茂租铅锌矿床地质-地球物理特征及矿体预测研究.pdf

第 25 卷 第 2 期Vol. 25, No. 2 2011 年 4 月MINERAL RESOURCES AND GEOLOGYApr. , 2011 茂 租 铅 锌 矿 床 地 质-地 球 物 理 特 征 及 矿 体 预 测 研 究 高航校1, 任小华2, 郭健3, 李福让1, 李欣1 (1. 西北有色地质勘查局 711总队, 陕西 汉中 723000; 2. 西北有色地质勘查局, 陕西 西安 710054; 3.西北有色地质研究院, 陕西 西安 710054) 摘要: 文章对茂租铅锌矿床的地质- 地球物理特征进行了综合分析, 并应用 EH4 电导率成像系统对 矿区外围隐伏矿体开展预测研究, 认为结合矿床的地质- 地球物理特征应用 EH4 系统对隐伏金属矿产 的勘查是一种有效的手段。 关键词: EH4 电导率成像系统; 地质- 地球物理特征;隐伏矿体; 矿体定位预测; 云南茂祖铅锌矿 中图分类号: P618. 7文献标识码:A文章编号: 1001- 5663( 2011)02- 0152- 06 茂租铅锌矿床位于云南省巧家县茂租乡, 直线距 离巧家县城约48km。为大型铅锌矿床, 目前正在开展 深部及外围隐伏矿体的找矿工作。 1区域地质背景 矿区地处扬子板块西南缘昆阳裂谷的东缘。区 域上出露的地层为震旦系、 寒武系、 奥陶系、 志留系、 泥盆系、 石炭系、 二叠系、 侏罗系、 白垩系、 第三系等。 区域上 NE 向构造与 SN 向构造共同组成本区 的主导构造。NE 向的褶皱- 断裂带基本控制了区 域上铅锌银矿床(点)的展布方向( 图 1)。 2成矿地质环境 2. 1矿区地层 矿区出露地层( 图 1) 主要有震旦系上统灯影组 (Z2dn)上段白云岩、 灰岩角砾岩; 寒武系下统筇竹寺组 (1q)页岩、 砂岩及底部的 0 1. 5m 厚的含磷层, 沧浪 铺组( 1c)砂岩、 页岩, 龙王庙组(1l)灰岩、 白云岩及 页岩; 寒武系中统西王庙组(2x)砂岩、 页岩; 寒武系 上统二道水组(3e) 石英砂岩、 泥质白云质灰岩; 奥陶 系下统红石崖组(O1h)砂岩、 页岩、 砂质白云岩。 2. 2含矿地层 矿区内含矿地层主要为震旦系上统灯影组上段 (Z2dn2)。 灯影组上段上部含矿层(Z2dn2 2 )其上部为浅灰色、 深 灰色薄至中厚层状中- 粗晶结晶白云岩, 夹厚几毫米 至几厘米的深灰色磷质白云质页岩和 1 2 层相对稳 定的角砾层; 闪锌矿、 方铅矿呈散点状、 斑点状、 块状 及细脉状分布于白云岩中, 形成似层状铅锌矿体, 厚 13m 左右, 为矿区主要含矿层。中部为灰色、 青灰色 中- 厚层状细至中晶白云岩, 偶见少许黑色泥质物沿 层面产出, 内有稀密度极不均匀的白云石白色斑点及 黄铁矿细粒, 上、 下分层处较为密集; 局部可见沿裂隙 产出的铅锌矿脉和散点状铅锌矿化, 厚约 10m。下部 为青灰色、 灰色薄至中厚层状隐- 细晶白云岩, 内夹 数层厚几毫米到几厘米的深灰色、 黑色白云质炭质页 岩, 在与中部岩层接触处一般有 0 0. 8m的黑色碎屑 所组成的角砾层, 内有少许白云石斑点, 局部有零星 铅锌矿化, 厚 5 10m, 与下伏Z2dn2 1地层呈平行不整 合接触。 灯影组上段下部含矿层( Z2dn2 1 ) 由上岩性层和 下岩性层组成。 上岩性层顶部以厚 1 9m 的燧石角砾层与上覆 Z2dn2 2 分层, 自西向东厚度增加, 燧石条带变厚, 其下 为 1 8m厚的灰色、 深灰色薄- 中厚层状中细粒结 晶白云岩夹少量瓷白色硅质白云岩, 闪锌矿、 方铅矿 呈散点状、 斑点状、 层块状及脉状分布其中, 为矿区重 要矿层; 中部为灰白色、 瓷白色厚层致密状硅质白 云岩, 可见少许铅锌矿细脉及赋存于石英晶洞旁的 5 收稿日期作者简介 高航校(6), 工程师, 主要从事地质找矿勘查工作。 1 2 : 2010- 08- 10:19 7- 图 1茂租铅锌矿床地质图及成矿预测区 Fig. 1Geological map and metallogenetic prognosis areas of Maozu lead zinc deposit Q1h- 奥陶系下统红石崖组含泥质砂岩、 页岩互层 3e- 寒武系上统 二道水组石英砂岩、 页岩及泥质白云质灰岩 2d+ x- 寒武系中统陡 坡寺组、 西王庙组砂岩、 页岩 1l-寒武系下统龙王庙组白云质灰岩 1c- 寒武系下统沧浪铺组砂岩、 页岩1q- 寒武系下统筇竹寺组 页岩Z2dn12-震旦系上统灯影组上段顶部含矿白云岩 Z2dn22-震旦 系上统灯影组上段中上部白云岩1- 铅锌矿体2- 背斜轴3- 向 斜轴4- 断层产状5- 倒转产状6- 岩层产状7- 物探(EH4) 剖面位置及编号8- 预测区域 铅锌散点, 厚43 64m; 下部为灰白、 灰色厚层状硅质 白云岩, 含稀密不均的燧石扁豆和燧石条带, 燧石条 带层多沿层分布; 普遍发育有裂隙铅锌矿脉, 并伴有 沿层富集现象,号裂隙矿体即富集于此部位; 厚 35 57m。 下岩性层为灰白色、 灰色致密块状硅质白云岩, 夹灰色细晶白云岩及少量燧石扁豆, 与上覆地层没有 明显的分界线。因岩质坚硬难风化, 常形成约 40 的 陡坡或绝壁, 时见少许铅锌裂隙细脉产出。 2. 3构造 矿区处于 SN 向构造带和 NE 向构造带的交汇 部位。褶皱和断层发育, 主要褶皱由 NE 向平行排列 的不对称背斜( 局部倒转)和宽缓向斜褶曲所组成, 包 括白卡向斜、 洪发硐四财硐不对称背斜、 干树林不 对称向斜、 长坡倒转背斜。除上述主要褶皱外, 在背、 向斜的轴部和两翼局部地段, 还发育有小的挠曲。 断裂以 N向断裂为主, 次为近 SN 向、 NW 向 断裂。主要断裂有茂租逆断层、 长坡逆断层、 大岩硐 断层; 次级断裂在矿区内分布零星, 规模较小, 产状变 化较大; 在与上或下层矿体重合的地方, 对矿体起富 集改造作用, 在灯影组白云岩中, 则常表现为贫富不 一的裂隙铅锌矿。 2. 4岩浆岩 茂租逆断层以西及干树林向斜南部大跨山一带 广泛分布二叠系上统峨眉山玄武岩; 在矿区南部棉纱 湾北 ( 金沙江边) 有一花岗岩侵入体(21), 长约 1000m, NNE 向延长, 侵入于昆阳群地层中。 3矿床地质特征 3. 1矿体组合分布及产状 矿区主要赋存有上、 下两层铅锌矿体, 上下相距 15. 5 27m, 分别产出于震旦系上统灯影组上段的 上、 下两个含矿层位, 呈似层状缓倾产出。 上层铅锌矿体: 稳定赋存于 Z2dn2 2 顶部筇竹寺 组页岩底部含磷白云岩下 11. 5m 的范围内。工业矿 体的出现与含矿层 Z2dn2 2 的厚度和岩相变化有关, 一般 Z2dn2 2的厚度小于 19m 或大于 25m 时, 无矿或 仅见小裂隙矿; 灰岩和白云质灰岩夹层厚度5m 时, 一般没有上层矿, 当灰岩厚度为 1 5m 而且分布 面广时, 则有贫薄的铅锌矿体, 例如长坡的3 矿体; 当灰岩厚度为 0 1m, 在相变白云岩中出现厚大矿 体, 例如蒋家坪的2 矿体。 下层铅锌矿体: 矿体赋存于距燧石角砾层顶板最 大距离为 14m 的底板, 一般赋存于燧石层顶板下1 5m 处。在此含矿层内, 矿体往往尖灭再现, 出现部 位时高时低, 较上层矿变化大。矿体赋存受岩性岩相 条件控制, 燧石层和角砾层的厚度及组分变化影响着 矿体的赋存, 有价值的下层矿体多赋存在燧石角砾层 厚度为 0. 52 3. 40m 的地方, 当仅有角砾而无燧石 条带或燧石且角砾层特别厚大时则无工业矿体, 仅见 裂隙铅锌矿脉, 即工业矿体赋存于燧石层和角砾层的 过渡地带。近矿围岩成份较杂, 局部伴有深灰色黑色 的泥质角砾, 层理较清晰, 显示出动荡的沉积环境。 裂隙型铅锌矿体: 主要受 N25 43 W 的羽状裂 隙组及一定的层位所控制, 为后期热液改造阶段的裂 隙充填脉状矿体, 如1、 2 矿体。 3. 2矿石化学成分、 结构、 构造及主要矿物组合 3. 2. 1矿石化学成分特征 矿区内铅锌矿石主金属锌品位较稳定, 铅品位变 化大, 在断裂附近铅锌品位相对变高。w( Pb)最高为 %, 平均% ;( Z ) 最高%, 平均 5 6 % 。其氧化矿平均 品位() 为% , ( Z ) 为%; 混合矿() 为% ,(Z )为 53 E20. 111. 94wn18. 82 . 8: wPb1. 91 wn8. 01: w Pb1. 79wn 1 5. 44%; 硫化矿: w(Pb)为2.03%,w(Zn)为 4.69%。 3. 2. 2矿石矿物特征 矿石矿物种类简单, 金属矿物主要有闪锌矿、 方 铅矿两种; 在氧化带中有少量菱锌矿、 方铅矿、 水锌 矿、 红锌矿、 氯磷锌矿, 在 K18、 K29 及硐 96 工程中见 少量车轮矿与闪锌矿共生。脉石矿物以白云石、 萤 石、 石英为主, 次为磷灰石、 燧石、 黄铁矿、 褐铁矿、 胶 磷矿、 重晶石、 方解石及少量粘土。 3. 2. 3矿石结构与构造 矿石结构主要有粒状结物、 胶结粒状结构、 镶嵌 结构、 斑状结构。矿石构造以块状构造、 斑点状构造、 胶状构造、 土状构造、 脉状构造、 浸染状构造为主, 氧 化带尚可见到皮壳状、 乳滴状等构造。 3. 3矿化阶段及分带性 矿床的形成经历了沉积一成岩期的初步富集和 后生期的再富集两个成矿期。热卤水沿同生断裂一 茂租断裂上升形成初步富集的矿源层。海西晚期喷 溢的峨眉山玄武岩, 以及印支一燕山期的岩浆活动, 整个区域内地热异常, 使细小的硫化物重结晶形成晶 体粗大的硫化物沿层分布。与此同时, 岩浆会穿过矿 源层, 驱动了铅锌元素的活化迁移, 深部的含矿热卤 水随着温度的升高而密度变小, 沿一定的断裂通道向 上运移, 当上升到下寒武统筇竹寺组黑色页岩层时, 因页岩的渗透性差而受阻, 这时会形成一个倒流渗透 带, 迫使铅锌元素就在筇竹寺组黑色页岩之下的上震 旦统灯影组中富集。 3. 4蚀变类型及分带 区内围岩蚀变以硅化、 莹石化和重结晶作用为 主, 次为重晶石化、 方解石化及褐铁矿化。蚀变无明 显的分带性。 3. 5氧化带 上层矿体产状平缓, 上覆渗透性差的筇竹寺砂页 岩层, 断裂不发育, 因而氧化作用微弱, 氧化深度一般 为 40 180m, 在断层两侧及老硐分布处氧化作用加 剧, 最深达 274m。 3. 6主要控矿因素 上层铅锌矿体主要受原始沉积环境及岩性条件 所控制, 后期热液改造使铅锌进一步富集成矿; 下层 铅锌矿体赋存受岩性岩相条件控制, 燧石层和角砾层 的厚度及组分变化影响着矿体的赋存; 裂隙型铅锌矿 体主要受 N25 43 W 的羽状裂隙组及一定的层位 所控制, 为后期热液改造阶段的裂隙充填脉状矿体。 4矿区地球物理特征 矿区岩矿石物性参数通过强迫电流法对矿区标 本进行测定, 极化率和电阻率均值采用几何平均值, 测定统计结果见表 1。 表 1岩矿石电性参数统计表 Table 1Statistical table for electrical parameters of rock and ore 岩矿石名称块数采集地点 极 化 率(% )电 阻 率(m) 平均值变化范围平均值变化范围 以铅为主硫化铅锌矿石41400 坑7. 82. 9 18. 29. 73 20 以锌为主硫化铅锌矿石51400 坑128. 5 15. 71070. 6165 2954 铅锌共生硫化矿石51400 坑159. 4 40148. 451 481 1q泥质灰岩 211400 坑154. 8 30. 641. 311 640 1q砂岩 5 1q 地层 129. 4 17. 7462. 684 1567 1q页岩 6 1q 地层 0. 20. 05 0. 6209. 2147 308 1c 砂岩 5 1c 地层 1. 41 1. 8813. 9551 1371 Z2dn 白云岩21400 坑135. 9 20. 72351. 81715 3224 岩矿石物性参数显示区内各类岩(矿) 石电阻率总体 上可划分为 4个层次: (1)以铅为主的硫化铅锌矿石、1q 泥质灰岩电 阻率最低, 其电阻率平均值从 9. 7 41. 3m, 平均 值小于 42m, 具有甚低电阻率特性。 (2)铅锌共生硫化矿石、1q 砂岩、1q 页岩电 阻率次之, 其电阻率平均值从 148. 4 462. 6m, 平均值小于 63, 具有低电阻率特性; (3)以锌为主的硫化铅锌矿石,砂岩电阻率 平均值从 813. 9 1070. 6m, 电阻率平均值小于 1071m, 表现为中电阻率特征; ( 4)震旦系上统灯影组( Z2dn) 白云岩, 电阻率平 均值小于 2352m, 具有高电阻率特性。 筇竹寺组(1q)地层各类岩石平均电阻率值从 41. 3 462. 6m, 整体表现为低电阻率特性。从矿 体与围岩的空间关系以及对各类矿石的电阻率统计 结果分析, 该地层为一低阻屏蔽层。 震旦系上统灯影组( Z) 白云岩的电阻率最 5 4m 1c2dn 1 4 高, 平均值为 2351. 8m, 大约是以铅为主的铅锌 矿石平均电阻率的 230倍, 混合铅锌矿石的 10 倍, 因 此分辨白云岩与此两种类型铅锌矿体具有电性前提。 以锌为主的硫化铅锌矿石表现为中等电阻率特 性, 比筇竹寺组地层电阻率高, 与围岩震旦系上统灯 影组(Z2dn)白云岩电阻率值差异不太明显。 综上所述, 本区开展 EH4 连续电导率成像仪(简 称 EH4)测量工作具备一定的物性前提。 5成矿预测 前已述及原始沉积环境、 岩性岩相条件及构造环 境控制着铅锌矿体的形成与分布. 因此. 对矿区隐伏 矿预测前先要确定地层岩性的形态、 产状和规模( 即 确定震旦系上统灯影组上段地层及其与筇竹寺组的 接触带)。其次确定容矿构造与地层岩性的空间位置 关系及范围。在此基础上对其中赋存的矿体进行定 位预测, 上述研究已经分析了茂租铅锌矿地质- 地球 物理特征和成矿规律, 但地层岩性、 构造及矿体的空 间位置、 具体形态还需借助高分辨率的地球物理仪器 进一步判断, 为此开展了 EH4 连续电导率成像仪(简 称 EH4)测量工作, 并获得高频探测高分辨率的视电 阻率一深度图像(图 2) 。 图 2茂租铅锌矿床 YZ6 勘探线 EH4测量视电阻率- 深度剖面图及地质解译图 Fig. 2Apparent resistivity depth profile maps of prospecting line YZ6 with EH4 measuring and geological interpretation map of Maozu lead zinc deposit Q- 第四系 1l- 寒武系下统龙王庙组白云质灰岩1c- 寒武系下统沧浪铺组砂岩、 页岩1q- 寒武系下统筇竹寺组页岩 Z2dn22- 震旦系上统灯影组上段顶部含矿白云岩Z2dn12- 震旦系上统灯影组上段中下部白云岩1- 断层2- EH4 物探异常及编号 5. 1已知矿体的 EH4 地球物理测量分析 茂租铅锌矿床周边尚未开采, 主要的已知矿体均 保存, 选择已知的 YZ6 勘探线开展实验研究。在该 勘探线上钻孔 ZK603 在标高 1690 1730m 段见两 层矿体, 上层矿体(编号为1-7) 厚度 0. 58m, w (Pb)是 0. 01%和 w(Zn)4. 82%, 为以 Zn 为主的硫化 铅锌矿体; 下层矿体( 编号为1- 5) 厚度 1. 04m, w (Pb)是 0. 00% w(Zn)2. 51%, 为以 Zn 为主的硫化铅 锌矿体。 对 EH4观测结果进行二维反演. 得到了 YZ6 勘 探线视电阻率深度剖面图(图 2)。在 EH4 物探剖 面图上, 地电特性体现为: 上层低视电阻率特性, 下层 高视电阻率特性。从物性参数上看, 第四系(Q)覆土 层和筇竹寺组(q)地层砂页岩表现为低或中等电 阻率特性, 震旦系( Z2dn) 白云岩表现为高电阻率特 性。因此 EH4 物探剖面图整体上较准确地反映了地 层的空间分布位置信息。 同时, 剖面图上对应钻孔所揭示的铅锌矿体, 明 显地可划分出两个物探( EH4) 异常, 编号分别是 YZ61、 YZ62, 位于筇竹寺组(1q) 地层砂页岩底部, 灯影组上段(Z2dn2)白云岩中, EH4 物探剖面反映的 矿体特征与矿体地质特征基本吻合。 YZ61异常从 107 108 点, 处于 1815 1850m 高程范围, 与钻孔 ZK604 揭示的上层铅锌共生硫化 矿体所对应。尽管有浅地表低阻覆盖层影响, 该异常 仍表现出局部低阻突变性, 等值线密集处对应矿体的 顶板位置。 YZ6 异常从36 点, 处于665 55 12101011740m 1 高程范围, 与钻孔 ZK603 揭示的两层铅锌矿体所对 应。矿体以锌为主, 根据标本测量结果, 此类矿体矿 石表现为中等电阻率特性, 其电阻率值高于上层围岩 即筇竹寺组砂页岩, 与下层围岩灯影组白云岩电阻率 差异不是很明显。YZ62 异常低阻突变不明显, 仅表 现出一定的梯度变化。 综上所述, 已知矿体的 EH4 物探异常特征主要 表现为:铅锌矿体位于筇竹寺组( 1q)地层砂页岩 底部, 震旦系灯影组上段(Z2dn2)白云岩中;震旦系 (Z2dn)白云岩表现为高电阻率特性, 筇竹寺组(1q) 地层整体表现为低电阻率特性, 在物探(EH4)视电阻 率剖面图上的低阻和高阻过渡带, 大致可以作为此两 种地层之分界线;对于铅锌共生矿体, 异常低阻突 变较为明显, 顶板清晰。对于以锌为主的铅锌硫化矿 体, EH4 物探剖面图上部分表现为视电阻率梯度变 化带, 所以在有利成矿地段发现类似的 EH4 物探剖 面异常, 可推测为矿(化) 体异常;异常顶板埋深与 已知矿体的埋深存在一定出入, 误差大概为20 50m 左右。 5. 2成矿预测 通过对矿区已知矿体 EH4 物探异常特征和矿体 地质特征的对比研究, 对矿区外围预测区进行 EH4 图 3茂租铅锌矿外围 EH4 测量视电阻率- 深度剖面图及地质解译图 Fig. 3Peripheral apparent resistivity depth profile maps of Maozu lead zinc deposit and geological interpretation map by using EH4 Q第四系+寒武系中统陡坡寺组、 西王庙组砂岩、 页岩寒武系下统龙王庙组白云质灰岩寒武系下统沧浪铺 组砂岩、 页岩q寒武系下统筇竹寺组页岩Z震旦系上统灯影组上段顶部含矿白云岩Z震旦系上统灯影组上段中 下部白云岩物探异常及编号断层及编号 56 - 2d r - 1l-1c- 1-2dn22-2dn12- 1- EH 42- 1 物探测量, 根据茂租铅锌矿床矿体呈似层状分布, 铅 锌矿体位于筇竹寺组(1q)地层砂页岩底部, 震旦系 灯影组上段(Z2dn2) 白云岩中的特点, 结合矿区相应 地层对应深度建立茂租铅锌矿外围 EH4 测量视电阻 率- 深度剖面图及地质解译剖面图(图 3)。地质解 译图考虑到矿区不仅震旦系灯影组上段(Z2dn2)有白 云岩, 各地层均存在白云岩、 灰岩等电阻率相近的地 质体, 岩相图无法反映地层控矿特点, 因此综合考虑 解译出筇竹寺组、 灯影组上段( Z2dn2) 白云岩地层及 断层和褶皱。对比已知矿体的 EH4 物探异常特征, 已知矿体在走向上向东南延伸, 倾向上亦有断续显 示, 矿体显示部位均存在较明显的低电阻率异常体, 该异常体特点与 YZ6勘探线已知矿体所反映的电阻 率异常类似, 产出背景亦与 YZ6 勘探线已知矿体相 同, 因此, 这些异常可能为矿化异常, 另外, EH4 测量 视电阻率- 深度剖面图上明显反映出与矿体相关的 Fx 断裂, 可以推断, E4 E16 线的范围是最有希望的 成矿区. 是优先勘查地区。 最近的坑 探工程表明, 在成矿预测区 E4 线 1320m、 1380m 标高均见到上层矿和下层矿体。在走 向和倾向上均有一定的延伸, 初步验证了矿体定位预 测的有效性。 参考文献: 1云南有色冶金勘探公司 317 队. 云南省巧家县茂租铅锌矿评价 报告R. 昆明: 云南有色冶金勘探公司, 1972. 2贺胜辉, 荣惠锋, 尚卫, 等. 云南茂租铅- 锌矿床地质特征及成因 研究J