关系.
(2)殷楼单元中细粒似斑状黑云母花岗闪长岩
灰白色,似斑状花岗结构,块状构造. 主要造岩矿物为斜长石、钾长石、石英角闪石及黑云母. 斑晶含量5%左右,为较自形的长石,粒径为5.0~15.0 mm;钾长石:肉红色,主要为他形,粒径为0.3~1.0 mm,含量10%~15%;更长石:灰白色,多数为不规则粒状,少数半自形,普遍遭到强烈的绢云母化作用,粒径为0.2~5.0 mm,含量44%~47%;石英:白色,为不规则粒状,粒径为0.3~3.0 mm,含量20%~30%;黑云母:黑色,片状分布,有的遭到脱铁和绿泥石化作用,并有铁质析出,粒径为0.3~1.5 mm,含量约5%;角闪石:黑色,为柱状,粒径在0.5~2.0 mm,含量约12%,与黑云母沿长轴有断续分布的趋势. 该组岩性与铅矿化蚀变带形成有密切关系.
2.4 变质岩太古宙得胜片麻杂岩为矿区内最古老的变质深成岩岩石单位,为本区太古宙变质岩的主体[6],侵入变质表壳岩,岩石类型有黑云斜长片麻岩、角闪黑云斜长片麻岩、黑云斜长质糜棱岩、含白云绿帘黑云斜长质糜棱岩等,岩石组合以富含黑云母为特征,呈片麻状或条带状构造,原岩为TTG岩系,同位素年龄值为2521±12 Ma [4].
3 矿区物化探特征 3.1 化探异常特征本研究中样品分析数据均来源于辽宁省第六地质大队“辽宁省普兰店市孙家沟金矿区外围金矿普查”项目,样品的化学分析在辽宁省地质勘查院实验室进行. 根据DZ/T0130—2006《地质矿产实验室测试质量管理规范》1 ∶ 2 000地球化学样品加工的要求,对样品进行加工,粒度-200目,样品重量80 g以上. Pb含量采用原子吸收法(AAS)分析,检出限为20×10-6. 采用国标GSS-1—GSS-4系列4个国家一级标样对测试质量进行监控,即对各个标样的单个元素分别计算Δlgc,对每个标样的每个元素统计计算精密度. 监控:准确度标准为检出限3倍以内的,-0.15 ≤ Δlgc ≤ +0.15;检出限3倍以上,-0.10 ≤ Δlgc ≤ +0.10. 精密度标准为检出限3倍以内的,RSD ≤ 40%;检出限3倍以上的,RSD ≤ 25%.
自20世纪70年代格里戈良等[7]提出热液矿床原生晕分带序列以来,利用原生晕进行热液矿床的深部找矿预测得到了矿床学家和矿产勘查者的广泛关注,国内学者也相继总结提出了原生晕找矿理论和方法[8-10],并通过大量实践证明了原生晕地球化学方法在判断矿体发育程度和预测深部矿体等方面有着非常显著的效果[11-23].
通过1 ∶ 2 000次生晕土壤样测量在矿区共圈出Pb元素异常11处(图 2),铅异常下限值(T)为348.72×10-6. 铅异常浓度可划分为2个等级,一级浓度为1T~2T,二级浓度为2T~4T(图 2)位于矿区中部的Pb-5异常面积0.008 km2,异常平均值828×10-6,最大值5 071×10-6;Pb-6异常面积0.0007 km2,异常平均值1 167×10-6,最大值1 864×10-6(表 1). 经槽探及钻探验证,与Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ含铅矿化蚀变带吻合较好.
物探工作对圈定矿化蚀变带有一定的指导作用[24-25]. 激电中梯剖面测量共发现2处视极化率异常:JD2015-01和JD2015-02(图 3).
JD2015-01异常位于测区北部,异常两侧未封闭. 视极化率ηs与视电阻率ρs异常走向基本与矿带吻合. 视极化率最大值为4.23%,背景场ηs=2.3%;视电阻率最小值为1 181 Ωm,背景场ρs=2 000 Ωm,具有明显高视极化率、低视电阻率异常. JD2015-02异常位于测区北部,JD2015-01的南侧,异常未封闭. 视极化率异常沿矿带北侧分布,视极化率最大值为2.63%,背景场ηs=2.3%;视电阻率最小值为1 532 Ωm,背景场ρs=2 000 Ωm,具有较明显的视极化率、低电阻率异常.
4 矿床地质特征根据构造及矿化特征,可划分为3条(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)含铅矿化蚀变带,其分别为F1、F2、F3构造所控制(图 4). 铅矿体主要产于北东向含铅矿化蚀变带中,①号矿体产于Ⅱ号含铅矿化蚀变带中,②号矿体产于Ⅲ号含铅矿化蚀变带中.
Ⅰ号含铅矿化蚀变带位于矿区中部,沿F1断层呈脉状产出,北东向展布,总体走向30°,倾向285°,倾角为45~65°,蚀变带长39.60 m,宽3.0 m. 蚀变带由中细粒黑云母花岗闪长岩构造破碎形成的角砾、碎块、碎斑、碎粉、黏土及大小不一的透镜体等组成,矿化蚀变较强大部分原岩已识别不清,具绿泥石化、硅化、褐铁矿化及黄铁矿化.
Ⅱ号含铅矿化蚀变带位于矿区中部,沿F2构造呈脉状产出,北东向展布,总体走向30°,倾向300°,倾角为50°,蚀变带长165.76 m,宽1.6 m. 蚀变带由中细粒黑云母花岗闪长岩构造破碎形成的角砾、碎块、碎斑、碎粉、黏土及大小不一的透镜体等组成,矿化蚀变较强大部分原岩已识别不清,具绿泥石化、硅化、方铅矿化、黄铁矿化、闪锌矿化、高岭土化、褐铁矿化及钾化. ①号矿体赋存于该矿化蚀变带中,为矿区重要含矿部位.
Ⅲ号含铅矿化蚀变带位于矿区中部,沿F3构造呈脉状产出,呈北东向展布,总体走向60°,倾向330°,倾角为65~75°,蚀变带长52.60 m,宽3.9 m. 蚀变带由中细粒黑云母花岗闪长岩构造破碎形成的角砾、碎块、碎斑、碎粉、黏土及大小不一的透镜体等组成,矿化蚀变较强,具绿泥石化、硅化、高岭土、方铅矿化及黄铁矿化. ②号矿体赋存于该矿化蚀变带中.
4.2 矿体特征① 号矿体呈脉状北东方向展布,走向15~30°,倾向北西,倾角45~60°. 矿体长度124 m,延深204 m,工程控制矿体平均厚度1.58 m,变化系数43.7%. Pb品位0.314%~1.309%,矿体平均品位0.601%,品位变化系数99.7%,属低品位矿. 地表有TC3、TC4、TC6、TC10等4个槽探工程控制,深部有ZK03、ZK04、ZK05、ZK06等4个钻探工程控制. 矿体赋存于F2断层矿化蚀变带中.
② 号矿体呈脉状北东方向展布,走向60°,倾向北西,倾角60~75°. 矿体长度34.4 m,延深88 m,工程控制矿体平均厚度2.62 m,变化系数43.9%. Pb品位0.468%~1.460%,矿体平均品位0.776%,品位变化系数46.4%,属低品位矿. 地表有TC7、TC8等2个槽探工程控制,深部有ZK07钻探工程控制. 矿体赋存于F3断层矿化蚀变带中.
本研究中光片、薄片鉴定工作由辽宁省地质勘查院实验室承担. 主要有用矿物为方铅矿及黄铁矿、闪锌矿、黄铜矿,其中黄铁矿、闪锌矿、黄铜矿、方铅矿普遍见于原生矿石中,铅灰色,金属光泽,条痕色为黑褐色,立方体自形及半自形晶,呈致密块状及细脉侵染状或星点状,粒径约1~5 mm. 伴生矿物有黄铁矿、闪锌矿及黄铜矿呈稀疏侵染状分布于矿物之间. 黄铁矿为矿区主要的常见矿物,呈自形—半自形粒状,粒径0.1~0.5 mm. 浸染状分布为主,局部以薄膜状附着在裂隙节理面上. 黄铁矿不具工业利用价值. 闪锌矿为矿区主要的常见矿物,为粒状集合体,呈半自形—他形粒状、碎裂粒状,粒径0.05~0.2 mm,呈不均匀脉状、浸染状分布,与黄铁矿、方铅矿、黄铜矿等矿物共生或被包裹. 黄铜矿为矿区主要的常见矿物,主要呈星散状分布,部分呈细脉状. 滴状分布,呈他形粒状,粒度一般为0.5~3 mm. 黄铜矿不具工业利用价值. 矿物生成顺序:黄铁矿—闪锌矿黄铜矿—方铅矿.
脉石矿物主要为石英、重晶石、绿泥石、绢云母、高岭石等. 石英与矿化关系密切,为主要脉石矿物,其粒度大者逾1 mm,小者仅0.02 mm,一般为0.2~0.5 mm,与闪锌矿、方铅矿共生密切,在石英裂隙和界面上有氧化矿物浸染分布. 重晶石为次要脉石矿物,与闪锌矿、方铅矿共生密切,呈半自形—自形板状晶体,其粒度大小悬殊,小者为0.01 mm,大者达0.5 mm以上,一般0.1~0.3 mm. 黏土矿物(包括绿泥石、绢云母、高岭石)主要以胶结物的形式产出,部分为原泥质岩屑和长石的蚀变产物,粒度一般小于0.02 mm,极少的绢云母粒度为0.05 mm.
矿石结构主要为自形粒状结构、碎裂-角砾结构、脉状充填结构. 自形粒状结构:方铅矿、闪锌矿常呈自形—半自形粒状、粒状单晶产出. 碎裂-角砾结构:常形成于构造角砾岩中,铅锌矿常沿构造裂隙或角砾间呈细脉状充填. 脉状充填结构:方铅矿、闪锌矿常沿构造裂隙或角砾间隙呈细脉状充填.
矿石构造以角砾状、浸染状、团斑状为主,少数为块状构造、脉状构造等. 角砾状构造是矿石受构造应力压碎为角砾的一种构造类型. 金属矿物具他形粒状结构、包含结构,岩石中的金属矿物主要有方铅矿及少量黄铜矿、闪锌矿,均呈他形粒状、星散浸染状分布. 浸染-团斑状构造是金属矿物闪锌矿、方铅矿呈浸染-团斑状胶结,其数量的分布均匀程度不一,按其含量分为星点状(< 5%)、斑点状(5%~25%,斑点大小数毫米)、稠密浸染状(>25%). 块状构造是半自形—他形粒状的硫化物矿物致密分布的一种构造类型. 碎裂状构造是组成岩石的矿物在成矿过程中被压碎的一种构造,早期黄铁矿受力破碎,裂隙中充填方铅矿、闪锌矿,见于矿区大多矿石之中. 网脉状构造是矿石矿物沿裂隙呈半自形晶网脉状充填[26-27],充填的主要矿物有闪锌矿、方铅矿.
4.3 围岩蚀变矿区内围岩蚀变主要沿破碎带两侧或矿化体上下盘发育,蚀变类型主要为硅化,也见有黄铁矿化、绢云母化及绿泥石化.
硅化在围岩中分布普遍,主要为石英单矿物脉,脉的产状与裂隙一致. 石英脉结构简单,硅化形成的石英脉十分发育,原岩中的矿物大部分消失,代之以石英生成,含量可达80%以上;黄铁矿化在围岩中分布广泛,主要为粒状及星点状;绢云母化在围岩中分布广泛,主要为白色鳞片状;绿泥石化多为细脉状,分布普遍. 这些围岩蚀变与热液成矿关系极为密切,是热液成矿作用下所表现出的标志性蚀变现象[28].
5 矿床成因及找矿标志 5.1 矿床成因研究区金、多金属矿受北东向断裂控制,与热液蚀变密切相关[29]. 矿化带常伴有矿化蚀变的花岗岩闪长斑岩,花岗岩闪长斑岩本身也见有细脉侵染状铅锌多金属矿化,推测具有成因联系. 笔者认为古中元古代辽东裂谷段发展中期,以碳酸盐岩沉积为主,伴有碎屑岩及火山碎屑岩,一起形成了初始矿源层和部分贫矿层,为后期成矿奠定了充分的物质基础;辽河群沉积以后,矿源层、贫矿层和沉积物一起发生变形褶皱、断裂,区域变质作用促使成矿物质进行重新分配、组合,并使部分矿质活化、迁移、富集或形成贫矿体,局部形成矿体;印支—燕山期岩浆活动提供了金属成矿物质活化、迁移所需的热量,同时岩浆上侵带来的岩浆水与地下水混合,这种流体不断从地层中淋滤、溶解金属矿物,成为含矿热水溶液,在适当的容矿空间形成矿体[30]. 该铅矿类型应为低温热液充填交代脉型矿床[30-32]. 此类型铅矿主要成因是在古元古代或中元古代原始沉积的地层中,铅含量很高而形成矿源层,印支期—燕山期中酸性侵入岩沿着断裂构造和岩石裂隙运移,在运移过程中一部分热水溶液与围岩发生交代作用,一部分热液萃取了矿源层的成矿物质在断裂中或岩石裂隙中沉淀而成矿,最终形成了热液填充交代型铅矿[33-34].
5.2 找矿标志(1)构造标志:本矿区①②号矿体严格受F2、F3构造破碎带控制,构造破碎带为矿体赋存空间,是矿区直接的找矿标志.
(2)蚀变标志:寻找构造内硅化为主,方铅矿、闪锌矿及少量黄铁矿等金属硫化物和绢云母化等组成的构造角砾岩及碎裂岩.
(3)化探异常标志:化探成果圈出的铅元素异常,反映了矿带的分布特征,而异常浓集中心多数与已知的各矿段较吻合,根据化探成果所圈定的异常以及异常覆盖的地质背景,可作为寻找矿(化)体的依据.
6 结论孙家沟铅矿主要金属矿物为方铅矿、闪锌矿及少量黄铁矿、黄铜矿等. 矿石结构主要为自形粒状结构、碎裂-角砾结构、脉状充填结构. 矿石构造以角砾状、浸染状、团斑状为主,少数为块状构造、脉状构造等.
孙家沟铅矿主要赋存于层山单元中细粒黑云母花岗闪长岩中,为断裂构造控制的低温热液型矿床. 铅矿体主要受F2、F3断裂控制,该断裂既是控矿构造又是储矿构造,矿体产于断裂矿化蚀变带内. 矿体围岩蚀变较为普遍,主要沿构造矿化破碎带分布,围岩蚀变以硅化为主,也见少量黄铁矿等金属硫化物化和绢云母化等. ①号矿体铅品位主要为0.314%~1.309%,平均品位0.601%;②号矿体铅品位主要为0.468%~1.460%,平均品位0.776%. 根据工业指标圈定为低品位铅矿石.
致谢: 本文受到辽宁省第六地质大队有限责任公司许洪斌教授的支持;成文过程中辽宁省有色地质局107队有限责任公司林少全教授提出了诸多建议;岩石化学分析、光薄片鉴定与分析是在辽宁地质勘查院有限责任公司实验室的帮助下完成;同时,《地质与资源》匿名评审专家为本文的修改和进一步提高提供了专业性修改意见,在此表示由衷的感谢.
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