【doc】石门雄黄矿矿床地质特征及成因探讨.doc

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1、石门雄黄矿矿床地质特征及成因探讨第l2卷第3期1991年9月矿山地质MININGGEOLOGYVo1.12Sum.47Sep.1991囡石门雄黄矿矿床地质特征及成因探讨熊先孝(化学工业部化学矿产地质研究院,捧县)摘要;湖南石n难黄矿主要产于寒武系上统娄山关群下部蝓状白云岩细晶自云岩中.矿化主要沿东西向断裂断续分布,矿体形态复杂,矿化组合分带明显.围岩蚀变以硅化方解石化,炭化为主.岩性及构造为主嬖控矿因素.对该矿地层岩性髓地球化学.同位素资料的研究表明.砷主要来源于围岩地层.海水硫酸盐为矿床主要硫源,矿床具有沉积改造型届控矿床的典型特点.关譬饲:雄黄矿床控矿因素,矿床成因湖南石门湖南石门雄黄矿位

2、于湘西北联台弧形构造之东西向线形紧密褶皱带中的黄厂背斜中段.矿区出露的地层有:寒武系,奥陶系,志留系.寒武系上统娄山关群下部鲡状白云岩,细晶白云岩及奥陶系下统南津关组底部的生物碎屑粗晶灰岩为主要的容矿层位.矿区构造由近东西向的黄厂背斜及与其辅向近于平行的两条压扭性断裂带以及北东.北西向两组扭裂组成了基本构造格架(图1)区内无侵入岩出露.矿区方解石,重晶石,石英脉发育.围岩蚀变以硅化,方解石化,炭化为主,地表矿化主要沿东西向断裂带断续分布.1.矿区地质特征1.1地层矿区出露的地层有寒武系,奥陶系,志留系,泥盆系(图2).岩层走向近东西寒武系,奥陶系碳酸盐岩层组成背斜的核部,两翼为记盆系,志留系.

3、雄黄矿床赋存于舆陶系下统南津关组及寒武系上统,其中娄山关群(t)白云岩工业矿体的主要容矿层位.容矿白云岩主要为灰色,风化面有时为炭黑色.中,厚层状.矿物成分主要为自云石,少量的方解石,石英.化学成分:MgO1.56,Ca033.5,回l回2自?圈?围5团?团,El*Wl,FI1o图l湖南石门雄黄矿区匪埔地质图i,高留系;2.奥陶系;3.寒武系;4.背斜轴;5.向斜轴;B,压扭性断裂;T?扭性断裂:8,压性审裂:,矿窿位置;l0.交代石英岩.矿山地质l口01卑*r1,lEK圭o,;毒i三匡鐾【Rt*?吕屡r1k-&七对rI主f_T_=rrH一-,I蓖lIInm!rr电EI1lI.EII*

4、一l_f;.?c:Sio1.71%,含酸不溶物少,质纯.白云石多为中,细晶结构,变假丽状结构.自形程度较差.刀砍状角砾状构造.容矿灰岩一般呈灰色,中,厚层状.为含生物化石结晶灰岩,生物碎屑灰岩.泥质白云质质岩.矿物成份主要为方解石,少量的白云石,石英等.岩石为细,中晶结构,生物碎屑结构.1.2构造1.2.1区域构连特枉该矿位于桑植石门区域性东西构造带之黄厂背斜中段.该带定型于燕山期,西部与新华夏第三隆起带联台,呈向北西突出的弧形构造,为震旦系到侏罗系组成的紧密褶皱带,伴随东西北东向的压性,压扭性断裂.医内的东西向构造带大致由一系列的近于平行展布的东西向长条状脊状背斜与屉状向斜以及与轴向近于一致

5、的压扭性断裂组成.1.2.2矿医构遣矿区地处黄厂背斜中段,沿黄厂背斜轴部至两翼出露有寒武系,奥陶系,志留系.区内东西向黄广背斜为主体构造与轴向近于平行的压扭性断裂及北东,北西向两组扭裂发育,其构造组合显示了东西向构造带的基本特征.黄广背斜该背斜延伸80km,轴向南西西东西北东东向.矿区段近东西,中部隆起最高.寒武系上统,奥陶系碳酸盐岩构成背斜的核部轴部地层较平缓,倾角20.40.,两翼增大为1o.60.,局部直立倒转.横剖面形态似箱状.背斜的枢扭波状起伏,褶皱轴多处呈反s形弯曲.I号矿体正位于中部反S构造部位.东西向断裂该组断裂沿背斜断续分布,其走向与主背斜轴一致.产状与地层产状基本一致,结构

6、面力学性质以压性为主兼扭性.形态特征表现为正断层的性质.与背斜组合,剖面上似地垒构造.断面沿走向,倾向均具舒缓波状,断盘岩石遭挤压破碎,具角砾化,糜棱岩化.角砑岩发育地段常具构造透镜体,碣部具有片理化.断裂两僦派生的次一级褶皱断裂发育.沿断裂硅化,热液交代石英岩发育,矿化沿断裂断续分布.北东东向断裂该组断裂主要分布于矿区I号窿上部,走向6o.80.,北倾,倾角40.80.局部直立,断层面呈舒缓波状.断裂上热液交代石英岩发育,方解石化,矿化较强烈,局部见碳化.2.矿床地质特征2.1矿体空问形态矿区已知矿体共六个(图3),其中I号矿体属最大的工业矿体.雄黄矿体形态复杂,一般为不规则的脉状,囊状,透

7、镜状,串珠状,藕节状,瓜藤状.块状雄黄矿体与围岩界线请楚,浸染状团块状雄黄矿体与围岩呈过渡关系.为了解雄黄矿体空间形态特征,我们以I号矿第12卷第3期熊先孝:石门雄黄矿矿床地质特征厦成蜀探讨.母3湖南石门雄黄矿矿床地质因1.上寒斌统娄山差群2.下南津关组3.上南津*蛆l地屡界线5.背斜e.向斜T.新詹爰编号B.交代石英岩9.角砾岩1O.矿窿噩编号体为研究对象,对其空问形态进行剖析.I号矿体形态复杂,总体形态为一弯曲的柱状(图4).按其控矿因素,可将矿体划分为三段;上段:一50m至地表.主要受断裂(F.,FI.)及小褶皱控制.断裂的分枝复合部位,矿体膨大,形成不规则的脉状,囊状,总体形态为串珠状

8、.中段;一50一285m.矿体产于筒状角砾岩内,其产状随角砾岩变化.总体形态似藕节状,膨大收缩显着,直径一般在2O30m,最大者迭50m.矿体与围岩呈渐变的接触关系.下段t一285m以下.矿体产于岩溶管道内,呈管状,于一311m以下,矿体出现分枝块状雄黄与围岩直接接触,角砾状雄黄矿石极不发育.2.2矿化组台分带为了揭示矿石的结构,构造,矿物空问上的分布规律,我们对I号矿体进行探讨.2.2.1矿体构式分带l号矿体构式分带明显,从上往下矿体以不规则的管状,串珠状,藕节状到复杂的囊状,脉状.在水平方向上,矿体从中心向围岩由囊状,扁豆状至脉状细脉扶.2.2.2矿物分带矿物水平方向上分带明显.从矿体中心

9、向边缘矿物按雄黄,雄,雌黄混台矿石,辉锑矿,雌黄矿顺序分布.脉石矿物按有机碳质,白云石,方解石顺序排列垂向上分带不明显.2.2.3结构构造分带矿石结构构造分带明显.水平方向上从中心至边缘按块状角砾桡,团块状,浸染状排列,垂向上,下段主要以块状为主,中段块状,角砾状,浸染状齐全,上段以盎砾状为主.2.2.4晶洞特征I号矿体晶洞比较发育,在矿体下段晶漏较发育,主要为雄黄,雌黄,方解石混合品洞.中段晶洞发育,主要为雄黄,雌黄晶洞及雄黄,雌黄,方解石,有机炭混合晶洞.上段晶洞稀少,以方解石晶洞为主.水平方向上,从矿体向围岩由纯雄黄,雌黄品矿山地质l9qi年图4湖南石门雄黄矿I号矿体三向图洞及雄黄,雌黄

10、,方解石混台晶洞变化为方解石晶洞.2.a矿石物质成分主要矿石矿物有雄黄,雌黄,主要脉石矿物有方解石,自云石,其次为石英,玉髓及微量的高岭石,绿泥石.云母,辉锑矿,黄铁矿,雌黄铁矿,重晶石,砷毒石.矿石共生组台简单,主要为单一雄黄,雌黄或雌,雄黄J或方解石,雄黄,或方解石,雄黄,雌黄.矿石类型有:As>42的块状矿石,As含量为1042的角砾状矿石,团块桡矿石,As含量为3一lO的浸染状矿石.在研究找矿标志时我们发现矿区普遍发育的热液交代石英岩,角砾岩这两个特殊地质体与矿床成因有密切的联系.热液交代石英岩矿区热液活动发育,地表及附近残留热液矿床所特有的低PH值酸性帽,其中主要是石英化作用形

11、成的交代石英岩.热液交代石英岩与地质构造,矿床有成因联系.区内出露的大小交代石英岩共6O多处,绝大多数分布在断裂附近及断裂带上.一般于山头,呈岩墙状产出,风化后多孔,其间被褐色粉沫充填.破碎强烈多呈角砾状产出,与围岩界线清楚.主要矿物成分为石英,重晶石,自云母,高蛉石,方解石,自云石,黄铁矿,有机碳,其中石英含量约为7090%,重晶石,高岭石,自云母约占5lO,泥,碳质及铁的氧化物占525%.交代石英岩由于强烈的硅化使石英重结晶程度加强,部分交代石英岩中的石英颗粒间复杂镶嵌关系和弯曲的边界以及火焰状消光现象逐渐消失而成半自形,自形晶结构.交代残余结构仍占主导地位.角砾状,块状构造.交代石英岩中

12、常见有汞砷矿浸染靴2卷第3期熊先孝:石门英黄矿矿床地质特征及成因探讨它与矿体的空间关系垂向上,由上至下分布为热液交代石英岩一强硅化角砾岩一强方解石化角砾岩方解石化,矿化角砾岩一雄黄矿体.水平方向上,交代石英岩严格受断裂产状控制,往往分布在断裂倾向的反方向上,对矿体的寻技县有明显的指示作用.角砾岩角砾岩广泛分布于碳酸盐地层中,除普遍发育的构造角砾岩外,矿区还存在着一种与构造无明显关系的坨状角砾岩.按其地质特征及成因可将其划分为同生角砾岩,热液岩溶l;曙塌角砾岩,气液侵入状角砾岩,热液岩溶角砾岩.除同生角砾岩外,其它角砾岩均不同程度的指示矿体(表1).2.矿床同位素组威2.4.1硫同住素31个硫同

13、位素分析结果表明6s平均值15.91,变化范围lO.619.0,离差8.4,16个雌黄6s平均值14.52,15个雄黄6s平均值17.48.雄黄和雌黄共生矿物对的&s亦是雄黄大于雌黄.硫化物从成矿溶液中沉淀出来时,共生矿物的5s值出现差异是由于备固体与固体之间,固体与液体之间硫同位素平衡所造成的.上述雄黄6s大于雌黄6s6-规律的变化,可能是硫同位素已达到平衡.2.4.2壤,氧同位素对方解石中碳,氧同位素进行测试的结果表明矿床中方解石的碳,氧同位素组成较一致.6O(SMOW)在22.724.8范围内,平均值24,离差2.1.&c(PDB)在0.O1.O之间,平均值o.82,离差

14、1.0.同位素研究表明;海相碳酸盐60值为25.05(王英华等1983),&c为9.561.55(keithandweberl964),可以看出:碳同但素接近正常海相碳酸盐,氧同位素组成明显低于正常海相碳酸盐,这是由于矿液在沉淀过程中大气降水参与作用的结果.3.矿床成因若干问题探讨3.1成矿控错因素地球化学控毒因素该矿床围岩中砷含量为2027ppm,是角砾岩分类厦其特征表I热溶坍塌角砾岩气液侵状角砾岩岩溶冉砾岩阿生角砾岩颜色厦蔷饕皂舅鬏藿毒鱼需要詈嘉饕状雾饔整箨舞簧地最等灰色长条状,扳状产出特点成灰岩,泥质灰岩及页岩白云岩,灰岩及粘土页岩曹昙页岩躁黼白云岩,投岩及页岩角份大一般B-fi

15、cm一般Tc丑左右,一般B-GQcm.小嚣东奈季i最大大于30cm.最g大,h大&于:filca0cta.m秣形蒜象次棱角状角砾表亲荤亲嘉蠹1饔赣霆桡挥校?异有棱角状,次棱角状状成方解石硅质,方解石荣录誉嚣舔泥.钙质腔份结特方解石围绕角砾呈次生加物鸯軎耆器鬟褰宴鎏蕞蕊蒹嫠辞藤鲁聪嫠薯颔醋点状.坚实.具有梳状与节壳边构造.成圈重力作用与溶解作用气渡作用与溶解作用岩溶作用沉积作用找矿捐示直接拄矿标志直接技矿标志直接拽矿标志与矿无关矿山地质1991年地壳丰度值的十多倍,Sb,Hg,Pb,Zn,Au,Ag等微量元素含量与其在矿石中的含量呈共消长关系(图5)岩rI生的控制因素容矿围岩主要为厚层状

16、白云岩.由于岩石性脆,在一定的构造应力作用下,容易破碎,提供成矿空间而成矿.现代研究证明,MgCoaI:LCaCO.同温同压下的溶解度大23.45倍.矿液选择溶解MgCOs作为沉淀剂比溶解灰岩更为容易.因而在寒武系娄山关群纯的白云岩中容易形成大而富的矿体.岩石的孔隙结构对矿液的运移与赋存是不可忽视的.据涂光炽先生(1987)研究,该区各类岩石的渗透率均小于一个达西,碳酸盐岩连通孔隙率一般在0.235.05之间.硅化,矿化岩石有明显增大的趋势,这与岩石中发育的微裂隙有关,特别是富矿体中含有脆性自云岩的角砾,角砾裂隙密如蛛网.据富矿体产出状态,我们认为矿体除受容矿断裂的产状,形态控制外,同时还受粘

17、土页岩及前期形成的硅化,交代石英岩地质屏蔽的控制.构造控制因素矿区沿黄厂背斜发育的东西向断裂,规模大,切割深,形成天水下渗与热液上升的通道,地表形成的大片交代石英岩和雄黄矿化显示了东西向断裂的导矿作用,因而控制了雄黄矿化的分布.矿区的二级构造,特别是构造鼓包的弯曲地段,拖曳褶皱背斜轴部控制矿体的产出,二极构造派生的三,四级断裂,是矿床的容矿椅造,控制着矿体的富集.3.2成矿物质来源同位素研究资料表明,碳同位素接近正常海相碳酸盐,氧同位素组成明显低于正常海相碳酸盐,这是矿液在沉淀过程中大气降水参与作用的结果.硫同位素与现代海水的6s值20近似,可以断定海水硫酸盐为本矿床的主要硫源.又由地层及岩性

18、研究可知:As主要来源于围岩地层.3.3成矿机制厦成园类型根据现代成矿理论,在一定的深度上,当热液的压力超过围岩的压力时,岩石发生断裂破碎形成孔隙,空穴及热液岩溶.当热液压力继续增大时,由于存在气体热液断裂(A,M尔诺夫1982)也能形成控矿空间.As,Hg,Sb,Pb,Zn这些金属比较活泼,易挥发,溶解形成结合物和挥发分,加之矿源层里有机质比较富集,在地壳运动的作用下,使它们象油气一样被搬运到背斜核部与断裂交汇处聚集成矿.因此,我们可以设想这样一个成矿模式:1.由表生下降的酸性溶液与深部热液混台,沿构造运动形成的岩石薄弱带循环,田5矿石(窭蝗)轴罔岩(鳗中元素含量杞羔田c据肆光怛|9s中国悬

19、控矿睐地璋化学)第12卷第3朔熊先孝:石门雄黄矿矿床地质特征及成因探讨获得成矿元素形成含矿热液.2.在循环过程中,热液使围岩发生蚀变,形成自生的屏蔽(交代石英岩及硅化),在一定深度上,由于岩石压力低于热液压力,岩石发生破碎,角砾化.上升热液使围岩软化,崩解,淋失或溶解搬运矿石,气体使破碎岩石上冲形成侵入状角砾岩.深部岩石溶解搬运形成热液岩溶坍塌角砾岩.3.镁质碳酸盐被交代,PH,Eh发生改变,砷的硫化物在上述形成的空穴中以充填作用为主堆集成块状矿石.4.砷的硫化物及其它矿物在角砾的孔隙间沉淀出来形成角砾状矿石,在角砾化岩石中以交代作用形成侵染状,脉状矿石.综上所述,湖南石门雄黄矿床的成因类型为

20、:沉积改造型层控矿床.本文撰写中得到闽俊峰高级工程师的指导,在此致谢.参考文献1妹光l凋.中目层控矿床地球化学第=卷.辩技出扳社.1987.(2H?L?Baraes热液蚀变.热赦矿床地球化学.上册.ppIB3-241.(3】HP?Taylo=-If1qll氧,氢同位素研究在热赦蚀变和矿物沉淀问题上的立用,国外地质科技l帆8.5.(4周志权湖南界牌峪雄黄矿区热赦岩溶成矿作用初步探讨,中国岩溶igB6第2期.DISCUSS10N0NTHEGE0L0GICALFEATURESANDGENESESOFREALGAROREDEPOSIT.SHIMENXiongXianxiao(ResearchInsti

21、tuteo,GeelogY/OVChemicalMineralResources,ChemicalInstryMinistry)AbstractShimenrealgaroredepositofHunanoccurmainlyintheooliticdolomiteandfinelycrystallinedolomiteofLowerLoushanguanGroup,UpperCambrian.Distributingofminera1izationalongEWtrendfaultareintermittent1Y,theshopesoforebodyarecomp1exJmineralia

22、atienzoningisclearalternationarepredominatelysilicification,Calcitizationandcarbonation.Thechieforecotro1lingfactorsareEthologyaadstructures.Thestudyonstrata,lithology,geochemistryandisotopedatashothatAsoriginaresfromthestrataofwa11rock,seawatersu1fateisthemainsulfursource.ThisoredeposithasthetypicalcharactersofSedimentaryreformationtypestratabouudoredeposit.Keywordslrealgaroredeposit)orecontrollingfactor,genesesoforedeposibshimeu.Huflau.