新疆火燒云鉛鋅礦礦石特征研究

彭玉旋，岳蘊(yùn)輝，況守英，王玉山

(新疆礦產(chǎn)實(shí)驗(yàn)研究所，新疆烏魯木齊831000)

火燒云鉛鋅礦是新疆地礦局八隊(duì)于2011年在和田西昆侖發(fā)現(xiàn)的世界級(jí)超大型鉛鋅礦，通過(guò)預(yù)查、普查及勘探工作，目前資源量估算鉛鋅金屬量為1 706.17×104t，是現(xiàn)在國(guó)內(nèi)發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)量最大的鉛鋅礦床，該發(fā)現(xiàn)大幅改變了全國(guó)鉛鋅資源分布格局，使新疆成為全國(guó)鉛鋅資源大省前列，深入研究該礦山對(duì)其開(kāi)發(fā)開(kāi)采具一定參考價(jià)值。前人多從礦床、礦體及礦石特征研究，認(rèn)為火燒云鉛鋅礦為碳酸鹽型鉛鋅礦床，處于三江成礦帶北部喀喇昆侖-羌北弧后前陸盆地，為新疆和田地區(qū)首次發(fā)現(xiàn)此類(lèi)型超大型鉛鋅礦床[1-2]，本文從微觀角度詳細(xì)研究礦石特征及礦床成因，以期為完善礦床及區(qū)域成礦理論提供基礎(chǔ)資料。

圖1 新疆和田縣火燒云一帶地質(zhì)圖Fig.1 Geological map of Heitian in Xinjiang

1 礦床地質(zhì)概況

1.1 礦區(qū)地質(zhì)概況

火燒云鉛鋅礦床大地構(gòu)造位置處于華南板塊(Ⅳ)-羌塘微板塊(Ⅳ2)之喀喇昆侖中生代陸緣盆地(Ⅳ23)，分布于喀喇昆侖北坡，喬戈里-空喀山口大斷裂及天神達(dá)坂-喬爾天山大斷裂分別從該礦區(qū)南北兩側(cè)通過(guò)(圖1)[3]。區(qū)域上廣泛出露新生代、中生代及古生代地層，其中侏羅系為主要賦礦地層，是一套陸棚-臺(tái)地-局限臺(tái)地相沉積，為淺海相碳酸鹽巖夾碎屑巖建造[4-5]，自下而上分為兩段，火燒云鉛鋅礦化體產(chǎn)于上段2、4層中，明顯受地層(碳酸鹽巖)控制。區(qū)域內(nèi)侵入巖不發(fā)育，火山活動(dòng)較弱。礦區(qū)構(gòu)造簡(jiǎn)單，工作區(qū)斷裂有近EW向、NE向、NW向3組。

火燒云鉛鋅礦區(qū)目前共圈定6個(gè)礦體，地表圈定3個(gè)礦體，深部圈定多個(gè)盲礦體，其中Ⅴ號(hào)礦體鉛鋅資源量約占礦區(qū)總量的93%，鋅平均品位為23.58%，鉛平均品位為5.63%。

1.2 賦礦巖石

賦礦巖石多為厚層灰?guī)r，次為白云巖等。此次收集火燒云鉛鋅礦礦區(qū)15、19、23勘探線(xiàn)8個(gè)鉆孔54件巖石樣品薄片，分析大量光薄片鏡下特征認(rèn)為礦區(qū)巖石類(lèi)型簡(jiǎn)單，交代蝕變作用很弱。

圖2 圍巖及礦石顯微組構(gòu)特征Fig.2 Maceral characters of surrounding rock and mineral ore

泥/微晶灰?guī)r泥晶-微晶結(jié)構(gòu)，主要由泥晶或微晶方解石構(gòu)成，疊加白云石化(圖2-A)。

內(nèi)碎屑灰?guī)r主要由內(nèi)碎屑和亮晶方解石膠結(jié)物組成，內(nèi)碎屑由泥晶方解石構(gòu)成，呈圓狀、扁圓狀，粒徑較細(xì)，可見(jiàn)少量生物碎屑(孔蟲(chóng)、介形蟲(chóng)等)、陸源碎屑及鮞粒。

鮞?；?guī)r由鮞粒和膠結(jié)物構(gòu)成，鮞粒多呈圓狀、扁圓狀分布，內(nèi)部具環(huán)帶構(gòu)造，由不同顏色泥晶方解石構(gòu)成(圖2-B)，可能與有機(jī)質(zhì)混入有關(guān)。

粒屑灰?guī)r由內(nèi)碎屑、生物碎屑、陸源碎屑和膠結(jié)物亮晶方解石構(gòu)成(圖2-C)，以?xún)?nèi)碎屑為主，含較多陸源碎屑，表明其沉積環(huán)境不穩(wěn)定。

白云巖夾在厚層灰?guī)r層中或與灰?guī)r互層產(chǎn)出，分布規(guī)模、數(shù)量明顯較灰?guī)r小。

礦區(qū)圍巖蝕變?nèi)酢㈩?lèi)型簡(jiǎn)單，見(jiàn)白云石化、方解石化、石膏化及黃鐵礦化、褐鐵礦化(圖2-D)，呈浸染狀、脈狀產(chǎn)出，或呈交代港灣、孤島狀、陰影狀構(gòu)造，部分受到風(fēng)化淋濾作用。

2 礦石特征

所有測(cè)試分析在新疆礦產(chǎn)實(shí)驗(yàn)研究所鑒定分室完成，使用了偏反光顯微鏡(Leica DM2700P)和電子探針(JXA8230)觀察拍照和分析成分，共分析礦床8個(gè)鉆孔不同層位46件礦石樣品光薄片。礦石中有用礦物種類(lèi)較少、礦物組合簡(jiǎn)單，脈石礦物少而簡(jiǎn)單(表1)。

表1 火燒云鉛鋅礦礦石礦物分布表Table 1 Ore mineral distribution table of Huoshaoyun Lead-zinc ore

2.1 礦石礦物特征

菱鋅礦是鋅的主要來(lái)源，含量高，空間上分布穩(wěn)定，變化很小。礦區(qū)菱鋅礦多呈黃褐色，鏡下呈白-褐色，半自形-他形粒狀，粒徑很細(xì)，多具環(huán)帶構(gòu)造，外形規(guī)則，呈不同顏色同心圓狀分布，顏色差異與鐵元素含量有關(guān)，鐵質(zhì)多則顏色深(圖2-E)。鏡下見(jiàn)典型堆晶結(jié)構(gòu)(圖2-F)，粒徑、形態(tài)變化小，表明當(dāng)時(shí)具有穩(wěn)定的成礦環(huán)境及物質(zhì)來(lái)源，結(jié)晶是在低溫、濃度過(guò)飽和的含礦溶液中圍繞多個(gè)結(jié)晶中心連續(xù)沉淀的結(jié)果。局部見(jiàn)皮殼狀、晶洞(孔洞)構(gòu)造，皮殼由膠狀菱鋅礦構(gòu)成，晶洞中生長(zhǎng)無(wú)色透明菱鋅礦晶芽或白鉛礦(圖2-H)，后者是菱鋅礦最晚階段的產(chǎn)物。將菱鋅礦12個(gè)樣品電子探針?lè)治鰯?shù)據(jù)平均值(CO2為35.892，ZnO為57.102，F(xiàn)eO為3.736，PbO為0.419，MnO為0.529，CaO為0.648，MgO為0.469，CuO為0.023)與其標(biāo)準(zhǔn)值對(duì)比，ZnO明顯低，CO2相近，但FeO含量較高，且具一定變化規(guī)律。結(jié)合鏡下觀察可知，隨著鐵元素含量(多集中于3%～4%)升高，菱鋅礦顏色從淺到深，其他元素含量變化則無(wú)明顯規(guī)律。

方鉛礦常見(jiàn)但含量低，為1%～5%，鉛的主要礦物來(lái)源之一。多呈他形粒狀，粒徑為0.01 mm±，集中分布，部分呈乳滴狀、似文像狀與白鉛礦交生，常被其交代呈孤島狀(2-I，G)，少量呈單體充填在菱鋅礦粒間或少部分呈脈狀、團(tuán)塊狀分布，形成晚于菱鋅礦，常與黃鐵礦、磁黃鐵礦共生，屬于硫化物階段產(chǎn)物。將方鉛礦9個(gè)樣品電子探針數(shù)據(jù)平均值(Pb為85.497，S為12.996，Cu為0.024，Zn為0.706，F(xiàn)e為0.025，Cd為0.170，Se為0.021)與其標(biāo)準(zhǔn)值對(duì)比，主元素含量相近，Cd明顯偏高，其他元素含量低。Cd在礦石中平均品位0.032%，探針?lè)治鼋Y(jié)果表明，Cd賦存于方鉛礦中，在選礦過(guò)程中可富集回收方鉛礦提取有益元素Cd，增加礦山經(jīng)濟(jì)效益。

白鉛礦多見(jiàn)但含量不高，含量為1%～5%，薄片中無(wú)色，他形-自形(圖2-K)，有時(shí)沿邊緣交代方鉛礦，呈港灣狀、孤島狀分布(圖2-G)，顯示二者同生的特點(diǎn)，或呈不規(guī)則團(tuán)塊狀、脈狀分布于礦石原生孔隙中。由白鉛礦8個(gè)樣品電子探針?lè)治鰯?shù)據(jù)平均值(PbO為83.328，CO2為16.511，MnO為0.005，F(xiàn)eO為0.069，ZnO為0.117，MgO為 0.002，CaO為0.124)可知，其中主元素Pb、CO2與白鉛礦標(biāo)準(zhǔn)值(Pb為83.53，CO2為16.47)對(duì)比，含量相近，其他元素含量普遍很低，也無(wú)規(guī)律可循。

錳鉛礦分布較少但很常見(jiàn)，5%左右，結(jié)晶無(wú)完整形態(tài)，呈星點(diǎn)浸染狀分布，多受周?chē)采V物支配，屬于鉛錳膠質(zhì)體沉淀產(chǎn)物，分布在菱鋅礦粒間或沿其解理、環(huán)帶、皮殼微層理分布(圖2-H，M)，生成與主成礦階段菱鋅礦同時(shí)或略遲，但早于方鉛礦、白鉛礦和黃鐵礦等。錳鉛礦電子探針?lè)治鼋Y(jié)果：PbO為32.23，MnO為48.952，ZnO為3.481，Cu2O為0.141，F(xiàn)eO為0.377，Al2O3為0.148，MgO為0.037，CaO為0.298，在不同顆粒上給出數(shù)據(jù)差異較大。

礦石中金屬硫化物很少，見(jiàn)少量黃鐵礦、磁黃鐵礦，自形-他形粒狀，粒徑很細(xì)，呈單體星點(diǎn)狀分布菱鋅礦粒間，多與方鉛礦、白鉛礦共生，分布于粒間，常見(jiàn)黃鐵礦褐鐵礦化。

2.2 脈石礦物特征

礦石中脈石礦物分布最大特點(diǎn)是礦物種類(lèi)簡(jiǎn)單，含量很低，主要有石英、方解石、白云石及石膏，分布于菱鋅礦等礦物粒間。

2.3 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造及礦石類(lèi)型

礦石組構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)以原生堆晶結(jié)構(gòu)為主，交代結(jié)構(gòu)、膠體結(jié)構(gòu)及似文像結(jié)構(gòu)等較少，構(gòu)造以塊狀構(gòu)造為主，在空間上構(gòu)成層狀礦體，局部可見(jiàn)條帶狀構(gòu)造，皮殼狀構(gòu)造、環(huán)帶構(gòu)造等。

礦石類(lèi)型有塊狀礦石、脈狀/條帶狀礦石及角礫狀礦石3種，以塊狀礦石為主，形成于主成礦階段，以堆晶方式生長(zhǎng)，礦物組合為菱鋅礦+少量錳鉛礦。脈狀/條帶狀礦石類(lèi)型則生成于成礦中期或晚期階段，礦物組合為方鉛礦+白鉛礦+黃鐵礦+磁黃鐵礦。金屬硫化物的生成與礦液中菱鋅礦不斷晶出，硫逸度顯著增高、硫離子濃度增大有關(guān)。

2.4 成礦階段劃分

根據(jù)礦石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、礦物之間成因關(guān)系及空間上礦體與圍巖分布特點(diǎn)分析，礦區(qū)礦石礦化期、礦化階段主要?jiǎng)澐譃?期3個(gè)階段。成巖期、成礦期和表生期。成巖期主要生成灰?guī)r和白云巖等成礦圍巖；礦化期分碳酸鹽礦化階段、硫化物成礦階段及熱液交代階段；表生期不發(fā)育，在地表形成褐鐵礦化及黃鉀鐵礬化(表2)。

表2 礦物生成順序簡(jiǎn)表Table 2 Simple sequence of Mineral formationed

2.5 同位素測(cè)試及礦床成因分析

董連慧等對(duì)火燒云Pb-Zn礦床做了C，O及Rb，Sr同位素定年分析[1]。C，O同位素測(cè)試指示C，O為海水及巖漿熱液的混合流體，來(lái)源于巖漿熱液與海水，表明Pb，Zn可能部分來(lái)自深部巖漿巖。Rb，Sr同位素測(cè)試認(rèn)為成礦年齡為(186±6)Ma，成礦時(shí)代為早—中侏羅世。在火燒云礦區(qū)相鄰地區(qū)的同一地層發(fā)現(xiàn)Pteromorphiagen et sp.，Montlivaltiasp.，Virgatosphinctessp.等化石?? 1∶25萬(wàn)溫泉幅(144C002002)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告，2005.，指示該地層形成于侏羅紀(jì)，與上述測(cè)試年齡一致。

將火燒云鉛鋅礦床與世界其他類(lèi)型鉛鋅礦進(jìn)行對(duì)比[6]，其整體上呈熱水沉積成因特征，成礦物質(zhì)部分來(lái)自于巖漿熱液，礦區(qū)發(fā)育石膏等噴流作用指示礦物，成礦時(shí)代與地層年代相近，說(shuō)明其具同生成礦特征，與董連慧等認(rèn)為火燒云鉛鋅礦床為(SEDEX)碳酸鹽型Pb-Zn礦床觀點(diǎn)一致。

3 結(jié)論

綜合火燒云鉛鋅礦圍巖及礦石特征認(rèn)為：

(1)火燒云鉛鋅礦產(chǎn)于侏羅系一套淺海相碳酸鹽巖建造中，嚴(yán)格受到地層的控制。

(2)圍巖蝕變微弱且類(lèi)型簡(jiǎn)單，礦物組合簡(jiǎn)單，主要為菱鋅礦+白鉛礦，硫化物極少，礦物有用成分為菱鋅礦(碳酸鋅)和白鉛礦(碳酸鉛)。

(3)巖礦石樣品鏡下發(fā)現(xiàn)了許多反映同生沉積標(biāo)志，如：紋層構(gòu)造、條紋條帶構(gòu)造、鮞狀構(gòu)造、膠狀皮殼狀構(gòu)造、同心環(huán)狀構(gòu)造等；微細(xì)粒的菱鋅礦、白鉛礦與方解石混雜過(guò)渡，證實(shí)為同生沉積產(chǎn)物。

(4)硫化物均為微細(xì)粒結(jié)晶結(jié)構(gòu)，脈狀穿插產(chǎn)出于鉛鋅碳酸鹽礦體，顯示后期熱液活動(dòng)。

(5)礦床成因?yàn)樵鷮涌劂U鋅礦床，可稱(chēng)作原生噴流-沉積(SEDEX)碳酸鹽型鉛鋅礦。