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桂東南早古生代熱水沈積鉛鋅銅鎢多金屬礦床成礦系列

壹、區域成礦地質背景

該礦床成礦系列屬華南微板塊(ⅰ級),位於華南大陸邊緣構造帶(ⅱ級)中的欽州晚海西-印支期擠壓拼接帶(ⅲ級)內,第四級構造單元為博白褶皺斷裂帶。加裏東期,該區為大瑤山邊緣海的壹部分,是壹個主要受博白-岑溪同沈積斷裂帶控制的早古生代拗拉槽。

中元古代末期的晉寧運動使揚子板塊和華夏板塊拼接成統壹的南方板塊,即揚子超大陸。隨後,在新元古代早期,地殼運動以伸展作用為主,揚子超大陸再次分裂為揚子板塊和華夏板塊。從晚震旦世到早寒武世,伸展作用逐漸減弱,寒武紀末期的郁南運動擡升了雲開地區。由於太平洋板塊向西俯沖,中國南部自中奧陶世以來總體處於擠壓狀態,奧陶紀末期的北移加劇了擠壓隆升。然而,由於博白-岑溪斷裂帶在中晚奧陶世的走滑拉張作用,早誌留世秦方海槽開始形成並表現出裂陷特征;誌留紀中晚期,秦方海槽演化為走滑離散盆地,走滑離散運動逐漸加劇,盆地海域變窄,海槽加深(周明奎等,1993)。誌留紀末的廣西運動造成廣西地殼區域性擡升,使泥盆系與早古生代地層呈角度不整合或平行不整合接觸。而在廣西東南部的靈山-藤縣斷裂和博白-岑溪斷裂之間的地區,廣西造山運動的影響並不明顯。誌留紀和泥盆系基本上連續沈積,壹直維持裂谷盆地環境到早二疊世。早二疊世末,吳棟運動發生,阻止了殘余海槽的褶皺和隆起,雲開地體與華南大陸擠壓拼接。

本區早古生代裂谷沈積盆地就是在這種構造背景下發育和演化的。寒武紀沈積盆地為淺陸架-次深海沈積環境,次深海陸源碎屑濁積巖沈積主要發育在欽州-靈山-藤縣地區,主要由雜砂巖-頁巖相組成,局部夾矽質巖和火山碎屑巖,頂部為石灰巖透鏡體;博白-岑溪地區主要發育淺陸棚砂頁巖沈積。受寒武紀末期郁南運動的影響,奧陶紀本區海水變淺,早奧陶世早期局部發現海岸沈積。但在整個奧陶紀期間,盆地主要發育淺大陸架相砂質泥質沈積物,由頁巖、粉砂質頁巖、粉砂巖、細砂巖至粗砂巖組成,並混有部分灰巖。誌留紀期間,由於秦方海槽盆地走滑離散的加劇,雖然海域面積減少,但海槽加深,沈積了壹套以砂泥巖互層為主的濁積巖沈積,局部地區有灰巖和砂礫巖,總體上為亞深海沈積,但不同剖面有所不同。岑溪地區屬於次深海、深海-濱海環境(陸繼普等,1999),向北流動。因此,本區早古生代沈積環境主要經歷了次深海、深海-海岸、淺陸架-次深海相的沈積演化階段。

本區出露地層為寒武系、奧陶系、誌留系、上古生界和中生代,含礦圍巖主要為中、上、下誌留系奧陶系含碳酸鹽、矽質巖和層狀矽卡巖的砂巖頁巖,其次為大理巖和片巖(圖4-4)。

圖4-4桂東南早古生代熱水沈積礦產資源地質示意圖

晚奧陶世以來發生巖漿活動,有海底基性火山活動,主要為細碧巖、角閃玢巖和凝灰巖。早誌留世仍有海相火山巖產出,主要為細碧斑巖,在佛子沖礦田外圍厚達80余米。中生代巖漿作用主要為燕山期酸性和中酸性巖漿巖,包括花崗巖侵入巖、流紋斑巖、英安巖凝灰巖熔巖和其他火山巖,產狀為基巖、巖枝、巖脈和熔巖席。

二、礦床成礦系列的主要地質特征

該類型礦床的成礦系列主要包括四種礦床類型,即佛子沖型、油麻坡型、雞籠頂型和發射型。各礦床類型的主要地質特征見表4-2。佛子沖鉛鋅(銀)礦床為主要礦床,規模可達大型。佛子沖礦床的地質特征如上所述,其他礦床主要為中型、小型和礦點。

表4-2桂東南早古生代熱液礦床礦石類型特征簡表

繼續的

這類礦床成礦系列的共同特點是含礦層位為下古生界;成礦環境屬早古生代秦坊殘留海槽,以淺陸架-次深海環境為主,只有佛子沖海槽較深,由次深海向深海過渡;除砂頁巖外,大理巖(或石灰巖)和熱水沈積巖與礦體密切相關。礦體呈層狀、層狀、透鏡狀,具有多層產狀特征。如佛子沖礦田礦層可達13,礦體產狀穩定,與圍巖壹致,與圍巖同步褶皺。在吉隆頂等礦區發現少量脈狀和網脈狀礦化,產於主礦體下盤,其礦化組合與層狀礦體中的礦石壹致,由此表明它們之間的成因關系應該是相同的。礦石主要為半自形-異形粒狀結構,具條帶狀、層狀、膠狀和浸染狀構造;所有礦區均產熱水沈積巖,巖性主要為層狀矽卡巖。雞籠頂礦床只有熱水沈積巖為重晶石和矽質巖,但未發現層狀矽卡巖。這些熱液沈積巖與礦體的關系也與壹般熱液沈積礦床的產狀特征相似,表現為層狀矽卡巖與礦體緊密共生(見佛子沖式、油麻坡式和下水式),而矽質巖主要產於礦體下部,重晶石產於礦體上部(如雞籠頂式);區內圍巖蝕變總體較弱,部分礦床(如下水、雞籠頂)也表現出強底弱頂的特征。蝕變類型與海底熱水明顯相關,主要表現為矽卡巖化、矽化、重晶石化和黃鐵礦化。上述特征表明該礦床成礦系列為熱液沈積成因。

除了上述相似或相同的特征外,四種礦床類型之間還存在壹些差異。雖然所有含礦地層都屬於下古生界,但含礦地層從發射型逐漸上升到雞籠頂型,從彌陀型逐漸上升到佛子沖型。下水型為中奧陶統中部,吉隆頂型為上奧陶統,其次為中奧陶統,油馬托型為上奧陶統和下誌留統,佛子沖型礦床為下誌留統靈山群或大崗頂組。這四種礦化類型明顯不同。佛子沖式、雞籠頂式、下水式均為銀礦化的鉛鋅多金屬礦床,但佛子沖式主要為鉛鋅(銀)礦化,而下水式除鉛鋅礦化外主要為鐵礦化,雞籠頂式主要為銅鋅礦化,並伴有金。油馬坡型與前三種類型不同,主要為鎢鉬礦化。相應地,礦石的礦物成分也不同。盡管黃鐵礦、閃鋅礦和方鉛礦是各種礦床類型中的常見礦物,但它們的含量明顯不同。佛子沖礦床和水下礦床是礦石的主要礦物成分,油馬坡礦床是次生礦物成分。相反,油馬坡礦床主要金屬礦物為白鎢礦和輝鉬礦,其余礦床類型未見。此外,水下礦床中有更多的磁鐵礦,構成磁鐵礦體。

此外,在佛子沖礦區,燕山期巖漿作用對早古生代形成的熱水沈積鉛鋅礦體有疊加改造作用,並富集了部分礦體,但不是主要礦化作用,這是佛子沖礦床與其他礦床類型的區別。

三。成礦機制和模式

根據上述成礦環境和各種礦床類型的地質特征分析,作者認為桂東南博白-岑溪斷裂帶沿線的鉛鋅銅鎢礦床是受拗拉槽和博白-岑溪區域同沈積斷裂帶控制的與熱液沈積作用有關的成礦系列,稱為“桂東南早古生代熱液沈積鉛鋅銅鎢多金屬礦床成礦系列”,並建立了該類礦床成礦系列的成礦模式(圖4-5)。其成礦機制如下:

1)秦方海槽是壹個裂陷槽,岑溪-博白裂谷盆地是秦方裂谷盆地的壹部分。博白-岑溪深斷裂帶是壹條區域性同沈積斷裂,具有走滑、伸展和長期反復活動的特征。佛子沖和陶冬礦區以及雞籠頂礦區奧陶系-誌留系發育濁積巖沈積、重力滑動構造、軟沈積滑動變形構造和同生角礫巖構造(楊斌等,2000a、b、2002;張清智等人,1995)可以證明這壹點。岑溪-博白裂谷盆地是在走滑-伸展背景下發育起來的。裂谷盆地中還有許多海底基性火山活動。在寒武紀,張力很弱。自中奧陶世以來,走滑張力逐漸加強,由於同壹沈積構造的反復活動,含礦熱水多次上湧並沈澱富集礦石,從而形成了早古生代地層多層礦床和同壹礦區多層礦體的特征。由於整個地區在早古生代處於收縮和擠壓的背景下,伸展作用不強,因此桂東南地區在早古生代的熱水沈積成礦活動不強,形成的礦床數量少且規模小,只有少數達到較大規模。

2)寒武紀早期,地殼伸展作用減弱,逐漸處於擠壓收縮狀態。到寒武紀末期,擠壓隆升加大,郁南運動造成雲開地區隆升。到晚寒武世,該地區已成為淺大陸架相的砂頁巖組合。在整個寒武紀期間,該地區的巖漿活動很弱,反映出該地區的古地溫場不高,因此整體上不利於熱液沈積和成礦。

3)中奧陶世以來,博白-岑溪地區走滑張力增強,盆地主要沈積於淺陸棚相。到奧陶紀晚期,它已是壹種次深海沈積環境。此時開始出現基性巖漿活動,熱液沈積成礦作用增強。陸川下遊中奧陶世形成下水鉛鋅多金屬礦、層狀矽卡巖等熱液沈積巖,中上奧陶世形成吉隆頂板型。根據礦化特征,雞籠頂式以銅為主,油馬坡式以鎢、鉬為主,鉛、鋅均為次生或伴生礦化。雖然水下類型以鉛和鋅為主,但它是壹個小規模的礦床或礦點。

圖4-5桂東南早古生代熱水沈積鉛鋅銅鎢多金屬礦床成礦模式圖。

4)到誌留紀早期,盆地的走滑伸展進壹步加強,阻止了裂陷槽的形成。盆地處於淺陸架-次深海環境,多處有明顯的海底火山作用和中基性火山巖。佛子沖和陶冬礦區下誌留統含礦地層中的濁積巖沈積、重力滑塌和同生角礫巖結構均表明同生斷裂的重新活動,導致深部含礦熱水上湧至海底凹陷並與海水混合。此時,由於物理化學條件的變化,熱流體中的SiO2流體與海底碳酸鹽巖中的鈣、鎂、鐵等物質發生反應,形成廣泛分布於該區早誌留世地層中的層狀矽卡巖。同時,熱流體中的鉛、鋅、鎢、鉬等成礦物質也在適宜的環境中沈澱富集,是該區主要的鉛鋅礦化期,形成了佛子沖、陶冬等大中型鉛鋅礦床。該礦床以與鉛鋅礦體密切相關的層狀矽卡巖的發育和礦石中層狀、條帶狀和軟質沈積滑動變形構造的發育為特征。這就是佛子沖斷礦床。

5)中、晚誌留世至早二疊世,本區壹直保持裂谷盆地環境,但熱水沈積成礦活動壹直很弱,未產生相關礦床。早二疊世末的吳棟運動導致秦方海槽褶皺和隆起。燕山期,該區發育酸性-中酸性巖漿作用。燕山期巖漿作用後,熱液活動疊加改造了區內的熱水沈積鉛鋅礦體,形成了部分鉛鋅礦化,但礦化不強烈,不是區內的主要礦化,如佛子沖鉛鋅礦區。由於燕山期巖漿期後的熱液成礦活動對早期成礦有疊加改造富集作用,有利於富礦和大礦的形成,因此應重視後期巖漿熱液疊加改造形成的多因復成礦床。