宕昌县代家庄铅锌矿找矿历程的反思
2010-07-27 15:16阅读：
[按]代家庄中型铅锌矿，虽为浅表矿，最终历40余年的勘查而发现。主要缘于勘查人员于菱锌矿之不识或不够敏感（可能误将其作为方解石、白云石，而没有开展化验分析和岩矿鉴定），教训何其深刻！
近传，有人将其作为内生的热液成因的非硫化物锌矿床，追随国际上的“大忽悠”，会不会成笑话一桩，我们可拭目以待。
殊不知，目前所发现的矿体尚处浸蚀基准面之上，表生氧化的深度，因断裂破碎程度和含硫量之不同，在矿区中可相差很大的呀！
宕昌县代家庄铅锌矿找矿历程的反思
孙康胜,朱永新，甘肃地质，2007，16（3）：12-14
甘肃宕昌代家庄中型铅锌矿床，位于甘肃省宕昌县城北东12km
处，著名的厂坝铅锌矿床以西140km。代家庄铅锌矿的发现从异常圈定到中型矿床的确定经历了20 年的时间, 作者回顾这段找矿历程和经验,
有助于该区域今后的找矿实践。
1 回顾
20世纪60年代初, 1∶20万区调发现时认为是褐铁矿点。
甘肃地矿局在70年代末进行过磁法和激电面积性测量。
80年代初进行了以汞、锑矿为重点的地质普查。
1985年1
∶20万化探扫面时,在代家庄-兴化一带发现了Pb、Zn、Ag、Hg、As、Sb等多元素地球化学异常,在异常排序中,列厂坝矿田异常之后,是最具找矿前景的重要异常。异常元素组合复杂,
面积大、强度高, 浓度分带明显, 具有形成大中型矿床特征(甘肃地矿局化探队, 1:20 万地球化学图说明书《岷县幅》,
1992)。
1986～1987 年对该异常进行了1∶5 万水系沉积物测量和1∶1 万土壤测量, 进一步缩小了找矿靶区。在异常检查过程中,
在代家庄及外围发现了铅锌矿化露头和铅锌矿化转石, 当时初步认为该异常虽然面积大、强度高, 异常特征明显, 但地表矿化弱, 而且分散;
异常中心代家庄一带覆盖层厚, 矿化露头难以直接寻找, 有必要进一步查证(甘肃地矿局第一地质队, 1:5
万区域地质矿产调查报告《兴化幅》, 1993)。
1988～1991 年, 在代家
庄异常中心施工探槽工程, 大部分未揭露出“基岩”, 没有找到“原生矿体”,只发现了两条低品位氧化矿体(甘肃地矿局第一地质队,
甘肃省宕昌县代家庄一带异常三级查证工作报告, 1989)。
1992 年在代家庄西只尕沟一带铁帽出露地段,施工槽探及平硐,
所圈定矿体规模较小。矿体中只见到少量方铅矿、闪锌矿团块(甘肃地矿局化探队, 漳县胭脂沟岷县锁龙宕昌县扎峪河—沟脑里异常详查报告,
1991)。
由于这一带交通条件差、覆盖厚、地表揭露困难,加之矿床氧化深度大、地表施工效果不好,成矿条件复杂,矿石难以识别(氧化后呈褐红色,以为是褐铁矿化而很难联想到是铅锌矿)
。人们又习惯于用西成铅锌矿的成矿模式和找矿模型来找矿,所以尽管20多年来在西秦岭部署了大量的找矿工作,但收效甚微,一直未取得较大突破。
1999～2006 年, 随着国土资源大调查的开展, 通过1∶1 万地质填图、槽探加小园井揭露,
大致查明了代家庄铅锌矿区地质构造、矿化带分布特征, 圈定了两条铅锌矿化带, 基本确定了近地表矿化体产状。2001
年设计施工了第一个钻孔, 同年10 月, 钻孔达到了设计要求顺利终孔, 并进行了全岩芯采样, 采取的岩芯样品首先进行了光谱分析,
其中野外观察描述为构造角砾岩的3 个样品, 分析结果Pb、Zn 含量远远超过了铅锌矿边界品位, 进而对这些样品进行了化学分析,
其结果令人振奋, 由此圈定了单工程矿体厚度4.9m, 平均品位Pb4.79%、Zn11.38%的原生铅锌矿体。此时, 再观察认识矿芯,
酷似结晶灰岩和板岩的角砾岩, 随即选送了光、薄片进行鉴定, 鉴定结果为: 微细粒方铅矿闪锌矿(甘肃省地质调查院,
甘肃西秦岭地区铅锌矿资源评价项目工作报告, 2003)。至此, 确定了代家庄深部原生矿的存在,
证实了代家庄异常的找矿潜力,标志着该区地质找矿取得了新的突破。
矿床地质特征
西秦岭地区铅锌矿产分布图
1—花岗岩; 2—铅锌矿床; 3—三叠系; 4—二叠系; 5—石炭系; 6—大草滩组; 7—舒家坝组; 8—双狼沟组; 9—红岭山组;
10—黄家沟组; 11—安家岔组; ( Z—O) 12—丹凤群
岷县-宕昌环形构造图
代家庄铅锌矿矿区地质略图
1-砾岩、含细砾砂岩；2--生物屑灰岩夹板岩；3、细晶灰岩夹粉砂质板岩、硅质岩；5-构造角砾岩带；6-铅锌矿体；7-实测逆断层；实测平移断层；10-剖面位置；11-角度不整合；12-钻孔位置及编号；13-铅锌银化探综合异常；14-视极化率异常；15-激电异常编号；16-视电阻率曲线
代家庄铅锌矿地质草图
1—正断层; 2—逆断层; 3—平移断层; 4—铅锌矿体; 5—勘探线剖面;6—白垩系; 7—东沟组; 8—七固组; 9—龙鳞桥组;
10—鱼池坝组
矿区位于中秦岭西段西成铅锌矿田西延地段,礼县—白云—镇安区域性同生断裂南侧,成矿地质环境与西成矿田类似。
泥盆系西汉水群(自下而上分为安家岔组、黄家沟组、红岭山组、双狼沟组,图1)是矿带主要控矿层位,为一套复理石—碳酸盐岩建造组合,岩性以韵律发育的板岩、粉砂岩、生物碎屑灰岩为主,富含腕足类、珊瑚生物化石。矿区处于岷礼花岗岩带中川、碌础坝、柏家庄、闾井、教场坝等五大花岗岩基南部。
控矿构造则为北西向茶埠—沟脑里帚状构造,大致以碨子坝为转折端,向东收敛,向西北方向撒开,矿床位于其撒开的断裂带上。
矿区地层相当于中泥盆统西汉水群中上部层位,分为鱼池坝组(Dy ) 、龙鳞桥组(D l) 、七固组(Dq)和东沟组(Dd) (图2)
。龙鳞桥组为主要含矿地层,下部岩性为含泥灰岩夹钙质板岩,局部夹粉砂岩。中部为主要含矿层,偏下为粉砂质板岩、石英砂岩、长石石英砂岩夹钙质板岩,薄—中层状生物灰岩、生物碎屑灰岩。中部偏上岩性为中厚层灰岩、粉砂质板岩夹薄中层生物灰岩、厚层—巨厚层灰岩。上部岩性为灰绿色粉砂质板岩,局部夹薄中层生物碎屑灰岩。
构造总体为一倾向北东的单斜构造。断裂较发育,可分为3组:即北西—南东向、北东—南西向及近南北向。其中以北西—南东向压扭性断裂为主构造,其余2组多为次级张性断裂及平移断裂。主构造在白垩纪之后仍有活动。铅锌矿体多赋存于北西—南东向断裂中,在北西—南东向断裂与北东—南西向断裂交汇部位矿体变宽、矿石品位变富(氧化矿)
。
岩浆岩以矿区北侧约20km处的印支期闾井花岗岩体为主,出露面积约200km2
,侵入于泥盆系中。矿区内仅发育细晶岩脉、伟晶岩脉和石英脉。
矿区东西长5.
5km,南北宽5km,面积27.5km2。由北向南初步划分为Ⅰ、Ⅱ2个矿带。圈出6个矿体,其中Ⅰ矿带4个,Ⅱ矿带2个。
目前已圈出6个矿体。其中主矿体( Ⅰ -
2号)控制长度900m,控制斜深大于180m,在5号勘探线以西隐伏,继续向西延伸。总体呈似层状,产于层间挤压破碎带中。矿体产状:
38°～40°∠42°～50°,与围岩产状基本一致。平均厚度10. 85m,平均品位:Pb 3. 01% , Zn 10. 78% ,
Ag 110. 85 ×10- 6 ;最高品位: Pb 34. 19% , Zn 40. 2% ,Ag 530. 4 ×10-
6。
矿体厚度在平面上有膨大、收缩、尖灭、再现特征,在PD5 - 1平硐厚度最大,见矿45m仍未穿透矿体(平均品位:锌5. 31% ,铅1.
66% ) ;在PD2 - 1平硐见矿厚度较小,视厚度仅为6. 5m;在6线矿体厚度35m (平均品位: 铅8. 76% ,锌3.
60% ) ;在10线矿体尖灭,在12～20线矿体再现。在垂向也表现为膨大、收缩、尖灭、再现特征。在5线剖地表矿体厚度为13.
36m;在ZK501钻孔矿体厚度26m ;在PD5 - 1平硐见矿厚度大于35m;在ZK502继续见矿,在ZK503尖灭。
地表氧化带所见金属矿物以菱锌矿、白铅矿为主,次有土状褐铁矿、赤铁矿、铅钒等,脉石矿物为方解石、重晶石、石膏、石英、绢云母等。在钻孔深部见有少量原生矿石(难以单独圈出矿体)
,矿石金属矿物以微细粒方铅矿( 10% ～15% ) 、闪锌矿(15%～20%
)为主,次有少量的黄铁矿、白铁矿、黄铜矿、毒砂等,脉石矿物以方解石为主,含有少量的绢云母、石英等; ②矿石结构、构造。
矿体中常见的矿石结构有他形粒状结构、结晶粒状结构、变晶结构、生物结构、显微隐晶结构、碎裂结构等。矿石构造主要为块状造构、浸染状构造、角砾状构造、蜂窝状、土状构造等;
③矿石化学成分。矿石主要有益组分为锌铅,铅元素与锌元素呈负相关。
伴生有益组分主要为银, 其次为镉(多大于0.20% ) 、镓(0. 0004% ～0.
0018%)等,银元素与铅元素、镉元素与锌元素呈正相关。伴生有害组分为汞、砷。
矿石类型主要为菱锌矿、白铅矿矿石。地表矿石均为氧化矿,经物相分析其氧化率为85. 6%
,氧化深度为50～150m,西深东浅;原生矿现仅见于钻孔ZK001深部。
矿体的围岩以灰岩为主,有少量的板岩及变砂岩,夹石有大量含炭灰岩及含炭板岩。矿体与围岩界线清楚,多为断裂接触关系。
围岩蚀变以浸染状褐铁矿化、赤铁矿化,细脉状、网脉状、团块状碳酸盐化,少量的硅化及重晶石化等为主。
致密块状富方铅矿闪锌矿与地层整合产出，产状与围岩一致，顶底板界限清楚，矿石具有显微隐晶结构，微层纹状沉积构造，局部含有生物化石，均具沉积特征。
致密块状白铅矿菱锌矿与致密块状方铅矿闪锌矿相伴产出，两者成渐变过渡关系，结构构造相似，前者局部具有蜂窝状构造、角砾状构造，且有断裂构造穿过，推测致密块状白铅矿菱锌矿由致密块状方铅矿闪锌矿经断裂中的地表水渗滤氧化形成。
地表及浅地表赋存于灰岩破碎带中的细脉状、网脉状的菱锌矿，与围岩厚层微晶灰岩为渐变过渡关系，具有结晶粒状结构、半自形粒状结构，细脉状、网脉状、角砾状构造。矿体的厚度大，一般8~25.18m，品位相对偏低。
据目前已获得资料分析,该矿床具以下特征:
沉积特征: ① 该矿床具有一定层位,矿体中保留有原同生构造特征。矿化主要赋存于中泥盆统龙鳞桥组碳酸盐岩及富含碳酸盐成分的泥岩中;
②矿体呈似层状或透镜状产出,基本与围岩产状一致;③矿区内未见岩浆岩体,
矿区围岩蚀变普遍较弱;④矿床物质成分简单,以铅锌为主,伴生有银。矿石成分单一,氧化矿中以菱锌矿、白铅矿为主,原生矿中以闪锌矿、方铅矿居多;
⑤致密块状菱锌矿矿石具有显微生物构造; ⑥
含矿带赤铁矿化发育,反映了当时半封闭的氧化沉积环境,形成了富含铅锌的碳酸盐岩矿(化)层。
后期改造特征: ①矿体严格受构造控制,赋存在断裂破碎带中;
②原生矿石中镜下可见明显的充填及交代现象,方铅矿、闪锌矿细脉沿破碎带及次级裂隙贯入,对矿体进行了富集作用; ③
矿石中Pb、Zn、Ag、Hg、As、Sb、Cd关系密切,其中Hg、As、Sb为热液富集的特征元素。
因此,矿床成因应为层控沉积改造型。
该成矿带自东向西从陕西的柞水大西沟—银硐子、周至板房子、凤县—太白,延伸到甘肃境内的西和—成县(安家岔组D1、黄家沟组D2 )
、宕昌代家庄—半沟(红岭山组D2 - 3、双狼沟组D3 ) 、窑沟—下拉地(下加岭组C1 - 2 )
,成矿层位似有依次抬高的趋势,这可能与西秦岭海西期裂陷海槽的关闭时间是由东向西进行的有关。以前,按照西成矿田的找矿
模式,重点是中下泥盆统,而对其西延地段广大的区域内找矿没有足够的重视。代家庄的找矿成果说明该矿带的含矿层向西是不断抬高的,至窑沟—下拉地一带已过渡到石炭系。因之,找矿部署也应随之发生变化。事实上,在矿区西部延伸带上确也发现了一些新的异常和矿化线索,说明虽然由矿区向西出露的地层比中泥盆统要新,但铅锌成矿带的延伸并未完结,只是含矿层位逐渐抬高而已。
综上所述,代家庄铅锌矿床在该区是一种新的矿床类型———碳酸盐型铅锌矿床,矿石以白铅矿、菱锌矿为主,地表褐铁矿化强烈,难以识别。根据这种找矿经验,有必要对该区条件类似地带重新认识。
自从20世纪60年代发现了甘肃成县厂坝铅锌矿床以来,直至80年代后期,国家在该矿区及其外围投入了大量的地质勘查工作,西(和)成(县)铅锌矿田相继发现了一批矿床(点)
。已评价了厂坝—李家沟超大型铅锌(银)矿床1处,邓家山、毕家山、磨沟等大型铅锌(银)矿床3处,页水河、向阳山、洛坝、庙沟等中型铅锌(银)矿床4处,焦沟、尖崖沟等小型铅锌(银)矿床2
处,探明铅锌金属储量1400万t,预计远景储量可达2500万t。90年代后,在矿田外围的普查找矿工作仍未间断,但始终没有取得较大进展。
新发现的代家庄矿区处于岷县—宕昌中泥盆世半封闭海盆浅海碳酸盐相环境,与西成铅锌矿田相类似,说明该矿带是继续向西延伸的。
该带1∶20万化探异常发育,形成厂坝—下拉地明显的Pb、Zn异常带约100km。异常与矿床(点)吻合程度较高,但前人仅对代家庄以东的西成地区作了工作,而对代家庄以西的广大区域做的工作比较少。在它的北西方向有许多Pb、Zn、Ag、Cd、Au、Sb、Hg等化探异常分布。1∶20万白铅矿、方铅矿重砂异常也相当发育,其中很多与代家庄异常相类似。所以,通过区域内成矿环境分析及异常研究解剖和地质勘查,有可能发现新的铅锌矿床。
3 反思
3.1 技术手段缺陷
回顾代家庄铅锌矿地质找矿工作, 通过查阅相关资料, 不难发现, 在前期的异常查证和矿点检查中,
其找矿思路、工作程序、方法技术手段存在一些缺陷, 错失找矿发现的良机, 重要表现在:
( 1) 在异常区虽然采集了大量的土壤和岩石样品进行了光谱分析, 其中Pb、Zn 含量高达5 000ppm-～20 000ppm,
但化学分析样品采集的很少。
( 2) 在矿化露头区和异常中心区未进行大比例尺地质填图。
( 3) 在2000 年之前的工作中, 没有采取岩矿鉴定样品。
( 4) 野外观察记录和异常推断解释不够确切,如: “异常区矿化露头见到少量方铅矿和闪锌矿, 目估品位达不到工业要求,
没有进一步工作价值”; “局部灰岩中光谱分析Pb、Zn 含量达到了工业要求, 但没有看到铅锌矿化”;
“异常中心见到大量褐铁矿化含Pb、Zn 坡积转石, 没有发现方铅矿和闪锌矿露头”;
“异常是由分散的矿化露头和褐铁矿化坡积转石风化残留的土壤引起的”等等。
( 5) 异常区布施了大量探槽工程, 大部分施工深度超过了5m, 未揭露出基岩, 既然清楚该区覆盖层深厚,
却没有布置浅部坑探进行深部验证。
3.2 勘查工作的主要问题
笔者认为, 前期对代家庄异常的查证和矿点检查存在以下问题:
( 1) 在地质找矿工作中, 对化探成果资料应用缺乏深入分析和综合研究,
没有将异常元素组合特征、高含量值与矿化之间的关系联系起来;
( 2) 未开展异常区大比例尺地质填图工作, 没有查明异常区岩石特征、构造性质、矿化分布规律及其之间的相互关系;
( 3) 未进行必要的岩矿鉴定, 没有查明成矿元素赋存状态、矿物成分和矿化类型;
( 4) 野外观察不仔细, 记录描述不准确, 残积和坡积未确认, 矿石和岩石概念不清, 次生风化的氧化矿石与原生氧化矿石混淆,
断裂构造角砾岩与坡积砾石相混淆。
( 5) 异常区覆盖层深厚, 异常验证仅采用地表槽探工程揭露, 不可能达到预期目的。
2.3 影响找矿效果的原因分析
( 1) 代家庄铅锌矿石矿物近地表主要为白铅矿、菱锌矿,
次生矿物主要是铅矾、水锌矿。白铅矿、菱锌矿的颜色、结构构造与生物灰岩比较相似, 粉末状的铅矾、水锌矿与粉末状的褐铁矿颜色比较接近,
肉眼不易识别, 所以错把矿石认成普通岩石。
( 2) 结晶灰岩和板岩结构构造及矿物成分比较简单, 在野外一般都可以确认, 认为没必要进行岩矿鉴定,
错把矿石认成普通岩石。
( 3)
矿区大比例尺地质填图是对矿区岩石地层空间形态、不同时期各种地质作用对矿区物质成分改造程度及其与成矿之间的关系等有一个基本的了解,
是基础地质找矿工作方法。岩矿鉴定是必不可少的地质找矿工作手段, 代家庄异常查证工作中缺少了这项基础地质工作,
直接影响了找矿效果。
( 4) 由于异常区地表覆盖层普遍大于5m, 仅靠槽探工程揭露是达不到找矿目的。
( 5) 受传统铅锌矿找矿模式的影响, 认为铅锌矿应该是以肉眼可以观察到的方铅矿和闪锌矿状态赋存,
缺乏对地表氧化带次生铅锌氧化矿石以及微细粒方铅矿和闪锌矿的认识; 将构造角砾岩型氧化铅锌矿石误认为灰岩转石。
3.4 西秦岭区多金属矿评价周期对比
通过代家庄漫长而艰难的地质找矿实践和反思, 联想到西秦岭地区大部分化探异常查证都是经过了几上几下, 反复认识,
不断探索才取得了一定的找矿成果。两当县太阳寺一带异常查证先后6 次历经15 年,
发现了西安河、白崖沟、大店沟、五坪山等金矿以及柳稍沟金银铅矿; 玛曲县大水一带异常查证先后4 次历经10 年, 发现了大水、忠曲金矿;
岷县
地区异常查证先后5 次历经18 年, 发现了锁龙、鹿儿坝、簸箕沟金银矿; 徽县云屏寺一带异常查证四上三下历经8 年,
发现了金滩子金矿; 天水花石山一带异常查证先后3 次历经12 年, 发现了花石山、吊坝沟金矿。在西秦岭地区1∶20
万区化扫面圈定的综合异常和1∶5 万水系沉积物测量圈定的综合异常面积接近西秦岭全区总面积的三分之一[3] , 异常查证率不到20%,
因此只要还没有确定异常源,
就一定具有找矿价值。可以预测西秦岭地区具有巨大的找矿潜力。只要借鉴代家庄以及西秦岭地区其它异常查证成功经验,
就会不断的有所发现和突破, 取得找矿成果。
3.5 西秦岭区多金属矿勘查工作模式
通过分析和勘查实践, 初步总结出西秦岭地区多金属矿勘查工作模式:
( 1) 瞄准西秦岭金银铅锌成矿有利区带, 从1∶20万化探( 代家庄、太阳寺) 综合异常查证入手, 通过综合信息( 地、物、化、遥)
预测, 优选勘查靶区, 重点解剖, 力争地质找矿突破。
( 2) 完善“立项论证—设计评审—物、化探先行—( 地质调查+综合研究)
—工程验证—野外验收—报告编写—评审通过”工作程序。
( 3) 采取“1∶5 万水系沉积物测量、1∶1 万土壤测量、1∶1 万物探测量、1∶1 万地质填图、地表槽探工程揭露、深部( 硐)
钻探验证”有效方法技术手段相配套。
( 4) 建立健全质量管理体系, 确保地质找矿工作质量符合国家及行业规范标准。
( 5) 发扬“爱岗敬业、脚踏实地、一丝不苟、积极探索、锲而不舍”精神。
4 结论
( 1) 通过对代家庄铅锌矿床从异常查证到找矿突破曲折过程的认识总结, 笔者认为: 西秦岭地区具有巨大的找矿潜力,
化探异常是重要的找矿标志, 只有选择科学合理的勘查工作模式, 才会有新的突破。
( 2) 在地质找矿工作中, 只有持之以恒, 反复认识, 总结经验教训, 积极探索, 即使在已完成勘查和开发的老矿区,
仍可能会有新发现。
( 3) 矿产地质勘查要想达到预期目的, 必须充分认识区域成矿规律, 综合分析成矿条件, 确立清晰的找矿思路,
建立健全完善的工作程序, 采用有效勘查手段。
甘肃省宕昌县代家庄铅锌矿的发现及物探化探找矿效果
蒙轸,杜录平,谢志峰
物探与化探，2006，30（6）：498-504
代家庄铅锌矿床位于甘肃省宕昌县境内,东距西成铅锌矿富集区约100
km,为一中型矿床。该矿床以铅锌氧化矿石为主区别于西秦岭造山带西成—临潭下拉地铅锌成矿带其他矿床。矿区内植被覆盖厚,区化异常发育,经过10多年不懈的努力,最终发现了代家庄铅锌矿床,是应用区化异常找有色金属矿的一个成功案例。该矿床在勘查过程中,根据矿体(层)与围岩存在电性差异,且对应有次生晕异常的特征,布置激电中梯、激电测深、土壤测量等方法圈定异常;结合矿床地质特征,在找矿有利部位进行了工程验证,取得了较好的找矿效果。作者试图以矿床的地、物、化特征为基础,建立该类铅锌矿床的地质、地球物理、地球化学综合找矿标志,进而指导区域找矿工作。
1 区域地质、地球物理及地球化学背景
1. 1 区域地质背景
西秦岭造山带中带分南北2个亚带,南亚带属扬子板块北侧陆缘海,沉积了一套浅海陆棚碎屑岩夹碳酸岩建造,代家庄铅锌矿位于南亚带。晚古生代,西秦岭中带因拉伸又出现了新的裂陷槽(陆内裂谷)
,其发展一直持续到中生代早期。出露地层有泥盆系、二叠系、白垩系。泥盆系、二叠系为一套浅海—滨海相碳酸盐岩类及碎屑岩类建造;白垩系地层与泥盆系呈角度不整合接触。赋矿地层为中泥盆统龙鳞桥组第三岩性段(D2-L3
)
,由中厚层灰岩、生物灰岩,少量硅质岩、砂板岩组成。岩石普遍遭受了区域浅变质作用和动力变质作用,是一套浅变质、强破碎的岩石。区域上以茶埠—沟脑里帚状构造为主,向东收敛,向北西撒开,收敛部分由2条断裂组成,同时发育北西向的张扭性断裂束;撒开部分总体为一向北西倾伏的复背斜。区内岩浆岩以印支期正沟花岗岩岩体(5-1)为主,外接触带发育酸性岩脉。铅锌矿产与裂陷槽地南侧边缘斜坡上,由于断裂隆升作用导致了碳酸盐岩台地与生物礁的形成以及一系列热水喷流作用,从而控制了铅锌矿的形成,其控制岩相为礁后断陷滞留盆地境和碳酸盐岩台地生物礁环境。
1. 2 区域地球物理背景
西秦岭区域重力场特征显示,大致以临夏—宕昌—武都一线为界,布格重力异常等值线呈南北向的梯度带,重力梯度总体为东部高,西部低。代家庄铅锌矿床处在迭部—宕昌—成县一线近东西向的次级重力梯度带,
重力场呈中低值(-250 ～ -300mGal)
。以代家庄一带的磁场为背景值,泥盆系、二叠系沉积岩层基本无磁性,正沟花岗岩体为弱磁性,在岩体边部有正磁场存在;西成铅锌矿富集区呈弱的负磁异常。
1. 3 区域地球化学特征
代家庄铅锌矿产于西秦岭中带南亚带中泥盆统龙鳞桥组生物碎屑灰岩层位。泥盆系地层在甘肃境内成矿具在高背景基础上热液矿化蚀变叠加改造作用的特征,与地层及岩体关系密切。从西秦岭1∶50万地球化学编图可见:中泥盆统地层中Sb、Hg、Cd、Zn、Pb、Au、W、Sn元素含量明显增高,其成矿潜力很大。
区域化探测量在代家庄一带圈出的异常以Sb、Hg为主,
Sb、Hg、As、W为特征组合,Mo、Ba、Au、Pb、Zn、Sn等为伴生组分的综合异常。Sb、Hg、As远程指示元素以高浓度带出露,
Cu、Pb、Zn中温元素基本无异常显示,
Sn、Mo、W高温元素有异常表明正沟花岗岩体侵入过程有热液叠加作用。B、F在外围有异常,超远程指示元素Ba有异常,表明轻度剥蚀,有隐伏矿体存在。该综合异常是西秦岭地区典型的“高、大、全”头号异常。
2 矿床地质、地球物理及地球化学特征
2. 1 矿床地质特征
矿床含矿岩系为中泥盆统龙鳞桥组(D2-L)和东沟组(D2-d)
。其中龙鳞桥组岩性主要为灰岩、生物碎屑灰岩、含炭泥灰岩、板岩及少量硅质岩。东沟组岩性为灰岩、含火山玻璃的岩屑砂岩、泥质角砾岩和少量白云岩。含矿岩系为一套生物礁滩相和浅海台地相沉积。矿区热水沉积岩为硅质岩、硅质灰岩、重晶石化灰岩等。硅质岩主要分布在Ⅰ矿带,与铅锌矿化的关系密切。
1—砾岩、含细砾砂岩; 2—生物灰岩夹板岩; 3—细晶灰岩夹粉砂质板岩; 4—生物灰岩夹灰质板岩、硅质岩; 5—构造角砾岩带;
6—铅锌矿体;7—实测逆断层; 8—实测正断层; 9—实测平移断层; 10—剖面位置; 11—角度不整合线; 12—钻孔位置及编号;
13—化探综合异常( Pb、Zb、Ag) ; 14—视极化率(ηs )异常; 15—激电异常编号; 16—视电阻率(ρs
)曲线
图1 代家庄铅锌矿矿区地质概况
矿床受北西向张扭性断裂及其次级构造的控制。矿区总体为一倾向北东的单斜构造,区内断裂构造发育,主要有北西向和北东向2组断裂。北西向断裂具有多期活动的特点,是矿区主要的控矿和容矿构造。矿区内自北向南划分为Ⅰ、Ⅱ矿化带(图1)
,矿带均呈北西—南东向带状展布。
Ⅰ矿带长度大于2 km,共圈出5个矿体。带内②号矿体为主矿体:已控制长度797 m,其中工业矿体659 m,厚度1. 00～39.
16 m,平均厚14. 65 m,厚度变化系数137. 2%。平均品位: w ( Pb) = 2. 55%;w (Zn) = 10.
19%; w (Ag) = 63. 43 ×10- 6。铅与锌品位变化系数133. 8%。矿体控制斜深大于120
m,沿走向在11线以西变为低品位矿体,厚度变窄,品位降低。矿体总体呈似层状产出,整体倾向38°～40°,倾角42°～50°,与围岩产状基本一致,地表到深部产状变化较大。矿体在走向上和倾向上具膨大、收缩、分叉再现等特征。从矿体品位变化看,铅品位在走向上由西向东逐渐增高,锌品位无明显变化;在垂向上,铅、锌品位从地表向深部逐渐增高。Ⅰ矿带
⑤号矿体(为隐伏氧化矿体)系由激电异常发现,矿体长约80 m,厚2. 1 m,平均品位: w ( Pb) = 0. 24%;w
(Zn) =3. 41%;矿体呈似层状产出,控制斜深74 m。
Ⅱ矿带只圈定出1条矿体,其长度80 m,厚度3. 85 m,平均品位:w (Pb) =2. 26%; w (Zn) = 1.
04%;w (Ag) = 5. 7 ×10- 6 ;呈透镜状产出,产状70°∠54°。
矿区地表矿石均为氧化矿,地表常表现为“铁帽”分布带。在Ⅰ矿带②号矿体2个钻孔中见有原生矿石,原生矿石呈似层状包裹在氧化矿中,两者界线较清楚,无明显的交代穿切等成生关系。氧化矿石的含矿岩性为生物灰岩、硅化灰岩等,原生矿石的含矿岩性主要为硅质岩。目前所掌握的资料还不足以说明氧化矿石是原生的还是次生的和氧化带深度这2个问题。
矿石主要有益元素组分为: Zn (3% ～20% ) 、Pb(1%～8%)、S(1% ～22. 9%)
,铅元素与锌元素呈负相关;伴生有益元素主要为Ag ( (30～250) ×10- 6 ) ,银元素与铅元素呈正相关,其次为Cd (
0. 01% ～0. 2% ) 、Ga ( 0. 001% ～0. 001 8% ) 、Ge ( 0. 001% ～0. 003% )
。伴生有害组分Hg、As、Fe等,含量较低。
矿石自然类型根据其氧化程度分为氧化矿和原生矿。氧化矿石金属矿物以菱锌矿、白铅矿为主,肉眼较难识别,次有土状褐铁矿、赤铁矿、铅钒等;原生矿石金属矿物以细粒方铅矿(
10% ～15% )
、闪锌矿(15%～20%)为主,次有少量的黄铁矿、白铁矿、黄铜矿、毒砂等;脉石矿物为方解石、重晶石、石英、白云石等。
矿石结构有它形粒状、结晶粒状、变晶、生物、显微隐晶、碎裂等;矿石构造主要为块状、浸染状、非晶质凝胶状、角砾状、同心环带状、蜂窝状、土状等。
矿体围岩以灰岩、泥灰岩和板岩为主,矿体与围岩多呈整合接触,局部为断层接触。近矿围岩有含炭较高的特点。围岩蚀变普遍较弱,蚀变主要有黄铁矿(赤、褐铁矿)化、铁白云石化、硅化、重晶石化、方解石化、毒砂化等。
2. 2 矿区地球物理特征
2. 2. 1 岩矿石物性
矿区共有3大类岩石和2类矿石,主要岩石有灰岩、粉砂质板岩(粉砂岩)
、硅质岩,矿石有氧化矿和少量原生矿。系统测定岩(矿)石的电性参数(表1) O认为:灰岩极化率最低,一般在0.
50%左右,为该区背景值,而含炭灰岩相对较高,一般在1. 2%左右;两者的电阻率差异明显,灰岩为800 Ω ·m
左右,含炭灰岩在270Ω·m左右。极化率普遍在1. 3% ～1. 8% ,最高6. 54%;铅锌原生矿石的极化率在2.
75%左右,最高14%;含矿炭质灰岩的极化率最高;砂板岩及褐铁矿极化率均小于1%。由此可见,区内能引起激电异常的岩矿石只有含炭岩石和铅锌矿石,而且铅锌矿石与含炭质岩石有成因关系,因此,本区具备了应用激电法找矿的物性前提。
2. 2. 2 地球物理异常
矿区激电法(中梯装置)测量共圈出6个激电异常(见图1)
,异常整体呈北西—南东向带状展布,与矿区构造带、矿化蚀变带、化探综合异常展布方向一致。异常以ηs ≥1. 2%为下限与背景区分,ηs
≥2%的等值线圈闭呈北西向展布的串珠状异常带,基本反映矿体的位置。相对高极化率异常区与低电阻率区分布范围一致,可视为“低阻、高极化”异常。
从激电异常强度来看,与西成等铅锌硫化矿引起的视极化率(η s = 8% ～10%
)异常相比虽然较低,但经工程查证却也发现了矿体,显示了该矿床是以氧化矿为主的激电异常的特征。
M1 激电异常是矿区内的一个典型矿致异常。
M4 激电异常分布在Ⅰ矿带中段,呈北西南东向展布,面积约0. 28 km2 ,视极化率最大值为3. 92% ,视电阻率呈低值(ρs =
80～300 Ω ·m) ,为氧化矿、原生矿及炭质岩石的综合反映, ②号主矿体位于此异常中。M6
激电异常与化探异常重叠,异常形态规整,中心明显,向东未封闭,视极化率最大值3. 53% ,面积约0. 05 km2
,推测由多金属矿体所致,应予以工程验证。M2、M3、M5 面积较小,强度低,推测由构造带中不均匀矿化引起。
2. 3 矿区地球化学特征
经过异常查证,代家庄区域化探异常重现性好,但异常形态、强度及元素组合特征变化很大。总体趋势是随着比例尺的增大,
Pb、Zn、Ag异常强度增大,
Sb、Hg强度降低。这是代家庄矿床地表都为铅锌氧化矿石所决定的,在以水系沉积物为介质的化探调查中,白铅矿( PbCO3 ) 、菱锌矿(
ZnCO3 )等以易溶性络离子状态可在水系中长距离迁移,很难沉淀,
而土壤中,络离子易被土壤孔隙、植物根系等吸附沉淀,故强度增强。各元素异常都可分为南北2个异常带,大部分异常南带规模大于北带,而北带异常与已知矿体相吻合。
1∶5万查证时圈定的异常元素组合主要为Pb、Zn、Ag、As、Sb、Hg、Au等,综合异常面积47 km2
左右。1∶1万土壤测量共圈出10余个综合异常(见图1)
,呈北西—南东向带状展布,异常元素以Pb、Zn、Ag为主,伴生As、Sb、Au等。其中HtO5、HtO6异常已被证实为铅锌多金属矿体引起的矿异常。矿石中除Pb、Zn、Ag外,尚有As、Sb、Hg等元素含量明显高与围岩,和次生晕异常元素组合基本一致。
3 主要物、化探异常特征
3. 1 物探异常
代家庄矿区激电中梯面发现的M1 激电异常,分布于矿区的西北角,面积最大,强度最高,平面上等值线西疏东密,总体呈NNW走向,长800
m,宽约320 m,面积0. 25 km2 ,并与化探土壤异常HtO3较吻合。经钻探验证,发现矿体。
异常区出露中泥盆统龙鳞桥组生物碎屑灰岩、含炭灰岩及少量硅质岩。结合垂直异常走向的Ⅰ—Ⅰ′激电测深断面图(图2)分析,电性结构在垂向上形成截然不同的2层,浅部(ηs
< 100 m)为高电阻率(ρs = 600～3 200 Ω ·m) 、低极化率(ηs < 1% ) ,
在深部则为中低电阻率(ρs = 200～500 Ω ·m) 、高极化率(2% ～5% ) 。中梯剖面与地电断面深部对应,ηs
异常呈明显叠加,范围较大的为宽缓高背景,ηs 值在2%～3% ,电阻率在200～500Ω
·m之间,与裂隙含炭灰岩对应;其上叠加窄峰高值异常(ηs =5%～9% ) ,ηs 异常西翼缓,东翼陡,根据ηs
异常形态初步判断该极化体向西倾斜,倾角约为75°。与ηs 异常极大值对应地段,ρs 呈现低阻(ρs = 200～300Ω·m) 。ηs
异常受地形影响较小,据ηs 异常推测的极化体与地表岩层产状斜交。在异常东侧钻孔78～84 m深度所见含菱锌矿石构造角砾岩,锌品位达4.
1%～15%
,钻孔见矿位置处在推断极化体顶部延伸前缘位置。考虑到氧化矿与原生矿的伴生关系,以及含炭岩层与矿体有成生联系,是间接找矿的标志,据此推断ηs
窄峰高值异常应由深部原生金属硫化物矿体引起,建议工程验证。钻孔中难识别铅锌矿的发现,激电异常起到决定性的作用,同时表明该激电异常区具有很大找矿潜力。
3. 2 化探异常剖析
矿区1∶1万土壤测量圈定的10余个综合异常中, HtO6为规模最大,面积约0. 42km2 ,与激电异常M4
对应。其中Zn9异常均值w(Zn)为2 121. 4 ×10- 6 ,最高值25 000 ×10- 6 ,超过边界品位;
Pb7异常均值w ( Pb)为540. 9 ×10 - 6 ,最高值4 000 ×10- 6
,接近边界品位;As、Sb、Hg等元素的浓度相对1∶20万、1∶5万明显减弱。Zn、Pb异常与伴生元素Ag、As、Sb、Hg等异常套合好。
在查证工作中探槽揭露并未发现矿体,因此该区的找矿工作一度陷入困境。10年后在新一轮的普查中,采用大比例尺土壤剖面对HtO6异常进行定位,经工程验证发现矿体,实现了本区找矿的突破。Zn出现了3个突出的峰值带,与Pb、Ag的渐进式峰值带相一致,经工程揭露峰值带与Ⅰ矿带①、②号铅锌矿体吻合。通过剖面有限岩样统计:矿区中泥盆统4个组,唯独龙鳞桥组灰岩中Ag、Hg、Pb、As、Sb明显富集,其他组分均为正常含量或贫化,说明龙鳞桥组灰岩可能是区内的矿源层。
4 地质、地球物理、地球化学综合找矿标志
根据代家庄铅锌矿床的成矿规律、控矿因素,建立了矿床的地质—地球物理—地球化学综合找矿标志。综合研究认为:代家庄矿区攻深找盲前景良好,M1
激电异常深部、南矿带物、化探异常吻合区,需要深部工程予以查明;矿区外围的开地沟、疏林沟、罗沙、黑桦滩等地段区化综合异常具有与代家庄相似的地质背景和元素组合,是寻找同类型铅锌矿床的有利靶区,应加强勘查力度。
5 结论
代家庄铅锌矿床是海底喷流沉积再造型铅锌矿床。矿体赋存在西秦岭中带南亚带裂谷带中的浅海台地相、生物礁滩相形成的生物碎屑灰岩、硅质岩中,受北西向张扭性断裂及其次级断裂的控制。矿体地表以铅锌氧化矿石为主、部分钻孔中见氧化矿石夹透镜状原生矿石为特征。矿化带地表则常以“铁帽”的形式出露,肉眼难以识别。
在代家庄铅锌矿床的发现中,化探方法起到了决定性作用。根据矿产地球化学勘查的传统步骤,化探勘查每进展一步,异常的元素组分、主异常元素及其组合、规模、浓度分带、面浓集值都发生变化,但异常的“重现性”始终如一,这坚定了勘查工作者的找矿信心。大比例尺的地化剖面对矿体的定位和发现具有重大贡献。代家庄铅锌矿床的地球化学模型和勘查经验在覆盖区寻找有色金属矿产具有指导作用;激发极化法的应用,对分析和解释化探异常,发现深部隐伏矿效果也是明显的。
基于矿区磁异常不明显和攻深找盲工作的需要,在矿床的勘查过程进行的1∶1万激电中梯面积测量圈定的异常以相对高极化率低电阻率为特征,异常展布与控矿构造带、矿化蚀变带、化探综合异常非常吻合,配合激电测深断面的解释推断,并通过钻探工程查证取得了找盲矿体的突破。由于部分近矿围岩含炭较高,氧化矿伴有原生矿的特征,对激电异常的解释必须结合地质背景、化探异常进行综合分析,才能取得良好的效果。
代家庄铅锌矿床的发现是一项跨世纪的工程:20世纪80年代开展的1∶5万区域地质调查发现了白铅矿、方铅矿重砂异常,检查时并未找到矿体;20世纪90年代初区域化探测量工作圈定了西秦岭“头号”异常,在历次的查证工作中也没有取得好的找矿效果;
21世纪初勘查工作者依靠化探手段,辅以物探方法,实现了本区找矿的历史性突破,这也是科学发展观在地质矿产勘查领域的成功实践。
参考文献:
1、孙矿生,彭德启. 甘肃省铅锌成矿类型及找矿方向[J]. 地质与勘探, 2005, 41 (1) : 22.
2、牛洪斌,张新虎. 区域化探找矿新案例———甘肃省代家庄铅锌矿的发现[J]. 物探与化探, 2004, 28 (3) :
242.
3、张忠平,朱永新. 甘肃省代家庄铅锌矿地质特征[ J ]. 甘肃地质学报, 2005, 14 (2) : 58.
4、蒙轸, 杜录平, 谢志峰.甘肃省宕昌县代家庄铅锌矿的发现及物探化探找矿效果[J] . 物探与化探,2006,30(6):394-
398.
5、蒙轸,杜录平,谢志峰，甘肃省宕昌县代家庄铅锌矿的发现及物探化探找矿效果，物探与化探，2006，30（6）：498-504
6、段永民,朱永新,李通国,余晓红,周会武，甘肃西秦岭地区代家庄铅锌矿床的发现及意义，地质与勘探，2007，43（1）：44-48
7、孙康胜,朱永新，宕昌县代家庄铅锌矿找矿历程的反思， 甘肃地质，2007，16（3）：12-14
8、朱永新,甘肃省西秦岭地区代家庄铅锌矿床地质特征及找矿思路,甘肃地质，2008，17（4）：32-50
9、谢文欣，甘肃代家庄铅锌矿床构造的控矿作用，甘肃科技，2008，24（12）：37-40
