广东省仁化县塘湾多金属矿床地质特征研究.pdf

世界有色金属2023年8月下102矿产资源Mineral resources广东省仁化县塘湾多金属矿床地质特征研究邱际玮（广东省核工业地质局二九一大队，广东 广州 5 1 0 8 0 0）摘 要：广东省塘湾矿床位于诸广岩体东南缘，矿体受城口断裂控制明显，主要分布在花岗质岩体中。通过总结前人研究工作及对矿床特征进行总结发现，该矿床具有典型的热水渗出特征，成矿流体可能来自于地下水，成矿物质可能来自于花岗质围岩，成矿热源可能来自于低温梯度，中生代早期太平洋俯冲作用的转换，为成矿提供了所需的空间。关键词：塘湾；热液渗出；城口断裂中图分类号：P 6 1 8.2 文献标识码：A 文章编号：1 0 0 2-5 0 6 5（2 0 2 3）1 6-0 1 0 2-3A Study on the Geological Characteristics of Tangwan Polymetallic Deposit in Renhua County,Guangdong ProvinceQIUJi-wei(G u a n g d o n g Nu c l e a r I n d u s t r y G e o l o g i c a l B u r e a u 2 9 1 B r i g a d e,G u a n g z h o u 5 1 0 8 0 0,C h i n a)Abstract:T a n g w a n d e p o s i t i n G u a n g d o n g P r o v i n c e i s l o c a t e d i n t h e s o u t h e a s t ma r g i n o f Z h u g u a n g p l u t o n.T h e o r e b o d i e s a r e o b v i o u s l y c o n t r o l l e d b y C h e n g k o u f a u l t a n d ma i n l y d i s t r i b u t e d i n g r a n i t i c p l u t o n.B y s u mma r i z i n g t h e p r e v i o u s r e s e a r c h w o r k a n d t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e d e p o s i t,i t i s f o u n d t h a t t h e d e p o s i t h a s t y p i c a l c h a r a c t e r i s t i c s o f h o t w a t e r s e e p a g e,o r e-f o r mi n g f l u i d ma y c o me f r o m g r o u n d w a t e r,o r e-f o r mi n g ma t e r i a l ma y c o me f r o m g r a n i t i c s u r r o u n d i n g r o c k,o r e-f o r mi n g h e a t s o u r c e ma y c o me f r o m l o w t e mp e r a t u r e g r a d i e n t,a n d t h e c o n v e r s i o n o f P a c i f i c s u b d u c t i o n i n t h e e a r l y Me s o z o i c p r o v i d e s t h e r e q u i r e d s p a c e f o r mi n e r a l i z a t i o n.Keywords:T a n g w a n;Hy d r o t h e r ma l s e e p a g e;C h e n g k o u f r a c t u r e收稿日期：2 0 2 3-0 6作者简介：邱际玮，男，生于1 9 8 8 年，汉族，贵州兴仁人，本科，地质矿产勘查工程师，研究方向：矿产资源勘查。1 区域地质背景塘湾矿床位于广东省仁化县、诸广岩体东南部边缘，在大地构造位置上处于湘-桂-粤北海西期印支期拗陷与闽赣后加里东期隆起西南接触带内。这种多块体结合部位，通常也是构造、岩浆叠加部位，对成矿作用极为有利。区域地层:区内出露地层主要为寒武系八村群变质砂岩、粉砂岩，并夹有少量的页岩，地层U含量较高，可达8.810-6，被认为是矿源层。此外，区内出露有大面积的第四系沉积物。区域构造：本区主要受燕山期造山运动影响，有多期构造褶皱、断裂，构造作用极为复杂。其中，褶皱构造主要发育在区域南部的寒武系变质岩中，为复式向斜，轴向近南北，后期岩浆作用及断裂构造对该褶皱破坏严重。区内断裂构造十分发育，延伸超过500m的断裂就有近百条，走向主要为NEE向、NNW向及NE向。NEE向断裂主要显示压扭性特征，断裂延伸可达70多公里（城口断裂），宽度一般2m5m，最宽可达十几米；总体走向稳定，为70 80，局部为65，倾向总体SSE。城口断裂是区内主要的控矿构造，控制着矿体的分布及产出，断裂内充填有石英、方解石、萤石等热液矿物。NNW向断裂主要为张扭性断裂，以塘湾、内洞、黎洞断裂为代表，其最大延伸长度可达17km。该组断裂中填充有白色块状石英脉、含黄铁矿微晶的白色梳妆石英；在黎洞断裂与城口断裂的交汇处，已发现小型工业矿体。NE向断裂主要为压性断裂，以白石岭断裂为代表；断裂内填充有白色石英脉，尚未发现工业矿体。区域岩浆岩：区内岩浆岩较为发育，其岩性主要为花岗岩，并有少量的辉长岩、碱性岩、花岗闪长岩及中-酸性岩脉。这些岩体主要形成于燕山期，其次为加里东期。加里东期岩体主要位于诸广岩体东南缘，是扶溪岩体的主体，岩性主要为中粒斑状黑云母花岗闪长岩、中粒斑状角闪石黑云母二长花岗岩等。燕山期岩体主要有黑云母花岗岩、二云母花岗岩、花岗斑岩、白云母花岗岩等组成，并有后期脉体（煌斑岩、辉绿岩、正长岩、伟晶岩等）。燕山期岩体主要形成于188 Ma140 Ma之间，属于早燕山期产物。区域成矿作用：前人对华南地区的岩浆岩进行了研究和总结，发现自中生代以来，华南地区经历了多次的岩石圈伸展作用，其年龄集中在145Ma135Ma、125Ma115Ma、110Ma100Ma、95Ma85Ma、75Ma70Ma 及55Ma45M1，2。诸广地区主要发育白垩纪-古近纪的岩浆岩，时间主要集中在 140Ma、125Ma、105 Ma、90Ma 及 80Ma60Ma左右，均显示与地壳拉伸关系密切。此外，诸广地区发育大量幔源基性岩脉，与华南岩石圈拉伸作用峰值吻合。诸广地区矿产与岩浆活动具有同步性、多期性的特征，其成矿年龄 主 要 集 中 在 120Ma、100Ma、90Ma、70Ma、60Ma 和2023年8月下 世界有色金属 103矿产资源Mineral resources50Ma左右，表明成矿作用与岩浆活动密切相关，均形成于区域岩石圈伸展的构造背景下3。2 矿床地质特征矿区地层：塘湾矿床位于诸广岩体的中部，矿区出露地层主要有震旦奥陶系浅变质岩，并有少量的中-新生界的断陷盆地沉积地层。矿区构造：矿区以断裂构造为主，未见环形构造、褶皱构造；断裂走向主要为NEE和NNE向。其中，NEE向断裂是区内主要的构造方向，也是矿区内主要的控矿、含矿断裂，以F1（城口断裂）、F4为代表。F1位于矿区北侧，出露长度约400m，宽度约1.5m3.5m，走向65 75，倾向SE，倾角75 80。构造破碎带主要有花岗质碎屑、黏土矿物、热液石英组成，硅化、褐铁矿化较强。F4断裂位于矿区城口断裂上盘，为城口断裂的次级断裂。断裂走向75，倾向SE，倾角78 80，厚度约为4m。断裂破碎带主要由花岗质碎屑和石英组成，硅化较强；该断裂也是一条重要的含矿断裂。矿区岩浆岩：矿区出露的岩浆岩主要为燕山早期花岗岩及中基性侵入岩，可大致划分为三个阶段：燕山早期第一阶段：该阶段主要以产出花岗岩为主，呈SE-NW向展布，为矿区的主要岩体，岩性为粗中粒斑状二云母花岗岩，岩体锆石U-Pb年龄为188Ma163Ma。燕山早期第二阶段：岩体主要出露于矿区东侧，岩性为中粒斑状二云母花岗岩，岩体锆石U-Pb年龄为155Ma140Ma。燕山早期第三阶段：该期岩浆岩出露于矿区北西缘，岩性主要为细粒斑状黑云母花岗岩，侵入到早期岩浆岩中。此外，有少量的后期正长岩、辉绿岩脉侵入到燕山早期岩浆岩中。前人对矿区燕山晚期二云母花岗岩进行了岩石地球化学研究，发现该岩体具有高价钙碱性特征，SiO2含量为75.27%76.55%，富碱，Na2O+K2O含量为7.48%7.66%，过铝质（A/CNK值为1.111.22），富集Rb、Th、U，亏损Ba、Zr、Hf等元素，推测其源区来自于泥质岩下地壳，形成于岩石圈伸展环境下4。3 矿体地质特征矿区以探明和控制的工业矿体有35个，其中以小矿体居多，且大多数为盲矿体。这些矿体共组成两个矿段，即塘湾和上斜矿段。其中，塘湾矿段由25个矿体组成，主要分布在城口断裂（F1）与次级断裂交汇部位，分布标高约200m-210m；上斜矿段由10个矿体，主要分布在城口断裂下盘，矿体分布标高约350m250m。这些矿体的分布受构造控制明显，总体沿走向NEE分布（156162之间），矿体近直立（82 90之间），矿体在近地表出变缓。矿体沿走向可达数百米，厚度通常在1m3m之间，最厚处可达十多米；矿体品位为U含量0.03%，平均品位为0.086%。含矿岩性主要为硅化碎裂岩、构造角砾岩、碎裂花岗岩、含黄铁矿化石英岩，可见大量红色石英微晶、晶洞等。U矿物与石英、赤铁矿、方解石、黄铁矿等矿物关系密切共生，存在的矿物组合有：粗晶石英-黄铁矿、浅棕色微晶石英-赤铁矿、棕色微晶石英-沥青铀矿-黄铁矿、灰色石英-方解石-黄铁矿-滤清铀矿、白色微晶石英-方解石等，其表明成矿过程中经历了多期、多阶段的热液活动。矿化主要呈浸染状、脉状沿脉石矿物的裂隙或者微裂隙分布，也可呈斑点状、环带状分布。矿区主要矿石矿物有黄铁矿、赤铁矿、黄铜矿、黄铁矿，脉石矿物有方解石、石英、绿泥石、绢云母等。矿区热液活动较强，围岩中蚀变现象较为发育，常见的蚀变有：绿泥石化、绢云母化、赤铁矿化、硅化、绢云母化、黄铁矿化及碳酸盐化。此外，矿区外围，发育有中-弱的高岭土化、萤石化、水云母化及绿泥石化等，可作为该区的找矿标志。图1塘湾矿床6号剖面图1燕山早期第二阶段中粒二云母花岗岩；2 燕山早期第一阶段粗中粒斑状黑云母花岗岩；3 碱交代岩；4水云母化硅化碎裂岩；5 含矿硅化岩；6 矿体；前人通过对塘湾矿床辉绿岩脉中的角闪石进行了Ar-Ar定年，得到其坪年龄分别为108.240.9Ma、110.990.84Ma，等时线年龄分别为108.480.59Ma、112.11.1Ma，表明辉绿岩形成于110Ma左右5。成矿作用与辉绿岩同样形成于伸展构造背景下，两者在成因上关系密切，因此推断塘湾世界有色金属2023年8月下104矿产资源Mineral resources矿床形成于110Ma左右。这与区域上第三阶段（110Ma-100Ma）的岩石圈伸展作用时间一致。4 成矿规律作为粤北地区最具代表性的矿床之一，塘湾矿床具有以下特征：受构造作用控制明显；与多期次热液蚀变关系密切。受构造作用控制明显：塘湾矿床与城口断裂关系密切，矿体富集在主断裂带内（以硅质脉体为主）及上下盘蚀变破裂花岗质岩石中（以微细脉状、浸染状分布）。矿区整体发育褐铁矿化，有少量的红色微晶石英产出，可见矿化与星点状黄铁矿关系密切。城口断裂与次级断裂交汇处，是容矿的有力空间。在塘湾矿区，NE向的主断裂与次级断裂交汇处常成“入”字型，矿体形态严格受构造形态所控制，两者共同变化。与多期次热液蚀变关系密切：塘湾矿区蚀变较为发育，在主断裂内，通常发育强的褐铁矿化、硅化，局部可见碳酸盐化、黄铁矿化等蚀变。在空间上，矿化蚀变范围与矿体分布范围相吻合；其中，褐铁矿化、硅化与矿化关系最为密切，褐铁矿化、硅化强时，矿体品位就较高；此外，多重蚀变相互叠加的部位，是矿化品位最高的部位，这表明在该矿床可能存在多期/阶段成矿作用。5 矿床成因分析粤北地区发育这一大批的U矿床，这些矿床的产出与该区典型的地质特征息息相关。这些矿床普遍分布在花岗质岩体中，受NE向构造控制明。关于该区矿床的成因，一直以来都存在较大争议，主要有岩浆说和热水浸出说6。前者认为，粤北地区普标分布的岩浆岩，不仅提供了矿床形成所需要的成矿物质，也提供了成矿所需的热源及流体。然而，热水浸出说则认为，矿床的形成受构造作用控制，构造热水通过萃取，浸出花岗岩中的成矿元素，并在花岗岩中的构造裂隙中沉淀成矿，成矿流体主要来自于地下水，热源来自于低温梯度等。近来，通过对同位素及流体包裹体的研究发现，成矿流体主要来自于深成流体7；年代学研究表明，成矿与成岩之间年龄间隔较大，远超岩体的冷却年龄，因此排除了岩体提供成矿热源的可能；矿区普遍发育的硅化、碳酸盐化、绿泥石化等中-低温蚀变，也表明该类矿床形成于中低温热液系统中8。因此，地下热水岩花岗岩中断裂下渗，受热后，萃取花岗岩中的成矿元素，并运移到近地表，沉淀成矿的模型，得到了普遍的认可。花岗岩中U、Th含量及Th/U比值可作为鉴定花岗岩成不成矿的依据；成矿花岗岩通常U的含量较高，Th/U含量较低，通常Th/U比值小于39。前人对塘湾岩体进行了岩石地球化学研究发现，其属于S型花岗岩，岩石中含有较高的U，可达40ppm，远高于中国东部上地壳U含量（1.5ppm）和全球上地壳的平均值（2.8ppm）；塘湾岩体中Th/U含量更是只有0.61，远低于3，这为塘湾矿床的形成提供了良好1Hu RZ,Burnard PG,Bi XW,Zhou MF,Peng JT,Su WC andZhao JH.2009.Mantle-derived gaseous components in ore-forming fluids of the Xiangshan uranium deposit,JiangxiProvince,China:EvidencefromHe,ArandCisotopes.ChemicalGeology,266(1-2):86-95.2Luo JC,Hu RZ and Shi SH.2015b.Timing of uraniummineralization and geological implications of Shazijianggranite-hosteduraniumdepositinGuangxi,SouthChina:Newconstraint from chemical U-Pb age.Journal of EarthScience,26(6):911-9193Zhang L,Chen ZL,Li XF,Li SR,Santosh M and HuangGL.2018.Zircon U-Pb geochronology and geochemistry ofgranitesintheZhuguangshancomplex,SouthChina:Implicationsforuraniummineralization.Lithos,308-309:19-33.4阮昆，吴星根，龙自强，吴建勇，2017.粤北塘湾地区燕山晚期小岩体地球化学特征与铀成矿探讨.矿物岩石，37（3）：38-45.5Zhu WG,Zhong H,Li XH,He DF,Song XY,Ren T,ChenZQ,Sun HS and Liao JQ.2010.The Early Jurassic mafic-ultramafic intrusion and A-type granite from northeasternGuangdong,SE China:Age,origin,and tectonic significance.Lithos,119(3-4):313-329.6张国全，胡瑞忠，商朋强，2007.华南花岗岩型铀矿床成矿机制研究进展J.矿物岩石地球化学通报，26（4）：399-404.7祁家明，朱捌，吴建勇，2019粤北仁化棉花坑铀矿床成矿热液演化及其对成矿过程的约束J 岩石学报，35(9)：2711-2726.8吴建勇，阮昆，龙自强，2017.粤北塘湾岩体岩石地球化学特征及其意义J.东华理工大学学报（自然科学版）,40（1）：15-22.9Taylor SR,Mclennan SM,1985.The continental crust:itscompositionandevolution:anexaminationofthegeochemicalrecordpreservementaryrocks.BlackwellScientificPub.10 黄国龙，尹征平，凌洪飞，2010粤北地区302矿床沥青铀矿的形成时代、地球化学特征及其成因研究 矿床地质，29（2）：352-360.的先决条件10。高的放射性元素含量，也有利于对地下水进行加热，使其更易于从围岩中萃取成矿元素。加之，花岗岩容易发生破裂，形成裂隙，在这些裂隙的构造转换部、构造交汇部、不同期构造的接触面、晚期小岩体内外接触带的凹槽和圈闭部位以及基性岩脉与含矿构造的“交点”，均是成矿的有利部位。另外，在中生代早期，中国东部地区处于太平洋俯冲转换阶段，华南地区构造应力由挤压逐步转换为拉伸，这有利于形成大量断裂，如城口断裂等。这些断裂不仅有利于地下水下渗、加热、萃取成矿元素，也有利于含矿热液运移到地表，在合适的部位沉淀富集成矿。6 结论塘湾矿床矿区中-低温蚀变作用发育，受构造作用控制明显，具有明显的中-低温热液矿床特征，具有热水浸出的成矿特征。中生代早期太平洋俯冲作用性质的转变，为塘湾矿床提供了成矿所需的断裂；成矿物质源区可能来自于花岗质围岩，成矿流体主要来自于地下水。