1、收稿日期:2 0 2 2-1 2-1 9作者简介:王娅(1 9 8 6-),女,湖南娄底人,本科,地质勘查工程师职称,研究方向:地质勘查、矿产勘查。通讯作者:司锺萱(1 9 9 7-),男,河北沧州人,硕士,研究方向:矿产勘查与评价。湖南永兴新生铜锡多金属矿地质特征与找矿方向王 娅1,司锺萱2(1.湖南省矿产资源调查所,湖南 郴州 4 2 3 0 0 0;2.桂林理工大学 地球科学学院,广西 桂林 5 4 1 0 0 0)摘要:新生矿区锡铜多金属矿床位于南岭东西向构造带中段北缘,区内经历了燕山期多起多阶段的岩浆活动。结合对新生矿区锡铜多金属矿区的地层、构造和岩浆岩,以及矿体地质特征研究,综合分
2、析后认为本区铜多金属矿主要产于石炭系、泥盆系碱性岩层是主要赋矿层位,矿区内近南北向的一级断裂是岩浆上涌的主要通道,岩浆后期高温汽液作用形成的云英岩使金属元素再次富集成矿体。据上述特征,矿床成因类型属高-中温热液矿床。关键词:新生铜矿;地质特征;铜锡多金属矿;找矿方向;湖南中图分类号:P 6 1 8.4 0 8 文献标识码:A 文章编号:1 0 0 6-7 9 8 1(2 0 2 3)0 6-0 0 2 9-0 71 引言湖南大义山-骑田岭-柿竹园-瑶岗仙钨锡多金属成矿带是南岭北侧一条著名的多金属成矿带1,其中围绕大义山花岗岩有数十个中小型锡、铜、铅、锌、钨多金属矿2。如耒阳铅门冲铅锌矿,常宁黄
3、沙窿,铜盆岭,北窿锡铜多金属矿,桂阳大顺窿,黄毛江,大水井,白水源,白面城,五里山,白沙子岭等铅锌铜锡钨多金属矿3。这些矿床具有相同或相似的特征,围岩为灰岩、大理岩,深部隐伏花岗岩体,在接触带即周边形成矽卡岩型、云英岩型和热液裂隙充填型矿化4。因此对其地质特征展开分析对研究矿床成因和找矿具有重要意义5。本文以大义山东南侧新生矿区为锡铜多金属矿床为研究对象,对其展开研究。2 地质背景区域出露地层有:下古生界寒武系、奥陶系、志留系组成的一套巨厚的类复理石建造,构成本区加里东褶皱基底;上古生界泥盆系、石炭系、二叠系及中生界的三叠系组成的一套滨浅海相碳酸盐岩建造,普遍不整合于加里东褶皱基底之上6;中生
4、界下侏罗系为陆相含煤砂页岩建造;白垩系、第三系为一套红色岩建造;第四系在区内分布虽较普遍,但以残坡积为主,分布零星。主要褶皱为和公塘雍冲坪倒转背斜,背斜核部的地层多为泥盆系、石炭系组成;向斜核部多为二叠系、三叠系组成,皱轴向与山脉走向基本吻合,褶皱紧密地区正地形明显,一般向斜部位地势较低,背斜部位地势较高,后期岩浆多循背斜核部或斜截背斜核部侵入7。断层主要有逆断层为主,少数逆掩断层,分为WWENN S走向逆断层组,以及近东西向的平移断层组。该平移断层组为该区内生金属矿的控矿构造。区域上的岩浆岩体主要为大义山岩体,另有少量脉岩8。大义山岩体为多次侵入的复式岩体,沿大义山式构造呈北西向展布,主要由
5、南部印支第二期巨环斑状黑云母花岗岩(2 1 0 M a),北部燕山早期第一期黑云母花岗岩(1 6 4 M a),桂阳泥板田黑云母花岗岩体(1 4 6 M a)和部分酸性、基性岩脉组成9。3 矿区地质矿区内 出 露 的 地 层 由 新 到 老 依 次 为 第 四 系(Q)、石炭系下统石凳子组下段(C1s h1),岩性为微晶灰岩、石炭系下统的孟公坳组(C1m)岩性为灰色泥质灰岩、泥盆系上统锡矿(D3x)岩性为浅灰深灰色含燧石白云质灰岩,夹灰黄色微晶灰岩,地层交界处发现薄层石英砂岩。其中石炭系下统孟公坳组下段与泥盆系上统锡矿山组上段位主要的赋矿层位。矿区属于区域构造“和公塘雍冲坪倒转背斜”的南端,矿
6、区构造总体为一轴面倾向北东东、走向北北西方向复式倒转背斜。矿区主要出雍冲坪倒转倾覆背斜、雷家坪倒转倾伏向斜、神仙岭倒转倾伏背斜1 0。92 2 0 2 3年第6期内蒙古石油化工图1 湖南永兴矿区地质图 矿区断裂构造发育,特别是矿区西部,断裂构造纵横交错,按其展布方向可分二组:一组是近南北向组的逆断层、逆掩断层,计有F 3、F 4,是矿区控矿断裂;另 一 组 是 近 东 西 向 组 的 平 移 断 层,计 有F 1 1、F 1 2、F 1 3。是矿区破矿断裂。矿区近南北向断层F 3和F 4,延长10 0 013 0 0 m,倾向东,倾角5 06 0,含0.52 m的铅锌铜矿体。东西向F 1 1和
7、F 1 2断层,一般规模较小,倾向偏北,倾角5 08 0,具有左形走滑特征。图2 湖南永兴矿区构造图03 内蒙古石油化工2 0 2 3年第6期 矿区内地表无岩体出露,但在矿区西部有大义山南部巨环斑状黑云母花岗岩体出露。矿区内钻孔和坑道揭露隐伏岩体,岩性主要有粗粒黑云母花岗岩、中细粒斑状黑云母花岗岩和细(中)粒黑云母花岗岩三种,经多个钻孔工程揭露情况分析岩体呈岩基、岩墙、岩脉产出。矿区一共发现三条主要矿体以及1 1个小型零星矿体,其主要矿体如表1所示。区内的围岩蚀变种类较多,主要岩性为云英岩和矽卡岩常根据空间分带分为外接触带热液蚀变、正接触带热液蚀变、内接触带蚀变。4 矿石矿物学特征矿区主要金属
8、矿物为黄铜矿,少量斑铜矿,锡矿石主要有锡石、黝锡石。其它金属硫化物有黄铁矿、磁黄铁矿、毒砂、闪锌矿、方铅矿、磁铁矿。脉石矿物主要是:方解石、白云石、泥质物、极少量石英;矽卡岩矿物如:透辉石、石榴子石、透闪石、绿泥石、少许石英。表1 矿区主要矿体特征表矿体号矿石类型矿体形态矿体规模南北长(m)东西宽(m)矿体顶部控制最高标高(m)矿体底部控制最低标高(m)矿体品位(%)单工程范围平均C uS nC uS n矿体厚度(m)单工程范围平均控制工程1铜锡矿石透镜状1 0 01 7 0-3 8.7 3-5 4.3 60.2 40.2 9 0.3 20.3 4 20.2 80.3 20.8 62.8 61
9、.8 6Z K 2 9/5、Z K 2 9 01铜锡矿石似层状4 8 02 6 0-1 5 3.7 8-2 1 00.1 62.0 90.0 30.3 11.2 00.1 61.0 01 3.4 63.9 5Z K 1 6 0 1、Z K 2 5 0 2、-1 6 0中段、-1 8 0中段、-2 1 0中段2铜锡矿石似层状2 0 02 3 0-1 6 0-2 1 3.2 11.3 21.6 60.0 40.2 11.4 30.1 10.5 96.5 02.7 7Z K 5 0 1、-1 6 0中段、-1 8 0中段表2 正/内接触带铜锡矿石矿物主要含量表(%)样品黄铜矿锡石黝锡矿白钨矿、黑钨矿
10、自然铋辉铋矿闪锌矿黄铁矿磁黄铁矿毒砂内接触带锡铜矿石矿样0.6 90.3 90.0 70.0 40.0 40.1 30.3 00.1 60.9 0正接触带铜锡矿石矿样3.1 10.1 00.0 10.0 40.1 00.5 02.3 13.3 40.2 2样品石英长石方解石菱铁矿透辉石、角闪石萤 石云 母黝帘石绿泥石滑石、蛇纹石其他内接触带锡铜矿石矿样5 8.6 81.8 21.3 42.5 23 0.4 90.1 00.9 20.2 11.2 0正接触带铜锡矿石矿样5.5 14 6.9 73 1.0 32.6 62.7 41.7 21.0 20.5 21.1 0 黄铜矿:镜下观察表明,矿段内
11、铜锡矿体中黄铜矿普遍较为新鲜,未发现斑铜矿、铜蓝等次生硫化铜矿物与其交生,氧化程度较低。黄铜矿主要以浸染状的形式产出,但根据嵌连矿物的差异可进一步分为两种类型:一是呈不规则状或粒状分布在脉石粒间,局部聚合成团块状,粒度不甚均匀,粗者可达1.0 mm左右,微细者小于0.0 1 mm,一般分布于0.0 30.6 mm之间,部分颗粒因包裹微细粒脉石或被晚期脉石交代而使其粒度发生一定程度的细化(如图3左);二是沿闪锌矿、黄铁矿、磁黄铁矿或毒砂等其它金属硫化物的边缘、粒间、裂隙或孔洞充填交代(如图3右),相互之间的接触界线部分较为规则平直,部分则为锯齿状或港湾状,此外亦见黄铁矿和磁黄铁矿呈细小的交代残余
12、零星分布在黄铜矿内部,同时尚有极少量黄铜矿呈乳滴状、针线状固熔体析出物分布在闪锌矿基底中。锡石:自形、半自形柱粒状,部分为不规则粒状,个别晶粒显微孔洞或裂隙较为发育。根据集合体形态和与其它矿物的嵌连关系,可将锡石的产出形式大致分为两种:一是呈粒状零星散布在脉石中,大部分沿石英、云母、方解石、透辉石和角闪石等脉石矿物的边缘、粒间充填,少数可呈微细包裹体零星嵌布在脉石中,通常沿脉石粒间充填的锡石粒度较粗,且相互之间的接触界线普遍规则;二是呈粒状、不规则状或细脉状沿黄铜矿、闪锌矿、磁黄铁矿等金属硫化物边缘或粒间充填交代(照片1 3)。上述两种产出形式的锡石中,后者粒度较细,且两样品中锡石的粒度差别较
13、大。13 2 0 2 3年第6期王 娅等 湖南永兴新生铜锡多金属矿地质特征与找矿方向图3 显微镜下黄铁矿照片左 黄铜矿侵染状嵌布于脉石中;右 闪锌矿与黄铜矿镶嵌关系C h 黄铜矿;G 脉石;P h 磁黄铁矿;S p 闪锌矿图4 锡石镜下照片左 半自形柱粒状锡石反光;右 锡石镶嵌于黄铜矿于脉石粒间(背散射电子像)C h 黄铜矿;G 脉石;S n 锡石;黝锡矿:主要呈不规则状沿黄铜矿、锡石、闪锌矿或磁黄铁矿等其他金属矿物边缘及裂隙充填交代,偶呈微脉状或毛发状固熔体析出物嵌布在个别黄铜矿内部,但很少单独出现在脉石矿物中。黝锡矿的粒度粗者可达0.5 mm左右,一般分布于0.0 20.2 mm之间。黝锡
14、矿与黄铜矿关系最为密切,其次为锡石和闪锌矿。图5 黝锡矿(S t)沿黄铜矿(C h)边缘交代-反光C h 黄铜矿;S t 黝锡矿 黄铁矿:矽卡岩型铜锡矿样中较主要的金属硫化物,而在云英岩型锡铜矿样中分布较为零星。自形、半自形等轴粒状,除少数呈星散浸染状嵌布在脉石中以外,大部分黄铁矿多以不规则团块状集合体的形式嵌布于脉石中,部分沿边缘可见黄铜矿或闪锌矿交代,但与锡石的镶嵌关系不甚紧密,粒度一般0.0 40.6 mm。磁黄铁矿:矽卡岩型铜锡矿样中较为常见,自形、半自形板片状或粒状,常呈不规则粒状或团块状集合体以浸染状的形式浸染分布在脉石中,沿边缘常见黄铜矿充填交代,集合体粒度粗者大于1.0 mm,
15、一般0.0 30.6 mm。闪锌矿:半自形它形,交代前期黄铁矿、黄铜矿,保留前期形成的黄铁矿、黄铜矿残余,并被后期黄铁矿交代、环绕。5 地球化学分析5.1 矽卡岩型矿石的化学成份本次实验室流程可选性试验进行了矿石工艺矿物学研究,化学多元素分析结果见(表4)。铜锡23 内蒙古石油化工2 0 2 3年第6期 品分别为1.0 5%和0.1 0%;而锌局部地段达到工业品位要求,钨、铅、镉、钼、锑等其他金属元素均因含量较低,不具综合利用的价值。脉石组分主要为C a O,其次是S i O2,二者合计含量为5 3.9 4%。表3 矽卡岩型铜锡矿石主要化学成分(%)元素C uS nP bZ nC dWO3M
16、oB iS b含量1.0 50.1 00.0 0 3 80.3 50.0 0 3 80.0 3 20.0 0 10.0 80.0 2元素T F eF e OF e2O3S i O2T i O2A l2O3C a OM g OM n O含量1 0.7 69.3 74.9 81 4.2 80.0 5 21.3 83 9.6 61.4 60.4 0元素N a2OK2OPA sSFC烧失含量0.0 5 10.2 30.0 7 30.1 13.5 51.3 15.1 51 2.5 45.2 云英岩型锡铜矿石的化学成份本次实验室流程可选性试验进行了矿石工艺矿物学研究,化学多元素分析结果见(表4)。矿石中可
17、供选矿回收的元素主要是铜和锡,二者品位云英岩型锡铜矿样品分别为0.2 4%和0.3 6%,其它金属元素均无综合回收利用价值。脉石组分主要是S i O2和A l2O3,次为K2O和C a O。表4 云英岩型锡铜矿石主要化学成分(%)元素C uS nP bZ nC dWO3M oB iS b含量0.2 40.3 60.0 0 7 60.0 9 60.0 0 1 10.0 3 20.0 0 2 20.0 3 20.0 1 1元素T F eF e OF e2O3S i O2T i O2A l2O3C a OM g OM n O含量3.6 63.5 61.2 75 7.2 20.3 01 4.8 44.
18、0 20.3 80.1 3元素N a2OK2OPA sSFC烧失含量1.0 96.0 20.0 20.4 20.3 91.5 70.2 42.3 4 通过化学分析资料显示外接触带铜锡锌矿石主要有益组分为C u、S n、Z n,正接触带铜锡矿石主要有益组分为C u、S n,内接触带锡铜矿石主要有益组分为S n、C u。总体分布规律为矽卡岩型矿体铜高锡低,云英岩型矿体锡高铜低。5.3 蚀变特征矿体按照空间分布规律可以划分出外蚀变带、蚀变带和内蚀变带。主要位于接触带的外侧或稍远的碳酸盐岩和碎屑岩中,其蚀变种类主要有大理岩化、矽卡岩化、硅化、绿泥石化。蚀变带位于接触带,由于强烈的矽卡岩化形成不同种类的
19、矽卡岩,矽卡岩化作用常伴生金属硫化物矿化,主要是黄铜矿、黄铁矿、白铁矿、锡石等。本区矽卡岩按矿物共生组合可划为简单矽卡岩和复杂矽卡岩两类:简单矽卡岩主要由石榴石、透辉石、符山石、硅灰石等矿物组成;复杂矽卡岩除了上述矿物外,还出现许多含水矽卡岩矿物和后期蚀变矿物,如金云母、绿泥石、蛇纹石、萤石、碳酸盐矿物等。以非金属矿物的形成顺序,按其先后可划为六个阶段:第一阶段:镁矽卡岩阶段,主要形成透辉石,少量尖晶石。第二阶段:钙矽卡岩阶段,形成透辉石、石榴石、符山石、硅灰石等。第三阶段:含水矽卡岩阶段,在镁矽卡岩中主要形成粒硅镁石、角闪石类,在钙矽卡岩中形成角闪石类(普通角闪石、透闪石、阳起石等)、绿帘石
20、等。第四阶段:晚期长石、云母阶段,形成金云母、白云母、碱性长石、石英、萤石、电气石等。第五阶段:绢云母绿泥石阶段,主要形成绢云母、绿泥石以及部分石英。第六阶段:碳酸盐阶段,主要形成各种碳酸盐矿物,部份细粒石英和晚期蛇纹石。内蚀变带在岩体内,主要是云英岩化,其次是钾长石化。此外,局部可见褐铁矿化、赤铁矿化、铜蓝矿化,主要在近地表或较大断裂带中。从大量岩矿鉴定表明:蛇纹石化、绿泥石化。碳酸盐化愈强,金属硫化物愈多。金属矿物主要为黄铜矿、白铁矿、黄铜矿属中温热液期的产物。并有少量的锡石高温热液期产物。6 矿床成因6.1 岩浆控矿成因隐伏花岗岩测试显示C u含量(1 6.6 71 6 4.8)1 0-
21、6,S n为(1 5.81 3 4)1 0-6,P b为(4 2.9 71 0 7.5)1 0-6,Z n为(9 2.6 33 5 7.8)1 0-6,而中国花岗岩平均值为51 0-6,21 0-6,2 61 0-6,4 3 1 0-6,明显隐伏岩体中金属含量高于正常花岗岩。前人对矿区地球化学进行了详细研究,认为隐伏花岗岩为矿区成矿元素的来源(孙华等,2 0 1 4)。而从空间位置分析,矿区主矿体位于花岗岩33 2 0 2 3年第6期王 娅等 湖南永兴新生铜锡多金属矿地质特征与找矿方向“V”字形的凹陷中,根据勘探线绘制联合剖面见图6。这是因为岩浆演化过程中,从岩浆演化从深部侵入过程中。的含成矿
22、元素的金属离子随着温度和压力的降低,从岩浆中分离出来进入流体系统中,运移在岩浆体的顶部,当收到盖层封闭流体运移空间时,部分热液体系进入盖层断层、层理和裂隙中,形成脉状矿体,部分则在岩浆体结晶体积收缩,冷凝在岩体的凹陷、两翼和转折端等部位。矿区围岩主要为锡矿山组页岩、泥灰岩和泥岩,封闭性好,因此在这些部位容易形成主要矿体。图6 岩体“V”字型凹带示意图6.2 成矿规律矿区矿床类型主要为岩浆期后外接触带脉状矽卡岩型铜锡锌矿体及矽卡岩型铜锡矿体、正接触带矽卡岩型铜锡矿床矿体、内接触带云英岩型锡铜矿床矿体。有岩体、地层岩性、构造三个主要控矿因素,燕山期大义山岩体呈“舌头”北北东-北东向侵入到矿区底部,
23、在岩体与碱性障围岩接触发生酸-碱中和反应的同时不断进行交代作用,形成富钙或富镁的硅酸盐矿物的矽卡岩,部分金属元素被拦截富集形成矽卡岩矿体。矿体主要赋存斑状黑云母花岗岩与碳酸盐岩石的接触带上。矿区大地构造应力近东西方向,形成一系列轴部枢纽近南北的倒转褶皱,由西到东依次有松杉坳倒转背斜、新生村倒转向斜、神仙岭倒转背斜;断裂受大地构造应力影响,发育四组近南北向的逆断层,两期的断层切割给成矿床来了有利条件,主要表现为早期形成的矿体在后期断层的改造下,使矿体高就位,同时少量热液的叠加使矿体品位得到提高,乃至形成小规模热液充填脉型新矿体。深部低品位矿石在断层运动的抬升下,被风化淋滤二次富集形成次生矿体。与
24、成矿有关的地层有泥盆系上统锡矿山组、石炭系下统孟公坳组、石凳子组,岩性碱性越高、生物碎屑含量越高与酸性期后热液接触反应越强烈,交代越充分,常常能形成高品位富矿包。含泥质越高的岩层与酸性期后热液接触反应较弱,酸性硅酸盐类物质冷却结晶形成石英、硅质物,宏观上表现成硅化,此类岩层一般形成薄层矿(化)体,但品位一般偏高,矿化不均匀。7 结论新生铜锡多金属矿床属典型的矽卡岩型矿床,矿体主要赋存在花岗岩体与围岩正接触带、外接触带、内接触带上,主要矿床类型为矽卡岩型,燕山期早期花岗岩为铜锡多金属矿化成矿提供物质来源,石碳系、泥盆系碱性岩层是主要赋矿层位,矿区内近南北向的一级断裂是岩浆上涌的主要通道,岩浆后期
25、高温汽液作用形成的云英岩使金属元素再次富集成矿体。与成矿有关的蚀变有大理岩化、矽卡岩化、云英岩化、钾长石化,在岩体凹带部位有利于形成厚度较大的矽卡岩,亦是寻找大规模铜锡矿体的理想靶区。43 内蒙古石油化工2 0 2 3年第6期 参考文献1 毛景文,陈懋弘,袁顺达,等.华南地区钦杭成矿带地质特征和矿床时空分布规律 J.地质学报,2 0 1 1,8 5,(5):5 8+6 3 6.2 肖惠良,陈乐柱,鲍晓明,等.南岭东段钨锡多金属矿床地质特征、成矿模式及找矿方向J.资源调查与环境,2 0 1 1,3 2(2):1 9+1 0 7.3 毛景文,李晓峰,L EHMANNB,等.湖南芙蓉锡矿床锡矿石和有
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27、代的厘定及其地质意义J.地质论评,2 0 0 6(1):2 1+1 1 3.8 黄革非,龚述清,蒋希伟,等.湘南骑田岭锡矿成矿规律探讨 J.地质通报,2 0 0 3(6):5 1+4 4 5.9 毛景文.超大型钨多金属矿床成矿特殊性以 湖 南 柿 竹 园 矿 床 为 例 J.地 质 科 学,1 9 9 7(3):6 3+3 5 1.1 0 龙宝林,伍式崇,徐辉煌.湖南锡田钨锡多金属矿床地质特征及找矿方向 J.地质与勘探,2 0 0 9(3):3 4+2 2 9.(上接1 6页)4 现场应用该尾管胶塞累计在长庆、二连油田已累计应用5井次,胶塞整体性能稳定,顺利实现悬挂器的座挂、球座的憋通、胶塞复
28、合后憋脱以及碰压,提高尾管悬挂器的座挂和碰压成功率,减小施工事故发生率。5 结论5.1 研制的一体式球座尾管胶塞集球座和尾管胶塞于一体,缩短了憋压球下落的距离,缩减了作业时间,提高水平井尾管悬挂器的座挂成功率,且憋通球座时压力释放对地层冲击小,利于井下防漏。5.2 经测试,胶塞整体承压能力达到了3 5 MP a,完全满足尾管固井施工要求。5.3 应用证明一体式球座尾管胶塞在承压能力及憋脱稳定性方面具有独特的优势,能够满足现场复杂条件的需求。参考文献1 姚辉前,郭超辉,马兰荣,等.尾管固井技术中胶塞失效分析J.石油机械,2 0 1 3,4 1(1):3 1-3 5。2 秦金立,苏同.国外固井胶塞
29、研究新进展J.石油矿场机械,2 0 1 0,3 9(1):3 9-4 2。3 贾晓斌.复合钻杆胶塞解决超深井尾管固井碰压问题J.石油钻探技术,2 0 0 5,3 3(4):4 9-5 0.4 郭建国.复合胶塞液压自动脱挂尾管悬挂器研制与应用J.石油机械,2 0 0 4,3 2(增刊1):5 3-5 5.5 周文军,高云文,吴学升,等.变径自锁复合固井胶塞的研制与应用J.石油机械,2 0 1 3,4(1):1 7-1 9.6 孙文俊,徐明会,徐星,等.尾管固井中胶塞复合压力预测模型研究 J.长江大学学报(自科版),2 0 1 5(1 3):5 4-5 67 秦金立,苏同.国外固井胶塞研究新进展J.石油矿场机械,2 0 1 0,3 9(1):3 9-4 28 胡锦川.曙4-H 1 0 4 CH侧钻小井眼水平井复合尾管完井实践J.钻采工艺,2 0 1 8,4 1(3):1 0 2-1 0 6.9 马兰荣,王德国,阮国良,等.多功能尾管悬挂器关键技术研究J.石油钻探技术,2 0 1 4(5):1 1 9-1 2 5.1 0 李丹阳,肖勇,牛阁,等.塔里木油田超深水平井中的复合尾管胶塞的研制与应用J,石油钻采工艺,2 0 1 8,4 1(5):1 0 5-1 0 753 2 0 2 3年第6期王 娅等 湖南永兴新生铜锡多金属矿地质特征与找矿方向